Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn theo hướng tiếp cận Cơ chế phát triển sạch (CDM) (luận văn thạc sĩ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.11 MB, 80 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------►◙◄-------
Đỗ Thị Hải Vân
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI
CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN THEO HƢỚNG
TIẾP CẬN CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH (CDM)
Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 608502
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ HÀ
Hà Nội - 2012
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................... 3
1.1 Ngành chế biến tinh bột sắn ............................................................................................. 3
1.1.1 Quy trình chế biến tinh bột sắn ..................................................................................... 3
1.1.2. Nƣớc thải ngành chế biến tinh bột sắn ......................................................................... 5
1.2. Xử lý nƣớc thải ngành chế biến tinh bột sắn bằng phƣơng pháp sinh học ..................... 7
1.2.1. Cơ chế của quá trình phân hủy hiếu khí ..................................................................... 7
1.2.2. Cơ chế của quá trình phân hủy kỵ khí ......................................................................... 9
1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy sinh học ............................................ 14
1.3. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn ......................................... 17
1.3.1. Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn trên thế giới ........................... 17
1.3.2. Các nghiên cứu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam ........................... 18
1.4. Cơ chế phát triển sạch (CDM) ...................................................................................... 19
1.4.1. Giới thiệu chung về CDM ......................................................................................... 19
1.4.2. Hoat động CDM ở trên thế giới ................................................................................ 21
1.4.3. Các dự án CDM trong lĩnh vực xử lý ô nhiễm môi trƣờng ở Việt Nam................... 26
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................... 34
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................................... 34
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 35
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu .................................................................................... 35
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực tế .................................................................. 35
2.2.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ......................................................................................... 36
2.2.4. Tính toán lƣợng phát thải KNK khi không thu gom và xử lý nƣớc thải .................... 40
2.2.5. Tính toán giảm phát thải KNK khi có thu gom và xử lý nƣớc thải theo phƣơng pháp
luận do IPCC hƣớng dẫn ...................................................................................................... 41
2.2.6. Phƣơng pháp phân tích hiệu quả kinh tế khi áp dụng CDM ...................................... 46
2.2.7. Phƣơng pháp tổng hợp, xử lý số liệu ......................................................................... 46
Chƣơng 3 - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………………………………………..46
3.1. Kết quả khảo sát hiện trạng sản xuất tinh bột sắn và nƣớc thải tại làng nghề Dƣơng
Liễu, Hà Nội ........................................................................................................................ 47
3.1.1. Kết quả khảo sát hiện trạng sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dƣơng Liễu, Hà Nội
............................................................................................................................................. 47
3.1.2. Kết quả khảo sát đặc trƣng nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dƣơng Liễu,
Hà Nội .................................................................................................................................. 48
3.2. Kết quả xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn có tận thu metan bằng hệ thống UASB
thực nghiệm ......................................................................................................................... 51
3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của tải lƣợng COD đến hiệu quả xử lý......................... 51
3.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hƣởng của thời gian lƣu đến hiệu quả xử lý ............................ 52
3.2.3. Kết quả khảo sát hiệu suất chuyển hóa khí ................................................................ 53
3.3. Kết quả đánh giá hiệu quả giảm phát thải KNK với các phƣơng án xử lý nƣớc thải lựa
chọn ...................................................................................................................................... 54
3.3.1. Kết quả tính toán lƣợng phát thải KNK khi không thu gom và xử lý nƣớc thải ...... 54
3.3.2. Kết quả đánh giá hiệu quả giảm phát thải KNK khi xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột
sắn ........................................................................................................................................ 55
3.3.3 Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế từ bán chứng chỉ CER và khi thay thế một phần
lƣợng than sử dụng cho quá trình sản xuất tinh bột sắn bằng khí sinh học thu hồi ............. 66
3.4. Đề xuất giải pháp phù hợp để xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn giảm phát thải khí
nhà kính................................................................................................................................ 68
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...................................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 75
PHỤ LỤC ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
MỞ ĐẦU
Nƣớc ta đang trong quá trình công nghiệp hóa với mục tiêu phấn đấu đến
năm 2020, về cơ bản Việt Nam sẽ trở thành một nƣớc công nghiệp và tất yếu là sự
đô thị hóa ở các thành phố lớn. Theo dự báo, đến năm 2020 tỷ lệ đô thị hóa của
nƣớc ta sẽ đạt 45% tƣơng ứng với quy mô dân số là khoảng 46 triệu ngƣời [79].
Tuy nhiên kèm theo đó là vấn đề môi trƣờng ngày càng trở nên bức xúc và cần phải
đƣợc giải quyết.
Từ thực tế của ngành sản xuất tinh bột sắn là một trong những ngành công
nghiệp tiêu thụ nhiều nƣớc và năng lƣợng. Hàng năm lƣợng nƣớc xả thải ra môi
trƣờng của ngành khá lớn (15 m3/tấn sắn tƣơi) [48]; nƣớc thải chứa nhiều các chất
hữu cơ, chất độc cyanua có độc tính cao... gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng
nếu không có biện pháp xử lý hiệu quả.
Với đặc trƣng của nƣớc thải chế biến tinh bột sắn có hàm lƣợng chất hữu cơ
cao khi phân hủy có thể tạo thành khí metan, CO2 là những khí có thể gây hiệu ứng
nhà kính, nên xu hƣớng trên thế giới ngày nay, không chỉ tập trung vào khía cạnh
xử lý nƣớc thải mà còn xem xét, kết hợp việc xử lý nƣớc thải với việc tận thu, giảm
phát thải khí nhà kính theo hƣớng tiếp cận cơ chế phát triển sạch – CDM.
Ở Việt nam bƣớc đầu đã có một số nghiên cứu khả quan về xử lý nƣớc thải
ngành tinh bột sắn theo xu thế trên nhƣng nhìn chung mới là bƣớc đầu và chƣa đạt
hiệu quả cao. Trong khi đó, ngành công nghiệp sản xuất tinh bột sắn ở nƣớc ta lại
rất phát triển, đã đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trƣởng kinh tế. Vì
vậy, việc xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn theo xu hƣớng trên là hoàn toàn có
triển vọng để mở rộng và áp dụng phổ biến trong tƣơng lai.
