Đánh giá khả năng thu hồi khí nhà kính (CH4, CO2) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ theo cách tiếp cận phân tích dòng vật chất (MFA)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------------

Nguyễn Thị Dung

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU HỒI KHÍ NHÀ KÍNH
(CH4, CO2) TỪ RÁC THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ THEO
CÁCH TIẾP CẬN PHÂN TÍCH DÒNG VẬT CHẤT (MFA)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
----------------------------

Nguyễn Thị Dung

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU HỒI KHÍ NHÀ KÍNH
(CH4, CO2) TỪ RÁC THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ THEO
CÁCH TIẾP CẬN PHÂN TÍCH DÒNG VẬT CHẤT (MFA)

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số

: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Giảng viên hƣớng dẫn: PGS.TS Trần Thị Hồng

Hà Nội – 2014


LỜI CẢM ƠN!
Để hoàn thành bài luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, cơ quan, bạn bè đồng nghiệp và
gia đình.
Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Thị Hồng
người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu trong
quá trình tôi thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Môi trường, Phòng
Sau đại học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã có
sự giúp đỡ tận tình trong quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin cảm ơn Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bắc Ninh, Phòng
Tài nguyên và Môi trường huyện Quế Võ, UBND các xã, thị trấn, các gia đình nơi
tôi thực hiện đề tài đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi được thu thập số liệu và
thực hiện đề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã luôn
động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bài luận văn này.
Tác giả

Nguyễn Thị Dung

i


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả

Nguyễn Thị Dung

ii


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN............... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
1.1.Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt và các vấn đề môi trƣờngError! Bookmark
1.1.1. Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt . Error! Bookmark not defined.
1.1.2. Thành phần hữu cơ của RTSH ..... Error! Bookmark not defined.
1.1.3. Ảnh hưởng môi trường của RTSH Error! Bookmark not defined.
1.2.Tổng quan về công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt trên thế giới và
Việt Nam……. ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1. Trên thế giới ................................. Error! Bookmark not defined.
1.2.2. Ở Việt Nam ................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.Phƣơng pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu
chất thải…….. ................................................... Error! Bookmark not defined.
1.3.1. Lịch sử của phương pháp MFA .... Error! Bookmark not defined.
1.3.2. Một số ứng dụng của MFA ........... Error! Bookmark not defined.
1.3.2.1. Lĩnh vực kỹ thuật và quản lý môi trườngError! Bookmark not
defined.
1.3.2.2. Lĩnh vực sinh thái công nghiệp (industrial ecology) ......... Error!
Bookmark not defined.

1.3.2.3. Quản lý tài nguyên ..................... Error! Bookmark not defined.
1.3.2.4. Quản lý chất thải ....................... Error! Bookmark not defined.
1.4.Sự cần thiết phải thu hồi khí nhà kính (CH4, CO2) từ rác thải
sinh hoạt hữu cơ ............................................... Error! Bookmark not defined.
1.4.1. Tác động của khí nhà kính (CH4,CO2)Error!

Bookmark

not

defined.
1.4.2. Tiềm năng mêtan sinh hóa của chất thải hữu cơ ................. Error!
Bookmark not defined.
1.4.3. Quá trình hình thành khí ở các bãi chôn lấp chất thải ........ Error!
Bookmark not defined.

iii


CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUERROR! BOOKMARK
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ...................... Error! Bookmark not defined.
2.2. Giới thiệu về khu vực nghiên cứu ... Error! Bookmark not defined.
2.2.1. Vị trí địa lý..................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2. Địa hình, địa mạo .......................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3. Khí hậu, thuỷ văn .......................... Error! Bookmark not defined.
2.2.4. Điều kiện kinh tế ............................ Error! Bookmark not defined.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu ................ Error! Bookmark not defined.
2.3.1. Phương pháp tổng quan tài liệu .... Error! Bookmark not defined.
2.3.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địaError!

