STT Thông số Giá trị (%)
1 A = Giấy + Vải 5,45
2 B = Nhựa + Da, cao su + Gỗ + Rác vƣờn 40,96
3 C = Thực phẩm dƣ thừa 19,24
42
Chất thải rắn tại KXL chất thải xã Phù Lãng có thành phần hữu cơ phân hủy sinh học là khá lớn chiếm khoảng hơn 90% .
Từ các dữ liệu ở bảng 3.3, dựa vào cơng thức (2-3) ta có thể tính đƣợc giá trị DOC có trong chất thải rắn ở KXL chất thải xã Phù Lãng là:
DOC = 0,4A + 0,17B + 0,15C + 0,3D
= (0,4*5,45) + (0,17* 40,96) + ( 0,15* 19,24) + (0,3* 26,29) = 19,91% = 0,1991.
Vậy giá trị DOC với chất thải rắn ở KXL chất thải xã Phù Lãng là: 0,1991.
Khả năng sinh khí nhà kính CH4 (Lo)
DOC: theo kết quả tính tốn là 0,1991. DOCF: theo IPCC đƣợc mặc định là 0,50.
MCF: Dựa trên các kết quả điều tra khảo sát thực tế, cấu tạo của bãi chôn lấp tại KXL chất thải xã Phù Lãng nhƣ là chiều cao thân bãi rác >5m, bãi rác có hệ thống thu khí gas để chống cháy nổ bãi rác nhƣng lại khơng có hệ thống van thu hồi khí bãi rác …Bởi vậy, giá trị mặc định của MCF đƣợc chọn là 0,6 (theo bảng 2.1).
Với các kết quả tính tốn đƣợc giá trị MCF, DOC và DOCF, dựa vào công thức (2-2) khả năng sinh khí nhà kính CH4 (Lo) đƣợc tính nhƣ sau:
Lo = MCF * DOC * DOCF * 16/12 = 0,6 * 0,1991 * 0,50 *16/12
= 0,079 tấn CH4/tấn CTR = 97,77 m3/tấn.
Tỷ lệ phần trăm CH4 và CO2 trong khí rác
Tỷ lệ phần trăm khí CH4 và CO2 trong bãi chơn lấp đƣợc mặc định trong phần mền tính tốn của LandGEM là 50% cho mỗi loại khí.
Số liệu về lượng chất thải rắn được chôn lấp: đươc thể hiện ở bảng 3.2
43
Khu vực KXL chất thải xã Phù Lãng nằm trong vùng khí hậu Miền Bắc có vị trí từ 2115 đến 2116 vĩ độ Bắc, từ 10623 đến 10624 vĩ độ Đông, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có 4 mùa: Xn, Hạ, Thu, Đơng.
Mùa Xuân: từ tháng 2,3,4; khí hậu mát kèm theo mƣa phùn, có mƣa rào từ giữa mùa.
Mùa Hạ: từ tháng 5,6, 7; khí hậu nắng nóng với nhiệt độ cao, có mƣa rào. Mùa Thu: từ tháng 8 đến tháng 10; mƣa không to, độẩm thấp.
Mùa Đơng: từ tháng 11 đến tháng 1; Khí hậu lạnh, có mƣa phùn và mây mù. Theo Trung tâm tƣ liệu Khí tƣợng Thủy văn - Trung tâm Khí tƣợng Thủy văn Quốc gia tại trạm Bắc Ninh năm 2009 - 2013, cho thấy:
- Nhiệt độkhơng khí càng cao thì tác động của các yếu tố càng mạnh, tốc độ lan truyền và chuyển hóa các chất ơ nhiễm trong môi trƣờng càng lớn. Nhiệt độ trung bình năm đạt xấp xỉ 24,6oC.
- Độ ẩm trung bình năm đạt xấp xỉ78% . Độẩm càng lớn tạo điều kiện vi sinh vật từ mặt đất phát tán vào khơng khí phát triển nhanh chóng, lan truyền trong khơng khí và chuyển hóa các chất ơ nhiễm trong khơng khí gây ơ nhiễm môi trƣờng.
- Do khu vƣ̣c này nằm trong vùng khí hâ ̣u nhiê ̣t đới gió mùa dẫn đến sƣ̣ phân bố hƣớng gió khá đa da ̣ng về hƣớng và cƣờng đô ̣. Hƣớng gió thống tri ̣ là hƣớng gió đông bắc vào mùa đông và hƣớng gió đông nam vào mùa hè . Tốc đô ̣ gió cƣ̣c đa ̣i là 19 m/s.
