Đánh Giá Khả Năng Thu Hồi Khí Nhà Kính (CH4, CO2) Từ Rác Thải Hữu Cơ

Luận văn thạc sĩ phân tích hus đánh giá khả năng thu hồi khí nhà kính ch4 co2 từ rác thải sinh hoạt hữu cơ theo cách tiếp cận, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Nguyễn Thị Dung
• Người hướng dẫn: PGS.TS Trần Thị Hồng
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Khả Năng Thu Hồi Khí Nhà Kính (CH4, CO2) Từ Rác Thải Sinh Hoạt Hữu Cơ Theo Cách Tiếp Cận Phân Tích Dòng Vật Chất (MFA)
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt và các vấn đề môi trường
• 1.2. Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt
• 1.3. Thành phần hữu cơ của RTSH
• 1.4. Ảnh hưởng môi trường của RTSH
• 1.5. Tổng quan về công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt trên thế giới và Việt Nam
• 1.5.1. Trên thế giới
• 1.5.2. Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải
• 1.5.3. Lịch sử của phương pháp MFA. Một số ứng dụng của MFA
• 1.5.4. Lĩnh vực kỹ thuật và quản lý môi trường
• 1.5.5. Lĩnh vực sinh thái công nghiệp (industrial ecology)
• 1.5.6. Quản lý tài nguyên
• 1.5.7. Quản lý chất thải
• 1.6. Sự cần thiết phải thu hồi khí nhà kính (CH4, CO2) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ
• 1.7. Tác động của khí nhà kính (CH4,CO2)
• 1.8. Tiềm năng mêtan sinh hóa của chất thải hữu cơ
• 1.9. Quá trình hình thành khí ở các bãi chôn lấp chất thải
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu
• 2.2.1. Vị trí địa lý
• 2.2.2. Địa hình, địa mạo
• 2.2.3. Khí hậu, thuỷ văn
• 2.2.4. Điều kiện kinh tế
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu
• 2.3.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
• 2.3.3. Phương pháp xác định khối lượng và thành phần rác thải
• 2.3.4. Phương pháp phân tích dòng vật chất MFA
• 2.3.5. Phân tích đánh giá, xử lý tổng hợp số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Đánh giá tình hình phát sinh và thu gom, xử lý RTSH tại huyện Quế Võ
• 3.2. Nguồn gốc rác thải sinh hoạt tại huyện Quế Võ
• 3.3. Lượng RTSH được thu gom tại huyện Quế Võ
• 3.4. Thành phần RTSH tại huyện Quế Võ
• 3.5. Hiện trạng thu gom, vận chuyển và phân loại, xử lý rác thải sinh hoạt tại huyện Quế Võ
• 3.6. Hiện trạng xử lý rác thải sinh hoạt tại huyện Quế Võ
• 3.7. Kết quả phân tích khả năng thu hồi khí metan, cacbon dioxit theo cách tiếp cận phân tích dòng vật chất
• 3.8. Đề xuất công nghệ phù hợp để xử lý rác thải sinh hoạt và thu hồi khí nhà kính (CH4, CO2) cho địa bàn nghiên cứu
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Khả Năng Thu Hồi Khí Nhà Kính Từ Rác Thải Hữu Cơ

Khí nhà kính như CH4 và CO2 là những tác nhân chính gây ra biến đổi khí hậu. Việc thu hồi khí từ rác thải hữu cơ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Rác thải hữu cơ, chiếm tỷ lệ lớn trong tổng lượng rác thải sinh hoạt, có tiềm năng lớn trong việc thu hồi khí nhà kính. Nghiên cứu này sẽ phân tích khả năng thu hồi khí nhà kính từ rác thải hữu cơ và đề xuất các giải pháp hiệu quả.

1.1. Ảnh Hưởng Của Khí Nhà Kính Đến Môi Trường

Khí nhà kính như CH4 và CO2 có tác động nghiêm trọng đến môi trường. Chúng góp phần vào sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu. Việc giảm thiểu khí thải từ rác thải hữu cơ là cần thiết để bảo vệ môi trường.

