Định lượng phát thải khí Methane tại bãi chôn lấp Xuân Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊNH LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ METHANE TẠI BÃI CHƠN LẤP XUÂN SƠN, THỊ XÃ SƠN TÂY, THÀNH PHỐ HÀ NỘI CHUN NGÀNH: KHOA HỌC MƠI TRƯỜNG KIỀU THANH BÌNH HÀ NỘI, NĂM 2018 i BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỊNH LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ METHANE TẠI BÃI CHÔN LẤP XUÂN SƠN, THỊ XÃ SƠN TÂY, THÀNH PHỐ HÀ NỘI KIỀU THANH BÌNH CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 8440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS THÁI THỊ THANH MINH PGS TS LÊ VĂN HƯNG HÀ NỘI, NĂM 2018 ii CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Cán hướng dẫn 1: TS Thái Thị Thanh Minh Cán hướng dẫn 2: PGS TS Lê Văn Hưng Cán chấm phản biện 1: PGS TS Mai Văn Trịnh Cán chấm phản biện 2: TS Lê Ngọc Thuấn Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI Ngày …… tháng …… năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tôi, hướng dẫn trực tiếp TS Thái Thị Thanh Minh - Bộ mơn Biến đổi khí hậu phát triển bền vững - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội; PGS TS Lê Văn Hưng - Bộ môn Quản lý tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Các số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng, công bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận văn tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn vấn đề nghiên cứu Các kết chưa công bố nghiên cứu khác Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 HỌC VIÊN THỰC HIỆN LUẬN VĂN Kiều Thanh Bình ii LỜI CẢM ƠN Sau kết thúc chương trình cao học trường Đại Học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Tôi giao đề tài làm luận văn nghiên cứu “Định lượng phát thải khí Methane bãi chơn lấp Xuân Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội” Khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người Để luận văn đạt kết tốt nhất, thân tơi nhận giúp đỡ tận tình thầy, cô, quan, tổ chức, cá nhân Với lòng biết ơn chân thành cho phép gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy cô khoa Môi Trường, môn Biến đổi khí hậu phát triển bền vững, Trường Đại học Tài nguyên Môi trường, cá nhân quan tạo điều kiện giúp đỡ q trình học tập hồn thành luận văn Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Thái Thị Thanh Minh, PGS TS Lê Văn Hưng giáo viên hướng dẫn, thầy cô dành tất tâm huyết, thời gian quý báu để hướng dẫn, bảo, dìu dắt giúp đỡ thân tơi hồn thành Luận văn tốt nghiệp Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn ban lãnh đạo đồng nghiệp Công ty cổ phần Xây dựng Môi trường Vinahenco đơn vị công tác nay, anh chị thuộc Trung tâm Quan trắc Phân tích tài ngun mơi trường Hà Nội, tạo điều kiện mặt thời gian hỗ trợ trình lấy mẫu Luận văn tốt nghiệp Và cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, người bên cạnh, động viên, giúp vượt qua khó khăn để hồn thành khóa học Với điều kiện vốn kiến thức hiểu biết nhiều hạn chế luận văn khơng thể tránh nhiều thiếu sót Tơi mong nhận góp ý, bảo thầy để luận văn tơi hồn thiện hơn, trau dồi nâng cao kiến thức thân phục vụ cho q trình cơng tác sau Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày …… tháng …… năm 2018 HỌC VIÊN Kiều Thanh Bình iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ii THÔNG TIN LUẬN VĂN v DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Phát thải khí Methane - Nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính 1.1.1.Tổng quan nghiên cứu giới định lượng phát thải khí methane từ BCL 1.1.2 Các nghiên cứu Việt Nam .13 1.2 Hiện trạng thu gom xử lý rác thải sinh hoạt 16 1.2.1 Trên giới .16 1.2.2 Tại Việt Nam 20 1.3 Tổng quan bãi chôn lấp bán hiếu khí Fukuoka – Bãi rác Xuân Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội 23 1.3.1 Vị