Tài liệu đánh giá phát thải khí nhà kính (ch4, co2) từ chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn quận cầu giấy bằng phương pháp phân tích dòng mfa và đề xuất giải pháp giảm thiểu luận văn ths. biến đổi khí hậu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ---------- LÊ VIẾT THIỆN ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (CH4, CO2) TỪ CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN CẦU GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG (MFA) VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU HÀ NỘI – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC ---------- LÊ VIẾT THIỆN ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (CH4, CO2) TỪ CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN CẦU GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG (MFA) VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Hà HÀ NỘI – 2016 LỜI CẢM ƠN! Để hoàn thành bài luận văn này ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô, cơ quan, bạn bè đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Hà người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và đóng góp những ý kiến quý báu trong quá trình tôi thực hiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa Sau đại học - Trường Đại học Quốc gia Hà Nội đã có sự giúp đỡ tận tình trong quá trình tôi học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin cảm ơn Phòng Tài nguyên và Môi trường quận Cầu Giấy, UBND phường, các gia đình nơi tôi thực hiện đề tài đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi được thu thập số liệu và thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả đồng nghiệp, bạn bè và người thân đã luôn động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành bài luận văn này. Tác giả Lê Viết Thiện MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ...................................................................................... 2 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 3 4. Cơ sở khoa học của đề tài ............................................................................. 3 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................... 4 1.1 Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt .......................................................... 4 1.1.1 Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới ................. 4 1.1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới .............. 6 1.2 Các biện pháp quản lý, xử lý chất thải rắn sinh hoạt ................................ 11 1.2.1 Các biện pháp quản lý, xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại việt Nam ....... 12 1.2.2 Một số phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới ..13 1.3 Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải ............. 18 1.3.1 Lịch sử của phương pháp MFA ....................................................... 18 1.3.2 Một số ứng dụng của MFA .............................................................. 20 1.4 Tổng quan về phát thải khí nhà kính (methan) từ chất thải rắn hữu cơ .. 23 1.4.1 Tổng quan về khí nhà kính ............................................................... 23 1.4.2 Phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt ................................ 28 1.4.3 Ảnh hưởng, tác động của khí nhà kính (metan, cacbonic) .............. 29 CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 32 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 32 2.2 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 34 2.3.1 Thu thập, xử lý số liệu ...................................................................... 34 2.3.2 Điều tra, khảo sát, phỏng vấn .......................................................... 36 2.3.3 Phương pháp phân tích dòng vật chất MFA ................................... 