Tuy nhiên, vẫn cần phải có những nghiên cứu cụ thể hơn và phù hợp với điều
kiện hiện nay của nƣớc ta. Đặc biệt là vận dụng các phƣơng pháp luận do Ủy ban
Liên Chính phủ về Biến đổi Khí hậu (IPCC) hƣớng dẫn để tính toán giảm phát thải
khí nhà kính trong xử lý nƣớc thải ngành tinh bột sắn.
1
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, trong luận văn này đã tiến hành thực hiện
đề tài : “Nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn theo hướng tiếp cận Cơ
chế phát triển sạch (CDM)” với mục tiêu: xử lý ô nhiễm môi trƣờng (nƣớc thải chế
biến tinh bột sắn) kết hợp thu khí giảm phát thải khí nhà kính nhằm bảo vệ môi
trƣờng và tăng hiệu quả kinh tế.
Nội dung nghiên cứu của luận văn:
- Nghiên cứu hệ thống xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn tại cơ sở sản
xuất tinh bột sắn làng nghề Dƣơng Liễu, Hà Nội đảm bảo đạt quy chuẩn xả thải theo
QCVN 40/2011 BTNMT, mức B
- Tính toán giảm phát thải khí nhà kính khi thu hồi và tận dụng khí metan
hình thành từ quá trình phân hủy yếm khí của hệ thống xử lý nƣớc thải
- Ƣớc tính hiệu quả kinh tế từ bán chứng chỉ giảm phát thát (CER) và khi
thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch (than) bằng khí sinh học thu hồi.
.
2
Chƣơng 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Ngành chế biến tinh bột sắn
1.1.1 Quy trình chế biến tinh bột sắn
Quy trình chế biến tinh bột sắn đƣợc thể hiện trong Hình 1.1
Quá trình chế biến tinh bột sắn cần sử dụng một lƣợng lớn nƣớc chủ yếu cho
quá trình rửa và lọc. Lƣợng nƣớc thải ra trung bình 15 m3 khi sản xuất 1 tấn sắn
tƣơi. Sau khi lọc bột sắn đƣợc sấy khô bằng không khí nóng để giảm lƣợng nƣớc từ
35 - 40% xuống 11 - 13%. Quá trình này đòi hỏi nhiều năng lƣợng. Thông thƣờng
nhu cầu năng lƣợng điện và năng lƣợng nhiệt cho 1 kg sản phẩm là 0,320 – 0,939
MJ và 1,141 - 2,749 MJ tƣơng đƣơng 25% và 75% tổng năng lƣợng [48].
Sắn củ tƣơi
Nƣớc
Nƣớc thải
Bóc vỏ, rửa sạch
Vỏ sắn
Nghiền
Nƣớc
Nhiệt
lƣợng
Lọc thô
Bã thải rắn
Lắng lần 1
Lắng lần 2
Thu tinh bột
Thu bột đen
Phơi sấy khô
Hơi nƣớc
Nƣớc
thải
Sản phẩm
Hình 1.1. Quy trình chế biến tinh bột sắn [24, 45]
Đỗ Thị Hải Vân
3
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
+ Rửa - bóc vỏ: là công đoạn làm sạch nguyên liệu, đồng thời loại bỏ lớp vỏ
Quá trình rửa nguyên liệu đƣợc thực hiện nhờ thiết bị rửa hình trống quay hoặc máy
rửa có guồng. Máy rửa hình trống quay, gồm một buồng hình trụ mở, đƣợc bọc
bằng mắt lƣới thô, quay với tốc độ 10 ÷ 15 vòng/phút. Thiết bị làm việc gián đoạn
theo mẻ, nguyên liệu đƣợc cho vào lồng. Khi lồng quay nƣớc đƣợc tƣới vào trong
suốt quá trình nhờ bộ phận phân phối nƣớc. Khi lồng quay các củ sắn chuyển động
trong lồng va chạm vào nhau và va chạm vào thành lồng, do đó đất cát cà vỏ đƣợc
tách ra [27, 45, 78].
Sau khi bóc vỏ, củ sắn thƣờng đƣợc ngâm trong máng nƣớc để loại bỏ các
chất hoà tan trong nguyên liệu nhƣ: độc tố, sắc tố, tanin,…
+ Nghiền: Sau khi ngâm, sắn đƣợc đƣa vào thiết bị nghiền thành bột nhão,
phá vỡ tế bào củ và giải phóng tinh bột. Bột nhão sau nghiền gồm tinh bột, xơ và
các chất hoà tan nhƣ đƣờng, chất khoáng, protein, enzym và các vitamin [27, 45,
78].
+ Lọc thô: là công đoạn quan trọng, phải sử dụng nhiều nƣớc có thể lọc thủ
công hoặc dùng máy lọc.
- Lọc thủ công dùng lƣới lọc, bột nhão đƣợc trộn đều trong nƣớc, đƣợc chà
và lọc trên khung lọc, dịch bột lọc chảy qua lƣới lọc vào bể còn bã sắn ở trên đƣợc
lọc lần 2 để tận thu tinh bột.
- Máy lọc: là một thùng quay trong đó có đặt lƣới lọc, làm việc gián đoạn
theo mẻ. Nƣớc và bột nhão đƣợc cấp vào thùng, khi thùng quay bột nhão đƣợc đảo
đều trong nƣớc nhờ cánh khuấy, sữa bột chảy xuống dƣới qua khung lƣới lọc trƣớc
khi vào bể lắng. Lƣới lọc ngoài thùng quay giữ lại các hạt bột có kích thƣớc lớn,
phần bột này sẽ đƣợc đƣa trở lại thiết bị lọc. còn phần xơ bã đƣợc xả ra ngoài qua
cửa xả bã [27, 45, 78].
+ Lắng : Tinh bột có đặc điểm dễ lắng và dễ tách, sau 8 ÷ 15h có thể lắng
hoàn toàn. Khi bột đã lắng, từ từ tháo nƣớc tránh gây sáo trộn tạp chất (bột đen) trên
bề mặt lớp bột. Lớp bột đen sẽ đƣợc loại bỏ để đảm bảo chất lƣợng của bột thành
phẩm.
