CHƢƠNG 2 ĐỐI TƢỢNGVÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu
Thu thập tài liệu có liên quan đến đề tài, các tài liệu về chất thải rắn sinh hoạt, các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn, các công nghệ thu hồi khí gas của các bãi chơn lấp. Từ đó có cái nhìn tổng qt và đƣa ra đƣợc các đề xuất phù hợp để tận thu khí gas, tận dụng đƣợc nguồn năng lƣợng sạch, để làm giảm lƣợng khí nhà kính thốt vào môi trƣờng, giảm đƣợc BĐKH trong bối cảnh hiện nay.
Phƣơng pháp để thu thập tài liệu đƣợc sử dụng từ các nguồn nhƣ sau: - Các giáo trình chuyên ngành.
- Các tài liệu do Công ty TNHH Một thành viên Mơi trƣờng và Cơng trình Đơ thị. + Thông tin hiện trạng môi trƣờng của KXL chất thải xã Phù Lãng.
34
- Các văn bản pháp lý liên quan đến chất thải rắn.
- Báo cáo các chuyên đề về chất thải rắn của các Bộ, ngành, các tổ chức trong nƣớc và quốc tế.
- Các tạp chí trong và ngồi nƣớc. - Tài liệu từ trang web.
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra thực địa, lấy mẫu
Đây là phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống có vai trị quan trọng trong các ngành nghiên cứu tự nhiên, phƣơng pháp này cung cấp các thông tin đầy đủ hơn về các đặc điểm tự nhiên, về sự phân hóa nhằm bổ sung và đảm bảo độ chính xác thực tế cho các thơng tin, số liệu, kết quả thu thập đƣợc, giúp có cái nhìn tổng qt, cụ thể hơn về tình hình xử lý chất thải rắn trên địa bàn nghiên cứu. Từ đó có cái nhìn cụ thể, có đƣợc cơ sở khoa học thực tế để đƣa ra các giải pháp, các định hƣớng tốt nhất cho khu vực nghiên cứu.
Tiến hành khảo sát thực tế lƣợng phát sinh CTR tại KXL chất thải xã Phù Lãng và trực tiếp xuống bãi chôn lấp để thực hiện các cơng việc:
- Khảo sát quy trình cơng nghệ chơn lấp chất thải rắn, hệ thống thu gom và xử lý nƣớc rác, hệ thống thu hồi khí gas, thành phần chất thải rắn, lƣợng chất thải rắn hàng ngày đƣợc đƣa vào bãi chôn lấp rác Phù Lãng để xử lý.
- Trao đổi với cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật, cán bộ phụ trách, các công nhân làm việc trên bãi rác về những vấn đề liên quan đến vấn đề vận hành bãi chôn lấp, công tác vệ sinh môi trƣờng, sức khỏe của công nhân cũng nhƣ của những ngƣời dân sống xung quanh khu vực bãi chôn lấp.
- Xây dựng kế hoạch dự án đảm bảo chất lƣợng, xây dựng các vị trí lấy mẫu để mẫu phản ánh đúng nhất và đại diện nhất.
- Lấy mẫu phân tích.
Địa điểm lấy mẫu:
Mẫu đƣợc lấy tại ô chôn lấp số 1 của KXL chất thải xã Phù Lãng, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh. Trong 2 lần lấy mẫu ở các ngày 15-16/04/2017 và ngày 20- 21/05/2017.
35
Để đảm bảo mẫu có tính đại diện, cách lấy mẫu, phƣơng pháp lấy mẫu phải đúng quy trình, lƣợng mẫu cần phải lớn và phải lấy ở các điểm khác nhau của cùng 1 vị trí.
Chất thải rắn đƣợc tập kết tại ô chôn lấp số 1 KXL chất thải xã Phù Lãng, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh. Tiến hành lấy khoảng 4m3, sau đó trộn thành đống hình chóp, chia đống chất thải thành 4 phần bằng nhau theo đƣờng chéo. Lấy hai phần đối diện (phần A-C hoặc phần B-D). Tiếp tục quy trình nhƣ vậy cho tới khi chất thải cịn khoảng 400kg (Mẫu 1) ta tiến hành việc phân loại chất thải rắn bằng tay, sau khi phân loại xong ta thu đƣợc mẫu 2. Tiếp tục lặp lại các bƣớc nhƣ mẫu 1 cho tới khi thu đƣợc mẫu khoảng 25kg chất thải rắn đại diện dùng để phân tích [7, 8].
