8. Cấu trúc luận văn
2.1. Giới thiệu chung về bãi chôn lấp Nam Sơn
2.1.6 Công nghệ chôn lấp chất thải hợp vệ sinh tại bãi Nam Sơn:
Bãi chôn lấp được thiết kế phủ một lớp vải địa kỹ thuật dầy 1,5cm, có hệ thống thu gom và xử lý nước rác. Việc chôn lấp chất thải được tiến hành theo hình thức cuốn chiếu theo từng đơn nguyên ô chôn lấp theo quy trình kỹ thuật đã được các cấp thẩm quyền phê duyệt với quy trình như sau:
Bước 1: Xác định khối lượng chất thải qua hệ thống 02 cân điện tử 50 tấn. Bước 2: Chôn lấp tại ô chứa
Sau khi rác tươi do ô tô chở rác đổ xuống hố chôn lấp theo từng lớp. Ban đầu do chiều sâu hố chôn lấp rác lớn, phải tạo đường dẫn xuống đáy hố. Dưới đáy hố được rắc một lớp chế phẩm sinh học Bokashi với chỉ tiêu 0,15 kg/m2 trước khi đổ rác. Rác được đổ xuống và được san gạt phẳng bề mặt, đồng thời được phun dung dịch EM thứ cấp 2 %. Sau khi đổ rác với chiều dầy khoảng 0,8 -1 m, rác được đầm nén chặt để đạt đến dung trọng rác bằng 650 – 720 kg/m3 và tiếp tục được rắc chế phẩm Bokashi, sau đó được phủ lớp đất dày 15- 20cm lên trên bề mặt rác. Yêu cầu lớp đất phủ phải đạt độ chặt K = 0,8 – 0,85. Rác tiếp tục được tiếp nhận và chôn lấp từng lớp như vậy cho đến cao độ thiết kế và tiến hành đóng bãi theo TCVN.
Bước 3: Thu gom và xử lý nước rác
Nước rác tại các ô chôn lấp được dẫn về hố tụ nhờ độ dốc theo cấu tạo của bãi, từ các hố tụ này nước rác được bơm nên hệ thống cống xương cá chạy dọc theo các đường trục chính để dẫn về Hệ thống 03 Hồ sinh học. Nước rác sau quá trình xử lý sinh học được đưa về Trạm xử lý nước rác (Công nghệ Hóa - Sinh) để xử lý đạt QCVN 29:2009/BTNMT trước khi xả ra môi trường.
Hình 2.1 Sơ đồ mặt cắt của ô chôn lấp chất thải rắn
Nguồn: Urenco Hà Nội, 2014
Các vấn đề khác:
- Nước rác được thu gom nhờ hệ thống rãnh, hố tụ và máy bơm. Công tác xử lý nước rác hiện còn gặp nhiều khó khăn. Cho đến nay, để xử lý nước rác tại bãi chôn lấp chất thải nam Sơn, đã có 3 hệ thống xử lý nước rác đã được xây dựng và ứng dụng. Tuy nhiên, cả 3 hệ thống đều chỉ đáp ứng được nhu cầu cho giải pháp tình thế mà không ổn định về mặt lâu dài. Từ tháng 11 năm 2004, Công ty Môi trường đô thị với sự chấp thuận của UBND thành phố Hà Nội đã tiến hành dự án đầu tư xây dựng một trạm xử lý nước rác mới với công suất 500m2/ngày đêm tại Khu liên hiệp xử lý chất thải Nam Sơn và hiện nay đã hoàn thành đưa vào sử dụng với chất lượng nước thải đầu ra sau xử lý đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường cho phép.
- Trong quá trình vận hành toàn bộ các ô chôn lấp và khu vực xung quanh thường xuyên được quan trắc hàng ngày/hàng tuần với các chỉ tiêu môi trường theo
quy định. Công tác quan trắc định kỳ sẽ được tiến hành 02 lần/năm thông qua đơn vị tư vấn độc lập với toàn bộ các chỉ tiêu về môi trường theo quy định.
- Các biện pháp tách nước mưa ra khỏi phạm vi của các ô chôn lấp được thực hiện nhờ hệ thống rãnh bao xung quanh và quá trình vận hành, phủ đóng bãi cục bộ cũng như đóng bãi cuối cùng nhàm hạn chế việc hình thành nước rác.
