Đánh Giá Tiềm Năng Năng Lượng Từ Chất Thải Rắn Tại Thành Phố Bắc Ninh

Luận văn thạc sĩ HUS đánh giá tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh, góp phần phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Thị Hồng Linh
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Mạnh Khải
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Tiềm Năng Năng Lượng Từ Chất Thải Rắn Tại Thành Phố Bắc Ninh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan lịch sử về năng lượng
• 1.2. Các nguồn năng lượng của loài người
• 1.3. Nghiên cứu khai thác các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) trên thế giới
• 1.4. Nghiên cứu khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam
• 1.5. Năng lượng bức xạ mặt trời
• 1.6. Năng lượng gió
• 1.7. Thủy điện nhỏ
• 1.8. Năng lượng sinh học
• 1.9. Năng lượng từ chất thải rắn
• 1.10. Giới thiệu chung về chất thải rắn đô thị
• 1.11. Khái niệm về chất thải rắn (CTR)
• 1.12. Sự phát sinh chất thải rắn đô thị và tác động của chất thải rắn đến sức khỏe cộng đồng và môi trường sinh thái
• 1.13. Phân loại chất thải rắn đô thị
• 1.14. Các công nghệ xử lý và tái sử dụng chất thải rắn trên Thế giới và ở Việt Nam
• 1.15. Xử lý và tái sử dụng chất thải rắn ở các nước trên Thế giới
• 1.16. Xử lý và tái sử dụng chất thải rắn ở Việt Nam
• 1.17. Hiện trạng chất thải rắn ở Việt Nam
• 1.18. Công nghệ tái chế/ thu hồi tài nguyên từ quá trình xử lý chất thải rắn (CTR) mới thí nghiệm ở Việt Nam
• 1.19. Giới thiệu về chính sách phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Khu vực và đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Các phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp lấy mẫu
• 2.4. Phương pháp tổng hợp tài liệu
• 2.5. Phương pháp thống kê, điều tra, khảo sát
• 2.6. Phương pháp phân tích
• 2.7. Phương pháp dự báo
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thực trạng công tác quản lý chất thải rắn thành phố Bắc Ninh
• 3.2. Nguồn phát sinh chất thải rắn
• 3.3. Hệ thống quản lý, thu gom và vận chuyển chất thải rắn thành phố Bắc Ninh
• 3.4. Đặc điểm chất thải rắn
• 3.5. Chất thải rắn sinh hoạt
• 3.6. Chất thải rắn công nghiệp
• 3.7. Chất thải rắn y tế
• 3.8. Các loại chất thải rắn khác
• 3.9. Khối lượng chất thải rắn phát sinh, phân loại thành phần chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh
• 3.10. Tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn trên địa bàn thành phố Bắc Ninh
• 3.11. Phân tích nhiệt trị một số loại rác thải và tính toán tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn
• 3.12. Dự báo khối lượng chất thải rắn phát sinh và tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại Bắc Ninh

Tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại Bắc Ninh đang trở thành một chủ đề nóng trong bối cảnh khủng hoảng năng lượng toàn cầu. Với sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế, lượng chất thải rắn phát sinh ngày càng lớn. Việc khai thác năng lượng từ chất thải rắn không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo hữu ích. Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng Linh (2012), Bắc Ninh có thể tận dụng nguồn chất thải này để phát triển năng lượng sinh khối, góp phần vào sự phát triển bền vững.

1.1. Đặc điểm chất thải rắn tại Bắc Ninh

Chất thải rắn tại Bắc Ninh chủ yếu bao gồm chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp và chất thải y tế. Theo thống kê, khối lượng chất thải rắn phát sinh hàng ngày tại thành phố Bắc Ninh ước tính lên đến hàng trăm tấn. Việc phân loại và xử lý chất thải rắn hiện nay còn nhiều hạn chế, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

1.2. Nguồn phát sinh chất thải rắn tại Bắc Ninh

Nguồn phát sinh chất thải rắn tại Bắc Ninh chủ yếu đến từ các khu dân cư, khu công nghiệp và các cơ sở y tế. Sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế đã tạo ra áp lực lớn lên hệ thống quản lý chất thải. Việc quản lý chất thải rắn hiệu quả là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý chất thải rắn tại Bắc Ninh

Quản lý chất thải rắn tại Bắc Ninh đang đối mặt với nhiều thách thức lớn. Hệ thống thu gom và xử lý chất thải chưa đáp ứng được nhu cầu thực tế. Nhiều khu vực vẫn chưa có hệ thống thu gom chất thải hợp lý, dẫn đến tình trạng rác thải bị đổ bừa bãi. Điều này không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

2.1. Thiếu hụt hệ thống thu gom chất thải

Hệ thống thu gom chất thải tại Bắc Ninh còn nhiều bất cập. Nhiều khu vực dân cư chưa được phục vụ đầy đủ, dẫn đến tình trạng rác thải tích tụ. Việc thiếu hụt xe thu gom và nhân lực cũng là một trong những nguyên nhân chính gây ra vấn đề này.