Đỗ Thị Hải Vân
4
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Để thu đƣợc tinh bột có chất lƣợng cao, tinh bột sắn thô đƣợc tinh chế một
lần nữa theo quy tình sau: Bột thô có độ ẩm từ 55 ÷ 60% cho vào bể, bơm nƣớc vào
với tỉ lệ bột và nƣớc là 1/6. Dùng máy khuấy cho đồng nhất, để bột lắng lại sau 8 ÷
15h tháo nƣớc trong và hớt lớp bột đen nổi lên trên. Có thể rửa 3 đến 4 lần để loại
bỏ hết tạp chất, sau khi rửa xong dùng tro thấm nƣớc và đem bột ra phơi hoặc sấy
khô [27, 45, 78].
1.1.2. Nước thải ngành chế biến tinh bột sắn
Lƣợng nƣớc thải sinh ra từ trong quá trình chế biến tinh bột sắn là rất lớn,
trung bình 10 -30 m3/tấn sản phẩm [48].
Căn cứ vào qui trình chế biến bột sắn, có thể chia nƣớc thải thành 2 dòng:
- Dòng thải 1: là nƣớc thải ra sau khi phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏ
các chất bẩn và vỏ ngoài củ sắn. Loại nƣớc thải này có lƣu lƣợng thấp (khoảng 2m3
nƣớc thải /tấn sắn củ), chủ yếu chứa các chất có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn, đất,
cát…). Do vậy với nƣớc thải loại này có thể cho qua song chắn, để lắng rồi quay
vòng nƣớc ở giai đoạn rửa. Phần bị giữ ở song chắn (vỏ sắn) sau khi phơi khô đƣợc
làm nhiên liệu chất đốt tại các gia đình sản xuất.
- Dòng thải 2: là nƣớc thải ra trong quá trình lọc sắn, loại nƣớc thải này có
lƣu lƣợng lớn (10m3 nƣớc thải/tấn sắn củ), có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, hàm
lƣợng rắn lơ lửng cao, pH thấp, hàm lƣợng xianua cao, mùi chua, màu trắng đục.
Nƣớc thải chế biến tinh bột sắn bao gồm các thành phần hữu cơ nhƣ tinh bột,
protein, xenluloza, pectin, đƣờng có trong nguyên liệu củ sắn tƣơi là nguyên nhân
gây ô nhiễm cao cho các dòng nƣớc thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn [1, 18].
Nƣớc thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thông số đặc
trƣng: pH thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lƣợng chất
rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dƣỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học
(BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao [17, 18]. Nồng độ ô
nhiễm của nƣớc thải tinh bột sắn thể hiện cụ thể ở Bảng 1.1.
Đỗ Thị Hải Vân
5
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Bảng 1.1. Chất lƣợng nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn [48]
QCVN
TT
Thông số
Đơn vị
Giá trị
40:2011, mức
B
1
pH
-
3.5 -5.0
5,5-9
2
COD
mg/l
7000 – 40000
150
3
BOD5
mg/l
6000 – 23000
50
4
TSS
mg/l
4000 – 8000
100
5
∑N
mg/l
42 - 262
40
6
∑P
mg/l
11 - 46
6
7
CN-
mg/l
10 - 40
0,1
Số liệu ở bảng 1.1, cho thấy khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nƣớc thải
cao hơn nhiều lần so với QCVN 40 :2011/ BTNMT cột B. Cụ thể, COD cao hơn
200 lần; BOD cao hơn gần 500 lần; tổng nitơ và tổng photpho cao hơn 7 lần…so
với QCVN 40:2011/BTNMT.
Khi tính riêng cho 52 nhà máy qui mô lớn, ƣớc tính lƣợng nƣớc thải sinh ra
hàng ngày khi vào mùa vụ khoảng 140000 m3/ngày với tải lƣợng SS khoảng 1000
tấn/ngày; BOD khoảng 3.000 tấn/ngày; COD khoảng 5000 tấn/ngày; CN- khoảng 5
tấn/ngày [48].
Nếu lấy nƣớc thải sinh hoạt làm cơ sở để so sánh mức độ ô nhiễm của nƣớc
thải chế biến tinh bột sắn thì tải lƣợng ô nhiễm hữu cơ của ngành chế biến tinh bột
sắn sinh ra cũng gấp 4 lần tải lƣợng hữu cơ của tổng lƣợng nƣớc thải sinh hoạt trên
toàn quốc. Với lƣợng nƣớc thải sinh hoạt sinh ra hàng ngày trên cả nƣớc là khoảng
2.010.000 m3/ngày, chiếm 64% trong tổng lƣợng các loại nƣớc thải [2].
Các chất ô nhiễm trong nƣớc thải tinh bột sắn gây ra nhiều tác động tiêu cực:
● BOD liên quan tới việc xác định mức độ ô nhiễm của nƣớc cấp, nƣớc thải
công nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt. Khi xảy ra hiện tƣợng phân hủy yếm khí với
Đỗ Thị Hải Vân
6
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
hàm lƣợng BOD quá cao sẽ gây thối nguồn nƣớc và làm chết hệ thủy sinh, gây ô
nhiễm không khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió.
● COD cho biết mức độ ô nhiễm các chất hữu cơ và vô cơ chứa trong nƣớc
thải công nghiệp.
● Chất rắn lơ lửng (SS) cũng là tác nhân gây ảnh hƣởng tiêu cực tới tài
nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lòng hồ, sông, suối…
● Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn. Khi chƣa đƣợc đào lên, trong củ sắn
không có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học
là C10H17NO6. Sau khi sắn đƣợc đào lên, dƣới tác dụng của enzym xianoaza hoặc
trong môi trƣờng axit thì phazeolutamin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit
xianuahydric. Axit này gây độc toàn thân cho ngƣời. Xianua ở dạng lỏng trong
dung dịch là chất linh hoạt. Khi vào cơ thể, nó kết hợp với enzym xitochorom làm
men này ức chế khẳ năng cấp oxy cho hồng cầu. Do đó, các cơ quan của cơ thể bị
thiếu oxy. Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn. Nồng
độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, hoa mắt, da hồng, co giật, mê man,
bất tỉnh, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và tử vong.
Do đó,nếu nƣớc thải không đƣợc xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi
trƣờng thì sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nƣớc, đất và không khí.
