Nghiên cứu tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện thanh oai, hà nội

Xác định hiện trạng, thành phần, đặc điểm và tính khối lượng CTR rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp, rác thải công nghiệp trên địa bàn huyện Thanh Oai.. Khoa học môi trường; Bảo v

Nghiên cứu tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai, Hà Nội

Bùi Thị Thanh May

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS ngành: Khoa học môi trường; Mã số: 60 85 02

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải

Năm bảo vệ: 2012

Abstract Xác định hiện trạng, thành phần, đặc điểm và tính khối lượng CTR (rác

thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp, rác thải công nghiệp) trên địa bàn huyện Thanh Oai Xác định nhiệt trị của một số chất thải rắn đặc trưng tại huyện Thanh Oai Đánh

giá và dự báo tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai

Keywords Khoa học môi trường; Bảo vệ môi trường; Năng lượng tái tạo; Rác thải

Content

MỞ ĐẦU

Việc sử dụng năng lượng đã tăng mạnh trong thời gian qua cùng quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa của các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam Trong khi đó các nguồn năng lượng truyền thống (thủy điện, than đá, dầu mỏ ) lại ngày càng khan hiếm Việc gia tăng nhu cầu sử dụng năng lượng và sự phụ thuộc quá nhiều vào năng lượng hóa thạch dẫn đến nảy sinh nhưng vấn đề sau đây:

Nguy cơ cạn kiệt nguồn nguyên liệu hóa thạch;

Gia tăng sự phát thải các khí nhà kính từ việc đốt các nguyên liệu hóa thạch trong các hoạt động phát triển, ảnh hưởng đến chất lượng môi trường sống

Gây bất ổn về an ninh năng lượng, ảnh hướng đến đời sống cũng như sự phát triển bền vững

Những tiến bộ của khoa học và công nghệ của nhân loại đang đặt ra cho các nước trên thế giới phải quan tâm đến việc sản xuất và sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo (NLTT) và quan tâm đến bảo vệ môi trường

Vấn nạn rác thải đang là mối lo mà tất cả các nước đều phải quan tâm, không có nơi chôn lấp, rác thải không được xử lý gây ô nhiễm môi trường

Do đó, việc đưa vào nghiên cứu và đưa ra phương án hợp lý để tận dụng các nguồn nhiên liệu tái tạo, tận thu năng lượng từ rác thải, chất thải nông nghiệp vừa giải quyết được vấn đề môi trường đang bức xúc vừa có năng lượng để phục cho các nhu cầu sinh hoạt và sản xuất của người dân

Thanh Oai là một huyện ngoại thành của thành phố Hà Nội, thuận lợi cho việc phát triển kinh tế, đang trong quá trình đô thị hóa mạnh Vì vậy lượng rác thải phát sinh hàng ngày khá lớn Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một công trình nghiên cứu nào đánh giá một cách cụ thể về số lượng, thành phần, đặc biệt là những tiềm năng năng lượng từ rác này để có

phương án đầu tư và sử dụng chúng một cách hợp lý, hiệu quả và giảm gây ô nhiễm môi trường

Xuất phát từ lý do trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu tiềm năng khai thác

năng lượng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai, Hà Nội” nhằm đánh giá hiện trạng phát sinh

rác thải và tiềm năng năng lượng từ rác thải trên địa bàn huyện Thanh Oai trên cơ sở các phương án công nghệ sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng này

Nội dung nghiên cứu

- Xác định hiện trạng, thành phần, đặc điểm và tính khối lượng CTR (rác thải sinh hoạt, rác thải nông nghiệp, rác thải công nghiệp) trên địa bàn huyện Thanh Oai

- Xác định nhiệt trị của một số chất thải rắn đặc trưng tại huyện Thanh Oai

- Đánh giá và dự báo tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo từ rác ở huyện Thanh Oai

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Khái quát chung

1.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lượng tái tạo trên thế giới

1.3 Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lượng tái tạo ở Việt Nam

1.4 Công nghệ tận thu năng lượng từ rác

1.4.1 Biến đổi sinh hóa

1.4.2 Biến đổi nhiệt hóa

1.4.2.1 Phương pháp đốt trực tiếp khối rác

1.4.2.2 Tạo dạng nhiên liệu giàu năng lượng

1.4.2.3 Khí hóa

1.4.2.4 Nhiệt phân

1.4.3 Thu hồi khí mêtan (CH 4 ) từ các bãi rác cũ

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Vị trí địa lý

2.1.2 Điều kiện tự nhiên

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu thứ cấp

2.2.2 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

2.2.3.Phương pháp phỏng vấn qua phiếu câu hỏi

2.2.4 Phương pháp dự báo

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Hiện trạng phát sinh chất thải rắn