2.2. Tác động của chất thải rắn đến môi trường

Chất thải rắn không được xử lý đúng cách gây ra ô nhiễm không khí, nước và đất. Các chất độc hại từ chất thải có thể xâm nhập vào nguồn nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Việc xử lý chất thải rắn một cách hiệu quả là cần thiết để bảo vệ môi trường sống.

III. Phương pháp xử lý và tái chế chất thải rắn hiệu quả

Để khai thác tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn, cần áp dụng các phương pháp xử lý và tái chế hiệu quả. Các công nghệ hiện đại như đốt rác phát điện, ủ phân hữu cơ và tái chế vật liệu là những giải pháp khả thi. Việc áp dụng các công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo.

3.1. Công nghệ đốt rác phát điện

Công nghệ đốt rác phát điện là một trong những phương pháp hiệu quả nhất để xử lý chất thải rắn. Quá trình này không chỉ giúp giảm khối lượng chất thải mà còn tạo ra năng lượng điện. Theo nghiên cứu, một nhà máy đốt rác có thể sản xuất hàng triệu kWh điện mỗi năm.

3.2. Tái chế và ủ phân hữu cơ

Tái chế và ủ phân hữu cơ là những phương pháp thân thiện với môi trường. Việc tái chế giúp giảm thiểu lượng chất thải rắn, trong khi ủ phân hữu cơ tạo ra nguồn phân bón tự nhiên cho nông nghiệp. Cả hai phương pháp này đều góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu tại Bắc Ninh

Nghiên cứu về tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại Bắc Ninh đã chỉ ra rằng việc khai thác nguồn năng lượng này có thể mang lại nhiều lợi ích. Các dự án thí điểm đã được triển khai và cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra năng lượng. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý chất thải rắn sẽ là một bước tiến quan trọng cho sự phát triển bền vững của tỉnh.

4.1. Dự án thí điểm xử lý chất thải rắn

Một số dự án thí điểm đã được triển khai tại Bắc Ninh, cho thấy khả năng xử lý chất thải rắn hiệu quả. Các dự án này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo, góp phần vào sự phát triển kinh tế địa phương.

4.2. Kết quả nghiên cứu về năng lượng từ chất thải

Kết quả nghiên cứu cho thấy tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại Bắc Ninh là rất lớn. Việc khai thác nguồn năng lượng này có thể giúp tỉnh giảm thiểu ô nhiễm và tạo ra nguồn năng lượng bền vững cho tương lai.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của năng lượng từ chất thải rắn

Tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn tại Bắc Ninh là một cơ hội lớn cho sự phát triển bền vững. Việc đầu tư vào công nghệ xử lý chất thải rắn sẽ không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo. Trong tương lai, Bắc Ninh cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp hiệu quả để khai thác nguồn năng lượng này.

5.1. Tầm quan trọng của năng lượng tái tạo

Năng lượng tái tạo từ chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường. Việc phát triển năng lượng tái tạo sẽ giúp Bắc Ninh đạt được mục tiêu phát triển bền vững.

5.2. Hướng đi cho tương lai

Bắc Ninh cần xây dựng các chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư vào công nghệ xử lý chất thải rắn. Việc hợp tác với các tổ chức quốc tế và nghiên cứu khoa học sẽ giúp tỉnh phát triển bền vững hơn trong tương lai.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa và tăng trưởng kinh tế nhanh chóng tại Việt Nam đang tạo ra sức ép khổng lồ lên hệ thống quản lý môi trường. Theo các báo cáo môi trường quốc gia, tổng lượng chất thải rắn phát sinh tại khu vực đô thị đạt khoảng 35.100 tấn/ngày và khu vực nông thôn là 24.900 tấn/ngày, trong đó lượng chất thải rắn công nghiệp chiếm khoảng 13.100 tấn/ngày cùng 490 tấn chất thải y tế mỗi ngày. Tại thành phố Bắc Ninh, trung tâm kinh tế và văn hóa của tỉnh Bắc Ninh, sau khi mở rộng địa giới hành chính theo Nghị định số 60/2007/NĐ-CP với 19 đơn vị hành chính gồm 10 phường và 9 xã, khối lượng chất thải rắn phát sinh đã gia tăng đột biến với tốc độ trên 10% mỗi năm.

Thực trạng xử lý chất thải tại địa phương phần lớn vẫn dựa vào phương pháp chôn lấp truyền thống tại bãi rác Đồng Ngo. Biện pháp này bộc lộ nhiều hạn chế nghiêm trọng như tiêu tốn quỹ đất, phát sinh mùi hôi, nước rỉ rác gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và tiềm ẩn nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Trước bối cảnh các nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt và Việt Nam đặt mục tiêu tăng tỷ trọng năng lượng tái tạo lên 5% vào năm 2020 theo Quy hoạch điện VII, việc chuyển đổi chất thải rắn thành năng lượng hữu ích là một hướng đi mang tính đột phá.

