MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong suốt tiến trình lịch sử nhân loại, sự tăng dân số và phát triển khoa học công nghệ đòi hỏi sự gia tăng không ngừng về nhu cầu sử dụng năng lượng. Trong nhiều thế kỷ, con người thu được năng lượng cần thiết từ sức lao động thủ công, từ lửa và từ sức kéo động vật. Sau đó sức gió được khai thác các cối xay gió, quạt gió, và dòng chảy của nước được sử dụng làm quay các cối xay nước.
Ngày nay năng lượng cần thiết đối với mọi hoạt động của con người và có phần phức tạp hơn. Dầu hỏa và khí tự nhiên cung cấp khoảng 2/3 lượng năng lượng được sử dụng trên toàn thế giới; một lượng lớn năng lượng cũng được khai thác từ than đá, dòng nước chảy, các khoáng chất phóng xạ và từ năng lượng mặt trời. Nhu cầu lớn về năng lượng trong thế giới hiện đại đang làm cạn kiệt các nguồn năng lượng đã được biết đến trên Trái Đất. Chính vì thế, việc nghiên cứu, sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) và bảo vệ môi trường là những vấn đề đã và đang được các nước trên thế giới và Việt Nam quan tâm.
Việc nghiên cứu và đưa ra phương án hợp lý để tận dụng các nguồn nhiên liệu tái tạo, tận thu năng lượng từ rác thải, chất thải nông nghiệp vừa giải quyết vấn đề môi trường đang bức xúc vừa có năng lượng để phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của con người. Ý Yên là một huyện nằm phía Tây Nam tỉnh Nam Định, tiếp giáp với tỉnh Ninh Bình và tỉnh Hà Nam, có tuyến quốc lộ 10, quốc lộ 38B và đường sắt Bắc- Nam đi qua và tuyến đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh Bình đi qua các xã phía Tây của huyện, thuận lợi cho việc phát triển kinh tế và đô thị hóa mạnh. Hàng ngày lượng rác thải phát sinh trên địa bàn huyện là tương đối lớn. Tuy nhiên, cho đến nay chưa có một nghiên cứu nào đánh giá một cách cụ thể về số lượng, thành phần, đặc biệt là tiềm năng năng lượng từ nguồn rác này để có phương án đầu tư và sử dụng một cách hợp lý, hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Xuất phát từ lý do trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Đánh giá tiềm năng và phương án tận dụng năng lượng tái tạo của chất thải rắn phát sinh trên địa bàn 1 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com huyện Ý Yên, Nam Định”. Mục tiêu nghiên cứu Đánh giá được tiềm năng năng lượng và phương án khả thi tận dụng nguồn năng lượng tái tạo từ chất thải rắn phát sinh trên địa bàn huyện Ý Yên, tỉnh Nam Định. Nội dung nghiên cứu - Nguồn gốc, số lượng, thành phần, đặc điểm từng loại chất thải rắn; - Hiện trạng thu gom và xử lý; - Đánh giá tiềm năng năng lượng từ các loại chất thải rắn thuộc đối tượng nghiên cứu trên địa bàn; - Tính toán tiềm năng năng lượng từ rác thải; - Dự báo tiềm năng năng lượng từ rác thải đến năm 2020; - Lựa chọn phương án công nghệ có thể áp dụng được tại địa phương. 2 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chƣơng 1.
Tổng quan về chất thải rắn nông thôn Trong mô hình canh tác kiểu truyền thống cộng với điều kiện kinh tế trước kia của nông thôn Việt Nam thì lượng rác thải sinh ra là rất nhỏ và hầu như được tận dụng hoàn toàn. Tuy nhiên, trong một vài năm trở lại đây, khi điều kiện kinh tế phát triển, lượng rác thải nông thôn tăng mạnh, cùng với đó là sự xuất hiện của túi ni lông, là chất không phân hủy hay tái chế được, khiến tình hình rác thải ở nông thôn trở thành vấn đề nghiêm trọng. Bên cạnh đó là sự gia tăng mạnh mẽ về dân số, tạo thêm một áp lực lớn cho vấn đề rác thải nông thôn. Nguồn gốc, thành phần chất thải rắn nông thôn a.