Tƣơng tự nhƣ vậy ta tiếp tục hiến hành cho những mẫu còn lại.
Tiến hành phân loại và xác định các thông số nhƣ khối lƣợng các thành phần CTR (kg), tỷ lệ %, khối lƣợng riêng (kg/l), độ ẩm (%), hàm lƣợng chất hữu cơ ban đầu (%).
Sơ đồ chia mẫu chất thải rắn nhƣ sau:
Hình 2.3. Sơ đồ chia chia mẫu chất thải rắn
B A
C D
36
Sơ đồ lấy mẫu chất thải rắn đƣợc tóm tắt nhƣ sau:
Hình 2.4. Sơ đồ lấy mẫu chất thải rắn 2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá, phân tích và dự báo 2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá, phân tích và dự báo
Trong nghiên cứu này, lƣợng khí nhà kính thốt ra từ KXL chất thải xã Phù Lãng đƣợc tính theo mơ hình LandGEM (Landfill Gas Emissions Model) của Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ. Phiên bản mở rộng hiện nay là LandGEM v-3.02.
QKNK= 𝑛 ∗
𝑖=1 1 𝑘𝐿𝑜
𝑗 =0.1 𝑀𝑖
10 𝑒−𝑘𝑡𝑖𝑗(2-1).
Với các thông số sử dụng trong phần mềm LandGEM đƣợc xác định nhƣ sau: - Hằng số tốc độ sinh khí nhà kính (CH4, CO2) (k, năm-1) đƣợc xác định dựa vào bảng giá trị khuyến cáo theo loại CTR và điều kiện khí hậu cho bởi IPCC năm 2006.
- Khả năng sinh khí nhà kính (CH4, CO2) (Lo, m3/tấn) đƣợc tính theo cơng thức của IPCC (2006). Do đơn vị của Lotheo IPCC (2006) là tấn nhà kính (CH4, CO2)/tấn chất thải, trong khi mơ hình LandGEM sử dụng đơn vị m3 nhà kính (CH4, CO2)/tấn chất thải nên ta sẽ chuyển đơn vị cho phù hợp.
Lo= MCF * DOC * DOCF * (16/12) (2-2) Trong đó:
Lo: Khả năng sinh khí nhà kính (CH4, CO2). MCF: Giá trị mặc định của tham số CH4.
37
DOC: Phần trăm cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong CTR. DOCF:Phần DOC có thể phân hủy kỵ khí trong bãi chơn lấp. 16/12: Hệ số chuyển đổi từ C thành khí nhà kính (CH4, CO2).
Giá trị mặc định của tham số CH4và CO2
Việc phân loại các kiểu bãi chôn lấp CTR trong mối quan hệ với giá trị mặc định của tham số khí nhà kính (CH4, CO2) tƣơng quan (MFC) của phƣơng pháp IPCC (2006) đƣợc mô tả nhƣ sau:
Bảng 2.2. Giá trị MCF theo kiểu bãi chôn lấp CTR của IPCC (2006)
Kiểu, loại bãi chôn lấp
Giá trị mặc định của tham số khí nhà kính (CH4, CO2)
tƣơng quan (MCF)
Có quản lý 1
Không quản lý – sâu (>= 5m rác) 0,8
Không quản lý – nông (<= 5m rác) 0,4
Bãi chôn lấp CTR không thể phân loại vào các
nhóm trên. 0,6
Phần cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong CTR (DOC)
Phần cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong CTR đƣợc xác định là lƣợng cacbon chứa trong các loại CTR (nhóm thành phần) có thể phân hủy sinh học: giấy, vải, rác vƣờn, rác thực phẩm…
Hệ số DOC mặc định của từng nhóm thành phần đƣợc tính theo công thức của IPCC (2006):
DOC = 0,4A + 0,17B + 0,15C + 0,3D (2-3) Trong đó:
A: Thành phần giấy, cacton và vải trong CTR, %.
