Luận án Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của Thành phố Hà Nội

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay ở Việt Nam, do tốc độ đô thị hoá rất nhanh, nên đã phát sinh một lượng

chất thải (CT) lớn, hầu hết được xả ra môi trường mà không có các giải pháp xử lý phù

hợp. Lượng nước thải sinh hoạt (NTSH) từ các đô thị năm 2018 ước tính khoảng 7 triệu

m3/ngày [1]. Lượng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt năm 2018 khoảng 22,5 triệu tấn/năm

hay 61.600 tấn/ngày, trong đó CTR sinh hoạt (CTRSH) đô thị khoảng 37.200 tấn/ngày,

CTRSH nông thôn khoảng 24.400 tấn/ngày [2]. Khối lượng CTRSH tại các đô thị trên

toàn quốc tăng trung bình 12% mỗi năm, chiếm khoảng 60 -70% tổng lượng CTR đô thị;

thậm chí tại một số đô thị, tỷ lệ CTRSH có thể chiếm đến 90% [2].

Các biện pháp xử lý chất thải đô thị (CTĐT) hiện vẫn còn nhiều bất cập. Mới

chỉ có khoảng 13% nước thải (NT) đô thị được xử lý tại các nhà máy xử lý nước thải

(NMXLNT) [1]. Phần còn lại mới chỉ được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại (BTH), hoặc xả

trực tiếp ra ngoài môi trường. Bùn từ BTH không được hút định kỳ, và chủ yếu do các

công ty tư nhân hút dịch vụ cho các hộ gia đình, sau đó xả không có kiểm soát ra ngoài

môi trường [3]. Hơn 71% CTĐT vẫn được xử lý bằng biện pháp chôn lấp [2]. Các bãi

chôn lấp (BCL) luôn trong tình trạng quá tải, đòi hỏi phải mở rộng trong khi quĩ đất dành

cho các BCL rất hạn hẹp. Nước thải và các thành phần có ích trong NT, CTR chưa được

quan tâm tái chế, thu hồi như một nguồn tài nguyên [2]. Vì vậy cần có hướng tiếp cận

mới trong việc quản lý CTĐT, với các mô hình tích hợp và giải pháp công nghệ phù hợp.

Năng lượng tiêu thụ trong các NMXLNT và xử lý CTR chiếm một tỷ trọng lớn

với các đối tượng tiêu thụ năng lượng (NL) trong thành phố. Trong bối cảnh NL hóa

thạch toàn cầu đang ngày càng khủng hoảng thiếu, việc tìm kiếm mô hình quản lý chất

thải (QLCT) tiết kiệm NL, hay thậm chí còn cho phép tận thu được NL, là rất cần thiết.

Mô hình QLCT theo hướng tận thu tài nguyên, sinh NL đã bắt đầu được nghiên

cứu, hướng tới ứng dụng ở Việt Nam. Nó cũng phù hợp với “Chiến lược phát triển năng

lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050” được Thủ tướng

Chính phủ phê duyệt tháng 11/2015.2

Trên thế giới, việc áp dụng các hướng công nghệ này đã xuất hiện ở một số nước.

Theo hướng nghiên cứu ứng dụng tận thu NL từ CT, các công cụ mô phỏng, tính toán,

đánh giá, như cân bằng chất, cân bằng NL, được phát triển. Việc áp dụng kết hợp các

công cụ trên, đặc biệt là sử dụng kết hợp phân tích dòng vật chất (material flow analysis

– MFA) với bài toán đánh giá, cân bằng NL (energy balance – EB), xem xét từ góc độ

kỹ thuật, sẽ có khả năng áp dụng cho phân tích cân bằng chất - NL trong quản lý CTĐT.

Ở Việt Nam, trong lĩnh vực Kỹ thuật hạ tầng đô thị và môi trường, đến nay chưa có một

mô hình nào xem xét được đầy đủ mối liên hệ giữa các dòng vật chất (nguyên vật liệu)

và NL trong QLCT cho các đô thị. Đó là lý do để NCS thực hiện luận án:

“Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất

thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của thành phố Hà Nội”.