- Mƣa có tác dụng làm sạch mơi trƣờng khơng khí và pha lỗng chất thải lỏng. Lƣợng mƣa càng lớn thì mức độ ơ nhiễm càng giảm. Vì vậy, mức độ ơ nhiễm vào mùa mƣa thƣờng hay thấp hơn mùa khơ. Lƣợng mƣa trung bình năm là 2.175mm.
Thành phần chất thải rắn ở Phù Lãng chủ yếu là chất thải hữu cơ dễ phân hủy chiến tỷ lệ lên tới khoảng hơn 90%.
Dựa vào các đặc điểm trên, từ bảng khuyến cáo của IPCC 2006, do vậy có thể chọn hằng số k = 0,4 năm-1 cho KXL chất thải xã Phù Lãng.
44
3.3.2. Kết quả tính tốn phát thải khí nhà kính (CH4, CO2) thốt ra từ CTR tại KXL chất thải xã Phù Lãng
Nhập các thông số đầu vào nhƣ ở bảng 3.4 vào phần mềm LandGEM, ta thu đƣợc lƣợng phát thải khí nhà kính (khí CH4, CO2) trong giai đoạn 2013 - 2032 và đƣợc thể hiện ở bảng 3.5.
Bảng 3.4. Thơng số đầu vào để tính phát thải khí CH4 theo LandGEM
STT Thông số Đơn vị Giá trị nhập
1 Năm tính tốn - 2013 - 2032
2 Công suất thiết kế tấn 1.325.891
3 Hằng số tốc độ sinh khí nhà kính CH4 (k) năm-1 0,4 4 Khả năng sinh khí nhà kính CH4 (Lo) m3/tấn 97,77 5 Tỷ lệ phần trăm khí CH4 và khí CO2 trong BCL %/01 khí 50
6 Chất ô nhiễm - Mặc định
3.4.Kết quả tính tốn cân bằng vật chất cho toàn bộ KXL chất thải xã Phù Lãng
Để đánh giá lƣợng khí nhà kính (CH4, CO2) phát thải ra từ q trình chơn lấp chất thải rắn hữu cơ của KXL chất thải xã Phù Lãng, đề tài đã sử dụng công cụ phân tích dịng vật chất (MFA) để tiến hành cân bằng vật chất cho từng công đoạn riêng lẻ cũng nhƣ cho tồn bộ quy trình xử lý chất thải rắn của bãi rác. Từ đó có thể dễ dàng tìm ra những tồn tại, những vƣớng mắc cần giải quyết để nâng cao hiệu quả xử lý của bãi rác trong tƣơng lai.
- Hệ thống đƣợc xem xét để phân tích dịng vật chất là q trình xử lý chất thải rắn hữu cơ bằng phƣơng pháp chôn lấp.
- Đƣờng giới hạn là tƣờng bao quanh bãi chơn lấp và chỉ nghiên cứu các q trình, cơng đoạn xảy ra bên trong bãi rác.
- Đơn vị tính: tấn/ngày.
Theo hiện trạng của KXL chất thải xã Phù Lãng thì trung bình một ngày sẽ tiếp nhận khoảng 200 tấn rác/ngày (100%). Dựa vào những phân tích về sự dịng vật chất theo từng cơng đoạn, có thể tính đƣợc các số liệu đầu vào, đầu ra cho từng
45
công đoạn của bãi chôn lấp. Các thành phần vật chất có trong bãi chơn lấp đầu vào của bãi chôn lấp với tỷ lệ % (có 91,94% là chất thải rắn hữu cơ đƣợc nghiên cứu). Các thành phần trong chất thải rắn theo khối lƣợng đƣợc phân tích và thể hiện ở trong bảng 3.1.
Từ các dữ liệu trên ta có thể xem xét sự biến đổi của các chất trong từng quá trình, từng cơng đoạn đƣợc xác định theo q trình gốc và quy đổi lƣợng các thành phần theo tỷ lệ phần trăm các chất đầu vào. Đối với các thành phần bổ sung trong từng công đoạn trong quá trình biến đổi nhƣ: EM, phụ gia, đất phủ… sẽ đƣợc xác định và quy đổi riêng theo đơn vị tấn/ngày, tùy thuộc vào từng công đoạn.
