Nghiên cứu tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện thanh oai, hà nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI BÙI THỊ THANH MAY NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TỪ RÁC Ở HUYỆN THANH OAI, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2012 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI BÙI THỊ THANH MAY NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TỪ RÁC Ở HUYỆN THANH OAI, HÀ NỘI Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội – Năm 2012 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung 1.2 Tình hình nghiên cứu sử dụng lƣợng tái tạo giới 1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng lƣợng tái tạo Việt Nam 13 1.4 Công nghệ tận thu lƣợng từ rác 16 1.4.1 Biến đổi sinh hóa 17 1.4.2 Biến đổi nhiệt hóa 18 1.4.3 Thu hồi khí mêtan (CH4) từ bãi rác cũ 26 CHƢƠNG II ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1 Đối tƣợng địa điểm nghiên cứu 28 2.1.1 Vị trí địa lý 28 2.1.2 Điều kiện tự nhiên 28 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu thứ cấp .29 2.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu thực địa 30 2.2.3.Phƣơng pháp vấn qua phiếu câu hỏi 30 2.2.4 Phƣơng pháp dự báo 31 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 32 3.1 Hiện trạng phát sinh chất thải rắn 32 3.1.1 Rác thải sinh hoạt 32 3.1.2 Rác thải công nghiệp 37 3.1.3 Rác thải nông nghiệp 38 3.2 Thành phần loại rác địa bàn 48 3.3 Tiềm năng lƣợng từ rác 49 3.3.1 Đánh giá phƣơng án tận thu lƣợng xử lý rác thải .49 3.3.2 Ƣớc tính khả cung cấp điện từ rác thải địa bàn huyện Thanh Oai 54 3.4 Dự báo tiềm năng lƣợng từ rác đến năm 2015 58 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân tích sách lƣợng tái tạo quốc gia giới [7] Bảng 3.4 Tổng thành phần lƣợng rác thải sinh hoạt địa bàn Bảng 3.5 Lƣợng thải đầu chăn đệm Bảng 3.6 Thành phần rác thải công nghiệp phát sinh địa bàn Bảng 3.7 Số liệu diện tích, suất sản lƣợng lúa qua năm từ 20062011 [15] Bảng 3.8 Diện tích gieo trồng năm số loại rau màu toàn huyện [15] Bảng 3.9 Sản lƣợng năm số loại rau màu toàn huyện [15] Bảng 3.10 Tỷ lệ phụ phẩm so với phẩm từ canh tác lúa, ngô [22] Bảng 3.11 Khối lƣợng phụ phẩm sinh khối từ canh tác lúa, ngô diễn biến qua năm (*) Bảng 3.12 Số lƣợng sản lƣợng gia súc, gia cầm qua năm [15] Bảng 3.13 Số lƣợng phân ngày gia súc, gia cầm Bảng 3.14 Giá trị trung bình nƣớc thải sau bể biogas truyền thống Bảng 3.15 Thành phần rác thải sinh hoạt địa bàn Bảng 3.16 Thành phần rác thải công nghiệp địa bàn Bảng 3.17 Thành phần chất thải nông nghiệp phát sinh địa bàn Bảng 3.18 Tổng nhiệt trị đốt chất thải rắn công nghiệp sinh hoạt Bảng 3.19 Tiềm điện từ phụ phẩm sinh khối từ canh tác lúa, ngô địa bàn huyện Thanh Oai Bảng 3.20 Sản lƣợng khí sinh học phát sinh địa bàn Bảng 3.21 Tiềm điện từ rác thải địa bàn huyện Thanh Oai Bảng 3.22 Dự báo nhiệt trị sinh ngày rác thải sinh hoạt công nghiệp qua năm 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quy trình xử lý chất thải hữu phƣơng pháp hầm ủ sinh học 18 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống đốt rác thải thu hồi lƣợng [19] 20 Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ MBT-CD08 [3] 22 Hình 1.4 Dịng vật chất RDF [3] 23 Hình 1.5 Nhiệt trị sản phẩm RDF (CD-08) số nhiên liệu khác [3] 23 Hình 1.6 Hệ thống khí hóa sinh khối cơng nghệ Nexterra [32] 25 Hình 3.1 Các nguồn phát sinh chất thải huyện Thanh Oai 33 Hình 3.2 Phụ phẩm lúa sau thu hoạch lúa 41 Hình 3.3 Các phụ phẩm ngơ sau thu hoạch 44 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống lị đốt tầng sơi đồng phát nhiệt – điện [20] 53 