Luận văn thạc sĩ hus 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 châu quỳ huyện gia lâm

Luận văn thạc sĩ đánh giá phát thải khí nhà kính từ chất thải sinh hoạt hữu cơ và đề xuất giải pháp giảm thiểu tại Châu Quỳ, Gia Lâm.

• Tác giả: Lương Thùy Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thị Hà
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Biến đổi khí hậu
• 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
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. 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
• 1.2. Tổng quan về chất thải sinh hoạt (phát sinh, thành phần,)
• 1.3. Hiện trạng và các phương pháp xử lý rác trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.4. Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải
• 1.4.1. Lịch sử của phương pháp MFA
• 1.4.2. Một số ứng dụng của MFA
• 1.5. Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ và khí nhà kính
• 1.5.1. Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ
• 1.5.2. Tổng quan về khí nhà kính
• 1.6. Sự cần thiết phải thu hồi khí nhà kính (CH4) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ
• 1.6.1. Tác động của khí nhà kính (CH4)
• 1.6.2. Tiềm năng mêtan sinh hóa của chất thải hữu cơ
• 1.6.3. Quá trình hình thành khí ở các bãi chôn lấp chất thải
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.1.1. Khí thải nhà kính (metan)
• 2.1.2. Rác thải sinh hoạt hữu cơ
• 2.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Thu thập, xử lý số liệu
• 2.3.2. Điều tra, khảo sát, phỏng vấn
• 2.3.3. Phân tích hệ thống
• 2.3.4. Phương pháp đánh giá, phân tích và dự báo
• 3. 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
• 3.2. Kết quả phân tích dòng chất thải rắn hữu cơ (định lượng)
• 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
• 3.4. Kết quả đánh giá nguy cơ phát thải khí metan từ chất thải rắn hữu cơ
• 3.5. Kết quả tính toán lượng cacbon hữu cơ phát thải tại bãi chôn lấp (định tính)
• 3.6. Tính lượng khí CH4 thoát ra từ rác thải sinh hoạt thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm
• 3.7. 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
• 3.7.1. Đề xuất biện pháp quản lý
• 3.7.2. Đề xuất giải pháp công nghệ
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đánh Giá Phát Thải Khí Nhà Kính Từ Chất Thải Hữu Cơ

Đánh giá phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ là một vấn đề cấp bách trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay. Tại thị trấn Trâu Quỳ, việc quản lý chất thải hữu cơ không chỉ ảnh hưởng đến môi trường mà còn đến sức khỏe cộng đồng. Nghiên cứu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ tại địa phương.

1.1. Tình Hình Phát Thải Khí Nhà Kính Tại Thị Trấn Trâu Quỳ

Thị trấn Trâu Quỳ hiện đang đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý chất thải hữu cơ. Lượng rác thải sinh hoạt hữu cơ phát sinh hàng ngày rất lớn, dẫn đến việc phát thải khí nhà kính, đặc biệt là khí metan. Theo thống kê, lượng khí metan phát thải từ các bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt hữu cơ tại đây chiếm tỷ lệ cao trong tổng phát thải khí nhà kính.

1.2. Tác Động Của Khí Nhà Kính Đến Môi Trường

Khí nhà kính, đặc biệt là metan, có tác động nghiêm trọng đến môi trường. Chúng góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính, dẫn đến biến đổi khí hậu. Việc phát thải khí này từ chất thải hữu cơ không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng không khí mà còn gây ra những hệ lụy lâu dài cho hệ sinh thái.

II. Vấn Đề Quản Lý Chất Thải Hữu Cơ Tại Thị Trấn Trâu Quỳ

Quản lý chất thải hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ đang gặp nhiều khó khăn. Hệ thống thu gom và xử lý chất thải chưa được đồng bộ, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu này sẽ phân tích các vấn đề chính trong quản lý chất thải hữu cơ và đề xuất giải pháp cải thiện.

2.1. Hiện Trạng Quản Lý Chất Thải Hữu Cơ

Hiện tại, chất thải hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ chủ yếu được thu gom và xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Tuy nhiên, phương pháp này không hiệu quả trong việc giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Nhiều hộ gia đình vẫn chưa thực hiện phân loại rác tại nguồn, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng.

2.2. Thách Thức Trong Quản Lý Chất Thải

Một trong những thách thức lớn nhất trong quản lý chất thải hữu cơ là thiếu hụt nguồn lực và công nghệ xử lý hiện đại. Việc thiếu các biện pháp xử lý hiệu quả đã dẫn đến tình trạng phát thải khí nhà kính gia tăng, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường.