36 2.3.5 Phương pháp đánh giá, phân tích và dự báo .................................. 39 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................. 43 3.1. Kết quả điều tra, khảo sát về các nguồn thải chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn nghiên cứu ................................................................................................ 43 3.1.1 Chất thải rắn tại các trường học, doanh nghiệp ............................. 43 3.1.2 Chất thải rắn phát sinh từ hộ gia đình ............................................ 43 3.1.3 Chất thải rắn phát sinh từ chợ ......................................................... 44 3.2. Kết quả điều tra về hiện trạng quản lý, xử lý chất thải rắn hữu cơ trên địa bàn quận Cầu Giấy .......................................................................................... 45 3.3. Kết quả phân tích khả năng thu hồi khí metan, cacbonic theo cách tiếp cận phân tích dòng vật chất ............................................................................. 53 3.4. Kết quả đánh giá nguy cơ phát thải khí metan từ chất thải rắn hữu cơ.............. 56 3.4.1. Kết quả tính toán lượng cacbon hữu cơ phát thải tại bãi chôn lấp (định tính).................................................................................................. 56 3.4.2 Tính lượng khí CH4 thoát ra từ chất thải rắn sinh hoạt quận Cầu Giấy, Quận Cầu Giấy ............................................................................... 58 3.4.3. Kết quả tính toán phát thải khí nhà kính ........................................ 60 3.4.3 Dự báo phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ quận Cầu Giấy tại bãi xử lý chất thải rắn Nam Sơn đến năm 2020 ................ 61 3.5. Đề xuất các biện pháp quản lý và xử lý chất thải rắn hữu cơ nhằm giảm thiểu phát thải khí metan vào môi trường ....................................................... 63 3.5.1 Đề xuất biện pháp quản lý ............................................................... 63 3.5.2 Đề xuất giải pháp công nghệ ........................................................... 64 KẾT LUẬN .................................................................................................... 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 72 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Lượng CTR sinh hoạt phát sinh tại các đô thị Việt Nam..................... 5 năm 2007 ........................................................................................................... 5 Bảng 1.2: Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu người của một số đô thị ở Việt Nam năm 2009 .................................................................................. 5 Bảng 1.3: Thành phần nguyên tố của rác thải sinh hoạt ................................... 7 Bảng 1.4. Thành phần CTR sinh hoạt tại đầu vào của các bãi chôn lấp của một số địa phương .......................................................................................................... 7 Bảng 1.5: Tỷ lệ CTRSH được xử lý bằng các phương pháp khác nhau ở một số nước ............................................................................................................ 17 Bảng 1.6: Một số khí nhà kính chủ yếu .......................................................... 24 Bảng 1.7: Thành phần khí thải tại BCL chất thải Nam Sơn ........................... 29 Bảng 2.1: Hệ số thoát nước bề mặt ................................................................. 38 Bảng 3.1. Các địa điểm tập kết rác trên địa bàn quận Cầu Giấy .................... 46 Bảng: 3.2. Các điểm tập kết chất thải không thuộc liên danh nhà thầu trúng thầu duy trì vệ sinh môi trường trên địa bàn quận Cầu Giấy .......................... 