Nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt (CH4, h2s, NH3, methyl mercaptan) và đánh giá ảnh hưởng tới môi trường không khí TP HCM (tt)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.17 MB, 27 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
MAI THỊ THU THẢO
NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI
KHÍ Ô NHIỄM TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN
SINH HOẠT (CH4, H2S, NH3, METHYL MERCAPTAN)
VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TỚI MÔI TRƯỜNG
KHÔNG KHÍ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường Không khí
Mã số chuyên ngành: 62 85 06 05
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
Tp. Hồ Chí Minh, năm 2018
Công trình được hoàn thành tại:
VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Địa chỉ: 142 Tô Hiến Thành, Quận 10, TP. Hồ Chí Minh
Điện thoại: 028.38651132; Fax: 028.38655670
Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. TS. ĐINH XUÂN THẮNG
Người hướng dẫn khoa học 2: PGS. TSKH. BÙI TÁ LONG .
Phản biện độc lập 1: GS. TS. NGUYỄN THỊ KIM THÁI
Phản biện độc lập 2: PGS. TS. LÊ VĂN KHOA
Phản biện 1: ................................................................................................
Phản biện 2: .................................................................................................
Phản biện 3: .................................................................................................
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án họp tại
......................................................................................................................
......................................................................................................................
vào lúc giờ ngày
tháng
năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM
- Thư viện Viện Môi trường và Tài nguyên – ĐHQG-HCM
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Dân số Việt Nam đạt 92.695.100 người vào năm 2016, trong đó
34,5% dân số Việt Nam sống tại khu vực thành thị tương ứng với 31,986
triệu người và 65,5% (60,709 triệu người) tại các vùng nông thôn. Riêng
dân số tại TPHCM là 8,297 triệu người. Với nhu cầu tiêu dùng như hiện
nay, mỗi đầu người dân đô thị tại Quận Tân Bình (TPHCM) thải trung bình
lượng chất thải rắn (CTR) được thu gom là 0,7kg/người/ngày (Như, 2011).
Theo đó, dân số đô thị TPHCM vào khoảng 8,297 triệu người sẽ thải lượng
CTR tương đương 2,12 triệu tấn/năm hay lượng CTR cần được thu gom là
5.800 tấn/ngày. Tuy nhiên, thực tế tại TPHCM lượng chất thải rắn sinh hoạt
(CTRSH) được thu gom về các BCL để xử lý vào khoảng 6.000 – 6.500
tấn/ ngày và khoảng 2,3 triệu tấn/năm là khối lượng rất lớn CTRSH phát
sinh tại đô thị lớn vào bậc nhất cả nước. Trong quá trình phân hủy CTRSH
trong BCL sẽ phát sinh nhiều lọai khí thải phát tán vào môi trường không
khí xung quanh có thể là CH4, H2S, CO2, CO, CH3SH, bụi, mùi hôi… gây ô
nhiễm môi trường không khí xung quanh BCL, đặc biệt là cư dân sinh sống
xung quanh vành đai cách ly vệ sinh của BCL. Đã có một số công trình
nghiên cứu của nước ngoài tính toán lượng phát tải của các chất ô nhiễm
không khí từ BCL như phần mềm LandGEM V3.02 năm 2005 của Hoa Kỳ,
Đức, Mỹ, Đài Loan, Ấn Độ … Tính toán tải lượng phát thải khí ô nhiễm từ
BCL thật sự cần thiết trong đánh giá ảnh hưởng của các BCL đến môi
trường không khí khu vực TPHCM. Từ kết quả tính toán tải lượng phát thải
khí ô nhiễm, xây dựng mô hình phân bố nồng độ chất ô nhiễm và xác định
khoảng cách ly hợp vệ sinh trong trong đánh giá ảnh hưởng ô nhiễm môi
trường từ BCL. Đề tài “Nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô
nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt (CH4, H2S, NH3, Methyl
Mercaptan) và đánh giá ảnh hưởng tới môi trường không khí thành phố
Hồ Chí Minh” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
2. Mục tiêu luận án
Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô
nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt (CH4, H2S, NH3, Methyl
Mercaptan) và đánh giá ảnh hưởng tới môi trường không khí thành phố Hồ
Chí Minh
Mục tiêu cụ thể:
2
3.
(1)
(2)
(3)
4.
-
Tổng quan được thực trạng hoạt động và tình hình ô nhiễm môi trường
không khí (MTKK) của các BCL trên địa bàn khu vực TPHCM
Tính toán được tải lượng phát thải khí ô nhiễm từ BCL CTRSH
(CH4, H2S, NH3, Methyl Mercaptan) khu vực TPHCM
Ứng dụng đánh giá được thực trạng ảnh hưởng tới môi trường
không khí thành phố Hồ Chí Minh từ các BCL CTRSH
Nội dung nghiên cứu
Tổng quan thành phần, hiện trạng quy trình công nghệ chôn lấp
CTRSH của các BCL trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh. Tổng quan
các nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô nhiễm từ BCL
CTRSH trong đánh giá ô nhiễm MTKK xung quanh và lựa chọn
mô hình toán học phù hợp để áp dụng cho nghiên cứu.
Đo đạc và thu thập các kết quả đo đạc về vi khí hậu, nồng độ các
khí ô nhiễm chính trên các BCL tại TP. HCM (Methane,
Amonniac, Sulfur Hydro và Mehtyl Mercaptan); tính toán được tải
lượng của các khí ô nhiễm này theo mô hình Hanna - Giford 1973.
Nghiên cứu tương quan giữa Hệ số phát thải với nồng độ khí ô
nhiễm, xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính.
Nghiên cứu ứng dụng mô hình lan truyền khí ô nhiễm Hanna 1971
để tính toán xác định mức độ ô nhiễm MTKK TPHCM cho từng
khí ô nhiễm. Ứng dụng kết quả nghiên cứu xác định phạm vi và mặt
cong đẳng nồng độ khí ô nhiễm trên BCL. Xây dựng phần mềm
ECOLAF – 2014 tính toán phân bố nồng độ và ứng dụng trong
đánh giá ô nhiễm MTKK TPHCM do BCL theo các kịch bản,
khoảng thời gian khác nhau. Xây dựng phần mềm RELEASE giúp
tính toán phân bố nồng độ và khoảng cách ly hợp vệ sinh trên BCL
CTRSH trong đánh giá ô nhiễm MTKK TPHCM do các BCL.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu tổng quan lý thuyết; Hồi cứu tài liệu;
Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu, dữ liệu liên quan.
Phương pháp đo đạc các chỉ số môi trường, hơi khí độc tại hiện
trường và trong phòng thí nghiệm.
Xây dựng phần mềm ECOLAF 2014 (mô hình Hanna – Gifford,
1973) tính toán nồng độ và hệ số phát thải theo các kịch bản khác
nhau trong đánh giá ô nhiễm MTKK TPHCM do các BCL.
3
-
Xây dựng phần mềm RELEASE (mô hình Hanna, 1971) tính toán
lan truyền phát thải và khoảng cách ly hợp vệ sinh trên BCL
CTRSH tại TPHCM.
- Xử lý thống kê, xây dựng phương trình hồi quy tính toán hệ số phát
thải trên Microsoft Excel và SPSS.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Các khí thải từ BCL là khí CH4 , NH3, H2S và CH3SH trên các BCL
CTRSH tại TPHCM. Nghiên cứu giới hạn chỉ đánh giá ảnh hưởng của BCL
đến MTKK tại TPHCM.
6. Tính mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tính mới của đề tài
(1) Đóng góp quan trọng và có ý nghĩa khoa học về mặt lý thuyết của
luận án là kết quả nghiên cứu đã xây dựng được phương pháp để
tính toán tải lượng phát thải các chất ô nhiễm chính (CH4, NH3,
H2S và CH3SH) của các ãi chôn lấp CTRSH trong các điều kiện
khác nhau về thời gian; có hay không có hệ thống thu gom khí thải
và ãi chôn lấp đã ngưng tiếp nhận CTR (đã đóng). Từ đó phục vụ
cho mục đích đánh giá ảnh hưởng của các BCL CTRSH hiện có tại
TP.HCM đến môi trường không khí xung quanh nói riêng và môi
trường khu vực TP.HCM nói chung. Phương pháp tính toán này có
thể áp dụng cho các ãi chôn lấp có điều kiện tương tự.