46
Đơn vị: Tấn/ngày
100%
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình các bƣớc phân tích chuyển vật chất [20]
Trên cơ sở cân bằng dòng vật chất cho hệ thống xử lý chât thải rắn hữu cơ, căn cứ vào các số liệu, công thức ở trên ta có thể tính đƣợc lƣợng phát thải khí
Chất vơ cơ Chất hữu cơ khác Các vật khác Thực phẩm 19,24% đƣợc nghiên cứu 0,56% Thủy tinh 0,12% Kim loại 1,37% thành phần tổng hợp 6,7 % Rác thải trơ 0,21% Rác cồng kềnh 0,45% vỏ cua, tôm, ốc 26,29% Đƣợc nghiên cứu 2,99% Gỗ 2,09% Giấy 3,36% Vải 12,7% Nhựa 25,27% Rác vƣờn Rác thải sinh hoạt đƣa đến BCL
Chất hữu cơ
Tập kết rác và cân Bổ sung chế phẩm khử mùi
Phân loại 91,94% 8,06% 8, 06 % 91 ,9 4 %
47
CH4và CO2 tại KXL chất thải xã Phù Lãng. Ở đây lƣợng chất thải rắn đƣợc đƣa vào bãi chơn lấp có 91,94% thành phần hữu cơ đƣợc xem xét nghiên cứu.
Bảng 3.5. Kết quả tính tốn lƣợng khí CH4 và CO2 phát sinh của KXL chất thải xã Phù Lãng trong giai đoạn 2013 – 2032 và dự báo đến tƣơng lai
Năm
Kịch bản 1 Kịch bản 2
Methane
(Mg/year) Carbon dioxide (Mg/year) (Mg/year) Methane
Carbon dioxide (Mg/year) 2013 0 0 0 0 2014 532,663 1.461,503 451,166 1.237,893 2015 658,650 1.807,181 557,877 1.530,682 2016 786,372 2.157,621 666,059 1.827,511 2017 939,168 2.576,856 795,477 2.182,604 2018 1.094,742 3.003,716 927,251 2.544,159 2019 1.272,435 3.491,263 1.077,756 2.957,110 2020 1.451,470 3.982,494 1.229,400 3.373,184 2021 1.632,282 4.478,599 1.382,547 3.793,386 2022 1.835,284 5.035,589 1.554,488 4.265,150 2023 2.041,095 5.600,286 1.728,811 4.743,453 2024 2.296,568 6.301,244 1.945,194 5.337,156 2025 2.554,436 7.008,775 2.163,611 5.936,441 2026 2.815,333 7.724,613 2.384,590 6.542,755 2027 3.107,140 8.525,264 2.631,750 7.220,905 2028 3.403,481 9.338,353 2.882,748 7.909,585 2029 3.757,151 10.308,740 3.182,308 8.731,507 2030 4.115,226 11.291,215 3.485,596 9.563,658 2031 4.478,595 12.288,214 3.793,367 10.408,111 2032 4.848,175 13.302,255 4.106,402 11.267,004 2033 5.224,900 14.335,900 4.425,490 12.142,508 2034 4.970,078 13.636,730 4.209,657 11.550,311 2035 4.727,685 12.971,659 4.004,349 10.986,996 2036 4.497,113 12.339,024 3.809,055 10.451,154 2037 4.277,786 11.737,243 3.623,285 9.941,445 2038 4.069,156 11.164,810 3.446,575 9.456,595 2039 3.870,701 10.620,296 3.278,484 8.995,391 2040 3.681,925 10.102,338 3.118,590 8.556,681
48
Năm
Kịch bản 1 Kịch bản 2
Methane
(Mg/year) Carbon dioxide (Mg/year) (Mg/year) Methane
Carbon dioxide (Mg/year) 2041 3.502,355 9.609,641 2.966,495 8.139,367 2042 3.331,543 9.140,974 2.821,817 7.742,405 2043 3.169,062 8.695,163 2.684,196 7.364,803 2044 3.014,505 8.271,095 2.553,286 7.005,618 2045 2.867,486 7.867,709 2.428,761 6.663,950 2046 2.727,637 7.483,996 2.310,309 6.338,945 2047 2.594,608 7.118,997 2.197,633 6.029,791 2048 2.468,068 6.771,800 2.090,454 5.735,715 2049 2.347,699 6.441,535 1.988,501 5.455,981 2050 2.233,200 6.127,378 1.891,521 5.189,889 2051 2.124,286 5.828,542 1.799,270 4.936,775 2052 2.020,683 5.544,281 1.711,519 4.696,006 2053 1.922,133 5.273,883 1.628,047 4.466,979 2054 1.828,390 5.016,673 1.548,646 4.249,122 2055 1.739,218 4.772,007 1.473,118 4.041,890 2056 1.654,395 4.539,273 1.401,273 3.844,765 2057 1.573,710 4.317,890 1.332,932 3.657,253 2058 1.496,959 4.107,304 1.267,924 3.478,887 2059 1.423,951 3.906,989 1.206,087 3.309,220
Comment [LDH1]: Cần có thêm bình luận dƣới
49
Hình 3.2. Lƣợng khí nhà kính phát thải trong giai đoạn 2013 - 2032 theo kịch bản 1
Hình 3.3. Lƣợng khí nhà kính phát thải trong giai đoạn 2013 - 2032 theo kịch bản 2
Nhận xét:
Từ bảng - biểu trên ta thấy:
- Khi lƣợng rác thải chôn lấp càng nhiều thì lƣợng phát sinh các khí nhà kính càng lớn.