3.1.1 Rác thải sinh hoạt

Thanh Oai có tổng diện tích đất tự nhiên là 12.381,5 ha Toàn huyện có 21 xã, thị trấn với 46.750 hộ, có 182.752 người (trong đó khoảng 10.000 đi làm ăn xa ở nơi khác) 163 thôn, xóm, cụm dân cư Có 17 chợ lớn họp theo phiên và nhiều chợ tạm ở các thôn, xóm

Với tình hình phát triển kinh tế như hiện nay, rác thải sinh hoạt chiếm tỷ trọng lớn nhất, hàng ngày lượng rác thải phát sinh vào khoảng 69 tấn/ngày đêm (lượng phát thải bình quân hàng ngày là 0,4 kg/người/ngày) Do mật độ dân số giữa các xã, thị trấn trong huyện là không đồng đều nên khối lượng và thành phần rác thải ở mỗi xã, thị trấn cũng khác nhau

Từ năm 2009 tới nay, tại các điểm dân cư đã có đội thu gom rác thải Đơn vị duy trì

vệ sinh môi trường trên địa bàn huyện thường xuyên thu gom và vận chuyển lên nhà máy Sepharin Sơn Tây để xử lý Tuy nhiên, do lượng chất thải được vận chuyển đi xử lý bị hạn chế về số lượng và còn một số lượng rác tồn lớn trong khu dân cư phát sinh từ nhiều năm về trước chưa được xử lý triệt để

Tại nhiều khu vực các điểm đổ thải được đặt xa khu dân cư cũng đã giảm thiểu các tác động tới sức khoẻ cộng đồng Tuy nhiên các biện pháp xử lý còn thiếu an toàn, cụ thể như:

+ Các bãi đổ rác không được xây dựng hợp vệ sinh mà đơn thuần chỉ đổ rác vào khu vực đồng trũng, nước rỉ rác sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nước

+ Rác thải được xử lý bằng phương pháp đốt cháy cùng với dầu diezen, tuy sẽ giảm thiểu khối lượng rác cần chôn lấp nhưng lại gây ô nhiễm môi trường không khí do khí thải phát sinh từ quá trình đốt

Qua điều tra khảo sát bằng bảng hỏi và phóng vấn trực tiếp, tác giả chia các xã trên địa bàn thành 3 nhóm với 3 mức thang: thấp, trung bình, khá

Mức sống tỷ lệ thuận với mức tiêu thụ tài nguyên và xả thải Vì vậy, với mỗi nhóm, lấy điển hình 1 xã tiến hành khảo sát thành phần rác thải

Nhóm 1: gồm các xã: Thanh Mai, Kim An, Kim Thư, Đỗ Động, Xuân Dương

Nhóm 2: gồm các xã: Cao Viên, Thanh Cao, Tam Hưng, Mỹ Hưng, Thanh Văn, Cao Dương, Hồng Dương, Tân Ước, Liên Châu, TT Kim Bài

Nhóm 3: gồm các xã: Bích Hòa, Bình Minh, Thanh Thùy, Phương Trung, Dân Hòa

Bảng 3.2 Lƣợng rác thải phát sinh của các nhóm dân cƣ

Số dân Lƣợng rác thải phát sinh

(Kg/ngày)

Bảng 3.4 Tổng thành phần lƣợng rác thải sinh hoạt trên địa bàn (tấn/ngày)

Chất thải thực phẩm

Giấy catton

Nhựa Nilon

Vải vụn

Lá cây

cỏ

Gỗ mùn cƣa

Cao

su Khác

Thành phần không cháy Nhóm 1

1,41 0,39 1,23 0,51 0,24 0,58 0,15 3,3 2,62

Nhóm 2

4,63 1,17 3,87 1,49 0,59 0,86 0,35 11,47 11,37

Nhóm 3

3,88 0,80 2,06 0,83 0,46 0,85 0,40 5,79

8

Tổng

9,92 2,36 7,15 2,83 1,29 2,30 0,90 20,56

21,99

Nếu tính trung bình mỗi hộ gia đình có khoảng 4 chiếc chăn và bình quân mỗi chiếc chăn, đệm nặng khoảng 5kg và tuổi thọ của mỗi chiếc chăn, đệm khoảng 10 năm