1.2. Tiềm Năng Rác Thải Hữu Cơ Trong Việc Thu Hồi Khí

Rác thải hữu cơ chứa nhiều thành phần có thể phân hủy sinh học, tạo ra khí mêtan và cacbon dioxit. Việc khai thác nguồn khí này từ rác thải hữu cơ có thể giúp giảm thiểu ô nhiễm và cung cấp năng lượng tái tạo.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Việc Thu Hồi Khí Từ Rác Thải Hữu Cơ

Mặc dù có tiềm năng lớn, việc thu hồi khí nhà kính từ rác thải hữu cơ gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như công nghệ xử lý, quản lý chất thải và nhận thức cộng đồng cần được giải quyết. Đặc biệt, việc áp dụng công nghệ mới trong xử lý rác thải là một thách thức lớn.

2.1. Công Nghệ Xử Lý Rác Thải Hiện Tại

Công nghệ xử lý rác thải hiện tại chủ yếu tập trung vào việc chôn lấp và đốt. Tuy nhiên, những phương pháp này không tối ưu cho việc thu hồi khí nhà kính. Cần có các công nghệ mới như ủ sinh học và lên men kị khí để tối ưu hóa quá trình thu hồi khí.

2.2. Nhận Thức Cộng Đồng Về Quản Lý Rác Thải

Nhận thức của cộng đồng về quản lý rác thải và thu hồi khí nhà kính còn hạn chế. Cần có các chương trình giáo dục và tuyên truyền để nâng cao nhận thức và khuyến khích người dân tham gia vào các hoạt động thu hồi khí từ rác thải hữu cơ.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đánh Giá Khả Năng Thu Hồi Khí

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) để đánh giá khả năng thu hồi khí nhà kính từ rác thải hữu cơ. Phương pháp này cho phép phân tích chi tiết các dòng chất thải và xác định tiềm năng thu hồi khí từ các nguồn khác nhau.

3.1. Phân Tích Dòng Vật Chất MFA

MFA là một công cụ hữu ích trong việc phân tích và đánh giá các dòng chất thải. Phương pháp này giúp xác định nguồn gốc, thành phần và lượng khí nhà kính có thể thu hồi từ rác thải hữu cơ.

3.2. Đánh Giá Hiện Trạng Rác Thải Hữu Cơ

Đánh giá hiện trạng rác thải hữu cơ tại các khu vực nghiên cứu là cần thiết để xác định tiềm năng thu hồi khí. Các số liệu thu thập sẽ giúp đưa ra các giải pháp phù hợp cho việc xử lý và thu hồi khí.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Việc Thu Hồi Khí Từ Rác Thải Hữu Cơ

Việc thu hồi khí nhà kính từ rác thải hữu cơ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Các ứng dụng thực tiễn như sản xuất điện từ khí biogas đã được áp dụng thành công tại nhiều địa phương.

4.1. Công Nghệ Sản Xuất Điện Từ Khí Biogas

Công nghệ sản xuất điện từ khí biogas là một trong những ứng dụng hiệu quả nhất của việc thu hồi khí từ rác thải hữu cơ. Nhiều địa phương đã áp dụng công nghệ này để cung cấp năng lượng cho cộng đồng.

4.2. Giảm Thiểu Khí Thải Nhà Kính

Việc thu hồi khí từ rác thải hữu cơ giúp giảm thiểu khí thải nhà kính, góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ thu hồi khí có thể giảm đáng kể lượng khí thải từ rác thải.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Việc Thu Hồi Khí Nhà Kính

Việc thu hồi khí nhà kính từ rác thải hữu cơ là một giải pháp bền vững cho vấn đề ô nhiễm môi trường. Tương lai của việc này phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ và nhận thức cộng đồng. Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích để thúc đẩy việc áp dụng công nghệ thu hồi khí.

5.1. Chính Sách Hỗ Trợ Phát Triển Công Nghệ

Các chính sách hỗ trợ phát triển công nghệ thu hồi khí từ rác thải hữu cơ là cần thiết để thúc đẩy ứng dụng công nghệ mới. Cần có các chương trình đầu tư và hỗ trợ từ chính phủ và các tổ chức phi chính phủ.