Bookmark

not

defined.
2.3.3. Phương pháp xác định khối lượng và thành phần rác thải .. Error!
Bookmark not defined.
2.3.4. Phương pháp phân tích dòng vật chất MFAError! Bookmark not
defined.
2.3.5. Phân tích đánh giá, xử lý tổng hợp số liệuError! Bookmark not
defined.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬNERROR! BOOKMARK NOT
3.1. Đánh giá tình hình phát sinh và thu gom, xử lý RTSH tại huyện
Quế Võ……… ................................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1. Nguồn gốc rác thải sinh hoạt tại huyện Quế VõError! Bookmark
not defined.
3.1.2. Lượng RTSH được thu gom tại huyện Quế VõError!

Bookmark

not defined.
3.1.3. Thành phần RTSH tại huyện Quế VõError!

Bookmark

not

defined.
3.1.4. Hiện trạng thu gom, vận chuyển và phân loại, xử lý rác thải
sinh hoạt tại huyện Quế Võ...................... Error! Bookmark not defined.

iv


3.1.5. Hiện trạng xử lý rác thải sinh hoạt tại huyện Quế Võ .......... Error!
Bookmark not defined.
3.2. Kết quả phân tích khả năng thu hồi khí metan, cacbon dioxit theo
cách tiếp cận phân tích dòng vật chất .............. Error! Bookmark not defined.
3.3. Đề xuất công nghệ phù hợp để xử lý rác thải sinh hoạt và thu hồi
khí nhà kính (CH4, CO2) cho địa bàn nghiên cứuError! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 10
PHỤ LỤC ............................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Lượng CTR sinh hoạt phát sinh tại các đô thị Việt Nam năm 2007 ... Error!
Bookmark not defined.
Bảng 2: Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu người của một số đô thị ở
Việt Nam năm 2009 ......................................... Error! Bookmark not defined.
Bảng 3: Thành phần rác thải sinh hoạt ở một số tỉnh và thành phố .................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 4: Thành phần CTRSH tại đầu vào bãi chôn lấp của một số địa phương Error!
Bookmark not defined.
Bảng 5: Thành phần RTSH ở một số nước trên thế giới năm 2004 ................. Error!
Bookmark not defined.
Bảng 6: Thành phần RTSH của các nhóm nước ....... Error! Bookmark not defined.
Bảng 7: Thành phần nguyên tố của rác thải sinh hoạtError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 8: Tỷ lệ RTSH được xử lý bằng các phương pháp khác nhau ở một số
nước .................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 9: Một số chỉ tiêu phát triển kinh tế của huyện Quế VõError! Bookmark not
defined.
Bảng 10: Hệ số thoát nước bề mặt ............................ Error! Bookmark not defined.
Bảng 11: Nguồn phát sinh và khối lượng RTSH trên địa bàn huyện Quế Võ năm
2014 .................................................................. Error! Bookmark not defined.
Bảng 12: Lượng RTSH được thu gom của huyện Quế VõError!

Bookmark

not

defined.
Bảng 13: Thành phần của RTSH tại huyện Quế Võ . Error! Bookmark not defined.
Bảng 14: Tỷ lệ phần trăm thể tích của các khí sinh ra trong một ô chôn lấp rác
vệ sinh sau khi hoàn chỉnh ............................... Error! Bookmark not defined.

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Mức phát sinh rác thải sinh hoạt của một số thành phố trên thế giới . Error!
Bookmark not defined.
Hình 2: Thành phần khí biogas (% thể tích) ............. Error! Bookmark not defined.

Hình 3: Sơ đồ lên men metan bởi các vi sinh vật...... Error! Bookmark not defined.
Hình 4: Địa bàn huyện Quế Võ trong tỉnh Bắc Ninh Error! Bookmark not defined.
Hình 5: Sơ đồ cân bằng C trong bãi chôn lấp rác .... Error! Bookmark not defined.
Hình 6: Hạ tầng bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh tại xã Phù Lãng huyện Quế Võ Error!
Bookmark not defined.
Hình 7: Cân bằng cacbon cho bãi chôn lấp rác Phù Lãng, Quế Võ, Bắc Ninh.
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 8: Sơ đồ mặt cắt bãi chôn lấp có thu hồi khí gasError!