Nghiên cứu này tập trung vào ba mục tiêu cốt lõi: xác định đặc tính và thành phần lý hóa của chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh; tính toán nhiệt trị riêng và tiềm năng thu hồi năng lượng nhiệt, điện; dự báo khối lượng phát sinh và trữ năng giai đoạn 2012 - 2020. Phạm vi nghiên cứu bao quát toàn bộ 19 phường, xã trực thuộc thành phố Bắc Ninh trong giai đoạn 2011 - 2012. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học định lượng vững chắc, chứng minh khả năng cắt giảm từ 90% đến 95% thể tích rác chôn lấp, đồng thời tạo ra nguồn điện năng tái tạo có công suất từ 2 MW đến 5 MW phục vụ phát triển kinh tế địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng của thuyết Dòng chuyển dịch vật chất trong đô thị kết hợp với lý thuyết Chuyển hóa nhiệt hóa học chất thải thành năng lượng và mô hình Kinh tế tuần hoàn. Thuyết dòng vật chất giúp phân tích toàn diện chu trình sống của chất thải từ khâu khai thác nguyên liệu thô, sản xuất, tiêu dùng cho đến khâu thải bỏ cuối cùng. Lý thuyết chuyển hóa nhiệt đóng vai trò giải thích cơ chế oxy hóa ở nhiệt độ cao nhằm bẻ gãy các liên kết hóa học trong chất thải hữu cơ để sinh nhiệt lượng phục vụ tuabin phát điện.

Khung lý thuyết vận dụng 5 khái niệm cốt lõi:

• Chất thải rắn đô thị: Hỗn hợp vật chất ở thể rắn bị loại bỏ từ các hoạt động sinh hoạt, thương mại, dịch vụ, công nghiệp và y tế.
• Nhiệt trị thấp và nhiệt trị cao: Chỉ số đo lường lượng nhiệt giải phóng khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị khối lượng chất thải trong điều kiện tiêu chuẩn.
• Công nghệ đốt rác thu hồi năng lượng: Quá trình xử lý nhiệt ở buồng đốt sơ cấp từ 850 độ C đến 900 độ C và buồng đốt thứ cấp lên đến 1.200 độ C nhằm triệt tiêu khí độc và tận dụng hơi nước áp suất cao để sinh điện.
• Phân loại rác tại nguồn: Quy trình tách riêng rác hữu cơ dễ phân hủy, rác vô cơ tái chế và rác có nhiệt trị cao ngay tại nơi phát sinh.
• Năng lượng sinh khối đô thị: Nguồn năng lượng tái tạo có nguồn gốc sinh học được tích lũy trong các hợp phần rác thải hữu cơ, gỗ vụn và phế phẩm nông nghiệp.

Khung pháp lý của nghiên cứu bám sát Luật Bảo vệ Môi trường 2005, Luật Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 2010, Quyết định số 1855/QĐ-TTg về Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia và Quyết định số 1208/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu đa tầng bao gồm số liệu thống kê sơ cấp thu thập trực tiếp qua các đợt khảo sát thực địa và số liệu thứ cấp từ Công ty Môi trường Đô thị Bắc Ninh, Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh cùng Niên giám thống kê địa phương.

Phương pháp chọn mẫu phân tầng ngẫu nhiên được áp dụng để lấy mẫu chất thải rắn sinh hoạt tại 5 khu vực chức năng đặc thù: khu dân cư thu nhập thấp, khu dân cư thu nhập vừa, khu dân cư thu nhập cao, khu vực chợ thương mại và khu vực công viên, vườn hoa công cộng. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm 150 mẫu rác sinh hoạt, 30 mẫu rác công nghiệp không nguy hại và 20 mẫu rác thải y tế thông thường, được thu thập liên tục trong 7 ngày liên tiếp theo đúng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Việc chọn mẫu phân tầng giúp phản ánh chính xác sự khác biệt về mức sống, thói quen tiêu dùng và cơ cấu phát sinh chất thải giữa các tầng lớp dân cư.

Phương pháp phân tích thành phần lý học sử dụng kỹ thuật trộn đều và chia tư hình nón để rút gọn mẫu xuống khối lượng tiêu chuẩn từ 10 kg đến 20 kg trước khi phân loại cơ học thành 10 cấu phần riêng biệt. Nhiệt trị của chất thải được xác định bằng phương pháp nhiệt lượng kế bom theo tiêu chuẩn TCVN, đo lường chính xác lượng nhiệt tỏa ra khi đốt cháy mẫu trong môi trường oxy tinh khiết 30 atm. Lý do lựa chọn phương pháp nhiệt lượng kế bom là vì tính chuẩn xác tuyệt đối trong việc mô phỏng quá trình cháy thực tế của lò đốt công nghiệp. Mô hình dự báo khối lượng phát thải áp dụng phương pháp hàm số tương quan đa biến, kết hợp giữa biến số gia tăng dân số cơ học từ 1,5% đến 2,0%/năm và mức tăng trưởng GDP bình quân của thành phố từ 12% đến 15%/năm trong toàn bộ chu kỳ nghiên cứu từ năm 2011 đến năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại thành phố Bắc Ninh có sự phân hóa rõ rệt nhưng nhìn chung nhóm hữu cơ dễ phân hủy sinh học chiếm tỷ trọng cao nhất, dao động từ 52,4% đến 64,8% tổng khối lượng. Nhóm vật liệu có khả năng cháy sinh năng lượng như nhựa, nilon, giấy, bìa carton, vải sợi và gỗ vụn chiếm từ 26,5% đến 34,2%. Các thành phần vô cơ không cháy được như đất cát, gạch vỡ, thủy tinh và kim loại chiếm tỷ lệ thấp, chỉ từ 6,5% đến 12,1%.

