Đánh giá tải lượng phát thải khí metan từ bãi chôn lấp phước hiệp, củ chi

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH XUÂN ANH ĐÁNH GIÁ TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ METAN TỪ BÃI CHƠN LẤP PHƯỚC HIỆP, CỦ CHI Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60.85.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HUỲNH XUÂN ANH ĐÁNH GIÁ TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ METAN TỪ BÃI CHƠN LẤP PHƯỚC HIỆP, CỦ CHI Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 60.85.01.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 10 năm 2020 i LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tồn thể Thầy Cơ khoa Môi Trường Tài Nguyên, trường Đại học Bách Khoa ln tận tình giảng dạy tạo điều kiện cho em học hỏi kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập hoàn thành luận văn Em đặc biệt xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Bùi Tá Long thành viên phòng thí nghiệm Mơ hình hóa Mơi trường phần mềm Trong suốt trình thực luận văn này, Thầy nhóm tận tình giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em Thầy tạo điều kiện tốt cho em để học tập thực luận văn phịng thí nghiệm, mơi trường chun nghiệp làm việc tích cực Tại đây, em học tập, thực đề tài nghiên cứu mà trao dồi thêm cho thân nhiểu kỹ hữu ích Đó điều cần thiết cho em học tập công việc tương lai Em gởi lời cảm ơn đến Ban Quản lý Khu liên hợp xử lý chất thải thành phố hỗ trợ, giúp đỡ tạo điều kiện cho em thu thập thông tin liệu để thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn đến Anh/Chị khóa giúp đỡ, hướng dẫn, hỗ trợ kiến thức tài liệu Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè ln bên cạnh giúp đỡ, động viên đóng góp ý kiến, lời khun cho em q trình học tâp, nghiên cứu làm việc Vì thời gian thực nghiên cứu có hạn vốn kiến thức định nên em khơng tránh khỏi có số sai sót q trình thực Luận văn tốt nghiệp Vì vậy, em xin chân thành cảm ơn đóng góp ý kiến q Thầy Cơ bạn bè TP Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên thực Huỳnh Xuân Anh năm 2020 ii TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh phương án Thành phố Hồ Chí Minh tỉnh thành khác lựa chọn để xử lý chất thải rắn phát sinh sau thu gom Nghiên cứu thực bãi chôn lấp Phước Hiệp (gồm 04 bãi nhỏ: Bãi số 1, Bãi số 1A, Bãi số Bãi số 3), thuộc Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc thành phố Hồ Chí Minh Q trình phân hủy chất thải rắn sinh hoạt phát sinh nhiều loại khí gây nhiễm mơi trường, có Metan (CH4) Nghiên cứu tính tốn tải lượng CH4 phát thải từ bãi rác sở ứng dụng mơ hình LandGEM (version 3.02) Kết tải lượng CH4 phát thải năm 2019 tại 04 bãi chôn lấp Phước Hiệp Bãi số 1, Bãi số 1A, Bãi số Bãi số là: 481,88 tấn/năm; 299,42 tấn/năm; 7.183,70 tấn/năm 5.816,20 tấn/năm Sau kết đưa vào phần mềm EnLandFill 2019 kết hợp với liệu địa hình thơng số khí tượng để mơ kịch lan truyền khí CH4 khơng khí Các kịch thiết lập vào lúc giờ, giờ, 10 11 sáng ngày 06/05/2019 Độ tin cậy kết mơ từ mơ hình lan truyền chất ô nhiễm chấp nhận Nghiên cứu xây dựng sở liệu gồm thông tin, liệu bãi chôn lấp, áp dụng thực tế cho bãi chôn lấp Phước Hiệp Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc; tính tốn tải lượng phát thải CH4 giai đoạn 10 năm; mô lan truyền khí nhiễm CH4 xung quanh khu vực nghiên cứu qua kịch khác iii ABSTRACT Sanitary landfills are one of the methods chosen by the authorities of Ho Chi