Tổng quan nghiên cứu

Chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là một trong những vấn đề môi trường cấp bách tại các đô thị lớn, đặc biệt là tại thành phố Hà Nội với dân số năm 2017 đạt khoảng 7,65 triệu người, chiếm 8% dân số cả nước. Hà Nội có diện tích tự nhiên 3.344,6 km², bao gồm 12 quận, 17 huyện và 1 thị xã, với tốc độ đô thị hóa nhanh và lượng CTRSH phát sinh ngày càng tăng. Theo ước tính, khối lượng CTRSH phát sinh tại Hà Nội đạt khoảng 6.420 tấn/ngày, tăng trung bình 12% mỗi năm trong giai đoạn 2011-2015. Việc xử lý CTRSH hiện nay chủ yếu dựa vào các công nghệ truyền thống như chôn lấp hợp vệ sinh, đốt và ủ phân compost, tuy nhiên các phương pháp này vẫn phát sinh lượng lớn khí nhà kính (KNK) và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ các công nghệ xử lý CTRSH khác nhau trên địa bàn thành phố Hà Nội, tập trung vào việc xác định nguồn phát sinh khí nhà kính và đề xuất các kịch bản xử lý phù hợp. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các khu vực nội thành và ngoại thành Hà Nội, với thời gian khảo sát từ tháng 4 đến tháng 12 năm 2018. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp số liệu thực tiễn, làm cơ sở cho việc lựa chọn công nghệ xử lý CTRSH hiệu quả, giảm thiểu phát thải KNK và bảo vệ môi trường đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

  • Lý thuyết phân rã bậc nhất (First Order Decay - FOD): Áp dụng để mô hình hóa quá trình phân hủy chất hữu cơ trong bãi chôn lấp, từ đó tính toán lượng khí metan (CH4) phát sinh theo thời gian.
  • Mô hình IPCC 2006: Hướng dẫn tính toán phát thải khí nhà kính từ các hoạt động xử lý chất thải rắn, bao gồm chôn lấp, ủ phân compost và đốt rác.
  • Khái niệm khí nhà kính (KNK): Các khí như CO2, CH4, N2O có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại, gây hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu.
  • Khái niệm chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH): Chất thải phát sinh từ sinh hoạt hàng ngày của con người, bao gồm các thành phần hữu cơ, vô cơ, kim loại, nhựa, giấy, vải, v.v.
  • Khái niệm hệ số phát thải (Emission Factor): Thông số dùng để ước tính lượng khí nhà kính phát sinh trên một đơn vị chất thải xử lý.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thứ cấp từ các cơ quan quản lý như Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội, Sở Xây dựng Hà Nội, các báo cáo môi trường quốc gia và các nghiên cứu liên quan. Dữ liệu sơ cấp được thu thập qua khảo sát thực địa tại 6 điểm đại diện cho khu vực nội thành và ngoại thành Hà Nội, với tổng số mẫu rác được lấy trong 7 ngày liên tục.
  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp phân loại thành phần vật lý theo phương pháp ¼, cân đo khối lượng rác thải, xác định hệ số phát sinh CTRSH theo từng khu vực. Tính toán phát thải khí nhà kính dựa trên mô hình IPCC 2006, áp dụng công thức phân rã bậc nhất cho bãi chôn lấp, công thức phát thải CH4 và N2O cho ủ phân compost, và công thức phát thải CO2, CH4, N2O cho đốt rác.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lấy mẫu tại 3 quận nội thành (Nam Từ Liêm, Cầu Giấy, Đống Đa) và 3 huyện ngoại thành (Đan Phượng, Phú Xuyên, Hoài Đức), đại diện cho các điều kiện kinh tế, dân cư và đặc điểm sinh hoạt khác nhau. Mẫu rác được lấy từ xe thu gom rác, trộn đều và phân loại thành phần vật lý.
  • Timeline nghiên cứu: Thực hiện từ tháng 4 đến tháng 12 năm 2018, bao gồm thu thập số liệu, khảo sát thực địa, phân tích mẫu, tính toán phát thải và đề xuất kịch bản xử lý.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hệ số phát sinh CTRSH tại khu vực đô thị Hà Nội: Trung bình đạt khoảng 1,10 kg/người/ngày, trong đó quận Cầu Giấy có hệ số cao nhất với 1,23 kg/người/ngày, quận Nam Từ Liêm 1,07 kg/người/ngày và quận Đống Đa 1,00 kg/người/ngày. Lượng rác phát sinh tăng nhẹ vào cuối tuần, đạt 1,11-1,15 kg/người/ngày.