Nhiệt trị thực tế của hỗn hợp rác thải sinh hoạt chưa qua phân loại đạt mức trung bình từ 1.150 kcal/kg đến 1.480 kcal/kg. Đối với nhóm rác thải đã được tách bỏ độ ẩm và tạp chất vô cơ, nhiệt trị tăng vọt lên mức từ 3.200 kcal/kg đến 4.800 kcal/kg, trong đó thành phần nhựa PE, PP và cao su phế thải có nhiệt trị đạt trên 7.500 kcal/kg, tương đương với than đá loại tốt.

Tổng khối lượng chất thải rắn phát sinh trên toàn địa bàn thành phố đạt khoảng 125 tấn/ngày vào năm 2011 và được dự báo sẽ tăng lên mức 185 tấn/ngày vào năm 2015, chạm ngưỡng 260 tấn/ngày vào năm 2020. Tỷ lệ thu gom rác bình quân toàn thành phố đạt khoảng 85%, tập trung chủ yếu ở 10 phường nội thành, trong khi 9 xã mới sáp nhập chỉ đạt mức thu gom từ 60% đến 70%.

Tính toán tiềm năng năng lượng cho thấy, với khối lượng rác thải có thể đốt cháy khoảng 80 tấn/ngày đến 100 tấn/ngày, hệ thống lò đốt thu hồi nhiệt có thể sản sinh lượng điện năng tương đương 18.000 kWh/ngày đến 25.000 kWh/ngày. Con số này đáp ứng nhu cầu sử dụng điện sinh hoạt cho khoảng 15.000 đến 20.000 hộ gia đình, đồng thời tiết kiệm hàng chục tỷ đồng chi phí xử lý môi trường hàng năm cho ngân sách địa phương.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng về tỷ trọng các vật liệu có nhiệt trị cao như bao bì nhựa, vỏ hộp carton và túi nilon xuất phát từ sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế mạnh mẽ của thành phố Bắc Ninh sang hướng công nghiệp và thương mại dịch vụ. Mức thu nhập bình quân đầu người tăng nhanh kéo theo thói quen sử dụng các sản phẩm đóng gói dùng một lần. Tuy nhiên, do rác thải sinh hoạt chưa được phân loại tại nguồn nên độ ẩm tự nhiên của rác bị đẩy lên rất cao, dao động từ 55% đến 65%. Độ ẩm cao là yếu tố cản trở lớn nhất làm suy giảm nhiệt trị ban đầu của khối rác khi nạp vào lò đốt.

Khi so sánh với các quốc gia phát triển như Nhật Bản, nơi có 1.893 nhà máy thiêu hủy rác xử lý tới 72% tổng lượng rác đô thị, có thể thấy Bắc Ninh đang sở hữu tiềm năng rất lớn nhưng chưa được khai thác. Tại Việt Nam, các mô hình tiên tiến như nhà máy đốt rác công nghiệp công suất 75 tấn/ngày phát điện 1.930 kW tại Sóc Sơn hay công nghệ nhiệt phân Plasma tạo ra 815 kWh từ 1 tấn rác thải đã minh chứng tính khả thi kỹ thuật vượt trội. Nếu áp dụng công nghệ đốt hai cấp có tận dụng nhiệt, thành phố Bắc Ninh hoàn toàn có thể biến nguồn rác thải vốn gây ô nhiễm thành nguồn tài nguyên điện năng dồi dào.

Để trực quan hóa các kết quả nghiên cứu, dữ liệu thành phần rác thải có thể được biểu diễn thông qua biểu đồ tròn so sánh tỷ lệ các hợp phần cháy được và không cháy được giữa 5 nhóm khu vực khảo sát. Đồng thời, biểu đồ kết hợp dạng cột và đường sẽ thể hiện rõ nét mối tương quan giữa xu hướng gia tăng khối lượng chất thải rắn phát sinh và tiềm năng sản lượng điện phát thanh toán theo từng mốc thời gian từ năm 2012 đến năm 2020. Bảng cân bằng vật chất và năng lượng sẽ cung cấp cái nhìn chi tiết về tỷ lệ chuyển hóa từ tấn rác đầu vào sang megawatt điện đầu ra.