Hệ thống thu khí bãi rác:
- Các ô chôn lấp rác riêng biệt để thu khí tốt hơn. Cặn được đưa vào mương, sau được xử lý trong thiết bị xử lý cặn; Các giếng đứng dùng để tách khí; riêng đối với các ô chôn lấp mới đang được đổ đầy khí sẽ được tách bằng các ống thu ngang.
- Các đầu thu khí được thiết kế phù hợp hạn chế tổn thất lượng khí ở mỗi đầu thu khí và không làm mất chức năng của hệ thống thu khí; Hệ thống hút khí đậm đặc được thiết kế tại các vị trí thấp trong toàn hệ thống thu khí. một phần áp lực chân không sẽ được tạo ra bới các máy thổi gió tại trạm xử lý, làm cho khí thải tạo ra trong ô chôn lấp di chuyển đến các giếng thu khí và vào hệ thống gom khí, mỗi giếng được kiểm soát bằng một van, do đó khí sinh ra do trong ô chôn lấp này được tách ra khỏi rác di chuyển về phí giếng thu khí, nhưng áp lực chân không không đủ lớn để đưa không khí vào hệ thống thu gom.
- Trạm bơm khí gồm các thiết bị cần thiết để thu, định lượng, đo đạc và điều chỉnh khí bãi rác. Các thiết bị này thích hợp trong việc kiểm soát và kiểm tra bằng tay hoặc tự động đối với van, thiết bị hãm cháy, lỗ lấy mẫu khí, đồng hồ đo lưu lượng, hệ thống điều khiển PLC và máy phân tích khí liên tục phù hợp với kế hoạch giám sát
Công nghệ sản xuất điện năng
Khi dự án chắc chắn có được hợp đồng mua bán điện đủ để sản xuất điện, một module động cơ di động sẽ được lắp đặt. Các đơn nguyên máy phát điện di động nhỏ này phù hợp với lượng khí bãi rác đặc trưng cho mỗi khu vực. Khi thể tích khí bãi rác giảm thèo thời gian các module có thể được định vị lại tại khu vực khác. Khí không được sử dụng cho máy phát điện, sẽ được dẫn trực tiếp đến hệ thống đầu đốt bằng cách điều khiển áp lực, có một thiết bị đo thời gian giám sát thời gian hoạt động của đầu đốt.
2.1.7 Hiện trạng môi trƣờng khu vực
Bãi chôn lấp Nam Sơn là bãi chôn lấp hợp vệ sinh hoạt động đảm bảo theo đúng thiết kế đảm bảo vệ sinh môi trường. Hàng năm, bãi chôn lấp đều tiến hành quan trắc môi trường để giám sát quá trình hoạt động của bãi. Công tác quan trắc do các đơn vị độc lập tiến hành với tần suất 2 lần/năm. Giám sát các thông số trong môi trường
không khí, nước dựa trên cơ sở các Tiêu chuẩn Việt Nam. Căn cứ vào phương pháp giám sát môi trường như trên có được kết quả sau:
2.1.7.1 Kết quả quan trắc môi trƣờng không khí
Tại ô chôn lấp chất thải số 8 (đang hoạt động): các thông số hơi khí gây ô nhiễm như: NOx; SO2; CO; H2S; NH3 đều thấp hơn tiêu chuẩn vệ sinh lao động: 3733/2002/QĐ-BYT.