III. Phương Pháp Đánh Giá Phát Thải Khí Nhà Kính Từ Chất Thải Hữu Cơ

Để đánh giá mức độ phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ, phương pháp phân tích dòng (MFA) được áp dụng. Phương pháp này giúp xác định các nguồn phát thải và lượng khí phát thải từ chất thải hữu cơ một cách chính xác.

3.1. Phân Tích Dòng Vật Chất MFA

Phân tích dòng vật chất (MFA) là một công cụ hữu ích trong việc đánh giá các dòng khí nhà kính phát thải từ chất thải hữu cơ. Phương pháp này cho phép theo dõi và phân tích các nguồn phát thải, từ đó đưa ra các giải pháp giảm thiểu hiệu quả.

3.2. Các Chỉ Số Đánh Giá Phát Thải

Các chỉ số đánh giá phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ bao gồm lượng khí metan phát thải, tỷ lệ chất thải hữu cơ trong tổng lượng rác thải, và hiệu quả của các biện pháp xử lý. Những chỉ số này sẽ giúp xác định mức độ ô nhiễm và đề xuất các giải pháp cải thiện.

IV. Giải Pháp Giảm Thiểu Phát Thải Khí Nhà Kính Từ Chất Thải Hữu Cơ

Để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ, cần áp dụng các giải pháp công nghệ và quản lý hiệu quả. Nghiên cứu này sẽ đề xuất một số giải pháp khả thi cho thị trấn Trâu Quỳ.

4.1. Giải Pháp Công Nghệ Xử Lý Chất Thải

Các công nghệ xử lý chất thải hiện đại như ủ phân, đốt rác có thu hồi năng lượng, và xử lý kỵ khí có thể giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Việc áp dụng các công nghệ này sẽ không chỉ giảm lượng rác thải mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo.

4.2. Tăng Cường Giáo Dục Và Nhận Thức Cộng Đồng

Giáo dục cộng đồng về tầm quan trọng của việc phân loại rác tại nguồn và các biện pháp xử lý chất thải hữu cơ là rất cần thiết. Các chương trình tuyên truyền có thể giúp nâng cao nhận thức và khuyến khích người dân tham gia vào việc bảo vệ môi trường.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp thông tin quan trọng về mức độ phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ. Những thông tin này có thể được sử dụng để xây dựng các chính sách quản lý chất thải hiệu quả hơn.

5.1. Đánh Giá Kết Quả Nghiên Cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng khí metan phát thải từ chất thải hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ là rất lớn. Việc áp dụng các giải pháp giảm thiểu sẽ giúp giảm đáng kể lượng khí phát thải này.

5.2. Ứng Dụng Kết Quả Nghiên Cứu Vào Thực Tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng để xây dựng các chính sách quản lý chất thải tại địa phương. Việc áp dụng các giải pháp công nghệ và giáo dục cộng đồng sẽ giúp cải thiện tình hình quản lý chất thải hữu cơ và giảm thiểu phát thải khí nhà kính.

VI. Kết Luận Và Tương Lai Của Đề Tài Nghiên Cứu

Nghiên cứu về đánh giá phát thải khí nhà kính từ chất thải hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ là một bước quan trọng trong việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Tương lai của đề tài này sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng các giải pháp hiệu quả và sự tham gia của cộng đồng.

6.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về phát thải khí nhà kính mà còn đề xuất các giải pháp khả thi cho việc quản lý chất thải hữu cơ. Điều này có thể giúp cải thiện chất lượng môi trường sống cho người dân.

6.2. Hướng Đi Tương Lai

Tương lai của nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển các công nghệ xử lý chất thải tiên tiến và nâng cao nhận thức cộng đồng về quản lý chất thải. Việc này sẽ góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu phát thải khí nhà kính và bảo vệ môi trường.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo thống kê của Hiệp hội Đô thị và Môi trường Việt Nam, tổng lượng chất thải rắn phát sinh trên toàn quốc đạt trên 31,5 triệu tấn mỗi năm, trong đó rác thải sinh hoạt đô thị gia tăng với tốc độ từ 6,7% đến 8,5% mỗi năm với định mức phát sinh từ 0,7 đến 1,0 kg/người/ngày. Sự tích tụ của chất thải rắn hữu cơ tại các bãi chôn lấp là nguồn phát sinh khí nhà kính khổng lồ, đứng thứ hai sau ngành năng lượng. Trong đó, khí mêtan (CH4) có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu gấp 21 lần khí cacbonic (CO2). Nếu các bãi chôn lấp trên toàn quốc thu hồi và xử lý khí mêtan hiệu quả, Việt Nam có thể giảm phát thải khoảng 0,25 tấn CO2 tương đương trên mỗi tấn rác, tương ứng mức giảm 7,8 triệu tấn CO2 mỗi năm.

Thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội có diện tích tự nhiên 724,78 ha với 3.943 hộ dân và 21.772 nhân khẩu, mật độ dân số đạt 3.004 người/km2. Quá trình đô thị hóa mạnh mẽ khiến tỷ trọng nông nghiệp tại đây giảm mạnh từ 81% năm 1990 xuống còn 29% trong giai đoạn nghiên cứu, kéo theo sự gia tăng đột biến của lượng chất thải sinh hoạt từ các khu dân cư, chợ dân sinh và trường đại học. Vấn đề đặt ra là chất thải sinh hoạt hữu cơ chưa được phân loại triệt để, bị chôn lấp kỵ khí và phát tán lượng lớn khí mêtan vào khí quyển.

Mục tiêu của luận văn là áp dụng phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) nhằm định lượng các dòng luân chuyển chất thải sinh hoạt hữu cơ, đánh giá mức độ phát thải khí mêtan tại thị trấn Trâu Quỳ và bãi chôn lấp Kiêu Kỵ trong giai đoạn 2012 - 2014, từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật thu hồi khí sinh học và quản lý môi trường bền vững hướng đến năm 2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng phương pháp Phân tích dòng vật chất (Material Flow Analysis - MFA), một công cụ quản lý tài nguyên và môi trường dựa trên định luật bảo toàn vật chất do Ayres phát triển từ năm 1989. Phương pháp MFA cho phép kiểm soát cân bằng vật chất giữa dòng đầu vào, dòng tích lũy và dòng đầu ra của một hệ thống xác định trong không gian và thời gian cụ thể.

Bên cạnh đó, đề tài vận dụng lý thuyết phân hủy kỵ khí sinh học chất thải rắn hữu cơ qua năm giai đoạn nối tiếp: phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí, lên men axit, mêtan hóa và giai đoạn ổn định. Trong điều kiện kỵ khí, các hợp chất hydratcacbon (xenluloza chiếm khoảng 50%, tinh bột), protein (chứa 15% đến 17,5% nitơ) và lipit bị vi sinh vật chuyển hóa thành khí sinh học (biogas) chứa 55% đến 65% thể tích khí CH4 và 35% đến 45% thể tích khí CO2. Tỷ lệ cacbon trên nitơ (C:N) tối ưu cho vi sinh vật phân hủy dao động từ 8:1 đến 10:1.

Đồng thời, nghiên cứu tích hợp mô hình đánh giá phát thải khí nhà kính theo hướng dẫn của Ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC 1995/2006) để định lượng phát thải khí CH4 dựa trên các biến số về tổng lượng rác, tỷ lệ đưa vào bãi chôn lấp, hàm lượng cacbon hữu cơ phân hủy (DOC) và hệ số hiệu chỉnh mêtan (MCF = 0,6).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên để điều tra thực địa. Cỡ mẫu khảo sát hộ gia đình gồm 10 hộ điển hình, đại diện theo ba nhóm thu nhập trên địa bàn gồm 1 hộ giàu (chiếm 10%), 4 hộ khá (chiếm 40%) và 5 hộ trung bình (chiếm 50%), bám sát cơ cấu kinh tế của địa phương. Hoạt động cân mẫu rác thực tế được thực hiện 1 lần/ngày vào giờ cố định, lặp lại 3 lần/tháng liên tục trong 4 tháng (tổng cộng 12 chu kỳ cân mẫu cho mỗi hộ). Ngoài ra, nghiên cứu mở rộng điều tra bảng hỏi với 15 hộ dân và phỏng vấn sâu cán bộ quản lý bãi rác Kiêu Kỵ cùng công nhân Xí nghiệp Môi trường Đô thị Gia Lâm.

Nguồn dữ liệu thứ cấp được trích xuất từ nhật ký vận chuyển rác năm 2012 của bãi chôn lấp Kiêu Kỵ với tổng lượng theo dõi 6.195,337 tấn và các báo cáo kinh tế - xã hội thị trấn Trâu Quỳ. Nguồn dữ liệu sơ cấp bao gồm khảo sát các điểm phát sinh lớn như Chợ Nông nghiệp I (phát sinh 1 xe rác Dongfeng dung tích 5m3/ngày) và các thùng chứa công cộng tại trường học.

