Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn khánh sơn thành phố đà nẵng

Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, Đà Nẵng, nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

• Tác giả: Ngô Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Phú Song Toàn
• Trường học: Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật môi trường
• Đề tài: Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, Đà Nẵng
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN CỦA THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
• 1.1. Sự phát sinh chất thải rắn của thành phố Đà Nẵng từ năm 2011 đến năm 2019
• 1.2. Thành phần và tính chất của rác thải rắn đô thị tại thành phố Đà Nẵng
• 1.2.1. Nguồn phát sinh chất thải rắn sinh hoạt
• 1.2.2. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt
• 1.2.3. Tính chất của chất thải rắn sinh hoạt
• 1.2.3.1. Tính chất vật lý của chất thải rắn sinh hoạt
• 1.2.3.2. Tính chất hóa học của chất thải rắn sinh hoạt
• 1.2.3.3. Tính chất sinh học của chất thải rắn sinh hoạt
• 1.3. Hoạt động thu gom chất thải rắn đô thị tại thành phố Đà Nẵng
• 1.3.1. Các phương thức thu gom đối với khu vực nội thành
• 1.3.2. Các phương thức thu gom đối với khu vực ngoại thành
• 1.3.3. Phương tiện thu gom, vận chuyển
• 1.4. Các trạm trung chuyển chất thải rắn
• 1.5. Hoạt động xử lý chất thải rắn đô thị tại thành phố Đà Nẵng
• 1.5.1. Hoạt động thu hồi và tái chế
• 1.5.2. Công nghệ xử lý chất thải rắn
• 1.5.2.1. Công nghệ chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh
• 1.5.2.1.1. Công nghệ chôn lấp chất thải là gì
• 1.5.2.1.2. Ưu và nhược điểm của phương pháp chôn lấp chất thải
• 1.5.2.1.3. Vận hành bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh
• 1.5.2.1.3.1. Phương pháp chôn lấp trải trên bề mặt
• 1.5.2.1.3.2. Phương pháp đào rãnh
• 1.5.2.1.3.3. Đóng bãi chôn lấp
• 1.5.2.1.4. Giám sát đánh giá bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh
• 1.6. Bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng
• 1.6.1. Sơ lược về bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn
• 1.6.2. Sơ đồ quy trình tiếp nhận và chôn lấp rác của bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn
• 1.6.3. Công tác tiếp nhận rác thải
• 1.6.4. Hoạt động xử lý rác của bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn
• 1.6.4.1. Quy trình đổ rác
• 1.6.4.2. Quy trình san ủi đầm nén rác
• 1.6.4.3. Xử lý mùi hôi bằng chế phẩm
• 1.6.4.4. Quy trình đóng tạm thời vùng đổ
• 1.6.4.5. Quy trình tạo hố chứa bùn
• 1.6.4.6. Quy trình làm đường nội bộ
• 1.6.4.7. Quy trình đóng bãi – phủ HDPE
• 1.6.4.8. Quy trình vận hành trạm bơm nước rỉ rác
• 1.6.4.9. Quy trình đảm bảo vệ sinh tại bãi chôn lấp
• 1.6.5. Tình hình hiện nay của bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn
• 2. CHƯƠNG 2: SỰ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH TỪ PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH VÀ GIỚI THIỆU VỀ CÔNG CỤ TÍNH TOÁN IPCC
• 2.1. Sự phát thải khí nhà kính từ quá trình chôn lấp
• 2.2. Thu hồi khí phát sinh và giám sát rò rỉ
• 2.3. Tính toán sự phát thải khí nhà kính bằng công cụ IPCC
• 2.3.1. Các công thức IPCC được sử dụng
• 2.3.2. CH4 phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn
• 2.3.3. Cacbon hữu cơ có thể phân huỷ từ dữ liệu xử lý chất thải
• 2.3.4. Ước tính DOC sử dụng giá trị mặc định của hàm lượng cacbon
• 2.3.5. Chuyển đổi từ DDOCm sang L0
• 2.3.6. Phân rã bậc một cơ bản
• 2.3.7. CH4 được tạo ra từ DDOCm có thể phân hủy
• 2.3.8. Tính toán khí nhà kính phát sinh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Kết quả ước tính lượng chất thải rắn đô thị của thành phố Đà Nẵng
• 3.2. Các số liệu đã biết và tính toán một số thông số cơ bản còn thiếu
• 3.3. Tính toán khối lượng rác chuyển đến bãi đổ của từng loại rác tại bãi xử lý chôn lấp
• 3.4. Kết quả ước tính lượng khí nhà kính phát thải trong năm 2023
• 3.5. Tính toán CH4 phát thải của từng loại rác
• 3.6. Tính toán tổng lượng khí nhà kính phát sinh
• 3.7. Kết quả ước tính lượng khí nhà kính phát thải trong 100 năm tới
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
• DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Tổng quan về phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp Khánh Sơn

Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, Đà Nẵng, là nơi xử lý chính cho rác thải đô thị. Sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã dẫn đến khối lượng chất thải rắn tăng cao. Điều này đặt ra thách thức lớn trong việc quản lý và giảm thiểu phát thải khí nhà kính. Việc tính toán và dự báo lượng khí thải từ bãi chôn lấp này là rất cần thiết để đảm bảo môi trường sống bền vững.

1.1. Tình hình hiện tại của bãi chôn lấp Khánh Sơn

Bãi chôn lấp Khánh Sơn hiện đang hoạt động với khối lượng rác thải lớn. Từ năm 2007, bãi đã tiếp nhận hơn 3 triệu tấn rác. Tuy nhiên, việc quản lý và xử lý rác thải vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết.

1.2. Tác động của khí nhà kính đến môi trường

Khí nhà kính phát sinh từ bãi chôn lấp có thể gây ra hiện tượng ấm lên toàn cầu. Metan, một trong những khí nhà kính chính, có khả năng giữ nhiệt gấp 25 lần so với CO2. Việc giảm thiểu khí thải này là rất quan trọng.

II. Vấn đề phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn

Phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Khí metan và CO2 được phát sinh trong quá trình phân hủy chất thải. Việc không thu hồi khí ga từ bãi chôn lấp đã dẫn đến sự gia tăng khí thải ra môi trường.

2.1. Nguyên nhân phát thải khí nhà kính

Nguyên nhân chính dẫn đến phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp là do quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác thải. Thiếu hệ thống thu hồi khí ga cũng góp phần làm tăng lượng khí thải.

2.2. Thách thức trong quản lý chất thải

Quản lý chất thải tại bãi chôn lấp Khánh Sơn gặp nhiều khó khăn. Ngân sách hạn chế và thiếu nhân lực làm giảm hiệu quả trong việc xử lý và giám sát chất thải.

III. Phương pháp tính toán phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp

Để dự báo phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp Khánh Sơn, cần áp dụng các phương pháp tính toán chính xác. Công cụ IPCC được sử dụng để tính toán lượng khí thải phát sinh từ chất thải rắn. Việc áp dụng các công thức này giúp đưa ra dự báo chính xác hơn về tình hình phát thải trong tương lai.

3.1. Công cụ IPCC và ứng dụng

Công cụ IPCC cung cấp các công thức tính toán lượng khí thải từ bãi chôn lấp. Việc sử dụng công cụ này giúp xác định chính xác lượng khí metan phát sinh từ chất thải.

3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phát thải

Các yếu tố như thành phần chất thải, độ ẩm và nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến quá trình phát thải khí nhà kính. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp cải thiện dự báo.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy lượng khí nhà kính phát thải từ bãi chôn lấp Khánh Sơn có xu hướng gia tăng. Dự báo trong 100 năm tới, lượng khí thải sẽ tiếp tục tăng nếu không có biện pháp giảm thiểu. Các giải pháp như thu hồi khí ga và cải thiện quy trình xử lý chất thải là cần thiết.

4.1. Dự báo lượng khí thải trong tương lai

Dựa trên các số liệu hiện có, dự báo lượng khí thải từ bãi chôn lấp Khánh Sơn trong 100 năm tới sẽ tăng đáng kể. Việc không có biện pháp can thiệp kịp thời sẽ dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng.

4.2. Giải pháp giảm thiểu phát thải khí nhà kính

Các giải pháp như cải thiện công nghệ xử lý chất thải, thu hồi khí ga và tăng cường quản lý chất thải là cần thiết để giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp.

V. Kết luận và hướng đi tương lai cho bãi chôn lấp Khánh Sơn

Việc tính toán và dự báo phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp Khánh Sơn là rất quan trọng. Cần có các biện pháp cụ thể để giảm thiểu phát thải và bảo vệ môi trường. Hướng đi tương lai cần tập trung vào cải thiện công nghệ và quản lý chất thải hiệu quả.

5.1. Tầm quan trọng của việc quản lý chất thải

Quản lý chất thải hiệu quả không chỉ giúp giảm thiểu phát thải khí nhà kính mà còn bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Cần có sự phối hợp giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng.

5.2. Đề xuất chính sách môi trường

Cần có các chính sách môi trường mạnh mẽ để hỗ trợ việc giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp. Các chính sách này cần được thực hiện đồng bộ và hiệu quả.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự gia tăng khối lượng chất thải rắn đô thị song hành cùng tốc độ đô thị hóa và phát triển kinh tế đang đặt ra nhiều thách thức về môi trường tại thành phố Đà Nẵng. Tại thời điểm nghiên cứu, Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn (phường Hòa Khánh Nam, quận Liên Chiểu) là địa điểm xử lý chất thải rắn sinh hoạt tập trung duy nhất của toàn thành phố và đang đối mặt với nguy cơ quá tải. Hoạt động chôn lấp chất thải kỵ khí phát sinh lượng lớn khí nhà kính, đặc biệt là khí metan ($CH_4$) – chất khí có tiềm năng làm nóng lên toàn cầu cao gấp 28 lần so với $CO_2$ trong chu kỳ 100 năm theo công bố của Cơ quan Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ (EPA). Do đó, việc xác định hiện trạng quản lý rác thải, tính toán tải lượng và mô hình hóa phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp Khánh Sơn là yêu cầu kỹ thuật cấp thiết nhằm phục vụ công tác quy hoạch môi trường và đề xuất giải pháp giảm thiểu.