  2. Thành phần CTRSH: Thành phần chủ yếu gồm chất hữu cơ dễ phân hủy chiếm tỷ lệ lớn, tiếp theo là giấy, nhựa, vải và kim loại. Sự khác biệt thành phần giữa khu vực nội thành và ngoại thành ảnh hưởng đến lượng khí nhà kính phát sinh trong quá trình xử lý.

  3. Phát thải khí nhà kính từ các công nghệ xử lý:

    • Bãi chôn lấp hợp vệ sinh phát thải lượng CH4 lớn nhất, chiếm khoảng 67% tổng lượng khí metan phát sinh từ các bãi chôn lấp tại Hà Nội.
    • Phương pháp ủ phân compost phát thải CH4 và N2O với hệ số phát thải dao động từ 77 đến 262 kg CO2eq/tấn rác ẩm tùy công nghệ.
    • Đốt rác phát thải chủ yếu CO2 hóa thạch, với lượng phát thải CO2eq ước tính khoảng 40 triệu tấn trên toàn cầu, trong đó Hà Nội chiếm phần đáng kể do lượng rác đốt lớn.

  4. Dự báo phát sinh CTRSH và phát thải KNK đến năm 2025: Dân số Hà Nội dự kiến tăng lên khoảng 8 triệu người, kéo theo lượng CTRSH phát sinh tăng tương ứng. Lượng phát thải khí nhà kính từ các công nghệ xử lý cũng sẽ tăng nếu không có biện pháp cải tiến công nghệ và quản lý hiệu quả.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến lượng phát thải KNK lớn là do tỷ lệ sử dụng công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh còn chiếm ưu thế, trong khi các công nghệ tiên tiến như đốt thu hồi năng lượng hay ủ phân compost chưa được áp dụng rộng rãi. So với các nước phát triển như Thụy Điển, nơi chỉ có 1% rác thải được chôn lấp, Hà Nội vẫn còn phụ thuộc nhiều vào phương pháp này. Kết quả nghiên cứu phù hợp với các báo cáo quốc tế và trong nước, đồng thời làm rõ sự khác biệt về phát thải giữa các khu vực nội thành và ngoại thành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hệ số phát sinh CTRSH theo ngày trong tuần, biểu đồ thành phần rác thải tại các khu vực, và bảng so sánh lượng phát thải KNK từ từng công nghệ xử lý. Việc phân tích này giúp nhận diện rõ ràng các nguồn phát thải chính và ưu tiên cải tiến công nghệ phù hợp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến: Khuyến khích đầu tư và phát triển các nhà máy đốt rác thu hồi năng lượng và hệ thống ủ phân compost công nghiệp nhằm giảm tỷ lệ chôn lấp, giảm phát thải KNK. Mục tiêu giảm tỷ lệ chôn lấp xuống dưới 30% trong vòng 5 năm tới, do UBND thành phố và các doanh nghiệp xử lý chất thải thực hiện.

  2. Nâng cao hiệu quả thu gom và phân loại rác tại nguồn: Triển khai hệ thống thu gom phân loại rác tại hộ gia đình và khu dân cư, giảm lượng rác hữu cơ vào bãi chôn lấp, từ đó giảm phát thải metan. Mục tiêu đạt 50% hộ dân tham gia phân loại rác trong 3 năm tới, do Sở Tài nguyên và Môi trường phối hợp với UBND các quận, huyện thực hiện.

  3. Xây dựng hệ thống thu hồi khí metan tại các bãi chôn lấp hợp vệ sinh: Lắp đặt hệ thống thu gom và sử dụng khí metan làm nguồn năng lượng, giảm phát thải trực tiếp ra môi trường. Mục tiêu hoàn thành lắp đặt tại 3 bãi chôn lấp lớn trong 4 năm tới, do các công ty môi trường và chính quyền địa phương phối hợp thực hiện.