Lý do lựa chọn phương pháp MFA kết hợp công thức IPCC là nhằm tạo ra bức tranh định lượng minh bạch về dòng vật chất từ nguồn thải đến nơi chôn lấp, giúp khắc phục tình trạng thiếu hụt thiết bị quan trắc khí thải tự động tại bãi rác địa phương.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, lượng phát sinh chất thải sinh hoạt bình quân tại thị trấn Trâu Quỳ đạt khoảng 0,5 kg/người/ngày; mỗi hộ gia đình thải bỏ trung bình từ 2 đến 5 kg rác/ngày cùng 7 đến 12 túi nilon. Tổng lượng rác sinh hoạt của thị trấn được thu gom và vận chuyển về bãi chôn lấp Kiêu Kỵ trong năm 2012 đạt 6.195,337 tấn, dao động từ mức thấp nhất là 403,510 tấn (tháng 2) đến mức cao nhất là 564,237 tấn (tháng 6).

Thứ hai, kết quả phân tích dòng vật chất (MFA) chỉ ra rằng 85% tổng lượng chất thải sinh hoạt phát sinh được thu gom đưa về bãi chôn lấp Kiêu Kỵ; 10% chất thải có giá trị (giấy, kim loại, nhựa) được phân loại tái chế qua hệ thống thu mua phế liệu tại nguồn; chỉ khoảng 5% rác hữu cơ cồng kềnh (lá cây, phế phẩm nông nghiệp) được người dân tự xử lý bằng cách đốt hoặc tận dụng làm thức ăn chăn nuôi.

Thứ ba, nồng độ các thành phần khí tại bãi chôn lấp rác Kiêu Kỵ ghi nhận khí CH4 chiếm từ 45% đến 60% thể tích và khí CO2 chiếm từ 40% đến 60% thể tích; các khí khác như nitơ chiếm từ 2% đến 5%, oxy từ 0,1% đến 1,0%, cùng một lượng nhỏ hợp chất lưu huỳnh (H2S từ 0% đến 0,1%). Điều này khẳng định lượng rác hữu cơ sau khi chôn lấp tạo ra nguồn phát thải khí mêtan rất lớn.

Thứ tư, tại các điểm tập trung như Chợ Nông nghiệp I, lượng rác phát sinh đạt 5m3/ngày. Các thùng rác công cộng dung tích 5m3 tại trường học và cơ quan có chu kỳ lưu chứa từ 3 đến 4 ngày mới được vận chuyển, làm gia tăng nguy cơ lên men kỵ khí cục bộ và phát tán mùi hôi trước khi rác được đưa đến bãi chôn lấp.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến nồng độ CH4 cao trong bãi chôn lấp là do rác thải sinh hoạt tại Trâu Quỳ chưa được phân loại tại nguồn. Phần lớn phế liệu tái chế vô cơ đã bị thu hồi qua ba tầng nấc (hộ gia đình, người thu gom ve chai và công nhân bãi rác), khiến thành phần rác đưa vào ô chôn lấp chứa tỷ lệ hữu cơ vượt trội. Thời gian tồn lưu rác tại các thùng chứa công cộng từ 12 đến 24 giờ trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa có độ ẩm trung bình 83% và nhiệt độ 23,9 độ C đã kích thích vi sinh vật kỵ khí phát triển nhanh chóng.

So sánh với các nghiên cứu tương đồng, kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu tại Đại học Kasetsart (Thái Lan) khi lượng giảm phát thải khí CH4 có thể tăng từ 115,4 Gg/năm lên 193,5 Gg/năm nếu chuyển đổi từ bãi rác hở sang bãi chôn lấp hợp vệ sinh có thu hồi khí. Nghiên cứu tại Thành phố Hồ Chí Minh cũng chứng minh tiềm năng cắt giảm 21.062 tấn CH4/năm (tương đương 442.312 tấn CO2 tương đương/năm) vào năm 2025 thông qua các biện pháp quản lý tổng hợp. Đồng thời, mô hình của Omid Tayyeba chỉ ra rằng công nghệ thu hồi khí mêtan phát điện giúp giảm phát thải khí nhà kính gấp 1,5 lần so với chôn lấp thông thường.

Dữ liệu luân chuyển chất thải trong nghiên cứu có thể được trực quan hóa qua biểu đồ Sankey thể hiện sự phân nhánh dòng vật chất từ nguồn thải hộ gia đình qua các kênh tái chế (10%), tự xử lý (5%) và bãi chôn lấp (85%). Biểu đồ kết hợp cột và đường có thể biểu diễn tương quan giữa lượng rác phát sinh biến thiên từ 403,510 tấn đến 564,237 tấn/tháng với các mốc thời gian hoạt động của sinh viên đại học trên địa bàn.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, triển khai chương trình phân loại chất thải rắn tại nguồn (mô hình 3R: Giảm thiểu - Tái sử dụng - Tái chế). Mục tiêu đạt tỷ lệ phân loại rác tái chế từ 10% lên 25% đến 30% vào năm 2020, qua đó giảm 20% khối lượng chất thải hữu cơ đưa về bãi chôn lấp. Chủ thể thực hiện là Ủy ban nhân dân thị trấn Trâu Quỳ phối hợp với Hội Liên hiệp Phụ nữ và các tổ dân phố, thực hiện lộ trình thí điểm trong giai đoạn 2015 - 2018.

Thứ hai, tối ưu hóa quy trình thu gom và vận chuyển của Xí nghiệp Môi trường Đô thị Gia Lâm. Rút ngắn thời gian lưu chứa rác tại các thùng công cộng dưới 12 giờ và định kỳ vệ sinh, khử trùng thùng rác 5m3 bằng chế phẩm vi sinh 2 lần/tuần nhằm giảm 15% đến 20% lượng khí CH4 phát tán sớm ra không khí. Lộ trình thực hiện hoàn thành trong giai đoạn 2015 - 2016.

Thứ ba, lắp đặt hệ thống thu hồi khí bãi chôn lấp chủ động và thụ động tại bãi rác Kiêu Kỵ phục vụ phát điện hoặc đốt đuốc an toàn. Mục tiêu thu gom từ 50% đến 65% lượng khí sinh học phát sinh, giúp giảm phát thải trung bình 0,25 tấn CO2 tương đương trên mỗi tấn rác theo Cơ chế Phát triển Sạch (CDM). Đơn vị chủ trì là Ban Quản lý bãi rác Kiêu Kỵ phối hợp Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội triển khai trong giai đoạn 2016 - 2020.

Thứ tư, đầu tư hệ thống ủ phân hữu cơ vi sinh (compost) và hầm biogas quy mô vừa để xử lý riêng nguồn chất thải từ Chợ Nông nghiệp I (khối lượng 5m3/ngày). Mục tiêu chuyển hóa 80% rác thải chợ thành 300 đến 500 tấn phân bón hữu cơ mỗi năm phục vụ sản xuất nông nghiệp ven đô. Chủ thể thực hiện là các Hợp tác xã Nông nghiệp liên kết với doanh nghiệp tư nhân theo hình thức xã hội hóa từ năm 2017.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước (Ủy ban nhân dân huyện Gia Lâm, Ủy ban nhân dân thị trấn Trâu Quỳ, Sở Tài nguyên và Môi trường Hà Nội) có thể sử dụng dữ liệu 6.195 tấn rác/năm và tỷ lệ chôn lấp 85% để xây dựng quy hoạch quản lý chất thải rắn đô thị ven đô và ban hành chính sách phân loại rác tại nguồn.

Nhóm doanh nghiệp môi trường và đơn vị vận hành bãi rác (Xí nghiệp Môi trường Đô thị Gia Lâm, Ban Quản lý bãi rác Kiêu Kỵ, Công ty Môi trường Đô thị URENCO) có thể ứng dụng các thông số về thành phần khí bãi rác (45% đến 60% CH4) để thiết kế hệ thống ống thu khí gas và tối ưu hóa tuyến đường vận chuyển.

Nhóm nghiên cứu, giảng viên và sinh viên sau đại học thuộc các ngành Khoa học Môi trường, Biến đổi Khí hậu và Quản lý Tài nguyên có thể tham khảo khung phương pháp luận MFA và quy trình tính toán phát thải theo IPCC để phát triển các đề tài nghiên cứu kiểm kê khí nhà kính cấp quận, huyện.

Nhóm các tổ chức phát triển, quỹ môi trường và nhà đầu tư năng lượng tái tạo có thể khai thác các luận cứ khoa học để xây dựng hồ sơ dự án thu hồi khí sinh học thương mại và đăng ký tín chỉ carbon theo cơ chế quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) mang lại ưu thế gì trong nghiên cứu phát thải khí nhà kính từ rác thải? Phương pháp MFA ứng dụng định luật bảo toàn vật chất giúp định lượng chính xác dòng rác đầu vào và dòng khí đầu ra. Khác với phương pháp thống kê tĩnh, MFA theo dõi toàn bộ hành trình của 6.195 tấn rác năm 2012, chỉ ra 85% rác chuyển đến bãi chôn lấp và 10% rác tái chế, từ đó xác định chính xác nguồn sinh khí mêtan tiềm năng.

Tại sao khí mêtan (CH4) từ rác thải sinh hoạt lại là mối lo ngại lớn đối với biến đổi khí hậu? Mặc dù CO2 chiếm tỷ trọng lớn trong khí quyển, nhưng khí CH4 có khả năng hấp thụ bức xạ hồng ngoại mạnh hơn, gây ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần so với CO2. Với nồng độ CH4 chiếm từ 45% đến 60% thể tích khí bãi rác Kiêu Kỵ, việc xả thải tự do sẽ gia tăng đáng kể hiện tượng ấm lên toàn cầu.

Thực trạng phân loại rác tại hộ gia đình ở thị trấn Trâu Quỳ diễn ra như thế nào? Thị trấn Trâu Quỳ chưa triển khai phân loại rác tại nguồn đồng bộ. Tuy nhiên, hoạt động thu gom tự phát của người dân và người thu mua đồng nát đã giúp tận thu khoảng 10% lượng phế liệu tái chế. 85% lượng rác còn lại đưa về bãi chôn lấp chứa tỷ lệ chất hữu cơ rất cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy kỵ khí.

Thời gian lưu chứa rác tại các thùng công cộng ảnh hưởng thế nào đến mức độ phát thải khí? Rác lưu lại tại các thùng chứa công cộng từ 12 đến 24 giờ và tại các cơ sở trường học từ 3 đến 4 ngày. Trong môi trường độ ẩm 83%, rác hữu cơ nhanh chóng trải qua giai đoạn lên men axit và mêtan hóa sớm, làm bốc mùi xú uế chứa khí CH4 và H2S trước khi đến nơi xử lý tập trung.

Khả năng thu hồi khí sinh học tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ có tính khả thi về mặt kinh tế không? Hoàn toàn khả thi khi áp dụng cơ chế phát triển sạch (CDM). Với khối lượng rác xử lý trên 6.000 tấn/năm và hệ số giảm phát thải 0,25 tấn CO2/tấn rác, dự án thu hồi khí bãi rác có thể bán tín chỉ carbon và tận dụng khí đốt để phát điện cục bộ, tạo ra nguồn thu bền vững cho đơn vị vận hành.

Kết luận

Luận văn đã lượng hóa toàn diện dòng luân chuyển chất thải sinh hoạt hữu cơ tại thị trấn Trâu Quỳ với tổng lượng xử lý đạt 6.195,337 tấn/năm tại bãi rác Kiêu Kỵ.

Nghiên cứu chứng minh nồng độ khí CH4 phát sinh tại bãi chôn lấp chiếm tỷ trọng cao từ 45% đến 60% thể tích, tạo nguồn phát thải khí nhà kính nghiêm trọng ở khu vực ven đô.

Khẳng định tính hiệu quả vượt trội của phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) kết hợp hướng dẫn IPCC trong việc nhận diện và kiểm soát các dòng phát thải khí sinh học.

Đề xuất đồng bộ 4 nhóm giải pháp chiến lược bao gồm phân loại rác tại nguồn, rút ngắn thời gian thu gom dưới 12 giờ, lắp đặt hệ thống thu hồi khí bãi rác và sản xuất phân compost.

Xác định lộ trình nghiên cứu tiếp theo đến năm 2020 nhằm mở rộng mô hình kiểm kê phát thải cho toàn bộ huyện Gia Lâm và thương mại hóa tín chỉ carbon.

Đóng góp lớn nhất của luận văn là cung cấp bộ dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về cân bằng vật chất và hệ số phát thải khí nhà kính từ chất thải sinh hoạt hữu cơ tại Hà Nội. Trong các bước tiếp theo, chính quyền địa phương cần ưu tiên triển khai phân loại rác tại nguồn trong giai đoạn 2015 - 2018 và hoàn thiện công nghệ thu hồi khí sinh học giai đoạn 2018 - 2020. Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp môi trường cần chung tay hành động ngay hôm nay để biến rác thải hữu cơ thành tài nguyên năng lượng xanh, góp phần bảo vệ môi trường và ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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. 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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 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.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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] * 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. Ở thành phố Việt Trì với công suất thiết kế 30.

- 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 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 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.2 Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải 1.1 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.