(2) Trên cơ sở lý thuyết, thông qua việc ứng dụng các mô hình Hanna
(1971) và Hanna – Gifford (1973) cho các BCL CTRSH tại
TP.HCM, kết hợp với kết quả quan trắc nồng độ các khí ô nhiễm
trên các BCL ở các giai đoạn khác nhau; có và không có hệ thống
thu khí... luận án đã xây dựng được các phương trình hồi quy để
xác định các hệ số thải lượng nhanh từ kết quả đo đạc nồng độ khí
ô nhiễm trên BCL. Bên cạnh đó, iểu đồ phân ố nồng độ các chất
ô nhiễm thể hiện qua các Mặt cong đẳng nồng độ c ng đóng góp
rất quan trọng về mặt lý thuyết. ựa vào kết quả nghiên cứu này có
thể cho ph p áp dụng để tính toán tải lượng phát thải các khí ô
nhiễm cho các BCL có điều kiện tương tự; xác định phạm vi và
mức độ ảnh hưởng để có các giải pháp hạn chế ô nhiễm thích hợp
cho các BCL CTRSH. Từ kết quả lan truyền khí thải theo hướng
gió, nghiên cứu xác định được khoảng cách cách ly hợp vệ sinh của
BCL khi nồng độ khí thải đạt dưới Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
4
một số chất độc hại trong không khí xung quanh Quy chuẩn Việt
Nam (QCVN) QCVN 06:2009/BTNMT. Bán kính cách ly hợp vệ
sinh tính toán phụ thuộc vào quy mô BCL, diện tích ô chôn lấp,
hướng gió chủ đạo, vận tốc gió. Khoảng cách cách ly hợp vệ sinh
được áp dụng trong quy hoạch BCL mới dưới 2 dạng là BCL có 01
ô chôn lấp lớn hoạt động nhiều năm và BCL gồm nhiều ô chôn lấp.
(3) Nghiên cứu phát triển phần mềm EC LA -201 và RELEASE để
xác định sự phân ố nồng độ các khí ô nhiễm (CH4, NH3, H2S và
CH3SH) theo các kịch bản khác nhau. ết quả nghiên cứu cho ph p
xác định nhanh nồng độ và sự phân ố nồng độ của các chất khí ô
nhiễm; phạm vi và mức độ ô nhiễm của các BCL CTRSH tại
TP.HCM. Đánh giá được phạm vi và mức độ ảnh hưởng trong thời
gian vận hành chôn lấp và cả giai đoạn ngưng hoạt động từ các
BCL đến môi trường không khí khu vực TP.HCM. Nghiên cứu là
cơ sở xây dựng các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm cho các giai
đoạn; đồng thời c ng có thể ứng dụng trong quy hoạch xây dựng,
thiết kế các BCL CTRSH cho các khu đô thị mới.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trên cơ sở kết quả quan trắc chất lượng môi trường không khí trong 0
năm liền trên 0 BCL tại TP.HCM; kết hợp các yếu tố về khí tượng của khu
vực; thực tế vận hành các ãi chôn lấp,... luận án đã ứng dụng mô hình
Hanna – Gifford (1973); mô hình EC LA -201 để xây dựng phương
pháp tính toán thải lượng các loại khí thải chính (CH , NH3, H2S và
CH3SH) cho các ãi chôn lấp trong các điều kiện khác nhau; theo thời gian
khác nhau; có hoặc không có hệ thống thu gom khí thải. ác định được hệ
số phát thải các loại khí thải khác nhau cho các BCL khu vực TP.HCM
(Đông Thạnh, Gò Cát, Phước Hiệp và Đa Phước) nhằm đánh giá ảnh hưởng
của BCL đến môi trường không khí xung quanh BCL nói riêng và khu vục
TP.HCM nói chung. ết quả nghiên cứu được thực hiện với các phương
pháp nghiên cứu cổ điển, kết hợp với sự sáng tạo khi vận dụng các mô hình
và phương pháp xử lý số liệu đã cho kết quả có độ tin cậy. Kết quả nghiên
cứu xây dựng khoảng cách cách ly hợp vệ sinh là cơ sở khoa học trong quy
hoạch BCL mới c ng như xây dựng các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm từ
BCL CTRSH. Nghiên cứu xác định hệ số phát thải khí CH4, NH3, H2S và
CH3SH từ các BCL CTRSH tại TPHCM. Hệ số phát thải trung bình tính
được trên các BCL đang hoạt động là BCL Đa Phước và BCL Phước Hiệp,
5
trên các BCL ngưng hoạt động là BCL Đông Thạnh và BCL Gò Cát. Luận
án đã tính toán được tải lượng phát thải các khí ô nhiễm từ 04 BCL trên.
Phương pháp tính toán hệ só phát thải và tải lượng có thể áp dụng cho các
BCL CTRSH tai các đô thị lớn ở Việt Nam tương tự về quy mô hoạt động,
quy trình chôn lấp, công suất chôn lấp, diện tích bề mặt ô chôn lấp, thành
phần chất thải chôn lấp và khí hậu của miền Nam Việt Nam. Phương pháp
tính toán đã được tin học hoá bằng phần mềm ECOLAF-201 và Phương
trình hồi quy tuyến tính thuận tiện trong sử dụng. Khoảng cách cách ly hợp
vệ sinh của 2 dạng BCL một hoặc nhiều ô chôn lấp được xây dựng trên cơ
sở khoa học, có thể áp dụng trong quy hoạch BCL mới. Kết quả nghiên cứu
trên các BCL đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các khí ô nhiễm từ
BCL CTRSH đến MTKK xung quanh tại TPHCM một cách khoa học.
Nghiên cứu góp phần làm rõ nhược điểm của công nghệ chôn lấp chất thải
là chiếm diện tích rất lớn, nhiều rủi ro về ô nhiễm nếu công tác quản lý vận
hành và giám sát không được thực hiện đầy đủ và đúng quy trình.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.
1.1.1.
TỔNG QUAN VỀ CTRSH VÀ HIỆN TRẠNG CÁC BCL CTRSH
Nguồn phát sinh, khối lượng và thành phần
Nguồn phát sinh CTRSH tại TPHCM là hộ dân, qu t đường, khu
thương mại, công sở, chợ, bệnh viện… Thành phần các chất hữu cơ trơ dao
động trong khoảng khá rộng và không ổn định, điển hình như là thành phần
nhựa từ 6,5 – 20%, cao su 8-15,3 %,… kết quả phụ thuộc rất nhiều vào vị
trí lấy mẫu. Thành phần rác hỗn hợp chiếm phần lớn (19 – 28,5%) có thể
do không có sự phân loại tại nguồn nên có một số thành phần chất thải khó
nhận dạng được; thành phần nhựa c ng chiếm tỷ lệ lớn (6,5 – 20%) do đời
sống người dân ngày được nâng cao, người ta sử dụng bao bì nhựa nhiều
hơn. Sau đó đến các thành phần da (10-15%), cao su (8-15,3%), vải (626,5%) và cành cây, gỗ vụn là chiếm tỷ lệ thấp nhất (1,5 – 6,5%) (Bình,
2006). Khối lượng CTRSH tại TPHCM được thu gom và xử lý trong giai
đoạn từ năm 2005 đến năm 2013 đã tăng từ 4.784 lên 6.375 tấn/ngày.
1.1.2. Thực trạng hoạt động của các BCL CTRSH tại TPHCM
Hoạt động chôn lấp hợp vệ sinh có quy trình kỹ thuật, có các công
trình xử lý khí thải và nước thải. Tuy nhiên tại TPHCM còn tồn tại 02 BCL
6
đã ngưng hoạt động sau hơn 20 năm chôn lấp, không có hệ thống thu gom
khí ô nhiễm là Gò Cát và Đông Thạnh.
1.1.3. Giám sát chất lượng vệ sinh các BCL tại TPHCM
Chương trình giám sát chất lượng môi trường (không khí, nước mặt,
nước ngầm và nước rỉ rác) tại các BCL được thực hiện hàng năm.
1.2.
TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CTRSH VÀ PHÁT SINH
KHÍ THẢI TỪ BCL
1.2.1. Quá trình phân hủy CTRSH trong BCL
Các quá trình phân hủy CTR trong BCL đã được rất nhiều tác giả
đề cập nghiên cứu như (Abushammata, 2009), (Chí, 2008) (Bình, 2006),
(Helen, August 1994), (A.C. van Haandel, J. G. M van der Lubbe, 2012),…
Các giai đoạn phân hủy CTR trong BCL gồm Giai đoạn thuỷ phân, Giai
đoạn axit hoá, Giai đoạn axetat hoá, Giai đoạn metan hoá. (A.C. van
Haandel, J. G. M van der Lubbe, 2012), (Huy, 2006)
1.2.2. Thành phần và tính chất khí sinh ra từ BCL
Khí BCL bao gồm nhiều khí tồn tại với lượng lớn (các khí chính/chủ
yếu) và nhiều khí tồn tại với lượng rất nhỏ (gọi là khí vi lượng). Các khí
chính sinh ra từ quá trình phân huỷ các chất hữu cơ có trong CTRSH là CH4,
CO2, N2, O2, NH3, H2, CO, CH3SH, hợp chất chứa lưu huỳnh,…. Một số
chất khí vi lượng, mặc dù tồn tại với khối lượng nhỏ nhưng có tính độc và
nguy cơ gây hại đến sức khoẻ của cộng đồng dân cư rất cao. Một nghiên cứu
khác được thực hiện ở Anh, các mẫu khí thu từ 3 BCL khác nhau và phân
tích 154 hợp chất. Tổng cộng có 116 hợp chất hữu cơ được tìm thấy từ khí
BCL trong đó có nhiều thành phần chất hữu cơ ay hơi (V Cs). (A.C. van
Haandel, J. G. M van der Lubbe, 2012) (Abushammata, 2009)
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số phát thải
Một số yếu tố ảnh hưởng đến lượng khí phát thải từ BCL khuếch
tán vào môi trường không khí qua lớp phủ bề mặt. Các yếu tố này bao gồm
vận tốc phản ứng sinh khí, sự khuếch tán của khí qua các lớp rác chôn lấp
và lớp phủ đỉnh của BCL, hiệu quả của hệ thống thu gom khí và các yếu tố
ảnh hưởng đến phát tán khí vào khí quyển; Oxygen, Hydrogen, pH,
Sulphate, Các chất dinh dưỡng, Các chất ức chế, Nhiệt độ, Hàm lượng
nước, Thành phần chất thải, Nước bùn cống thêm vào, Sự nghiền chất thải,
Độ nén, Lớp đất phủ mặt, Sự tuần hoàn nước rỉ rác, Sự khuếch tán khí BCL
qua các lớp chất thải và qua lớp phủ đỉnh BCL, Hệ thống thu gom khí BCL,
Sự oxy hóa, Điều kiện khí tượng (Áp suất khí quyển, Lượng mưa, Nhiệt độ
7
không khí, …). Hơn thế, sự oxy hóa CH4 trong lớp đất phủ đỉnh của BCL
c ng ảnh đáng kể đến hệ số phát thải của CH4. (Abushammata, 2009)
1.2.4. Quá trình lan truyền chất ô nhiễm không khí từ BCL CTRSH
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển
vừa mang tính định tính c ng như định lượng, nên sự xác định các yếu tố
chính yếu đưa vào mô hình là rất quan trọng. Các yếu ảnh hưởng chủ yếu
đến quá trình phát tán các chất khí ô nhiễm từ các BCL CTRSH: Hệ số phát
thải của khí thải, cấp độ ổn định của khí quyển, vi khí hậu khu vực ô
nhiễm, Bản chất của khí thải, Hướng gió trên phạm vi ô nhiễm, Độ cao và
khoảng cách từ điểm khảo sát đến BCL, Các yếu tố về địa hình. Trừ yếu tố
địa hình, tất cả các yếu tố còn lại đều có thể được lượng hóa hoặc đo đạc để
đưa vào mô hình tính tóan. Đây là điểm thuận lợi trong quá trình nghiên
cứu xây dựng mô hình theo phương pháp hồi quy. (Chấn, 2001) (Long,
2006) (Long, 2008) (Thắng, 2007)
1.3.
TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN TẢI
LƯỢNG PHÁT THẢI KHÍ Ô NHIỄM TỪ BCL CTRSH
1.3.1. Tổng quan các nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô
nhiễm từ BCL CTRSH
Các nhà khoa học trên thế giới rất quan tâm nghiên cứu sự lan truyền
các chất khí ô nhiễm nhằm đề ra các giải pháp hiệu quả kiểm soát quá trình
ô nhiễm không khí, như: Mô hình Gifford và Hanna (1973), Mô hình
Hanna (1971);… Nghiên cứu dự báo phát thải khí ô nhiễm bằng cách đo
đạc một số hợp chất hữu cơ dễ ay hơi V C phát thải trên bề mặt BCL.
Phương pháp nghiên cứu dựa trên phương trình Gauss nghịch đảo. Nghiên
cứu về sự phát thải của khí N2O qua các lớp rác và đất phủ mặt. Tại BCL
Chennai, các hệ số phát thải (HSPT) được xác định như sau: khí CH4 là từ
1,0 đến 23,5 mg/m2h; khí N2O là từ 6 đến 460 μg/m2h và khí CO2 từ 39 đến
906 mg/m2h; tại Kodungaiyur, khí CH4 là từ 0,9 đến 433 mg/m2h; tại
Perungudi, khí N2O từ 2,7 đến 1200 μg/m2h và khí CO2 từ 12,3 đến
964,4 mg/m2h… Nghiên cứu xác định nồng độ và HSPT của khí CH4 và
CO2, thực hiện trên BCL Fu-Der- an (Đài Loan). Nồng độ trong môi
trường không khí của CH4 là 1,7 – 4,6 ppm và CO2 là 324–409 ppm. HSPT
CH4 là 8,8-163 mg/m2h and CO2 là 495-1.531 mg/m2h. Sau khi đóng BCL
xây dựng công viên thì nồng độ khí CH4 là 1,8 – 3,1 ppm và CO2 là 332 –
441 ppm; HSPT CH4 là 1,1 – 2,3 mg/m2h và CO2 là 135 - 301 mg/m2h
(Abushammata, 2009). BCL New England (Mỹ) phát thải khí Methane là
8
16,4 – 17,8m3/phút (Mosher, 1996). BCL New Hampshire (Mỹ) phát thải
khí Methane là 65.109g/năm (Abushammata, 2009). Tại Trung Quốc, 2.017
BCL phát thải khí Methane là 1,186 - 2,2 triệu tấn/năm (CaiBo-Feng,
LiuJian-Guo, GaoQing-Xian, NieXiao, 2014) .
Thời gian qua đã có một số nghiên cứu về các vấn đề môi trường phát
sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn từ kỹ thuật đến sự ô nhiễm của một số tác
giả như: Nghiên cứu quá trình phát sinh và đề xuất một số biện pháp xử lý
khí thải từ bãi chôn lấp trong điều kiện Việt Nam (Lâm, 2007), Đánh giá
hiện trạng ô nhiễm môi trường ở một số bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt
hợp vệ sinh và đề xuất biện pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm môi trường
bãi chôn lấp Phước Hiệp (Huy, 2006), Nghiên cứu tốc độ phân hủy rác
thải sinh hoạt ở TPHCM và một số vấn đề liên quan đến môi trường của các
ãi rác (Nhật, 1996). Kết quả nghiên cứu của “Nghiên cứu ứng dụng quá
trình nhiệt phân để xử lý thành phần hữu cơ trơ trong CTRSH tại TPHCM
theo hướng sản xuất vật liệu về thành phần CTRSH (Bình, 2006).
1.3.2. Giới thiệu mô hình tính toán phát sinh khí BCL (LandGEM
Version 3.02)
LandGEM sử dụng phương trình tốc độ phân hủy (decomposition
rate equation) để dự áo lượng phát thải hàng năm. Các thông số của mô
hình là k và Lo được sử dụng như công thức:
n
1
M i kt
(1.4)
QCH kLo
e
4
i 1
j 0.1
10
ij
Trong đó: QCH4 là Lượng methane phát sinh hàng năm (m3/năm); i
là lượng gia tăng 1 năm, n là số năm nhận CTRSH của BCL, j là Lượng gia
tăng 0,1 năm, k là Hằng số tốc độ phát sinh khí methane (1/năm), Lo là
công suất phát sinh khí methane (m3/Mg), Milà Khối lượng CTR tiếp nhận
vào BCL năm thứ i (Mg), tijlà tuổi của CTR phần thứ j của khối Mi trong
năm thứ i (phần 10 của năm).
1.3.3. Tính toán phát thải khí Methane từ BCL chất thải theo IPCC
Theo tài liệu hướng dẫn của Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí
hậu (Intergovernment Panel on Climate Change – IPCC), lượng CH4 phát
thải từ BCL sau 1 năm được tính theo công thức:
(1.5)
1.3.4. Tính khí bãi rác phát thải theo hướng dẫn lập báo cáo ĐGTĐMT
a. Khí bãi rác phát thải
9
Về lý thuyết, lượng khí BCL phát thải có thể được biểu diễn qua
hàm số sau:
(1.10)
(1.11)
b. Khí thải không phải là metan (Non-Methane Or ganic
Compounds) phát sinh từ bãi chôn lấp
Để đánh giá mức độ phát thải hàng năm của NMOCs từ bãi chôn lấp
chất thải sinh hoạt, áp dụng công thức tính toán sau:
M[NOMC] = 2L0R(1-e-kt) C [NMOC] . 3595 x 10-9
(1.12)
Đối với những bãi chôn lấp đã iết trước lượng chất thải hàng năm thì
khối lượng phát thải của NMOCs từ các bãi chôn lấp chất thải rắn sinh
hoạt được ước tính theo công thức sau:
(1.13)
1.3.5. Kết quả NC quá trình phát sinh khí từ CTR tại Việt Nam
Theo suy luận của tác giả thì tổng lượng khí phát sinh là 520m3/tấn
trong đó 50% là khí methane nên công suất phát sinh khí methane sẽ là
260m3/tấn, có nghĩa là Lo=260m3/tấn. Hằng số tốc độ phát sinh khí methane
là k = 0,0934 (1/năm), QCH4 là Lượng khí mehane tính toán phát sinh trong
năm thứ n. Thời gian thu khí hiệu quả là 16 năm, lượng khí thu được trong
thời gian này chiếm 80% tổng lượng khí phát sinh. (Lâm, 2007)
1.4.