1.2. Xử lý nƣớc thải ngành chế biến tinh bột sắn bằng phƣơng pháp sinh học
Bản chất của phƣơng pháp này là phân hủy các chất hữu cơ nhờ vào vi sinh
vật. Nghĩa là các vi sinh vật sẽ sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng để
làm chất dinh dƣỡng xây dựng tế bào và tạo năng lƣợng, qua đó làm giảm hàm
lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.
1.2.1. Cơ chế của quá trình phân hủy hiếu khí [13]
+ Cơ chế: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung
cấp oxy liên tục. Quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn biểu thị bằng các
phản ứng:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxH1yOz + O2 → CO2 + H2O + ∆H
Đỗ Thị Hải Vân
7
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Tổng hợp tế bào mới:
CxH1yOz + CO2 + NH3 → CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H
Phân hủy nội bào:
C5H7NO2 + 5 O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 (+/-) ∆H
Trong 3 phản ứng ∆H là năng lƣợng đƣợc sinh ra hay hấp thu vào.
+ Công trình xử lý hiếu khí thông dụng: Hồ hiếu khí
Hồ hiếu khí oxy hoá các chất hợp chất nhờ VSV hiếu khí và tảo (hình 1.2).
Có 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
- Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán không khí qua
mặt nƣớc và quang hợp của các thực vật. Diện tích hồ lớn, chiều sâu của hồ từ 30 –
50 cm. Tải trọng BOD từ 250 – 300 kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 3 – 12 ngày.
- Hồ làm thoáng nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén và máy khuấy. Tuy nhiên,
hồ hoạt động nhƣ hồ tùy nghi. Chiều sâu từ 2 – 4,5 m, tải trọng BOD
400kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 1 – 3 ngày.
Hình 1.2. Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí [13]
Đỗ Thị Hải Vân
8
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
1.2.2. Cơ chế của quá trình phân hủy kỵ khí
+ Cơ chế: Quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là một quá trình
phức tạp gồm nhiêu giai đoạn có thể tóm tắt trong hình 1.3.
Các chất hữu cơ phân tử lƣợng lớn
(gluxit, protein, lipit, hydrocacbua,…)
Giai đoạn
thuỷ phân
Các chất hữu cơ phân tử lƣợng nhỏ
(đƣờng, axit amin, axit béo,…)
Lên men axit hữu cơ và các chất
trung tính
Giai đoạn lên
men axit hữu
cơ
Axit propionic, axit butyric,
rƣợu, andehyt,
axeton,…
Các chất khí
Axit axetic
CO2, H2
Decacboxyl hoá
Khử CO2
Giai đoạn
axetic hoá
Giai đoạn
lên men
CH4
NH3, H2S
8H+
CH4
CO2
Hình 1.3. Quy trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ [46, 51]
Cơ chế phân hủy kỵ khí có thể biểu diễn theo phương trình tổng quát sau đây [49]:
CxHyOz + (x -
Đỗ Thị Hải Vân
y z
- ) H2O
4 2
Vi sinh vật
(
9
x
z
x
z
y
y
- + )CO2 + ( +
- ) CH4
2 8 4
2
8 4
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Tuy nhiên, trong thực tế quá trình phân hủy kỵ khí thƣờng xảy ra theo 4 giai
đoạn
Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân [15, 28]
Dƣới tác dụng của các enzym hydrolaza do vi sinh vật tiết ra, các hợp chất
hữu cơ phức tạp có phân tử lƣợng lớn nhƣ protein, gluxit, lipit…đƣợc phân giải
thành các chất hữu cơ đơn giản có phân tử lƣợng nhỏ nhƣ đƣờng, peptit, glyxerin,
acid amin, acid béo…
Peptidaza
Proteaza
Protein
Tinh bột
Peptit
Amylaza
Acid amin
Đƣờng
Lypaza
Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men acid hữu cơ [15, 28]
Các sản phẩm thuỷ phân sẽ đƣợc các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hoá, các
sản phẩm thuỷ phân sẽ đƣợc phân giải yếm khí tiếo tục tạo thành acid hữu cơ phân
tử lƣợng nhỏ nhƣ acid propionic, acid butyric, acid axetic,… các rƣợu, andehyt,
axeton và cả một số aicd amin. Trong giai đoạn này BOD5 và COD giảm không
đáng kể nhƣng pH của môi trƣờng có thể giảm mạnh.
Sự lên men axit lactic:
NADH2
C6H12O6
NAD
2CH3COCOOH
axit pyruvic
CH3CHOHCOOH
pyruvat hidrogennaza
axit lactic
Sự lên men etanol:
CO2
C6H12O6
Đỗ Thị Hải Vân
NADH2 NAD
CH3COCOOH
CH3CHO
Pyruvat decacboxylaza
10
CH3CH2OH
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Giai đoạn 3: Lên men tạo axit axetic
Các sản phẩm lên men phân tử lƣợng lớn nhƣ axit béo, axit lactic sẽ đƣợc
từng bƣớc chuyển hoá thành axit axetic:
3CH3CHOHCOOH
2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + 2H2O
axit Lactic
axit Propionic
axit axetic
Các axit có phân tử lƣợng lớn đƣợc cắt từng bƣớc tại nguyên tử Cβ:
RnCH2CH2COOH
Rn-1COOH
+
CH3COOH
axit béo mạch ngắn hơn
axit axetic
Giai đoạn 4: Giai đoạn metan hoá [68]
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình xử lý yếm khí, nhất
là khi xử lý yếm khí thu biogas. Hiệu quả xử lý sẽ cao khi các sản phẩm trung gian
đƣợc khí hoá hoàn toàn. Dƣới tác dụng của các vi khuẩn lên men metan, các axit
hữu cơ bị decacboxyl hoá tạo khí metan. Trong xử lý yếm khí, khí metan đƣợc tạo
thành theo hai cơ chế chủ yếu là khử CO2 và decacboxyl hoá.
- Decacboxyl hoá:
CH4
CH3COOH
+
CO2
4CH3CH2COOH
7CH4
+ 5CO2
2CH3(CH2)2COOH
5CH4
+ 3CO2
2CH3CH2OH
CH3COCH3
3CH4 + CO2
2CH4 + CO2
Khoảng 70% CH4 đƣợc tạo thành do decacboxyl hoá axit hữu cơ và các chất
trung tính.
