Ngồi ra, theo khảo sát, thị trấn Trâu Quỳ có 3943 hộ. Theo kết quả tổng hợp phiếu khảo sát, mỗi hộ gia đình phát sinh khoảng 1 - 2 kg rác/ngày. Lượng rác thải này được thu gom xử lý tập trung tuy nhiên còn một lượng nhỏ khoảng 5% rác thải sinh hoạt hữu cơ chưa được thu gom mà tồn lưu ở môi trường xung quanh. Tuy nhiên, lượng phát thải khí metan từ lượng rác thải này là không đáng kể (khoảng 1 tấn rác thải/năm).
3.4. Kết quả đánh giá nguy cơ phát thải khí metan từ chất thải rắn hữu cơ
3.4.1. Kết quả tính tốn lượng cacbon hữu cơ phát thải tại bãi chơn lấp (định tính )
Lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy:
Xét số liệu tổng lượng rác thải sinh hoạt thu gom, xử lý tập trung tại bãi xử lý rác Kiêu Kỵ, đồng thời căn cứ theo các cơng thức của IPCC (1995) ta có:
Theo IPCC (1995) lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy được tính theo cơng thức:
DOC = 0,4A + 0,17B+ 0,15C + 0,1D
A: % rác dạng giấy, carton và vải
B: % rác vườn/ công viên và các dạng rác để phân hủy khác C: % rác thực phẩm
D: % rác các dạng hữu cơ khác
Qua nghiên cứu, khảo sát chất thải của rác thải sinh hoạt của các hộ dân trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ và số liệu thống kê tại bãi xử lý rác Kiêu Kỵ, ta có kết quả thành phân loại trung bình các thành phần rác thải sinh hoạt tại địa bàn nghiên cứu như bảng sau:
Bảng 3.3: Thành phần rác thải tại bãi xử lý Kiêu Kỵ
Loại rác Thành phần ( % )
Giấy, carton 6
Vải vụn 3
Rác vườn, công viên và các dạng dễ phân hủy 12
Rác thực phẩm 46,9
Các dạng hữu cơ khác 11
Kim loại 0,1
Thủy tinh 4,9
Chất độc hại ( pin, bóng đèn ,….) 0,1
Tạp chất không phân loại( đất, cát, mùn, gạch đá, sành sứ...)
16
(Nguồn: Xí nghiệp mơi trường đơ thị Gia Lâm, báo cáo ĐTM bãi xử lý rác Kiêu Kỵ, 2012)
Thay các giá trị thực tế v cơng thức ta có kết quả tính tốn lượng carbon hữu cơ có thể phân hủy trong rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ
DOC = 0,4 x 9 + 0,17 x 12 + 0,15 x 46,9 + 0,1 x 11 = 13,775
3.4.2 Tính lượng khí CH4 thốt ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm
Áp dụng công thức do IPCC xây dựng (1995) :
CH4 = (WT x WF x MCF x DOC x DOCF x F x 16/12 – R ) x( 1 – OX ) Với :
WT: Tổng lượng rác phát sinh (tấn/năm)
WF: Phần trăm lượng rác đưa đến bãi chôn lấp MCF: Giá trị mặc định của tham số metan
DOC: Phần trăm cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong rác thải
DOCF: Giá trị sai số của lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy (giá trị mặc định là 0,7)
F: Phần trăm của khí CH4 trong khí bãi chơn lấp (giá trị mặc định là 0,5) R: Khí metan thu hồi được
OX: Tỷ lệ oxy hóa
Lượng khí CH4 có thể thu hồi tính tốn dựa trên tổng lượng rác thải sinh hoạt đưa vào bãi chôn lấp. Áp dụng phương pháp USEPA’s LANGEM (IPCC, 1995), giá trị tương quan tham số CH4 ứng với các loại bãi chơn lấp khác nhau được trình bay như bảng :
Loại bãi chôn lấp Giá trị tương quan của tham số CH4 (MCF)
Có quản lý 1,0
Không quản lý – sâu ( ≥ 5m rác) 0,8
Không quản lý – nông ( < 5m rác ) 0,4 Giá trị mặc định đối với bãi rác không
phân loại
0,6
Do bãi rác Kiêu Kỵ, Gia Lâm, nơi xử lý rác của thị trấn Trâu Quỳ có quản lý tuy nhiên, rác thải đưa đến bãi chưa được phân loại tại nguồn, chọn MCF = 0,6.
Căn cứ vào số liệu thu thập được của ban quản lý bãi Kiêu Kỵ và xí nghiệp mơi trường đơ thị Gia Lâm, tỷ lệ thu gom rác sinh hoạt hiện nay là 85%. Chọn WF= 0,85.