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM
TRONG MTKK
1.4.1. Lý thuyết sự phân bố chất ô nhiễm trong MTKK và phương
trình vi phân cơ bản
Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình của nồng độ chất ô nhiễm
trong không khí phân bố theo thời gian và không gian:
(1.18)
1.4.2. Mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong MTKK đối với nguồn mặt
Xem khối không khí ở trên nguồn mặt có dạng hình hộp với kích
thước L(m), d (m) và H (m). Công suất nguồn mặt bằng M, (mg/m2.s). Tốc
độ trung bình u (m/s) và mang theo dòng ô nhiễm với nồng độ Cv (mg/m3),
nồng độ chất ô nhiễm bên trong hình hộp bằng C (mg/m3).
Theo định luật cân bằng vật chất:
10
t trường hợp ứng với thời gian đủ lớn (t ) để sự biến đổi chất đạt
được trạng thái cân bằng ổn định
bài toán không dừng
,
.
t trường hợp
. Ký hiệu C0 là nồng độ chất ô nhiễm trong
hộp không khí trên nguồn mặt ở thời điểm t = 0, khi đó:
. Luồng gió không mang chất ô nhiễm và
C0 = 0 thì:
.
1.5.
TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐẾN MTKK
CỦA CÁC BCL CTRSH
Để đánh giá được ảnh hưởng của các BCL CTRSH đến MTKK xung
quanh nhất thiết phải tính toán được hệ số phát thải, xác định tải lượng các
khí ô nhiễm chính trên các BCL và quá trình lan truyền chúng ra MTKK
xung quanh BCL. Đánh giá ảnh hưởng của BCL đến MTKK xung quanh
cần đánh giá được sự lan truyền mùi, bụi và hơi khí độc sinh ra từ BCL
bằng cảm quan và các tiêu chuẩn vệ sinh môi trường hiện hành. Tại
TPHCM với quy mô của 04 BCL rất lớn: 02 BCL đang vận hành vận hành
hơn 10 năm (Phước Hiệp và Đa Phước), 02 BCL đã ngưng hoạt động là Gò
Cát và Đông Thạnh đã vận hành hơn 30 năm thì ảnh hưởng của chúng đến
MTKK tại TPHCM đã chưa được đánh giá một cách khoa học và đầy đủ.
Để đánh giá sự lan truyền các chất khí ô nhiễm từ các BCL CTRSH nghiên
cứu sử dụng các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành là QCVN
05:2013/BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ
PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI
KHÍ CH4, H2S, NH3 VÀ CH3SH TỪ BCL CTRSH
Gọi Q là hệ số phát thải đơn vị của nguồn mặt [g/m2s] và C là nồng độ
chất ô nhiễm, [mg/m3], phương trình cân ằng chất ô nhiễm: (Chấn, 2001)
(2.3)
11
Trong đó: C là Nồng độ của chất ô nhiễm tại điểm tính toán,
[mg/m3]; C0 là Nồng độ nền của chất ô nhiễm, [mg/m3]; Q là hệ số phát thải
đơn vị của nguồn mặt, [g/m2s]; u là vận tốc gió, [m/s]; H là độ cao , [m]; l
là chiều dài l, [m].
Từ HSPT theo đơn vị diện tích có thể tính toán tải lượng phát thải
các khí ô nhiễm phục vụ cho việc đánh giá ảnh hưởng ô nhiễm MTKK
xung quanh từ các nguồn mặt theo công thức:
(2.4)
Trong đó: M là tải lượng khí ô nhiễm, [g/s], Q là HSPT khí ô
nhiễm, [mg/m2h], S là diện tích nguồn mặt, [m2]
2.2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG TỚI MTKK DO
KHÍ CH4, H2S, NH3 VÀ CH3SH TỪ BCL CTRSH
Để tính nồng độ trung bình của khí ô nhiễm cho nguồn vùng Hanna
đã đề xuất lần đầu tiên vào năm 1971 mô hình phân ố nồng độ như sau:
C=
2
x 11
2
ua(1- )
Qa(i, )
i-1
k=1 Qa(i, )
(2 i-k
1)
1-
-(2 i-k -1)
1-
(2.5)
Với i là số hàng và j là số cột của các ô tính toán có tọa độ là (x,y)
Tính toán theo hướng gió chủ đạo thì Hanna (1971) đã đưa ra công
thức tính giản lược tham số (i,j) chỉ còn i và giản lược biến k như sau:
C(x,y,0,0) =
2
x 11
2
ua(1- )
Qa0
N
i=1 Qai
(2i 1)(1- ) -(2i-1)
(1- )
(2.6)
Có thể hiểu chỉ còn tham số i theo hướng gió chủ đạo, trong
đó:C(x,y,0,0) là nồng độ chất ô nhiễm tại mặt đất nhận tại tâm các ô vuông
[mg/m3], u là tốc độ gió trung bình [m/s], a và b là hệ số phát tán Smith, Qai
là HSPT ở các ô vuông trên chiều gió [mg/m2.s], Qao là HSPT tại tâm ô
vuông được tính tóan [mg/m2.s], N là số lượng ô vuông trên chiều gió.
2.3. PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Trên thế giới và trong nước đã có các công trình nghiên cứu về quá
trình phân huỷ, sinh khí và phát thải khí ở quy mô phòng thí nghiệm c ng
như trên thực địa tại BCL. Nghiên cứu đã lựa chọn mô hình Hanna –
Giford 1973 để tính toán xác định hệ số phát thải khí trên BCL từ đó tính
toán tải lượng phát thải khí ô nhiễm. Nghiên cứu đo đạc và thu thập số liệu
về vi khí hậu, nồng độ các khí thải trên BCL (CH4, NH3, H2S và CH3SH).
Nghiên cứu so sánh kết quả tính toán nồng độ khí thải với kết quả đo đạc
để xác định sự tương quan. ây dựng phương trình hồi quy tuyến tính giữa
12
nồng độ với hệ số phát thải. Phần mềm ECOLAF – 2014 giúp xây dựng
phân bố nồng độ và HSPT các khí trên BCL theo các kịch bản, khoảng thời
gian khác nhau. Nghiên cứu ứng dụng mô hình lan truyền khí ô nhiễm
Hanna 1971 để tính toán xác định mức độ ô nhiễm cho từng khí thải, xây
dựng mặt cong đẳng nồng độ của các khí thải. Nghiên cứu xác định phạm
vi và mức độ ô nhiễm của các chất khí, phần mềm RELEASE giúp tính
toán phân bố nồng độ và khoảng cách ly hợp vệ sinh trên BCL CTRSH tại
TPHCM. Kết quả xác định khoảng cách ly hợp vệ sinh trong quy hoạch,
xây dựng BCL mới có điều kiện vận hành tương tự các BCL nghiên cứu.
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tính toán tải lượng phát thải khí ô
nhiễm trên BCL CTRSH
Nghiên cứu ứng dụng mô hình Hanna-Gifford 1973 nghịch đảo trong tính
toán xác định HSPT từ nồng độ trung bình chất ô nhiễm do nguồn mặt có
HSPT Q [mg/m2s].
(1.1)
(2.7)
Trong đó:u là vận tốc gió, m/s; Cm là nồng độ của chất ô nhiễm tại
điểm tính toán, mg/m3; Cnền là nồng độ nền của chất ô nhiễm tại điểm tính
toán, mg/m3; là hệ số thực nghiệm; Q là HSPT chất ô nhiễm của nguồn
mặt, mg/m2h.
Từ HSPT của BCL có thể tính toán tải lượng phát thải các khí ô
nhiễm BCL CTRSH theo công thức (2.4)
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu phân bố nồng độ, mô phỏng lan
truyền khí thải trên BCL
Để xác định phân bố nồng độ khí thải trên BCL, Phương pháp luận
nghiên cứu gồm 8 ước. Các ước từ thu thập số liệu tính toán đến sử dụng
phần mềm RELEASE và Microsft Excel vẽ biểu đồ phân bố nồng độ của
các khí thải theo hướng gió.