B: Thành phần rác đô thị dạng rác vƣờn, rác công viên và các dạng rác dễ phân hủy (không phải là rác thực phẩm), %.
C: Thành phần rác đô thị dạng thực phẩm, %. D: Thành phần rác đô thị ở các dạng hữu cơ khác, %.
38
Theo hƣớng dẫn của IPCC (2006) mặc định giá trị của DOCF là 0,50.
Một số hạn chế của mơ hình LandGEM khi áp dụng trong điều kiện Việt
Nam
Trong khi tính tốn lƣợng phát thải khí nhà kính (CH4, CO2) từ KXL chất thải xã Phù Lãng, mơ hình LandGEM đã đƣợc giả định rằng tất cả các yếu tố (giá trị) liên quan đến đầu vào của mơ hình đều đƣợc mặc định. Các yếu tố có thể ảnh hƣởng đến q trình hình thành khí bãi rác nhƣ là: độ sâu của bãi rác, nhiệt độ, mật độ chất thải.
Hằng số tốc độ sinh khí nhà kính (giá trị k) phụ thuộc vào 04 yếu tố: - Độ ẩm của bãi rác.
- Các giá trị dinh dƣỡng cho VSV phân hủy các chất thải rắn để tạo thành CH4 và CO2.
- pH.
- Nhiệt độ của CTR.
Các thành phần của CTR là một trong những yếu tố ảnh hƣởng tới quá trình hình thành khí nhà kính (CH4, CO2).
Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, lƣợng mƣa dồi dào và độ ẩm rất cao. Bởi vậy khi áp dụng mơ hình LandGEM để ƣớc tính lƣợng khí phát thải hàng năm trên một khoảng thời gian quy định giá trị k, Lo đã không đƣợc mặc định mà phải dựa vào tính tốn cho phù hợp với điều kiện, địa điểm nghiên cứu.
39
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 . Kết quả phân tích thành phần lý học của KXL chất thải xã Phù Lãng
Thành phần lý học của chất thải rắn phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Vùng khí hậu.
- Từng thời gian theo mùa mƣa và mùa khô trong năm. - Điều kiện kinh tế, sinh hoạt và phong tục tập quán.
Với kết quả lấy mẫu và phân loại các thành phần chất thải rắn của KXL chất thải xã Phù Lãng, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh đƣợc thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Thành phần chất thải rắn tại đầu vào của KXL chất thải xã Phù Lãng xã Phù Lãng
TT Thành phần Khối lƣợng (kg) Tỷ lệ (%)
1 Rác thải nhà bếp 32,69 15,75
2 Rác thải vƣờn 52,42 25,27
3 Các loại rác thải hữu cơ khác 54,54 26,29
4 Vải (bao gồm cả giầy) 6,98 3,36
5 Gỗ (đồ gỗ chƣa mục nát, cành cây…) 6,20 2,99
6 Giấy và bìa caton 4,33 2,09
7 Túi và các tấm nilong 26,14 12,6
8 Chai nhựa PET 0,00 0,00
9 Nhựa cứng 0,21 0,10
10 Kim loại sắt 0,19 0,09
11 Kim loại nhôm 0,07 0,03
12 Kim loại khác 0,00 0,00
13 Thành phần tổng hợp (tã lót, bao bì,…) 2,85 1,37
14 Thiết bị điện 0,00 0,00
15 Các vật liệu nguy hại điển hình trong hộ gia đình (pin, sơn,…) 0,00 0,00
16 Thủy tinh 0,56 0,27
17 Chai thủy tinh 0,60 0,29
18 Rác thải trơ 6,70 3,23
19 Rác thải cồng kềnh >500 mm 0,44 0,21
20 Rơm rạ 7,25 3,49
21 Vỏ tôm, cua, ốc,… 0,94 0,45
22 Rác thải vô cơ khác 4,41 2,12
40
Nhận xét:
Từ bảng trên ta thấy, thành phần rác thải tại KXL chất thải xã Phù Lãng chủ yếu là rác hữu cơ (chiếm 83,3%). Tuy nhiên, cũng vẫn tồn tại một lƣợng lớn rác thải có thể sử dụng để tái chế nhƣ kim loại, thủy tinh.