Bảng 3.5 Lƣợng thải đầu ra của chăn đệm (kg/ngày)

Số hộ 42099 42217 44174 46177 46750 49798

Số chăn đệm 168.396 168.868 176.696 184.708 187.000 199.192

Khối lƣợng 841.980 844.340 883.480 923.540 935.000 995.960

Khối lƣợng

rác/ngày 230,68 231,33 242 253 256,16 272,86

3.1.2 Rác thải công nghiệp

Toàn huyện có khoảng gần 200 doanh nghiệp, cơ sở sản xuất, kinh doanh dịch vụ (chưa tính đến các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ tại các làng nghề) Trong đó, nhóm ngành sản xuất thuốc, bóng đá và giết mổ phát sinh nhiều rác hơn cả nhưng số lượng các cơ sở này không nhiều Trên địa bàn có làng nghề sản xuất nón Chuông, làng nghề sản xuất lồng chim ở Vác, tăm hương ở Hồng Dương Tuy nhiên, số lao động tại các doanh nghiệp, cơ sở này chủ yếu là người dân địa phương nên lượng rác thải sinh hoạt phát sinh tại các cơ sở này được tính vào lượng rác thải sinh hoạt trung bình trên toàn huyện

Đề tài chưa tính đến lượng rác thải nguy hại, rác thải y tế phát sinh trên địa bàn

Bảng 3.6 Thành phần rác thải công nghiệp phát sinh trên địa bàn

Bã dƣợc phẩm

Giấy catton

Nhựa Nilon Vải vụn

Da vụn Gỗ

mùn cƣa

Tre, nứa, lá Lƣợng rác (kg/ngày 1500 300 50 2500 100 1000 1000

3.1.3 Rác thải nông nghiệp

3.1.3.1 Hiện trạng một số cây nông nghiệp chính của huyện

* Lúa

Với đặc điểm thời tiết khí hậu 4 mùa (xuân, hạ, thu, đồng), địa hình bằng phẳng, nông dân sở hữu ruộng đất manh mún, khó khăn quản lý nước nên tập quán canh tác chủ yếu là lúa nước và gieo trồng theo phương pháp gieo mạ rồi cấy là chính Có 2 vụ lúa là lúa đông xuân

và lúa mùa

Do tốc độ phát triển công nghiệp hóa và đô thị hóa tăng nhanh nên quỹ đất dành cho nông nghiệp ngày càng bị giảm đi, từ 14.130,7 ha (năm 2006) xuống còn 13.569,7 ha (năm 2011)

Bảng 3.7 Số liệu về diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa qua các năm từ 2006-2011 [15]

2006 2007 2008 2009 2010 2011 Diện tích 14.130,7 14.054,7 13.994,1 13.881,4 13.620 13.569,7

Năng suất

(tạ/ha)

Sản lƣợng

(tấn)

84.434 81.614,1 85.374,8 86.174,3 83.995,3 84.191

* Các loại cây hoa màu khác

Bảng 3.8 Diện tích gieo trồng cả năm một số loại rau màu trên toàn huyện (ĐVT.Ha)

[15]

Đậu tương 1267,2 1259,4 1500,4 20 1379,1 1512,6

Khoai lang 570 610 500 198,3 412,6 364

Bảng 3.9 Sản lượng cả năm một số loại rau màu trên toàn huyện (ĐVT Tấn)[15]

Đậu tương 1813,2 1796,8 1872,1 - 2049,7 1512,6

Khoai lang 6111 6469 5343 2141 4613,9 4794,2

Trên toàn huyện, ngô được gieo trồng vào 3 vụ: Đông, Xuân và Mùa Vụ Đông từ tháng 10 và thu hoạch vào tháng 1 năm sau, vụ Hè từ tháng 6 và thu hoạch vào tháng 9, vụ Xuân từ tháng 2 và thu hoạch vào tháng 5 Hiện tại, do hiệu quả kinh tế nên giống ngô nếp và giống ngô ngọt được trồng thay thế phần lớn các giống ngô lai trước, diện tích ngô lai còn lại không nhiều

3.1.3.2 Hiện trạng thu gom và sử dụng các phụ phẩm sau thu hoạch

* Lúa

- Các phụ phẩm cây lúa sau khi thu hoạch là: rơm, rạ, trấu

- Khi gặt lúa, bà con nông dân thu hoạch bông lúa và một phần còn lại của cây lúa được để lại ruộng là rạ