Theo văn bản đồ án tốt nghiệp, nhiệm vụ nghiên cứu được xác định bao gồm 4 nội dung:

1. Tìm hiểu về quy trình xử lý chất thải rắn tại Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn.
2. Thu thập dữ liệu và xây dựng dòng chất thải trong bãi qua các công đoạn xử lý.
3. Nghiên cứu tính toán và ước tính lượng khí nhà kính phát sinh trong quá trình xử lý hiện tại và trong tương lai.
4. Nhận xét và đề xuất các phương án giảm thiểu sự phát thải khí nhà kính từ hoạt động xử lý chất thải rắn tại Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng.
• Phạm vi không gian: Địa bàn thành phố Đà Nẵng và trực tiếp tại khuôn viên Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn.
• Phạm vi thời gian: Đồ án tổng hợp số liệu phát sinh và quản lý chất thải giai đoạn 2011–2019, sử dụng số liệu thành phần chất thải mốc năm 2022 để thực hiện tính toán phát thải cho năm 2023 và thiết lập chuỗi dự báo 100 năm (giai đoạn 2022–2122).

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án ứng dụng mô hình phân rã bậc một (First Order Decay – FOD) được ban hành trong Hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính quốc gia năm 2006 của Ủy ban Liên chính phủ về Biến đổi khí hậu (IPCC 2006 Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories), Tập 5 (Chất thải), Chương 3 (Chôn lấp chất thải rắn).

Mô hình tính toán dựa trên các công thức cốt lõi sau:

• Xác định lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong chất thải chuyển đến bãi chôn lấp ($DDOC_m$): $$DDOC_m = W \times DOC \times DOC_f \times MCF$$ Trong đó: $W$ là khối lượng rác thải chuyển đến bãi (Gg); $DOC$ là tỷ lệ cacbon hữu cơ phân hủy sinh học (Gg C/Gg rác); $DOC_f$ là hệ số hiệu chỉnh phân hủy kỵ khí (mặc định bằng 0,5); $MCF$ là hệ số điều chỉnh metan theo loại bãi chôn lấp (chọn $MCF = 1,0$ do Bãi Khánh Sơn là bãi chôn lấp kỵ khí có quản lý).
• Động học phân rã bậc một tích lũy và phân hủy theo thời gian: $$DDOCma_T = DDOCmd_T + (DDOCma_{T-1} \times e^{-k})$$ $$DDOCmdecomp_T = DDOCma_{T-1} \times (1 - e^{-k})$$ Trong đó: $k$ là hằng số tốc độ phân rã ($k = \ln(2)/t_{1/2}$, với $t_{1/2}$ là thời gian bán hủy tính theo năm); $DDOCma_T$ là lượng $DDOC_m$ tích lũy cuối năm $T$; $DDOCmdecomp_T$ là lượng $DDOC_m$ bị phân hủy trong năm $T$.
• Lượng khí $CH_4$ phát sinh và phát thải thực tế ra môi trường: $$CH_4\text{ generated}_T = DDOCmdecomp_T \times F \times \frac{16}{12}$$ $$CH_4\text{ Emissions}_T = (CH_4\text{ generated}_T - R_T) \times (1 - OX_T)$$ Trong đó: $F$ là tỷ lệ thể tích $CH_4$ trong khí bãi rác (mặc định bằng 0,5); $16/12$ là tỷ số khối lượng phân tử $CH_4/C$; $R_T$ là lượng $CH_4$ thu hồi (bằng 0 do bãi chưa lắp đặt hệ thống thu hồi); $OX_T$ là hệ số oxy hóa tại lớp đất phủ bề mặt (chọn $OX = 0,1$ theo quy chuẩn bãi có quản lý che phủ đất/cát).

Phương pháp nghiên cứu:

• Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành về kỹ thuật môi trường, quản lý chất thải và các hướng dẫn kiểm kê của IPCC.
• Phương pháp liệt kê và xử lý số liệu: Thu thập số liệu khối lượng, thành phần chất thải rắn đô thị Đà Nẵng; sử dụng phương pháp thống kê, ngoại suy xấp xỉ và phân tích sai số để thiết lập các kịch bản dự báo phát thải dài hạn.
• Nguồn dữ liệu: Dữ liệu hiện trạng quản lý do Công ty Cổ phần Môi trường Đô thị Đà Nẵng và Sở Tài nguyên và Môi trường thành phố cung cấp; số liệu phân tích thành phần chất thải rắn sinh hoạt năm 2022 do TS. Phạm Phú Song Toàn cung cấp; các hệ số phát thải mặc định khu vực Đông Nam Á từ IPCC 2006.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Hệ thống quản lý chất thải rắn của thành phố Đà Nẵng

Chương 1 trình bày bức tranh toàn diện về công tác quản lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại Đà Nẵng từ khâu phát sinh, thu gom, vận chuyển, tái chế đến kỹ thuật vận hành bãi chôn lấp Khánh Sơn.