trí khu xử lý rác Xuân Sơn 23 1.3.2 Bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka - Nhật Bản .24 1.3.3 Chôn lấp rác theo công nghệ Fukuoka - Bãi rác Xuân Sơn .27 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 iv 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu .30 2.2.1 Phương pháp điều tra, thu thập tổng hợp tài liệu thứ cấp 30 2.2.2 Phương pháp khảo sát, lấy mẫu phân tích mẫu 30 2.3.3 Phương pháp tính tốn theo mơ hình .41 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Điều tra khảo sát hoạt động chung bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka .46 3.1.1 Cấu tạo ô chôn lấp bán hiếu khí Fukuoka 46 3.1.2 Quy trình chơn lấp áp dụng bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka 47 3.1.3 Thành phần độ ẩm rác thải sinh hoạt chôn lấp .49 3.1.4 Khối lượng chất thải rắn chôn lấp bãi chôn lấp bán hiếu khí Fukuoka - Xuân Sơn 52 3.2 Phát thải khí methane từ q trình chơn lấp bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka 3.2.1 Xác định thơng số đầu vào cho mơ hình 54 3.2.2 Ước tính tải lượng phát thải khí Methane (CH4) bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka từ năm 2015- 2017 58 3.2.3 Dự tính tải lượng phát thải khí methane bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka đến năm 2020 .60 3.2.3.1 Dự báo khối lượng chất thải rắn phát sinh 61 3.2.3.2 Dự tính tải lượng khí methane phát thải đến năm 2020 62 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .64 4.1 Kết luận .64 4.2 Kiến nghị .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined v THÔNG TIN LUẬN VĂN Họ tên học viên : Kiều Thanh Bình Lớp CH2AMT : Cán hướng dẫn : TS Thái Thị Thanh Minh; PGS TS Lê Văn Hưng Tên đề tài Định lượng phát thải khí Methane bãi chôn lấp Xuân : Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội Tóm tắt : Trên sở điều tra khảo sát, phân loại thành phần chất thải rắn sinh hoạt, đo đạc thực địa nồng độ khí methane (CH4) bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka – Xn Sơn sử dụng mơ hình IPCC (2006) để tính tốn tải lượng phát thải khí methane Luận văn xác định thành phần rác thải sinh hoạt, tính tốn tải lượng phát thải khí methane, dự báo tải lượng khí methane tương lai theo hai kịch khác Ngoài ra, luận văn cịn sở liệu xác cụ thể để tính tốn cân cacbon phục vụ cho việc xây dựng báo cáo phân tích phát thải KNK Từ khóa sinh hoạt : Phát thải khí methane, mơ hình IPCC (2006), rác thải Summary : Basing on the survey, classification of solid waste, field measurements of methane (CH4) concentration at Fukuoka Central Gas Sales Facility - Xuan Son and using the IPCC model (2006) to Calculating the methane discharge load, the essay identifies the composition of domestic waste, calculates the methane discharge load, forecasts the future methane discharge load in two scenarios In addition, the dissertation is an accurate and specific database for calculating carbon balance for the development of the GHG emission analysis report Key words waste : Emissions of methane, IPCC (2006) model, domestic vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Bãi chơn lấp rác lộ thiên hồ chứa nước rỉ rác bãi rác Xn Sơn Hình 1.2 Vị trí bãi chôn lấp Xuân Sơn 24 Hình 1.3 Vị trí bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka 25 Hình 1.4 Hệ thống thu nước rỉ rác đáy ô chôn lấp 26 Hình 1.5 Hệ thống đường ống kiểu xương cá 26 Hình 2.1 Phương pháp đánh đống chất thải theo hình nón .33 Hình 2.2 Quy trình thực lấy mẫu theo phương pháp ¼ 34 Hình 2.3 Sơ đồ quy trình tạo mẫu phân tích chất thải rắn 35 Hình 2.4 Vị trí lấy mẫu rác phường Ngô Quyền – thị xã Sơn Tây 36 Hình 2.5 Vị trí lấy mẫu rác thị trấn Liên Quan – huyện Thạch Thất 36 Hình 2.6 Vị trí lấy mẫu rác thị trấn Tây Đằng – huyện Ba Vì .36 Hình 2.7 Bộ dụng cụ máy đo nhanh đơn, đa tiêu khí 37 Hình 2.8 Vị