50 Bảng 3.3: Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt quận Cầu Giấy xử lý tại bãi Nam Sơn năm 2014 ........................................................................................ 51 Bảng 3.4. Lượng chất thải rắn phát sinh trung bình Kg/người/ngày từ năm 2010-2014........................................................................................................ 53 Bảng 3.5. Giá trị MCF theo kiểu bãi chôn lấp CTR [48] ............................... 56 Bảng 3.6: Thành phần chất thải rắn tại bãi xử lý Nam Sơn ............................ 57 Bảng 3.7. Thông số đầu vào để tính phát thải khí nhà kính (2010-2014) theo LandGEM ........................................................................................................ 59 Bảng 3.8. Kết quả tính toán lượng khí nhà kinh phát sinh từ bãi chôn lấp do chất thải rắn sinh hoạt từ năm 2010-2014 ....................................................... 60 Bảng 3.9: Tỷ lệ gia tăng lượng rác giai đoạn 2010 - 2014 ............................. 61 Bảng 3.10: Dự báo khối lượng phát chất thải rắn từ năm 2015 đến 2020 ...... 61 Bảng 3.11. Thông số đầu vào để tính phát thải khí nhà kính (2010-2020) theo LandGEM ........................................................................................................ 62 Bảng 3.12: Dự báo khối lượng phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn quận do chất thải rắn sinh hoạt từ năm 2010 đến năm 2020....... 62 Bảng 3.13. Hiệu suất tạo khí của các hệ thống ủ ki khí .................................. 65 Bảng 3.14. Một số nhà máy điển hình trên thế giới áp dụng thành công công nghệ công nghệ ủ kị khí BTA ......................................................................... 65 1 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mức phát sinh rác thải sinh hoạt của một số........................................ 4 thành phố trên thế giới [34] ................................................................................ 4 Hình 1.2: Thành phần chất thải rắn sinh hoạt đầu vào tại bãi rác Nam Sơn ............... 8 Hình 1.3: Lưu trình của chất hữu cơ trong cuộc sống ...................................... 9 Hình 1.4: Thành phần khí biogas (% thể tích) ................................................ 25 Hình 1.5 Sơ đồ phản ứng xảy ra trong quá trình phân huỷ sinh học kỵ khí ......... 28 Hình 1.6: Sơ đồ phân hủy chất thải rắn sinh hoạt tại bãi chôn lấp ................. 29 Hình 2.1: Bản đồ khu vực nghiên cứu quận Cầu Giấy ................................... 32 Hình 2.2. Sơ đồ cân bằng cacbon tại bãi chôn lấp ......................................... 37 Hình 3.1: Tỷ lệ chất thải rắn sinh hoạt được xử lý tại quận Cầu Giấy ........... 45 Hình 3.2: Quá trình thu gom chất thải rắn tại quận Cầu Giấy, ....................... 45 Quận Cầu Giấy ................................................................................................ 45 Hình 3.3: Biểu đồ biến thiên chất thải rắn quận Cầu Giấy năm 2014 ............ 52 Hình 3.4: Biểu đồ biến thiên chất thải rắn và dân số quận Cầu Giấy từ năm 2010 – 2014 ..................................................................................................... 52 Hình 3.5: Cân bằng cacbon cho chất thải rắn trên địa bàn quận Cầu Giấy được chôn lấp tại bãi rác Nam Sơn. ......................................................................... 55 Hình: 3.6. Biểu đồ tỉ lệ phát sinh khí từ chất thải rắn sinh hoạt từ bãi chôn lấp của chất thải rắn sinh hoạt quận Cầu Giấy giai đoạn 2010-2014................................. 60 Hình: 3.7. Biểu đồ tỉ lệ phát sinh khí từ chất thải rắn sinh hoạt từ bãi chôn lấp của chất thải rắn sinh hoạt quận Cầu Giấy giai đoạn 2010-2020 ............................... 62 Hình 3.8. Công nghệ ướt vận hành liên tục đa giai đoạn ở Canada ............... 66 Hình 3.9. Công nghệ lên men kỵ khí kết hợp phát điện ................................. 