Đánh giá hiện trạng công tác thu gom rác thải sinh hoạt và tiềm năng thu hồi năng lượng từ bãi chôn lấp rác

Tỷ lệ rác thải sinh hoạt được chôn lấp trực tiếp khoảng 34%, giảm thiểu và tái chế tại các cơ sở xử lý khoảng 42% và lượng còn lại là bãi thải của quá trình xử lý được chôn lấp chiếm kho

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2019

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-Phạm Quỳnh Thêu

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC THU GOM RÁC THẢI SINH HOẠT VÀ TIỀM NĂNG THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ BÃI

CHÔN LẤP RÁC (NGHIÊN CỨU TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN ĐỐNG ĐA, HÀ NỘI)

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

T.S Nguyễn Thị Thế Nguyên PGS.TS Đỗ Quang Huy

Hà Nội – Năm 2019

LỜI CẢM ƠN

Với sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Thị Thế Nguyên, giảng viên khoa Kỹ thuật biển, trường Đại học Thủy Lợi và PGS.TS Đỗ Quang Huy, giảng viên khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này và chia sẻ cho em nhiều kinh nghiệm, những lời khuyên bổ ích để em có thể hoàn thành tốt luận văn này.

Em xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Hà Nội (đặc biệt Chi nhánh Đống Đa) đã cung cấp cho em những tài liệu, số liệu thực tế về công tác quản lý, thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa và tạo điều kiện cho em đi điều tra thực tế về công tác thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa tại các hộ gia đình thuận lợi trong quá trình nghiên cứu đề tài.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng tới các thầy cô giáo và cán bộ khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giảng dạy, truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý báu trong suốt 2 năm học Qua đó, em đã đạt được nhiều tiến

bộ về kiến thức cũng như những kỹ năng bổ ích cần thiết khác.

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, cơ quan nơi công tác, người thân, bạn bè đã luôn ở bên em, ủng hộ, động viên, giúp đỡ và luôn là chỗ dựa vững chắc cho em trong suốt thời gian vừa qua.

Em xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Phạm Quỳnh Thêu

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 5

BẢNG KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT 7

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Công tác thu gom và quản lý rác thải sinh hoạt thành phố Hà Nội 3

1.2 Các nghiên cứu về công nghệ xử lý rác phát điện 14

1.3 Tình hình nghiên cứu sử dụng khí bãi rác để phát điện 24

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Đối tượng nghiên cứu 33

2.1.1 Rác thải sinh hoạt tại quận Đống Đa 33

2.1.2 Khí Metan (CH4) phát sinh từ bãi chôn lấp rác sinh hoạt 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Phương pháp điều tra, khảo sát thực tế 33

2.2.2 Phương pháp thu thập, tổng hợp số liệu, thống kê 34

2.2.3 Phương pháp ước tính phát sinh, thu hồi khí thải CH4 và tiềm năng phát điện 35 2.2.4 Phương pháp đánh giá và dự báo 39

2.2.5 Phương pháp so sánh 39

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40

3.1 Nguồn phát sinh, thành phần và khối lượng rác thải sinh hoạt tại quận Đống Đa 40

3.2 Hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa 44

3.3 Tính toán lượng khí CH 4 thoát ra từ chôn lấp rác thải sinh hoạt của quận Đống Đa 53

3.4 Tiềm năng thu hồi khí CH 4 từ chôn lấp rác thải sinh hoạt của quận Đống Đa tại bãi rác Nam Sơn và tiềm năng tạo ra điện từ nguồn rác thải này 60

3.5 Đề xuất giải pháp thu gom, quản lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận

Đống Đa và công nghệ thu gom khí CH 4 từ chôn lấp rác để tạo ra điện 68

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Nguồn phát sinh và thành phần rác thải sinh hoạt 4

Bảng 1.2 Thành phần của rác thải sinh hoạt ở Hà Nội 6

Bảng 1.3 Các cơ sở xử lý rác thải sinh hoạt chính đang hoạt động trên địa bàn thành phố Hà Nội [5] 10

Bảng 1.4 Đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý rác phát điện 20

Bảng 1.5 Tiêu chí đánh giá công nghệ điện rác trong quản lý chất thải rắn [8] 22

Bảng 1.6 Một số dự án thu khí bãi rác phát điện điển hình tại châu Á Thái Bình Dương 27

Bảng 1.7 Dự án thu hồi khí bãi rác phát điện đã được đăng ký [5] 28

Bảng 1.8 Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt 29

Bảng 2.1 Giá trị MCF theo kiểu bãi chôn lấp rác (IPCC, 2006) 37

Bảng 3.1 Tỷ lệ thành phần rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa 41

Bảng 3.2 Khối lượng rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa phát sinh giai đoạn năm 2013 – 2018 43

Bảng 3.3 Bảng khối lượng rác hữu cơ phân loại tại nguồn giai đoạn 2013-2018 44

Bảng 3.4 Phân bố các tổ thu gom và số lượng công nhân duy trì vệ sinh trên địa bàn quận Đống Đa 46

Bảng 3.5 Khối lượng rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa vận chuyển đi chôn lấp giai đoạn năm 2013 – 2018 55

Bảng 3.6 Tóm tắt kết quả xác định và tính toán các thông số đầu vào để tính phát thải khí CH4 theo mô hình LandGEM 3.02 55

Bảng 3.7 Thông số đầu vào để tính phát thải khí CH4 theo mô hình LandGEM 3.02 .57

Bảng 3.8 Kết quả tính toán lượng khí CH4 thoát ra từ chôn lấp rác thải sinh hoạt của quận Đống Đa thu gom giai đoạn 2013 – 2018 59

