ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC LƯƠNG THÙY DƯƠNG ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ BẰNG PHÂN TÍCH DÒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU KHU VỰC THỊ TRẤN TRÂU QUỲ HUYỆN GIA LÂM LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC LƯƠNG THÙY DƯƠNG ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH LIÊN QUAN ĐẾN CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ BẰNG PHÂN TÍCH DÒNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU KHU VỰC THỊ TRẤN TRÂU QUỲ HUYỆN GIA LÂM LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: chương trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Nguyễn Thị Hà HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Nguyễn Thị Hà. Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa được công bố dưới bất kỳ hình thức nào. Học viên Lương Thùy Dương LỜI CẢM ƠN Được sự phân công của Khoa Sau Đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội và sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hà tôi đã thực hiện đề tài “Đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ bằng phân tích dòng và đề xuất giải pháp giảm thiểu khu vực thị trấn Trâu Quỳ huyện Gia Lâm”. Để hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thị Hà đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này. Xin chân thành cảm ơn các thày, cô đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện tại khoa Sau đại học, Đại học Quốc gia Hà Nội. Xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm, ban quản lý bãi xử lý rác thải Kiêu Kỵ đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi thu thập, tổng hợp số liệu và thực hiện các khảo sát thực địa. Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất. Song do những hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự góp ý của quý thày cô và các bạn để luận văn được hoàn chỉnh hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày …. tháng…. năm 20… Học viên Lương Thùy Dương Mục lục Danh mục các ký hiệu viết tắt ................................................................................. 5 Danh mục các bảng ................................................................................................. 6 Danh mục các hình vẽ, biểu đồ................................................................................ 7 MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 8 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .................................................................................. 13 1.1 Tổng quan về các nghiên cứu và các phương pháp xử lý rác thải trên thế giới và khu vực .................................................................................................. 13 1.1.1 Tổng quan về chất thải sinh hoạt (phát sinh, thành phần,...) .................. 14 1.1.2 Hiện trạng và các phương pháp xử lý rác trên thế giới và tại Việt Nam . 15 1.2 Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải......... 17 1.2.1 Lịch sử của phương pháp MFA .............................................................. 17 1.2.2 Một số ứng dụng của MFA ..................................................................... 18 1.3 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ và khí nhà kính ............................... 21 1.3.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ.................................................. 21 1.3.2 Tổng quan về khí nhà kính ...................................................................... 24 1.4 Sự cần thiết phải thu hồi khí nhà kính (CH4) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ ..... 29 1.4.1 Tác động của khí nhà kính (CH4) ........................................................... 29 1.4.2 Tiềm năng mêtan sinh hóa của chất thải hữu cơ ..................................... 31 1.4.3 Quá trình hình thành khí ở các bãi chôn lấp chất thải ............................ 31 CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 33 2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................. 33 2.1.1 Khí thải nhà kính (metan) ....................................................................... 34 2.1.2 Rác thải sinh hoạt hữu cơ:...................................................................... 34 2.2 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 35 2.3 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 36 2.3.1 Thu thập, xử lý số liệu ............................................................................ 36 2.3.2 Điều tra, khảo sát, phỏng vấn ................................................................. 39 2.3.3 Phân tích hệ thống.................................................................................. 39 2.3.4 Phương pháp đánh giá, phân tích và dự báo .......................................... 39 3 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ............................................................ 40 3.1. Kết quả điều tra, khảo sát về các nguồn thải chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn nghiên cứu ................................................................................................... 40 3.2. Kết quả phân tích dòng chất thải rắn hữu cơ (định lượng) ........................... 44 3.3. Kết quả điều tra về hiện trạng quản lý, xử lý chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ ......................................................................................... 45 3.4. Kết quả đánh giá nguy cơ phát thải khí metan từ chất thải rắn hữu cơ ......... 48 3.4.1. Kết quả tính toán lượng cacbon hữu cơ phát thải tại bãi chôn lấp (định tính ) ............................................................................................................... 48 3.4.2 Tính lượng khí CH4 thoát ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm ................................................................................................................. 50 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 môi trường ........................................................... 54 3.5.1 Đề xuất biện pháp quản lý ...................................................................... 54 3.5.2 Đề xuất giải pháp công nghệ .................................................................. 55 KẾT LUẬN........................................................................................................... 61 Phụ lục 1 ............................................................................................................... 63 Phụ lục 2 ............................................................................................................... 64 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................... 66 4 Danh mục các ký hiệu viết tắt BCL : Bãi chôn lấp BĐKH : Biến đổi khí hậu BOD : Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) CDM : Clean development mechamism (Cơ chế phát triển sạch) CTSH : Chất thải sinh hoạt CTSHHC : Chất thải sinh hoạt hữu cơ CTR : Chất thải rắn DOC : Dissolved organic carbon (cacbon hữu cơ hòa tan) LCA : Life cycle assessment (Đánh giá vòng đời sản phẩm) MFA : Material flow analysis (Phân tích dòng) tCO2eq : Tấn CO2 tương đương UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change (Công ước khung của liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu) 5 Danh mục các bảng Bảng 1.1: Thành phần khí thải từ BCL chất thải Nam Sơn ................................. 14 Bảng 1.2: Một số khí nhà kính chủ yếu .............................................................. 25 Bảng 1.3: Dự báo lượng phát thải khí CH4 (triệu tấn CH4) ................................. 26 Bảng 1.4: Dự báo nồng độ khí CH4 trong khí quyển (phần tỷ) ........................... 27 Bảng 1.5: Thành phần khí biogas (% thể tích) .................................................... 31 Bảng 3. 1: Thành phần khí thải tại BCL chất thải Kiêu Kỵ.................................... 43 Bảng 3.2: Tổng lượng rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ xử lý tại bãi Kiêu Kỵ năm 2012 .............................................................................................................. 47 Bảng 3.3: Thành phần rác thải tại bãi xử lý Kiêu Kỵ ............................................. 49 Bảng 3.4: Giá trị tương quan của tham số CH4 theo loại bãi chôn lấp ................... 50 Bảng 3.5: Tỷ lệ gia tăng lượng rác giai đoạn 2012 - 2014 ..................................... 53 Bảng 3.6: Dự báo khối lượng phát thải khí metan đến năm 2020 .......................... 53 6 Danh mục các hình vẽ, biểu đồ Hình 1.1: Lưu trình của chất hữu cơ trong cuộc sống ........................................ 22 Hình 1.2: Sơ đồ phân hủy rác thải sinh hoạt tại ô chôn lấp có che phủ. ............. 29 Hình 1.3: Các giai đoạn phân hủy kị khí tạo khí sinh học .................................. 33 Hình 2. 1: Bản đồ địa giới thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm ………………35 Hình 3.1: Phân tích các dòng phát thải khí metan từ rác thải sinh hoạt ................ 44 Hình 3.2: Tỷ lệ rác thải sinh hoạt được xử lý tại thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm ....................................................................................................................... 45 Hình 3.3: Quá trình thu gom rác thải tại thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm ................... 46 Hình 3.4: Hệ thống thu hồi khí metan được đề xuất .............................................. 57 Hình 3.5: Hệ thống thu hồi khí metan thụ động được đề xuất ................................ 58 Hình 3.6: Hệ thống thu hồi khí metan chủ động được đề xuất ............................... 59 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ biến thiên rác thải thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 ................... 48 Biểu đồ 3.2: Dự báo khối lượng phát thải khí metan đến năm 2020 ...................... 54 7 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Theo thống kê của hiệp hội Đô thị và môi trường Việt Nam, tổng lượng chất thải của cả nước khoảng trên 31,5 triệu tấn. Trong đó, lượng rác thải công nghiệp khoảng 5,5 triệu tấn và trên dưới 1 triệu tấn rác thải nguy hại. Dự tính, tổng số chất thải rắn phát sinh trong năm 2015 sẽ khoảng 43,6 triệu tấn (trong đó 9,6 triệu tấn chất thải công nghiệp và 1,8 triệu tấn từ các làng nghề)…Với tỷ lệ phát sinh chất thải sinh hoạt tại các khu vực đô thị lớn, khoảng 0,7 1kg/người.năm; tỷ lệ gia tăng rác thải sinh hoạt tại các thành phố lớn từ 6,7 8,5%/năm. Lượng khí phát thải từ các bãi rác là một trong những tác nhân góp phần gây ra biến đổi khí hậu (BĐKH) [Báo cáo hiệp hội Đô thị và môi trường Việt Nam, 2010]. Ảnh hưởng của việc phát thải khí gas tại các bãi chôn lấp rác thải dẫn đến phát sinh khí nhà kính là rất lớn và đứng thứ hai sau ngành năng lượng ở mỗi quốc gia. Tại Việt Nam, nếu các bãi chôn lấp trong toàn quốc có lắp đặt hệ thống thu khí gas bãi chôn lấp và đốt khí mêtan cũng sẽ góp phần giảm phát thải (0,25tấn CO2/tấn rác) hay đến 7,8 triệu tấn CO2/năm. Đặc biệt, nếu tái sử dụng thành nguồn năng lượng thay thế năng lượng hóa thạch thì con số này sẽ là một đóng góp đáng kể trong ứng phó với BĐKH. Biến đối khí hậu đang là vấn đề rất được quan tâm trên phạm vi toàn cầu. Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống con người và môi trường sinh thái .Các biểu hiện liên quan đến biến đổi khí hậu ngày càng rõ: nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,6 – 0,90C (IPCC,2013) , nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn mùa hè, nhiệt độ các vùng phía bắc tăng nhanh hơn phía nam. Hiện tượng tiết cực đoan xuất hiện nhiều hơn. Hà Nội có những đợt nắng nóng kéo dài với nhiệt độ lớn hơn 400C vào mùa hè và có những đợt rét đậm, rét hại với nhiệt độ xuống tới dưới 100C vào mùa đông. 8 Theo các nhà khoa học, một trong các nguyên nhân của biến đổi khí hậu là do sự phát thải khí nhà kính từ các hoạt động của con người trong đó có các thành phần khí metan, dioxit cacbon thải từ các bãi chôn lấp, xử lý chất thải rắn sinh hoạt. Hiện đã có nhiều nghiên cứu nhằm giảm phát thải khí nhà kính liên quan đến quản lý, xử lý chất thải rắn đô thị, trong đó có cách tiếp cận phân tích dòng vật chất (MFA). Bản thân biến đổi khí hậu đã làm cho trái đất ấm lên, nhiệt độ bề mặt trái đất tăng lên, nhiệt độ bề mặt trái đất nóng lên nhiệt độ nóng lên này đã tạo ra các biến đổi trong các vấn đề thời tiết hiện nay. Bên cạnh các nguyên nhân trên, phát thải khí nhà kính từ các hoạt động kinh tế - xã hội (bao gồm vấn đề phát thải từ các bãi xử lý chất thải rắn...) càng góp phần gia tăng biến đổi khí hậu. Vấn đề nghiên cứu giải pháp nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính được đặt ra là hết sức cấp bách. Hiện đã có nhiều nghiên cứu nhằm giảm phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực chất thải rắn đô thị. Ví như nghiên cứu của khoa kỹ thuật môi trường, Đại học Kasetsart, Thái Lan về đánh giá tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính (GHGs) của quy trình xử lý rác thải đô thị, ở Thái Lan; nghiên cứu của Omid Tayyeba về tính toán tiềm năng CDM trên các kịch bản công nghệ khác nhau trong xử lý chất thải rắn (CTR) ở SWECO. Ngoài ra, một số nghiên cứu áp dụng phân tích dòng (MFA) cũng đã được áp dụng trong một số lĩnh vực vệ sinh môi trường tại các khu vực đô thị ở các nước đang phát triển (Binder, 1996; Belevi, 2002; Gumbo, 2005; Huang và nnk, 2007). Một số công trình nghiên cứu (trong đó có Agnès Montangen) cũng nghiên cứu MFA như một công cụ để đánh giá dòng vật chất hay áp dụng nó vào các kế hoạch vệ sinh môi trường ở các nước đang phát triển (Department of Water and Sanitation in Developing Countries). Tuy nhiên, phân tích dòng vật chất (MFA) là phương pháp đánh giá các dòng vật chất lưu thông và tích trữ trong một hệ thống được xác định trong một không gian và thời gian nhất định. Phương pháp MFA liên kết các nguồn, con đường và các hoạt động trung gian và cuối cùng của vật chất. Dựa trên định luật 9 bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản giữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. Đặc tính riêng biệt này của MFA giúp phương pháp này hữu dụng như một công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải, và quản lý môi trường. MFA dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản gữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. MFA đang là công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải, và quản lý môi trường. Ở Việt Nam cũng đã có những nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực này như: Nghiên cứu đánh giá dòng cadimi trong mối tương quan với hoạt động của cộng đồng xã hội xã Cổ Loa, Đông Anh, Hà Nôị của nhóm tác giả Nguyễn Thị Hà và nnk (2012). Nghiên cứu “áp dụng phân tích dòng luân chuyển vật chất để cải thiện quản lý tại nhà máy xử lý chất thải rắn hữu cơ Cầu Diễn, Hà Nội của các tác giả Nghiêm Vân Khanh, Nguyễn Kim Thái (Tạp chí xây dựng tháng 92007). Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào đưa ra cách nhìn tổng quát về phương pháp phân tích dòng đối với chất thải sinh hoạt hữu cơ nói chung. Nghiên cứu "Đánh giá các phương pháp xử lý thay thế giảm phát thải khí thải nhà kính từ quá trình quản lý CTRĐT cho trường hợp TP. Hồ Chí Minh, Việt Nam" của tác giả Nguyễn Phúc Thanh và Yasuhiro Matsui cũng cho thấy lượng giảm phát thải khí CH4 sẽ lên đến 21,062 tấn/năm (442,312 tấn CO2eq/năm) vào năm 2025 nếu thực hiện đầy đủ các biện pháp đề xuất như nâng cao hiệu quả thu gom, công suất xử lý cũng như hạn chế phát thải khí mêtan bằng nhiều phương pháp xử lý rác (chôn lấp hợp vệ sinh, đốt, compost, kỵ khí). Thị Trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm là địa phương phát triển theo hướng chuyên môn hóa cao trong khu vực. Bản thân địa bàn có tỷ trọng nông nghiệp là 81% (1990) và giảm xuống còn 29 % ở thời điểm hiện tại. Địa bàn có nhiều cơ quan, xí nghiệp, trường học, viện nghiên cứu đầu ngành của Trung ương và thành 10 phố... Do vậy, lượng rác thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn là rất lớn và đa dạng… Mặt khác, rác thải sinh hoạt hữu cơ là chất thải rắn nhưng trong quá trình biến đổi, phân hủy các thành phần hữu cơ sẽ tạo ra khí thải có thành phần chủ yếu là CH4, CO2, H2S.... Phân tích dòng vật chất (MFA) đối với rác thải sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ có thể đưa ra bức tranh chung về phát sinh và tiềm năng thu hồi năng lượng từ rác thải hữu cơ ở các đô thị. Đề tài “ Đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính khu vực thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm bằng phân tích dòng luân chuyển chất thải sinh hoạt hữu cơ và đề xuất giải pháp giảm thiểu, xử lý” phần nào đáp ứng nhu cầu thực tế đề ra. Những số liệu và phân tích từ luận văn có thể sử dụng tham khảo để đưa ra những giải pháp cụ thể cho vấn đề quản lý chất thải tại địa phương cũng như những giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ rác thải sinh hoạt hữu cơ. 2. Mục tiêu nghiên cứu: Mục đích của nghiên cứu này là áp dụng phương pháp MFA để phân tích các dòng khí nhà kính phát thải liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ. Tuy nhiên, trong phạm vi của đề tài chỉ quan tâm chủ yếu đến thành phần khí metan phát thải từ rác thải sinh hoạt hữu cơ. Địa điểm nghiên cứu là thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm. Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Tổng quan về rác thải hữu cơ và các giải pháp xử lý, quản lý. - Điều tra đánh giá hiện trạng phát thải rác hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm và đánh giá tiềm năng thu hồi metan theo phương pháp phân tích dòng. - Đề xuất công nghệ cho việc xử lý rác thải sinh hoạt và thu hồi khí nhà kính CH4, CO2 phù hợp địa bàn nghiên cứu. Kết quả dự kiến thu sẽ giúp tư vấn cho chính quyền địa phương những giải pháp quản lý phù hợp; là tiền đề cho những công nghệ sạch áp dụng trong xử lý 11 rác thải đô thị cụ thể là rác thải sinh hoạt hữu cơ. Ví như: điều tra, khảo sát các hoạt động liên quan đến dòng khí nhà kính phát sinh trong các hoạt động luân chuyển dòng chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn; ước tính (định tính và định lượng) dòng khí metan thải; đề xuất giải pháp phù hợp nhằm quản lý, xử lý hiệu quả rác thải hữu cơ trên địa bàn nghiên cứu (bao gồm cà giải pháp công nghệ) để giảm thiểu nguy cơ phát tán khí metan vào môi trường. 3. Cơ sở khoa học của đề tài Cơ sở nghiên cứu của đề tài là dựa trên phương pháp phân tích dòng luân chuyển vật chất (MFA) nhằm đánh giá các dòng vật chất lưu thông và tích trữ trong một hệ thống được xác định trong một không gian và thời gian nhất định. Phương pháp MFA liên kết các nguồn, con đường và các hoạt động trung gian và cuối cùng của vật chất. Dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản giữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. Đặc tính riêng biệt này của MFA giúp phương pháp này hữu dụng như một công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải và quản lý môi trường. MFA dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản gữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. MFA đang là công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải, và quản lý môi trường. 12 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về các nghiên cứu và các phương pháp xử lý rác thải trên thế giới và khu vực Hiện đã có nhiều nghiên cứu nhằm giảm phát thải khí nhà kính trong lĩnh vực chất thải rắn đô thị. Trong nghiên cứu của khoa Kỹ thuật Môi trường, Đại học Kasetsart, Thái Lan về đánh giá tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính (GHGs) của quy trình xử lý rác thải đô thị, ở Thái Lan cho thấy có khoảng 330 bãi chôn lấp hở và 95 bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Lượng giảm phát thải khí mêtan được tính toán 115,4 Gg/năm và sẽ không ngừng tăng lên đến 118,5 Gg/năm nếu các bãi chôn lấp hở không còn tồn tại, được nâng cấp lên thành bãi chôn lấp an toàn và tăng lên 193,5 Gg/năm nếu thực hiện đầy đủ các biện pháp quản lý và xử lý rác. Hay như, nghiên cứu về “phân tích dòng rác thải và ảnh hưởng của vấn đề quản lý rác thải tới môi trường ở triển lãm Aichi của nhóm tác giả Tomoko Okayama và Masoko Shimizu. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra được trong vòng 6 tháng diễn ra triển lãm, lượng rác thải phát thải ra môi trường là 5.570 tấn trong đó tỷ lệ rác thải tái chế được là 58,9 %. Nghiên cứu chỉ đề cập đến rác thải sinh học, hệ thống quản lý rác thải, dòng luân chuyển rác sinh học, ảnh hưởng của chúng tới môi trường. Năm 2009, Omid Tayyeba cũng đã có nghiên cứu tính toán tiềm năng CDM trên các kịch bản công nghệ khác nhau trong xử lý CTR ở SWECO với lượng chất thải rắn tiếp nhận 47.000 tấn/năm. Kết quả tiềm năng giảm phát thải nhà kính trong vòng 14 năm cho thấy, công nghệ lên men metan cho phép giảm tCO2eq gấp 1,6 lần so với ủ phân compost và gấp 1,5 lần so với bãi chôn lấp đốt có thu khí phát điện. Biến đổi khí hậu là vấn đề đang được quan tâm nhưng những nghiên cứu về khí nhà kính trên những địa bàn cụ thể hiện chưa được thực hiện nhiều. Trên địa bàn Hà Nội đã có những nghiên cứu liên quan đến phân tích dòng được thực hiện tuy nhiên trên khu vực thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm hiện chưa có nhiều những nghiên cứu liên 13 quan đến biến đổi khí hậu và khí nhà kính. Đặc biệt là những nghiên cứu đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ. Đây là một hướng nghiên cứu mới nên được phát triển và nhân rộng. 1.1.1 Tổng quan về chất thải sinh hoạt (phát sinh, thành phần,...) Thành phần chất thải đô thị tại nguồn phát sinh và thành phần chất thải đô thị tại nơi chôn lấp thường có sự khác nhau. Một phần chất thải có giá trị (giấy, bao bì carton, kim loại, vỏ đồ hộp, chai thủy tinh,...) ở hộ gia đình, công sở đã được thu hồi ngay tại nguồn và bán cho người/ cửa hàng thu mua phế liệu gọi là thu hồi lần một. Lượng giấy, chai thủy tinh, đồ hộp còn lại trong thùng rác gia đình một lần nữa lại được những người làm nghế bới rác (hoặc công nhân vệ sinh) thu – nhặt gọi là thu hồi lần hai. Rác thải sau khi đã tập kết tới chân rác được vận chuyển tới BCL. Tại đây, một lần nữa lại được công nhân vệ sinh và những người bới rác thu nhặt lại gọi là thu hồi lần ba. Do đó, mặc dù chưa áp dụng các biện pháp phân loại tại nguồn nhưng phần lớn rác thải có khả năng tái chế đã được tận thu nên thành phần rác tại BCL thường có thành phần hữu cơ cao hơn hẳn so với nguồn phát sinh ban đầu. Bảng 1.1: Thành phần khí thải từ BCL chất thải Nam Sơn Thành phần Giá trị đặc trưng ( % ) thể tích Metan 45 – 60 CO2 40 – 60 Ni tơ 2–5 Oxy 0,1 – 1,0 H2S, CH3SH... 0 – 0,1 Amoni 0,1 – 1,0 H2 0 – 0,2 CO 0 – 0,2 Các khí lượngvết khác 0,01 – 0,6 (Nguồn: Urenco, 2010) 14 1.1.2 Hiện trạng và