Nghiên cứu mong muốn cung cấp thêm cơ sở khoa học cho các nhà hoạch định

chính sách để phân tích, đánh giá, đưa ra được phương án tối ưu cho công tác quy hoạch;

cũng như các thông tin tin cậy để lựa chọn công nghệ xử lý chất thải (XLCT) và mô hình

QLCT phù hợp.

Các nguồn thải mà nghiên cứu hướng tới là các dòng CT giàu hữu cơ phát sinh

trong quá trình quản lý NT và CTR đô thị, đó là bùn thải từ NMXLNT, bùn BTH, và

CTRSH. Nếu quản lý hợp lý các nguồn thải này thì đây chính là một nguồn tài nguyên,

sẽ đạt được đồng thời 2 mục đích là vừa bảo vệ môi trường, vừa mang lại lợi ích kinh tế.

2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN

- Phân tích được mối quan hệ giữa các dòng CT và NL trong quản lý CTĐT, thông

qua việc lượng hóa các dòng vật chất: NT, bùn BTH, bùn NMXLNT, CTR đô thị giàu

hữu cơ, cũng như xác định nhu cầu tiêu thụ và tiềm năng sinh NL từ xử lý các dòng

CTĐT nói trên;

- Minh hoạ, làm sáng tỏ mối quan hệ nói trên thông qua các tính toán cân bằng

vật chất và cân bằng NL cho 1 ví dụ nghiên cứu điển hình, trên cơ sở đó đề xuất được

mô hình quản lý NT, bùn và CTR đô thị theo hướng bền vững.

271 trang chauphong 15960

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của Thành phố Hà Nội", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của Thành phố Hà Nội