Bảng 2.3 Kết quả nồng độ khí ô chôn lấp số 8
Tt Thông số Đơn vị K1 K2 3733/2002/QĐ-BYT
1 Nhiệt độ 0C 28 28 - 2 Độ ẩm % 66 68 - 3 Tốc độ gió m/s 0,255 0,263 - 4 Bụi lơ lửng Mg/m3 0,032 0,041 6 5 CO Mg/m3 0,332 1,312 40 6 NOx Mg/m3 0,146 0,052 10 7 SO2 Mg/m3 0,003 0,040 10 8 Cd Mg/m3 <0,0001 <0,0001 0,0 9 Pb Mg/m3 <0,001 <0,001 0,1 10 CH4 Mg/m3 31 30 - 11 H2S Mg/m3 0,030 0,035 15
Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc môi trường định kỳ khu xử lý chất thải sinh hoạt Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội, 2013
Ghi chú: +K1: Ô chôn lấp số 8 đang hoạt động
+ K2: Cách ô chôn lấp số 8 theo hướng gió đông bắc 300m + “- “ không quy định
2.1.7.2 Kết quả quan trắc môi trƣờng nƣớc
Các mẫu nước được lấy từ suối Lai Sơn là suối chảy qua Khu vực bãi chôn lấp. Các thông số trong mẫu nước suối Lai sơn : M1; M2 đều có các trị số thấp hơn tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 29:2009/BTNMT
Bảng 2.4 Nồng độ các chỉ tiêu trong nƣớc suối Lai Sơn TT Thông số phân tích Đơn vị M 1 M 2 M3 M4 QCVN -08:2008 /BTNMT( B1) 1 pH - 6,65 7,51 7,66 6,98 5,5 đến 9 2 TSS mg/l 18 11 9 7 50 3 DO Mg/l 4,04 4,03 4,11 4,05 ≥ 4 4 COD mg/l 19,5 23,6 26,8 27,1 30 5 BOD5 mg/l 11 13,7 14,5 18,08 15 6 NH4+-N mg/l 0,26 0,20 0,33 0,35 0,5 7 Cl- mg/l 32,5 60,2 42,1 49,6 600 8 F- mg/l 0,22 0,56 0,51 0,43 1,5 9 NO3- - N mg/l 0,42 0,63 0,18 0,34 10 10 PO43- mg/l 0,11 0,08 0,05 0,010 0,3 11 CN mg/l 0,013 0,010 0,007 0,011 0,02 12 As mg/l 0,002 0,002 0,001 0,002 0,05 13 Cd mg/l <0,002 <0,002 <0,002 <0,002 0,01 14 Pb mg/l 0,002 0,002 0,002 0,002 0,05 15 Cr3+ mg/l 0,012 0,010 0,011 0,011 0,5 16 Cr6+ mg/l <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,04 17 Cu mg/l 0,005 0,004 0,004 0,004 0,5 18 Zn mg/l 0,033 0,026 0,037 0,061 1,5 19 Ni mg/l 0,007 0,005 0,005 0,004 0,1 20 Fe mg/l 0,61 0,70 0,54 0,31 1,5 21 TOC mg/l 12 9 10 11 - 22 K mg/l 13,84 23,87 24,65 7,61 - 23 Na mg/l 18,55 60,08 9,13 7,52 - 24 Ca mg/l 19,31 30,56 26,85 12,03 - 25 Mg mg/l 4,38 5,69 16,11 4,45 - 26 Phenol mg/l <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 <0,01 27 Coliform MPN/1 00ml 1100 1216 65x10 2 42x102 7.500
Nguồn: Báo cáo kết quả quan trắc môi trường định kỳ khu xử lý chất thải sinh hoạt Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội, 2013
Từ kết quả trên cho thấy hoạt động của khu Liên hợp xử lý CTR Nam Sơn hoàn toàn đảm bảo tiêu chuẩn về môi trường của Việt Nam: chất lượng môi trường không khí, môi trường nước mặt đều không có dấu hiệu ô nhiễm.
2.2 Xác định và lƣợng hóa các lợi ích ở bãi chôn lấp Nam Sơn 2.2.1. Lợi ích giảm phát thải khí Methane 2.2.1. Lợi ích giảm phát thải khí Methane
Chất thải rắn thông thường nếu thực hiện giải pháp chôn lấp sẽ phát thải khí nhà kính trong đó chủ yếu là khí methane (CH4)..
Để tính toán lượng KNK phát sinh khi chôn lấp chất thải rắn, Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) đã có 2 phiên bản hướng dẫn kiểm kê KNK. Phiên bản IPCC (1995): hướng dẫn tính toán tổng lượng KNK phát sinh khi chôn lấp CTR và phiên bản IPCC (2006) hướng dẫn tính toán lượng KNK phát sinh hàng năm của CTR sau khi được chôn lấp. Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn cơ sở tính toán theo công cụ IPCC 2006.