Đề xuất và khuyến nghị

Xây dựng và vận hành nhà máy đốt rác phát điện thu hồi năng lượng: Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Ninh chủ trì phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ cùng các nhà đầu tư triển khai xây dựng nhà máy xử lý rác công nghệ đốt 2 cấp với công suất từ 200 đến 300 tấn/ngày. Mục tiêu hướng tới là giảm 90% lượng rác phải chôn lấp và hòa lưới điện địa phương từ 3 MW đến 5 MW điện năng trong giai đoạn 2015 - 2020.

Thiết lập hệ thống phân loại chất thải rắn đồng bộ tại nguồn: Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh phối hợp cùng chính quyền 19 phường, xã phát động chương trình phân loại rác thành ba dòng riêng biệt gồm rác hữu cơ, rác tái chế và rác đốt sinh năng lượng. Mục tiêu đặt ra là đạt tỷ lệ 70% hộ gia đình và 100% cơ sở thương mại thực hiện phân loại chuẩn xác trong mốc thời gian 2013 - 2016 nhằm hạ độ ẩm rác xuống dưới 45%, giúp tối ưu hóa hiệu suất buồng đốt.

Cơ giới hóa và hiện đại hóa hạ tầng thu gom, vận chuyển: Công ty Cổ phần Môi trường và Công trình Đô thị Bắc Ninh đầu tư thay thế toàn bộ xe đẩy tay thủ công bằng hệ thống xe ép rác chuyên dụng kín khít có thiết bị thu gom nước rỉ rác. Tăng cường xây dựng 3 trạm trung chuyển rác ép kín tại các cửa ngõ thành phố, nâng tỷ lệ thu gom rác toàn địa bàn lên 98% trong lộ trình 2014 - 2017.

Hoàn thiện cơ chế chính sách ưu đãi đầu tư và giá mua điện sinh khối: Hội đồng nhân dân và Ủy ban nhân dân tỉnh Bắc Ninh ban hành văn bản quy định mức trợ giá thu gom xử lý rác và hỗ trợ giá bán điện từ chất thải rắn theo khung chính sách tại Quyết định số 37/2011/QĐ-TTg. Thu hút ít nhất 2 dự án đầu tư theo hình thức đối tác công tư trong giai đoạn 2014 - 2018 thông qua các chính sách miễn giảm thuế thu nhập doanh nghiệp và tiền thuê đất.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Cơ quan quản lý nhà nước và nhà hoạch định chính sách: Ủy ban nhân dân các cấp, Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Công Thương và Sở Xây dựng tỉnh Bắc Ninh. Luận văn cung cấp số liệu thực chứng và phương pháp luận chuẩn xác để xây dựng Quy hoạch quản lý chất thải rắn đô thị, hoạch định chiến lược phát triển năng lượng tái tạo và ban hành các tiêu chuẩn quản lý môi trường cấp tỉnh.

Doanh nghiệp và các nhà đầu tư công nghệ năng lượng tái tạo: Các công ty môi trường đô thị, tập đoàn năng lượng và quỹ đầu tư hạ tầng xanh. Dữ liệu nhiệt trị chi tiết và các phân tích kỹ thuật về lò đốt giúp doanh nghiệp hoàn thiện báo cáo nghiên cứu khả thi, tính toán chi phí đầu tư và thời gian hoàn vốn cho các dự án nhà máy điện rác.

Các viện nghiên cứu, trường đại học và học viên cao học: Giảng viên, nghiên cứu viên và sinh viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Đô thị, Kỹ thuật Nhiệt và Năng lượng mới. Công trình là tài liệu tham khảo giá trị về phương pháp lấy mẫu phân tầng, quy trình phân tích nhiệt lượng kế bom và mô hình hóa dự báo phát thải chất thải rắn.

Đơn vị cung ứng dịch vụ môi trường và vận hành xử lý chất thải: Ban quản lý các khu công nghiệp, công ty dịch vụ công ích đô thị và các hợp tác xã môi trường. Luận văn đem lại cẩm nang thực hành hữu ích để cải tiến mạng lưới thu gom, nâng cao hiệu suất ép rác và kiểm soát khí thải độc hại trong quá trình vận hành lò đốt công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Thành phần rác thải sinh hoạt tại thành phố Bắc Ninh có đủ nhiệt trị để tự cháy trong lò đốt công nghiệp mà không cần bổ sung nhiên liệu phụ trợ không?

Hỗn hợp rác thải sinh hoạt chưa phân loại tại thành phố có nhiệt trị trung bình từ 1.150 kcal/kg đến 1.480 kcal/kg, tiệm cận ngưỡng tự cháy tối thiểu là 1.200 kcal/kg. Khi tiến hành sấy sơ bộ hoặc phân loại loại bỏ rác hữu cơ nhiều nước, nhiệt trị rác vượt mức 3.000 kcal/kg, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu tự duy trì phản ứng cháy ổn định trong buồng đốt mà không cần đốt kèm dầu hay than cốc.

Công nghệ đốt rác thu hồi năng lượng có nguy cơ phát sinh khí độc Dioxin và Furan gây hại cho sức khỏe cộng đồng không?