- Khử CO2
CO2
+ 4H2
CH4
+
2H2O
CH4
+
2H2O
4NADH2 4NAD
CO2
Khoảng 30% CH4 đƣợc tạo thành do khử CO2 [12].
Đỗ Thị Hải Vân
11
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
+ Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí thông dụng:
Bể UASB (Upward – flow Anaerobic Sludge Blanket)
Một trong những phát triển nổi bật của công nghệ xử lý kỵ khí là bể UASB
đƣợc phát minh bởi Lettinga và các đồng nghiệp vào năm 1980 [50]. Ứng dụng đầu
tiên là xử lý nƣớc thải sinh hoạt, sau đó đƣợc mở rộng cho xử lý nƣớc thải công
nghiệp [63].
Bể UASB có thể xây dựng bằng bêtông cốt thép, thƣờng xây dựng hình chữ
nhật. Để dễ tách khí ra khỏi nƣớc thải ngƣời ta lắp thêm tấm chắn khí có độ nghiêng
≥ 350 so với phƣơng ngang. Tải lƣợng COD thiết kế thƣờng trong khoảng 4 – 15
kg/m3.ngày. Nƣớc thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dƣỡng đƣợc dẫn vào đáy bể
và nƣớc thải đi lên với vận tốc 0,6 – 0.9 m/h qua lớp bùn kỵ khí. Tại đây xảy ra quá
trình phân hủy sinh học kỵ khí [27, 29].
Khí sinh học đƣợc tạo thành sẽ kéo theo các hạt bùn nổi lên, va vào thành
thiết bị tách 3 pha khí-lỏng-rắn(bùn) dạng hình nón lật ngƣợc khiến cho các bọt khí
đƣợc giải phóng thoát lên; các hạt bùn lại rơi trở lại lớp đệm bùn.
Hình 1.4. Bể UASB [27]
Đỗ Thị Hải Vân
12
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Bể CIGAR (Covered In-Ground Anaerobic Reactor) [38, 56]
Bể CIGAR thực chất là một hồ kỵ khí có thu hồi khí sinh học. Hồ đƣợc bao
phủ toàn bộ bề mặt và lót đáy bằng bạt HPDE
Lớp bạt HPDE bao phủ bề mặt tạo ra điều kiện kỵ khí nghiêm ngặt đồng
thời ngăn không cho khí sinh học phát tán ra môi trƣờng. Lớp lót đáy HPDE có thể
đƣợc lắp đặt nếu cần, tùy vào mực nƣớc ngầm của khu xử lý. Tuy nhiên, nên lót đáy
để có thể chống rò rỉ nƣớc thải, gây ô nhiễm đất và nƣớc ngầm.
Trƣớc khi vào bể CIGAR , nƣớc thải đƣợc chảy vào bể lắng nhằm giảm bớt
lƣợng chất rắn lơ lửng, cặn đảm bảo quá trình phân hủy kỵ khí trong bể CIGAR đạt
hiệu quả cao nhất. Thời gian lƣu nƣớc thải trong bể khoảng 30 ngày.
Toàn bộ lƣợng khí sinh học ( metan chiếm 55 – 70% ) hình thành đƣợc thu
hồi nhờ hệ thống ống dẫn khí lắp đặt bên trong bể CIGAR
Hình 1.5. Bể CIGAR [38]
Đỗ Thị Hải Vân
13
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học
Điều kiện nước thải phải đưa vào xử lý sinh học [13]
Phƣơng pháp xử lý sinh học nƣớc thải có thể dựa trên cơ sở hoạt động
của Vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn nƣớc. Do vậy, điều kiện
kiên quyết vô cùng quan trọng là nƣớc thải phải là môi trƣờng sống của quần
thể sinh vật và thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Không có chất độc làm chết hoặc ức chế hoàn toàn hệ vi sinh trong
nƣớc thải.
+ Chú ý đến hàm lƣợng kim loại nặng. Xếp theo thứ tự mức độ độc hại
của chúng: Sb>Ag>Cu>Hg>Co>Ni>Pb>Cr3+>V> Cd>Zn>Fe.
Nói chung, các ion kim loại này thƣờng ở nồng độ vi lƣợng (vài phần triệu
đến vài phần nghìn) thì có tác dụng dƣơng tính đến sinh trƣởng vi sinh vật+ Chất
hữu cơ có trong nƣớc thải phải là cơ chất dinh dƣỡng nguồn cacbon và năng lƣợng
cho vi sinh vật. Các hợp chất hidratcacbon, protein, lipit hòa tan thƣờng là cơ chất
dinh dƣỡng cho vi sinh vật.
+ Nƣớc thải đƣa vào xử lý sinh học có 2 thông số quan trọng là BOD và
COD. Tỉ số của 2 thông số này phải là: COD/BOD ≤ 2 hoặc BOD/COD ≥ 0,5,
mới có thể đƣa vào xử lý hiếu khí. Nếu COD lớn hơn BOD nhiều lần, trong đó
gồm có xenlulozo, hemixenlulozo, protein, tinh bột chƣa tan thì phải qua xử lý
sinh học kỵ khí trƣớc rồi mới xử lý hiếu khí.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy hiếu khí [14]
- Oxygen (O2): Trong các công trình xử lý hiếu khí, O2 là một thành phần
cực kỳ quan trọng của môi trƣờng. Công trình phải bảo đảm cung cấp đầy đủ
lƣợng O2 một cách liên tục và hàm lƣợng O2 hoà tan trong nƣớc ra khỏi bể lắng
đợt II ≥ 2mg/l.
- Nồng độ các chất hữu cơ: phải thấp hơn ngƣỡng cho phép. Có nhiều
chất hữu cơ nếu nồng độ quá cao, vƣợt quá mức cho phép sẽ ảnh hƣởng xấu đến
hoạt động sống của vi sinh vật tham gia xử lý, cần kiểm tra các chỉ số BOD và
COD của nƣớc thải. Cụ thể: hỗn hợp nƣớc thải công nghiệp và nƣớc thải sinh
Đỗ Thị Hải Vân
14
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
hoạt chảy vào công trình xử lý là bể lọc sinh học phải có BOD ≤ 500mg/l, nếu
dùng bể Aeroten thì BOD ≤ 1000mg/l. Nếu nƣớc thải có chỉ số BOD vƣợt quá
giới hạn nói trên, cần thiết phải dùng nƣớc thải đã qua xử lý hay nƣớc sông đã pha
loãng.