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu xác định phạm vi ảnh hưởng của khí
thải từ BCL
PPNC dựa vào kết quả tính toán trên phần mềm RELEASE xác định
khoảng cách từ đầu hướng gió đến vị trí các khí thải có nồng độ cao nhất và
thấp nhất đạt QCVN 06:2009.
2.3.4. Xây dựng nguồn dữ liệu và số liệu phục vụ cho nghiên cứu
Nghiên cứu dựa trên hoạt động của 04 BCL tại TPHCM với cơ số mẫu
được thống kê, 02 đợt quan trắc vào mùa mưa và mùa khô trong 0 năm.
13
2.3.5.
Các phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu không khí tại
phòng thí nghiệm
Các phương pháp đo đạc và phân tích mẫu chất lượng không khí
được tiến hành theo các tiêu chuẩn Việt Nam TCVN.
2.3.6. Các phương pháp xử lý số liệu nghiên cứu đã sử dụng
Các phương pháp xử lý số liệu sử dụng là: Phương pháp xử lý thống
kê bằng phần mềm SPSS 20.0, Phương pháp xử lý thống kê và vẽ biểu đồ
bằng phần mềm Microsoft Excel, Phương pháp sử dụng mô hình ENVIM,
Phương pháp sử dụng phần mềm RELEASE.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN
3.1.
NỒNG ĐỘ CỦA CÁC KHÍ Ô NHIỄM TẠI CÁC BCL CTRSH
TẠI TPHCM
3.1.1. Kết quả quan trắc nhiệt độ và vận tốc gió trên BCL
Nhiệt độ MT
tại các BCL khá cao. Cá iệt tại BCL Đa Phước nhiệt độ
MT
rất cao, phản ánh điều kiện nhiệt độ thường cao của khu vực huyện
Bình Chánh, TPHCM. Các vị trí trên BCL đều có sự lưu thông không khí với
vận tốc khá lớn. Điều này giúp cho sự pha loãng, giảm thiểu tác động có hại
của hơi khí độc phát thải vào MT
do quá trình phân hủy CTR. Cá iệt BCL
Đa Phước và Phước Hiệp có vận tốc gió rất lớn lên đến (5,0 – 7,0) m/s.
3.1.2. Kết quả quan trắc nồng độ khí ô nhiễm trên BCL tại TPHCM
3.1.2.1.
Khí Amoniac (NH3)
Đánh giá bằng QCVN 06/2009/BTNMT với giá trị cho phép là
0,200mg/m3 thì đã có rất nhiều vị trí không đạt TCCP trên BCL, đặc biệt là
BCL Phước Hiệp vượt hơn 2 – 5 lần và Đa Phước vượt gần gấp 5 lần. BCL
Đông Thạnh và Gò Cát thì chỉ tiêu amoniac thấp nhưng iến động rất lớn.
3.1.2.2.
Khí Sulfur Hydro (H2S)
BCL Đông Thạnh và Gò Cát phát thải H2S rất thấp. BCL Đa Phước và
Phước Hiệp cho phát thải H2S cao hơn. Đánh giá theo QCVN
06/2009/BTNMT, thì BCL Đa Phước có sự biến động giảm đáng kể sự phát
thải khí H2S, năm 2008 nồng độ H2S cao hơn tiêu chuẩn hơn 30 lần, đến năm
2010 thì đạt TCCP. BCL Đông Thạnh và Gò Cát năm 2008 thì gấp 2 lần tiêu
chuẩn về H2S nhưng đến năm 2009 và 2010 thì đạt tiêu chuẩn. Trong khi đó
BCL Phước Hiệp trong 3 năm đã vượt tiêu chuẩn từ 6 – 9 lần.
3.1.2.3.
Khí Methyl Mercaptan (CH3SH)
14
Kết quả quan trắc cho thấy sự khác biệt rõ rệt của kết quả năm 2010 cao
hơn tiêu chuẩn trong khi 2 năm 2008 và 2009 thì thấp hơn tiêu chuẩn ở tất cả
các BCL. Chỉ có BCL Đông Thạnh đạt tiêu chuẩn trong cả năm. Nồng độ
CH3SH tại BCL Đa Phước cao hơn tiêu chuẩn hơn 3 lần, BCL Gò cát cao
hơn 2 lần và BCL Phước Hiệp năm 2010 cao hơn tiêu chuẩn hơn 11 lần.
3.1.2.4.
Khí Methane (CH4)
Kết quả quan trắc cho thấy BCL Đa Phước và Phước Hiệp đang
trong giai đoạn phát thải mạnh và biến động nhiều của khí methane. BCL
Đông Thạnh và Gò Cát cho thấy sự phát thải ổn định của Methane ở mức
độ thấp hơn. Phát thải vượt trội của khí Methane tại các BCL vào năm 2010
so với các năm trước. BCL Phước Hiệp có sự phát thải Methane cao nhất,
sau đó là đến BCL Đa Phước.
3.2.
KẾT QUẢ TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG CÁC KHÍ Ô NHIỄM
TRÊN BCL CTRSH TẠI TPHCM
3.2.1. Tải lượng khí ô nhiễm trên BCL đang hoạt động, có hệ thống
thu gom khí
3.2.1.1.
Tải lượng khí NH3 từ BCL Đa Phước và Phước Hiệp
HSPT trung bình của khí NH3 thấp nhất là 55,91mg/m2.h tại BCL Đa
Phước vào mùa mưa năm 2009, trên BCL Phước Hiệp thấp nhất là
64,84mg/m2.h vào mùa mưa năm 2009. Giá trị trung bình cao nhất của HSPT
khí NH3 trên BCL đang hoạt động có hệ thống thu khí thường vào mùa khô
và nằm trong khoảng 252,73 – 308,95mg/m2.h. Kết quả tính toán tải lượng
khí NH3 của BCL Đa Phước là 62,5 g/s và của BCL Phước Hiệp là 27,4 g/s.
3.2.1.2.
Tải lượng khí H2S từ BCL Đa Phước và Phước Hiệp
Biểu đồ biểu diễn biến động của HSPT khí H2S cho thấy sự biến động rất
lớn của sự phát thải khí H2S tại các BCL. Giá trị thấp nhất chỉ vào khoảng 1,44
– 1,71mg/m2.h, trong khi giá trị trung bình cao nhất có thể lên đến
286,36mg/m2.h (Đa Phước– mùa khô năm 2008) hoặc 229,71mg/m2.h (Phước
Hiệp – mùa khô 2008). BCL Đa Phước có sự biến động rất lớn về HSPT khí
H2S, giá trị cao nhất đã giảm nhanh từ 286,36mg/m2.h (mùa khô 2008) xuống
còn chỉ 1,46 mg/m2.h (mùa mưa 2011). Kết quả tính toán tải lượng khí H2S của
BCL Đa Phước là 24,4g/s và của BCL Phước Hiệp là 12,3g/s.
3.2.1.3.
Tải lượng khí CH4 từ BCL Đa Phước và Phước Hiệp
hí Methan có lượng phát thải lớn hơn rất nhiều so với khí khác. Giá
trị lớn nhất trên BCL Phước Hiệp có thể lên đến 2.948,0mg/m2.h (mùa khô
2011). Sự biến động lớn và tăng giảm không theo quy luật trong phát thải
15
khí Methan tại BCL Phước Hiệp và Đa Phước. Nhìn chung, kết quả cho
thấy năm 2008 và 2009 phát thải thấp hơn năm 2010 và năm 2011. Giá trị
trung bình của HSPT khí Methan trên cao cho thấy CTR đang trong thời kỳ
phân hủy mạnh các hợp chất hữu cơ. Kết quả tính toán tải lượng khí CH4
của BCL Đa Phước là 437,2g/s và của BCL Phước Hiệp là 320,3g/s.
3.2.1.4.Tải lượng khí CH3SH từ BCL Đa Phước và Phước Hiệp
Một số vị trí không phát hiện CH3SH. BCL Phước Hiệp có sự phát thải
mạnh khí CH3SH trong năm 2010 và 2011 so với 2 năm trước, nhiều hơn
gấp 100 lần. Sự gia tăng phát thải khí CH3SH tương đồng với sự phát thải
khí Methan, cho thấy BCL Đa Phước và Phước Hiệp vào giai đoạn phân
hủy mạnh CTR chôn lấp.HSPT khí CH3SH trên BCL Đa Phước trong
khoảng 1,71 – 46,73mg/m2.h và BCL Phước Hiệp là 0,27 – 129,11mg/m2.h.
Kết quả tính toán tải lượng khí CH3SH của BCL Đa Phước là 6,0g/s và của
BCL Phước Hiệp là 11,9g/s.