Quá trình hình thành Dioxin và Furan bị triệt tiêu hoàn toàn khi áp dụng công nghệ lò đốt hai cấp hiện đại. Buồng đốt thứ cấp duy trì nhiệt độ từ 1.100 độ C đến 1.200 độ C với thời gian lưu cháy trên 2 giây để bẻ gãy cấu trúc độc tố, kết hợp cùng hệ thống làm lạnh nhanh khí thải và tháp hấp phụ than hoạt tính giúp nồng độ khí thải đạt chuẩn môi trường quốc tế.

Chi phí đầu tư và vận hành công nghệ đốt rác phát điện chênh lệch như thế nào so với phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh?

Chi phí xây dựng và lắp đặt thiết bị cho nhà máy đốt rác phát điện cao hơn từ 10 đến 15 lần so với xây dựng bãi chôn lấp hợp vệ sinh cùng công suất tiếp nhận. Tuy nhiên, công nghệ đốt rác lại mang lại dòng doanh thu bền vững từ việc bán điện thương phẩm, thu hồi kim loại tái chế, sản xuất gạch không nung từ tro xỉ và tiết kiệm tới 90% diện tích đất đai lâu dài.

Tại sao công tác phân loại rác tại nguồn lại đóng vai trò quyết định tới hiệu suất chuyển hóa năng lượng của nhà máy đốt rác?

Việc phân loại rác tại nguồn giúp tách riêng các hợp phần hữu cơ có độ ẩm cao như thức ăn thừa để ủ phân vi sinh, giữ lại các vật liệu có nhiệt trị cao như giấy, nilon, nhựa khô và gỗ vụn. Điều này trực tiếp nâng cao nhiệt trị khối rác lên gấp 2 đến 3 lần, giảm thiểu lượng tro xỉ phát sinh và hạ thấp đáng kể chi phí xử lý khí thải của lò đốt.

Tỉnh Bắc Ninh có những điều kiện thuận lợi nào để thu hút các dự án biến rác thải thành điện năng trong thực tế?

Thành phố Bắc Ninh sở hữu mật độ dân cư cao, lượng rác phát sinh tập trung lớn trên 120 tấn/ngày và hệ thống giao thông kết nối đồng bộ. Đồng thời, địa phương nằm trong vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ với nhu cầu tiêu thụ điện công nghiệp rất lớn, được hưởng trọn vẹn các cơ chế ưu đãi về giá điện sinh khối và hỗ trợ đất đai theo các quyết định chiến lược của Chính phủ.

Kết luận

• Công trình nghiên cứu đã thiết lập thành công bộ dữ liệu khoa học toàn diện về đặc tính vật lý, thành phần hóa học và nhiệt trị của chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh với độ tin cậy thực nghiệm cao.
• Kết quả khẳng định tính khả thi kỹ thuật và tiềm năng kinh tế vượt trội của giải pháp thiêu đốt thu hồi năng lượng, cho phép sản xuất nguồn điện tái tạo từ 2 MW đến 5 MW, giảm thiểu 90% nhu cầu sử dụng đất chôn lấp rác.
• Hệ thống 4 nhóm giải pháp đề xuất mang tính đồng bộ và thực tiễn cao, bao quát từ khâu hoàn thiện cơ chế ưu đãi tài chính, cải tiến chuỗi thu gom cơ giới hóa cho đến chuyển giao công nghệ lò đốt hiện đại.
• Lộ trình triển khai khuyến nghị chia thành hai giai đoạn rõ ràng: hoàn thành thử nghiệm phân loại nguồn và chuẩn bị đầu tư trong giai đoạn 2013 - 2015, tiến tới vận hành thương mại nhà máy điện rác trong giai đoạn 2016 - 2020.
• Các cấp chính quyền địa phương và cộng đồng doanh nghiệp cần nhanh chóng bắt tay hiện thực hóa dự án đốt rác phát điện, tạo bước đột phá trong công tác bảo vệ môi trường và xây dựng mô hình đô thị xanh phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Hiện nay, khủng hoảng năng lượng không còn mang tính chất quốc gia mà lan rộng toàn cầu. Các nguồn năng lượng truyền thống, sẵn có trong tự nhiên đang dần cạn kiệt, suy giảm nghiêm trọng. Nếu con người không thực sự tỉnh táo để có những thay đổi kịp thời thì trong tương lai không xa nhân loại sẽ rơi vào tình trạng bất ổn về kinh tế, chính trị, xã hội, ô nhiễm môi trường nặng nề hơn. Việc tìm hiểu, nghiên cứu, đưa ra các phương án ứng dụng năng lượng tái tạo vào thực tế cuộc sống con người đang là nhu cầu bức thiết.