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NLTT: Năng lƣợng tái tạo CTR: Chất thải rắn WTE: Chất thải rắn thành lƣợng RDF: Nhiên liệu rắn (Refuse Derived Fuel) ERF: Nhiên liệu giàu lƣợng (Energy Rich Fuel) MSW: Chất thải rắn đô thị EPA: Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Mỹ MỞ ĐẦU Hiện khủng hoảng lƣợng khơng cịn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu Cùng với q trình thị hóa, việc sử dụng lƣợng tăng mạnh thời gian qua, có Việt Nam Trong nguồn lƣợng truyền thống (than đá, dầu mỏ, thủy điện ) lại ngày khan Việc gia tăng nhu cầu sử dụng lƣợng phụ thuộc nhiều vào lƣợng hóa thạch dẫn đến nảy sinh nhƣng vấn đề sau đây: Nguy cạn kiệt nguồn nguyên liệu hóa thạch; Gia tăng phát thải khí nhà kính từ việc khai thác, sử dụng nguyên liệu hóa thạch hoạt động phát triển, ảnh hƣởng đến chất lƣợng môi trƣờng sống; Gây bất ổn an ninh lƣợng, ảnh hƣớng đến đời sống nhƣ phát triển bền vững; Những tiến khoa học công nghệ nhân loại đặt cho nƣớc giới phải quan tâm đến việc sản xuất sử dụng nguồn lƣợng tái tạo (NLTT) quan tâm đến bảo vệ môi trƣờng Chất thải nói chung chất thải rắn nói riêng mối lo ngại nhiều nƣớc giới nhƣ vấn đề không đủ diện tích chơn lấp, chất thải khơng đƣợc xử lý gây nhiễm mơi trƣờng Do đó, việc nghiên cứu đánh giá tiềm năng lƣợng từ rác, tìm hiểu phƣơng án hợp lý để tận dụng nguồn nhiên liệu tái tạo, tận thu lƣợng từ rác thải, chất thải nơng nghiệp góp phần khơng giải đƣợc vấn đề môi trƣờng xúc mà thu đƣợc lƣợng lƣợng để phục cho nhu cầu sinh hoạt sản xuất ngƣời dân Thanh Oai huyện ngoại thành thành phố Hà Nội, thuận lợi cho việc phát triển kinh tế, q trình thị hóa mạnh Vì lƣợng rác thải phát sinh hàng ngày lớn Tuy nhiên, chƣa có cơng trình nghiên cứu đánh giá cách cụ thể số lƣợng, thành phần, đặc biệt tiềm năng lƣợng từ rác để có phƣơng án đầu tƣ sử dụng chúng cách hợp lý, hiệu giảm gây ô nhiễm môi trƣờng Xuất phát từ lý trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tiềm khai thác lượng tái tạo từ rác huyện Thanh Oai, Hà Nội” nhằm đánh giá trạng phát sinh rác thải tiềm năng lƣợng từ rác thải địa bàn huyện Thanh Oai sở phƣơng án công nghệ sử dụng hiệu nguồn lƣợng Nội dung nghiên cứu - Xác định trạng, thành phần, đặc điểm tính khối lƣợng CTR (rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp, rác thải công nghiệp) địa bàn huyện Thanh Oai - Xác định nhiệt trị số chất thải rắn đặc trƣng huyện Thanh Oai - Đánh giá dự báo tiềm khai thác lƣợng tái tạo từ rác huyện Thanh Oai 2 Kiến nghị Việc tái chế tái sử dụng rác thải, thu gom triệt để phụ phẩm nông nghiệp, chất thải chăn nuôi cần thiết để hạn chế tối đa phát thải khí nhà kính vào mơi trƣờng Tuy nhiên, để tận thu đƣợc nguồn nhiên liệu từ việc đốt rác thải thu hồi lƣợng tốn áp dụng đƣợc nhà máy đốt rác thải lớn Vì việc tiếp tục nghiên cứu đổi công nghệ nhằm giảm thiểu giá thành cần thiết - Cần phải có sách khuyến khích, hỗ trợ vốn, thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm để doanh nghiệp đầu tƣ công nghệ sản xuất sử dụng hiệu nguồn nhiên liệu Thông qua hoạt động tuyên truyền báo, đài phát lồng ghép kiến thức phân loại rác, giảm thiểu - tái chế - tái sử dụng rác thải lƣợng sinh khối cho ngƣời dân 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng việt Bộ Cơng Thƣơng (2005), Chương trình mục tiêu quốc gia vê sử dụng lượng tiết kiệm hiệu giai đoạn 2006 – 2015, Hà Nội Bộ Khoa học Đầu tƣ, Văn phịng Chƣơng trình Nghị 21 (2008), Tiềm phương hướng khai thác dạng lượng tái tạo Việt Nam, Hà Nội Cơng ty TNHH Thủy Lực Máy (2008), Thơng tin công nghệ MBT-CD08 Đặng Kim Chi (2011), Chất thải rắn nông thôn, nông nghiệp làng nghề