- Nồng độ các chất dinh dưỡng cho vi sinh vật : Tùy theo hàm lƣợng cơ chất
hữu cơ trong nƣớc thải mà có yêu cầu về nồng độ các nguyên tố dinh dƣỡng cần
thiết là khác nhau. Thông thƣờng cần duy trì các nguyên tố dinh dƣỡng theo tỷ lệ
thích hợp COD:N:P = 150:5:1. Nếu thời gian xử lý là 20 ngày đêm thì giữ ở tỷ lệ
BOD:N:P = 200:5:1. Khi cân bằng dinh dƣỡng ngƣời ta có thể dùng NH4OH, ure và
các muối amon làm nguồn nito và các muối photsphat, supephosphat làm nguồn
phospho theo bảng 1.2 dƣới đây.
Bảng 1.2. Nồng độ các chất dinh dƣỡng cần thiết [14]
BOD của nƣớc thải
(mg/l)
Nồng độ nitrogen
trong muối amon
Nồng độ phospho
(mg/l)
trong P2O5 (mg/l)
< 500
15
36
500 - 1000
25
8
Ngoài nguồn nitơ, phospho có nhu cầu nhƣ đã nêu trên, các yếu tố dinh
dƣỡng khoáng khác nhƣ K, Ca, S...trong nƣớc thải thƣờng cũng đủ cung cấp cho
nhu cầu của vi sinh vật, ta không cần phải cho thêm vào nữa.
- Các yếu tố khác của môi trường nhƣ pH, nhiệt độ cũng có ảnh hƣởng
đáng kể đến quá trình hoạt động của vi sinh vật trong các thiết bị xử lý. Qua thực
nghiệm cho thấy, thƣờng giá trị pH tối ƣu cho hoạt động phân giải của các vi sinh
vật trong bể xử lý hiếu khí là 6,5 – 8,5 và nhiệt độ của nƣớc thải trong các
công trình nằm trong khoảng 6oC – 37oC.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí
- Các chất dinh dưỡng [25]
Đỗ Thị Hải Vân
15
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật trong điều kiện kỵ khí sẽ sản sinh
ra khí metan. Tất cả các quá trình sinh học đòi hỏi phải cung cấp đầy đủ các chất
dinh dƣỡng đặc biệt là carbon và nitơ. Việc thiếu các chất dinh dƣỡng cần thiết cho
sự phát triển vi sinh vật sẽ hạn chế việc sản xuất khí sinh học. Các chất dinh dƣỡng
đƣợc chỉ định bởi tỷ lệ C/N khoảng 20-30/1. Nếu hàm lƣợng nitơ thiếu hụt thì lƣợng
sinh khối tạo thành sẽ quá thấp không đáp ứng đƣợc vận tốc của quá trình chuyển
hóa cacbon. Ngƣợc lại, với nƣớc thải giàu nitơ thì quá trình khử amin sẽ thành NH4+
ức chế mạnh các vi khuẩn metan hóa.
- Yếu tố pH [42, 57, 67]
Trong giai đoạn thủy phân và lên men axit hữu cơ khoảng pH tối ƣu là 5 – 7,
còn trong giai đoạn metan hóa thì pH = 6,8 – 7,2. Chỉ có loài vi khuẩn
Methanosarcina có thể chịu đựng đƣợc các giá trị pH thấp (pH ≤ 6,5). Với các vi
khuẩn sinh metan khác, quá trình trao đổi chất bị ức chế đáng kể ở pH < 6,7.
Thực nghiệm cho thấy pH tối ƣu chung cho cả hai quá trình là 6.5 – 7,5.
Song trên thực tế ngƣời ta có kỹ thuật để lên men ở pH = 7.5 – 7.8 mà vẫn hiệu quả.
-
Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hƣởng trực tiếp đến hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật. Dải
nhiệt độ cho quá trình phân hủy từ 30 – 550C. Dƣới 100C vi sinh vật sinh metan gần
nhƣ không hoạt động
Thích nghi với điều kiện nhiệt độ, các vi sinh vật kỵ khí chia làm 2
nhóm: nhóm ƣa nhiệt (thermophilic) thích nghi ở 50 - 650C và nhóm ƣa ấm
(mesophilic) với nhiệt độ 25 - 400C [32, 33, 47]. Hầu hết các vi sinh vật lên men
metan đều thuộc nhóm ƣa ấm, chỉ có rất ít nhóm là ƣa nhiệt [52].
- Các độc chất
Qua tìm hiểu đặc điểm sinh lý các vi sinh vật tham gia xử lý nƣớc thải
bằng phƣơng pháp kỵ khí, ngƣời ta nhận thấy:
+ Một số các hợp chất nhƣ CCl4, CHCl3,... và các ion tự do của các kim loại
nặng có nồng độ 1mg/l sẽ thể hiện tính độc đối với các vi sinh vật kỵ khí [13].
Đỗ Thị Hải Vân
16
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
+ Các hợp chất nhƣ formadehyde, SO2, H2S với nồng độ 50 - 400mg/l sẽ gây
độc hại với các vi sinh vật kỵ khí trong công trình xử lý [13].
2-
+ S đƣợc coi là tác nhân gây ức chế quá trình tạo methane. Sở dĩ có lập luận
2-
này là do nhiều nguyên nhân khác nhau: S làm kết tủa các nguyên tố vi lƣợng nhƣ
Fe, Ni, Co, Mo...do đó hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, đồng thời, các
electron giải phóng ra từ quá trình oxy hoá các chất hữu cơ sử dụng cho quá
trình sulfate hoá và làm giảm quá trình sinh methane [44].
+ Các hợp chất NH4 ở nồng độ 1,5 - 2mg/l gây ức chế quá trình lên men kỵ
khí [44, 68].