67 Hình 3.10. Hiệu suất phát điện của công nghệ lên men metan ....................... 68 2 Hình 3.11.Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính từ các kịch bản khác nhau việc không có thị trường tiêu thụ phân compost ở các đô thị lớn. ........... Error! Bookmark not defined. Hình 3.12 So sánh hiệu quả giảm phát thải CO2 từ các công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt năm thứ 14 .......................... Error! Bookmark not defined. Hình 4.1. Bản đồ quy hoạch sử dụng đất quận Cầu Giấy .............................. 77 Hình 4.2. Một số hình ảnh các nước trên thế giới sử dụng công nghệ ủ kị khí BTA ................................................................................................................. 78 Hình 4.3. Một số hình ảnh công tác thu gom chất thải rắn trên địa bàn quận Cầu Giấy .......................................................................................................... 79 3 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT BCL : Bãi chôn lấp BĐKH : Biến đổi khí hậu BOD : Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) CDM : Clean development mechamism (Cơ chế phát triển sạch) CTSH : Chất thải sinh hoạt CTSHHC : Chất thải sinh hoạt hữu cơ CTR : Chất thải rắn CNH-HĐH: Công nghiệp hóa – hiện đại hóa DOC : Dissolved organic cacbon (cacbon hữu cơ hòa tan) LCA : Life cycle assessment (Đánh giá vòng đời sản phẩm) MFA : Material flow analysis (Phân tích dòng vật chất) tCO2eq : Tấn CO2 tương đương UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change (Công ước khung của liên hiệp quốc về biến đổi khí hậu) VSMT : Vệ sinh môi trường MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Biến đối khí hậu đang là vấn đề rất được quan tâm trên phạm vi toàn cầu. Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống con người và môi trường sinh thái. Các biểu hiện liên quan đến biến đổi khí hậu ngày càng rõ: nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,6 – 0,90C (IPCC, 2013), nhiệt độ mùa đông tăng nhanh hơn mùa hè, nhiệt độ các vùng phía bắc tăng nhanh hơn phía nam. Hiện tượng tiết cực đoan xuất hiện nhiều hơn. Việt Nam được đánh giá là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, trong đó đồng bằng sông Cửu Long là một trong ba đồng bằng trên thế giới dễ bị tổn thương nhất do nước biển dâng, bên cạnh đồng bằng sông Nile (Ai Cập) và đồng bằng sông Ganges (Bangladesh). Theo các kịch bản biến đổi khí hậu, vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở nước ta tăng khoảng 2 3oC, tổng lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa tăng, trong khi đó lượng mưa mùa khô lại giảm, mực nước biển dâng khoảng từ 75 cm đến 1 m so với thời kỳ 1980 - 1999. Nếu mực nước biển dâng cao 1m, sẽ có khoảng 40% diện tích đồng bằng sông Cửu Long, 11% diện tích đồng bằng sông Hồng và 3% diện tích của các tỉnh khác thuộc vùng ven biển sẽ bị ngập, trong đó, thành phố Hồ Chí Minh sẽ bị ngập trên 20% diện tích; khoảng 10 - 12% dân số nước ta bị ảnh hưởng trực tiếp và tổn thất khoảng 10% GDP. Hà Nội có những đợt nắng nóng kéo dài với nhiệt độ lớn hơn 400C vào mùa hè và có những đợt rét đậm, rét hại với nhiệt độ xuống tới dưới 100C vào mùa đông. Theo các nhà nghiên cứu đã công bố, một trong các nguyên nhân của biến đổi khí hậu là do sự phát thải khí nhà kính từ các hoạt động của con người trong đó có các thành phần khí metan, dioxit cacbon thải từ các bãi chôn lấp, xử lý chất thải rắn sinh hoạt. Hiện đã có nhiều nghiên cứu nhằm giảm phát thải khí nhà kính liên quan đến quản lý, xử lý chất thải rắn đô thị, trong đó có cách tiếp cận phân tích dòng vật chất (MFA). Quận Cầu Giấy là địa bàn có cơ cấu kinh tế phát triển theo hướng chuyên môn hóa cao trong khu vực, tỉ trọng các ngành công nghiệp (62,24%) và thương mại dịch vụ (35,37%), ngành nông nghiệp chiếm tỉ trọng nhỏ (2,39%) trong tổng giá trị các ngành kinh tế trong toàn quận. Đây là sự chuyển hướng tích cực theo hướng CNH-HĐH phù hợp với đặc điểm kinh tế xã hội của một quận nội đô như Cầu Giấy. Địa bàn có nhiều cơ quan, xí nghiệp, trường học, viện nghiên cứu đầu ngành của Trung ương và thành phố... Do vậy, lượng chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn là rất lớn và đa dạng… Mặt khác, chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ là chất thải rắn nhưng trong quá trình biến đổi, phân hủy các thành phần hữu cơ sẽ tạo ra khí thải có thành phần chủ yếu là CH4, CO2, H2S.... Phân tích dòng vật chất (MFA) đối với chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn quận Cầu Giấy có thể đưa ra bức tranh chung về phát sinh và tiềm năng thu hồi năng lượng từ chất thải rắn hữu cơ ở các đô thị trên địa bàn thành phố Hà Nội cũng như trong cả nước. Đề tài “ Đánh giá phát thải khí nhà kính (CH4, CO2) từ chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn quận Cầu Giấy bằng phương pháp phân tích dòng (MFA) và đề xuất giải pháp giảm thiểu” phần nào đáp ứng nhu cầu thực tế đề ra. Những số liệu và phân tích từ luận văn có thể sử dụng tham khảo để đưa ra những giải pháp cụ thể cho vấn đề quản lý chất thải tại địa phương cũng như những giải pháp công nghệ nhằm giảm thiểu phát thải khí nhà kính từ chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ. 2. Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu của nghiên cứu này là áp dụng phương pháp MFA để phân tích sự phát thải CH4, CO2 liên quan đến chất thải sinh hoạt hữu cơ trên địa bàn quận Cầu Giấy. 3. Nội dung nghiên cứu - Điều tra đánh giá hiện trạng phát thải rác hữu cơ tại quận Cầu Giấy - Đánh giá tiềm năng thu hồi metan theo phương pháp phân tích dòng vật chất. - Đề xuất công nghệ cho việc xử lý chất thải rắn sinh hoạt và thu hồi khí nhà kính CH4, CO2 phù hợp địa bàn nghiên cứu. Kết quả dự kiến thu được sẽ giúp tư vấn cho chính quyền địa phương những giải pháp quản lý phù hợp; là tiền đề cho những công nghệ sạch áp dụng trong xử lý chất thải rắn đô thị cụ thể là chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ. 4. Cơ sở khoa học của đề tài Cơ sở nghiên cứu của đề tài là dựa trên phương pháp phân tích dòng vật chất (MFA) nhằm đánh giá các dòng vật chất lưu thông và tích trữ trong một hệ thống được xác định trong một không gian và thời gian nhất định. Phương pháp MFA liên kết các nguồn, con đường và các hoạt động trung gian và cuối cùng của vật chất. Dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản giữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. Đặc tính riêng biệt này của MFA giúp phương pháp này hữu dụng như một công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải và quản lý môi trường. MFA dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản gữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. MFA đang là công cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải, và quản lý môi trường. CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt Rác thải sinh hoạt (CTRSH) hay chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là những chất thải rắn có liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo thanh chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm dịch vụ và thương mại… CTRSH có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất đá, cao su, chất dẻo, thực phầm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải, giấy, rơm rạ, xác động vật, vỏ rau quả… 1.1.1 Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới *Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt trên thế giới: Tỷ lệ chất thải sinh hoạt trong dòng chất thải rắn đô thị rất khác nhau giữa các nước. Theo ước tính, tỷ lệ này chiếm tới 60-70% ở Trung Quốc; chiếm 78% ở Hồng Kông; 