- Sau đó bông lúa được tuốt thành hai phần là thóc và rơm

- Khi thóc đã được phơi khô đem xay xát sẽ tạo ra gạo và trấu

Một số hình thức sử dụng rơm, rạ trên địa bàn

 Sử dụng để đốt

 Làm thức ăn cho gia súc

 Làm nấm

 Sử dụng vào một số mục đích khác

Rơm còn được sử dụng để trộn với phân gia súc làm phân hữu cơ bón cho ruộng Một số xã, người dân còn dùng rơm rạ để phủ lên đất khi trồng các loại rau nhằm mục đích tránh nhiệt độ quá cao hay mưa lớn, giữ ẩm cho đất, chống xói món rửa trôi đất,

Sử dụng trấu

Trấu thu được từ các cơ sở xay xát thóc Phần lớn người dân xay xát để lấy gạo phục

vụ cho nhu cầu của gia đình mình, trong các gia đình trên địa bàn nghiên cứu đa phần đều có tăng gia sản xuất thêm gà, ngan để cung cấp thực phẩm cho gia đình nên lượng trấu này đều được người dân đem về lót chuồng cho gia cầm Một phần không nhiều trong số đó được bán cho người dân để đun nấu, lót chuồng trại Vì vậy, lượng trấu phát sinh trên địa bàn nghiên cứu được tận dụng tương đối triệt để

* Ngô

Phụ phẩm từ cây ngô bao gồm: thân, lá, bẹ và lõi ngô

Thân và lá ngô

Do hiện nay người dân trồng ngô ngọt và ngô nếp là chủ yếu nên khi thu hoạch, người dân chặt cả thân cây, không để lại trên ruộng (ngoại trừ đối với một số gia đình trồng ngô lai) Thân và lá khô được dùng cho mục đích đun nấu

Ngoài ra, thân, lá ngô được dùng làm thức ăn xanh cho gia súc là rất tốt vì thân ngô hàm lượng xơ chiếm 31,5%, protein thô chiếm 7,6%, hàm lượng đường tinh bột cao hơn so với rơm

Lõi và bẹ ngô

Bắp ngô sau khi thu hoạch về, lá bẹ được bóc ra Khi còn tươi bẹ dùng một phần làm thức ăn cho gia súc còn phần lớn được phơi khô để đun nấu

Bắp ngô sau khi tách hạt còn lại lõi ngô Lõi ngô được phơi khô và dùng cho đun nấu hoặc vứt bỏ

3.1.3.3 Ước tính khối lượng sinh khối các phụ phẩm nông nghiệp (lúa, ngô) sau thu hoạch

Bảng 3.10 Tỷ lệ các phụ phẩm so với chính phẩm từ canh tác lúa, ngô [22]

Cây canh tác Các loại phụ phẩm Tỷ lệ phụ phẩm/chính phẩm

Từ số liệu Bảng 3.8 và các số liệu bảng 3.9 về sản lượng lúa, ngô, lạc đã trình bày và

số liệu bảng 3.10 có thể tính toán lượng các phụ phẩm sinh khối từ canh tác lúa, ngô diễn biến qua các năm Các kết quả được đưa ra trong bảng 3.11

Bảng 3.11 Khối lƣợng các phụ phẩm sinh khối từ canh tác lúa, ngô diễn biến qua các

năm (*) Năm

Khối lƣợng phụ phẩm (tấn)

phẩm Rơm, rạ Trấu Thân, lá, lõi

2006 84.434,0 16.886,8 4.856,0 106.176,8

2007 81.614,1 16.322,8 5.996,8 103.933,7

2008 85.374,8 17.075,0 6.842,0 109.291,8

2009 86.174,3 17.234,9 3.164,0 106.573,2

2010 83.995,3 16.799,1 6.163,2 106.957,6

2011 84.191,3 16.838,26 5.444 106.473,56

(*) : Khối lượng sinh khối = (Sản lượng cây trồng) x (tỷ lệ phụ phẩm/chính phẩm)

Theo bảng trên, khối lượng các phụ phẩm từ các tác lúa, ngô trên địa bàn không có sự thay đổi lớn

3.1.3.4 Hiện trạng chăn nuôi và sử dụng phân gia súc, gia cầm

Bảng 3.12 Số lƣợng và sản lƣợng gia súc, gia cầm qua các năm [15]

Số lƣợng (con)