các phương pháp xử lý rác trên thế giới và tại Việt Nam Với sự phát triển của kinh tế xã hội, công nghệ và khoa học ngày càng gắn bó mật thiết với cuộc sống. Vấn đề về môi trường cũng là một trong vấn đề được quan tâm. Đặc biệt là hiện trạng quản lý và xử lý rác thải. Trên thế giới và Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn ở các khu vực khác nhau phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực và đặc tính rác thải tại nguồn thải cần xử lý. Sau đây là thống kê sơ bộ về một số phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới và Việt Nam. * Một số phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới: - Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh: phương pháp này phù hợp với các nước đang phát triển như Đức, Đan Mạch … - Phương pháp chế biến chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ thần phân ủ hữu cơ (compost), phương pháp này đang được đánh giá cao ở các nước đang phát triển. - Phương pháp thiêu đốt: Được áp dụng đại trà ở các nước phát triển vì phương pháp này có chi phí cao, ở các nước đang phát triển phương pháp này được áp dụng ở quy mô nhỏ để xử lý các chất thải độc hại như chất thải bệnh viện, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp. - Các kỹ thuật khác: Ép ở áp lực cao các thành phần vô cơ, chất dẻo, để tạo ra các sản phẩm như tấm tường, trần nhà… - Phương pháp tái chế: Đây là một trong số những phương pháp đang đước ưu tiên áp dụng trên nhiều quốc gia. Ví như giải pháp xử lý theo tiêu chí 3R: Reduce – Recycle – Reuse (giảm thiểu, tái chế, tái sử dụng) tại nguồn. Bản chất của phương pháp là khuyến khích sử dụng, tái chế rác, phân loại tại nguồn để thu hồi các vật chất có giá trị đưa vào tái chế, tái tạo tài nguyên rác. 15 * Một số phương pháp xử lý rác tại Việt Nam: - Phương pháp chôn lấp: Đây là phương pháp được áp dụng phổ biến ở Việt Nam để xử lý chất thải sinh hoạt rắn. Các loại bãi chôn lấp hiện có là: chôn lấp hợp vệ sinh và chôn lấp hở. - Phương pháp chế biến thành phân hữu cơ: Phương pháp chế biến thành phân hữu cơ có ưu điểm làm giảm lượng rác thải hữu cơ cần chôn lấp, cung cấp phân bón phục vụ nông nghiệp. Phương pháp này rất phù hợp cho việc xử lí chất thải rắn sinh hoạt, phương pháp này được áp dụng rất có hiệu quả như ở Cầu Diễn, Hà Nội (công nghệ ủ hiếu khí (compostry) – công nghệ Tây Ban Nha với công suất 50.000 tấn rác/năm – SP 13200 tấn/năm, công nghệ Pháp – TBN ủ sinh học chất thải hữu cơ áp dụng tại Nam Định với công suất thiết kế 78.000 tấn rác/năm ). Ở thành phố Việt Trì với công suất thiết kế 30.000 tấn rác/năm.. - Phương pháp đốt: Phương pháp này hiện được áp dụng ở Việt Nam đa phần để xử lý rác thải công nghiệp nguy hại với quy mô nhỏ. Hoặc được xử dụng để xử lý rác thải bệnh viện với công suất thấp. - Phương pháp tái chế: Ở Việt Nam, tái chế chất thải chỉ mang tính tự phát, tập trung ở những thành phố lớn Hà Nội, Hải Phòng, TP. Hồ Chí Minh... Các loại phế thải có giá trị như: thuỷ tinh, đồng, nhôm, sắt, giấy... được đội ngũ đồng nát thu mua ngay tại nguồn, chỉ còn một lượng nhỏ tới bãi rác và tiếp tục thu nhặt tại đó. Tất cả phế liệu thu gom được chuyển đến các làng nghề. Tại đây quá trình tái chế được thực hiện. Việc thu hồi sử dụng chất thải rắn góp phần đáng kể cho việc giảm khối lượng chất thải đưa đến bãi chôn lấp, tận dụng được nguồn nguyên liệu đầu vào cho các quá trình sản xuất, tạo công ăn việc làm cho một số lao động. + Sử dụng chất thải làm nguyên liệu: Chất thải được chuyển hóa và xử lý để tạo lại thành nguyên liệu có tính chất gần đúng với nguyên bản.Ví dụ: Sử dụng sắt vụn trong công nghiệp luyện thép, nấu chảy mảnh kính trong công 16 nghiệp thủy tinh, tái chế giấy đã qua sử dụng thành giấy carton, giấy vệ sinh,….ủ các chất thải hữu cơ thành phân, sản xuất ván ép từ mùn cưa,….. + Sử dụng chất thải làm năng lượng: Khí hóa chất thải (lên men, tận dụng khí từ bãi chôn lấp rác, thông qua thiết bị thu khí sinh học,…) là hình thức sử dụng lại năng lượng một cách gián tiếp. 1.2 Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải 1.2.1 Lịch sử của phương pháp MFA Phân tích dòng vật chất (MFA) đề cập đến việc phân tích các thông lượng của chuỗi quá trình bao gồm việc khai thác hoặc thu hoạch, biến đổi hóa học, sản xuất, tiêu thụ, tái chế, và xử lý vật liệu. MFA dựa trên cơ sở tính toán trong đơn vị vật lý (thường là tấn) định lượng đầu vào và đầu ra của các quy trình. Các đối tượng của kiểm toán là những chất hóa học được định nghĩa (Ví dụ như carbon hoặc carbon dioxide) và các hợp chất tự nhiên hoặc kỹ thuật hoặc vật liệu (Ví dụ như than đá, gỗ). MFA thường được liên kết với các hệ thống quan điểm của sự trao đổi chất của xã hội "công nghiệp chuyển hóa" được Ayres (1989) đưa ra. Quan điểm mô hình này đã được bắt nguồn từ các ngành khoa học khác nhau. MFA đã được sử dụng để phân tích các chu kỳ sinh hóa và phân tích các hệ sinh thái tự nhiên. Đối với các tranh luận hiện nay về những nhu cầu và khả năng để duy trì sự trao đổi chất của các nền kinh tế công nghiệp thì các phương pháp phân tích sự tương tác của con người và thiên nhiên xứng đáng được chú ý trước. Trước khi MFA trở thành một công cụ để quản lý tài nguyên, chất thải và môi trường, nguyên tắc hàng loạt sự cân bằng nó đã được áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau như y học, khoa học hóa học, kinh tế, kỹ thuật, và cuộc sống. Nguyên tắc cơ bản của bất kỳ MFA - bảo quản các chất, hoặc đầu vào bằng đầu ra - lần đầu tiên được mặc nhiên công nhận bởi các nhà triết học Hy Lạp hơn 2000 năm trước đây. Các nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier (1743-1794) cung cấp bằng chứng thực nghiệm rằng tổng khối lượng của vật chất không thể thay đổi bởi các quá trình hóa học. 17 Trong thế kỷ 20, khái niệm MFA đã xuất hiện trong các lĩnh vực nghiên cứu tại nhiều thời điểm khác nhau. Trước khi thuật ngữ MFA được phát minh, nhiều nhà nghiên cứu sử dụng luật sự bảo thủ của vấn đề để cân bằng các quá trình. Trong quá trình và kỹ thuật hóa học, đó là thực tế phổ biến để phân tích và cân đối đầu vào và đầu ra của phản ứng hóa học. Trong lĩnh vực kinh tế, trong những năm 1930, Leontief giới thiệu bảng đầu vào-đầu ra như vậy đặt cơ sở cho việc ứng dụng rộng rãi của phương pháp đầu vào-đầu ra để giải quyết vấn đề kinh tế sinh thái. Các nghiên cứu đầu tiên trong lĩnh vực bảo tồn tài nguyên và quản lý môi trường xuất hiện vào những năm 1970. Hai khu vực ban đầu của ứng dụng là sự chuyển hóa của các thành phố và phân tích các con đường ô nhiễm trong khu vực như lưu vực sông hoặc các khu vực đô thị. Trong những thập kỷ sau, MFA đã trở thành một công cụ phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kiểm soát quá trình, xử lý chất thải và nước thải, quản lý dinh dưỡng nông nghiệp, quản lý chất lượng nước, bảo tồn và phục hồi tài nguyên, thiết kế sản phẩm, đánh giá vòng đời (LCA)... 1.2.2 Một số ứng dụng của MFA - Ứng dụng MFA trong lĩnh vực kỹ thuật và quản lý môi trường: MFA được sử dụng trong một loạt các ứng dụng quản lý và kỹ thuật môi trường, báo cáo tác động môi trường, khắc phục hậu quả của chất thải nguy hại, thiết kế các chiến lược kiểm soát ô nhiễm không khí, quản lý chất dinh dưỡng trong lưu vực sông, lập kế hoạch các chương trình theo dõi đất, quản lý nước thải và bùn. Đó là những nhiệm vụ đòi hỏi một sự hiểu biết thấu đáo về dòng chảy và tích lũy của các vật liệu bên trong.Ví như: con người sản xuất thực phẩm và nơi trú ẩn và ngược lại con người đã trả lại các chất thải như phân, khí thải, và các mảnh vụn. MFA trong kỹ thuật môi trường đã được mô tả như là nghiên cứu chuyển hóa, vận chuyển, và ảnh hưởng của các chất trong môi trường tự nhiên và thiết kế và thực hiện các tùy chọn cho việc xử lý và phòng ngừa ô nhiễm môi trường. Các mục tiêu của quản lý và kỹ thuật môi trường là biện pháp để đảm bảo dòng chảy chất và nồng độ trong nước, không khí, đất và được giữ ở mức cho phép các chức 18 năng chính của các hệ thống tự nhiên và các chi phí liên quan có thể được thực hiện bởi các bên liên quan. MFA cũng rất quan trọng trong quản lý và kỹ thuật vì nó cung cấp tính minh bạch. Điều này đặc biệt quan trọng đối với báo cáo tác động môi trường. Giá trị phát thải một mình không cho phép kiểm tra chéo khi một sự thay đổi trong ranh giới điều kiện (ví dụ, thay đổi đầu vào hoặc quá trình thiết kế) là thích hợp để đáp ứng quy định. Tuy nhiên, nếu số dư tài liệu và hệ số chuyển giao các quy trình có liên quan được biết, kết quả của điều kiện khác nhau có thể được kiểm tra chéo. Có những giới hạn rõ ràng đối với các ứng dụng của MFA trong các lĩnh vực kỹ thuật và quản lý môi trường. MFA một mình không phải là một công cụ đầy đủ để đánh giá hoặc hỗ trợ kỹ thuật hoặc các biện pháp quản lý. Tuy nhiên, MFA là một bước đầu tiên không thể thiếu và cơ sở cần thiết cho mọi công việc như vậy. - Ứng dụng MFA trong lĩnh vực sinh thái công nghiệp: Mặc dù khái niệm sinh thái công nghiệp đã được phát triển từ đầu những năm 1990, nhưng cho đến nay không có được định nghĩa chung về sinh thái công nghiệp. Elinski xác định nó như là một khái niệm trong đó một hệ thống công nghiệp được xem xét không phải trong sự cô lập với các hệ thống khác mà là một sự liên kết qua lại. Sinh thái công nghiệp tìm cách tối ưu hóa các chu kỳ tổng số vật liệu từ nguyên liệu ban đầu, sản phẩm, đến lãng phí nguyên liệu, và xử lý cuối cùng. Tương tự như những gì được biết về hệ thống sinh thái tự nhiên, MFA phấn đấu để phát triển các phương pháp để cơ cấu lại nền kinh tế vào một hệ thống bền vững. Các hệ thống công nghiệp được coi là một loại sinh thái đặc biệt. MFA được sử dụng trong lĩnh vực này ở các điểm sau: + Kiểm soát đường cho vật liệu sử dụng và quá trình công nghiệp + Tạo vòng lặp đóng cửa hoạt động công nghiệp + Hệ thống hóa các mô hình sử dụng năng lượng + Cân bằng đầu vào công nghiệp và đầu ra năng lực hệ sinh thái tự nhiên Hầu hết các ứng dụng của MFA để phục vụ điều tra công nghiệp, sự trao đổi chất cho vật liệu như kim loại nặng, hàng hóa kinh tế quan trọng, hoặc các 19 chất dinh dưỡng. Thành phố Kalundborg, Đan Mạch, thường được đề cập như là một ví dụ về một "hệ sinh thái công nghiệp" trong các tài liệu sinh thái công nghiệp. Vật liệu (Tro bay, lưu huỳnh, bùn cặn, và men bùn) và năng lượng (hơi nước, nhiệt) đang trao đổi giữa các công ty và nhà máy trong vòng bán kính khoảng 3 km. Sử dụng nhiệt thải sưởi ấm và các mục đích khác (ví dụ làm mát) từ lâu đã được công nhận là đạt hiệu quả tốt. Cân bằng vật liệu được xem như một công cụ chính để hỗ trợ các hệ sinh thái công nghiệp. - Ứng dụng MFA trong quản lý tài nguyên: Có hai loại tài nguyên: đầu tiên, tài nguyên thiên nhiên như khoáng sản, nước, không khí, đất, thông tin, và sinh khối (bao gồm cả thực vật, động vật và con người), và thứ hai, nguồn lực con người gây ra (ví dụ, "di sản văn hóa," kiến thức về khoa học và công nghệ, nghệ thuật, lối sống), và nhân lực. Quản lý tài nguyên bao gồm các phân tích, lập kế hoạch và phân bổ, nâng cấp các nguồn lực. MFA là ứng dụng quan trọng để phân tích và quy hoạch, đặc biệt quan trọng trong việc dự báo sự khan hiếm các nguồn tài nguyên. MFA là hữu ích trong việc xác định sự tích tụ và sự suy giảm của vật liệu trong tự nhiên và môi trường của con người. Ngoài ra, nếu MFA được thực hiện một cách đồng bộ, nó là công cụ trong việc kết nối các nguồn lực quản lý với môi trường và quản lý chất thải. Nó cho thấy sự cần thiết cho các biện pháp tái chế, và nó là hữu ích trong việc thiết kế các chiến lược để tái chế và xử lý. - Ứng dụng MFA trong quản lý chất thải: MFA là một công cụ có giá trị trong quản lý chất thải vì nó có thể xác định chính xác chi phí-hiệu quả thành phần nguyên tố của chất thải. Công cụ MFA rất quan trọng nếu mục tiêu tập trung vào một dòng chất thải tốt nhất phù hợp tái chế hoặc công nghệ xử lý, thiết kế xử lý chất thải mới.Ví dụ, chất thải nhựa hỗn hợp không thể được tái chế có thể được đem sử dụng như một nhiên liệu thứ cấp trong nồi hơi công nghiệp chỉ cần đảm bảo nồng độ các kim loại nặng và các chất ô nhiễm khác không phải là quá cao. MFA cũng rất hữu ích trong việc điều tra việc quản lý cơ sở xử lý chất thải. Ví dụ, kiểm soát chất thải của một lò đốt rác thải là khác nhau từ kiểm soát chất thải của các hệ thống xử lý cơ học hay sinh học. 20 Cuối cùng, MFA có thể đóng góp vào việc thiết kế sản phẩm tốt hơn mà có thể dễ dàng hơn để tái chế hoặc xử lý một khi chúng trở nên lỗi thời và trở thành "chất thải". Những hoạt động này được gọi là thiết kế để tái chế, thiết kế để xử lý, hoặc thiết kế cho môi trường. Quản lý chất thải là một phần không thể thiếu của nền kinh tế. Theo các chuyên gia về MFA, quản lý chất thải nên được thay thế bằng quản lý vật chất và quản lý tài nguyên. Các chuyên gia khẳng định rằng việc kiểm soát các vật liệu chảy qua các nền kinh tế tổng là hiệu quả hơn so với tách quản lý chất thải từ việc quản lý cung cấp sản xuất và tiêu dùng. 1.3 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ và khí nhà kính 1.3.