3.2.2. Tải lượng khí ô nhiễm khí trên BCL đã ngưng hoạt động,
không có hệ thống thu gom khí
3.2.2.1.
Tải lượng khí NH3 từ BCL Đông Thạnh và Gò Cát
BCL Đông Thạnh và Gò Cát đã hoạt động nhiều năm, sự phát thải các khí
đã giảm mạnh và kết quả tính toán HSPT khí NH3 c ng cho thấy điều đó.
HSPT khí NH3 trên BCL Đông Thạnh trong khoảng 1,20 – 57,40mg/m2h và
trên BCL Gò Cát là 0,80 – 173,70mg/m2h. Kết quả tính toán tải lượng khí
NH3 của BCL Đông Thạnh là 5,1g/s và của BCL Gò Cát là 14,2g/s.
3.2.2.2.
Tải lượng khí H2S từ BCL Đông Thạnh và Gò Cát
BCL Đông Thạnh và Gò Cát đã ngưng tiếp nhận CTR, sự phân hủy đã
trải qua nhiều năm nên sự phát thải khí H2S đã giảm rõ rệt biểu hiện qua
HSPT rất thấp.BCL Đông Thạnh chỉ còn phát thải khí H2S vào khoảng 1,51
– 34,29mg/m2.h và c ng cho thấy sự khác biệt nhiều giữa mùa khô và mùa
mưa trong các năm. hí H2S trên BCL Gò Cát c ng chỉ phát thải trong
khoảng 1,33 – 52,77mg/m2.h và mùa mưa phát thải tương tự mùa khô. Kết
quả tính toán tải lượng khí H2S của BCL Đông Thạnh là 1,3g/s và của BCL
Gò Cát là 1,3g/s.
3.2.2.3.
Tải lượng khí CH4 từ BCL Đông Thạnh và Gò Cát
Trên BCL Đông Thạnh cho thấy sự biến động lớn của khí CH4 từ
21,98 – 589,22mg/m2h. Năm 2010 và 2011 c ng cho thấy sự phát thải
mạnh khí Methan hơn 2 năm trước đó và không nhận thấy sự khác biệt
nhiều giữa mùa khô và mùa mưa của các năm. Tương tự, BCL Gò Cát có
16
sự phát thải khí Methan cao hơn BCL Đông Thạnh không nhiều từ 5,82 –
924,56mg/m2h. Kết quả tính toán tải lượng khí CH4 của BCL Đông Thạnh là
60,4g/s và của BCL Gò Cát là 96,0g/s.
3.2.2.4.
Tải lượng CH3SH từ BCL Đông Thạnh và Gò Cát
Sự phát thải khí CH3SH đã giảm rất nhiều trên cả BCL Đông Thạnh và
Gò Cát, nhiều vị trí cho kết quả đo đạc là không phát hiện. Cả 02 BCL đều
cho kết quả phát thải 2 năm sau nhiều hơn 2 năm trước nhưng không nhiều.
HSPT c ng cho thấy sự biến động không lớn.BCL Đông Thạnh cho kết quả
HSPT khí CH3SH từ 0,18 – 6,62mg/m2h và c ng không có sự khác biệt nhiều
giữa mùa mưa và mùa khô.BCL Gò Cát có HSPT khí CH3SH từ 0,15 –
34,65mg/m2h, năm 2009 phát thải rất thấp, năm 2010 phát thải mạnh nhất.
Kết quả tính toán tải lượng khí CH3SH của BCL Đông Thạnh là 0,6g/s và của
BCL Gò Cát là 2,1g/s.
3.3.
KẾT QUẢ ỨNG DỤNG PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY (PTHQ)
TRONG TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG PHÁT THẢI CÁC KHÍ Ô
NHIỄM TRÊN BCL CTRSH TẠI TPHCM
3.3.1. Hệ số tương quan giữa nồng độ và HSPT các khí ô nhiễm trên BCL
BCL Đa Phước, có hệ số tương quan rất tốt đối với tất cả các khí thải.
BCL Đông Thạnh, sự tương quan rất tốt khi tính toán cho khí NH3, CH4 và
CH3SH. BCL Gò Cát, sự tương quan rất tốt khi tính cho khí NH3, H2S, CH4
và CH3SH, hệ số tương quan trong khoảng 0,94 – 0,97.BCL Phước Hiệp,
hệ số tương quan của khí NH3, H2S, CH4 và CH3SH đều ở mức rất.
3.3.2. Ứng dụng PTHQ trên BCL có hệ thống thu khí và đang hoạt động
3.3.2.1.
PTHQ tính phát thải khí ô nhiễm trên BCL Đa Phước
Bảng 3.1. PTHQ tính HSPT khí ô nhiễm trên BCL Đa Phước
STT
Khí thải
PTHQ
Hệ số tương quan R2
01
NH3
QNH3 = 170,7 CNH3– 26,5
0,94
02
H2S
QH2S= 193,8 CH2S – 10,0
0,98
03
CH4
QCH4= 164,0 CCH4 – 126,2
0,97
04
CH3SH
QCH3SH= 160,1 CCH3SH – 0,9
0,97
3.3.2.2.
PTHQ tính phát thải khí ô nhiễm trên BCL Phước Hiệp
Bảng 3.2. PTHQ tính HSPT khí ô nhiễm trên BCL Phước Hiệp
STT Khí thải
PTHQ
Hệ số tương quan R2
01
NH3
QNH3= 177,7 CNH3 – 33,4
0,83
02
H2S
QH2S = 162,2 CH2S – 1,1
0,94
03
CH4
QCH4 = 178,2 CCH4 – 221,6
0,96
17
Khí thải
PTHQ
Hệ số tương quan R2
CH3SH
QCH3SH = 173 CCH3SH – 4,7
0,97
Ứng dụng PTHQ trên BCL không có hệ thống thu khí và
ngưng hoạt động
3.3.3.1.
PTHQ tính HSPT khí ô nhiễm trên BCL Đông Thạnh
Bảng 3.3. PTHQ tính HSPT khí ô nhiễm trên BCL Đông Thạnh
STT
Khí thải
PTHQ
Hệ số tương quan R2
01
NH3
QNH3 = 131,9 CNH3 – 7,5
0,88
02
H2S
QH2S = 107,2 CH2S – 0,5
0,82
03
CH4
QCH4= 161,7 CCH4 – 98,6
0,88
04
CH3SH
QCH3SH = 158,5 CCH3SH – 0,1
0,98
3.3.3.2.
PTHQ tính HSPT các khí ô nhiễm trên BCL Gò Cát
Bảng 3.4. PTHQ tính HSPT khí ô nhiễm trên BCL Gò Cát
STT
Khí thải
PTHQ
Hệ số tương quan R2
01
NH3
QNH3= 176,3 CNH3 – 20,4
0,92
02
H2S
QH2S = 57,7 CH2S – 1,5
0,94
03
CH4
QCH4 = 166,3 CCH4 – 104
0,91
04
CH3SH
QCH3SH = 161,9 CCH3SH – 0,3
0,91
Điều kiện áp dụng PTHQ trong tính toán nhanh HSPT là các BCL
hợp vệ sinh có hoặc không có hệ thống thu gom khí, khí hậu nơi BCL nhiệt
đới gió mùa gồm mùa mưa và mùa khô như TPHCM, CTRSH chưa được
phân loại tại nguồn, kỹ thuật chôn lấp theo quy định Việt Nam hiện hành,
công suất vận hành 3000 – 3500 tấn/ngày.
3.4.
KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ NỒNG ĐỘ CÁC KHÍ
THẢI CHÍNH TRÊN BCL
3.4.1. Phân bố nồng độ các khí ô nhiễm trên các BCL có hệ thống thu
khí và đang hoạt động
3.4.1.1.
BCL Đa Phước
Luận án đã tính và vẽ biểu đồ phân bố nồng độ các khí thải chính
theo hướng gió chủ đạo trên BCL theo từng năm của năm. So sánh kết
quả nồng độ tính toán theo mô hình với kết quả đo đạc trên BCL.
3.4.1.2.
BCL Phước Hiệp
Luận án đã tính và vẽ biểu đồ phân bố nồng độ các khí thải chính
theo hướng gió chủ đạo trên BCL theo từng năm của năm. So sánh kết
quả nồng độ tính toán theo mô hình với kết quả đo đạc trên BCL.
STT
04
3.3.3.
18
3.4.2.
Phân bố nồng độ các khí ô nhiễm trên các BCL không có hệ
thống thu khí và ngưng hoạt động
3.4.2.1.
BCL Đông Thạnh
Luận án đã tính và vẽ biểu đồ phân bố nồng độ các khí thải chính
theo hướng gió chủ đạo trên BCL theo từng năm của năm. So sánh kết
quả nồng độ tính toán theo mô hình với kết quả đo đạc trên BCL.