Chất thải rắn nông nghiệp Chất thải rắn nông nghiệp phát sinh từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp như: trồng trọt, thu hoạch, bảo quản và sơ chế nông sản, các chất thải ra từ chăn nuôi, giết mổ động vật, chế biến sữa. Nguồn gốc phát sinh CTR nông nghiệp được đưa ra trên Hình 1. Trồng trọt (thực vật Bảo vệ thực vật, động vật chết, lá cành, cỏ…) (chai lọ đựng thuốc BVTV, thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn CHẤT trùng) Thu hoạch nông sản THẢI (rơm, rạ, trấu, cám, lõi RẮN ngô, thân ngô…) Quá trình bón phân, kích NÔNG thích tăng trưởng (bao bì NGHIỆP đựng phân bón, phân đạm) Chăn nuôi (phân gia súc, gia cầm, động vật chết…) Thú y (chai lọ đựng thuốc thú Chế biến sữa, giết mổ y, dụng cụ tiêm, mổ) động vật Hình 1. Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn nông nghiệp 4 b.
Chất thải rắn làng nghề Làng nghề là một đặc thù của nông thôn Việt Nam trong quá trình phát triển 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com kinh tế xã hội. Tại các làng nghề, nhiều sản phẩm phi nông nghiệp đã được sản xuất và chế biến thành thương phẩm trao đổi hàng hóa, góp phần tận dụng lao động dư thừa và tăng thu nhập. Theo thống kê của Hiệp hội làng nghề Việt Nam, đến năm 2011, nước ta có khoảng 2.790 làng nghề phân bố trên các vùng nông thôn, mỗi năm phát thải một lượng lớn chất thải công nghiệp không nguy hại 37. CTR làng nghề gồm nhiều chủng loại khác nhau, phụ thuộc vào nhiều nguồn phát sinh, ngày càng gia tăng về số lượng, đa dạng và phức tạp về thành phần như phế liệu từ chế biến lương thực, thực phẩm (nước thải, bã ngô, đậu, sắn), túi ni lông, chai lọ thủy tinh, nhựa, bao bì đựng nguyên vật liệu, cao su, gốm sứ, gỗ, kim loại.
Nguồn gốc phát sinh CTR làng nghề được thể hiện trên Hình 2. Nhóm các làng nghề Làng nghề đồ gỗ mỹ chế biến nông sản nghệ (gỗ vụn, mùn cưa, thực phẩm (xơ sợi sắn, vỏ chai lọ đựng dung tinh bột, vỏ củ) môi) Làng nghề dệt nhuộm CHẤT (vải vụn, hộp đựng hóa Nhóm các làng nghề THẢI chất nhuộm) tái chế giấy (bao bì, nilon,nhãn mác) RẮN LÀNG Làng nghề tái chế nhựa phế liệu (nhựa tạp, xỉ NGHỀ than) Làng nghề sản xuất cơ khí và tái chế kim loại Các làng nghề khác (chế (kim loại tạp, nhựa, biến lông gà lông vịt, làm tro xỉ kim loại, xỉ vàng mã, vật liệu xây than) dựng…) Hình 2. Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn làng nghề 4 c. Chất thải rắn sinh hoạt ở nông thôn Gồm nhiều loại rác và được phân chia làm hai loại chính là: Thành phần hữu cơ chủ yếu là thực phẩm thừa, giấy, nhựa, vải, cao su, da, gỗ.
Thành phần vô cơ: thủy tinh, nhôm, sắt, bụi… 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Lượng rác thải hữu cơ này nguồn gốc chủ yếu từ thức ăn thừa, được tận dụng làm thức ăn cho gia súc. Một lượng CTR khác là phân người và gia súc được tận dụng làm phân bón ruộng. Các phế phẩm nông nghiệp như rơm rạ, được dùng làm đun nấu và thức ăn gia súc. Hiện trạng chất thải rắn tại nông thôn Việt Nam Mỗi năm khu vực nông thôn thải ra khoảng 6,35 triệu tấn rác sinh hoạt (2010), tương đương trung bình mỗi người tạo ra 0,3 kg/người/ngày và có xu hướng tăng đều theo từng năm 37.
Trên thực tế, rác thải hiện nay đang là vấn đề bức xúc, nhiều gia đình đã phản ánh không biết đổ rác ở đâu, nên buộc phải vứt rác trên đường, xuống ao, hồ, sông ngòi, mương máng. Lượng rác thải này tập trung nhiều gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, ách tắc dòng chảy, ảnh hưởng đến đời sống, sinh hoạt hàng ngày của người dân. Số liệu về tình hình phát sinh CTR được thể hiện trong Bảng 1. Tình hình phát sinh chất thải rắn Các loại chất thải rắn Toàn quốc Đô thị Nông thôn Tổng lượng phát sinh chất thải sinh hoạt 12.000 (tấn/năm) Chất thải nguy hại từ công nghiệp 128.400 (tấn/năm) Chất thải không nguy hại từ công nghiệp 2.000 - - Tỷ lệ thu gom trung bình (%) - 71 20 Tỷ lệ phát sinh chất thải đô thị trung bình - 0,8 0,3 theo đầu người (kg/người/ngày) (Nguồn: Viện Quy hoạch đô thị - Nông thôn, Bộ Xây dựng, năm 2010) 1.
Quản lý chất thải rắn nông thôn Việc đưa ra những biện pháp quản lý thích hợp đối với CTR nông nghiệp không chỉ mang lại ý nghĩa to lớn về mặt môi trường mà còn tận dụng được giá trị vật chất và năng lượng một cách hiệu quả. 5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Chu trình quản lý CTR được thể hiện trên Hình 3. Phân loại chất thải tại nguồn Thu gom Vận chuyển Xử lý Chôn lấp Tái chế Hình 3. Chu trình quản lý chất thải 4 Quản lý CTR nông nghiệp cần căn cứ vào nguồn phát sinh, căn cứ vào tính chất nguy hại của chất thải, căn cứ vào mục đích sử dụng lại và các biện pháp xử lý chúng.
Việc thu gom CTR nông nghiệp chia làm 2 nguồn chính: CTR hữu cơ và CTR vô cơ. Cần phân loại chất thải ngay tại nguồn phát sinh và căn cứ vào mục đích sử dụng để có những biện pháp thu gom thích hợp. Thành phần chất thải có nhiệt trị cao như rơm, rạ, trấu…sử dụng cho mục đích đun nấu hoặc làm nhiên liệu cho phát điện. Thành phần chất thải có hàm lượng dinh dưỡng cao, chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học tạo sản phẩm khí biogas và phân bón hữu cơ.
Việc thu gom, phân loại, vận chuyển cần tránh rơi vãi, không lấn chiếm hành lang an toàn giao thông ( không phơi rơm, rạ trên lòng đường…) và chú ý không để tạo ra các ổ dịch bệnh phát sinh và nơi cư trú của các sinh vật có hại. Sau khi phân loại, CTR nông nghiệp được đưa tái chế, tái sử dụng, xử lý. Quản lý CTR theo phương thức 3R (Reduce- Reuse-Recycle: Giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế), bắt đầu từ phân loại rác tại nguồn với mục tiêu tối thiểu hóa 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com lượng chất thải, từ đó: Bảo vệ môi trường, ngăn ngừa suy thoái, giảm thiểu các thiệt hại đến môi trường. Tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên nhờ tái chế và tái sử dụng.
Tiết kiệm chi phí thu gom và xử lý rác thải. Giảm quỹ đất giành cho việc chôn lấp rác, giảm sức ép lên các bãi chôn lấp rác đang bị quá tải. Tại các hộ gia đình ở nông thôn Việt Nam, từ lâu áp dụng mô hình VAC ( vườn – ao – chuồng).