  4. Tăng cường giám sát và quản lý môi trường: Thiết lập hệ thống giám sát phát thải khí nhà kính từ các cơ sở xử lý chất thải, đảm bảo tuân thủ quy định pháp luật và nâng cao nhận thức cộng đồng. Mục tiêu xây dựng hệ thống giám sát trực tuyến trong 2 năm, do Sở Tài nguyên và Môi trường chủ trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và đô thị: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, quy hoạch xử lý chất thải rắn phù hợp, giảm thiểu ô nhiễm và phát thải khí nhà kính.

  2. Các doanh nghiệp xử lý chất thải rắn: Áp dụng các giải pháp công nghệ tiên tiến, cải tiến quy trình vận hành dựa trên phân tích phát thải khí nhà kính để nâng cao hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành khoa học môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, mô hình tính toán phát thải khí nhà kính và dữ liệu thực tế tại Hà Nội để phát triển các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cộng đồng dân cư và tổ chức xã hội: Nâng cao nhận thức về tác động của chất thải rắn đến môi trường và sức khỏe, tham gia tích cực vào các hoạt động phân loại rác và bảo vệ môi trường đô thị.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần đánh giá phát thải khí nhà kính từ các công nghệ xử lý CTRSH?
    Việc đánh giá giúp xác định nguồn phát thải chính, từ đó lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp nhằm giảm thiểu tác động đến biến đổi khí hậu và ô nhiễm môi trường.

  2. Phương pháp tính phát thải khí nhà kính nào được sử dụng trong nghiên cứu?
    Nghiên cứu áp dụng phương pháp của IPCC 2006, sử dụng mô hình phân rã bậc nhất (FOD) để tính phát thải metan từ bãi chôn lấp và các công thức tính phát thải CH4, N2O từ ủ phân compost và đốt rác.

  3. Lượng CTRSH phát sinh tại Hà Nội có xu hướng như thế nào trong tương lai?
    Dự báo lượng CTRSH sẽ tiếp tục tăng do dân số và tốc độ đô thị hóa tăng, kéo theo nhu cầu xử lý chất thải và phát thải khí nhà kính cũng tăng nếu không có biện pháp kiểm soát.

  4. Các công nghệ xử lý CTRSH nào được khuyến nghị để giảm phát thải KNK?
    Ưu tiên áp dụng công nghệ đốt rác thu hồi năng lượng, ủ phân compost công nghiệp và thu hồi khí metan tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh.

  5. Làm thế nào để cộng đồng dân cư tham gia giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ CTRSH?
    Cộng đồng có thể tham gia phân loại rác tại nguồn, giảm lượng rác hữu cơ thải ra, và hỗ trợ các chương trình thu gom, xử lý chất thải hiệu quả do chính quyền tổ chức.

Kết luận

  • Hà Nội có hệ số phát sinh CTRSH trung bình khoảng 1,10 kg/người/ngày, với sự khác biệt giữa các quận nội thành và ngoại thành.
  • Bãi chôn lấp hợp vệ sinh là nguồn phát thải khí nhà kính lớn nhất, đặc biệt là khí metan, chiếm tới 67% tổng lượng phát thải từ các bãi chôn lấp.
  • Các công nghệ xử lý như ủ phân compost và đốt rác cũng phát sinh khí nhà kính nhưng có thể kiểm soát và giảm thiểu nếu áp dụng công nghệ tiên tiến.
  • Dự báo lượng CTRSH và phát thải khí nhà kính sẽ tăng trong tương lai, đòi hỏi các giải pháp công nghệ và quản lý hiệu quả.
  • Cần triển khai các kịch bản xử lý phù hợp, tăng cường thu gom phân loại rác, áp dụng công nghệ xử lý tiên tiến và thu hồi khí metan để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường đô thị.

Hành động tiếp theo: Khuyến nghị các cơ quan chức năng và doanh nghiệp nhanh chóng áp dụng các giải pháp đề xuất, đồng thời tăng cường nghiên cứu, giám sát phát thải để đảm bảo phát triển bền vững cho thành phố Hà Nội.