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
VŨ THỊ MINH THANH
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA DÒNG VẬT CHẤT
VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI ĐÔ THỊ, ÁP DỤNG
CHO MỘT QUẬN NỘI THÀNH CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI - 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
VŨ THỊ MINH THANH
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TƯƠNG QUAN GIỮA DÒNG VẬT CHẤT
VÀ NĂNG LƯỢNG TRONG QUẢN LÝ CHẤT THẢI ĐÔ THỊ, ÁP DỤNG
CHO MỘT QUẬN NỘI THÀNH CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số: 62520320
LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS. Trần Hiếu Nhuệ
2. GS.TS. Nguyễn Thị Huệ
Hà Nội – 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất
và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của
thành phố Hà Nội” là công trình do tôi nghiên cứu và thực hiện. Các kết quả, số liệu
của luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào
khác.
Tác giả
Vũ Thị Minh Thanh
ii
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, các thầy cô giáo và bộ phận
Quản lý đào tạo của Viện Công nghệ Môi trường, Học viện Khoa học và Công nghệ đã
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến GS.TS. Trần Hiếu Nhuệ và GS.TS.
Nguyễn Thị Huệ đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận
lợi nhất trong thời gian tôi thực hiện và hoàn thành luận án.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE),
Trường Đại học Xây dựng đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi triển khai các nghiên
cứu thực nghiệm, tham gia dự án hợp tác quốc tế với Viện Công nghệ nước Liên bang
Thụy Sỹ (EAWAG), Cục Kinh tế Liên Bang Thụy Sỹ (SECO) tài trợ. Xin trân trọng
cảm ơn Giáo sư Hidenari Yasui, Trường Đại học Kitakyushu, Nhật Bản, Giáo sư Martin
Wagner, Trường Đại học Kỹ thuật tổng hợp Darmstadt, CHLB Đức đã giúp đỡ, hướng
dẫn, cũng như động viên tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các nhà khoa học, các chuyên gia
đã dành nhiều thời gian trao đổi, đóng góp những ý kiến quý báu cho luận án trong quá
trình thực hiện.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu và các đồng nghiệp Trường Đại
học Xây dựng, nơi tôi công tác, đã hỗ trợ, động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt
quá trình thực hiện luận án.
Cuối cùng, tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ của gia đình,
giúp tôi có hậu phương vững chắc, tạo điều kiện thuận lợi, động viên tinh thần, giúp tôi
hoàn thành công trình nghiên cứu này.
Tác giả luận án
Vũ Thị Minh Thanh
iii
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................................... 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ...................................................... 2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ...................................................... 3
5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................... 3
6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN .............................. 5
7. TÍNH MỚI CỦA LUẬN ÁN .................................................................................. 6
8. BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN ...................................................................................... 7
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ MỐI TƯƠNG QUAN GIỮA
CÁC DÒNG CHẤT THẢI ĐÔ THỊ VÀ NĂNG LƯỢNG THEO HƯỚNG QUẢN
LÝ BỀN VỮNG NƯỚC THẢI, CHẤT THẢI RẮN ................................................... 8