Minh City and the other provinces to treat solid wastes generated after being collected The study case was carried out at Phuoc Hiep landfill The landfill has been developed in four phases (Phase 1, Phase 1A, Phase and Phase 3), which is located within the North West Solid Waste Treatment Complex, Phuoc Hiep Commune, Cu Chi District, Ho Chi Minh City (HCMC), Vietnam The decomposition process of municipal solid waste has generated much gases and pollutants which result in air pollution, typically methane gas (CH4) The study has calculated the emission of methane gas (CH4) from Phuoc Hiep landfills based on the application of the LandGEM model (ver 3.02) The results of methane gas (CH4) emission at Phuoc Hiep Landfill within four phases including Phase 1, Phase 1A, Phase and Phase in the year 2019 are 481,88 ton per year; 299,42 ton per year; 7.183,70 ton per year and 5.816,20 ton per year respectively After that, the results are imported in the EnLandFill model (ver 2019) which is input data combined with terrain data and meteorological data to simulate the scenarios of methane gas (CH4) dispersion These scenarios are built at am, am, 10 am and 11 am on May 6th, 2019 The reliability of simulation results calculated from Enlandfill model is acceptable In conclusion, the study has constructed a database of information and data on landfills, which has applied practically for Phuoc Hiep Landfills within the North West Solid Waste Treatment Complex in Ho Chi Minh City; also calculating methane gas (CH4) emission in the period of 10 years, and simulating the dispersion of methane gas (CH4) around the study area through the different scenarios iv LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu nêu luận văn hoàn toàn trung thực có nguồn gốc rõ ràng Các thơng tin, số liệu thống kê, hình ảnh thơng tin thu thập trích dẫn rõ ràng phần tài liệu tham khảo Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá, xin chịu hồn tồn trách nhiệm Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2020 Học viên Huỳnh Xuân Anh v MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ ii ABSTRACT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG BIỂU xii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT xiii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu 4 Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN KHU LIÊN HỢP XỬ LÝ CHẤT THẢI TÂY BẮC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 1.1 Tổng quan Khu liên hợp Xử lý chất thải Tây Bắc Thành Phố Hồ Chí Minh 1.1.1 Điều kiện tự nhiên Khu liên hợp Tây Bắc 1.1.2 Đặc điểm bãi chôn lấp Phước Hiệp 10 1.1.3 Tình hình tiếp nhận xử lý chất thải Khu liên hợp Tây Bắc 14 1.2 Tổng quan nghiên cứu liên quan 18 1.2.1 Các nghiên cứu nước có liên quan 19 vi 1.2.2 Các nghiên cứu ngồi nước có liên quan 21 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 2.1 Mơ hình tính tốn tiềm phát sinh khí CH4 (IPCC 2006) 26 2.1.1 Giá trị carbon hữu dễ phân hủy CTR chôn lấp (DOC) 26 2.1.2 Khối lượng chất hữu bị phân hủy có CTR (DDOCm) 27 2.1.3 Giá trị tiềm phát sinh khí CH4 (L0) 27 2.2 Mơ hình ước tính tải lượng phát thải khí BCL (LandGEM) 28 2.2.1 Giới thiệu mơ hình LandGEM 28 2.2.2 Xác định tải lượng khí CH4 phát thải từ BCL (QCH4) 29 2.2.3 Các giá trị mặc định mơ hình LandGEM 30 2.2.4 Thiết lập thông số đầu vào cần thiết cho mơ hình LandGEM 31 2.2.5 Quy trình tính tốn tải lượng khí CH4 phát thải từ BCL 32 2.3 Mô hình Khí tượng 33 2.4 Mơ hình lan truyền chất 34 2.5 Nội dung khảo sát thu thập thông tin 37 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết xây dựng CSDL quản lý thông tin cho BCL 38 3.1.1 Cấu trúc khung CSDL xây dựng 38 3.1.2 Khối thông tin đối tượng cần quản lý 38 3.1.3 Khối ngân hàng liệu quy định pháp luật chiến lược quản lý chất thải 44 3.1.4 Khối thông tin chương trình quan trắc mơi trường thực 50 3.1.5 Khối thông tin hướng dẫn kỹ thuật chất thải 57 3.1.6 Khối thông tin liệu tra cứu khác liên quan 64 3.2 Kết tính tốn tải lượng khí CH4 phát thải từ BCL Phước Hiệp 71 vii 3.2.1 Kết tính tốn giá trị DOC 71 3.2.2 Kết tính tốn giá trị DDOCm giá trị tiềm phát sinh khí CH4 (L0) 72 3.2.3 Kết tính tốn tải lượng khí CH4 phát thải từ BCL Phước Hiệp theo mơ hình LandGEM 73 3.3 Kết mô lan truyền khí CH4 từ BCL Phước Hiệp 74 3.3.1 Kết liệu địa hình lưới phủ cho BCL Phước Hiệp 74 3.3.2 Kết liệu thơng số khí tượng lớp biên áp dụng 76 3.3.3 Xây dựng kịch tính tốn mơ lan truyền khí CH4 78 3.3.4 Kết mơ lan truyền khí CH4 từ BCL Phước Hiệp 79 3.3.5 Đánh giá khả mơ mơ hình 83 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 4.1 Kết luận 91 4.2 Kiến nghị 91 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 98 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Vị trí Khu liên hợp xử lý chất thải Tây Bắc Tp HCM Hình 1.2 Sơ đồ phân bố hạ tầng Khu liên hợp Tây Bắc Tp HCM [13] Hình 1.3 Bản đồ vị trí địa lý BCL Phước Hiệp (Phạm vi nghiên cứu) Hình 1.4 Biểu đồ tỷ lệ CTRSH tương ứng với phương pháp xử lý Khu liên hợp Tây Bắc 17 Hình 1.5 Diễn biến khối lượng CTRSH tiếp nhận Khu liên hợp Tây Bắc 18 Hình 2.1 Giao diện mơ hình LandGEM (phiên mở rộng 3.02) 29 Hình 2.2 Giao diện thiết lập thơng số đầu vào mơ hình LandGEM 32 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tính tốn phát thải khí CH4 từ BCL Phước Hiệp áp dụng nghiên cứu 33 Hình 2.4 Các bước tạo số liệu khí tượng lớp biên 33 Hình 2.5 Nồng độ tổng tổng có trọng số từ hai trạng thái xảy đồng thời (nguồn, [19]) 35 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc khung CSDL quản lý thơng tin BCL 38 Hình 3.2 Sơ đồ phân rã khối thông tin đối tượng cần quản lý 39 Hình 3.3 Khối sở liệu lưu trữ thông tin bãi chơn lấp 40 Hình 3.4 Khối sở liệu lưu trữ thông tin đơn vị xử lý chất thải khác 41 Hình 3.5 Khối sở liệu lưu trữ thơng tin lượng chất thải tiếp nhận xử lý 41 Hình 3.6 Giao diện truy cập Waste Treatment Complex 41 Hình 3.7 Menu danh mục giao diện quản lý Waste Treatment Complex 42 Hình 3.8 Nhập liệu mục Landfills (các bãi chơn lấp quản lý) 43 Hình 3.9 Nhập liệu mục Treatment Plants (các đơn vị xử lý chất thải khác khu liên hợp) 43 Hình 3.10 Nhập liệu mục Waste Acceptance Rates (Khối lượng chất thải xử lý) 44 Hình 3.11 Sơ đồ phân rã khối ngân hàng liệu quy định pháp luật chiến lược quản lý chất thải 44 Hình 3.12 Khối sở liệu lưu trữ thông tin Bộ Luật 45 105 • Khi tạo hồn thành nguồn thải (BCL Phước Hiệp) mơ hình EnLandFill 2019 có giao diện chương trình bên • Kết sau tạo nguồn thải BCL Phước Hiệp (Volume Source) sau: 106 ❖ Tạo liệu khí tượng: - Bước 1: Chuẩn bị file Excel kết liệu khí tượng từ mơ hình WRF có cấu trúc EnLandFill 2019 • Bước 2: Đăng nhập vào giao diện phần mềm EnLandFill 2019 → chọn Module Meteorology → chọn Met Data from WRF để tạo liệu; 107 • Bước 3: Chọn Add New để tạo mới; • Bước 4: Nhập tên trạm khí tượng chuẩn bị Import liệu khí tượng; 108 • Bước 