WF = 85: lượng rác đưa đến bãi chôn lấp
MCF = 60: giá trị mặc định của tham số CH4 (%)
DOC = 13,775: lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong rác thải (1%) Bãi rác chưa có hệ thống thu hồi khí thải . Ta có khí metan được thu hổi (tấn/ năm) R = 0:
Tỷ lệ oxy hóa OX = 0
WT: Tổng lượng rác phát sinh (tấn/năm).
Từ đó, lượng khí metan thốt ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 tại bãi chôn lấp như sau:
Thay số:
= (6.195,337 x 0,85 x 13,775 x 0,7 x 0,5 x 16/12 – 0) x ( 1 – 0) = 33.851,84 (tấn/ năm)
Như vậy, áp dụng cơng thức tính của IPCC (1995) thì lượng khí metan thốt ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 tại bãi chôn lấp là 33.851,84 (tấn/năm).
Đối với BCL không thực hiện các lớp phủ tạm thời thì q trình phân hủy hiếu khí ở lớp bề mặt chất thải sẽ diễn ra lâu hơn do oxy từ khơng khí liên tục khuếch tán, xâm nhập vào đống chất thải. Quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ là một quá trình tổng hợp có sự tham gia của vi khuẩn, nấm, men. Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học hiếu khí rác hữu cơ là những tổ chức tế bào sinh học mới, chất hữu cơ bền, khí CO2, khí NH3 và nhiệt năng. Năng lượng sinh ra trong q trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ là nguyên nhân làm gia tăng nhiệt độ trong lòng chất thải. Trong điều kiện bình thường với sự có mặt của oxy thì NH3 sinh ra do được oxy hóa thành dạng NO3-.
Sự chuyển hóa NH3 do oxy hóa góp phần vào giảm thiểu phát tán của NH3 từ BCL vào khơng khí và khí thải phát tán từ BCL rác trong giai đoạn đầu chủ yếu là khí CO2. Q trình phân hủy hiếu khí tiếp tục diễn ra nhưng chậm lại do hàm lượng oxy trong đống chất thải giảm xuống và giai đoạn chuyển tiếp từ phân hủy sinh học bằng q trình hiếu khí sang q trình kỵ khí.
3.4.3 Dự báo phát thải khí metan từ rác thải sinh hoạt hữu cơ thị trấn Trâu Quỳ tại bãi xử lý rác thải Kiêu Kỵ đến năm 2020
Giả sử một số giá trị sẽ không đổi từ nay cho đến năm 2020. Áp dụng hàm Euler, sử dụng phương trình dưới đây dùng để dự báo về tải lượng khí methane thốt ra từ các bãi chôn lấp từ nay cho đến năm thứ i (với giả định MSWF và DOC không thay đổi). Thực tế các tham số này thường thay đổi rất ít. Các tham số còn lại là những giá trị mặc định, vì vậy có thể gán các tham số: MCF, DOCF, F, R, OX không biến đổi theo năm. Từ đó ta có, tải lượng phát thải lượng khí metan thốt ra vào năm thứ i như sau:
CH4(i+1)= CH4(i)+ . 4
100
r CH i
(1)
Trong đó: CH4(i): Tải lượng khí methane thốt ra vào năm thứ i.
r: Tỷ lệ gia tăng lượng khí metan được phản ảnh qua tỷ lệ gia tăng lượng rác phát sinh.
Mặt khác, theo thời gian, dân số sẽ có sự thay đổi kéo theo đó là tổng lượng rác phát sinh sẽ thay đổi theo. Căn cứ vào số liệu thu thập năm 2012, 2013, 2014 về tổng lượng rác thải phát sinh của thị trấn Trâu Quỳ thu gom về bãi xử lý rác Kiêu Kỵ. Từ đó tính được tỷ lệ gia tăng lượng rác phát sinh. Đây được coi là tỷ lệ phản ánh tỷ lệ gia tăng lượng khí metan. (do một số giá trị được coi như không đổi cho đến năm 2020).
Bảng 3.5: Tỷ lệ gia tăng lượng rác giai đoạn 2012 - 2014
2012 2013 2014
Tổng lượng rác phát sinh (tấn) 6.195,377 6.406,252 6.637,058
Tỷ lệ gia tăng lượng rác (r) 0,034 0,036
Lấy tỷ lệ gia tăng lượng rác (r) là trung bình cộng của tỷ lệ gia tăng năm 2013 và 2014. Ta có TB = 0,035.