1.1. Mối tương quan Nước - Năng lượng trong hạ tầng kỹ thuật và quản lý chất
thải 8
1.2. Mối quan hệ Nước - Năng lượng trong quản lý chất thải ở một số nước trên
thế giới ........................................................................................................................ 10
1.2.1. Các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả và sản xuất ra năng lượng từ xử
lý chất thải ............................................................................................................... 10
1.2.2. Tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong các NMXLNT ..................................... 12
1.2.3. Tái sử dụng nước tiết kiệm năng lượng ........................................................ 14
1.2.4. Sản xuất năng lượng tái tạo từ chất thải đô thị .............................................. 14
1.3. Tổng quan về khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý nước
thải, CTR đô thị ở Việt Nam .................................................................................... 15
1.3.1. Hiện trạng quản lý nước thải và bùn thải ở một số đô thị lớn của Việt Nam.
Khối lượng, thành phần, tích chất các loại bùn thải. ............................................... 15
1.3.1.1. Hiện trạng quản lý NT ở một số đô thị lớn của Việt Nam. ..................... 15
1.3.1.2. Khối lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý các loại bùn thải
18
1.3.2. Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn tại Việt Nam; khối
lượng, thành phần, tính chất và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô thị. ................. 28
1.3.2.1. Hiện trạng và qui hoạch quản lý CTR ở các đô thị lớn .......................... 28
1.3.2.2. Khối lượng, thành phần, tính chất, và hiện trạng quản lý CTR hữu cơ đô
thị 31
1.3.2.3. Đánh giá chung về quản lý CTR đô thị tại Việt Nam ............................. 33
1.4. Nhu cầu năng lượng và tiềm năng thu hồi năng lượng từ xử lý nước, bùn và
iv
chất thải rắn .............................................................................................................. 38
1.4.1. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong xử lý nước ............................................. 38
1.4.2. Nhu cầu tiêu thụ năng lượng trong quản lý CTR .......................................... 39
1.4.3. Tiềm năng thu hồi năng lượng từ các dòng chất thải đô thị .......................... 40
1.4.3.1. Tiềm năng thu hồi năng lượng từ quản lý CTR đô thị ............................ 40
1.4.3.2. Xử lý kết hợp các dòng CTĐT giàu hữu cơ để thu hồi năng lượng ....... 42
CƠ SỞ KHOA HỌC, PHƯƠNG PHÁP LUẬN VỀ .......................... 45
2.1. Cơ sở khoa học trong nghiên cứu tương quan giữa các dòng chất thải đô thị
và năng lượng ............................................................................................................ 45
2.1.1. Phương pháp luận nghiên cứu phân tích dòng vật chất MFA ....................... 45
2.1.1.1. Phân tích dòng vật chất (MFA) ............................................................... 45
2.1.1.2. Quy trình thực hiện MFA ....................................................................... 46
2.1.2. Phân tích dòng vật chất với phần mềm STAN .............................................. 47
2.1.3. Phương pháp luận nghiên cứu cân bằng NL trong hệ thống QLCT ............. 51
2.1.4. Phương pháp xác định năng lượng tiêu thụ của các thiết bị trong cơ sở xử lý
chất thải ................................................................................................................... 51