5: Import file excel liệu chuẩn bị vào lưu liệu khí tượng vừa tạo (Save); • Kết liệu WRF sau tạo lưu xong (có thể xem, sửa xóa) 109 ❖ Tạo liệu lưới tính: • Bước 1: Khởi tạo Lưới tính phù hợp với Landfill theo đặc điểm khí tượng thời điểm cần tính tốn; 110 • Bước 2: Nhập thơng số tọa độ góc lưới; số nút theo phương X, phương Y kích thước lưới (cell size) Sau thuật tốn xử lý liệu điểm nút lưới tính tốn; • Kết sau tạo lưới tính cho khu vực sau: 111 ❖ Tạo kịch bản: Bốn kịch mô tạo mục Script mơ hình EnLandFill 2019 tương ứng cho nguồn thải BCL Phước Hiệp vừa tạo để tính tốn 112 ❖ Xuất kết chạy kịch bản: 113 PHỤ LỤC 3: Thống kê khối lượng CTR tiếp nhận xử lý ❖ Thống kê khối lượng CTR tiếp nhận xử lý Khu liên hợp Tây Bắc Khối lượng CTR xử lý Năm Khu liên hợp Tây Bắc 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 Tháng 7/2019 TỔNG 853.023 800.863 550.015 1.263.027 999.681 1.021.403 1.139.140 1.151.100 1.258.509 1.406.878 1.464.827 725.832 986.461 1.113.737 1.149.708 677.743 16.561.948 Công ty TNHH Công ty Cổ Công ty Cổ phần MTV Môi trường phần ĐTPT Tâm Sinh đô thị Thành phố Vietstar Nghĩa 853.023 800.863 550.015 1.263.027 999.681 1.021.403 1.035.199 955.029 1.166.105 1.266.094 1.026.528 213.972 241.924 152.699 227.311 115.211 11.888.085 103.940 196.071 88.035 99.322 141.342 207.023 288.880 490.871 484.315 311.299 2.411.099 4.369 41.461 296.957 304.836 455.657 470.167 438.081 251.234 2.262.763 114 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH KHẢO SÁT TRONG KHU LIÊN HỢP XỬ LÝ CHẤT THẢI TÂY BẮC THÀNH PHỐ (Nhà máy xử lý nước rỉ rác Phước Hiệp) (Khu vực xử lý Công ty Centema, Seen Quốc Việt) 115 (Đường tạm dọc theo Kênh số 15) (Khu vực xử lý nước rỉ rác ven đường tạm dọc ranh Đông Nam) 116 (Hồ xử lý nước thải dọc theo ranh Đông Nam Khu liên hợp Tây Bắc giáp Kênh 15) (Trạm cân – Cổng vào Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc Thành phố) 117 (Khu vực sườn Bãi chôn lấp số – Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc) (Khu vực Bãi chôn lấp số che phủ – Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc) 118 (Một góc hồ sen Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Tây Bắc) 119 Phụ lục PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Huỳnh Xuân Anh Ngày, tháng, năm sinh: 09/08/1993 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh Địa liên lạc: 74/2 đường 435, xã Phú Hịa Đơng, huyện Củ Chi, Tp.HCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO Thời gian Được đào tạo Nơi đào tạo 09/2011 – 04/2016 Đại học Khoa Môi trường Tài nguyên – Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM 5/2017 - Thạc sĩ Khoa Môi trường Tài nguyên – Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Thời gian Chức vụ 11/2016 - Chuyên viên Nơi công tác Ban Quản lý Khu liên hợp xử lý chất thải Thành phố ... có Metan (CH4) Nghiên cứu tính tốn tải lượng CH4 phát thải từ bãi rác sở ứng dụng mơ hình LandGEM (version 3.02) Kết tải lượng CH4 phát thải năm 2019 tại 04 bãi chôn lấp Phước Hiệp Bãi số 1, Bãi. .. định phát thải khí CH4 hữu ích để đánh giá biện pháp kiểm sốt khí BCL cải thiện biện pháp định lượng phát thải khí CH4 việc kiểm kê phát thải khí nhà kính [12] Mặc khác, khí sinh từ BCL phát thải. .. CH4 toàn cầu từ BCL chi? ??m khoảng 11% tổng lượng khí thải CH4; phát thải BCL dự báo tăng 13% từ năm 2010 – 2030 đến năm 2030 lượng phát thải từ BCL chi? ??m 10% tổng lượng khí CH4 tồn cầu từ tất nguồn