Thay thế r(Tỷ lệ gia tăng lượng khí methane được phản ảnh qua tỷ lệ gia tăng lượng rác phát sinh) = 0,035 vào cơng thức (1) ta có lượng phát thải khí metan dự báo đến năm 2020 như bảng và đồ thị sau:
Bảng 3.6: Dự báo khối lượng phát thải khí metan đến năm 2020 Năm Khối lượng CH4 phát thải ( tấn) Năm Khối lượng CH4 phát thải ( tấn)
2012 33,851.84 2013 35,036.65 2014 36,262.94 2015 37,532.14 2016 38,845.77 2017 40,205.37 2018 41,612.55 2019 43,068.99 2020 44,576.41
Biểu đồ 3.2: Dự báo khối lượng phát thải khí metan đến năm 2020
3.5. Đề xuất các biện pháp quản lý và xử lý chất thải rắn hữu cơ nhằm giảm thiểu phát thải khí metan vào mơi trường giảm thiểu phát thải khí metan vào mơi trường
3.5.1 Đề xuất biện pháp quản lý
Thứ nhất, cần đưa các thể chế, chính sách đã được xây dựng đưa vào cuộc sống. Cụ thể:
Chính sách xã hội hóa quản lý chất thải rắn sinh hoạt.Áp dụng mơ hình quản lý tích hợp vai trị cộng đồng vào các chương trình hay hoạt động quản lý ở
quy mơ địa phương (đó là những dự án hay hoạt động gắn với lợi ích chung của cộng đồng hay trách nhiệm nhiều bên liên quan trong cộng đồng,…) .
Chính sách về thuế và phí bảo vệ mơi trường đối với chất thải rắn.
Chính sách phát triển cơng nghiệp và cơng nghệ xử lý chất thải rắn. Để giảm thiểu phát thải khí metan vào mơi trường trước hết cần chú ý đến vấn đề giảm thiểu lượng rác thải hữu cơ phát sinh tại nguồn bằng cách phân loại rác tại nguồn, thiết lập các chính sách, chương trình thu hồi khí sinh học ngay tại các hộ gia đình. Áp dụng khoa học cơng nghệ vào việc quản lý bãi xử lý rác thải.
Chính sách áp dụng cơ chế quản lý 3R (Giảm thiểu – tái sử dụng – tái chế) Thứ hai, cần có các biện pháp quy hoạch, quản lý đồng bộ từ công tác thu gom đến công tác xử lý chất thải rắn sinh hoạt trên từng khu vực: Quy hoạch các chân điểm thu gom rác thải từ các xã, phường, thị trấn. Quy hoạch thu gom, phân loại rác theo giờ (rác hữu cơ thu gom vào ngày chẵn, rác vô cơ thu gom vào ngày lẻ…)
Thứ ba, cần có thêm những chính sách khuyến khích, hỗ trợ các doanh nghiệp thiết kế, xây dựng, đầu tư để áp dụng các công nghệ xử lý mới, tiên tiến vào Việt Nam
Thứ tư, cần đẩy mạnh công tác đào tạo, phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao cho từng lĩnh vực chun mơn hóa cho quản lý chất thải rắn đơ thị tại Việt Nam .
Với tình hình kinh tế- xã hội tại thị trấn Trâu Quỳ, biện pháp quy hoạch, quản lý đồng bộ từ công tác thu gom đến công tác xử lý chất thải rắn sinh hoạt trên từng khu vực và chính sách áp dụng cơ chế quản lý 3R (Giảm thiểu – tái sử dụng – tái chế)là giải pháp quản lý thích hợp với khu vực.
3.5.2 Đề xuất giải pháp công nghệ
Ứng dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật bãi chôn lấp chất thải, luận văn đưa ra một số đề xuất công nghệ như sau:
Với kết quả tổng lượng phát thải khí metan và dự báo phát thải khí metan như đã nghiên cứu được ở trên, cần một biện pháp công nghệ để giảm thiểu khí metan để tận thu khí metan như xây dựng hệ thống thu hồi khí metan tại bãi chơn lấp. Có thể là thu hồi thụ động hoặc thu hồi chủ động.
Hệ thống xử lý khí thải phải đảm bảo những yêu cầu sau:
- Có tường bằng đất sét chống thấm dày tối thiểu 0,7 m bao quanh bãi, luôn được giữ ẩm, không nứt nẻ.
- Đảm bảo thu gom được trên 40 % khí thải.
- Thiết bị thu gom khi thải yêu cầu làm bằng vật liệu có độ khả năng chịu ăn mòn tốt.