50
- Lƣợng khí nhà kính phát sinh cực đại ngay sau 1 năm đóng cửa bãi rác và giảm dần đến khoảng 50-70 năm sau mới hết.
- Lƣợng khí CO2 phát sinh nhiều gần gấp 3 lần lƣợng khí CH4.
=>Nhƣ vậy, trong q trình xử lý CTR bằng phƣơng pháp chơn lấp lƣợng khí
nhà kính phát thải tăng tỷ lệ thuận với lƣợng chất thải rắn gia tăng hàng năm. Trong tƣơng lai nếu các cơ quan quản lý nhà nƣớc khơng có biện pháp thu hồi hoặc giảm thiểu lƣợng phát thải khí nhà kính này thì hậu quả đối với mơi trƣờng là rất lớn. Đồng thời, nếu chỉ sử dụng phƣơng pháp chơn lấp chất thải thơng thƣờng thì sẽ gây ra nhiều lãng phí nhƣ: diện tích cho việc xây dựng là rất lớn, chi phí vận hành các bãi chơn lấp cao, kèm theo những nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng...
3.5. Đề xuất các biện pháp quản lý và xử lý chất thải rắn hữu cơ nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính (CH4 và CO2) vào mơi trƣờng thiểu phát thải khí nhà kính (CH4 và CO2) vào môi trƣờng
3.5.1. Biện pháp quản lý
Cách tốt nhất giảm thiểu phát thải khí bãi rác là giảm thiểu hàm lƣợng cacbon có trong chất thải bằng cách ngăn giảm việc đổ thải các chất có thành phần hữu cơ vào bãi chôn lấp. Sử dụng các lị đốt chất thải rắn đơ thị, phƣơng pháp hóa khí, tách chọn lọc và xử lý các phần có chứa cacbon hữu cơ để phân hủy. Tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam nói chung và ở Bắc Ninh nói riêng việc phân loại CTR vẫn chƣa thực hiện đƣợc do thiếu các phƣơng tiện vận chuyển có hệ thống phân tách CTR. Và để xử lý chất thải rắn đô thị chủ yếu dùng phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh [1].
Một cách khác làm giảm lƣợng phát thải khí nhà kính (CH4, CO2) bằng cách cải tiến khả năng oxi hóa của lớp phủ bề mặt của bãi chơn lấp.Vì vi khuẩn ở lớp bề mặt có thể chuyển hóa CH4 thành cacbon dioxit, cách này có thể giảm khoảng 10 - 20% lƣợng khí thải nhà kính vào mơi trƣờng.
Xây dựng các trạm quan trắc bảo vệ môi trƣờng, thƣờng xuyên tổ chức các đoàn kiểm tra đánh giá các tác động tới mơi trƣờng nhằm kiểm sốt mức độ ơ nhiễm.
Có các chính sách hỗ trợ phù hợp đối với các địa phƣơng có các nhà máy hoặc khu xử lý CTR.
51
- Tăng cƣờng công tác đào tạo, phát triển nguồn nhân lực chất lƣợng cao cho từng lĩnh vực chun mơn hóa cho quản lý chất thải rắn đô thị tại Việt Nam.
- Xây dựng cơ chế, chính sách ƣu đãi cho cơng tác bảo vệ mơi trƣờng; Chính sách về thuế và phí bảo vệ mơi trƣờng đối với chất thải rắn.
+ Chính sách cho phát triển cơng nghiệp phải đi kèm với công nghệ xử lý chất thải rắn. Để giảm thiểu phát thải khí metan vào mơi trƣờng trƣớc hết cần chú ý đến vấn đề giảm thiểu lƣợng chất thải rắn hữu cơ phát sinh tại nguồn bằng cách phân loại rác tại nguồn, thiết lập các chính sách, chƣơng trình thu hồi khí sinh học ngay tại các hộ gia đình. Áp dụng các ứng dụng khoa học cơng nghệ có khả thi vào quản lý bãi xử lý chất thải rắn.