+ Kim loại nặng: các vi khuẩn metan hóa đặc biệt mẫn cảm với các ion kim
loại nặng. Sự có mặt của các kim loại nặng ngoài ngƣỡng cho phép sẽ ức chế quá
trình metan hóa và khí hóa dẫn đến tỉ lệ CO2 tăng, CH4 giảm. Mặt khác, do không
đƣợc decacboxyl hóa tạo CH4 các axit hữu cơ không đƣợc khử, chúng tồn đọng
trong thiết bị làm giảm pH, ngừng trệ quá trình kỵ khí trong thiết bị phản ứng [13].
1.3. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn
1.3.1. Các nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn trên thế giới
Vấn đề ô nhiễm nƣớc thải ngành sản xuất tinh bột sắn luôn là mối quan tâm
của nhiều nhà khoa học và quản lý môi trƣờng.
Hiện nay, ngày càng có nhiều nghiên cứu đề cập tới vấn đề xử lý nƣớc thải
sản xuất tinh bột sắn nhƣ “Anaerobic treatment of tapioca starch industry
wastewater by bench scale upflow anaerobic sludge blanket reactor “ [58]; nghiên
cứu “Cassava waste treatment and residue management in Indian” [60] hay nghiên
cứu “Water – Wastewater managerment of tapioca starch manufacturing using
optimization technique” [65]. Các đề tài này chủ yếu tập trung nghiên cứu xử lý
nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn bằng phƣơng pháp kỵ khí tải lƣợng cao nhƣ phƣơng
pháp UASB, phƣơng pháp UASB-lọc sinh học kết hợp, nghiên cứu ảnh hƣởng của
tải lƣợng và khả năng thu hồi khí sinh học từ quá trình xử lý.
Đỗ Thị Hải Vân
17
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Cũng có những nghiên cứu liên quan đến xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột
sắn kết hợp quá trình kỵ khí và hiếu khí. Đó là nghiên cứu “Implementation of
anaerobic process on wastewater from tapioca starch industries” [21] hay nghiên
cứu “ Biological treatment of wastewater from the cassava meal industry” [53], cho
chất lƣợng nƣớc đầu ra khá tốt.
Ngoài ra, vi sinh vật hay nấm cũng đƣợc ứng dụng trong xử lý nƣớc thải sản
xuất tinh bột sắn. Điều đó, đƣợc chỉ ra trong kết quả nghiên cứu từ đề tài “Growth
of Aspergillus oryzae during treatment of cassava starch processing watewater with
high content of suspended solids” chỉ ra rằng nấm Aspergillus oryzae hấp thụ chất
rắn lơ lửng trong nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn chuyển hóa thành chất dinh dƣỡng
để chúng phát triển; khẳng định khả năng phát triển sinh khối nấm để xử lý nƣớc
thải cùng với việc sản xuất nấm trong nông nghiệp [66].
Các nghiên cứu nhƣ “Sulfide production during anaerobic lagoon treatment
of
tapioca
wastewater”
[37];
“Cassava
starch
fermentation
wastewater:
Characterization and preliminary toxicological studies” [61]. Những nghiên cứu
trên cho thấy đặc điểm nƣớc thải trong sản xuất tinh bột sắn để từ đó có biện pháp
thích hợp xử lý loại nƣớc thải này.
1.3.2. Các nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam
Ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu xử lý nƣớc thải tinh bột sắn nhƣ nghiên
cứu “Closed wastewater system in the tapioca industry in Viet Nam”. Nghiên cứu
sử dụng hệ thống UASB làm giảm đáng kể COD trong nƣớc thải, sau đó đƣa vào hệ
thống ao sinh học lƣu từ 10 – 20 ngày để COD giảm xuống dƣới 10 mg/l. Nƣớc thải
sau xử lý, có thể dùng cho nông nghiệp hoặc tái sử dụng trong các nhà máy [57].
Tiếp theo là nghiên cứu “Integrated Treatment of Tapioca Processing Industrial
Wastewater Based on Environmental Bio-Technology” [48]. Hay nghiên cứu “
Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn thu biogas bằng hệ thống UASB”.
Đề tài thuộc dự án “Phát triển giải pháp công nghệ sinh học mới để xử lý chất
thải”[16]. Các tác giả đã tiến hành nghiên cứu một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu
Đỗ Thị Hải Vân
18
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
quả khử và khí hóa COD, hiệu suất xử lý nƣớc thải SX tinh bột sắn nhƣ pH, nguyên
tố vi lƣợng…
1.4. Cơ chế phát triển sạch (CDM)
1.4.1. Giới thiệu chung về CDM [3, 4, 8, 55]
Vào tháng 12 năm 1997, Nghị định thƣ Kyoto (KP) đã đƣợc các bên của
UNFCCC thông qua, đánh dấu mốc quan trọng trong những cố gắng của toàn thế
giới nhằm bảo vệ môi trƣờng và đạt đƣợc phát triển bền vững. KP đặt ra những mục
tiêu nhằm giảm phát thải khí nhà kính (KNK) định lƣợng đối với các nƣớc phát
triển (Phụ lục I) và các nƣớc đang phát triển (Phụ lục II). KP đƣa ra cam kết đối với
các nƣớc phát triển về giảm tổng lƣợng phát thải các KNK thấp hơn nắm 1990 với
tỷ lệ trung bình 5,2% trong thời kỳ cam kết đầu tiên (2008 – 2012). Theo KP, các
nƣớc đang phát triển không phải cam kết giảm phát thải nhƣng phải báo cáo định kỳ
lƣợng phát thải của nƣớc mình.
Các KNK bị kiểm soát bởi KP là CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs và SF6
KP xây dựng 3 cơ chế mềm dẻo cho phép các nƣớc phát triển thực hiện cam
kết giảm phát thải KNK ở các nƣớc khác với mức chi phí thấp hơn so với thực hiện
giảm phát thải trong nƣớc mình: cơ chế buôn bán phát thải toàn cầu (IET), Cơ chế
đồng thực hiện (JI) và cơ chế phát triển sạch (CDM). KP có hiệu lực từ 16/2/2005.