Mặt khác, Bắc Ninh đã và đang có tốc độ đơ thị hóamạnh mẽ, bằng chứng là các loại rác thải có thành phần tổng hợp (tã lót, bao bì,…) và các loại túi nilong chiếm một tỷ lệ lớn (hơn 12%).
Nhƣ vậy, tùy theo điều kiện cụ thể, mức sống và thu nhập khác nhau của mỗi vùng mà thành phần lý học của chất thải rắn ở mỗi địa phƣơng, mỗi thời gian khác nhau.
3.2 . Khối lƣợng chất thải rắn đƣợc xử lý tại KXL chất thải xã Phù Lãng
Khối lƣợng chất thải rắn phát sinh hàng năm của tỉnh Bắc Ninh đƣợc thu gom và vận chuyển đến KXL chất thải xã Phù Lãng đƣợc thể hiện ở bảng 3.2.
Khối lƣợng chất thải rắn đƣợc chôn lấp trong bãi chôn lấp đƣợc theo 2 kịch bản của từng năm:
- Kịch bản 1: Chất thải rắn phát sinh đƣợc đƣa vào chơn lấp (tính 100%). - Kịch bản 2: Trong CTR chơn lấp có 83,33% là chất thải rắn hữu cơ đƣợc nghiên cứu (áp dụng phƣơng pháp phân tích dịng vật chất MFA).
Bảng 3.2. Khối lƣợng CTR tại KXL chất thải xã Phù Lãng giai đoạn 2013 – 2032
Năm Khối lƣợng rác đƣa tới KXL và chôn lấp CTR (tấn/năm)
Khối lƣợng rác cần chôn lấp (tấn/năm) Kịch bản 1 (100%) Kịch bản 2 (83,33%) 2013* 70.000 70.000 58.333 2013 53.379 26.059 21.716 2014 55.426 27.405 22.837 2015 57.567 28.826 24.022 2016 65.887 34.471 28.726 2017 68.550 36.316 30.264 2018 76.150 41.673 34.728 2019 78.670 43.478 36.232 2020 81.295 45.373 37.811 2021 88.935 50.965 42.471
41
Năm Khối lƣợng rác đƣa tới KXL và chôn lấp CTR (tấn/năm)
Khối lƣợng rác cần chôn lấp (tấn/năm) Kịch bản 1 (100%) Kịch bản 2 (83,33%) 2022 92.024 53.257 44.381 2023 106.242 64.023 53.353 2024 109.714 66.702 55.585 2025 113.335 69.516 57.930 2026 123.337 77.385 64.487 2027 127.586 80.769 67.308 2028 143.581 93.714 78.095 2029 148.333 97.619 81.349 2030 153.295 101.723 84.770 2031 158.479 106.039 88.366 2032 163.894 110.578 92.149 Tổng 2.135.679 1.325.891 1.104.911
Ghi chú: (*): khối lượng rác được chuyển từ bãi rác Đồng Ngo- Bắc Ninh sang. Nhận xét:
Từ bảng trên ta thấy, khối lƣợng rác cần đƣợc chôn lấp/ tổng số lƣợng rác đƣợc đƣa tới KXL và chôn lấp rác thải tăng lên mỗi năm (từ 48,8 % năm 2013 tăng lên đến 67,5% năm 2032). Nhƣ vậy, chứng tỏ công tác quản lý, phân loại rác tại nguồn phát sinh rác thải đƣợc thực hiện ngày một tốt hơn cùng với việc áp dụng thêm các phƣơng pháp xử lý rác thải không thể chôn lấp khác.
3.3 .Phát thải khí nhà kính từ q trình chơn lấp tại KXL chất thải xã Phù Lãng
3.3.1. Tính tốn các thơng số cho mơ hình LandGEM
Phần cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong CTR (DOC)
Với kết quả lấy mẫu phân tích và phân loại các thành phần chất thải rắn của KXL chất thải xã Phù Lãng đƣợc thể hiện ở bảng 3.1. Việc tính tốn các thơng số A, B, C, D trong cơng thức (2-3) để tính DOC đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Bảng 3.3. Thành phần CTR của KXL chất thải xã Phù Lãng dùng để tính DOC
STT Thơng 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 cơng 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 chôn 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: Xuân, Hạ, Thu, Đông.
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 Đông: 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