Bookmark

not

defined.
Hình 9: Sơ đồ hệ thống thu khí metan từ khí bãi rác để chạy máy phát điện ... Error!
Bookmark not defined.
Hình 10: Sơ đồ công nghệ ủ sinh học xử lý chất thải sinh hoạt hữu cơ ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 11: Cân bằng cacbon của quá trình ủ sinh học xử lý rác thải sinh hoạt . Error!
Bookmark not defined.
Hình 12: Sơ đồ công nghệ ủ kị khí theo phuơng pháp ướt đa giai đoạn kết hợp
phát điện ........................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 13: Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính từ các kịch bản xử lý ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 14: Hiệu suất phát điện của công nghệ lên men mêtan Error! Bookmark not
defined.
Hình 15: Sơ đồ thu khí gas để phát điện từ bãi chôn lấpError!

Bookmark

not

defined.
Hình 16: Rác thải hữu cơ phát sinh tại các chợ ....... Error! Bookmark not defined.

vii


Hình 17: Các túi rác của các hộ gia đình sau khi cân được để lại địa điểm thu gom Error!
Bookmark not defined.
Hình 18: Đường làng, ngõ xóm tại huyện Quế Võ trở nên thông thoáng từ khi
tiến hành thu gom rác bằng xe đẩy tay ............ Error! Bookmark not defined.

viii


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CTR:

Chất thải rắn

CTRSH:

Chất thải rắn sinh hoạt

GDP:

Tổng sản phẩm nội địa

MFA:

Phân tích dòng vật chất

OECD:

Tổ chức Hợp tác và Phát triển kinh tế

TP. HCM:

Thành phố Hồ Chí Minh

TTCN:

Tiểu thủ công nghiệp

UBND:

Ủy ban nhân dân

VSMT:

Vệ sinh môi trường

XDCB:

Xây dựng cơ bản

ix

MỞ ĐẦU
Nền kinh tế Việt Nam đang có những bước chuyển mình mạnh mẽ. Cùng với quá
trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước bộ mặt xã hội đã có nhiều chuyển biến tích
cực. Mức sống của người dân càng cao thì nhu cầu tiêu dùng các sản phẩm xã hội càng
lớn, điều này đồng nghĩa với việc gia tăng lượng rác thải

sinh hoạt. Việc quản lý và xử

lý rác thải sinh hoạt đã và đang gây ra nhiều áp lực và được xã hội quan tâm.
Bên cạnh đó, nhận thức của xã hội ngày một được cải thiện về các vấn đề môi
trường. Xã hội đã quan tâm nhiều hơn đến việc phát triển bền vững chứ không chỉ là phát
triển kinh tế. Phát triển bền vững có thể hiểu là cải thiện chất lượng cuộc sống cho tất cả
mọi người bây giờ và trong tương lai mà không làm suy giảm hay cạn kiệt nguồn tài
nguyên của trái đất. Một trong những thách thức lớn nhất đối với việc thực hiện thành
công việc phát triển bền vững là thay đổi xu hướng không bền vững hiện nay trong tiêu
thụ tài nguyên và sản xuất chất thải.
Những năm gần đây, rác thải được coi là một nguồn tài nguyên có giá trị và đóng
vai trò quan trọng trong nền kinh tế. Việc tái chế, tận thu nguồn tài nguyên này đang ngày
càng được xã hội quan tâm.
Trên thế giới cũng đã có rất nhiều nghiên cứu về việc tận dụng rác thải hữu cơ
trong thu hồi năng lượng, đặc biệt là công nghệ lên men kị khí mêtan, và đã được áp dụng
thành công ở một số thành phố như: Singapore, Toronto và Newmarket của Canada, và
một số thành phố khác của Đức, Bỉ… Điển hình là công nghệ lên men mêtan kết hợp
phát điện đã được áp dụng thành công ở Canada [6].
Ở Việt Nam, công nghệ biogas cũng đã được nghiên cứu nhiều, nhưng