Trong 3 cơ chế của KP, CDM là cơ chế đặt biệt liên quan đến các nƣớc đang
phát triển. Theo Điều 12 của KP, mục tiêu của CDM là:
- Giảm nhẹ biến đổi khí hậu;
- Giúp các nƣớc đang phát triển đạt đƣợc sự phát triển bền vững và góp phần
thực hiện mục tiêu cuối cùng của UNFCCC;
- Giúp các nƣớc phát triển thực hiện cam kết về hạn chế và giảm phát thải
định lƣợng KNK theo Điều 3 của KP.
Vừa qua, Hội nghị thƣợng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên Hiệp Quốc, tức
Hội nghị lần thứ 18 Công ƣớc Khung Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu (COP-18),
tiến hành ở Doha, nƣớc Qatar, bắt đầu từ ngày 26/11/2012, đến 8/12/2012 mới bế
mạc.
Đỗ Thị Hải Vân
19
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Đến Hội nghị Doha năm 2012 này, dù thống nhất kéo dài Nghị định thƣ
Kyoto, nhiều nƣớc vẫn chỉ dừng ở tuyên bố chung chung không mang tính ràng
buộc về việc cắt giảm khí thải. Đặc biệt, hai nƣớc lớn chiếm lƣợng khí nhà kính
phát thải lớn nhất, Mỹ và Trung Quốc, vẫn đứng ngoài sự ràng buộc pháp lý của
Nghị định thƣ “hậu Kyoto”. Tiếp đến, các nƣớc Nga, New Zealand, Canada và Nhật
Bản từ chối ký vào quyết định gia hạn Nghị định thƣ Kyoto. Nhƣ vậy, Nghị định
này sẽ không có hiệu lực pháp lý đối với trên 80% tổng lƣợng khí thải của thế giới.
Tuy vậy, nhƣ lời tuyên bố của đại diện nƣớc chủ nhà Qatar, Hội nghị COP18 đã đạt đƣợc một số điểm nhất trí có ý nghĩa nhất định thể hiện trong Hiệp định
Doha, còn gọi là Nghị định thƣ Kyoto II hay hậu Kyoto.
Trƣớc hết, thời hạn thực hiện nghị định thƣ Kyoto (hết hạn vào ngày
31/12/2012) đƣợc kéo dài từ ngày 1-1-2013 đến hết ngày 31/12/2020.
Ngoài ra, các nƣớc có liên quan gồm Liên minh châu Âu dẫn đầu là nƣớc
Đức, Croatia, Iceland và tám nƣớc công nghiệp hóa chiếm 15% khí thải thế giới
cam kết giảm khí thải chậm nhất vào năm 2014.
Một nội dung khác mà các nƣớc đang phát triển đòi hỏi là các nƣớc phát
triển cam kết rõ ràng nâng trợ cấp lên đến 100 tỉ đô la mỗi năm nhằm đối phó và
khắc phục hậu quả gây ra bởi hiện tƣợng biến đổi khí hậu. Nhƣng các nƣớc phát
triển viện lý do đang gặp khó khăn tài chính không sẵn sàng chi thêm các khoản tiền
lớn. Mặt khác, họ cũng chƣa sẵn sàng công bố cụ thể về mức và thời hạn phân bổ
khoản tiền trợ cấp nói trên.
Hội nghị COP-18 năm nay ở Doha, dù đã đạt đƣợc một số điều thống nhất,
nhƣng rõ ràng còn quá nhiều bất đồng giữa những nƣớc giàu và các nƣớc nghèo,
giữa các nƣớc phát triển và đang phát triển và cả giữa những nƣớc lớn đang gây ô
nhiễm khí nhà kính nhiều nhất.
Đỗ Thị Hải Vân
20
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
Hình 1.6. Một số hoạt động phát thải KNK do con ngƣời gây ra
1.4.2. Hoat động CDM ở trên thế giới [7, 64, 70]
Tính đến tháng 06/2007 đã có 175 quốc gia thông qua nghị định thƣ Kyoto.
Nếu tất cả các quốc gia này có thể giảm lƣợng phát thải khí nhà kính theo đúng cam
kết thì tổng lƣợng phát thải sẽ giảm đƣợc là 6,6% so với chỉ tiêu đặt ra cho toàn thế
giới.
Nguồn thống kê này cũng cho biết đến nay đã có hơn 2100 danh mục dự án
CDM đƣợc các nƣớc đƣa ra, trong đó có 760 dự án đã đƣợc Ban điều hành CDM
đăng ký và 71 dự án đang chờ đƣợc đăng ký. Số lƣợng chứng chỉ giảm phát thải
(CERs) dự đoán đến hết 2012 sẽ vƣợt qua con số 2,2 tỷ.
Dự án CDM đầu tiên trên thế giới đƣợc thực hiện tại Rio de Janeiro, Brazil
từ năm 2004, với lĩnh vực hoạt động là giảm phát thải khí nhà kính từ bãi chôn lấp
chất thải bằng cách thu hồi khí mêtan để sản xuất điện. Theo tính toán, mỗi năm dự
án giảm đƣợc 31000 tấn metan, tƣơng đƣơng với 670000 tấn CO2. Dự án đã mang
lại hiệu quả tích cực cho môi trƣờng và cộng đồng dân cƣ trong khu vực, đồng thời
mở ra một giai đoạn mới giúp thế giới đạt các mục tiêu ngăn chặn biến đổi khí hậu
và thúc đẩy sự phát triển bền vững.
Trong đó, ngành năng lƣợng là lĩnh vực nóng bỏng nhất cho các dự án CDM
trên toàn thế giới (52,68%), sau đó là các ngành xử lý và tiêu hủy chất thải
(20,77%) và nông nghiệp (7,8%).
Châu Á Thái Bình Dƣơng hiện đang là khu vực sôi động nhất về các dự án
CDM. Trong đó, Ấn Độ là nơi có nhiều dự án CDM nhất, còn Trung Quốc là quốc
Đỗ Thị Hải Vân
21
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
gia đứng đầu về nhận đƣợc CERs, chiếm 43,46 % trong tổng số gần 172 triệu
CERs. Đầu tƣ vào các dự án CDM nhiều nhất là các nƣớc Anh, Ailen, Hà Lan và
Nhật Bản.
Sau đây là một số dự án CDM tiêu biểu trên thế giới (bảng 1.3)
Đỗ Thị Hải Vân
22
Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN