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ Chất thải rắn chứa các thành phần hữu cơ như lipit, xenluloza, protein,... được gọi là chất thải rắn hữu cơ. Chất thải rắn (rác thải, rác) hữu cơ bao gồm các vật liệu hữu cơ thải bỏ thuộc nhiều loại như: - Phế thải nông nghiệp (rơm, rạ) - Thân, cành và lá cây các loại - Các loại rác thải của vùng nguyên liệu công nghiệp, như: vỏ hạt cà phê, vỏ lạc, bã mía, v.v... - Phế liệu nhà máy giấy, nhà máy sợi - Phế thải của làng nghề chế biến tinh bột - Thực phẩm hỏng hoặc thừa (rau, quả, thịt, cá, trứng v.v...) - Phế thải sinh hoạt (đồ dùng) từ vải, bông, sợi bông, cactông Rác thải hữu cơ thường chứa các thành phần hữu cơ phân tử lớn như polysaccarit, protein, lipit, hoặc hỗn hợp của chúng v.v.... tùy thuộc nguồn phát sinh. 21 Các nguyên tố CO2 + H2O dinh dưỡng Chất hữu cơ từ Chuyển hóa vào cơ thể động vật cây trồng Chuyển hóa vào cơ thể người Rác hữu cơ Hình 1.1: Lưu trình của chất hữu cơ trong cuộc sống * Thành phần: Thành phần chất thải rắn nói chung (rác thải) rất đa dạng, bao gồm từ rác thải công nghiệp, rác thải (phế thải) xây dựng, rác thải sinh hoạt, phế thải nông nghiệp. Như trên đã nói, chất thải rắn hữu cơ chỉ có trong rác thải sinh hoạt (cùng với hỗn hợp rất phức tạp của các hợp phần vô cơ), và là hầu như toàn bộ thành phần của phế thải nông nghiệp. Riêng về phần chất thải rắn hữu cơ trong rác sinh hoạt, chúng cũng rất đa dạng về thành phần nguyên tố, do rất đa dạng về thành phần hợp chất. Chúng ta phải quan tâm tới thành phần nguyên tố của rác này vì vi sinh vật tham gia phân hủy chúng, cũng như mọi vi sinh vật, đòi hỏi sự cân đối về thành phần nguyên tố trong hỗn hợp chất dinh dưỡng mà chúng thu nhận, nhất là về tỷ lệ C:N. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng ta thường nuôi vi sinh vật trên các môi trường có tỷ lệ C:N (theo trọng lượng) khoảng từ 8 đến 10. Trong điều kiện tự nhiên của các bãi rác, tỷ lệ này thường cao hơn nhiều, nhưng vi sinh vật vẫn có thể sinh trưởng được- tất nhiên không thể ở mức độ như trong phòng thí nghiệm. Việc bổ sung thêm dinh dưỡng nitơ vào các bãi rác tự nhiên để đạt tỷ lệ C:N như trong 22 điều kiện phòng thí nghiệm là hoàn toàn không kinh tế. Tuy nhiên ở một mức độ nào đó có thể dùng bùn cống như một nguồn dinh dưỡng nitơ bổ sung. Thành phần các chất hữu cơ chủ yếu trong rác thải là: hydratcarbon, protein, lipit. + Hydrat cacbon bao gồm: -Xenlulozo chiếm tỉ trọng lớn nhất (khoảng 50%): - Trong giấy, gỗ, thân cây, rau, rơm rạ, vải bông, ... - Cấu trúc sợi khoảng 10 đến 12 nghìn gốc gluco pyranoza, microfibrin dạng sợi hoặc dạng rỗng. - Xenluloza có cấu trúc bền vững, không tan trong nước, không bị tiêu hóa trong đường tiêu hóa của người, động vật, nhưng bị vi sinh vật phân hủy. - Lignin là hợp chất cao phân tử được cấu thành từ ba loại rượu chủ yếu là: transp-cumarylic (~80%), trans – conferylic (6%) và trans-xynapylic (14%): - Lignin rất bền vững với tác dụng của các enzyme. - Lignin không bị phân hủy bởi các vi khuẩn yếm khí. - Bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiểu khí tạo thành chất mùn. - Nhiều khả năng biến đổi thành phenol. - Bị phân giải bởi kiềm (natri bisunfit) và axit sunfur. - Tinh bột (C6H6O6) là hợp chất cao phân tử có nhiều trong ngũ cốc, ngô, khoai tây, khoai lang...có các tính chất sau: - Được cấu thành từ thành phần chủ yếu là: amyloza (~25%) và amylopectin (75%). - Amyloza tan được trong nước nóng còn amylopectin tạo thành hồ keo. - Bị phân hủy bởi các vi sinh vật α-, β- và γ- amylaza tạo thành các loại đường maltoza, dextrin và glucoza. + Protein: Protein là hợp chất cao phân tử chứa Nitơ. Thường chứa tới 15 – 17,5% nitơ. - Protein tạo thành từ các axit amin do tổng hợp từ C, N. 23 - Quá trình chuyển hóa từ amoniac thành axit nitơ, sau đó thành axit nitric và cuối cùng thành nitơ được gọi là quá trình Nitrat hóa. - Lúc này cây cối sử dụng được nitơ hay còn gọi là quá trình cố định đạm. - Các động vật sử dụng rau quả thu thập các chất protein vào cơ thể sống. - Protein bị phân hủy bởi các vi sinh vật, nấm mốc, các xạ khuẩn… + Lipit: Lipit là các este của glixerin và axit béo: - Thường chứa trong thành phần thực vật, các cây có dầu như lạc, cọ, ngô, đậu, bông. - Lipit thường bị thủy phân chậm. - Bị các vi sinh vật phân hủy thành enzym photpho lipaza, photpho lipit. 1.3.2 Tổng quan về khí nhà kính a. Khí nhà kính: Khí nhà kính là chất khí trong khí quyển có khả năng hấp thụ và phát xạ bức xạ sóng dài (bức xạ nhiệt) gây nên hiệu ứng nhà kính. Những chất khí nhà kính tự nhiên chủ yếu trong khí quyển Trái đất gồm hơi nước, điôxit cacbon, mêtan, ôxit nitơ và ôzôn. Mặc dù chiếm trên 99,9% khối lượng khí quyển và đóng góp vào nhiều quá trình lí–hóa quan trọng của khí quyển, các chất khí nitơ, ôxy và argon không phải là khí nhà kính. Hơi nước khí nhà kính quan trọng nhất trong khí quyển. Hơi nước đóng góp khoảng 36-72% hiệu ứng nhà kính của khí quyển. Ôxit cacbon là chất khí nhà kính quan trọng thứ hai. Nó đóng góp khoảng 9-26% hiệu ứng nhà kính của khí quyển. Còn mêtan đóng góp khoảng 4-9% và ôzôn là 3-7% hiệu ứng nhà kính của khí quyển. Mức độ đóng góp vào hiệu ứng nhà kính của khí quyển của các chất khí nói trên chỉ là ước tính. Trên thực tế khó có thể nói chính xác chúng đóng góp bao nhiêu phần trăm, vì một số chất khí hấp thụ và phát xạ bức xạ có cùng bước sóng với những chất khác và hiệu ứng nhà kính tổng cộng không đơn thuần là tổng đóng góp của từng chất khí. Ngoài ra, một số chất không phải là khí nhà kính, như mây chẳng hạn, cũng hấp thụ và phát 24 xạ bức xạ nhiệt và do đó cũng có ảnh hưởng tới các thuộc tính bức xạ của các khí nhà kính. b. Các khí nhà kính, nguồn gốc và đặc điểm Một số khí nhà kính chủ yếu được đưa ra ở bảng sau: Bảng 1.2: Một số khí nhà kính chủ yếu Khí nhà kính CO2 Nguồn gốc Mức độ đóng góp Biến động - Sản sinh từ đốt nhiên liệu hóa thạch (than, dầu, khí…) - Chiếm khoảng 50% khối lượng KNK - Đóng góp tới 60% cho QT làm tăng nhiệt độ khí quyển - Từ năm 1975 đến nay, nồng độ CO2 trong khí quyển tăng 28% CH4 - Sản sinh ra từ ruộng lúa nước, phân súc vật, mỏ khai thác nhiên liệu - Xếp thứ hai sau - Khoảng cuối CO2 về khối lượng thập kỷ 60 mới có những đo đạc - Xếp thứ hai sau chính thức CO2 trong quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển O3 - Tạo ra trong tự nhiên, sản sinh từ động cơ ô tô, xe máy, nhà máy điện… - Ozon đối lưu làm - Từ năm 1975 đến tăng nồng độ KNK nay tăng 2% trong khi ozon bình lưu dưới là lá chắn bảo vệ sinh vật trên trái đất khỏi các tia bức xạ tử ngoại mặt trời. - Xếp thứ ba về khối lượng - Xếp thứ ba trong quá trình làm tăng 25 nhiệt độ khí quyển N2O - Vốn có trong khí quyển - Tạo ra trong tự nhiên - Mới được đo đạc - Từ đầu thế kỷ trong khoảng vài đến nay tăng chục năm gần đây khoảng 8% - Sản sinh từ đốt nhiên liệu hóa thạch, sản xuất và sử dụng phân bón, sản xuất hóa chất, rừng… CFC H2O - Hoàn toàn phát sinh từ - Từ năm 1970, hoạt động của con được phát hiện là người tác nhân phá hủy tầng ozon - Sản sinh từ thiết bị làm lạnh (điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh, bình xịt mỹ phẩm,…) - Vốn có trong tự nhiên - Bắt đầu xuất hiện từ những năm 1930 - Từ năm 2010 trở đi ngừng sản xuất -Đóng vai trò quan - Hình thành và trọng trong việc mất đi nhanh điều chỉnh nhiệt chóng độ trái đất thông qua mây -Đang được nghiên cứu về vai trò đối với biến đổi khí hậu Theo nghiên cứu của IPCC ta có một số kết quả dự kiến lượng phát thải khí (CH4) nhà kính theo các kịch bản khác nhau cho từng giai đoạn 20 năm, từ 2020 đến 2100 và nồng độ khí metan trong khi quyển giới thiệu trong các bảng như sau: Bảng 1.3: Dự báo lượng phát thải khí CH4 (triệu tấn CH4) 26 Kịch bản 2020 2040 2060 2080 2100 A1FI 640 780 870 900 920 A2 700 780 900 1000 1130 A1B 660 670 630 580 550 B2 620 690 720 790 830 A1T 650 720 650 600 540 B1 620 620 590 550 500 (Nguồn: IPCC, 2001) Bảng 1.4: Dự báo nồng độ khí CH4 trong khí quyển (phần tỷ) Kịch bản 2020 2040 2060 2080 2100 A1FI 1.900 2.300 2.600 3.000 3.400 A2 1.900 2.300 2.500 3.100 3.700 A1 B 1.900 2.300 2.200 2.000 1.900 B2 1.900 2.200 2.100 2.600 2.800 A1T 1.900 2.200 2.400 2.600 2.700 B1 1.900 1.800 1.700 1.600 1.500 (Nguồn: IPCC, 2001) Chú thích: A1FI, A1T, A1B, A2, B1, B2 là 6 kịch bản được SRES đưa ra vềphát thải khí nhà kính tương lai toàn cầu: và chúng được gộp lại thành 4 họ: A1, A2, B1, B2. Cụ thể: * Kịch bản A1: Kinh tế phát triển rất nhanh. Dân số đạt đỉnh vào giữa thế kỷ XXI, sau đó giảm dần. Kỹ thuật phát triển rất nhanh. Cơ sở hạ tầng đồng đều giữa 27 các khu vực trên thế giới. Họ kịch bản tương lai toàn cầu A1 được chia thành 3 nhóm khác nhau về định hướng phát triển kỹ thuật năng lượng: + Nhóm A1FI: Phát triển nhiên liệu hóa thạch. + Nhóm A1T: Phát triển năng lượng phi hóa thạch. + Nhóm A1B: Phát triển năng lượng cân bằng (giữa hóa - thạch và phi hóa thạch). * Kịch bản A2: Dân số tăng liên tục trong suốt thế kỷ XXI. Phát triển kinh tế manh mún và chậm. (A2. Phát triển kinh tế vừa phải, chậm hơn A1, B1. Chú trọng tính khu vực trên cơ sở hướng tới bảo vệ môi trường ) * Kịch bản B1: Dân số phát triển như A1, đỉnh vào giữa thế kỷ. Thay đổi nhanh về cấu trúc kinh tế để tiến tới một nền kinh tế thông tin và dịch vụ, giảm cường độ vật liệu và công nghệ tiết kiệm năng lượng, tăng cường năng lượng sạch. Giải pháp môi trường kinh tế xã hội bền vững, tính hợp lý được cải thiện nhưng không có các bổ sung về khí hậu. * Kịch bản B2: Nhấn mạnh giải pháp kinh tế xã hội, môi trường ổn định. Dân số tăng liên tục với tốc độ chậm hơn. c. Phát thải khí metan từ rác thải sinh hoạt: Chất thải sinh hoạt hữu cơ bao gồm: thức ăn thừa, rau, quả, rơm rạ, xác động vật… Chúng phân hủy tạo ra mùi và các khí độc hại như CH4, CO2, NH3,... gây ô nhiễm môi trường không khí. Bản chất của qúa trình phân huỷ sinh học chất hữu cơ trong chất thải sinh hoạt là nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật phân huỷ chất thải hữu cơ đơn giản. Vi sinh vật lấy các chất hữu cơ để tổng hợp nên sinh khối của chúng các sản phẩm tạo ra khi phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh vật là khí CO2, CH4, NH3, xác vi sinh vật và một số khí khác. Quá trình này có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí. Dưới đây là sơ đồ phân hủy rác thải tại bãi xử lý: 28 Hình 1.2: Sơ đồ phân hủy rác thải sinh hoạt tại ô chôn lấp có che phủ. 1.4 Sự cần thiết phải thu hồi khí nhà kính (CH4) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ 1.4.1 Tác động của khí nhà kính (CH4) Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại) được phản xạ từ bề mặt Trái Đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho Trái Đất, gây nên hiệu ứng nhà kính. Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3 và các khí CFC. Hiệu ứng nhà kính: Để đến được bề mặt trái đất, năng lượng mặt trời phải đi qua lớp không khí dày. Một phần năng lượng mặt trời đến trái đất bị giữ lại nhờ các quá trình vật lý, hóa học, sinh học. Một phần được phản xạ về vũ trụ bức xạ nhiệt từ trái đất phản xạ lại có bước sóng dài, không xuyên qua được lớp khí quyển và bị giữ lại bởi các khí nhà kính. Nếu các khí nhà kính tồn tại vừa phải thì chúng giúp cho nhiệt độ trái đất không quá lạnh nhưng nếu chúng có quá nhiều trong khí quyển thì kết quả là trái đất nóng lên. Sự gia tăng của CO2, CFC, CH4, O3, N2O và các khí khác trong khí quyển là nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính. CO2 (cacbon dioxit): Là nguyên nhân chính gây hiệu ứng nhà kính, chiếm 50% trong cơ cấu các chất gây hiệu ứng nhà kính. Trong khí quyển CO2 chiếm 0.034% thể tích, là nguyên liệu cho quá trình quang hợp ở cây xanh. Thông thường lượng CO2 sản sinh một cách tự nhiên cân bằng với lượng CO2 cho quang hợp. Thế nhưng, hàm lượng CO2 trong không khí ngày càng tăng và tác động xấu đến khí hậu toàn cầu. 29 CH4 (mêtan): Chiếm 13% trong cơ cấu các khí gây hiệu ứng nhà kính. Mỗi phân tử CH4 bắt giữ năng lượng nhiệt gấp 21 lần phân tử CO2. Hiệu ứng nhà kính gia tăng dẫn tớisự nóng lên toàn cầu và làm cho băng ở địa cực cũng như trên các dòng sông tan chảy nhanh chóng dẫn đến hậu quả là mực nước biển dâng cao, thúc đẩy quá trình bốc hơi và thoát hơi. Những khối băng ở hai cực đồng thời là chiếc máy điều hòa nhiệt độ tự nhiên khổng lồ và là trung tâm cao áp quyết định hoàn lưu khí quyển, chi phối khí hậu cấp hành tinh. Băng tan thì khí áp ở cực sẽ giảm, cường độ gió giảm… dẫn đến sự biến đổi khí hậu ở 2 cực kéo theo biến đổi khí hậu của Trái đất. Song song với quá trình trên thì dải hạ áp xích đạo sẽ hoạt động mạnh, quy mô lớn nên đới khí hậu xích đạo và cận xích đạo mưa nhiều và thất thường hơn. Dải cao áp chí tuyến cũng mạnh hơn (do sự tác động của hạ áp xích đạo) cho nên khí hậu nhiệt đới lục địa và nhiệt đới hải dương bờ tây sẽ khô khan, khắc nghiệt, cực đoan. Trái lại, khí hậu nhiệt đới hải dương bờ đông (nhiệt đới gió mùa) sẽ mưa nhiều, cường độ lớn, nắng nóng kéo dài, xuất hiện “siêu bão” với tần suất lớn. Khi nhiệt độ tăng, một số loài sinh vật không có khả năng thích nghi (hoặc thích nghi song có giới hạn) sẽ bị tiêu diệt, phá vỡ cân bằng sinh thái. Ví dụ như: nhiệt độ tăng, thúc đẩy quá trình bốc hơi và thoát hơi, đất mất độ ẩm, thực vật kém phát triển, một số loài biến mất, những loài động vật ăn cỏ sẽ thiếu thức ăn nên bị tiêu diệt, loài ăn thịt ăn loài ăn cỏ cũng chết theo, cân bằng sinh thái bị phá vỡ, tăng khí CO2 (do sự giảm số lượng thực vật). Và cũng chính sự thay đổi tính chất của bề mặt đệm, mặt đất chỉ còn trơ sỏi đá này lại tác động trực tiếp đến khí hậu nơi đó đẩy hiệu ứng nhà kính tăng hơn nữa, đồng thời hiệu ứng lại tác động ngược trở lại. Mực nước biển dâng cao, lục địa bị thu hẹp, hệ sinh thái biến đổi (chỉ cần thay đổi nhiệt độ, độ mặn thì một số loài sẽ bị tiêu diệt), tính chất mặt đệm đổi thay kéo theo khí hậu thay đổi. Tất cả hệ quả như băng tan, khí hậu biến đổi, cân bằng sinh thái bị phá vỡ, chúng lại tác động trở lại theo một vòng tuần hoàn khép kín. 30 1.4.2 Tiềm năng mêtan sinh hóa của chất thải hữu cơ Quá trình phân giải các chất hữu cơ xảy ra trong môi trường không có oxy gọi là quá trình phân hủy kị khí (yếm khí). Quá trình phân hủy yếm khí là quá trình sử dụng các vi sinh vật yếm khí và tùy tiện để phân hủy các hợp chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học sinh khí biogas trong điều kiện không có oxy. Thành phần chủ yếu của khí biogas là mêtan (CH4) và cacbonic (CO2) và một số khí khác cụ thể như sau: Bảng 1.5: Thành phần khí biogas (% thể tích) CH4 CO2 N2 H2 H2S 55-65 35-45 0-3 0-1 0-1 Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên quan đến rất nhiều phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên có thể đơn giản hóa chúng bằng phương trình sau: Chất hữu cơ + vi sinh vật => CH4 + CO2 + N2 + H2 + H2S + sinh khối. Chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học đều có thể làm nguyên liệu cho quá trình phân hủy sinh học yếm khí. 1.4.3 Quá trình hình thành khí ở các bãi chôn lấp chất thải Quá trình hình thành các khí chủ yếu bãi chôn lấp xảy ra qua 5 giai đoạn: Giai đoạn I: Phân huỷ hiếu khí Giai đoạn này có thể kéo dài từ một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân huỷ. Trong giai đoạn này các thành phần hữu cơ phân huỷ dưới điều kiện hiếu khí bởi vì một lượng không khí bị giữ lại trong bãi rác trong quá trình chôn lấp. Nguồn vi sinh vật chủ yếu thực hiện quá trình phân huỷ chất thải có trong đất làm vật liệu bao phủ mỗi ngày, có trong thành phần hữu cơ của rác ngay từ khi rác được thu gom. Giai đoạn II: Giai đoạn phân huỷ kỵ khí Khi ôxy trong rác bị cạn kiệt thì sự phân huỷ chuyển sang dạng phân huỷ kỵ khí. Khi bãi rác bắt đầu chuyển sang phân huỷ kỵ khí thì nitrate và sulfate (những chất nhận điện tử trong các phản ứng chuyển hoá sinh học) thường bị khử 31 thành khí nitrogen N2 và H2S. Khi thế oxi hoá khử giảm, cộng đồng vi khuẩn thực hiện quá trình thuỷ phân và chuyển hoá các hợp chất cao phân tử (lipid, polysacchrides, proteins, axit nucleic) do các enzyme trung gian thành các hợp chất đơn giản hơn thích hợp cho các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng các hợp chất đơn giản này như nguồn năng lượng và carbon cho tế bào của chúng. Trong giai đoạn II, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnh hưởng của sự tăng nồng độ CO2 trong bãi rác. Giai đoạn III: Lên men axit Trong bước này xảy ra sự biến đổi các hợp chất hình thành ở bước trên thành các chất trung gian phân tử thấp như là acid axêtic. CO2 là khí chủ yếu hình thành trong giai đoạn III này, một lượng nhỏ H2, H2S cũng được hình thành. Vi sinh vật hoạt động trong giai đoạn này chủ yếu là tuỳ tiện và hiếu khí. pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống đến giá trị < 5 do sự có mặt của các acid hữu cơ và CO2 trong bãi rác. BOD5, COD và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn III do sự hoà tan các acid hữu cơ vào trong nước rò rỉ. Do pH của nước rò rỉ thấp nên một số thành phần vô cơ, chủ yếu là kim loại nặng sẽ được hoà tan trong giai đoạn III này. Giai đoạn IV: Mêtan hóa (CH4) Trong giai đoạn này các vi sinh vật hoạt động mạnh trong giai đoạn này là vi sinh vật kỵ khí được gọi là vi khuẩn methane. Trong giai đoạn này, sự hình thành methane và acid diễn ra đồng thời mặc dù sự hình thành acid giảm đáng kể. Do các axit và hydrogen bị chuyển hoá thành CH4 và CO2 nên pH nước rỉ rác trong bãi chôn lấp sẽ tăng lên để đạt giá trị trung bình hoá từ 6,8 đến 8. Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống Giai đoạn V: Giai đoạn ổn định Giai đoạn ổn định xảy ra sau khi các vật liệu hữu cơ dễ phân huỷ sinh học được chuyển hoá thành CH4 và CO2 trong giai đoạn IV. Một nhóm vi khuẩn hiếu khí sẽ bắt đầu có mặt và oxy hoá mêtan thành CO2. Trong suốt giai đoạn ổn định, nước rò rỉ thường chứa axit humic và axit fulvic rất khó cho quá trình sinh học diễn ra tiếp nữa. 32 Hình 1.3: Các giai đoạn phân hủy kị khí tạo khí sinh học CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài là chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm và khí nhà kính phát sinh. Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu chỉ đề cập đến khí metan (CH4). Phạm vi nghiên cứu là phương pháp phân tích dòng luân chuyển vật chất (dòng luân chuyển hóa học, dòng luân chuyển cơ học,....) của chất thải sinh hoạt 33 hữu tại xã Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm.Các phương án đề xuất nhằm quản lý chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính (CH4). 2.1.1 Khí thải nhà kính (metan) Phần lớn lượng khí từ bãi chôn lấp (BCL) được sinh ra do phân hủy sinh hoạc kỵ khí các chất hữu cơ. Thành phần khí thải bãi rác không những phụ thuộc vào thành phần rác thải mà còn phụ thuộc vào môi trường phân hủy (thời gian chôn lấp). Thành phần của chúng được nghiên cứu đầy đủ ở nhiều quốc gia nhưng ở Việt Nam vẫn chưa nhiều công trình nghiên cứu về thành phần khí thải và khả năng sinh khí do chôn lấp chất thải sinh hoạt. Khí metan và khí cacbonic chiếm tỷ lệ phần thể tích lớn nhất trong khí thải BCL. 2.1.2 Rác thải sinh hoạt hữu cơ: Rác thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ huyện Gia Lâm được nghiên cứu dựa trên hai trạng thái: + Rác thải sinh hoạt được thu gom, vận chuyển xử lý: Rác thải được thu gồm bao gồm rác thải tại các chợ, hộ gia đình, trường học, cơ quan, ... trên địa bàn. Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm là cơ quan trực tiếp đảm nhận việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải đô thị phát sinh trong khu vực huyện Gia Lâm quận Long Biên và Long Biên nên đồng thời thu gom rác thải sinh hoạt tại địa bàn thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm. Đối với lượng chất thải này, xét nghiên cứu tại địa điểm tập kết xử lý là bãi xử lý rác thải (BCL) + Rác thải đổ thải không được thu gom: Một lượng nhỏ rác thải sinh hoạt được người dân tận dụng làm thức ăn chăn nuôi còn lại được đổ thải tự do. Lượng chất thải này không nhiều xong cũng là một nguồn phát thải cần chú ý. 34 2.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu được tiến hành tại thị trấn Trâu Quỳ thuộc địa phận huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội. Hình 2.1: Bản đồ địa giới thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm - Vị trí địa lý: Thị trấn Trâu Quỳ nằm về phía Đông Bắc thủ đô Hà Nội có diện tích tự nhiên là 724,7844 ha. Trâu Quỳ là thị trấn trung tâm của huyện Gia Lâm, nằm ven trục quốc lộ 5 nối liên tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh và một số tỉnh lân cận, có nhiều cơ quan, đơn vị của trung ương và địa phương đóng trên địa bàn. Do đó, thị trấn Trâu Quỳ có rất nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế - văn hóa – xã hội. Phía Bắc giáp xã cổ Bi, Đặng Xá Phía Đông giáp xã Phú Thị, Dương Xá Phía Tây giáp xã Đông Dư, phường Cự Khối và phường Thạch Bàn Phía Nam giáp xã Kiêu Kỵ và xã Đa Tốn - Địa hình: 35 Trâu Quỳ là một thị trấn nằm trong vùng đồng bằng châu thổ sông Hồng nên địa hình tương đối bằng phẳng. Đất đai chủ yếu là đất phù sa do hệ thống sông Hồng bồi đắp, ngoài ra trên địa bàn thị trấn còn có sông Cầu Bây chảy qua là điều kiện thuận lợi cho việc tưới tiêu. Ngoài ra trên địa bàn thị trấn còn có hệ thống các trạm bơm và sông ngòi, mương, máng đủ để phục vụ tưới tiêu cho sản xuất nông nghiệp. - Khí hậu: Trâu Quỳ có khí hậu nhiệt đới gió mùa với bốn mùa xuân, hạ, thu, đông được thể hiện rõ rệt. Nhiệt độ trung bình năm khoảng 23,9oC. Lượng mưa trung bình năm đạt 1649.2 mm. Độ ẩm trung bình là 83%. Số ngày nắng trong năm khoảng 1740 giờ. - Dân số: Tổng số hộ 3.943 hộ, trong đó: số hộ nông nghiệp là 1.025 hộ, chiếm 26%. Số hộ phi nông nghiệp là 2.918 hộ chiếm 74%. Tổng số khẩu là 21.772 nhân khẩu trong đó: khẩu nông nghiệp là 4100 khẩu, chiếm 19% và khẩu phi nông nghiệp là 17.672 khẩu chiểm 81%. Số lao động là 13.466 lao động (1.155 lao động nông nghiệp và 13.311 lao động phi nông nghiệp). Mật độ dân số trên địa bàn đạt 3.004 người/ km2. 