5.2. Tương Lai Của Năng Lượng Tái Tạo Từ Rác Thải

Năng lượng tái tạo từ rác thải hữu cơ có tiềm năng lớn trong việc cung cấp năng lượng bền vững cho cộng đồng. Tương lai của việc này phụ thuộc vào sự phát triển của công nghệ và sự tham gia của cộng đồng trong việc thu hồi khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt và các vấn đề môi trường 1. Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt Chất thải là vật chất ở thể rắn, lỏng, khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác Rác thải sinh hoạt (RTSH) hay chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là những chất thải rắn có liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm dịch vụ và thương mại… RTSH có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất đá, cao su, chất dẻo, thực phầm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải, giấy, rơm rạ, xác động vật, vỏ rau quả…  Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt trên thế giới: Tỷ lệ chất thải sinh hoạt trong dòng chất thải rắn đô thị rất khác nhau giữa các nước. Theo ước tính, tỷ lệ này chiếm tới 60-70% ở Trung Quốc; chiếm 78% ở Hồng Kông; 48% ở Philippin và 37% ở Nhật Bản [20].

Mức phát sinh rác thải theo đầu người ở một thành phố của một số nước như sau: 3 2.5 1 Mức phát sinh RTSH (kg/người/ngày) 0.5 0 Hình 1: Mức phát sinh rác thải sinh hoạt của một số thành phố trên thế giới [20] 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail]  Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt tại các đô thị ở Việt Nam: Tổng lượng CTR sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc tăng trung bình 10 ÷ 16 % mỗi năm. Tại hầu hết các đô thị, khối lượng CTR sinh hoạt chiếm khoảng 60 - 70% tổng lượng CTR đô thị (một số đô thị tỷ lệ này lên đến 90%). Chỉ số phát sinh CTR đô thị bình quân đầu người tăng theo mức sống. Năm 2007, chỉ số CTR sinh hoạt phát sinh bình quân đầu người tính trung bình cho các đô thị trên phạm vi toàn quốc vào khoảng 0,75 kg/người/ngày [2].

Bảng 1: Lượng CTR sinh hoạt phát sinh tại các đô thị Việt Nam năm 2007 Chỉ số CTRSH bình Lượng CTRSH phát sinh Loại đô thị quân đầu người Tấn/ngày Tấn/năm (kg/người/ngày) Đặc biệt 0,96 8.490 Nguồn [2] Chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân trên đầu người lớn nhất xảy ra ở các đô thị phát triển du lịch như các thành phố: Hạ Long, Hội An, Đà Lạt, Ninh Bình,. Các đô thị có chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân đầu người thấp nhất là thành phố Đồng Hới (Quảng Bình), Thị xã Gia Nghĩa, Thị xã Kon Tum, Thị xã Cao Bằng (Bảng 2). Bảng 2: Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu người của một số đô thị ở Việt Nam năm 2009 CTRSH bình CTRSH bình Cấp Cấp đô Đô thị quân đầu người Đô thị quân đầu người đô thị thị (kg/người. ngày) (kg/người.

ngày) Đặc Hà Nội 0,9 Đồng Hới 0,31 Loại 3: biệt Hồ Chí Minh 0,98 Đông Hà 0,6 Thành Loại Hải Phòng 0,7 Hội An 1,08 phố 1: Hạ Long 1,38 Bảo Lộc 0,9 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Thành Đà Nẵng 0,83 Kon Tum 0,35 phố Huế 0,67 Vĩnh Long 0,9 Nha Trang >0,6 Long An 0,7 Đà Lạt 1,06 Bạc Liêu 0,73 Tuần Giáo Quy Nhơn 0,9 0,7 (Điện Biên) Buôn Ma Sông Công 0,8 >0,5 Thuột (Thái Nguyên) Từ Sơn Thái Nguyên >0,5 >0,7 (Bắc Ninh) Loại Lâm Thao Việt Trì 1,1 0,5 2: (Phú Thọ) Thành Loại 4: Cam Ranh Ninh Bình 1,3 >0,6 phố Thị xã (Khánh Hòa) Gia Nghĩa Mỹ Tho 0,72 0,35 (Đắk Nông) Điện Biên Đồng Xoài 0,8 0,91 Phủ (Bình Phước) Gò Công Cao Bằng 0,38 0,73 Loại (Tiền Giang) 3: Ngã Bảy Bắc Ninh >0,7 >0,62 Thành (Hậu Giang) phố Loại 5: Tủa Chùa Thái Bình >0,6 0,6 Thị (Điện Biên) trấn, Tiền Hải Phú Thọ 0,5 >0,6 Thị tứ (Thái Bình) Nguồn [2]  Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt ở nông thôn ở Việt Nam: Chất thải rắn sinh hoạt nông thôn phát sinh từ các nguồn: các hộ gia đình, chợ, nhà kho, trường học, bệnh viện, cơ quan hành chính. Chất thải rắn sinh hoạt khu vực nông thôn có tỷ lệ chất hữu cơ khá cao, chủ yếu là từ thực phẩm thải, chất thải vườn và phần lớn đều là chất hữu cơ dễ phân hủy (tỷ lệ các thành phần dễ phân hủy chiếm tới 65% trong chất thải sinh hoạt gia đình ở nông thôn) [2]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Với dân số 60,703 triệu người sống ở khu vực nông thôn (năm 2010), lượng phát sinh chất thải của người dân ở các vùng nông thôn khoảng 0,3 kg/người.ngày, ta có thể ước tính lượng rác thải sinh hoạt phát sinh khoảng 18,21 tấn/ngày, tương đương với 6,6 triệu tấn/năm [2]. Thành phần hữu cơ của RTSH Khác với rác thải và phế thải công nghiệp, RTSH là một tập hợp không đồng nhất.