• Hiện trạng phát sinh và thu gom: Giai đoạn 2011–2014, lượng CTRSH thu gom tăng nhanh; năm 2014 đạt 260.923 tấn (tỷ lệ thu gom toàn thành phố đạt 93%, nội thành đạt trên 96%, huyện ngoại thành Hòa Vang đạt khoảng 65%). Đến năm 2019, lượng rác thu gom toàn thành phố đạt khoảng 1.100 tấn/ngày. Khu vực nội thành áp dụng 4 phương thức thu gom chính: đặt thùng cố định, đặt thùng theo giờ (triển khai tại 41 tuyến đường và 1 khu dân cư), thu gom bằng xe ba gác trong kiệt hẻm và xe cuốn ép nhỏ dưới 5 tấn. Khu vực ngoại thành Hòa Vang kết hợp thùng cố định, nhà chứa rác thôn và tổ thu gom tự quản.
• Tính chất CTRSH: Độ ẩm CTRSH tại Đà Nẵng dao động ở mức cao từ 39% đến 50%. Tác giả phân tích các thông số vật lý (khối lượng riêng, khả năng tích ẩm, độ thẩm thấu), tính chất hóa học (độ ẩm, chất bay hơi, hàm lượng cacbon cố định, nguyên tố C, H, O, N, S, tro) và tính chất sinh học (khả năng phân hủy hữu cơ, cơ chế tạo mùi hôi).
• Hoạt động tái chế: Hệ thống thu hồi phi chính thức hoạt động theo mô hình 3 cấp (cấp 1: người nhặt rác/đồng nát; cấp 2: người thu mua phế liệu; cấp 3: đại lý bán buôn quy mô lớn), tập trung vào các dòng vật liệu: giấy vụn, bìa carton, nhựa, kim loại, nilon, xốp.
• Kỹ thuật vận hành Bãi chôn lấp Khánh Sơn: Bãi có tổng diện tích hơn 32 ha, vận hành 5 hộc chôn lấp rác đô thị (H1–H5) với diện tích khoảng 15 ha, bắt đầu hoạt động từ ngày 01/01/2007 và đã tiếp nhận hơn 3,2 triệu tấn rác. Cuối năm 2018 đưa vào vận hành trạm xử lý nước rỉ rác công suất $700\text{ m}^3/\text{ngày}$. Quy trình đổ rác kỹ thuật gồm: lớp rác đáy ban đầu dày 4 m bảo vệ hệ thống thu nước rỉ rác; các lớp tiếp theo dày 2 m phủ lớp đất 0,2 m; đầm nén đạt dung trọng $750–800\text{ kg/m}^3$; khống chế cốt cao độ đỉnh bãi (cốt 36 m cho hộc 1-2; cốt 44 m cho hộc 3; cốt 52 m cho hộc 4-5); mái taluy tạm thời 2:1 và taluy hoàn thiện 3:1. Công tác kiểm soát mùi sử dụng 2 loại chế phẩm sinh học phun 4 lần/ngày (4h00, 16h30, 19h30, 23h00). Quy trình đóng bãi sử dụng màng chống thấm HDPE, thi công rãnh neo $0,7 \times 0,8\text{ m}$ đầm chặt $K \ge 0,95$, bố trí lỗ thoát khí và mương thoát nước mưa chân taluy kích thước $2 \times 1\text{ m}$.
• Tồn tại kỹ thuật: Chi phí chi trả xử lý thấp (trước 2018 khoảng 28.000 đồng/tấn, từ năm 2018 là 42.000 đồng/tấn); khoảng cách an toàn môi trường từ tường rào bãi đến khu dân cư chỉ đạt khoảng 200 m (không đạt quy chuẩn QCVN 07:2010/BXD yêu cầu $\ge 1.000\text{ m}$); chưa có vành đai cây xanh cách ly và chưa thu hồi khí gas bãi rác.

Chương 2: Sự phát thải khí nhà kính từ phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh và giới thiệu về công cụ tính toán IPCC

Chương 2 phân tích bản chất sinh hóa của quá trình phân hủy kỵ khí rác hữu cơ tạo ra khí bãi rác (LFG), thành phần gồm xấp xỉ 50% $CH_4$, 50% $CO_2$ và hơi nước, cùng dưới 1% các hợp chất hữu cơ không chứa metan (NMVOCs) và hợp chất vô cơ có mùi ($H_2S$). Khí bãi rác không được kiểm soát có thể chứa gần 30 chất ô nhiễm nguy hại như benzen, toluen, etylbenzen, vinyl clorua.

Chương này trình bày chi tiết phương pháp luận kiểm kê khí nhà kính của IPCC, làm rõ ý nghĩa các thông số động học của mô hình FOD:

• Phân tích cơ chế chuyển đổi các nhóm hợp chất cacbon hữu cơ hòa tan ($DOC$) sang tiềm năng sinh metan cực đại ($L_0$).
• Thiết lập hệ thống công thức giải tích mô tả quá trình phân rã chất hữu cơ bậc một liên tục qua các năm lưu giữ tại bãi chôn lấp.
• Xác lập các hệ số đầu vào áp dụng cho điều kiện cụ thể của bãi chôn lấp Khánh Sơn ($MCF = 1,0$; $OX = 0,1$; $R = 0$).