2.2. Các giải pháp công nghệ xử lý CTR, NT và bùn nhằm thu hồi tài nguyên . 52
2.2.1. Phân huỷ kỵ khí thu hồi năng lượng ............................................................. 52
2.2.1.1. Nguyên lý chung của phân hủy kỵ khí ................................................... 52
2.2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí ............................ 54
2.2.1.3. Chuyển hóa cơ chất trong phân hủy kỵ khí ............................................ 56
2.2.1.4. Khả năng sinh khí của bùn BTH và CTR hữu cơ bằng phương pháp phân
huỷ kỵ khí trong điều kiện lên men nóng ............................................................ 56
2.2.2. Thu hồi biogas từ các BCL ............................................................................ 57
2.2.3. Phân huỷ kỵ khí CTR hữu cơ ........................................................................ 58
2.2.4. Tiền xử lý nguyên liệu nạp trước khi phân hủy kỵ khí ................................. 58
2.2.4.1. Nguyên lý của tiền xử lý trước phân hủy kỵ khí .................................... 58
2.2.4.2. Các phương pháp tiền xử lý .................................................................... 59
2.2.5. Đốt bùn thu hồi nhiệt ..................................................................................... 61
2.2.6. Đốt CTR ........................................................................................................ 61
2.2.7. Các phương pháp khác để xử lý chất thải, thu hồi NL .................................. 62
2.2.8. Tổng quan về các nghiên cứu có liên quan trên Thế giới và ở Việt Nam ..... 62
2.3. Nghiên cứu thực nghiệm xác định khả năng phân hủy kỵ khí chất thải khu
vực nghiên cứu .......................................................................................................... 67
v
2.3.1. Mục đích thí nghiệm ...................................................................................... 67
2.3.2. Lấy mẫu phân tích thành phần CTR: ............................................................ 67
2.3.3. Lấy mẫu phân tích thành phần bùn BTH ...................................................... 68
2.3.4. Lấy mẫu phân tích thành phần bùn của NMXLNT ....................................... 69
2.3.5. Mô tả thí nghiệm xác định tiềm năng sinh khí mê-tan BMP ........................ 70
2.3.5.1. Giới thiệu về thí nghiệm BMP ................................................................ 70
2.3.5.2. Mô hình thí nghiệm BMP ....................................................................... 71
2.3.5.3. Bùn mầm (nguồn vi sinh vật kỵ khí) ...................................................... 72
2.3.5.4. Điều kiện thí nghiệm ............................................................................... 74
2.3.6. Các phương pháp phân tích ........................................................................... 75
2.3.7. Thí nghiệm xác định khả năng sinh khí mê-tan của CTR hữu cơ trong phòng
thí nghiệm ................................................................................................................ 75
2.4. Nghiên cứu mô hình QLCT cho quận Long Biên, thành phố Hà Nội .......... 77
2.4.1. Lựa chọn địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 77
2.4.2. Các dữ liệu đầu vào để tính toán ................................................................... 78
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......... ... 23
kWh/người/
ngày
42
Nhiệt năng sinh ra từ
hệ CHP, TT XLCT