48% ở Philippin và 37% ở Nhật Bản [34]. Mức phát sinh rác thải theo đầu người ở một thành phố của một số nước như sau: 3 2.5 2 1.5 Mức phát sinh chất thải rắn ( kg/người/ngày ) 1 0.5 0 Hình 1.1: Mức phát sinh rác thải sinh hoạt của một số thành phố trên thế giới [34] * Tình hình phát sinh chất thải rắn sinh hoạt tại các đô thị ở Việt Nam: Tổng lượng CTR sinh hoạt ở các đô thị phát sinh trên toàn quốc tăng trung bình 10 ÷ 16 % mỗi năm. Tại hầu hết các đô thị, khối lượng CTR sinh hoạt chiếm khoảng 60 - 70% tổng lượng CTR đô thị (một số đô thị tỷ lệ này lên đến 90%). Chỉ số phát sinh CTR đô thị bình quân đầu người tăng theo mức sống. Năm 2007, chỉ số CTR sinh hoạt phát sinh bình quân đầu người tính trung bình cho các đô thị trên phạm vi toàn quốc vào khoảng 0,75 kg/người/ngày [2]. Bảng 1.1: Lƣợng CTR sinh hoạt phát sinh tại các đô thị Việt Nam năm 2007 Loại đô thị Chỉ số CTRSH bình Lượng CTRSH phát sinh quân (kg/người/ngày) Tấn/ngày Tấn/năm Đặc biệt 0,96 8.000 2.920.000 Loại 1 0,84 1.885 688.025 Loại 2 0,72 3.433 1.253.045 Loại 3 0,73 3.738 1.364.370 Loại 4 0,64 626 228.490 (Nguồn [2]) Chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân trên đầu người lớn nhất xảy ra ở các đô thị phát triển du lịch như các thành phố: Hạ Long, Hội An, Đà Lạt, Ninh Bình,... Các đô thị có chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân đầu người thấp nhất là thành phố Đồng Hới (Quảng Bình), Thị xã Gia Nghĩa, Thị xã Kon Tum, Thị xã Cao Bằng (Bảng 1.2). Bảng 1.2: Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu ngƣời của một số đô thị ở Việt Nam năm 2009 Cấp đô thị Đô thị CTRSH bình Cấp đô quân (kg/ngƣời.ngày) thị Đô thị CTRSH bình quân (kg/ngƣời.ngày) Đặc biệt Hà Nội Hồ Chí Minh Loại Hải Phòng 1: Hạ Long Thành Đà Nẵng phố Huế Nha Trang Đà Lạt 0,7 1,38 0,83 0,67 >0,6 1,06 Quy Nhơn 0,9 Buôn Ma Thuột Thái Nguyên Loại Việt Trì 2: Thành Ninh Bình phố 0,9 0,98 0,8 >0,5 1,1 1,3 Mỹ Tho 0,72 Điện Biên Phủ 0,8 Cao Bằng 0,38 Loại 3: Bắc Ninh Thành phố Thái Bình >0,7 Phú Thọ 0,5 >0,6 Đồng Hới Loại Đông Hà 3: Thành Hội An phố Bảo Lộc Kon Tum Vĩnh Long Long An Bạc Liêu Tuần Giáo (Điện Biên) Sông Công (Thái Nguyên) Từ Sơn (Bắc Ninh) Lâm Thao (Phú Thọ) Loại Cam Ranh (Khánh 4: Thị Hòa) xã Gia Nghĩa (Đắk Nông) Đồng Xoài (Bình Phước) Gò Công (Tiền Giang) Ngã Bảy (Hậu Giang) Loại Tủa Chùa (Điện 5: Biên) Thị Tiền Hải (Thái trấn, Bình) Thị tứ 0,31 0,6 1,08 0,9 0,35 0,9 0,7 0,73 0,7 >0,5 >0,7 0,5 >0,6 0,35 0,91 0,73 >0,62 0,6 >0,6 (Nguồn [15]) 1.1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới Trong các cấu tử hữu cơ của của CTRSH thành phần hoá học của chúng chủ yếu là C, H, O, N, S và các chất tro. Thành phần hóa học của CTRSH được minh họa qua số liệu ở bảng 1.4 dưới đây. Bảng 1.3: Thành phần nguyên tố của rác thải sinh hoạt Thành phần hữu cơ Thành phần các nguyên tố theo % trọng lƣợng C H O N S Tro Thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0 Chất dẻo 60,0 7,2 22,8 - - 10,0 Vải 55,0 6,6 31,2 1,6 0,15 - Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0 Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 (Nguồn [8]) Bảng 1.4. Thành phần CTR sinh hoạt tại đầu vào của các bãi chôn lấp của một số địa phƣơng TT Loại chất thải Hà Nội Hà Nội (Nam (Xuân Sơn) Sơn) Hải Phòng (Tràng Cát) Hải Phòng (Đình Vũ) Huế (Thủy Phƣơng) Đà Nẵng (Hòa Khánh) HCM (Đa Phƣớc) HCM ƣớc Hiệp) Bắc Ninh (Thị trấn Hồ) 1 2 3 4 5 6 Rác hữu cơ Giấy Vải Gỗ Nhựa Da và cao su 53,81 6,53 5,82 2,51 13,57 0,15 60,79 5,38 1,76 6,63 8,35 0,22 55,18 4,54 4,57 4,93 14,34 1,05 57,5 65,42 5,12 3,70 11,2 81,90 77,1 1,92 2,89 0,59 12,47 0,28 68,4 75,07 1,55 2,79 11,3 60,23 64,50 8,17 3,88 4,59 12,42 0,44 62,83 6,05 2,09 4,18 15,96 0,93 56,90 3,73 1,07 9,65 0,20 7 8 9 10 Kim loại Thủy tinh Sành sứ Đất và cát 0,87 1,87 0,39 6,29 0,25 5,07 1,26 5,44 0,47 1,69 1,27 3,08 