Công thức tính toán lƣợng methane phát thải từ bãi chôn lấp
(2.1)
Trong đó:
CH4(Emission) : Lượng methane phát thải năm thứ T, (tấn/năm) CH4(Generated,T) : Lượng methane phát sinh năm thứ T, (tấn/năm) RT : Lượng methane được thu hồi trong năm T, (tấn năm) T : Năm tính toán
X : Loại chất thải
OXT : tỷ lệ oxy hóa do lớp phủ trung gian
Công thức tính lƣợng methane tạo ra từ quá trình chôn lấp chất thải
(2.2)
Trong đó
CH4(Gennerated,T) : lượng methane phát sinh năm T, (tấn/ năm) DDOCm(Decomposed,T) : Lượng carbon hữu cơ phân hủy, (tấn/năm) F : phần trăm khí CH4 bãi chôn lấp
16/12 : tỷ số chuyển đổi CH4 và C
Công thức tính lƣợng carbon hữu cơ phân hủy trong chất thải
DDOCm(Decomposed,T) = DDOCm(Accuamualated,T-1).(1 – e-k) (2.3) DDOCm(Accuamualated,T) = DDOCm(Deposited,T) + (DDOCm(Accuamuated,T).e-k) (2.4)
Trong đó:
DDOCm(Decomposed,T) : Lượng carbon hữu cơ phân hủy, (tấn/năm)
DDOCm(Accuamualated,T) : Lượng carbon hữu cơ tích lũy cuối năm T, (tấn/năm) DDOCm(Accuamualated,T-1) : Lượng carbon hữu cơ tích lũy cuối năm T-1, (tấn/năm) DDOCm(Deposited,T) : Lượng carbon hữu cơ đem chôn năm T, (tấn/năm)
K : Hệ số tốc độ phân hủy, năm-1
Công thức tính lƣợng carbon hữu cơ có trong chất thải
DDOCm(Deposited,T) = WT.DOC.DOCf.MCF (2.5)
Trong đó:
DDOCm(Deposited,T) : Lượng carbon hữu cơ đem chôn năm thứ T, (tấn/năm) WT : Lượng chất thải chôn lấp năm thứ T, (tấn/năm)
DOC : Phần trăm lượng carbon hữu cơ trong chất thải, (%) DOCf : Hệ số phân hủy carbon hữu cơ trong bãi chôn lấp
MCF : Hệ số tương quan hiệu chỉnh quá trình sinh khí methane
Tính toán lƣợng methane phát thải từ chất thải rắn đem chôn lấp ở bãi rác:
Thông qua việc lựa chọn hệ số áp dụng tính toán từ các công thức (2.1), (2.2), (2.3), (2.4), 2.5) lượng methane phát thải tại thời điểm được tính toán ta có công thức biến đổi như sau:
CH4(Emission,T) =WT.DOC.DOCf.MCF + DDOCm(Accuamulate,T-1).e-k.F.(16/12)
Trong đó:
WT Tổng lượng CTR đưa đến BCL dùng để thu hồi CH4 (tấn/năm);
MCF Giá trị mặc định của tham số methane (0,6)
DOC Phần trăm DOC trong CTR
Theo IPCC(1995) việc tính toán DOC theo công thức sau:
Phần trăm DOC (trọng lƣợng) = 0,4A + 0,17B + 0,15C + 0,01D
Với:
A = Phần trăm rác đô thị dạng giấy, carton và vải
B = Phần trăm rác đô thị dạng rác vườn/rác công viên và các dạng rác dễ phân hủy (không là rác thực phẩm)
C = Phần trăm rác đô thị dạng thực phẩm
Để tính toán Phần trăm DOC trong CTR, ở đây chúng ta sử dụng thành phần vật lý chất thải rắn đô thị
A = 11,51%; B = 25,71%; C = 43,79%; D = 2,69% DOC = 0,4A + 0,17B + 0,15C + 0,01D =
0,4*11,51+0,17*25,71+0,15*43,79+0,01*2,69 = 15,5701%
DOCF Giá trị sai số của DOC (giá trị mặc định là 0,77)
F Phần trăm của khí CH4 trong bãi chôn lấp (giá trị mặc định là 0,5)
k Hệ số tốc độ phân hủy (giá trị áp dụng là 0,084) Công thức rút gọn là
CH4(Emission,T) =WT.0,15 . 0,77 . 0,6 + DDOCm(Accuamulate,T-1).e-0,084 . 0,5 . (16/12)
= 0,0693 . WT + 0,6129. DDOCm(Accuamulate,T-1) (2.6)
Từ công thức (2.6) trên ta tính toán được lượng methane phát thải ra từ năm 2010 đến năm 2014 là
Bảng 2.5 Lƣợng methane thoát ra từ bãi chôn lấp Nam Sơn
Năm Khối lƣợng rác đem chôn lấp (tấn) W