+ Chính sách áp dụng cho cơ chế quản lý bao gồm (giảm thiểu nguồn phát thải – tái sử dụng lại – tái chế thành sản phẩm khác). Trong tình hình kinh tế, xã hội tại thành phố Bắc Ninh đang phát triển để trở thành tỉnh cơng nghiệp thì biện pháp quy hoạch, quản lý phải đƣợc đồng bộ ngay từ công tác thu gom cho đến công tác xử lý chất thải rắn sinh hoạt trên từng khu vực và chính sách áp dụng cơ chế quản lý (giảm thiểu nguồn phát thải – tái sử dụng lại – tái chế thành sản phẩm khác) là giải pháp quản lý phù hợp với khu vực của địa phƣơng.
3.5.2. Biện pháp kỹ thuật
Trong lúc thiết kế và xây dựng bãi chơn lấp, có thể phân các ơ đổ CTR trong bãi chơn lấp vừa đủ để chứa lƣợng CTR trong ngày vì nhƣ vậy che phủ sẽ kịp thời và ngăn chặn đƣợc các khơng khí và mùi hơi thốt ra ngồi mơi trƣờng.
Thiết kế hệ thống thu hồi nƣớc rỉ rác của từng ơ chứa CTR riêng biệt, sau đó là của bãi chôn lấp và đƣa về hệ thống xử lý nƣớc rác để tránh nƣớc rác rò rỉ ra bên ngoài. Đồng thời ra cũng xây dựng hệ thống thu khí gas của KXL nƣớc rác và thu khí trực tiếp từ bãi chơn lấp.
Thiết kế các dây truyền máy móc xử lý hiện đại nhằm hạn chế tiếng ồn, khói, bụi, khí thải ra mơi trƣờng.
Trong tƣơng lai tiến hành nghiên cứu chuyển đổi phƣơng pháp xử lý CTR hiện tại bằng công nghệ lên men CH4 kết hợp phát điện nhằm giảm thiểu phát thải
52
khí nhà kính (CH4, CO2) tại KXL chất thải xã Phù Lãng (ở dƣới). Các khí thu đƣợc có thể đƣợc dùng để sản xuất năng lƣợng phục vụ cho các hoạt động của bãi rác: chiếu sáng, nhiên liệu đốt… hoặc cũng có khi để đốt dƣới điều kiện kiểm sốt để tránh thải các khí độc hại vào mơi trƣờng khơng khí và tránh để cháy nổ.
Công nghệ lên men kị khí theo phƣơng pháp ƣớt đa giai đoạn BTA kết hợp phát điện.
Chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ sau khi phân loại nghiền thủy lực đƣợc đƣa qua bể trộn để trộn cùng men vi sinh, bổ sung nƣớc đạt đến thành phần tổng chất rắn TS = 10%. Sau đó chất hữu cơ đƣợc ly tâm phần chất lỏng đƣợc chuyển sang bể metan hóa, bánh bùn chuyển sang thành dạng sệt bằng nƣớc và thủy phân trong bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn ở điều kiện nhiệt độ thƣờng với thời gian lƣu nƣớc 2 – 3 ngày.
Giá trị pH đƣợc duy trì trong khoảng 6 – 7 tại bể thủy phân nhờ hoàn lƣu nƣớc từ bể metan hóa. Dịng ra từ bể thủy phân đƣợc ly tâm khử nƣớc và chất lỏng chuyển vào bể metan hóa. Phần bánh bùn đƣợc chuyển qua khu sản xuất phân compost. Kết quảlà có khoảng 60% CHC ban đầu sẽ chuyển thành Biogas. Biogas sau khi lọc và nén sẽ đƣợc sử dụng cho hệ thống máy phát điện.
Phần nƣớc sau bể metan đƣợc tái sử dụng để trộn với phần hữu cơ ở bể trộn. Phần nƣớc thừa đƣợc xử lý đạt quy chuẩn, tái sử dụng làm nƣớc vệ sinh hoặc tƣới cây trong khuôn viên.
53
54
Hình 3.5. Hiệu suất phátđiện của cơng nghệ lên men metan [18]
Ƣu điểm nổi bật của hệ thống BTA là tính ổn định sinh học cao và cho phép phân hủy rất nhanh rút ngắn thời gian ủ các chất hữu cơ nhƣ thực phẩm thừa, trái