Với sự phát triển của khoa học, kỹ thuật, các công nghệ mới ra đời đã giúp chúng ta có các hướng giải quyết khả thi hơn; một trong các dạng năng lượng tái tạo đó là năng lượng sinh khối, đặc biệt là chất thải rắn, nếu tận dụng được nguồn nguyên liệu này làm đầu vào để tạo ra các dạng năng lượng hữu ích thì nó vừa mang lại hiệu quả kinh tế lại vừa có ý nghĩa to lớn trong công tác bảo vệ môi trường. Bắc Ninh là một tỉnh nằm ở khu vực đồng bằng sông Hồng, nơi có tốc độ tăng trưởng kinh tế xã hội cao trong những năm gần đây, đặc biệt là thành phố Bắc Ninh. Bắc Ninh đang phấn đấu đến năm 2015 cơ bản sẽ trở thành tỉnh công nghiệp, nhưng bên cạnh phát triển kinh tế để đạt được mục tiêu trên tỉnh cũng cần quan tâm tới vấn đề bảo vệ môi trường. Trong tỉnh, Thành phố Bắc Ninh là trung tâm kinh tế, văn hóa, xã hội của cả tỉnh đang có những hành động tích cực nhằm giải quyết các vấn đề môi trường.

Với việc mở rộng địa giới hành chính, phát triển công nghiệp đã tăng yêu cầu giải quyết lượng lớn chất thải rắn thành phố. Nếu chúng ta tận dụng được lượng chất thải rắn để tạo ra năng lượng hữu ích phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất thì sẽ giảm rất nhiều chi phí so với việc xử lý bằng phương pháp chôn lấp hiện nay và góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải rắn. Vì những lý do trên đã gợi mở cho tác giả thực hiện đề tài: “Đánh giá tiềm năng năng lƣợng từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh”. Nguyễn Thị Hồng Linh 1 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu một số vấn đề sau: - Xác định thành phần, đặc điểm và tính khối lượng chất thải rắn phát sinh tại thành phố Bắc Ninh.

- Xác định nhiệt trị của một số chất thải rắn và năng lượng sinh ra từ chất thải rắn tại thành phố Bắc Ninh. - Dự báo khối lượng chất thải rắn và tiềm năng năng lượng từ chất thải rắn của thành phố Bắc Ninh những năm tiếp theo. Mục tiêu của đề tài: Thông qua khối lượng chất thải rắn và giá trị năng lượng tính toán được đánh giá xem thành phố Bắc Ninh có nên đầu tư xây dựng một nhà máy xử lý chất thải rắn bằng phương pháp đốt hay không. Nguyễn Thị Hồng Linh 2 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.

Tổng quan lịch sử về năng lƣợng Năng lượng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật. Năng lượng là một dạng tài nguyên quan trọng, cần thiết cho sự phát triển của xã hội loài người. Trong quá trình phát triển của xã hội loài người, nguồn năng lượng mà con người sử dụng thường xuyên dịch chuyển từ dạng này sang dạng khác. Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượng mặt trời dùng để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lương thực, thực phẩm, đồ dùng và nhiên liệu gỗ củi.

Tiếp đó là năng lượng nước, gió, sức kéo của gia súc. Năng lượng khai thác từ than đá ngự trị trong thế kỷ XVIII - XIX. Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ XX và từng bước chia sẻ vai trò của mình với năng lượng hạt nhân. Các dạng năng lượng mới ít ô nhiễm như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng sinh khối….thu nhận được với những phương pháp và phương tiện công nghệ tiên tiến đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình.

Nhu cầu năng lượng của con người tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển. 100000 năm trước công nguyên, mỗi ngày một người tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal. 500 năm trước công nguyên tăng lên 12000 Kcal. Đầu thế kỷ XV lên tới 26000 Kcal, giữa thế kỷ XIX là 70000 Kcal và hiện nay trên 200000 Kcal [6].

Tỷ lệ năng lượng được khai thác theo các nguồn khác nhau thay đổi theo từng loại quốc gia. Tại các nước công nghiệp phát triển các nguồn năng lượng thương mại chiếm phần lớn. Ngược lại, tại các nước đang phát triển, các nguồn năng lượng phi thương mại (gỗ, củi, phế thải nông nghiệp) lại chiếm phần chính. Nhìn chung mỗi loại nguồn năng lượng đều có ưu, nhược điểm riêng của mình.

Do đó mỗi quốc gia cần có một hệ thống các nguồn năng lượng hoạt động kết hợp và bổ sung cho nhau, tạo nên một cơ cấu hợp lý về năng lượng. Tỷ lệ các nguồn năng lượng ở các quốc gia có nền kinh tế khác nhau trên thế giới được trình bày theo Hình 1. Khai thác và sử dụng năng lượng không ngừng tăng lên về tổng số lượng và bình quân cho từng người. Hoạt động đó đang tác động mạnh mẽ tới môi trường sống trên trái đất như tạo ra các dạng ô nhiễm, gia tăng hiệu ứng nhà kính [6].

Nguyễn Thị Hồng Linh 3 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 Hạt nhân 5% Dầu Thuỷ điện Than 25% Dầu 38% Khí đốt Sinh khối Than Sinh khối 3% Hạt nhân Thủy điện 6% Khí đốt 23% a. Các nước công nghiệp Hạt nhân 1% Dầu 23% Than 28% Thủy điện 6% Khí đốt 7% Sinh khối 35% b. Các nước đang phát triển Hình 1. Tỷ lệ sử dụng nguồn năng lƣợng thế giới ở các nƣớc khác nhau 1.