Chương 3: Kết quả và biện luận

Chương 3 trình bày các kết quả tính toán phát thải khí metan cho năm cơ sở 2023 và chuỗi số liệu dự báo 100 năm:

• Dữ liệu đầu vào năm 2022: Tổng lượng CTRSH chuyển đến bãi là 442,745 Gg/năm (tương đương 442.745 tấn/năm). Thành phần rác bao gồm: Đồ ăn thừa (42,6%), Rác vườn (6,0%), Giấy (12,0%), Gỗ (1,9%), Dệt may (3,5%), Rác đốt (3,5%), Rác nhựa và chất trơ không cháy (30,5%).
• Thông số phân rã IPCC theo từng loại rác:

Loại rác	Tỷ lệ (%)	Khối lượng W (Gg)	Hệ số DOC	$DOC_f$	Hằng số $k$ ($\text{năm}^{-1}$)	Chu kỳ bán rã $t_{1/2}$ (năm)	$e^{-k}$	$DDOC_m$ (Gg)
Đồ ăn thừa	42,6	188,609	0,15	0,5	0,185	3,7	0,831	14,145
Rác vườn	6,0	26,570	0,20	0,5	0,100	6,9	0,900	2,657
Giấy	12,0	53,129	0,40	0,5	0,060	11,6	0,940	10,625
Gỗ	1,9	8,412	0,43	0,5	0,030	23,1	0,970	1,808
Dệt may	3,5	15,496	0,24	0,5	0,060	11,6	0,940	1,859
Rác đốt	3,5	15,000	0,24	0,5	0,100	6,9	0,900	1,800

• Kết quả tính toán năm 2023: Lượng $CH_4$ tạo ra từ từng hợp phần: đồ ăn thừa ($1,590\text{ Gg}$), rác vườn ($0,160\text{ Gg}$), giấy ($0,412\text{ Gg}$), gỗ ($0,036\text{ Gg}$), dệt may ($0,074\text{ Gg}$), rác đốt ($0,120\text{ Gg}$). Tổng lượng metan phát sinh đạt $2,400\text{ Gg}$. Sau khi trừ hệ số oxy hóa qua lớp đất phủ ($OX = 0,1$), lượng $CH_4$ phát thải thực tế ra môi trường năm 2023 là $2,160\text{ Gg}$.
• Dự báo dài hạn 100 năm (2022–2122): Dự báo dựa trên quy hoạch chất thải rắn thành phố Đà Nẵng: giai đoạn 2020–2025 lượng phát sinh đạt $>1.800\text{ tấn/ngày}$; giai đoạn 2025–2030 đạt $>2.400\text{ tấn/ngày}$; giai đoạn 2030–2040 đạt $>3.000\text{ tấn/ngày}$. Lượng CTR tiếp nhận tại bãi tăng từ $442,75\text{ Gg/năm}$ (2022) lên $1.095\text{ Gg/năm}$ (2042), $1.314\text{ Gg/năm}$ (2062), $1.533\text{ Gg/năm}$ (2082), $1.752\text{ Gg/năm}$ (2102) và đạt $1.971\text{ Gg/năm}$ vào năm 2122. Lượng metan phát sinh tăng liên tục từ $2,160\text{ Gg}$ (năm 2023) lên $32,210\text{ Gg}$ (năm 2042), đạt $50,171\text{ Gg}$ (năm 2062) và đạt $53,838\text{ Gg}$ vào năm 2068.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

• Khối lượng phát thải khí metan từ bãi rác Khánh Sơn năm 2023 được định lượng chính xác là $2,160\text{ Gg } CH_4/\text{năm}$. Trong đó, hợp phần chất thải hữu cơ từ thức ăn thừa đóng vai trò chủ đạo, đóng góp tới $73,6%$ tổng lượng metan phát sinh ($1,590\text{ Gg}$).
• Xây dựng bảng dự báo chi tiết lượng phát thải $CH_4$ liên tục qua từng năm trong giai đoạn 100 năm (2022–2122). Kết quả chỉ ra sự tích lũy chất hữu cơ chưa phân hủy qua các năm làm cho tải lượng phát thải metan tăng trưởng mạnh: năm 2030 đạt $14,584\text{ Gg}$; năm 2040 đạt $29,357\text{ Gg}$; năm 2050 đạt $41,291\text{ Gg}$; năm 2060 đạt $48,870\text{ Gg}$ và năm 2068 đạt $53,838\text{ Gg}$.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

• Tăng cường kiểm soát mùi hôi bằng chế phẩm sinh học với tần suất 4 lần/ngày và điều chỉnh liều lượng theo biến động thời tiết.
• Cải tiến quy trình vận hành bãi chôn lấp: thực hiện nghiêm ngặt quy trình phủ đất trung gian ($0,3\text{ m}$) và đất phủ đóng bãi ($0,6\text{ m}$), kết hợp trải bạt chống thấm HDPE khi hộc rác đạt cốt cao độ thiết kế để ngăn nước mưa thẩm thấu và giảm thiểu phát tán khí bãi rác.
• Nghiên cứu đầu tư hệ thống thu hồi khí metan tại các hộc chôn lấp để tinh chế thành khí tự nhiên tái tạo (RNG) phục vụ phát điện hoặc cấp nhiệt, giảm thiểu tải lượng phát thải khí nhà kính vào khí quyển.
• Đẩy nhanh tiến độ quy hoạch di dời, nâng cấp bãi rác Khánh Sơn và triển khai xây dựng 2 nhà máy xử lý chất thải rắn mới của thành phố để giải quyết nguy cơ quá tải.