3.4.2.2.
BCL Gò Cát
Luận án đã tính và vẽ biểu đồ phân bố nồng độ các khí thải chính
theo hướng gió chủ đạo trên BCL theo từng năm của năm. So sánh kết
quả nồng độ tính toán theo mô hình với kết quả đo đạc trên BCL.
2.50
6.00
4.00
1.00
3.00
2.00
0.50
6.00
Nồng độ CH4 (mg/m3)
1.50
7.00
2.00
Nồng độ CH4 (mg/m3)
Nồng độ NH3, H2S, Mer (mg/m3)
5.00
8.00
Nồng độ NH3, H2S, CH3SH (mg/m3)
2.00
5.00
1.50
4.00
1.00
3.00
2.00
0.50
1.00
0.00
0
500
1,000
C-NH3 Khoảng cách (m)
C-H2S
1,500
0.00
2,000
C-NH3-model
C-H2S-model
1.00
0.00
0
500
C-NH3
C-H2S
1,000
Khoảng cách (m)
1,500
0.00
2,000
C-NH3-model
C-H2S-model
Hình 3.43. Phân bố nồng độ các khí
Hình 3.33. Phân bố nồng độ các khí
trên BCL Gò Cát theo hướng gió
trên BCL Phước Hiệp theo hướng gió
chủ đạo năm 2011
chủ đạo năm 2009
3.5.
KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH KHOẢNG CÁCH CÁCH LY HỢP VỆ
SINH TRÊN BCL TRONG ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG MTKK
DO BCL TẠI TPHCM
3.5.1. Kết quả tính toán phân bố nồng độ khí ô nhiễm trên BCL theo
hướng gió để xác định khoảng cách cách ly hợp vệ sinh
Kết quả nghiên cứu cho khoảng cách từ đầu hướng gió đến vị trí
nồng độ khí thải đạt QCVN 06:2009/BTNMT. Từ đó sẽ xác định khoảng
cách cách ly hợp vệ sinh cho các BCL có 01 ô chôn lấp hay nhiều ô chôn lấp.
Theo kết quả tính toán bán kính cách ly hợp vệ sinh thì hầu hết các
khí thải qua các năm nghiên cứu đều giảm mạnh khi vừa ra khỏi ô chôn lấp
và có nồng độ đạt tiêu chuẩn vệ sinh cách biên của ô chôn lấp từ 300m đến
500m.
19
Hình 3.51. Khoảng cách cách ly hợp
Hình 3.52. Khoảng cách cách ly
vệ sinh theo QCVN 06:2009 trên
hợp vệ sinh theo QCVN 06:2009
BCL chỉ có 01 ô chôn lấp
trên BCL gồm nhiều ô chôn lấp
3.5.2. Ứng dụng trong quy hoạch các BCL mới
Từ kết quả nghiên cứu trên BCL Đa Phước và Phước hiệp, có thể
mô phỏng 02 dạng BCL hợp vệ sinh với quy mô và khoảng cách ly hợp vệ
sinh như sau:
- Với quy mô BCL có 01 ô chôn lấp lớn, với công suất hoạt động 3000
– 3500 tấn/ngày, BCL sẽ có thời gian hoạt động khoảng từ 20 – 30 năm thì án
kính khoảng cách cách ly hợp vệ sinh tính từ tâm ô chôn lấp 800 – 1000m. Vì
vậy khoảng cách ly hợp vệ sinh từ biên BCL vào khoảng 300 – 500m.
0.020
0.005
900
700
500
300
900
700
1000
X (m)
800
500
600
900
700
100
1000
X (m)
800
500
600
300
400
100
200
400
300
700
-
0.010
400
1000
0.050
0.015
100
0.100
200
0.150
C-CH3SH (mg/m3)
C-NH3 (mg/m3)
0.200
100
Hình 3.47. Mặt cong đẳng nồng độ các khí ô nhiễm trên BCL Đông Thạnh
- Với quy mô BCL gồm nhiều ô chôn lấp, với công suất hoạt động
3500 – 4000 tấn/ngày, mỗi ô chôn lấp sẽ có thời gian hoạt động khoảng 5
năm/ô thì án kính khoảng cách ly hợp vệ sinh tính từ từng tâm ô chôn lấp
sẽ chồng lấn lên nhau theo thời gian hoạt động của các ô chôn. Vì vậy
khoảng cách ly hợp vệ sinh từ biên của cả BCL gồm nhiều ô chôn c ng vào
khoảng 300 – 500m.
20
3.6. KẾT QUẢ ỨNG DỤNG MÔ HÌNH PHẦN MỀM ECOLAF-2014
TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM MTKK DO BCL TẠI TPHCM
3.6.1. Đánh giá trên các BCL có hệ thống thu khí và đang hoạt động
Theo mô hình ECOLAF-2014 cho kết quả nồng độ khí NH3 thấp
nhất trên BCL đang hoạt động là Đa Phước và Phước Hiệp từ 0,25 –
0,48mg/m3. Giá trị cao nhất của nồng độ khí NH3 khoảng 1,33 –
2,20mg/m3. Phát thải khí NH3 trên BCL Phước Hiệp cao hơn trên BCL Đa
Phước. HSPT khí NH3 tại BCL Đa Phước và Phước Hiệp cao nhất vào
khoảng 198,21 – 398,45mg/m2h. Đều là các BCL hợp vệ sinh có hệ thống
thu gom khí thải, mức phát thải thấp nhất khí NH3 của 02 BCl này c ng vào
khoảng 14,50 – 39,95mg/m2h.Giá trị cực đại của nồng độ khí H2S ngoại suy
theo mô hình ECOLAF-201 trên BCL Phước Hiệp là 1,39mg/m3 cao hơn
nhiều so với BCL Đa Phước là 0,53mg/m3. Giá trị thấp nhất của nồng độ khí
H2S trên cả 2 BCL đều là 0,01 mg/m3. Cao nhất là HSPT khí H2S của BCL
Phước Hiệp là 257,74mg/m2h cao gần gấp hơn 3 lần so với BCL Đa Phước
là 86,44mg/m2h. Cả 2 BCL đều cho kết quả mô hình ECOLAF-2014 cao
hơn rất nhiều so với BCL đã ngưng hoạt động là Đông Thạnh và Gò
Cát.Nồng độ khí CH4 trên BCL Phước Hiệp cao hơn nhiều so với BCL Đa
Phước do quy mô của BCL, giá trị cao nhất ngoại suy theo phần mềm
ECOLAF-2014 nồng độ khí CH4 là 16,27mg/m3 và 22,67mg/m3. Giá trị
thấp nhất của khí CH4 trên 2 BCL vào khoảng 1,42 – 4,88mg/m3.Từ kết
quả đo đạc nồng độ phát thải khí CH4 cao, mô hình đã cho kết quả tính toán
thải lượng khí CH4 trên 2 BCL đang hoạt động này khá cao. Giá trị thải
lượng cực đại ngoại suy theo mô hình ECOLAF-2014 từ 2.559,38 4.024,06mg/m3. Giá trị thấp nhất của HSPT khí CH4 c ng ở mức cao từ
12,37 – 517,09mg/m2h.BCL Phước Hiệp cho kết quả nồng độ khí CH3SH
mô hình ECOLAF-201 cao hơn so với BCL Đa Phước và giá trị cao nhất
trên 2 BCL vào khoảng 0,35 – 1,21mg/m3. Giá trị thấp nhất về nồng độ khí
CH3SH là ngưỡng không phát hiện ở nhiều điểm quan trắc. Sự phát thải của
CH3SH thể hiện qua giá trị HSPT rất cao từ 58,60 – 220,98mg/m2h.
3.6.2. Đánh giá trên các BCL không có hệ thống thu khí và ngưng
hoạt động
Sự phát khí NH3 trên các BCL đã ngưng hoạt động nhiều năm c ng
không nhiều, nồng độ khí NH3 ngoại suy theo mô hình ECOLAF-2014 cho
giá trị cực đại vào khoảng 0,50 – 1,61mg/m3. HSPT khí NH3 tính toán theo
mô hình ECOLAF-2014 vì vậy c ng khá thấp, giá trị cực đại vào khoảng
21
73,49 – 280,39mg/m2h. Nhận xét kết quả cho thấy sự biến động rất lớn
trong sự phát thải khí NH3 do giá trị HSPT thấp nhất chỉ trong khoảng 1,28
- 10,68mg/m2h. Nồng độ khí H2S trên cả 2 BCL đều ở mức thấp, một số vị
trí cho kết quả không phát hiện và giá trị cực đại vào khoảng 0,09 –
0,11mg/m3. HSPT khí H2S cực đại theo mô hình ECOLAF-2014 vào
khoảng 9,60 – 12,19mg/m2h. Nồng độ khí CH4 cao nhất ở vào khoảng 4,35
– 6,97mg/m3. BCL Gò Cát phát thải CH4 cao hơn BCL Đông Thạnh. HSPT
khí CH4 cao nhất nằm trong khoảng 660,57 – 1.040,96mg/m2h, thấp hơn
nhiều so với các BCL đang hoạt động ở vào giai đoạn phát thải mạnh khí
Methan là Đa Phước và Phước Hiệp. Khí CH3SH tập trung ở giữa BCL có
nồng độ cực đại theo mô hình ECOLAF-2014 vào khoảng 0,15 –
0,40mg/m3. Vì vậy HSPT của khí CH3SH c ng rất thấp trên các BCL đã
ngưng hoạt động, nằm trong khoảng 7,32 – 27,52 mg/m2h.