áp

dụng chủ yếu cho chất thải chăn nuôi, trang trại của các hộ gia đình. Hiện tại ở nước ta,

các dự án thu hồi khí bãi rác và phát điện có thể xem như các công trình nghiên cứu
chính về thu hồi năng lượng từ rác thải sinh hoạt hữu cơ. Vì vậy cần có nhiều nghiên cứu
hơn nữa trong việc đánh giá và đề xuất các công nghệ cho xử lý rác thải hữu cơ và thu
hồi năng lượng để áp dụng cho điều kiện cụ thể của nước ta.
Bên cạnh đó, vấn đề gia tăng khí nhà kính đang là mối lo ngại của toàn

thế giới.

Việc gia tăng khí nhà kính dẫn đến sự nóng lên toàn cầu và làm biến đổi khí hậu, đã và
10


đang gây ra những hậu quả nghiêm trọng. Chúng ta cũng đã biết khí CH4, CO2 là những
khí nhà kính chủ yếu và cũng là thành phần chính của khí biogas sinh ra từ sự phân hủy
rác thải sinh hoạt hữu cơ.
Xuất phát từ lý do trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Đánh giá khả năng thu hồi khí
nhà kính (CH4, CO2) từ rác thải sinh hoạt hữu cơ theo cách tiếp cận phân tích dòng vật
chất (MFA)” nhằm đề xuất một số giải pháp xử lý rác thải sinh hoạt và

thu hồi năng

lượng cũng như giảm thiểu khí thải nhà kính trong giai đoạn hiện nay. Với mục tiêu
nhằm:
Áp dụng cách tiếp cận phân tích dòng vật chất trong đánh giá khả năng

thu hồi

năng lượng từ rác thải sinh hoạt hữu cơ.
Góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tăng cường hiệu quả kinh tế.
Nội dung nghiên cứu:

Tổng quan về rác thải sinh hoạt hữu cơ và các giải pháp quản lý, xử lý.
Điều tra đánh giá hiện trạng phát thải rác hữu cơ tại huyện Quế Võ và

đánh giá

tiềm năng thu hồi metan theo phương pháp phân tích dòng.
Đề xuất công nghệ cho việc xử lý rác thải sinh hoạt và thu hồi khí nhà kính CH4,
CO2 phù hợp địa bàn nghiên cứu.

11


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt:
1.

Báo xây dựng (2009), Xử lý chất thải rắn sinh hoạt đến năm 2020: Phải

áp

dụng công nghệ tái chế, Hà Nội.
2.

Bộ Tài nguyên và Môi trường (2011), Báo cáo môi trường quốc gia 2011,

Hà

Nội.
3.

Đặng Kim Cơ (2004), Kỹ thuật môi trường, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, tr 32.

4.

Đỗ Thị Lan, Nguyễn Chí Hiểu, Trương Thành Nam (2007), Tài liệu kinh tế chất
thải dùng cho các chuyên ngành, Đại học Nông lâm Thái Nguyên,

5.

Thái Nguyên.

Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn, Nhà xuất bản
Xây dựng, tr 401.

6.

Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thùy Diễm, Nguyễn Hoàng Lan Thanh (2010),
Công nghệ lên men Metan kết hợp phát điện – giải pháp xử lý rác cho các đô thị
lớn, góp phần kìm hãm biến đổi khí hậu, Tạp chí Phát triển

Khoa học và công

nghệ, tập 13, số M2-2010.
7.

Nguyễn Xuân Thành (2004), Giáo trình công nghệ vi sinh vật trong xử lí

ô

nhiễm môi trường, Nhà xuất bản Nông nghiệp, tr64.