Tính không đồng nhất biểu hiện ngay ở sự không kiểm soát được của các nguyên liệu ban đầu dùng cho sinh hoạt và thương mại. Sự không đồng nhất này tạo ra một số đặc tính rất khác biệt trong các thành phần của RTSH. Thành phần của rác thải rất khác nhau tùy thuộc từng địa phương, tính chất tiêu dùng, điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác. Thông thường thành phần của rác thải sinh hoạt bao gồm các hợp phần sau: - Các chất dễ bị phân hủy sinh học: Các thực phẩm thừa, cuộng lá rau, lá cây, xác động vật chết, vỏ hoa quả.

- Các chất khó bị phân hủy sinh học: Gỗ, cành cây, cao su, túi nilon… - Các chất hoàn toàn không bị phân hủy sinh học: Kim loại, thủy tinh, mảnh sành sứ, gạch ngói, vôi vữa khô, sỏi cát, vỏ ốc hến… Một trong những đặc điểm rõ nhận thấy ở RTSH ở Việt Nam là thành phần các chất hữu cơ chiếm rất cao, khoảng 50%-70% (Bảng 3, Bảng 4). Ở các nước phát triển, do mức sống của người dân cao cho nên tỷ lệ thành phần hữu cơ trong RTSH thường chỉ chiếm 35 - 40% (Bảng 5, Bảng 6). Bảng 3: Thành phần rác thải sinh hoạt ở một số tỉnh và thành phố Đơn vị: % Thành phần Hà Nội Hải Phòng TP.HCM Lá cây, vỏ hoa quả, xác động vật 50,27 50,07 62,24 Giấy 2,72 2,82 0,59 Giẻ rách, củi, gỗ 6,27 2,72 4,25 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Nhựa, nilon, cao su 0,71 2,02 0,46 Vỏ ốc, xương 1,06 3,69 0,50 Thủy tinh 0,31 0,72 0,02 Rác xây dựng 7,42 0,45 10,04 Kim loại 1,02 0,14 0,27 Tạp chất khó phân hủy 30,21 23,9 15,7 Nguồn: [3] Bảng 4: Thành phần CTRSH tại đầu vào bãi chôn lấp của một số địa phương năm 2009 -2010 Đơn vị: % Thị Nam Xuân Tràng Đình Hòa Loại Thủy Đa Phước trấn Sơn, Sơn, Cát, Vũ, Khánh, chất Phương, Phước, Hiệp, Hồ, Hà Hà Hải Hải Đà thải Huế HCM HCM Bắc Nội Nội Phòng Phòng Nẵng Ninh Rác hữu 53,81 60,79 55,18 57,56 77,1 68,47 64,5 62,83 56,9 cơ Giấy 6,53 5,38 4,54 5,42 1,92 5,07 8,17 6,05 3,37 Vải 5,82 1,76 4,57 5,12 2,89 1,55 3,88 2,09 1,07 Gỗ 2,51 6,63 4,93 3,7 0,59 2,79 4,59 4,18 - Nhựa 13,57 8,35 14,34 11,28 12,47 11,36 12,42 15,96 9,65 Da, cao 0,15 0,22 1,05 1,9 0,28 0,23 0,44 0,93 0,2 su Kim 0,87 0,25 0,47 0,25 0,4 1,45 0,36 0,59 - loại Thủy 1,87 5,07 1,69 1,35 0,39 0,14 0,4 0,86 0,58 tinh Sành, 0,39 1,26 1,27 0,44 0,79 0,79 0,24 1,27 - sứ Đất, 6,29 5,44 3,08 2,96 1,7 6,75 1,39 2,28 27,85 cát Xỉ 3,1 2,34 5,7 6,06 - 0 0,44 0,39 - 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] than