thực trạng giải pháp, Báo cáo hội thảo Tổng cục Môi trƣờng Cù Huy Đấu, Trần Thị Hƣờng (2009), Quản lý chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng Lƣu Đức Hải (2007), Cơ sở khoa học môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội Lƣu Đức Hải, Nguyễn Thị Hoàng Liên (2010), Một số vấn đề sách lượng tái tạo chiến lược phát triển bền vững Việt Nam, Bài giảng dành cho học viên nhóm Năng lƣợng mơi trƣờng Nguyễn Đình Hịe, Vũ Văn Hiếu (2009), Tiếp cận hệ thống nghiên cứu môi trường phát triển, NXB ĐHQG Hà Nội Hoàng Thị Huê (2008), Đánh giá tiềm năng lượng sinh khối loại phụ phẩm nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) tỉnh Nam Định, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 10 Nguyễn Quang Khải, Những vấn đề phát triển lượng sinh khối Việt Nam, Báo cáo hội thảo phát triển lƣợng bền vững Việt Nam 11 Dƣơng Nguyên Khang (2008), Hiện trạng xu hướng phát triển công nghệ biogas Việt Nam, ĐH Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh 62 12 Luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam 2005 13 Luật sử dụng lƣợng tiết kiệm hiệu (2010) 14 Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Quản lý chất thải rắn , tập 1, NXB Xây dựng 15 Nguyễn Xuân Nguyên (2004), Công nghệ tái sử dụng chất thải công nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật 16 Niên giám thống kê 2011 huyện Thanh Oai (2012) 17 Nguyễn Ngọc Nông (2011), Hiện trạng giải pháp quản lý, tái sử dụng rác thải sinh hoạt khu vực đô thị Thành phố Thái Nguyên, ĐH Thái ngun 18 Phịng Tài ngun Mơi trƣờng huyện Thanh Oai, Công ty cổ phần dịch vụ môi trƣờng Thăng Long (2011), Hồ sơ tốn kinh phí đặt hàng trì vệ sinh mơi trường thường xun địa bàn huyện Thanh Oai quý I, II, III, IV 19 Nguyễn Văn Phƣớc (2008), Giáo trình quản lý xử lý chất thải rắn, NXB Xây dựng, Hà Nội 20 Quyết định số 1855/QĐ-TTg thủ tƣớng phủ ban hành ngày 27 tháng 12 năm 2007 việc phê duyệt Chiến lƣợc phát triển lƣợng Quốc gia Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050 21 Trần Thị Quỳnh (2009), Nghiên cứu đánh giá tiềm phương án công nghệ sử dụng lượng sinh khối phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Hải Dương, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 22 Trần Văn Quy (2010), Nghiên cứu đánh giá tiềm phương án công nghệ sử dụng lượng sinh khối nông nghiệp số tỉnh vùng đồng Bắc Bộ, Trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 63 23 Trung tâm tƣ vấn chuyển giao công nghệ nƣớc môi trƣờng (2007), Mơ hình hầm biogas kỹ thuật – xây dựng vận hành 24 UBND huyện Thanh Oai, Báo cáo công tác bảo vệ môi trường năm 2011, Thanh Oai 25 Ủy ban nhân dân huyện Thanh Oai (2009), Quy hoạch bảo vệ môi trường 26 Ủy ban nhân dân huyện Thanh Oai (2011), Quy hoạch sử dụng đất 27 Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Xuân Hoàng, Nguyễn Phúc Thanh (2011), "Quản lý tổng hợp chất thải rắn – cách tiếp cận cho công tác bảo vệ mơi trƣờng", Tạp chí khoa học, (20a), tr 3950 Tài liệu tiếng anh 28 A Demirbas (2010), Methane Gas Hydrate, Spinger 29 Changkook Ryu (2010), “Potential of municipal solid waste for renewable energy production and reduction of Greenhouse gas emission in South Korea”, Jurnal of the Air & Waste Management Association, 60, pp 176 - 183 30 D.P Chynoweth, C.E Turick,J.M Owens, D.E Jerger, M.W Peck (1993), “Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks”, Biomass and Bioenergy, 5(1), pp 95–111 31 Nickolas J.Themelis, Developments in thermal treatment technologies, th 2008, 16 Annual North American Waste-to-Energy Conference, USA 32 Sivapalan Kathirvale, Muhd Noor Muhd Yunus, Kamaruzzaman Sopian, Abdul Halim Samsuddin (2004), Energy potential from municipal solid waste in Malaysia, Renewable Energy, 29(4), pp 559–567 33 Yamada Sumio *1 *2 *3 , Shimuzu Masuto , Miyoshi Fumihiro (2004), "Themoselect Waste Gasification and Reforming Process", Jfe technical report, 64 Tài liệu Internet 34 http://www.tinkhoahoc.com/tin-tuc/tin-hoat-dong-khoa-hoc-the- gioi/con-tau-dau-tien-chay-bang-khi-sinh-hoc.nd5dt.49604.002028.html 35 http://www.petrotimes.vn/news/vn/nang-luong-xanh/cac-nguon- nang-luong-tai-tao-o-viet-nam.html 36 http://en.wikipedia.org/wiki/Tidal_power 37 http://www.reegle.info/glossary/504/tidal-energy.htm 38 http://www.docstoc.com/docs/19960019/Municipal-Solid-Waste- What-is-MSW-5-Categories-of 39 http://en.wikipedia.org/wiki/Waste-to-energy 40 http://en.wikipedia.org/wiki/Gasification 41 http://nangluongvietnam.vn/news/vn/dien-hat-nhan-nang- luong-tai-tao/quoc-gia-co-tiem-nang-dia-nhiet-lon-thu-2-thegioi.html http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx? tabid=428&CateID=39&ID=12 42 1180&Code=4GDC121180 43 http://www.cpc.vn/cpc/home/Ttuc_Detail.aspx? pm=ttuc&sj=khktnd&id=45 08#.UPRtWKD3lLg 44 vst.vista.gov.vn/home/database/an_pham /download 65 PHỤ LỤC Phụ lục PHIẾU ĐIỀU TRA I Thông tin kinh tế - xã hội Tên chủ hộ: …………………………………………………………… Địa chỉ: ………………………………………………………………… Số nhân gia đình : ………ngƣời Số ngƣời lao động (có thu nhập): ………ngƣời Nam: …… ngƣời Nữ: …… ngƣời Nghề nghiệp: Số ngƣời -………………………………………………… : …… ngƣời -………………………………………………… : …… ngƣời -………………………………………………… : …… ngƣời Trình độ học vấn: - Sau đại học - Đại học trung cấp - Cấp - Cấp - Cấp Không học/Chƣa học/Không biết : …… ngƣời Thu nhập bình quân: ………………… đồng/hộ gia đình/tháng Nguồn thu nhập từ ngành nghề: - Dịch vụ  - Công nghiệp  - Nông nghiệp  - Ngành nghề khác: …………………… II Tình hình phát sinh rác thải Lƣợng rác thải sinh hoạt ( kg/ngày):? - Tỷ lệ hữu cơ(%):? ……………… Phi hữu cơ(%):? 10.Rác thải gia đình có đƣợc thu gom hay khơng?: 11.Hình thức thu gom rác thải: + Tổ vệ sinh môi trƣờng: (P (P (T + Tự thu gom: 12 Rác thải sinh hoạt có phân loại hay khơng?: + Thu gom thƣờng xuyên: …………… + Thu gom khơng thƣờng xun: …………… 13 Hình thức xử lý rác thải sinh hoạt đình khu dân cƣ gì?: + Chơn lấp: …………… + Thải tự vào môi trƣờng: …………… + Theo dây truyền công nghệ: …………… + Tái chế thành phân bón: …………… + Đốt: …………… + Hình thức khác: …………… III Tình hình thu gom sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp 14 Trấu thƣờng đƣợc thu gom nhƣ nào? Sử dụng làm gì? 15 Rơm thƣờng đƣợc thu gom nhƣ nào? Sử dụng làm gì? 16 Rạ thƣờng đƣợc thu gom nhƣ nào? Sử dụng làm gì? 17 Thân vỏ lạc thƣờng đƣợc thu gom nhƣ nào? Sử dụng làm gì? 18 Thân lõi ngô thƣờng đƣợc thu gom nhƣ nào? Sử dụng làm gì? 19 Gia đình sử dụng chất đốt Than Củi Gas Khác…………………………………………………………………… Xin cảm ơn! Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH TẠI ĐỊA PHƢƠNG Phân rác thành phần Hoạt động trộn rác Hoạt động cân rác Điểm trung chuyển rác thải huyện Hoạt động ép rác Ngƣời dân trẻ tăm hƣơng ...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI BÙI THỊ THANH MAY NGHIÊN CỨU TIỀM NĂNG KHAI THÁC NĂNG LƢỢNG TÁI TẠO TỪ RÁC Ở HUYỆN THANH OAI, HÀ NỘI Chuyên ngành:... thác lượng tái tạo từ rác huyện Thanh Oai, Hà Nội? ?? nhằm đánh giá trạng phát sinh rác thải tiềm năng lƣợng từ rác thải địa bàn huyện Thanh Oai sở phƣơng án công nghệ sử dụng hiệu nguồn lƣợng Nội. .. mặt trời: tiềm 4-5kWh/m2, khai thác 1.2KW; Thủy điện nhỏ: khai thác 300MW/4000MW tiềm năng; Năng lƣợng sinh khối: khai thác 150MW/800MW tiềm năng; Rác thải: khai thác 2.4MW/350MW tiềm năng; Khí