2.3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp tiếp cận chủ yếu dựa trên nguyên tắc cân bằng vật chất: một vật chất có thể trao đổi hoặc di chuyển trong một hệ thống kín, đi vào hoặc đi ra một hệ thống mở, nhưng không thể tạo ra hay biến mất. Khái niệm này được áp dụng để tính toán trong nghiên cứu. Nghiên cứu này thiết lập một sơ đồ cho việc phân tích dòng cơ chất và sẽ tổng quan và mô tả số lượng các công việc cần thực hiện khi áp dụng MFA. 2.3.1 Thu thập, xử lý số liệu a. Thu thập số liệu: 36 Các thông tin số liệu được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau như báo cáo thống kê, nhật ký vận chuyển chất thải tại bãi rác Kiêu Kỵ, Gia Lâm, các văn bản, báo cáo cấp tỉnh/thành phố, huyện và xã và các nguồn thông tin số liệu từ các đề tài nghiên cứu khoa học. - Số liệu về tổng lượng, thành phần rác thải sinh hoạt trên địa bàn: Được thu thập dựa vào báo cáo. - Số liệu dân cư, địa thủy nhưỡng: Được thu thập dựa trên báo cáo tình hình phát triển kinh tế xã hội của thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm. - Số liệu định lượng rác thải phát thải hộ gia đình: được thu thập dựa vào số liệu tổng hợp, kết hợp sử dụng phiếu phòng vấn, điều tra. Tuy nhiên, do nguồn dữ liệu và độ tin cậy của dữ liệu mà việc thu thập dữ liệu bị hạn chế bởi nhiều lý do (trang thiết bị đo đạc, tài chính và nguồn nhân lực), do vậy tính nhất quán và chính xác của một số thông tin dữ liệu chưa được cao. b. Xử lý số liệu: - Phương pháp xác định lượng rác thải được thu gom: Tiến hành theo dõi việc tập kết rác thải tại các điểm tập kết rác thải của thị trấn Trâu Quỳ để đếm số xe đẩy tay chứa rác trong một ngày, tuần và trong tháng. Các xe đẩy tay được chở đến điểm tập kết vào đúng giờ quy định và cho lên xe chở rác chuyên dùng của xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm. Với phương pháp đếm số xe và cân để xác định thành phần, tỷ lệ rác thải sẽ giúp biết được khối lượng rác thải phát sinh hàng ngày. Do lượng rác thải thường ổn định từ các nguồn thải, rất ít bị biến động. Sau đó tiến hành xác định khối lượng và sau đó tính trung bình. - Phương pháp xác định lượng rác thải bình quân/người/ngày và thành phần rác thải tại các phường, xã: + Đối với rác hộ gia đình và khu dân cư: chọn 10 hộ để tiến hành khảo sát lấy mẫu rác thải phân tích. Việc lựa chọn các hộ theo tiêu chí cân đối về tỷ lệ giữa các hộ giàu (1 hộ), hộ khá (4 hộ), hộ trung bình (5 hộ). Trên cơ sở số liệu điều tra của UBND thị trấn Trâu Quỳ về tỷ lệ giàu nghèo trên địa bàn. 37 * Tiến hành phát phiếu khảo sát cho các hộ. * Đến từng hộ gia đình thí điểm cân rác vào giờ cố định trong ngày 1lần/ngày. * Số lần cân rác của mỗi hộ gia đình lặp lại 3 lần/tháng (cân trong 4 tháng). Giữa các ngày cân rác trong tuần, trong tháng có sự luân chuyển để cân được vào các ngày đầu tuần, giữa tuần, cuối tuần trong tháng. Rác sau khi thu gom, cân thì được đổ vào xe thu gom vào các điểm tập trung rác của từng phường, xã. * Từ kết quả cân thực tế rác tại các hộ gia đình, tính được lượng rác thải trung bình của 1 hộ/ngày, và lượng rác thải bình quân/người/ngày. * Phân loại rác tập trung tại bãi rác khu dân cư tiến hành phân loại rác trong 1 tháng, mỗi tuần 2 lần vào 2 ngày cố định trong tuần thu gom, cân trọng lượng rác thải vô cơ, hữu cơ quy thành tỷ lệ % trọng lượng. + Đối với rác tại các chợ: Dựa vào đặc điểm các chợ: số lượng các chợ, thời gian họp chợ, chu kỳ họp chợ là thường ngày hay theo phiên và từ đó thu thập số liệu như sau: Nếu điạ bàn nghiên cứu được thu gom rác thải tập trung thì tiến hành đếm số xe đẩy tay chở rác trong ngày, tháng hoặc kiểm kê khối lượng tại bãi chôn lấp rác thải Kiêu Kỵ. Sau đó ước tính khối lượng trung bình lượng rác/ngày/tháng, sẽ biết được lượng phát sinh và thu gom. Nếu điạ bàn nghiên cứu chưa tổ chức thu gom rác: sau mỗi lần họp chợ, khi rác được thu gom thành đống thì tiến hành cân và tính khối lượng trung bình/ngày/tháng. Số lần cân lặp lại 2 lần/tháng (trong 4 tháng). + Đối với rác tại các cơ quan công sở, trường học: Do các đặc điểm nghề nghiệp và tính chất công việc, nghề nghiệp là khá giống nhau. Tiến hành điều tra về số lượng các cơ quan, trường học, ở các phường, xã các thông tin về: số nhân viên, số học sinh, sinh viên, số cán bộ giáo viên, loại hình sản xuất, đặc thù rác 38 thải của cơ quan, trường học. Sau đó căn cứ vào quy mô, lượng người của từng nhóm công sở, trường học để ước tính khối lượng rác thải cho những nhóm có đặc điểm tương tự nhau: lựa chọn một số cơ quan, trường học (mẫu giáo, tiểu học, trung học, UBND) và sau đó cân thí điểm (cân 2 lần/tháng và cân trong 4 tháng) rồi tính trung bình lượng rác/ngày/tháng hoặc tiến hành đếm các xe thu gom. Rồi ước tính khối lượng rác được thu gom, phát sinh và sau đó tính trung bình lượng rác/ngày/tháng. Trường hợp địa bàn nghiên cứu đã ký hợp đồng xử lý với công ty xử lý thì lấy số liệu thu thập tại bãi xử lý chất thải. 2.3.2 Điều tra, khảo sát, phỏng vấn Nội dung điều tra, khảo sát thực địa bao gồm: Thu thập dữ liệu cho nghiên cứu; tiến hành khảo sát thực địa và phỏng vấn trực tiếp (công nhân, đại diện hộ gia đình cán bộ phụ trách môi trường, cán bộ phụ trách bãi xử lý Kiêu Kỵ, huyện Gia Lâm) Luận văn cũng đưa ra một phiếu phỏng vấn điều tra để thống kê lượng rác, thành phần rác tại các hộ gia đình (Phụ lục 01). 2.3.3 Phân tích hệ thống Phương pháp này xác định các dòng vật chất và năng lượng vào, ra quá trình chuyển hóa các dòng vật chất của hệ thống trong giới hạn đối tượng và thời gian nghiên cứu. Tại địa bàn nghiên cứu, rác thải sinh hoạt được tồn tại ở hai trạng thái: Được thu gom và đổ thải không được thu gom. Trong phạm vi nghiên cứu, chỉ đề cập chủ yếu tới dòng chuyển hóa vào ra của chất thải sinh hoạt hữu cơ phát thải khí metan. - Đối với lượng chất thải phát sinh: Tiến hành nghiên cứu tại 10 hộ thí điểm. - Đối với lượng chất thải sinh hoạt hữu cơ được thu gom, xử lý tại bãi chôn lấp rác thải Kiêu Kỵ, Gia Lâm. 2.3.4 Phương pháp đánh giá, phân tích và dự báo Dựa vào tốc độ gia tăng dân số và lượng rác thải bình quân hàng ngày (có tính đến mức độ phát thải của cư dân đô thị), dự báo lượng rác thải phát sinh đến 39 năm 2020. Từ đó tính toán lượng khí CH4 thoát ra từ rác thải sinh hoạt theo công thức đề nghị bởi IPCC (1995): CH4 = ( WT x WF x MCF x DOC x DOCF x F x 16/12 – R ) x ( 1 – OX ) Trong đó: 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 methane (0,6) DOC: Phần trăm DOC trong rác thải DOCF: Giá trị sai số của DOC (giá trị mặc định là 0,7) F: Phần trăm của khí CH4 trong bãi chôn lấp (giá trị mặc định là 0,5) R: Khí methane thu hồi được (tấn/năm) OX: Tỷ lệ oxy hóa CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Kết quả điều tra, khảo sát về các nguồn thải chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn nghiên cứu Nguồn phát sinh chất thải chính là từ các hộ gia đình, các doanh nghiệp, trường học và bệnh viện đa khoa Gia Lâm. Tuy nhiên, trong phạm vi của nghiên cứu chủ yếu đề cập đến rác thải các hộ gia đình, rác thải đường phố, rác thải trường học và hầu như không nghiên cứu rác thải bệnh viện. 40 Theo kết quả điều tra và khảo sát thực tế, chất thải sinh hoạt trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ bao gồm: - Chất thải sinh hoạt hữu cơ và vô cơ tồn tại trong thức ăn thừa, rau, quả, xác động vật, lá cây, ..... - Chất thải của người và động vật như phân người, phân gia súc, gia cầm. - Chất thải từ quá trình đốt cháy trong sinh hoạt: Tro, xỉ. - Chất thải là bùn, cống rãnh trong khu dân cư. - Chất thải rắn trên các đường phố, công viên như: cành, lá cây, nilon,.... - Bùn bể phốt. 3.1.1 Rác thải tại các trường học, doanh nghiệp Theo kết quả nghiên cứu và khảo sát, tại mỗi trường học, doanh nghiệp trên địa bàn thị trấn được đặt 1 thùng rác 5m3. Tại đây, rác thải sinh hoạt từ nhà bếp, rác thải từ các cán bộ công nhân viên, học sinh được thu gom tập trung vào thùng chứa rác trên. Trung bình, mỗi tuần, xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm cho xe đến cẩu thùng và đặt thùng chứa mới với tần suất 1 - 2 lần/tuần (tùy lượng rác phát sinh trong tuần) Do vậy, thời gian tồn lưu rác tại các cơ sở này khoảng 3 – 4 ngày. 3.1.2 Rác thải phát sinh từ hộ gia đình Thị trấn Trâu Quỳ có 3943 hộ.Tổng số khẩu là 21 772 nhân khẩu. Ước tính lượng rác phát thải trung bình khoảng 0,5 kg/người.ngày. Các gia đình đều có các thùng chứa rác nhỏ (dạng xô, vỏ thùng sơn,...) và đều có hợp đồng thu gom với xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm. Theo kết quả thu được từ các phiếu khảo sát, bình quân, mỗi ngày mỗi gia đình phát sinh khoảng 7 – 12 túi nilon, 2- 5 kg rác thải sinh hoạt. Rác thải sinh hoạt hộ gia đình được tập trung tại các thùng chứa 41 trước nhà để nhân viên xí nghiệp môi trường đô thị thu gom xử lý vào cuối giờ chiều hàng ngày. Tuy nhiên, một phần thức ăn thừa được người dân tận dụng để nuôi gà, lợn.... Từ kết quả thu được nêu trên,ước tính lượng rác thải phát thải từ các hộ gia đình khoảng: 21.772 x 0,5= 10.886 kg/ ngày ~ 3. 973.390 kg/năm Rác thải thu gom chiếm khoảng 85%. Do đó, ước tính lượng rác thải hộ gia đình đổ thải chiếm khoảng 15% ~ 596.008, 5kg/năm. Lượng chất thải này không đáng kể, mặt khác do điều kiện kinh phí và điều kiện nghiên cứu nên luận văn chỉ dừng ở mức độ chỉ ra mà chưa đề cập đến mức độ phát thải khí metan từ lượng rác thải. 3.1.3 Rác thải phát sinh từ chợ Tại các chợ dân sinh, hàng ngày cố định có một tổ công nhân của xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm quét và gom rác để thu gom về xử lý tại bãi chôn lấp cố định 1 ngày/ lần. Tuy nhiên, vẫn còn một lượng nhỏ rác thải bị tồn lưu tại các cống rãnh ven chợ. Theo khảo sát, Thị trấn Trâu Quỳ hiện có 4 cụm dân cư là Chính trung, An Đào, An Phú và khu dân cư trường đại học Nông Nghiệp I. Tại mỗi cụm dân cư có các chợ cóc họp vào mỗi buổi chiều trong ngày. Sau khi họp chợ, các hộ buôn bán tự thu gom và chuyển rác các thùng rác 200ml nhỏ được xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm đặt ven đường. Tuy nhiên, lượng rác này không đáng kể. Lượng rác thải chợ phát sinh chủ yếu tại địa bàn thị trấn trâu Quỳ là tại chợ Nông nghiệp I. Chợ nằm giáp 2 cụm dân cư An Phú và An Đào, ven cổng vào của học viện Nông nghiệp Việt Nam. Chợ họp cả ngày. Tại đây có cố định có một tổ công nhân của xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm quét và gom rác để thu gom về xử lý tại bãi chôn lấp. Khảo sát số liệu rác ép về bãi Kiêu Kỵ, lượng gom được của chợ Nông nghiệp là 1 xe Dongfeng, tương đương khoảng 5m3rác /ngày. Nhìn chung, thị trấn Trâu Quỳ Gia Lâm vẫn chưa áp dụng biện pháp phân loại rác từ nguồn, toàn bộ chất thải gia đình vẫn đựng chung trong một thùng rác. 42 Thành phần chất thải sinh hoạt tại nguồn phát sinh và thành phần chất thải tại nơi chôn lấp thường có sự khác nhau. Một phần chất thải có giá trị (giấy, bao bì carton, kim loại, vỏ đồ hộp, chai thủy tinh,...) ở hộ gia đình, công sở đã được thu hồi ngay tại nguồn và bán cho người/ cửa hàng thu mua phế liệu gọi là thu hồi lần một. Lượng giấy, chai thủy tinh, đồ hộp còn lại trong thùng rác gia đình một lần nữa lại được những người làm nghế bới rác (hoặc công nhân vệ sinh) thu – nhặt gọi là thu hồi lần hai. Rác thải sau khi đã tập kết tới chân rác được vận chuyển tới BCL. Tại đây, một lần nữa lại được công nhân vệ sinh và những người bới rác thu nhặt lại gọi là thu hồi lần ba. Do đó, mặc dù chưa áp dụng các biện pháp phân loại tại nguồn nhưng phần lớn rác thải có khả năng tái chế đã được tận thu nên thành phần rác tại BCL thường có thành phần hữu cơ cao hơn hẳn so với nguồn phát sinh ban đầu. Phần lớn lượng khí từ bãi chôn lấp (BCL) được sinh ra do phân hủy sinh học kỵ khí các chất hữu cơ. Thành phần khí thải bãi rác không những phụ thuộc vào thành phần rác thải mà còn phụ thuộc vào môi trường phân hủy (thời gian chôn lấp). Thành phần của chúng được nghiên cứu rất chi tiết ở Mỹ nhưng ở Việt Nam chưa có công trình nghiên cứu nào về thành phần khí thải và khả năng sinh khí do chôn lấp chất thải sinh hoạt. Khí metan và khí cacbonic chiểm tỷ lệ phần thể tích lớn nhất trong khí thải BCL. Thành phần khí thải trong bãi chôn lấp được trình trong bảng 3.1. Bảng 3. 