Nguy 0,17 0,82 0,05 0,05 - 0,02 0,12 0,05 0,07 hại Bùn 4,34 1,63 2,29 2,75 1,46 1,35 2,92 1,89 - Khác 0,58 0,05 1,46 1,14 - 0,03 0,14 0,04 - Nguồn: [2] Bảng 5: Thành phần RTSH ở một số nước trên thế giới năm 2004 Đơn vị: % Thành phần Nhật Bản Pháp Singapo Mỹ Các chất dễ cháy 28,2 0 0 0 Giấy 12,1 30 20 - 25 30 -40 Thực phẩm 8,1 34 26 - 45 9,4 Vải 5,1 2 0 2,0 Gỗ 1,9 4 23 - 26 0,5 Chất dẻo 19,8 0 0 7,0 Cao su 1,4 10 1-2 0,5 Da 0,8 7 2-4 0,5 Kim loại 20 0 3-7 0,5 Thuỷ tinh 22,7 13 5-9 7,9 Đất cát 3,9 0 0 0 Vật liệu khác 3,2 0 5 - 10 3,2 Nguồn: [7] Bảng 6: Thành phần RTSH của các nhóm nước Đơn vị: % Các nước thu Các nước thu Các nước có thu Thành phần nhập thấp nhập trung bình nhập cao Chất thải thực 40-85 20-65 6-30 phẩm Giấy 20-45 1-10 8-30 Cacton 5-15 Chất dẻo 1-5 2-6 2-8 Sợi, vải 1-5 2-10 2-6 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Cao su, da 1-5 1-4 0-2 Chất thải vườn 10-20 1-5 1-10 Gỗ 1-4 Thủy tinh 1-10 1-10 4-12 Vỏ hộp kim loại 1-5 1-5 2-8 Đất,cát, tro, bụi. 1-40 1-30 0-10 Nguồn [19] Trong các cấu tử hữu cơ của của RTSH thành phần hoá học của chúng chủ yếu là C, H,O, N, S và các chất tro.

Thành phần hóa học của RTSH được minh họa qua số liệu ở bảng 7 dưới đây. Bảng 7: Thành phần nguyên tố của rác thải sinh hoạt Thành phần % theo trọng lượng Cấu tử hữu cơ C H O N S Tro Thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 Chất dẻo 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 Vải 55,0 6,6 31,2 1,6 0,15 - Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 Nguồn [8] 1. Ảnh hưởng môi trường của RTSH - Môi trường đất: + RTSH nằm rải rác khắp nơi không được thu gom đều được lưu giữ lại trong đất, một số loại chất thải khó phân hủy như túi nilon, vỏ lon,… nằm lại trong đất làm ảnh hưởng tới môi trường đất: làm thay đổi cơ cấu đất, đất trở nên khô cằn và vi sinh vật trong đất có thể bị chết. + Nhiều loại chất thải như xỉ than, vôi vữa… đổ xuống đất làm cho đất bị đóng cứng, khả năng thấm nước và hút nước kém, đất bị thoái hóa.

9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] - Môi trường nước: + Lượng rác thải rơi vãi nhiều, ứ đọng lâu ngày, khi gặp mưa rác rơi vãi sẽ theo dòng nước chảy, các chất độc hòa tan trong nước qua cống rãnh ra ao hồ, sông ngòi gây ô nhiễm nguồn nước mặt tiếp nhận. + Rác thải không thu gom hết ứ đọng trong các ao hồ là nguyên nhân gây mất vệ sinh và ô nhiễm các thủy vực.