200,409.43 kWh/ngày
43
Năng lượng trong viên
đốt
94,074.28 kWh/ngày
44
Tổng nhiệt năng sinh ra
từ TT XLCT theo p.e
0.47
kWh/người/
ngày
45 Nhiệt năng còn dư 0.27
kWh/người/
ngày
46
Năng lượng trong viên
đốt
0.22
kWh/người/
ngày
245
Tiềm năng thu hồi năng lượng từ CTR, tính trên đầu người, Phương án 2a
Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
TS của CTR 189.80
kg/người/
năm
VS của CTR hữu cơ 100.36
kg/người/
năm
90%; 58.75%
Lượng CH4 thu được sau phân
hủy kỵ khí
43.09
Nm3/người/
năm
0.3903 x 1.1 Nm3
CH4/kg VS
Năng lượng thu được 430.86
kWh/người/
năm
36000 kJ/m3 CH4;
3600 kJ/kWh
Điện năng thu được
159.42
kWh/người/
năm
Hiệu suất 37%
Thất thoát và nhiệt
271.44
kWh/người/
năm
Hiệu suất phân hủy VS 90 %
Tỷ lệ VS/TS của CTR hữu cơ 90 %
TS còn lại trong bùn sau phân
hủy
29.02
kg/người/
năm
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
435.24
MJ/người/
năm
15 MJ/kg TS
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
120.90
kWh/người/
năm
3600 kJ/kWh
Năng lượng tiềm ẩn trong
CTR
551.76
kWh/người/
năm
246
Tiềm năng thu hồi năng lượng từ phân bùn BTH, tính trên đầu người, Phương
án 2a
Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
TS của phân bùn BTH 2.09
kg/người/
năm
VS của phân bùn BTH 1.49
kg/người/
năm
71%
Lượng CH4 thu được sau phân
hủy kỵ khí
0.40
Nm3/người/
năm
0.2423 x 1.1 Nm3
CH4/kg VS nạp
Năng lượng thu được 3.96
kWh/người/
năm
36000 kJ/m3 CH4;
3600 kJ/kWh
Điện năng thu được
1.47
kWh/người/
năm
Hiệu suất 37%
Thất thoát và nhiệt
2.50
kWh/người/
năm
Hiệu suất phân hủy VS 90 %
Tỷ lệ VS/TS của phân bùn 71 %
TS còn lại trong bùn sau phân
hủy
0.76
kg/người/
năm
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
11.34
MJ/người/
năm
15 MJ/kg TS
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
3.15
kWh/người/
năm
3600 kJ/kWh
Năng lượng tiềm ẩn trong
phân bùn
7.37
kWh/người/
năm
247
Tiềm năng thu hồi năng lượng từ nước thải, tính trên đầu người, Phương án 2a
Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
TS của nước thải đô thị 15.17
kg/người/
năm
VS của nước thải đô thị 13.80
kg/người/
năm
Sheet tính
MSW+FS+SS
PA2a
Lượng CH4 thu được sau phân
hủy kỵ khí
4.09
Nm3/người/
năm
0.2693 x 1.1 Nm3
CH4/kg VS nạp
Năng lượng tiềm ẩn trong
CH4
40.87
kWh/người/
năm
36000 kJ/m3 CH4;
3600 kJ/kWh
Điện năng thu được
15.12
kWh/người/
năm
Hiệu suất 37%
Thất thoát và nhiệt
25.75
kWh/người/
năm
Hiệu suất phân hủy VS 90 %
Tỷ lệ VS/TS của nước thải đô
thị
90.94 %
TS còn lại trong bùn sau phân
hủy
2.75
kg/người/
năm
(Chất tro + VS
chưa phân hủy)
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
48.62
MJ/người/
năm
Năng lượng trong bùn sau
phân hủy
13.51
kWh/người/
năm
3600 kJ/kWh
Năng lượng trong CH4 và bùn
sau phân hủy
54.37
kWh/người/
năm
TS trong nước thải đầu ra 1.69
kg/người/
năm
20 mg/L
Năng lượng tiềm ẩn trong
nước thải được XL
54.37
kWh/người/
năm
Nằm trong VS của
bùn
Năng lượng tiềm ẩn trong
nước thải đầu vào
59.79
kWh/người/
năm
Năng lượng tiềm ẩn trong
nước thải đầu ra
5.41
kWh/người/
năm
248
PHỤ LỤC 15. TÍNH TOÁN LƯỢNG KHÍ NHÀ KÍNH PHÁT THẢI
THEO 2 PHƯƠNG ÁN QUẢN LÝ CHẤT THẢI
- Phương pháp tính: tính theo công cụ hướng dẫn kiểm kê phát thải khí nhà kính
(KNK) của Ủy ban quốc tế về biến đổi khí hậu (IPCC), phiên bản 2006, có cập
nhật năm 2019.
- Các giả thiết:
+ Lựa chọn loại khí nhà kính (KNK): Theo Hướng dẫn của IPCC 2006, các loại KNK
xét đến chủ yếu là CH4 và N2O sinh ra từ các quá trình xử lý sinh học hiếu khí (ủ compost)
ở PA1 và xử lý kỵ khí ở PA2. Trong báo cáo này không xét đến lượng KNK CO2 có