trí cổng thu khí vào khí máy đo nhanh 39 Hình 2.9 Nút điều hướng hình thị tiêu cần đo nhanh .40 Hình 2.10 Kết sau thiết lập thông số máy đo 40 Hình 2.11 Lấy mẫu khí vị trí ống khí số số bãi chơn lấp Fukuoka 41 Hình 3.1 Vị trí 11 ống khí bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka 46 Hình 3.2 Quy trình vận chuyển tiếp nhận rác bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka Hình 3.3 Lấy mẫu rác vị trí số phường Ngơ Quyền – thị xã Sơn Tây 51 Hình 3.4 Lấy mẫu rác vị trí số thị trấn Liên Quan - huyện Thạch Thất 51 Hình 3.5 Tổng lượng rác thải sinh hoạt xử lý BCL bán hiếu khí Fukuoka từ 2015-2017 Hình 3.6 Diễn biến khối lượng rác thải sinh hoạt huyện Thạch Thất, huyện Ba Vì thị xã Sơn Tây từ năm 2015 – 2017 53 vii Hình 3.7 Tải lượng khí methane từ năm 2015 - 2017 .59 Hình 3.8 Tổng khối lượng rác thải sinh hoạt phát sinh thu gom xử lý đến năm 2020 61 Hình 3.9 Biểu đồ so sánh mức độ phát thải khí methane hai kịch .63 56 lý bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka - Xuân Sơn 0,15 c Tỷ lệ khí methane bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka – Xn Sơn (F) Để đánh giá lượng khí CH4 phát thải từ q trình chơn lấp rác thải hữu bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka - Xn Sơn, đề tài tiến hành khảo sát quan trắc với Trung tâm Quan trắc Tài nguyên Môi trường - Sở Tài nguyên Môi trường Hà Nội vào thời điểm khác (tháng 5/6/7-2017) để có kết khách quan lượng khí methane phát thải từ 11 ống khí Ngồi khí methane khí CO2 tạo từ q trình chơn lấp rác thải cịn có thành phần khí khác H2S, N2, O2, … chiếm tỉ lệ nhỏ (Bảng 1.1) Tuy nhiên phạm vi nghiên cứu đề tài giới hạn dụng cụ máy móc, phương tiện đo đạc Vì vậy, nồng độ khí vi lượng đề tài khơng tiến hành đo đạc nghiên cứu Bảng 3.4 Kết quan trắc khí Methane (CH4) bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka – Xuân Sơn Tốc độ phân hủy rác khả phát thải khí methane từ bãi 57 chôn lấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhiên yếu tố quan trọng định đến khả phát thải khí methane yếu tố thời tiết Đề tài tiến hành lấy mẫu khí vào thời điểm có nhiệt độ cao năm (tháng 5,6,7) thời điểm tốc độ phân hủy rác bãi chôn lấp đạt mức cao nhất, mặt khác với cơng nghệ chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka , bãi chôn lấp thiết kế với 13 ống thu khí nằm xung quanh mái taluy, ống thu khí có tác dụng cung cấp oxy giúp đẩy nhanh trình phân hủy rác Kết đo đạc khí methane (CH4) 11 ống khí cho thấy, tỷ lệ khí methane nằm khoảng từ 24- 44% (trung bình 31%) Lượng khí methane BCL phát sinh nhiều hay phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: Thể tích chơn lấp, điều kiện thời tiết thời điểm tiến hành quan trắc, khối lượng rác xử lý… Song nguyên nhân quan trọng chênh lệch tuổi bãi chơn lấp Bãi chơn lấp bán hiếu khí Fukuoka khởi công xây dựng ngày 07/6/2014 Khu xử lý chất thải rắn Xuân Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội Tới năm 2015 bãi chôn lấp bán bán hiếu khí Fukuoka - Xuân Sơn thức đưa vào vận hành sử dụng Thời điểm đề tài thực (5/2017), bãi chôn lấp vào xử lý vận hành 02 năm nên khối lượng rác đưa vào xử lý cịn ít, thời gian xử lý ngắn, dẫn đến lượng khí methane có bãi chơn lấp cịn ít, tỷ lệ F chọn 31% d Các hệ số MCF, DOCf, k - Hệ số tương quan hiệu chỉnh methane MCF (Methane Correction Factor): Trên điều kiện thực tế qua khảo sát bãi chôn lấp bán hiếu khí Fukuoka – Xuân Sơn, bãi quản lý chôn theo công nghệ chôn lấp bán hiếu khí, đối chiếu với bảng 3.5 IPCC đề xuất đề tài chọn hệ số tương quan hiệu chỉnh methane MCF = 0,5 58 Bảng 3.5 Hệ số tương quan hiệu chỉnh methane (CH4) MCF loại bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt [26] Không quản Bãi chôn lấp Loại bãi Quản lý – Quản lý – Không bán hiếu quản lý – lý – nông khơng phân chơn lấp kỵ khí khí sâu (≥5m) (