8.

Nguyễn Xuân Thành (2004), Giáo trình vi sinh vật học nông nghiệp, Nhà xuất bản
Sư phạm, tr15.

9.

Hải Yến (2009), Những mô hình kiểu mẫu, Tạp chí An ninh thủ đô.

10. Lê Huỳnh Mai, Nguyễn Mai Phong (2009), Xã hội hoá công tác bảo vệ môi trường
– kinh nghiệm quốc tế và những đề xuất với Việt Nam, Tạp chí Tài nguyên và Môi
trường, kì 1 tháng 3/2009 (số 5).
11. Nghiêm Vân Khanh (2009), Áp dụng phân tích dòng luân chuyển vật chất để cải
thiện quản lý để cải thiện quản lý tại nhà máy xử lý rác hữu cơ Cầu Diễn – Hà Nội,
Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây Dựng, số 1.
12. Nghiêm Vân Khanh (2012), Nghiên cứu quá trình xử lý chất thải rắn hữu cơ bằng
công nghệ ủ sinh học cấp khí tự nhiên trong điều kiện Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ
thuật, Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội.
12


13. Nguyễn Thị Cẩm Vân (2011), Hiện trạng và giải pháp quản lý rác thải sinh hoạt tại
thành phố Thái Nguyên, Luận văn thạc sỹ Đại học Nông lâm

Thái Nguyên,

Thái Nguyên.
14. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Quản lý chất thải
rắn, NXB Xây Dựng, tr 75.
15. Trần Quang Ninh (2005), Tổng luận về công nghệ xử lý chất thải rắn của một số

nước và ở Việt Nam, NXB Trung tâm Thông tin KH&CN Quốc gia, tr24.
16. Viện Khoa học và Quản lý Môi trường (2011), Kiểm soát ô nhiễm từ các

quy

trình công nghệ xử lý chất thải, TP.Hồ Chí Minh.

Tiếng Anh:
17. Anna Fern´andez, Antoni S´anchez, Xavier Font (2005), Anaerobic co-digestion of
a simulated organic fraction of municipal solid wastes and fats of animal and
vegetable origin, Biochemical Engineering Journal 26, pages 22–28.
18. Emily L. Owens (2008), Material Flow Analysis for Kayangel State, Republic of
Palau: Solid Waste Management on a Small Pacific Island, master of science,
Michigan technological university.
19. George Tchobanoglous, Hilary Theisen, S. A. Vigil, Integrated Solid Waste
Management: Engineering Principles and Management Issues, McGraw-Hill.
20. IGES (2005) Waste management and recycling in Asia,

United States, pages

479,482.
21. Joke Waller (2000), Special session on meterial flow acounting, Paris.
22. John Barrett, Harry Vallack, Andrew Jones and Gary Haq (2002), A Material Flow
Analysis and Ecological Footprint of York, Technical report, Scotland.
23. K.S. Woon, Irene M.C. Lo (2013), Greenhouse gas accounting of the proposed
landfill extension and advanced incineration facility for municipal solid waste
management in Hong Kong, Science of the Total Environment, pages 458–460.
24. OECD Working Group on Environmental Information and Outlooks (2000), Special
session on material flow accounting, United States.
13

25. Paul H.Bruner and Helmut Rechberger (2005), Practical Handbook of meterial
flow analysic, NewYork.
26. Polprasert (1995), Organic waste recycling, John Wiley and Sons Ltd.
27. R. Couth, C. Trois, S. Vaughan-Jones (2011), Modelling of greenhouse gas
emissions from municipal solid waste disposal in Africa, International Journal of
Greenhouse Gas Control 5, pages 1443–1453.
28. S.M. Loureiro, E.L.L. Rovere a, C.F. Mahler (2013), Analysis of potential for
reducing emissions of greenhouse gases in municipal solid waste in Brazil, in the
state and city of Rio de Janeiro, Waste Management 33, pages 1302–1312.

14