T Khí methane phát sinh (tấn) CH4(Emission,T) 2010 1.230.050 139.470 2011 1.383.350 161.221 2012 1.489.620 173.706 2013 1.898.000 220.907 2014 1.971.000 230.684 Tổng 7.967.950 925.988
Nguồn: Tính toán và tổng hợp của tác giả
Theo ước tính thì lượng methane được thu hồi và phá hủy là 55% (có xem xét đến điều kiện thực tế của bãi chôn lấp, lớp phủ và mật độ giếng thu khí) và hiệu xuất đốt là 90%, ta có thể tính toán được lược giảm phát thải khí nhà kính của bãi chôn lấp do methan được đốt bỏ ở bãi chôn lấp Nam Sơn là:
Bảng 2.6 Ƣớc tính giảm phát thải của bãi chôn lấp
Năm Lƣợng khí methane phát sinh (tấn) Lƣợng khí methane đƣợc thu hồi và phá hủy (tấn) Ƣớc tính giảm phát thải (tCO
2e) 2010 139.470 62.761 1.317.991 2011 161.221 72.549 1.523.538 2012 173.706 78.167 1.641.521 2013 220.907 99.408 2.087.571 2014 230.684 103.807 2.179.963 Tổng 925.988 416.692 8.750.584
Nguồn: Tính toán và tổng hợp của tác giả
Theo kết quả tính toán tại bảng 2.6 thì tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính của bãi chôn lấp Nam Sơn là lớn hơn nhiều so với văn kiện thiết kế dự án CDM là do thực tế lượng chất thải rắn được đưa đến xử lý ở Nam sơn đã tăng lên nhiều hơn so với ước tính của dự án.
Công thức tính toán lƣợng giảm phát thải của dự án là ERy = BEy – PEy
Trong đó:
ERy: Lượng phát thải đạt được trong năm y, tính bằng tấn CO2 tương đương BEy: Lượng phát thải đường cơ sở trong năm y, tính bằng tấn CO2 tương đương PEy: Lượng phát thải do hoạt động của dự án trong năm y, tính bằng tấn CO2 tương
đương
Bảng 2.7 Giảm phát thải ERy (Theo văn kiện thiết kế dự án CDM)
ERy Giảm phát thải đƣờng cơ sở BEy (tCO2e) Phát thải dự án PEy (tCO2e) Giảm Phát thải ERy (tCO2e) 2010 140.586 251 140.335 2011 310.093 498 309.595 2012 378.908 1.092 377.816 2013 417.507 1.092 416.415 2014 460.282 1.092 459.190 Tổng 1.707.376 4.025 1.703.351
2.2.2 Lợi ích
Như phần trên đã trình bày, việc thực hiện thu hồi khí methane để đốt phát điện tại BCL là giải pháp hữu hiệu trong việc giảm phát thải KNK. Theo Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu IPCC là tổ chức xác nhận đăng ký Chứng nhận giảm phát thải CER cho các dự án giảm phát thải KNK, khi thực hiện thu hồi CH4 để đốt phát điện tại BCL thì dự án có thể đăng ký và được cấp chứng nhận CER. Do vậy với lượng KNK tiềm năng có thể thu hồi, thì giải pháp thu hồi CH4 để đốt phát điện tại BCL đều có lợi ích từ việc bán CER.
Doanh thu tiềm năng từ việc bán chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính được ước tính thông qua lượng khí nhà kính giảm và giá bán 1 tấn CO2 trên thị trường.
Chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính được chứng nhận (CER) là các giảm phát thải được chứng nhận do Ban chấp hành quốc tế về CDM cấp cho dự án CDM. Đơn vị 1 CER được xác định bằng một tấn khí CO2 tương đương.
Thời gian CER có hiệu lực là thời gian do Ban chấp hành quốc tế về CDM quy định khi cấp CER. Thời điểm chuyển nhượng CER hoàn thành là thời điểm các thoả thuận về việc bán CER đã thực hiện xong, bên bán nhận được tiền từ bên mua.
CDM (Clean Development Mechanism) được hiểu như là một thị trường hạn