Đóng góp của đề tài

Đồ án đã chuẩn hóa chuỗi dữ liệu vận hành kỹ thuật của Bãi chôn lấp Khánh Sơn và ứng dụng thành công mô hình động học phân rã bậc một FOD của IPCC để lượng hóa cụ thể tải lượng phát thải khí metan cho địa bàn thành phố Đà Nẵng, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng phục vụ công tác đánh giá tác động môi trường và kiểm kê phát thải đô thị.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các hệ số động học phân rã ($k$, $DOC$, $DOC_f$, $MCF$) chủ yếu sử dụng các giá trị mặc định của IPCC cho khu vực Đông Nam Á, chưa được hiệu chỉnh dựa trên các thí nghiệm đo đạc thực địa dài hạn tại bãi rác Khánh Sơn. Mô hình giả định hệ số thu hồi khí $R = 0$ và chưa mô hình hóa chi tiết sự biến thiên của vi khí hậu địa phương tác động lên tốc độ phân hủy kỵ khí.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Mở rộng nghiên cứu thực nghiệm đo đạc lưu lượng và nồng độ khí bãi rác thực tế tại các giếng quan trắc khí của bãi Khánh Sơn; đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của các phương án thu hồi khí $CH_4$ phát điện và tính toán giảm phát thải khi đưa các nhà máy đốt rác phát điện mới vào vận hành.

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị khi thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu về mô hình hóa chất thải.

Các nội dung có giá trị sử dụng trực tiếp bao gồm:

• Toàn bộ quy trình tính toán mẫu phân rã bậc một IPCC (từ cách xác định $DDOC_m$, $DDOCma$, $DDOCmdecomp$ đến $CH_4\text{ generated}$ và $CH_4\text{ Emissions}$).
• Chuỗi thông số kỹ thuật thực tế về công nghệ chôn lấp, vận hành ô rác, trạm bơm nước rỉ rác, quy trình đóng bãi phủ màng HDPE tại Bãi chôn lấp Khánh Sơn.
• Phương pháp luận thiết lập kịch bản dự báo phát thải chất thải rắn đô thị trong dài hạn.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Khối lượng phát thải khí metan ($CH_4$) từ Bãi chôn lấp Khánh Sơn trong năm 2023 là bao nhiêu và thành phần nào chiếm tỷ trọng lớn nhất? Theo tính toán của đồ án, tổng lượng khí metan phát thải thực tế ra môi trường từ Bãi rác Khánh Sơn trong năm 2023 là $2,160\text{ Gg } CH_4$ (sau khi trừ lượng oxy hóa qua lớp đất phủ $OX = 0,1$). Trong đó, thành phần thức ăn thừa (chất thải hữu cơ dễ phân hủy) chiếm tỷ trọng lớn nhất, phát sinh $1,590\text{ Gg } CH_4$ (chiếm khoảng $73,6%$ tổng lượng metan phát sinh).

2. Bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn có những thông số quy hoạch và kỹ thuật vận hành cơ bản nào? Bãi Khánh Sơn có tổng diện tích hơn 32 ha, gồm 5 hộc chôn lấp rác với diện tích khoảng 15 ha. Quy trình vận hành kiểm soát cao độ cốt rác đạt 36 m đối với hộc 1–2, 44 m đối với hộc 3, và 52 m đối với hộc 4–5. Tỷ lệ mái taluy thi công tạm thời là 2:1 và bờ dốc taluy hoàn thiện là 3:1; rác được san ủi đầm nén đạt dung trọng $750–800\text{ kg/m}^3$.

3. Tác giả áp dụng mô hình nào để tính toán và dự báo lượng khí nhà kính? Tác giả sử dụng mô hình phân rã bậc một (First Order Decay – FOD) theo Hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính quốc gia năm 2006 của IPCC (Tập 5, Chương 3) với các thông số đặc thù: bãi chôn lấp kỵ khí có quản lý ($MCF = 1,0$), hệ số oxy hóa qua lớp đất phủ ($OX = 0,1$) và hệ số thu hồi khí ($R = 0$).

4. Khối lượng chất thải rắn phát sinh tại Đà Nẵng và lượng khí metan được dự báo biến động như thế nào đến năm 2042 và 2068? Theo mô hình dự báo của đồ án, khối lượng rác chuyển đến bãi tăng từ $442,745\text{ Gg/năm}$ (năm 2022) lên $1.095\text{ Gg/năm}$ (năm 2042) và đạt $1.379,700\text{ Gg/năm}$ (năm 2068). Lượng khí metan phát sinh tương ứng tăng mạnh từ $2,160\text{ Gg}$ (năm 2023) lên $32,210\text{ Gg}$ (năm 2042) và đạt $53,838\text{ Gg}$ (năm 2068).

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Ngô Trọng Nghĩa đã phản ánh chi tiết thực trạng quản lý, thu gom và kỹ thuật vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng. Bằng việc áp dụng phương pháp phân rã bậc một của IPCC 2006, nghiên cứu đã lượng hóa thành công phát thải khí metan năm 2023 đạt $2,160\text{ Gg}$ và thiết lập chuỗi dữ liệu dự báo phát thải đến năm 2122. Các kết quả định lượng thu được cung cấp cơ sở kỹ thuật xác đáng cho việc đề xuất các giải pháp kiểm soát mùi, phủ bạt đóng bãi và định hướng thu hồi khí bãi rác phục vụ phát triển năng lượng tái tạo tại địa phương.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Hệ thống quản lý chất thải rắn của thành phố Đà Nẵng 1. Sự phát sinh chất thải rắn của thành phố Đà Nẵng từ năm 2011 đến năm 2019 Trong những năm trở lại đây, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) của thành phố Đà Nẵng đã gia tăng nhanh cùng với tốc độ tăng trưởng kinh tế. Tính đến năm 2019, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt được thu gom trên toàn thành phố rơi vào khoảng 1100 tấn/ngày, sau khi thu gom sẽ được vận chuyển đến bãi xử lý chất thải rắn Khánh Sơn để chôn lấp. [2] Khối lượng chất thải rắn sinh hoạt thu gom tại khu vực nội thành và ngoại thành tăng lên trong giai đoạn 2011-2014, tuy nhiên tỷ lệ thu gom còn thấp so với lượng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt phát sinh.