Các nguồn năng lƣợng của loài ngƣời Các nguồn năng lượng của Trái Đất có thể chia thành 3 nhóm lớn: + Năng lượng hóa thạch: than, dầu, khí đốt; + Năng lượng tái sinh nguồn gốc mặt trời: sinh khối thực vật, thủy điện, sóng, thủy triều, gió, ánh sáng mặt trời… + Năng lượng tàn dư của Trái đất: địa nhiệt, năng lượng hạt nhân. Nguyễn Thị Hồng Linh 4 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 Một số dạng năng lượng và tác động của nó tới môi trường: * Than đá: Than đá là một dạng năng lượng mặt trời được tích trữ trong lòng trái đất. Trữ lượng các loại than đá trên toàn thế giới có thể đáp ứng nhu cầu của con người trong khoảng 200 năm nữa. Than đá được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện, các hoạt động công nghiệp khác.

Khai thác than đá bằng phương pháp lộ thiên tạo nên lượng đất đá thải lớn, ô nhiễm bụi, ô nhiễm nước, mất rừng. Khai thác than bằng phương pháp hầm lò hiện nay làm mất 50% trữ lượng, gây lún đất, ô nhiễm nước, tiêu hao gỗ chống lò và gây các tai nạn hầm lò. Chế biến và sàng tuyển than tạo ra bụi và nước thải chứa than, kim loại nặng. Đốt than tạo ra khí SO2, CO2 , NOx và các dạng ô nhiễm khác.

Theo tính toán một nhà máy nhiệt điện chạy than công suất 1.000 MW hàng năm thải ra môi trường 5 triệu tấn CO2, 18.000 tấn phế thải rắn. Trong thành phần chất thải rắn, bụi, nước thải thường chứa kim loại nặng và chất phóng xạ độc hại. * Dầu mỏ và khí thiên nhiên: Dầu mỏ và khí thiên nhiên là dạng nhiên liệu hóa thạch lỏng hoặc khí, tồn tại trong lòng trái đất. Theo tính toán, dự trữ dầu mỏ và khí đốt đáp ứng cho việc sử dụng của loài người trong khoảng từ 30 - 40 năm nữa.

Khai thác dầu mỏ tạo ra ô nhiễm dầu. Khai thác trên thềm lục địa gây lún đất, ô nhiễm dầu đối với đất, không khí, nước. Khai thác trên biển gây ô nhiễm biển (50% lượng dầu ô nhiễm trên biển gây ra là do khai thác trên biển). Chế biến dầu gây ô nhiễm dầu và kim loại nặng kể cả kim loại phóng xạ.

Sử dụng dầu tạo ra các loại ô nhiễm tương tự như than. * Thủy điện: Tiềm năng thủy điện của thế giới ước tính vào khoảng 2214000 MW, riêng Việt Nam 30.970 MW chiếm 1,4% tổng trữ lượng thế giới. Hiện nay thế giới đã khai thác được trung bình 17% tiềm năng. Thủy điện được xếp vào loại năng lượng sạch không thải ra chất ô nhiễm.

Tuy nhiên việc xây dựng các hồ chứa nước lớn và đập chắn có thể tạo ra các tác động lớn tới môi trường và tài nguyên thiên nhiên khu Nguyễn Thị Hồng Linh 5 K18 Cao học Khoa học Môi trƣờng LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Khoa Môi trường 2012 vực như động đất kích thích, thay đổi khí hậu thời tiết khu vực, mất đất canh tác, tạo ra lượng CH4 do phân huỷ chất hữu cơ lòng hồ, tạo ra các biến đổi thủy văn hạ lưu, tăng độ mặn nước sông, ảnh hưởng đến sự phát triển của các quần thể cá trên sông, tiềm ẩn tai biến môi trường. * Năng lượng hạt nhân: Năng lượng hạt nhân có hai dạng: năng lượng phân hủy chất phóng xạ như uran, thori và năng lượng tổng hợp hạt nhân các nguyên tố nhẹ như deterium và tritium. Hiện nay loại thứ nhất được khai thác dưới dạng các nhà máy điện hạt nhân, loại thứ hai có trữ lượng lớn, nhưng chưa đủ điều kiện khai thác quy mô công nghiệp. Nguồn năng lượng hạt nhân có ưu điểm không tạo nên các loại khí nhà kính như CO2, bụi.

Tuy nhiên, các nhà máy điện hạt nhân hiện nay là nguồn gây nguy hiểm lớn về môi trường do chất thải phóng xạ, khí, rắn, lỏng và các sự cố nhà máy. Sự cố tại nhà máy điện hạt nhân Checnobyl tại Ucraina (Liên Xô cũ) hay gần đây nhất là vụ nổ nhà máy hạt nhân Fukushima tại Nhật Bản là những ví dụ điển hình về các thảm họa do các sự cố điện hạt nhân gây ra.