3.7.
KẾT QUẢ ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN TẢI LƯỢNG CÁC KHÍ
Ô NHIỄM TRÊN BCL TRONG ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM
MTKK DO BCL TẠI TPHCM
Nghiên cứu được thực hiện trong 04 năm trên 04 BCL là Đa
Phước, Phước Hiệp, Đông Thạnh, Gò Cát (TPHCM). Các khí ô nhiễm quan
trắc và tính toán là NH3, H2S, CH4 và CH3SH. Nhóm BCL hợp vệ sinh
được thiết kế, xây dựng và vận hành theo quy trình công nghệ hợp vệ sinh,
có hệ thống thu khí và xử lý nước rỉ rác là các BCL Đa Phước, Phước Hiệp.
Bảng 3.16. HSPT Q (mg/m2h) khí ô nhiễm trên BCL đang hoạt động
BCL
Q-NH3
Q-H2S
Q-CH4
Q-MER
Phước
Hiệp
Đa
Phước
Bảng 3.17. HSPT Q (mg/m2h) khí ô nhiễm trên BCL ngưng hoạt động
BCL
Q-NH3
Q-H2S
Q-CH4
Q-MER
Đông
Thạnh
Gò
Cát
Nhóm các BCL đã vận hành trên 20 năm, đã ngưng tiếp nhận chất
thải, thiết kế an đầu chưa có hệ thống thu khí và xử lý nước rỉ rác theo quy
định hiện hành là BCL Đông Thạnh, Gò Cát. HSPT tính toán được sử dụng
22
trong đánh giá ảnh hưởng của BCL đến MTKK tại TPHCM thông qu tính
toán tải lượng phát thải khí ô nhiễm.
Từ kết quả tính toán HSPT (Q) các khí ô nhiễm trên các BCL, nghiên
cứu ứng dụng để tính toán tải lượng phát thải (M) các khí ô nhiễm:
Bảng 3.18. Kết quả tính tải lượng M [g/s] phát thải khí ô nhiễm trên các
BCL
BCL
Thải lượng M [g/s]
NH3
H2S
CH4
CH3SH
Đông Thạnh
5,1
1,3
60,4
0,6
Gò Cát
14,2
1,3
96,0
2,1
Phước Hiệp
27,4
12,3
320,3
11,9
Đa Phước
62,5
24,4
437,2
6,0
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
- Nghiên cứu tổng quan thực trạng hoạt động và tình hình ô nhiễm
MTKK do các BCL CTRSH tại TP. HCM, đã đánh giá được các chỉ
tiêu chất lượng môi trường không khí xung quanh tại các BCL. Kết
quả quan trắc môi trường không khí tại các BCL với các chỉ tiêu:
Nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió, nồng độ khí NH3, H2S, CH4 và CH3SH.
Kết quả đánh giá theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 06:2009/BTNMT
cho thấy đã có một số giá trị đo đạc các khí ô nhiễm đặc trưng của
BCL vượt TCCP, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí
xung quanh BCL nơi dân cư sống gần BCL. Nồng độ trung bình khí
NH3 tại BCL Đa Phước là 0,96 mg/m3; tại BCL Phước Hiệp là
0,915mg/m3; tại BCL Đông Thạnh là 0,213mg/m3; tại BCL Gò Cát là
0,473mg/m3. Nồng độ trung ình khí H2S tại BCL Đa Phước là
0,519mg/m3; tại BCL Phước Hiệp là 0,318mg/m3; tại BCL Đông
Thạnh là 0,038mg/m3; tại BCL Gò Cát là 0,053mg/m3. Nồng độ trung
bình khí CH4 tại BCL Đa Phước là 6,60mg/m3; tại BCL Phước Hiệp là
9,0mg/m3; tại BCL Đông Thạnh là 2,06mg/m3; tại BCL Gò Cát là
2,99mg/m3. Nồng độ trung ình khí CH3SH tại BCL Đa Phước là
0,090mg/m3; tại BCL Phước Hiệp là 0,3 1 mg/m3; tại BCL Đông
Thạnh là 0,019mg/m3; tại BCL Gò Cát là 0,071mg/m3.
23
-
-
Nghiên cứu đã tổng quan và biện luận để đưa ra đề xuất áp dụng mô
hình Hanna - Gifford (1973) nghịch đảo để xác định hệ số phát thải
khí CH4, NH3, H2S và CH3SH từ các BCL CTRSH tại TP.HCM. Hệ số
phát thải trung ình tính được trên các BCL đang hoạt động: BCL Đa
Phước là Q-NH3=142,96 mg/m2h, Q-H2S=55,86 mg/m2h, QCH4=999,56 mg/m2h và Q- CH3SH=13,82mg/m2h; BCL Phước Hiệp
là Q-NH3=135,37 mg/m2h, Q-H2S= 61,02 mg/m2h, Q-CH4=1583,29
mg/m2h và Q- CH3SH=58,93 mg/m2h. Hệ số phát thải trung bình tính
được trên các BCL ngưng hoạt động: BCL Đông Thạnh là QNH3=24,11 mg/m2h, Q-H2S=6,04 mg/m2h, Q-CH4=283,67 mg/m2h và
Q-CH3SH=2,62 mg/m2h; BCL Gò Cát là Q-NH3=57,88 mg/m2h, QH2S= 5,35 mg/m2h, Q-CH4=391,57 mg/m2h và Q-CH3SH=8,73
mg/m2h. Từ kết quả hệ số phát thải, luận án đã tính toán được tải
lượng phát thải các khí ô nhiễm là BCL Phước hiệp: M-NH3=27,4g/s,
M-H2S=12,3g/s, M-CH4=320,3g/s, M-CH3SH=11,9 g/s; BCL Đa
Phước: M-NH3=62,5g/s, M-H2S = 24,4 g/s, M-CH4 = 437,2g/s, MCH3SH = 6,0g/s; BCL Đông Thạnh: M-NH3 = 5,1g/s, M-H2S = 1,3g/s,
M-CH4 = 60,4g/s, M- CH3SH = 0,6g/s; BCL Gò Cát: M-NH3 =
14,2g/s, M-H2S = 1,3g/s, M-CH4 = 96,0g/s, M- CH3SH = 2,1g/s. Kết
quả đạt được mục tiêu cụ thể (2) của Luận án.
BCL Đa phước có 01 ô chôn lấp 150ha và BCL Phước hiệp được chia
thành 03 ô chôn lấp có diện tích mỗi ô chôn 30ha, công suất hoạt động
3500 – 4000 tấn/ngày. o đó, khoảng cách cách ly hợp vệ sinh của 2
dạng BCL này, tính từ tâm BCL khoảng cách cách ly hợp vệ sinh trên
BCL Đa Phước hơn 1000m, nhưng chỉ cách tường rào của BCL chỉ
khoảng 200 – 500m. BCL Phước Hiệp từ biên ô chôn lấp khoảng cách
cách ly hợp vệ sinh vào khoảng 300 – 500m. Từ kết quả nghiên cứu
cho BCL Đa Phước và Phước Hiệp, có thể mô phỏng khoảng cách
cách ly hợp vệ sinh cho 02 dạng BCL có 01 ô chôn lấp lớn và nhiều ô
chôn lấp có thời gian hoạt động từ 20 – 30 năm thì tính từ tâm ô chôn
lấp 800 – 1000m và từ biên ô chôn lấp vào khoảng 300 – 500m (tương
tự QCVN 06:2009/BTNMT và TCVN 261:2001). Nghiên cứu cho
thấy có sự khác biệt đáng kể về nồng độ, sự pha loãng các khí thải và
khoảng cách cách ly hợp vệ sinh của BCL đang hoạt động (Đa Phước
và Phước Hiệp) với BCL đã ngưng tiếp nhận rác (Đông Thạnh và Gò
Cát). Kết quả ứng dụng này đạt được mục tiêu cụ thể (3) của Luận án.