Trong năm 2014, lượng CTRSH được thu gom đạt khoảng 260,923 tấn (93%). Trong đó tại khu vực nội thành, tỷ lệ thu gom đạt trên 96% và ngoại thành (huyện Hòa Vang) chỉ đạt khoảng 65%. Về phần khu vực ngoại thành, một phần CTRSH sẽ được người dân tự xử lý như chôn lấp hoặc đốt. [1] Về mặt quản lý, từ đầu năm 2018, Ủy ban Nhân dân thành phố đã triển khai phân cấp công tác quản lý dịch vụ vệ sinh môi trường đến các quận, huyện.

Tuy nhiên, nhân lực hiện có ở cấp quận, huyện cũng rất mỏng, khó khăn trong việc đảm trách giám sát dịch vụ vệ sinh môi trường. Về xử lý CTRSH của thành phố, khu xử lý chất thải Khánh Sơn bắt đầu hoạt động từ ngày 01/01/2007, đến nay đã chôn lấp hơn 3,2 triệu tấn rác thải. Cuối năm 2018, thành phố đã đưa vào vận hành hệ thống xử lý nước rỉ rác 700 m3/ngày, xử lý lượng nước rỉ rác đạt quy chuẩn trước khi thải ra môi trường [2]. Tuy nhiên, trong suốt thời gian hoạt động, một số vấn đề vẫn còn tồn tại tại Bãi rác Khánh Sơn như: - Lượng rác thải phát sinh của thành phố hiện nay có xu hướng tăng cao, các hộc rác chôn lấp ngày càng cao nên dễ phát sinh, phát tán mùi hôi ra khu vực xung quanh, chưa thực hiện thu hồi khí ga tại các hộc chôn lấp rác đô thị.

- Ngân sách thành phố chi trả cho công tác xử lý CTRSH tại Bãi rác Khánh Sơn ở mức thấp, không đủ để thực hiện theo quy trình chôn lấp (trước năm 2018 trung bình khoảng 28000 đồng/tấn và từ năm 2018 là 42000 đồng/tấn). - Khoảng cách từ tường rào Khu xử lý Khánh Sơn đến khu vực dân cư xung quanh (khoảng 200 m) không đảm bảo theo quy chuẩn QCVN 07:2010/BXD (≥1.000 m); chưa có vùng đệm cây xanh cách ly giữa bãi xử lý chất thải rắn Khánh Sơn và khu dân cư nên chịu áp lực của người dân phản ánh về mùi hôi, ô nhiễm. Thành phần và tính chất của rác thải rắn đô thị tại thành phố Đà Nẵng 1. Nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị Các nguồn phát sinh chất thải rắn sinh hoạt bao gồm [1]: - Các khu vực dân cư.

- Các trung tâm thương mại, dịch vụ. Sinh viên thực hiện: Ngô Trọng Nghĩa Người hướng dẫn: Phạm Phú Song Toàn 2 Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng - Các cơ quan, công sở, trường học. - Công trình công cộng. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Đà Nẵng bao gồm một số thành phần chính sau [1]: - Giấy: Các vật liệu làm từ giấy bột và giấy.

Ví dụ: Túi giấy, giấy ăn, trang giấy vở… - Dệt may: Các sản phẩm có nguồn gốc từ các sợi may, dệt. Ví dụ: Áo, quần, rèm… - Thực phẩm (đồ ăn thừa): Các chất thải từ đồ ăn, thực phẩm. Ví dụ: Rau củ, vỏ trái cây… - Gỗ, rơm rạ: Các sản phẩm chế tạo từ gỗ, tre, rơm… Ví dụ: Bàn ghế gỗ, tủ gỗ, chổi rơm… - Da và cao su: Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ cao su và da. Ví dụ: Ví, giày, thắt lưng, lốp xe… - Kim loại: Các vật liệu hoặc sản phẩm chế tạo từ kim loại.

Ví dụ: Lõi dây điện, vỏ hộp, hàng rào… - Thủy tinh: Các vật liệu và sản phẩm bằng thủy tinh. Ví dụ: Chai lọ, bóng đèn, kính… - Đá và sành sứ: Các loại vật liệu xây dựng hay thủ công không cháy. Ví dụ: Gạch, mảnh bình sứ, đá… - Rác thải nhựa: Bao gồm những loại đồ dùng, vật dụng được làm từ nhựa. Ví dụ: Vỏ chai, túi hay bao bì nilon, ống hút nhựa… 1.