Bảng 3.9 Kết quả tính toán lượng thu hồi khí CH4 từ chôn lấp rác thải sinh hoạt củaquận Đống Đa thu gom giai đoạn 2013 – 2018 60Bảng 3.10 Tiềm năng lượng điện tạo ra từ chôn lấp rác thải sinh hoạt quận Đống

Đa 63Bảng 3.11 Tính toán ước lượng điện năng tiêu thụ một ngày của khu liên hợp chônlấp rác 65Bảng 3.12 So sánh số liệu tính toán ước tính với các dự án thu khí bãi rác phát điệnthực tế 67

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sự hình thành rác thải sinh hoạt 4

Hình 1.2 Sơ đồ quản lý rác thải sinh hoạt nội thành Hà Nội 8

Hình 1.3 Sự hình thành khí bãi rác theo thời gian [20] 12

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyển công nghệ thu hồi khí bãi rác phát điện [9] 15

Hình 1.5 Thu hồi, xử lý khí LFG và thu hồi năng lượng [20] 16

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ đốt rác phát điện 16

Hình 1.7 Quy trình cơ bản một mô hình đốt rác phát điện [25] 17

Hình 1.8 Quy trình công nghệ khí hóa plasma rác thải tạo ra điện 18

Hình 1.9 Cấu tạo ngọn đuốc plasma 18

Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ phương pháp cơ sinh học phát điện [9] 19

Hình 1.11 Vị trí của tất cả các dự án năng lượng khí LFG hiện đang hoạt động tại Hoa Kỳ [26] 25

Hình 1.12 Công nghệ thu khí phát điện bãi chôn lấp rác Đông Thạnh 28

Hình 2.1 Sơ đồ vị trí mặt bằng quận Đống Đa và bố trí các tổ thu gom rác theo từng địa bàn 34

Hình 3.1 Biểu đồ diễn biến phát sinh khối lượng trung bình rác thải sinh hoạt hàng ngày trên địa bàn quận Đống Đa giai đoạn 2013 – 2018 43

Hình 3.2 Sơ đồ thùng thu rác được đặt trên địa bàn Quận Đống Đa 48

Hình 3.3 Diễn biến khả năng sinh khí CH4 từ 01 tấn rác thải sinh hoạt quận Đống Đa từ chôn lấp trong 50 năm 58

Hình 3.4 Diễn biến tốc độ dòng khí CH4 phát sinh theo mô hình LandGEM 3.02 từ chôn lấp rác thải sinh hoạt quận Đống Đa thu gom giai đoạn 2013-2018 59

Hình 3.5 Diễn biến tốc độ dòng khí CH4 phát sinh và thu hồi theo mô hình LandGEM 3.02 từ chôn lấp rác thải sinh hoạt quận Đống Đa thu gom giai đoạn

2013-2018

Hình 3.6 Biểu diễn sự thay đổi tính toán hàng năm trong sản xuất điện

Hình 3.7 Công nghệ thu gom khí nhà kính phát điện

Hình 3.8 Kế hoạch đặt giếng khai thác khí từ bãi chôn lấp

Hình 3.9 Cấu trúc giếng khoan thẳng đứng và rãnh nằm ngang

Hình 3.10 Hệ thống xử lý Siloxan

Hình 3.11 Họng đốt trong thiết kệ hệ thống thu gom khí thải bãi rác phát điện

CDM

CERs

CFCs

CTNH

CTR

GHG

EPA

IPCC

LandGEM

LFG

LMOP

MSW

MTV RDF SRF TNHH TNMT UNFCCC VOC

Chương trình tiếp cận khí bãi rác CH4 (Landfill Methane Outreach Program)

Chất thải rắn đô thị (Municipal solid waste)Một thành viên

Nhiên liệu từ rác (Refuse – derived fuel)Nhiên liệu rắn thu hồi (Soild recoverd fuel)Trách nhiệm hữu hạn

Tài nguyên môi trườngCông ước khung của Liên Hiệp Quốc về biến đổi khí hậu (United Nations Framework Convention on Climate Change)Hợp chất hữu cơ bay hơi (Volatile organic compound)

MỞ ĐẦU

Qúa trình đô thị hóa ở Việt Nam đang diễn ra mạnh mẽ, rất nhiều đô thị đượcchuyển từ đô thị loại thấp lên đô thị loại cao và đồng thời nhiều đô thị mới đượchình thành Thập kỷ 90 có 500 đô thị, đến tháng 12 năm 2016 số lượng đô thị lênđến 795 [2] Việc đô thị hóa nhanh chóng dẫn tới không gian đô thị và dân số tại các

đô thị tăng nhanh, đặc biệt là 2 thành phố lớn Hà Nội và Hồ Chí Minh

Sự phát triển của đô thị có mối quan hệ qua lại tương ứng với trình độ pháttriển kinh tế - xã hội Tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng, trở thành nhân tố tíchcực đối với phát triển kinh tế - xã hội của đất nước Tuy nhiên, bên cạnh những lợiích về kinh tế - xã hội, đô thị hóa nhanh đã tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến suygiảm chất lượng môi trường và phát triển không bền vững Các hoạt động sản xuất,sinh hoạt tăng lên đồng thời lượng chất thải phát sinh cũng tăng theo Lượng chấtthải rắn phát sinh tại các đô thị ngày càng nhiều với thành phần phức tạp, trong đó,lượng rác thải sinh hoạt phát sinh chiếm tỷ lệ cao nhất Rác thải sinh hoạt phát sinh

ở các đô thị chiếm đến 50% tổng lượng rác thải sinh hoạt của cả nước mỗi năm vàđang có xu thế phát sinh ngày càng tăng, trung bình mỗi năm tăng khoảng 10% [2].Việc phân loại rác thải sinh hoạt tại nguồn chưa đồng bộ cho các công đoạn thu gom

và xử lý Công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt phổ biến là chôn lấp, ủ phân hữu

cơ và đốt Tỷ lệ rác thải sinh hoạt được chôn lấp trực tiếp khoảng 34%, giảm thiểu

và tái chế tại các cơ sở xử lý khoảng 42% và lượng còn lại là bãi thải của quá trình

xử lý được chôn lấp chiếm khoảng 24% [2]

Quận Đống Đa là một quận nội thành của thủ đô Hà Nội Cùng với xu hướngphát triển chung của Hà Nội, Đống Đa có những chuyển biến tích cực về mặt kinh

tế - xã hội, bên cạnh đó là sự gia tăng về dân số, nhu cầu tiêu thụ tài nguyên dẫn đếnlượng rác thải sinh hoạt phát sinh tương đối lớn Công tác thu gom, vận chuyển và

xử lý rác thải sinh hoạt của Quận giao cho Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị

Hà Nội thực hiện Trong những năm gần đây hình thức thu gom vận chuyển đã vàđang được cải tiến để phù hợp với Quận Rác thải sinh hoạt sau khi thu gom được

1

vận chuyển đến bãi rác Nam Sơn để xử lý, công nghệ xử lý chủ yếu là chôn lấp Vớithành phần hữu cơ cao chiếm 54-77%, quá trình phân hủy yếm khí diễn ra khi chônlấp rác tạo ra một lượng lớn khí metan (CH4) – một loại khí có khả năng gây hiệuứng nhà kính Do đó, cần có các đánh giá công tác thu gom rác thải sinh hoạt hiệntại và tính toán phát thải khí CH4 từ chôn lấp rác thải sinh hoạt bằng mô hình phátthải từ các công trình đã được công bố giúp cho những người làm công tác quản lýrác thải sinh hoạt có cái nhìn tổng quan về tiềm năng thu hồi khí CH4 từ chôn lấp vànguồn năng lượng phát sinh từ rác thải sinh hoạt Chính vì vậy, tôi lựa chọn đề tài

nghiên cứu “Đánh giá hiện trạng công tác thu gom rác thải sinh hoạt và tiềm

năng thu hồi năng lượng từ bãi chôn lấp rác (nghiên cứu trên địa bàn quận Đống Đa, Hà Nội)”.

Mục tiêu của đề tài:

Đánh giá được công tác thu gom rác thải sinh hoạt trên địa bàn Đống Đa giaiđoạn 2013 -2018 và tính toán tiềm năng thu hồi khí CH4 phát sinh từ việc chôn lấprác thải sinh hoạt thu gom ở quận Đống Đa

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Đánh giá nguồn phát sinh, thành phần, đặc điểm rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận Đống Đa

- Đánh giá hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt trên

địa bàn quận Đống Đa giai đoạn 2013-2018

- Ước tính lượng khí CH4 thoát ra từ việc chôn lấp rác thải sinh hoạt ởquận

Đống Đa theo lý thuyết giai đoạn 2013 – 2018

- Đánh giá tiềm năng thu hồi khí CH4 dựa trên kết quả tính toán lýthuyết và số liệu thực tế tại các nhà máy thu hồi khí CH4 để phát điện Từ

đó đánh giá tiềm năng phát điện từ rác thải sinh hoạt

- Đề xuất các giải pháp thu gom, quản lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn quận

Đống Đa

- Đề xuất công nghệ thu hồi khí CH4 để tạo ra điện từ bãi chôn lấp rác

2

Chương 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hệ thống quản lý rác thải sinh hoạt bao gồm hoạt động thu gom, vận chuyển,thu hồi, tiêu hủy chất thải rắn và các hoạt động giám sát các hoạt động trên cũngnhư công tác bảo vệ, ngăn ngừa ô nhiễm sau xử lý

Các hợp phần chức năng của hệ thống quản lý rác thải sinh hoạt bao gồm:Nguồn phát sinh chất thải; Thu gom, phân loại và lưu giữ tại nguồn; Thu gom;Trung chuyển và vận chuyển; Tách xử lý và tái chế; tiêu hủy

Nguồn phát sinh rác thải sinh hoạt

Thu gom sơ cấp: phân loại và xử lý tại nguồn

Thu gom thứ cấp

Vận chuyển

Tái chế

a) Nguồn phát sinh

Rác thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động hàng ngày của con người Phát sinh

ở mọi nơi mọi lúc trong phạm vi con người hoạt động, từ các hộ gia đình, khu dân

cư, khu thương mại, dịch vụ công cộng, cơ quan công sở,…

3

Thu hồi và tái chế

Tiêu thụ

Thải bỏ

Hình 1.1 Sự hình thành rác thải sinh hoạt

Ghi chú:

: Nguyên vật liệu, sản phẩm và các thành phần thu hồi, tái sử dụng

:Rác thải sinh hoạt

Các nguồn chủ yếu phát sinh rác thải sinh hoạt bao gồm từ:

- Các khu dân cư;

- Các khu thương mại;

- Các cơ quan, trường học;

- Các công trình dịch vụ công cộng;

- Các khu công nghiệp

Trong đó, rác thải sinh hoạt phát sinh từ các khu dân cư chiếm tỷ lệ cao nhất

Bảng 1.1 Nguồn phát sinh và thành phần rác thải sinh hoạt

phát sinh

Khu dân1

vụ côngcộng

nghiệp

Rác thải sinh hoạt bao gồm hai loại: Rác thải sinh hoạt thông thường và rác

thải sinh hoạt nguy hại

 Rác thải sinh hoạt thông thường

Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, rác thải sinh hoạt phát sinh

ở các đô thị chiếm hơn 50% tổng lượng rác thải sinh hoạt của cả nước mỗi năm

5

Đến năm 2015, tổng khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh tại các đô thị khoảng38.000 tấn/ngày Riêng tại Hà Nội, khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh là6.420tấn/ngày [2] Theo tính toán mức gia tăng của giai đoạn từ năm 2010 – 2014lượng rác thải sinh hoạt đạt trung bình 12% mỗi năm và về xu hướng, mức độ phátsinh rác thải sinh hoạt tiếp tục tăng trong thời gian tới [1].

Rác thải sinh hoạt thông thường khu vực đô thị có tỷ lệ hữu cơ cao vào khoảng54-77%, chất thải có thể tái chế (nhựa và kim loại) chiếm khoảng 8-18% [2] Về cơbản, thành phần rác thải sinh hoạt bao gồm chất vô cơ (các loại phế thải thủy tinh, sành

sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, túi nilon, vải, đồ điện tử hỏng,…), chất hữu cơ (cây cỏloại bỏ, lá rụng, quả hư hỏng, đồ ăn thừa, xác động vật, chất thải động vật,…) và cácthành phần khác Thành phần rác thải sinh hoạt rất phức tạp và luôn biến đổi theo thờigian và không gian, phụ thuộc vào tập quán sinh hoạt, mức sống của nhân dân, nhịp độphát triển kinh tế và trình độ văn minh của từng khu vực

Rác thải sinh hoạt khu vực nông thôn có tỷ lệ khá cao chất hữu cơ, chủ yếu từthực phẩm thải, chất thải làm vườn và phần lớn đều là chất thải hữu cơ dễ phân hủy

Về cơ bản, lượng rác thải sinh hoạt ở nông thôn phụ thuộc vào mật độ dân cư vànhu cầu tiêu dùng của người dân Nhìn chung, khu vực đồng bằng có lượng phátsinh rác thải sinh hoạt cao hơn khu vực miền núi, dân cư khu vực có mức tiêu dùngcao thì lượng rác thải sinh hoạt cũng cao

Bảng 1.2 Thành phần của rác thải sinh hoạt ở Hà Nội

phân hủy

Nguồn: Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia – chuyên đề môi trường đô thị năm 2016

6

Rác thải sinh hoạt nguy hại

Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và Môi trường, tỷ lệ chất thải nguy hại(CTNH) bị thải lẫn vào rác thải sinh hoạt mang đến bãi chôn lấp là 0,02 – 0,82%

[2] CTNH trong sinh hoạt thường là pin, ắc quy, đèn tuýp, nhiệt kế thủy ngân vỡ,bao bì chất tẩy rửa, vỏ hộp sơn, vỏ hộp thuốc nhuộm tóc, lọ sơn móng tay, vỏ bao bìthuốc BVTV, bình xịt côn trùng, mực in thải bỏ,…

c) Phân loại, thu gom và vận chuyển rác thải sinh hoạt

 Khu vực nội thành

Hoạt động phân loại rác tại nguồn chưa được áp dụng rộng rãi, chỉ mới đượcthực hiện thí điểm trên quy mô nhỏ ở một số quận nội thành của thành phố Hà Nộinên chưa tận dụng được hết lượng rác có khả năng tái chế, tái sử dụng Hoạt độngthu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt tại các đô thị được cung cấp chủ yếu bởi cáccông ty dịch vụ: Công ty môi trường đô thị và một phần do các doanh nghiệp tưnhân thực hiện, trong đó tỷ lệ khoảng 20% do các công ty tư nhân, hợp tác xã, tổ vệsinh môi trường thực hiện [2] Hoạt động thu gom rác thải sinh hoạt đang được cảithiện rõ rệt, tỷ lệ thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt tăng dần Tỷ lệ thu gom đạt98% ở 11 quận nội thành (quận Hà Đông đạt 96% và thị xã Sơn Tây đạt 94%) (năm2016) [2], đảm bảo thu gom phần lớn rác thải sinh hoạt phát sinh trong khu vực nộithành Phương tiện và công nghệ thu gom cũng được chính quyền thành phố quantâm đầu tư, mua mới

Hệ thống thu gom tại khu vực nội thành Hà Nội đang trong quá trình thay đổi

từ xe đẩy sang thu gom bằng xe thùng Xe đẩy rác là hệ thống dịch vụ thu gom tạichỗ, công nhân đẩy xe đến khu dân cư và gõ kẻng thu rác Hệ thống thùng chứa rácvới nhiều kích thước được đặt ở khu dân cư để đựng rác

Hiện có 17 công ty tham gia thu gom và vận chuyển CTR của khu vực nộithành Trong đó, Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Hà Nội – URENCO chịutrách nhiệm thu gom phần lớn CTR của khu vực nội thành Hà Nội

7

Xe đẩy tay

Điểm cẩu

Khu xử lý chất thải Nam Sơn, Cầu Diễn

compost tại Cầu Diễn

Hình 1.2 Sơ đồ quản lý rác thải sinh hoạt nội thành Hà Nội

Vận chuyển rác thải sinh hoạt: Xe tải chuyên dụng có hệ thống cẩu móc xe thu

gom đẩy tay đang được sử dụng để chuyển rác thải sinh hoạt từ các điểm thu gom

đến vị trí xử lý Tại Hà Nội hiện nay đang thí điểm 1 số có điểm trung chuyển rác,

sau khi thu gom rác, được đưa đến trạm trung chuyển và được đưa thẳng lên bãi rác

Nam Sơn, cách Hà Nội 50 km về phía Bắc, khu xử lý chất thải tập trung phía Nam

Hà Nội và nhà máy đốt rác nội thành Hà Nội (cách nguồn rác 10 km)

Năng lực trang thiết bị thu gom, vận chuyển còn thiếu và yếu dẫn đến nhiều hệ

quả bất lợi Việc chuyển đổi hệ thống thu gom rác sang hệ thống mới gặp nhiều khó

khăn, như xe tải không thể tiếp cận được để thu gom cho đường và ngõ nhỏ Ngoài

ra, tại một số điểm thực hiện phân loại CTR tại nguồn nhưng khi thu gom, vận

chuyển lại đổ chung, làm giảm hiệu quả của việc phân loại

Hiện tại, rác thải sinh hoạt nguy hại vẫn chưa được thu gom và xử lý riêng mà

bị lẫn với rác thải sinh hoạt để đưa đến bãi chôn lấp Việc chôn lấp và xử lý chung

sẽ gây ra nhiều tác hại cho những người tiếp xúc với rác, ảnh hưởng đến quá trình

phân hủy rác và hòa tan các chất nguy hại vào nước rỉ rác ảnh hưởng đến hệ thống

xử lý nước thải đặc trưng

8

 Khu vực ngoại thành

Khu vực ngoại thành Hà Nội chủ yếu bao gồm địa bàn tỉnh Hà Tây cũ cólượng rác phát sinh không cao so với khu vực nội thành, tuy nhiên tỷ lệ thu gomCTR khu vực này thấp, đang gây ra vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnhhưởng đến chất lượng đời sống và sức khỏe người dân Tỷ lệ thu gom CTR sinhhoạt ở khu vực ngoại thành lại tương đối thấp, đạt khoảng 60% [2]

Lượng rác thải sinh hoạt không được thu gom chủ yếu là do người dân xảthải ra kênh rạch, ao hồ hoặc tiêu hủy tại chỗ Hệ thống thu gom rác thải ở khu vựcngoại thành vẫn còn hạn chế về số lượng trang thiết bị cũng như đội ngũ công nhân.Bên cạnh đó, ở khu vực này rác thải sinh hoạt phát sinh rải rác, không tập trung gâykhó khăn cho việc thu gom

Lượng rác thải nông thôn còn tồn đọng khá nhiều Hầu hết lượng rác tồnđọng tập trung chủ yếu tại các ao, hồ, kênh, mương, khu vực xa dân cư, các điểm đổrác tự phát không thuận tiện cho việc vận chuyển rác đi xử lý, hoặc lưu giữ lại tạicác điểm tập kết/ bãi trung chuyển Nhiều xã thuộc các huyện ngoại thành còn tậndụng các ao, hồ và các vùng trũng để đổ rác thải, hình thành hố chôn lấp tự phát,không đảm bảo quy trình kỹ thuật, mất vệ sinh môi trường, gây mùi hôi và dẫn tớicác nguy cơ ô nhiễm nguồn nước của khu vực

d) Xử lý rác thải sinh hoạt

 Khu vực nội thành

Rác sinh hoạt trong nội thành đang được thu gom vận chuyển về Khu liênhiệp xử lý rác thải (LHXLRT) Nam Sơn, huyện Sóc Sơn ở phía Bắc thành phố HàNội Dự án đầu tư xây dựng Khu LHXLRT Nam Sơn nằm trên diện tích của 3 xãNam Sơn, Bắc Sơn và Hồng Kỳ của huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội được hoànthành từ năm 1999 và được đưa vào hoạt động từ đó đến nay Bãi rác Nam Sơnđược xây dựng với nhiệm vụ chính là tiếp nhận, xử lý chất thải rắn sinh hoạt củathành phố Hà Nội và của một số huyện của các tỉnh lân cận xung quanh thành phố

Hà Nội, vận chuyển về bãi và xử lý nước rỉ rác theo đúng quy trình công nghệ đảmbảo vệ sinh môi trường Hiện nay, tổng diện tích của bãi rác lên tới 85 ha, công suất

9

xử lý 4200 tấn rác/ngày đêm, hoạt động 24/24h Với quy mô như trên, có thể phânloại bãi rác Nam Sơn thuộc loại bãi rác rất lớn Bãi rác Nam Sơn có tất cả 10 ô chônlấp, các ô chôn lấp được thiết kế xây dựng và vận hành theo đúng quy trình chôn lấpchất thải hợp vệ sinh Các ô chôn lấp rác có cao độ mặt đê bao cao độ +15,0m, cao

độ đáy bãi trung bình từ cao độ +4,0m đến cao độ +6,0m Đáy bãi được thiết kếphẳng có độ dốc ≥1%, để đảm bảo ngăn nước rác không thẩm xuống các lớp đấtphía dưới, xâm nhập vào nguồn nước ngầm thì đáy ô chôn lấp được lót vải chốngthấm HDPE: d=1,5mm Tại đây 100% rác thải sinh hoạt được chôn lấp hợp vệ sinh[7] Hiện tại, các công trình bảo vệ môi trường tại bãi rác là hệ thống thu gom nướcmưa, rỉ rác và hệ thống xử lý nước rỉ rác, ngoài ra được giám sát chặt chẽ môitrường bằng việc lắp hệ thống quan trắc tự động và bán tự động theo dõi định kỳ.Tuy nhiên, khu xử lý CTR này hiện đang quá tải do phải gánh thêm khối lượng rácthải sinh hoạt phát sinh khi mở rộng thành phố Do vậy trong tương lai, vấn đề thugom xử lý rác thải sẽ trở nên rất khó khăn và phức tạp

Các công nghệ xử lý CTR sinh hoạt đang được áp dụng: Chôn lấp, ủ phânhữu cơ và đốt Tỷ lệ rác thải sinh hoạt được chôn lấp trực tiếp hợp vệ sinh khoảng73-81%, tỷ lệ rác thải sinh hoạt được giảm thiểu hoặc tái chế tại các cơ sở xử lý đạtkhoảng 12-20%; làm phân compost <7% và lượng rác thải sinh hoạt còn lại là bãthải của quá trình xử lý đốt được chôn lấp [5]

Bảng 1.3 Các cơ sở xử lý rác thải sinh hoạt chính đang hoạt động trên địa bàn

thành phố Hà Nội [5]

Nam Sơn

Cầu Diễn

STT Tên đơn vị

5 Nhà máy đốt – Cty Envic

Các công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt đang áp dụng trên địa bàn Hà Nội (kể

cả các công nghệ nước ngoài) ngày càng đa dạng nhưng hiệu quả thực tế chưa đượctổng kết, đánh giá một cách đầy đủ Các công nghệ nước ngoài khi sử dụng tại ViệtNam gặp một số khó khăn do rác thải sinh hoạt phần lớn chưa được phân loại tạinguồn, độ ẩm cao, điều kiện thời tiết nhiệt đới, lượng rác thải sinh hoạt tiếp nhậnthấp hơn công suất thiết kế hoặc không ổn định, đầu tư khá cao dẫn đến chi phí xử

lý cao… Kết quả là hiệu quả xử lý rác thải sinh hoạt chưa cao, công tác phân loạiphức tạp, máy móc thiết bị mau bị hư hỏng, ăn mòn…

Hiện nay phương pháp chôn lấp rác vẫn là phương pháp phổ biến và đơn giảnnhất cho rác thải sinh hoạt tại Hà Nội Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưugiữ chất thải trong một hố và có phủ đất lên trên

Khí bãi rác (LFG) phát thải từ bãi chôn lấp của quá trình phân hủy các thànhphần hữu cơ trong rác Thành phần chủ yếu của khí bãi rác là khí CH4 và CO2 sinh

ra do quá trình phân hủy các chất hữu cơ Một phần rất nhỏ các thành phần khí kháccũng có mặt trong LFG bao gồm H2S, hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC) hay một sốkhí khác gây nên mùi hôi, ô nhiễm môi trường không khí và gây ảnh hưởng nghiêmtrọng đến sức khỏe cộng đồng, một số hợp chất VOC cũng đóng góp vào sự ấm lêncủa khí quyển như chlorofluorocarbon (CFCs) Thành phần của LFG trong giaiđoạn đầu là chủ yếu là CO2 và một số khí khác Sự có mặt của khí CO2 ở trong bãichôn lấp tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí phát triển và từ đó bắt đầu giai đoạnhình thành khí CH4 Một phần nhỏ C hữu cơ trong rác bị mất đi do quá trình hòa tanvào nước rác [22]

Khi rác thải sinh hoạt được chuyển vào bãi chôn lấp, sẽ trải qua giai đoạn đầuphân hủy hiếu khí (có oxy) khi đó chưa có khí CH4 được tạo ra Sau đó, thông

11

thường trong vòng chưa đầy 1 năm, điều kiện yếm khí được thiết lập và vi khuẩnmetan hình thành bắt đầu phân hủy rác thải và tạo ra khí CH4 [21].

Hình 1.3 Sự hình thành khí bãi rác theo thời gian [21]

Vi khuẩn phân hủy chất thải chôn lấp thành 4 giai đoạn, thay đổi thành phầnkhí với từng giai đoạn và chất thải trong bãi rác có thể trải qua nhiều giai đoạn phânhủy cùng một lúc Thời gian của từng giai đoạn trong quá trình sinh khí thay đổi tùythuộc vào tỷ lệ thành phần các chất hữu cơ, thành phần chất dinh dưỡng và độ ẩm,

độ nén ban đầu của rác trong bãi chôn lấp rác

Giai đoạn I (Giai đoạn điều chỉnh ban đầu): Vi khuẩn hiếu khí tiêu thụ oxy

trong quá trình phá vỡ chuỗi phân tử dài của các carbohydrate, protein và chất béophức tạp bao gồm chất thải hữu cơ Sản phẩm phụ của quá trình phân hủy là khí

CO2 và H2 Giai đoạn I tiếp tục cho đến khi oxy có sẵn bị cạn kiệt Giai đoạn này

có thể kéo dài một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy

Giai đoạn II (Giai đoạn axit hóa): Sử dụng quá trình kỵ khí – vi khuẩn

chuyển đổi các hợp chất được tạo ra bởi vi khuẩn hiếu khí thành axit axetic, lactic,formic và rượu như metanol, etanol Khi các axit kết hợp với độ ẩm có trong bãi rác

và nitơ được tiêu thụ, khí CO2 và H2 được tạo ra

12

Giai đoạn III (Giai đoạn metan hóa): Vi khuẩn kỵ khí metan sẽ tiêu thụ các

axit hữu cơ được tạo thành trong giai đoạn II Quá trình này khiến bãi chôn lấp trởthành một môi trường trung lập hơn trong đó khí CH4 được hình thành bằng cáchtiêu thụ CO2 và axetat

Giai đoạn IV (Giai đoạn ổn định): Thành phần và tỷ lệ tạo thành của LFG

vẫn tương đối ổn định, LFG thường chứa khoảng 50 – 55% CH4 theo thể tích, CO2chứa khoảng 45 – 50% thể tích và khoảng 2-5% các loại khí khác (H2S,…) LFGđược sản sinh ra với tốc ổn định trong giai đoạn IV, thường khoảng 20 năm

Dưới điều kiện bình thường, tốc độ phân hủy của chất thải rắn trong bãi rác vệsinh đạt đến giá trị cực đại trong 2 năm đầu tiên, sau đó giảm dần và có thể kéo dàitrong khoảng thời gian 25 năm hoặc hơn thế nữa Tốc độ phân hủy của rác thải rắntrong bãi rác vệ sinh thường được biểu diễn bằng sản lượng khí sinh ra trong mộtkhoảng thời gian Sự biến thiên sản lượng khí do quá trình phân hủy kỵ khí của cácchất hữu cơ phân hủy sinh học nhanh (3 tháng đến 5 năm) và các chất hữu cơ phânhủy sinh học chậm (5 đến 50 năm) Tốc độ phân hủy hàng năm của các chất hữu cơphân hủy nhanh và chậm được biểu diện bằng mô hình sản lượng khí hình tam giác,trong đó giá trị sản lượng khí cực đại sẽ đạt được sau 1 năm chất hữu cơ phân hủynhanh và sau 5 năm cho chất hữu cơ phân hủy chậm [8]

Nói chung, khối lượng và tính chất của chất thải hữu cơ được chôn lấp ảnhhưởng trực tiếp tới chất lượng và khối lượng LFG phát thải, các yếu tố môi trườngkhác đóng góp một phần vào sự ảnh hưởng tới quá trình phát sinh khí bãi rác Đốivới bãi chôn lấp hợp vệ sinh hay có kiểm soát, quá trình vận hành bãi đảm bảo kỹthuật và lớp phủ tạm hàng ngày phủ kín đã tạo môi trường yếm khí thuận lợi cho vikhuẩn hoạt động Cùng với các điều kiện tự nhiên khác như độ ẩm, nhiệt độ, nguồnthức ăn, làm tăng sản lượng khí từ bãi chôn lấp phát thải ra ngoài Quá trình phânhủy chậm của cacbon trong bãi chôn lấp phát thải ra nhiều khí bãi rác qua quá trìnhphản ứng sinh hóa và hoá học lâu dài trong lòng bãi chôn lấp, các khí bãi rác vẫntiếp tục phát sinh nhiều năm sau khi ô chôn lấp đã đóng cửa

13

Với lượng khí từ bãi rác phát sinh lớn, dẫn đến các nguy cơ tiềm ẩn từ bãi chôn lấp rác:

- Phát thải khí nhà kính làm biến đổi khí hậu toàn cầu

- Khí thải bãi rác có khả năng dễ cháy nổ

- Khí thải bãi rác chứa các thành phần độc hại, gây hại cho sức khỏe những người dân sống xung quanh khu vực và gây ô nhiễm môi trường

ở nông thôn và các thị trấn được hình thành nhưng phổ biến là 2 loại: Hợp tác

xã Cổ

phần dịch vụ vệ sinh môi trường và tổ dịch vụ vệ sinh môi trường

Theo xu hướng toàn cầu, lượng rác thải sinh hoạt ngày càng tăng lên do tốc

độ đô thị hóa, nhu cầu sinh hoạt của con người ngày càng được nâng cao dẫn đếngia tăng áp lực về quản lý thu gom, vận chuyển xử lý rác hợp vệ sinh, an toàn chosức khỏe con người đồng thời bảo vệ môi trường; Tiêu thụ năng lượng thế giới đangtăng lên; nguồn nguyên liệu hóa thạch – năng lượng truyền thống có hạn đòi hỏi cầntìm ra các nguồn năng lượng tái tạo thân thiện với môi trường để thay thế Trướctình thế vấn nạn về xu hướng chung toàn cầu như vậy, đã yêu cầu con người cầnphải tìm ra nguồn nguyên liệu đầu vào mới cho con người, cũng như giải quyết vấnnạn rác thải đầu ra của con người

Hiện nay, công nghệ xử lý rác phát điện đang là một giải pháp mang tính giátrị khoa học và kinh tế cao đối với con người được rất nhiều nước trên thế giới sửdụng đặc biệt là các nước phát triển và cạn kiệt tài nguyên Các công nghệ hiện nay

14

đang được sử dụng: Chôn lấp, thu khí bãi rác phát điện; Đốt rác phát điện; Khí hóa;

Xử lý theo phương pháp cơ học Mỗi công nghệ có những đặc tính ưu điểm vànhược điểm riêng đối với từng thành phần chất lượng rác thải, quy mô và diện tíchđầu tư

1.2.1 Phương pháp chôn lấp thu khí bãi rác phát điện

Đã có nhiều công trình nghiên cứu công nghệ thu hồi khí bãi rác phát

điện Chất thải rắn

Tái chế

Bãi chôn lấp

Hệ thống thukhí bãi chôn lấp

Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyển công nghệ thu hồi khí bãi rác phát điện [9]

Chất thải rắn được phân loại, một phần được tái chế sử dụng, phần còn lạiđược chuyển đến bãi rác để chôn lấp Tại bãi chôn lấp được thiết kế theo mô hìnhbãi chôn lấp hợp vệ sinh và có hệ thống thu khí (giếng khoan thẳng đứng, rãnh thukhí nằm ngang, ống thu khí) Khí sau khi được thu qua hệ thống thu khí được choqua hệ thống xử lý khí (bộ phận thu khí ngưng tụ, máy thổi/nén, lọc, sấy khí) Sau

15

đó khí được đốt và sản xuất bán điện Ngoài ra, còn một họng đốt để đốt cháy khíthừa và để sử dụng trong thời gian thiết bị ngừng hoạt động.

Hình 1.5 Thu hồi, xử lý khí LFG và thu hồi năng lượng

[21] 1.2.2 Phương pháp đốt rác phát điện

Đốt rác là một dạng công nghệ được áp dụng khá phổ biến tại các nước pháttriển, đốt rác phát điện đã đem lại những hiệu quả nhất định trong việc xử lý rác thảisinh hoạt cũng như rác thải công nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường và có khả năng

xử lý lượng rác lớn một cách triệt để Vì vậy, công nghệ đốt rác là một lựa chọn tốtcho các nước có nguồn đất đai và năng lượng hạn hẹp

Phát điện

Người sử dụng

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ đốt rác phát điện

16

Hình 1.7 Quy trình cơ bản một mô hình đốt rác phát điện [26]

Phương pháp đốt phát điện tuy tạo được điện phát lên lưới khoảng 0,2MW/tấn nhưng việc tiêu thụ năng lượng hóa thạch của hoạt động dự án này quá cao,

74 tấn dầu DO/tấn CTR nên lượng phát thải khí nhà kính của dự án này rất lớnkhoảng 779.653 tC02eq dẫn đến lượng giảm phát thải 2.865.477 tC02eq thấp hơn sovới phương pháp chôn lấp thu khí phát điện [9]

1.2.3 Phương pháp khí hóa plasma phát điện [6]

Công nghệ plasma – khí hóa rác thải là thực hiện một quá trình sử dụng điện

để tạo ra cung hồ quang ở nhiệt độ cực cao nhằm biến các loại chất thải thành khítổng hợp, hơi nước và chất xỉ Chất thải được đưa vào buồng phản ứng trục đứng,sau đó ngọn lửa plasma phun vào chất thải Bên trong lò phản ứng là “ống đuốcplasma” gồm một ống tròn có chứa khí trơ và các điện cực Khi bật công tác, dòngđiện chạy qua ống, nung nóng các khí trơ đến nhiệt độ rất cao Nhiệt độ rất cao nàylàm ion hóa các nguyên tử, tạo ra plasma Nhiệt độ plasma rất cao, từ 5000OC –

90000C có thể nung chảy chất vô cơ của rác thải ở đáy lò phản ứng Dòng điện cungcấp liên tục sẽ duy trì đuốc plasma này đủ lâu để phân hủy rác thành các thành phầnkhác

Đốt hỗn hợp khí tổng hợp sinh ra trong quá trình khí hóa rác thải sẽ tạo rađiện Dòng khí này được dẫn ra khỏi lò phản ứng và trở thành nguyên liệu trong cáccông đoạn tạo thành năng lượng Qúa trình khí hóa rác thải cũng tạo ra xỉ từ chấtthải vô cơ có trong rác thải Xỉ này có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng hay các

17

loại sản phẩm gốm sứ,… Ngoài ra, các phụ phẩm khác của khí hóa rác thải như lưuhuỳnh, kim loại, axit, cũng có thể thu lại và tái chế đem bán.

Hình 1.8 Quy trình công nghệ khí hóa plasma rác thải tạo ra điện

Hình 1.9 Cấu tạo ngọn đuốc plasma

Công nghệ khí hóa rác thải plasma có khả năng xử lý tất cả các loại chất thải,bao gồm: chất thải y tế, chất thải công nghiệp, lốp xe, các mảnh vụn xây dựng, rácsinh hoạt, chất thải nguy hại,… Khí hóa plasma có hiệu suất cao gấp 7 lần so vớicông nghệ khí hóa thông thường và cũng tạo ra nhiều năng lượng hơn

1.2.4 Phương pháp cơ sinh học thu khí phát điện

18

Ép viên

Viên nhiên liệu

Hình 1.10 Sơ đồ công nghệ phương pháp cơ sinh học phát điện [9]

Phương pháp cơ sinh học phát điện xảy ra các quá trình: Tiền xử lý cơ học

(kiểm tra, phân loại, nghiền, băm,…); Xử lý sinh học (Xử lý yếm khí phần hữu cơ,

ủ chín); Hậu xử lý cơ học (Tách chất trơ, kim loại,…)

Phương pháp cơ sinh học thu hồi khí phát điện, cứ 1 tấn chất thải hữu cơ tạo ra

được 224 KW điện trong đó khoảng 59KW sử dụng cho các hoạt động của nhà máy

nên tổng lượng điện đấu nối lên lưới trong vòng 15 năm là 60.225 MW/năm thấp

hơn so với phương pháp đốt nhưng phương pháp này không tiêu thụ nhiên liệu hóa

thạch, lượng điện tạo ra từ dự án tận dụng cho các hoạt động của nhà máy [9]

1.2.5 Đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý rác phát điện

Mỗi công nghệ có nhưng ưu nhược điểm riêng, tùy thuộc vào quy mô, tính

chất thành phần chất thải, kinh tế, quỹ đất để lựa chọn công nghệ phù hợp

Bảng 1.4 Đánh giá ƣu nhƣợc điểm của các công nghệ xử lý rác phát điện

điện rác

tạođiện

Khí3

plasma

Phương

sinhphát điện

21

Bảng 1.5 Tiêu chí đánh giá công nghệ điện rác trong quản lý chất thải rắn [8]

Chất thải chưa phân loại

dụng

(nước rỉ rác, khí CH4 và cácchất ô nhiễm khác)

cuối cùng