nguồn gốc từ các quá trình phân hủy sinh học, xử lý bùn, rác... Lượng CO2 phát thải này
sẽ được tính trong phần kiểm kê KNK liên quan đến các hoạt động Nông nghiệp, Rừng
và Sử dụng đất AFOLU, lưu giữ trong đất và thực vật (theo IPCC, 2006).
+ Khí CO2 phát thải được xét đến từ quá trình phát thải CO2 từ hoạt động đốt nhiên liệu
có nguồn gốc hóa thạch để phát điện, dùng cho các quá trình xử lý chất thải. Khí phát
thải CO2 cũng được xét đến khi đốt khí sinh học nhờ thu hồi năng lượng từ chất thải
(xem IPCC 2006, Bảng CO2 emission - Energy);
+ Quá trình thu gom, vận chuyển bùn, rác và CTR tái chế không được xét đến, coi như
2 phương án có giá trị gần nhau;
+ Xử lý bùn, rác và xử lý nước thải cũng có thể phát thải lượng khí thải của các hợp chất
hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), các oxit nitơ (NOx), cácbon monoxide (CO), cũng như
amoniac (NH3). NH3, NOx có thể gây ra phát thải N2O gián tiếp. NOx được tạo ra chủ
yếu trong hoạt động đốt chất thải, trong khi NH3 được tạo ra chủ yếu trong hoat động ủ
phân compost. Giá trị phát thải N2O gián tiếp là không đáng kể nên được bỏ qua.
249
1) Tính lượng khí nhà kính phát thải từ quá trình xử lý, phân hủy chất thải
Bảng PL 15.1. Dữ liệu đầu vào để tính toán
TT Loại chất thải Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 CTR hữu cơ 327.54 t/ngày
2 Phân bùn BTH 49.24 t/ngày
3 Bùn NM XLNT 714.83 t/ngày
Bảng PL 15.2. Ước tính lượng khí nhà kính CH4 phát thải ở PA 1
Hoạt
động
Loại chất thải
Lượng
chất thải
được xử
lý mỗi
năm
Hệ
số
phát
thải
*
Tổng lượng
khí methane
sinh ra mỗi
năm
Lượng
khí
methan
e được
thu hồi
hay đốt
bỏ
Tổng
lượng khí
methane
phát thải
mỗi năm
t/năm
(g
CH4/
kg
chất
thải
xử
lý)
(kg
CH4/năm)
(kg
CH4/
năm)
(kg CH4/
năm)
A B C D E
C= A x B E = (C - D)
Ủ compost CTR hữu cơ
119,552.1
0
4 478,208.40 0 478,208.4
Phân bùn BTH 17,972.60 4 71,890.40 0 71,890.4
E = C * (1-
OX) (a)
Nhà máy
XLNT
Bùn NM
XLNT
260,912.9
5
4
1,043,651.8
0
0
1,043,651.
8
Tổng
1,593,750.
6
* Hệ số phát thải của CH4 được lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu hướng
dẫn kiểm kê khí nhà kính của IPCC, phiên bản 2006, cập nhật 2019;
+ (a) Công thức 3.1 (Chương 3, Tập 5, Hướng dẫn của IPCC Kiểm kê khí nhà kính
2006);
+ OX = 0: Bảng 3.2 (Chương 3, Tập 5, IPCC 2006).
250
Bảng PL 15.3. Ước tính lượng khí nhà kính N2O phát thải ở PA 1
Quá trình Loại chất thải
Lượng chất thải
được xử lý mỗi
năm bằng
phương pháp
phân hủy sinh
học
Hệ số phát thải*
Tổng lượng khí
N2O phát thải mỗi
năm
t/năm
(g N2O/kg chất
thải được xử lý)
(kg N2O/năm)
A B C
C= A x B
Ủ compost CTR hữu cơ 119,552.10 0.24 28,692.50
Phân bùn BTH 17,972.60 0.24 4,313.42
Tổng: 33,005.93
Ghi chú: * Hệ số phát thải của N2O được lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu
hướng dẫn kiểm kê khí nhà kính của IPCC, phiên bản 2006, cập nhật 2019.
251
Bảng PL 15.4. Ước tính lượng khí nhà kính CH4 phát thải ở PA 2
Quá trình Loại chất thải
Lượng chất thải
được xử lý mỗi
năm bằng
phương pháp
phân hủy sinh
học
Hệ số phát thải*
Tổng lượng khí
methane phát thải
mỗi năm
t/năm
(g CH4/kg chất
thải được xử lý)
(kg CH4/năm)
A B C
C= A x B
Phân hủy kỵ
khí tại TT
XLCT*
CTR hữu cơ 119,552.10 0.8 95,641.68
Phân bùn BTH 17,972.60 0.8 14,378.08
Bùn NM XLNT 260,912.95 0.8 208,730.36
Tổng: 318,750.12
Ghi chú:
* Phân hủy kỵ khí bao gồm các công đoạn vận chuyển, nén, nạp và phân hủy kỵ khí
nguyên liệu nạp.
** Hệ số phát thải của CH4 được lấy theo Bảng 4.1, Chương 4, tập 5, Tài liệu hướng
dẫn kiểm kê khí nhà kính của IPCC, phiên bản 2006, cập nhật 2019.