Tính chất của chất thải rắn sinh hoạt 1. Tính chất vật lý của chất thải rắn sinh hoạt Tính chất vật lý của chất thải rắn sinh hoạt bao gồm [10]: - Khối lượng riêng: Là khối lượng vật chất trên một đơn vị thể tích. Khối lượng riêng của chất thải rắn sinh hoạt sẽ khác nhau tùy theo vị trí địa lý, mùa của năm, thời gian lưu trữ… - Độ ẩm: Độ ẩm của rác thường được tính theo một trong 2 cách là thành phần phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô. Theo khảo sát thì CTRSH tại thành phố Đà Nẵng có độ ẩm khá cao, dao động từ 39% cho tới 50%.

- Kích thước và sự phân bố kích thước: Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần ở trong chất thải rắn có vai trò quan trọng trong quá trình thu hồi vật liệu, đặc biệt là đối với khi sử dụng phương pháp cơ học như sàng quay và các thiết bị tách loại dùng từ tính. - Khả năng tích ẩm: Là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể tích trữ được. Đây là thông số quan trọng trong việc xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp. Lượng nước dư vượt quá giới hạn tích trữ của chất thải rắn sinh hoạt sẽ thoát ra ngoài Sinh viên thực hiện: Ngô Trọng Nghĩa Người hướng dẫn: Phạm Phú Song Toàn 3 Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng thành nước rò rỉ.

Khả năng tích ẩm sẽ thay đổi theo điều kiện nén ép rác và tình trạng phân hủy của CTRSH. - Độ thẩm thấu của rác nén: Là thông số quan trọng khống chế sự vận chuyển của chất lỏng và khí trong bãi chôn lấp. Độ thẩm thấu phụ thuộc vào tính chất của CTRSH, kể cả kích thước độ rỗng, bề mặt và độ xốp. Tính chất hóa học của chất thải rắn sinh hoạt Tính chất hóa học của CTRSH đóng vai trò quan trọng trong việc chọn lựa phương pháp xử lý và thu hồi nguyên liệu.

Tính chất hóa học của CTRSH bao gồm [10]: - Những tính chất cơ bản: o Độ ẩm (phần ẩm mất đi sau khi sấy). o Thành phần các chất cháy bay hơi (khối lượng mất đi khi nung trong tủ nung kín). o Thành phần carbon cố định (thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải các chất có thể bay hơi). - Điểm nóng chảy của tro: Là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn hay gọi là xi.

- Các nguyên tố cơ bản cần xác định và phân tích trong CTRSH bao gồm Carbon (C), Hydro (H), Oxy (O), Ni tơ (N), lưu huỳnh (S) và tro. Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này được sử dụng để xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ có trong CTRSH cũng như xác định tỷ lệ C/N hợp lý cho quá trình làm phân compost. Tính chất sinh học của chất thải rắn sinh hoạt Tính chất sinh học của CTRSH bao gồm [10]: - Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần chất hữu cơ: Là khả năng phân hủy của các thành phần chất hữu cơ dựa trên hoạt động phân hủy sinh học như tác động của vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn… - Sự hình thành mùi: Mùi được sinh ra khi lưu trữ CTR trong thời gian giữa các giai đoạn thu gom, trung chuyển và được thải ra bãi đổ. Tùy theo điều kiện nhiệt độ và khí hậu mà quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra mùi có thể nhanh hay chậm.

Hoạt động thu gom chất thải rắn đô thị tại thành phố Đà Nẵng 1. Các phương thức thu gom đối với khu vực nội thành Hoạt động thu gom chất thải rắn đô thị (CTRĐT) khu vực nội thành thành phố Đà Nẵng chủ yếu sử dụng những phương thức sau [1]: - Thu gom bằng thùng rác đặt cố định trên đường phố: Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Đà Nẵng bố trí thùng rác tiêu chuẩn đặt cố định trên các tuyến đường phố chính, rác thải sinh hoạt từ các hộ dân gần các đường phố chính được cho vào các thùng rác cố định trên đường phố. Sau đó Công ty trách nhiệm hữu hạn Một thành viên (TNHH MTV) Môi trường Đô thị sử dụng xe ép rác để nâng các thùng rác cố định trên Sinh viên thực hiện: Ngô Trọng Nghĩa Người hướng dẫn: Phạm Phú Song Toàn 4 Tính toán và dự báo sự phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp chất thải rắn Khánh Sơn, thành phố Đà Nẵng đường phố và các thùng rác trong cơ quan, doanh nghiệp, chợ… vận chuyển lên bãi chôn lấp Khánh Sơn để xử lý. - Thu gom bằng thùng rác đặt theo giờ: Phương thức thu gom rác thải theo giờ được triển khai từ năm 2012.

Đến nay, trên toàn thành phố đã thực hiện được 41 tuyến đường và 01 khu dân cư (khu dân cư số 3 thuộc phường Khuê Trung, quận Cẩm Lệ). Sau đó, khi đến thời gian quy định thì Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Đà Nẵng sử dụng xe tải nhỏ (2-3 tấn) chở thùng rác (240/280 lít) đến đặt tại các vị trí trên đường phố. Sau đó, xe thu gom sẽ đến nâng gắp rác và vận chuyển lên bãi chôn lấp Khánh Sơn. Vì thế, người dân, cơ quan, doanh nghiệp chỉ được bỏ rác thải vào thùng rác trong khoảng thời gian đã định sẵn.

Thùng sau khi nâng gắp rác được xe tải nhỏ (2- 3 tấn) đưa về điểm tập kết để chùi rửa, vệ sinh sạch sẽ chuẩn bị cho một chu kỳ tiếp theo.