1: Thành phần khí thải tại BCL chất thải Kiêu Kỵ Thành phần Metan CO2 Ni tơ Oxy H2S,CH3SH... Amoni H2 CO Giá trị đặc trưng ( % ) thể tích 45 – 60 40 – 60 2–5 0,1 – 1,0 0 – 0,1 0,1 – 1,0 0 – 0,2 0 – 0,2 43 Cá khí vi lượng khác 0,01 – 0,6 (Nguồn: Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm, báo cáo ban quản lý bãi xử lý rác Kiêu Kỵ, 2012) 3.2. Kết quả phân tích dòng chất thải rắn hữu cơ (định tính ) Phân tích hệ thống cho các hoạt động sinh hoạt ở thị trấn Trâu Quỳ huyện Gia Lâm xác định định tính các dòng CH4 liên quan đến rác thải sinh hoạt hữu cơ có thể thấy rằng hàm lượng CH4 đến từ các sản phầm dung trong gia đình như giấy thừa, thức ăn thừa, một số loại phân dùng trong nông nghiệp như phân chuồng lợn, gà ,…) và từ hệ thống nhà vệ sinh, cống rãnh tại các hộ gia đình. Sản phẩm vào Rác thải sinh hoạt Thùng chứa rác hộ gia Chăn nuôi Tái chế đình Hệ thống mương, cống rãnh Trồng trọt CH4 BCL rác Hình 3.1: Phân tích các dòng phát thải khí metan từ rác thải sinh hoạt Phỏng vấn bằng các phiếu điều tra kết hợp phỏng vấn trực tiếp cán bộ quản lý bãi xử lý rác Kiêu Kỵ và quan sát khu vực nghiên cứu nhận thấy rằng các dòng khí metan chủ yếu phát sinh từ rác thải sinh hoạt hữu cơ thải ra từ sinh hoạt hộ gia đình được lưu trữ tại các thùng rác gia đình hoặc bãi chôn lấp rác, phân người, phân gia súc (mũi tên liền); các dòng còn lại chưa một lượng nhỏ hoặc không có metan (mũi tên đứt). 44 Áp dụng phương pháp phân tích dòng, xác định được dòng chất thải đi vào (rác thải sinh hoạt) và dòng vật chất đi ra (khí metan- dòng năng lượng). Các kết quả định lượng được trình bày rõ hơn ở các mục 3.3 và 3.4 của luận văn. Nhìn vào hình 3.1 có thể nhận thấy hàm lượng metan chủ yếu phát sinh từ các thùng chứa rác hoặc bãi chôn lấp rác (rác thải hữu cơ đã được ủ hiếu khí hoặc kị khí), các đống thải ủ không kiểm soát tại vườn nhà. 3.3. Kết quả điều tra về hiện trạng quản lý, xử lý chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ Theo khảo sát số liệu báo cáo của xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm và bãi xử lý rác Kiêu Kỵ cùng với việc tổng hợp các phiếu khảo sát 15 hộ dân trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ: lượng rác thải sinh hoạt thu gom được trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ khoảng 85%, rác thải được các hộ dân phân loại để tái chế khoảng 10%, còn lại khoảng 5% bao gồm lá cây, rác vườn được người dân thu gom và tự xử lý bằng cách đốt. Tổng lượng rác thải sinh hoạt trên địa bàn Tái chế (10% ) Tự đốt (5% ) Đưa về BCL (85%) Hình 3.2: Tỷ lệ rác thải sinh hoạt được xử lý tại thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm là cơ quan trực tiếp đảm nhận việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải đô thị phát sinh trong khu vực huyện Gia Lâm, Long Biên bao gồm cả thị trấn Trâu Quỳ. Quá trình thu gom được thực hiện theo quỳ trình cho sơ đồ ở hình 3.3 45 Chất thải từ hộ gia đình, cơ quan, trường học… Đường phố Thùng rác công cộng Xe đẩy tay Bãi chôn lấp Xe vận chuyển rác Hình 3.3: Quá trình thu gom rác thải tại thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm Nhìn vào sơ đồ hình 3.3 có thể nhận thấy rắng, chất thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ được thu gom xử lý khi chưa được phân loại. Chất thải sinh hoạt vô cơ, hữu cơ và các tạp chất vẫn tồn lưu tại các thùng chứa rác công cộng trước khi được đưa đi xử lý tại bãi xử lý rác Kiêu Kỵ. Thời gian tồn lưu rác tại các thùng rác hộ gia đình trung bình khoảng 1 – 2 ngày. Thời gian tồn lưu rác tại các thùng rác công cộng khoảng 12 – 24 giờ. Tuy nhiên, hiện xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm chưa có biện pháp vệ sinh thùng chứa thường xuyên. Đây có thể coi là một điều kiện thuận lợi để thúc đẩy các vi sinh vật phát triển, thúc đẩy quá trình lên men chất thải sinh hoạt hữu cơ, phát thải mùi và khí metan. Nghiên cứu số liệu rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ thu gom về bãi xử lý rác thải Kiêu Kỵ năm 2012. Căn cứ vào nhật ký vận chuyển khối lượng của bãi và báo cáo khối lượng rác thải ban quản lý bãi rác Kiêu Kỵ báo cáo lên xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm ta có bảng tổng hợp khối lượng rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ được xử lý chôn lấp tại bãi như bảng sau: 46 Bảng 3.2: Tổng lượng rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ xử lý tại bãi Kiêu Kỵ năm 2012 STT Tháng Khối lượng (tấn ) 1 1 552,742 2 2 403,510 3 3 535,840 4 4 552,110 5 5 475,550 6 6 564,237 7 7 487,350 8 8 514,382 9 9 532,840 10 10 495,263 11 11 521,256 12 12 560,257 Tổng 6.195,337 (Số liệu lọc và điều tra rác thải thị trấn Trâu Quỳ từ nhật ký vận chuyển chất thải từng ngày tại bãi Kiêu Kỵ năm 2012) 47 Biểu đồ 3.1: Biểu đồ biến thiên rác thải thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 Ngoài 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 toán lượng cacbon hữu cơ phát thải tại bãi chôn 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 công thức của IPCC (1995) ta có: Theo IPCC (1995) lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy được tính theo công thức: DOC = 0,4A + 0,17B+ 0,15C + 0,1D Trong đó: 48 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 16 sứ...) (Nguồn: Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm, báo cáo ĐTM bãi xử lý rác Kiêu Kỵ, 2012) 49 Thay các giá trị thực tế vaò công thức ta có kết quả tính toán 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 thoát 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 chôn 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 toán 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 chôn lấp khác nhau được trình bay như bảng : Bảng 3.4: Giá trị tương quan của tham số CH4 theo loại bãi chôn lấp 50 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 0,6 phân loại 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 môi trường đô 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 thoát ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 tại bãi chôn lấp như sau: Thay số: CH4phát thải = (WT x WF x MCF x DOC x DOCF x F x 16/12 – R ) x( 1 – OX ) 51 = (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 công thức tính của IPCC (1995) thì lượng khí metan thoát 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 quá trình phân hủy hiếu khí ở lớp bề mặt chất thải sẽ diễn ra lâu hơn do oxy từ không 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 quá 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 không khí và khí thải phát tán từ BCL rác trong giai đoạn đầu chủ yếu là khí CO2. Quá 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 quá trình hiếu khí sang quá 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 thoát 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 thoát ra vào năm thứ i như sau: 52 CH4(i+1)= CH4(i)+ r . CH 4  i  100 (1) Trong đó: CH4(i): Tải lượng khí methane thoát 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 Tổng lượng rác phát sinh (tấn) 6.195,377 Tỷ lệ gia tăng lượng rác (r) 2013 2014 6.406,252 6.637,058 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 công 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) 53 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 môi 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 mô hình quản lý tích hợp vai trò cộng đồng vào các chương trình hay hoạt động quản lý ở 54 quy mô 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 môi trường đối với chất thải rắn. Chính sách phát triển công nghiệp và công nghệ xử lý chất thải rắn. Để giảm thiểu phát thải khí metan vào môi 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 công 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 chuyên môn hóa cho quản lý chất thải rắn đô 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: a. Giải pháp thu hổi khí metan tại bãi chôn lấp: 55 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 chôn 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. Toàn 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: 56 Hình 3.4: Hệ thống thu hồi khí metan được đề xuất - Hệ thống thu hồi khí metan thụ động: 57 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 chôn lấp vào khí quyển hoặc vào một hệ thống có kiểm soát. Hệ thống này có ưu điểm là có thể lắp đặt ngay trong quá trình vận hành bãi chôn lấp hoặc sau khi bãi chôn lấp được đóng cửa. Hiệu quả của hệ thống phụ thuộc một phần vào độ sâu của tầng khí bãi chôn lấp, vào điều kiện môi 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. Không như hệ thống thu hồi khí thụ động, hệ thống thu hồi khí chủ động có van để kiểm soát dòng khí và nó cũng hoạt động như một cổng thu mẫu để tính toán lượng khí phát sinh, thành phần và áp suất. 58 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 chôn lấp và dẫn đến giếng thu khí, sau đó các công 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 môi trường, đồng thời tiết kiệm được nhiên liệu. Một trong các công nghệ có thể áp dụng là công nghệ ủ sinh học theo các đống dưới đây: 59 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, thoáng 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 công nghệ mà vi khuẩn kị khí hoặc vi khuẩn hiếu khí sẽ chiếm ưu thế. Công nghệ ủ đống có thể là ủ tĩnh thoáng 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 ô chôn 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 đòi 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. 60 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 dòng 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 dòng 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 chôn lấp rác (rác thải hữu cơ đã được ủ hiếu khí hoặc kị khí) và các đóng thải ủ không kiểm soát tại vườn nhà. Rác thải thị trấn Trâu Quỳ chưa được phân loại trước khi đem đi xử lý do đó phần trăm chất thải hữu cơ tại bãi chôn lấp khoảng 46,9 %. 