0,25 1,35 0,44 2,96 0,40 0,39 0,79 1,70 1,45 0,14 0,79 6,75 0,36 0,40 0,24 1,39 0,59 0,86 1,27 2,28 0,58 27,85 3,10 0,17 4,34 0,58 100 2,34 0,82 1,63 0,05 100 5,70 0,05 2,29 1,46 100 6,06 0,05 2,75 1,14 100 1,46 100 0,00 0,02 1,35 0,03 100 0,44 0,12 2,92 0,14 100 0,39 0,05 1,89 0,04 100 0,07 - 11 Xỉ than 12 Nguy hại 13 Bùn 14 Các loại khác Tổng (Nguồn [15]) Hình 1.2: Thành phần chất thải rắn sinh hoạt đầu vào tại bãi rác Nam Sơn Chất thải rắn chứa các thành phần hữu cơ như lipit, xenluloza, protein,... được gọi là chất thải rắn hữu cơ. Chất thải rắn (rác thải, rác) hữu cơ bao gồm các vật liệu hữu cơ thải bỏ thuộc nhiều loại như: - Phế thải nông nghiệp (rơm, rạ) - Thân, cành và lá cây các loại - Các loại rác thải của vùng nguyên liệu công nghiệp, như: vỏ hạt cà phê, vỏ lạc, bã mía, v.v... - Phế liệu nhà máy giấy, nhà máy sợi - Phế thải của làng nghề chế biến tinh bột - Thực phẩm hỏng hoặc thừa (rau, quả, thịt, cá, trứng v.v...) - Phế thải sinh hoạt (đồ dùng) từ vải, bông, sợi bông, cactông Rác thải hữu cơ thường chứa các thành phần hữu cơ phân tử lớn như polysaccarit, protein, lipit, hoặc hỗn hợp của chúng v.v.... tùy thuộc nguồn phát sinh. CO2 + H2O Chất hữu cơ từ cây trồng Các nguyên tố dinh dưỡng Chuyển hóa vào cơ thể động vật Chuyển hóa vào cơ thể người Rác hữu cơ Hình 1.3: Lưu trình của chất hữu cơ trong hoạt động sống * Thành phần: Thành phần chất thải rắn nói chung (rác thải) rất đa dạng, bao gồm từ rác thải công nghiệp, rác thải (phế thải) xây dựng, rác thải sinh hoạt, phế thải nông nghiệp. Như trên đã nói, chất thải rắn hữu cơ chỉ có trong rác thải sinh hoạt (cùng với hỗn hợp rất phức tạp của các hợp phần vô cơ), và là hầu như toàn bộ thành phần của phế thải nông nghiệp. Riêng về phần chất thải rắn hữu cơ trong rác sinh hoạt, chúng cũng rất đa dạng về thành phần nguyên tố, do rất đa dạng về thành phần hợp chất. Chúng ta phải quan tâm tới thành phần nguyên tố của rác này vì vi sinh vật tham gia phân hủy chúng, cũng như mọi vi sinh vật, đòi hỏi sự cân đối về thành phần nguyên tố trong hỗn hợp chất dinh dưỡng mà chúng thu nhận, nhất là về tỷ lệ C:N. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng ta thường nuôi vi sinh vật trên các môi trường có tỷ lệ C:N (theo trọng lượng) khoảng từ 8 đến 10. Trong điều kiện tự nhiên của các bãi rác, tỷ lệ này thường cao hơn nhiều, nhưng vi sinh vật vẫn có thể sinh trưởng được- tất nhiên không thể ở mức độ như trong phòng thí nghiệm. Việc bổ sung thêm dinh dưỡng nitơ vào các bãi rác tự nhiên để đạt tỷ lệ C:N như trong điều kiện phòng thí nghiệm là hoàn toàn không kinh tế. Tuy nhiên ở một mức độ nào đó có thể dùng bùn cống như một nguồn dinh dưỡng nitơ bổ sung. Thành phần các chất hữu cơ chủ yếu trong rác thải là: hydratcacbon, protein, lipit. + Hydrat cacbon bao gồm: - Xenlulozo chiếm tỉ trọng lớn nhất (khoảng 50%): - Trong giấy, gỗ, thân cây, rau, rơm rạ, vải bông, ... - Cấu trúc sợi khoảng 10 đến 12 nghìn gốc gluco pyranoza, microfibrin dạng sợi hoặc dạng rỗng. - Xenluloza có cấu trúc bền vững, không tan trong nước, không bị tiêu hóa trong đường tiêu hóa của người, động vật, nhưng bị vi sinh vật phân hủy. - Lignin là hợp chất cao phân tử được cấu thành từ ba loại rượu chủ yếu là: trans-p-cumarylic (~80%), trans – conferylic (6%) và trans-xynapylic (14%): - Lignin rất bền vững với tác dụng của các enzyme. - Lignin không bị phân hủy bởi các vi khuẩn yếm khí. - Bị phân hủy bởi các vi sinh vật hiểu khí tạo thành chất mùn. - Nhiều khả năng biến đổi thành phenol. - Bị phân giải bởi kiềm (natri bisunfit) và axit sunfur. - Tinh bột (C6H6O6) là hợp chất cao phân tử có nhiều trong ngũ cốc, ngô, khoai tây, khoai lang...có các tính chất sau: - Được cấu thành từ thành phần chủ yếu là: amyloza (~25%) và amylopectin (75%). - Amyloza tan được trong nước nóng còn amylopectin tạo thành hồ keo.