- Hệ thống thu gom được thiết kế bởi các ống đục lỗ có đường kính 0,3 – 0,5 m; có chiều sâu tương ứng bề dày chất thải được chôn lấp. Khoảng cách giữa hai ống từ 50 – 60 m; khoảng cách giữa các lỗ trên ống từ 15 – 20 cm; xung quanh ống là các tầng đá lọc khí loại 4×6 với bề dày khoảng 80 cm đảm bảo độ rỗng để thu lượng khí tạo thành. Tồn bộ khí thu được trong hệ thống ống này được dẫn tập trung về một hệ thống trên bề mặt gọi là bể tích chứa dẫn đến hệ thống xử lý. Tham khảo một số công nghệ trên thế giới, trong phạm vi của nghiên cứu cũng đề xuất sơ đồ tổng quát của hễ thống tận thu khí metan được đề xuất như sau:
Hình 3.4: Hệ thống thu hồi khí metan được đề xuất
Hình 3.5: Hệ thống thu hồi khí metan thụ động được đề xuất
Hệ thống thu hồi khí metan thụ động này được sử dụng phổ biến ở Anh, sử dụng để phát tán khí bãi chơn lấp vào khí quyển hoặc vào một hệ thống có kiểm sốt. Hệ thống này có ưu điểm là có thể lắp đặt ngay trong quá trình vận hành bãi chơn lấp hoặc sau khi bãi chơn lấp được đóng cửa. Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc một phần vào độ sâu của tầng khí bãi chơn lấp, vào điều kiện mơi trường… - Hệ thống thu hồi khí chủ động:
Đây là hệ thống được cho rằng đạt hiệu quả cao nhất, bao gồm các giếng thu ngang và thu đứng cũng như hệ thống thu hồi khí thụ động. Khơng như hệ thống thu hồi khí thụ động, hệ thống thu hồi khí chủ động có van để kiểm sốt dịng khí và nó cũng hoạt động như một cổng thu mẫu để tính tốn lượng khí phát sinh, thành phần và áp suất.
Hình 3.6: Hệ thống thu hồi khí metan chủ động được đề xuất
Hệ thống thu hồi khí chủ động có bơm để vận chuyển khí ra khỏi bãi chơn lấp và dẫn đến giếng thu khí, sau đó các cơng việc xử lý khí và sử dụng khí metan sẽ tương tự như hệ thống tận thu khí metan ở hình 3.6.
b. Giải pháp thu hồi khí metan tại nguồn thải:
Thực hiện giải pháp 3R: Phân loại rác tại nguồn để giảm thiểu lượng rác thải hữu cơ phát sinh.
Tại một số hộ gia đình có chăn nuôi quy mô vừa và nhỏ có thể áp dụng công nghệ biomass để xử lý phân chuồng, tận thu lượng khí metan phát thải ra mơi trường, đồng thời tiết kiệm được nhiên liệu. Một trong các cơng nghệ có thể áp dụng là cơng nghệ ủ sinh học theo các đống dưới đây:
Công nghệ ủ đống thực chất là một quá trình phân giải phức tạp gluxit, lipit và protein với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí và kị khí. Các điều kiện pH, độ ẩm, thống khí (đối với vi khuẩn hiếu khí) càng tối ưu vi sinh vật càng hoạt động mạnh và quá trình ủ phân càng kết thúc nhanh.Tùy theo cơng nghệ mà vi khuẩn kị khí hoặc vi khuẩn hiếu khí sẽ chiếm ưu thế. Cơng nghệ ủ đống có thể là ủ tĩnh thống khí cưỡng bức, ủ luống có đảo định kì hoặc vừa thổi khí vừa đảo. Cũng có thể ủ dưới hố như kiểu ủ lên men thức ăn chăn nuôi hay ủ trong hầm kín thu khí metan.
- Biện pháp xây dựng khu xử lý rác thải liên hoàn bao gồm: hệ thống ơ chơn lấp có thu hồi khí, nhà máy sản xuất phân hữu cơ, hệ thống ô chôn lấp là giải pháp công nghệ triệt để xử lý rác thải sinh hoạt và giảm thiểu khí thải CH4 tại các bãi chôn lấp. Tuy nhiên, giải pháp trên địi hỏi diện tích xây dựng lớn và vốn đầu tư cao nên chưa thực sự phù hợp với yêu cầu xử lý rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ.
KẾT LUẬN
Sau khi nghiên cứu, luận văn có thể rút ra một số kết luận sau đây:
1. Kết quả điều tra, khảo sát các hoạt động liên quan đến dịng khí nhà kính phát sinh trong các hoạt động luân chuyển dòng chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ cho thấy hàm lượng khí metan xuất phát từ các sản phẩm dùng trong gia đình như giấy thừa, thức ăn thừa, một số loại phân dung trong nông nghiệp như phân chuồng (lợn, gà,…) và từ hệ thống vệ sinh, cống rãnh tại các hộ gia đình. Các dịng khí metan chủ yếu phát sinh từ rác thải sinh hoạt hộ gia đình được lưu trữ tại các thùng rác gia đình hoặc bãi chơn lấp rác (rác thải hữu cơ đã được ủ hiếu khí hoặc kị khí) và các đóng thải ủ khơng kiểm sốt tại