2. Kết quả luận văn cũng chỉ ra rằng lượng khí metan thoát ra từ rác thải thị trấn Trâu Quỳ chưa được thu gom ước tính được khoảng 1 tấn/năm. Lượng khí metan thoát ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ năm 2012 tại bãi chôn lấp tính được là 33.851,84 tấn/năm. Trong đó, tỷ lệ gia tăng lượng khí metan được phản ánh qua tỷ lệ gia tăng lượng rác phát sinh ước tính là 0,035. Với lượng khí phát sinh đều đặn như vậy, tính đến năm 2020, lượng khí thải metan phát thải từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ tại bãi chôn lấp sẽ đạt 44.547,41 tấn/năm. Với ước tính định lượng và định tính lượng khí metan phát thải đến năm 2020 như trên, nếu không có biện pháp quản lý, xử lý lượng khí thải này sẽ phát thải gây ô nhiễm môi trường xung quanh bãi chôn lấp. 3. Khí thải metan là chất khí có thể sử dụng được làm năng lượng. Do đó, luận văn đã đề xuất một số giải pháp quản lý và công nghệ. Luận văn cũng chỉ ra rằng, giải pháp công nghệ cần phù hợp với từng khu vực và loại rác thải phát sinh. . Giải pháp áp dụng các khu xử lý rác thải sinh hoạt liên hợp nên được nghiên cứu và phát triển trên diện rộng đối với đặc tính rác thải và khí hậu của Việt Nam nói chung và địa bàn nghiên cứu nói riêng. Do hạn chế về mặt thời gian 61 và kinh phí nghiên cứu, luận văn chỉ dừng ở mức tham khảo và đề xuất các giải pháp công nghệ ở dạng thu thập và liệt kê. Kết quả luận văn thu được dự kiến sẽ giúp tư vấn cho chính quyền địa phương những giải pháp quản lý phù hợp; là tiền đề cho những nghiên cứu về công nghệ sạch áp dụng trong xử lý rác thải đô thị cụ thể là rác thải sinh hoạt hữu cơ. Kiến nghị: Từ kết quả nghiên cứu của luận văn có thể ứng dụng để phát triển các nghiên cứu sâu hơn về công nghệ tận thu khí metan làm năng lượng tái tạo. Những số liệu và phân tích từ luận văn có thể sử dụng tham khảo để đưa ra những giải pháp cụ thể cho vấn đề quản lý chất thải tại địa phương cũng như những giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ rác thải sinh hoạt hữu cơ. Để hạn chế lượng khí thải metan phát sinh cần có biện pháp phân loại rác tại nguồn, áp dụng các biện pháp ủ phân compost trực tiếp tại các hộ gia đình, tiến hành áp dụng thu hồi khí metan bằng các hệ thống lò đốt khí biomass để giảm hàm lượng chất thải hữu cơ đem đi xử lý tại bãi chôn lấp. Để giảm thiểu lượng khí thải metan phát thải tại bãi chôn lấp cần xây dựng các hệ thống thu khí; phương án xây dựng khu xử lý rác thải liên hoàn (ô chôn lấp, nhà máy sản xuất phân compost, hệ thống thu khí metan làm năng lượng) là phương án tối ưu nhưng vốn đầu tư cao nên chưa thiết thực đối với rác thải cần xử lý của thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm. 62 Phụ lục 1 PHIẾU KHẢO SÁT RÁC THẢI SINH HOẠT HỘ GIA ĐÌNH Địa điểm khảo sát:…………………………………………………. Ngày, giờ khảo sát:……………………………………………….. Số người trong gia đình:………………………………………….. Nghề nghiệp của các thành viên gia đình:………………………. Khối lượng rác trung cảu của gia đình khoảng:…………. Kg/ngày Gia đình có hợp đồng thu rác với tổ thu gom không? Có ….. Không:…… Gia đình có giỏ thu rác không? Có ….. Không:…… Chi phí thu gom rác: ………………………………………..đồng/ tháng Hàng ngày, rác thải của hộ gia đình được thu gom và xử lý như nào? - Tập trung lại trước nhà để nhân viên thu gom đến lấy Có ….. Không:…… - Tự xử lý rác tại nhà: Chôn …… (Loại chất thải:……….) Đốt :……..( Loại chất thải:……….) - Rác được đưa đến nơi tập trung theo quy định Có ….. Không:…… - Ý kiến khác:……………………………………… 63 Phụ lục 2 Bảng kê khối lượng rác thải thị trấn Trâu Quỳ được thu gom xử lý tại bãi Kiêu Kỵ, Gia Lâm tháng 6 năm 2012 Ngày Khối lượng chôn lấp ( Khối lượng rác đưa Kg) Tổng lượng rác thải vào nhà máy sản xuất phân compost ( kg) 1 8,840 2 21,030 3 8,330 3,920 12,250 4 17,350 4,320 21,670 5 17,030 6 16,150 7 27,290 8 19,500 9 22,570 10 10,430 4,200 14,630 11 19,110 3,600 22,710 12 23,210 13 17,800 14 24,890 15 17,970 16 25,580 17 8,090 3,810 12,650 21,030 17,030 3,370 19,520 27,290 4,720 24,220 22,570 23,210 3,530 21,330 24,890 3,660 21,630 25,580 3,610 64 11,700 18 22,260 19 17,550 17,550 20 13,250 13,250 21 24,480 24,480 22 17,920 17,920 23 17,470 17,470 24 8,720 3,220 11,940 25 13,730 3,760 17,490 26 17,710 17,710 27 14,100 14,100 28 20,180 20,180 29 3,297 30 16,680 Tổng 2,780 3,220 25,040 6,517 16,680 512,517 51,720 65 564,237 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt: 1. Nguyễn Thị Hà, Nguyễn Mạnh Khải, Ngô Vân Anh, Nguyễn Minh Phương, Hans B. Wittgren, Karin Tonderski, Jans O. Drangert (2012). Đánh giá dòng Cadimi trong mối tương quan với hoạt động của cộng đồng xã Cổ Loa, Đông Anh, Hà Nội. Tạp chí Khoa học Đại học Quốc Gia Hà Nội, Tập 28, Số 4S, tr. 38 – 44. 2. Nghiêm Vân Khanh, Nguyễn Kim Thái (2007). Áp dụng phân tích dòng luân chuyển vật chất để cải thiện quản lý tại nhà máy xử lý chất thải rắn hữu cơ Cầu Diễn, Hà Nội. Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng, số 1, tr79-tr85. 3. Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Việt, Nguyễn Xuân Hoàng và Vũ Thành Trung (2014). Tính toán phát thải khí metan từ rác thải sinh hoạt khu vực nội ô thành phố Cần Thơ. Tạp chí Khoa học Trường đại học Cần Thơ số 31tr 99 105 4.Trần Thục, Trần Thị Lan Hương, Đào Minh Trang (2012). Tích hợp biến đổi khí hậu vào kế hoạch phát triển kinh tế xã hội.Nhà xuất bản tài nguyên môi trường và bản đổ. 5. Hiệp hội công nghiệp và môi trường Việt Nam (2012). Báo cáo tổng kết năm 2012. 6. UBND thị trấn Trâu Quỳ (2011). Phương hướng phát triển thị trấn Trâu Quỳ 7. Viện khoa học khí tượng thuỷ văn và môi trường (2010). Biến đổi khí hậu và tác động ở ViệtNam. 8. Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm (2012).Báo cáo tổng hợp khối lượng rác thải 2012. 9. Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm (2012). Nhật ký tổng hợp khối lượng rác thải thu gom năm 2012. 66 10. Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm (2013). Nhật ký tổng hợp khối lượng rác thải thu gom năm 2013. 11. Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm (2014). Nhật ký tổng hợp khối lượng rác thải thu gom năm 2014. Tài liệu tiếng Anh: 1. Agnès Montangero (2007). Material Flow Analysis A Toolto assess Material Flows for Environmental Sanitation planning in Developing countries, Department of Water and Sanitation in Developing Countries. 2. Agnès Montangero , Belevi H (2007). Assessing nutrient flows in septic tanks by eliciting expert judgement: A promising method in the context of developing countries, Water Research, No 41: 1052-1064. 3. Agnès Montangero (2006). Material flow analysis for environmental sanitation planning in developing countries, an approach to assess material flows with limited data availability. PhD thesis University Innsbruck. 4.Tomoko Okayama and Masako Shimizu (2007). Analysis of Waste Flow and environmental Impact of Waste Management at Aichi EXPO. Proceeding of international Symposium on EcoTopia Science 2007, ISETS07. 5. UNFCCC (1995). Kyoto protocol refernce manual on accouting of emissisions and assigned amout. 6. UNFCCC (2013). Kyoto protocol refernce manual on accouting of emissisions and assigned amout. 7. UNFCCC (2013). CDM methodlogy Booklet icon used this booklet. Tài liệu tham khảo mạng 1. www.elsevier.com/locate/watres 2. http://www.ipcc.ch/ 3. http://unfccc.int/2860.php 67 [...]... cứu liên quan đến phân tích dòng được thực hiện tuy nhiên trên khu vực thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm hiện chưa có nhiều những nghiên cứu liên 13 quan đến biến đổi khí hậu và khí nhà kính Đặc biệt là những nghiên cứu đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ Đây là một hướng nghiên cứu mới nên được phát triển và nhân rộng 1.1.1 Tổng quan về chất thải sinh hoạt (phát sinh, ... lượng từ rác thải hữu cơ ở các đô thị Đề tài “ Đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính khu vực thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm bằng phân tích dòng luân chuyển chất thải sinh hoạt hữu cơ và đề xuất giải pháp giảm thiểu, xử lý” phần nào đáp ứng nhu cầu thực tế đề ra Những số liệu và phân tích từ luận văn có thể sử dụng tham khảo để đưa ra những giải pháp cụ thể cho vấn đề quản lý chất thải tại địa phương... giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ rác thải sinh hoạt hữu cơ 2 Mục tiêu nghiên cứu: Mục đích của nghiên cứu này là áp dụng phương pháp MFA để phân tích các dòng khí nhà kính phát thải liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ Tuy nhiên, trong phạm vi của đề tài chỉ quan tâm chủ yếu đến thành phần khí metan phát thải từ rác thải sinh hoạt hữu cơ Địa điểm nghiên cứu là thị trấn. .. cứu đề tài là chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm và khí nhà kính phát sinh Tuy nhiên, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chủ yếu chỉ đề cập đến khí metan (CH4) Phạm vi nghiên cứu là phương pháp phân tích dòng luân chuyển vật chất (dòng luân chuyển hóa học, dòng luân chuyển cơ học, ) của chất thải sinh hoạt 33 hữu tại xã Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm. Các phương án đề xuất. .. điểm nghiên cứu là thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Tổng quan về rác thải hữu cơ và các giải pháp xử lý, quản lý - Điều tra đánh giá hiện trạng phát thải rác hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm và đánh giá tiềm năng thu hồi metan theo phương pháp phân tích dòng - Đề xuất công nghệ cho việc xử lý rác thải sinh hoạt và thu hồi khí nhà kính CH4, CO2 phù hợp địa bàn... địa phương những giải pháp quản lý phù hợp; là tiền đề cho những công nghệ sạch áp dụng trong xử lý 11 rác thải đô thị cụ thể là rác thải sinh hoạt hữu cơ Ví như: điều tra, khảo sát các hoạt động liên quan đến dòng khí nhà kính phát sinh trong các hoạt động luân chuyển dòng chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn; ước tính (định tính và định lượng) dòng khí metan thải; đề xuất giải pháp phù hợp nhằm... với tách quản lý chất thải từ việc quản lý cung cấp sản xuất và tiêu dùng 1.3 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ và khí nhà kính 1.3.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ Chất thải rắn chứa các thành phần hữu cơ như lipit, xenluloza, protein, được gọi là chất thải rắn hữu cơ Chất thải rắn (rác thải, rác) hữu cơ bao gồm các vật liệu hữu cơ thải bỏ thuộc nhiều loại như: - Phế thải nông nghiệp... ở nhiều quốc gia nhưng ở Việt Nam vẫn chưa nhiều công trình nghiên cứu về thành phần khí thải và khả năng sinh khí do chôn lấp chất thải sinh hoạt Khí metan và khí cacbonic chiếm tỷ lệ phần thể tích lớn nhất trong khí thải BCL 2.1.2 Rác thải sinh hoạt hữu cơ: Rác thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn thị trấn Trâu Quỳ huyện Gia Lâm được nghiên cứu dựa trên hai trạng thái: + Rác thải sinh hoạt được thu... xác động vật… Chúng phân hủy tạo ra mùi và các khí độc hại như CH4, CO2, NH3, gây ô nhiễm môi trường không khí Bản chất của qúa trình phân huỷ sinh học chất hữu cơ trong chất thải sinh hoạt là nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật phân huỷ chất thải hữu cơ đơn giản Vi sinh vật lấy các chất hữu cơ để tổng hợp nên sinh khối của chúng các sản phẩm tạo ra khi phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh vật là khí. .. lý: Rác thải được thu gồm bao gồm rác thải tại các chợ, hộ gia đình, trường học, cơ quan, trên địa bàn Xí nghiệp môi trường đô thị Gia Lâm là cơ quan trực tiếp đảm nhận việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải đô thị phát sinh trong khu vực huyện Gia Lâm quận Long Biên và Long Biên nên đồng thời thu gom rác thải sinh hoạt tại địa bàn thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm Đối với lượng chất thải này,