252
Bảng PL 15.5. Ước tính lượng khí nhà kính phát thải ở 2 phương án
Giá trị Phương án 1 Phương án 2 Giảm được Giảm được
Phát thải CH4, kg/năm 1,593,750.60 318,750.12 1,275,000.48 80%
Phát thải N2O, kg/năm 33,005.93 - 33,005.93 100%
Hình PL 15.1. Lượng khí nhà kính phát thải ở 2 phương án (t KNK/năm)
253
Bảng PL 15.6. Ước tính lượng khí nhà kính phát thải ở 2 phương án, quy đổi ra GWP
Phương án Khí nhà kính
Lượng khí phát
thải mỗi năm (t
khí/ năm)
GWP trong 20
năm (t CO2-
td)
GWP trong 100 năm (t
CO2-td)
GWP trong 500 năm (t
CO2-td)
PA1
CH4 1,593.75 114,750.04 39,843.77 12,112.50
N2O 33.01 9,538.71 9,835.77 5,049.91
Tổng PA1 124,288.76 49,679.53 17,162.41
PA2
CH4 318.75 22,950.01 7,968.75 2,422.50
N20 - - - -
Tổng PA2 22,950.01 7,968.75 2,422.50
Ghi chú: GWP: Chỉ số làm Trái đất nóng lên - Global warming potential.
Nhận xét: Phương án 2 phát thải lượng KNK thấp hơn nhiều so với phương án 1, do thu hồi và sử dụng biogas cho CHP, và
sản xuất ra năng lượng sử dụng ngay trong Trung tâm XLCT.
2) Tính lượng khí nhà kính phát thải từ quá trình sử dụng năng lượng
254
Bảng PL 15.7. Lượng khí CO2, CH4 và N2O phát thải từ quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch (than đá) ở nhà máy nhiệt
điện, cấp điện cho xử lý chất thải (theo Phương án 1)
Phương án
1
Tiêu thụ năng lượng CO2 CH4 N2O
Nhu cầu điện
CO2 CO2 CH4 CH4
Hệ số phát
thải N2O*
N2O
Hệ số phát
thải*
Phát thải
Hệ số phát
thải *
Phát thải
(kg N2O
/TJ)
Phát thải
kWh/ngày TJ/năm
(kg
CO2/TJ)
(t CO2/năm) (kg CH4/TJ) (t CH4/năm) (t N2O/năm)
A C D E F G H I
E=C*D/1000 G=C*F/1000 I=C*H/1000
Ủ compost 19,974.38 26.25 98,300 2,580.01 1 0.03 1.5 0.04
NM
XLNT
74,387.87 97.75 98,300 9,608.40 1 0.10 1.5 0.15
Tổng
cộng:
12,188.41 0.12 0.19
Ghi chú: * Hệ số phát thải của khí nhà kính, theo Bảng 2.2 (Chương 2, V2) trong Tài liệu hướng dẫn 2006 của IPCC, cập
nhật 2019.
Bảng PL 15.8. Phát thải CO2, CH4 và N2O từ việc sử dụng năng lượng có nguồn gốc từ khí sinh học CHP
(theo Phương án 2)
Phương
án 2
Tiêu thụ năng lượng điện CO2 CH4 N2O
Nhu cầu điện
Hệ số phát
thải CO2*
Phát thải
CO2
Hệ số phát
thải CH4*
Phát thải
CH4
Hệ số phát
thải N2O*
Phát thải
N2O
MWh/ngày TJ/năm (kg CO2/TJ) (t CO2/năm)
(kg
CH4/TJ)
(t CH4/năm)
(kg N2O
/TJ)
(t N2O/năm)
A C D E F G H I
255
E=C*D/1000 G=C*F/1000 I=C*H
Tại Trung
tâm
XLCT
108.38 142.41 54,600 7,775.66 1 0.14 0.1 0.01
Ở nơi tiêu
thụ (nhờ
bán điện
vào mạng
lưới)
85.8 112.74 54,600 6,155.67 1 0.11 0.1 0.01
Tổng
cộng:
13,931.33 0.26 0.03
Ghi chú: * Hệ số phát thải của khí nhà kính, theo Bảng 2.2 (Chương 2, V2) trong Tài liệu hướng dẫn 2006 của IPCC, cập
nhật 2019.
256
Bảng PL 15.9. Tổng hợp lượng KNK phát thải từ việc sử dụng năng lượng điện
Phương án CO2 (t/năm) CH4 (t/năm) N2O (t/năm)
PA 1 12,188.41 0.12 0.19
PA 2 7,775.66 0.14 0.01
Hình PL 15.2. Lượng khí nhà kính phát thải do tiêu thụ điện năng
Nhận xét: Phương án 2 tiêu thụ nhiều điện năng hơn (cho Trung tâm xử lý chất thải) so
với phương án 1 (tiêu thụ điện năng cho compost và NM XLNT). Nhưng, phương án 2
phát thải lượng KNK thấp hơn, do thu hồi và sử dụng biogas cho CHP, và sản xuất ra
năng lượng sử dụng ngay trong Trung tâm XLCT (biogas có hệ số phát thải KNK thấp
hơn so với than đá sử dụng để sản xuất điện)./.

File đính kèm:

luan_an_nghien_cuu_tuong_quan_giua_dong_vat_chat_va_nang_luo.pdf
_Trích yếu LA-VMT.docx
Đóng góp mới TA Vũ Thị Minh Thanh.PDF
Đóng góp mới TViet Vũ Thị Minh Thanh.PDF
Đóng góp mới.docx
Trích yếu luận án Vũ Thị Minh Thanh.PDF
TTLA - VMT.pdf
TTLA-TA_VMT.pdf