Đàn bò 7.063 7.044 5.950 6.248 5.927 5014

Đàn lợn 119.243 115.676 102.051 112.445 117.239 97.109

Gia cầm 596.237 601.309 904.730 1.041.569 1.164.500 1.021.000

Bảng 3.13 Số lƣợng phân trong ngày của gia súc, gia cầm (kg/ngày)

Số con Lƣợng phân/1 con

(kg)

Tổng lƣợng phân

(kg)

Lƣợng phân (kg/ngày)

Như vậy, nếu tính theo số lượng gia súc, gia cầm trên toàn huyện thì tổng lượng phân của đàn gia súc, gia cầm của huyện vào khoảng 477 tấn/ngày Tuy nhiên, không phải đối với mỗi con gia súc, gia cầm đều có chu kì nuôi là 1 năm mà người dân chỉ nuôi chúng theo lứa

và 1 năm sẽ có nhiều đàn gia súc, gia cầm như vậy, vì vậy lượng phân thải trên toàn huyện vào khoảng 173 tấn/ngày

3.2 Thành phần các loại rác trên địa bàn

3.3 Tiềm năng năng lƣợng từ rác

3.3.1 Đánh giá phương án tận thu năng lượng xử lý rác thải

Các số liệu điều tra và tính toán trên đây cho thấy, lượng rác thải sinh hoạt phát sinh là rất lớn Việc đề xuất phương án khả thi để có thể sử dụng toàn bộ nguồn năng lượng này một cách hiệu quả là cần thiết

Trong chương 1 đã trình bày tổng quan về các công nghệ thu hồi năng lượng từ rác Trong chương này, tác giả sẽ nêu những thuận lợi và khó khăn của từng phương án, từ đó có thể lựa chọn được những phương án có lợi nhất

Có thể xem xét một số phương án sau:

 Đốt rác thu hồi năng lượng

Nhiệt năng được thu hồi bằng hai phương pháp: tường nước và lò hơi Nước nóng hoặc hơi nóng được tạo thành Nước nóng được sử dụng cho ngành công nghiệp cần nhiệt thấp hay các thiết bị sưởi ấm gia đình Hơi nóng được sử dụng rộng rãi hơn vì nó có thể sử dụng cho mục đích cấp nhiệt và có thể được chuyển hoá để tạo ra năng lượng điện Lợi ích của việc thu hồi năng lượng từ lò đốt có thể giảm bớt chi phí vận hành của hệ thống

 Tạo dạng nhiên liệu giàu năng lượng

* Ưu điểm công nghệ MBT-CD 08

- Có tính linh hoạt cao, tạo ra nhiều lựa chọn sản phẩm tái chế từ các nguyên liệu trong rác thải Có thể dùng sản xuất phân bón hữu cơ, sản xuất nhiên liệu dân dụng tái tạo từ các chất thải hữu cơ và nhiên liệu công nghiệp từ các chất thải hỗn hợp, nhiều thành phần khác

- Công nghệ thiết bị gọn, phân khu chức năng rõ ràng cho từng công đoạn xử lý, dễ quản lý và vận hành, bảo trì thiết bị

- Đơn giản hóa khâu phân loại

- Tận thu các phế thải kim loại và nylon để tái chế riêng( tái chế tại nhà máy có chức năng suất xử lý lớn hay cung cấp cho các cơ sở chuyên nghiệp đối với nhà máy có năng suất nhỏ

- Các sản phẩm hình thành từ việc xử lý rác thải đều có thị trường tiêu thụ ổn định tại các địa phương (đối với các nhà máy sản xuất nhỏ ) hay sử dụng vận hành nhà máy phát điện (nhà máy năng suất lớn) đáp ứng nhu cầu về điện cho các tiểu vùng của địa phương

- Công nghệ và thiết bị được nghiên cứu và chế tạo tại Việt Nam theo dạng module đáp ứng cho các nhu cầu xử lý rác thải từ nhỏ nhất cho các vùng dân cư xa (20->50 tấn/ngày) đến các nhu cầu lớn tại các tỉnh thành phố (500->1000 tấn/ngày) Phù hợp với tính chất, thành phần rác thải hỗn tạp tại Việt Nam Để nâng cao năng suất xử lý khi cần thiết

- Chi phí đầu tư và vận hành thấp Sản xuất thu hồi và tái tạo sau xử lý có chất lượng cao và được thị trường chấp nhận Nhanh thu hồi vốn

- Sử dụng công nghệ MBT-CD.08 sẽ giống như một dự án CDM, giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính(chủ yếu là khí CH4, dễ dàng thông qua các ngân hàng carbon và có thêm thu nhập bằng việc bán chứng chỉ carbon

* Nhược điểm công nghệ MBT – CD 08

- Quá trình xử lý sinh học cần nhiệt độ cao hơn bình thường;

- Khí thải từ xử lý sinh học chưa được kiểm soát

- Chất lượng RDF chưa được cao, chất thải nguy hại trong RDF chưa được kiểm soát

 Hầm ủ sinh học (biogas)

* Ưu điểm

Sản xuất ra methane và chất thải để sử dụng

Chất thải không có mùi hôi

Chất thải có giá trị cao được dùng làm phân bón và cải tạo đất

Tiêu diệt phần lớn các hạt cỏ dại và các mầm bệnh

Bảo vệ được các nguồn năng lượng hiếm của địa phương (củi, dầu…)

* Nhược điểm

Có khả năng cháy nổ

Vốn đầu tư cao (tuy nhiên nếu vận hành và bảo trì tốt có khả năng thu hồi vốn)

Tạo nên một thể tích chất thải lớn hơn ban đầu do việc sử dụng nước để tạo điều kiện thích hợp cho quá trình lên men yếm khí

Nước thải của hầm ủ vẫn còn khả năng gây ô nhiễm nguồn nước nếu không được quản

lý và xử lý tiếp

Đòi hỏi vận hành và bảo quản tốt

Nếu sử dụng để chạy các động cơ đốt trong phải lọc các chất khí khác để đạt hiệu quả cao

Ngoài ra, việc sử dụng các hầm ủ sinh học chỉ áp dụng đối với xử lý chất thải trong chăn nuôi, lượng rác thải sinh hoạt phát sinh hàng ngày không thể xử lý bằng phương pháp này

 Công nghệ đồng phát nhiệt điện xử lý phụ phẩm nông nghiệp

Các phụ phẩm trấu, rơm, rạ có thể được sử dụng làm nhiên liệu đốt đồng phát nhiệt điện gồm các thiết bị sau: lò đốt, nồi hơi, tuốc bin máy phát điện, bộ phận trao đổi nhiệt, máy sấy và các bộ phận phụ trợ khác

Nguyên lý làm việc:

Nhiên liệu (trấu, rơm, rạ) sau chế biến (quá trình vật lý) được cung cấp qua hệ thống tiếp liệu Nước được cấp cho nồi hơi bằng hệ thống bơm Lượng nhiệt phát sinh từ quá trình cháy tại lò đốt được cung cấp cho nồi hơi để hóa hơi nước Hơi quá nhiệt tạo thành kéo tuốc bin làm quay máy phát điện, phát ra điện Nguồn điện này có thể cung cấp tại chỗ cho nhà máy sấy (hoặc xay sát) Nguồn nhiệt từ hơi ra khỏi tuốc bịn (hơi thứ) được dùng để sấy nông sản.[22]

3.3.2 Ước tính khả năng cung cấp điện từ rác thải trên địa bàn huyện Thanh Oai

Bảng 3.18 Tổng nhiệt trị khi đốt chất thải rắn công nghiệp và sinh hoạt

Chất thải thực phẩm Giấy, catton Nhựa, nylon Vải vụn Bông, sợi tổng hợp

Lƣợng phát

sinh

(kg)

Nhiệt trị

(Btu/lb) [13]

1500

-

3000

5.000

- 8.000

12.000

- 16.000

6.500

- 8.000

18.687

Nhiệt trị phát

thải theo ngày

(nghìn KJ/Kg)

39.844

- 79.688

30.936

- 49.497

200.966

- 267.955

80.584

- 99.181

11.860.122

Da vụn Gỗ, mùn cƣa Lá cây, cỏ Cao su khác Lƣợng phát

sinh

(kg)

Nhiệt trị

(Btu/lb) [13]

6.500

- 8.500

7.500

- 8.500

1.000

- 8.000

9.000

- 12.000

4.000

- 6.000

Nhiệt trị phát

thải theo ngày

(nghìn KJ) (*)

1.512

- 1.977

57.568

- 65.244

8.815

- 70.524

18.840

- 25.121

191.290

- 286.935 (*) Btu/lb x 2,326 = KJ/kg

Theo Bảng 3.18 tổng lượng nhiệt trị do đốt rác thải sinh hoạt và rác thải công nghiệp sẽ dao động trong khoảng 630.357.000 – 957.984.000 (KJ) Với hiệu suất chuyển đổi từ nhiệt sang điện của rác thải là 20%, 1 kWh = 3600 KJ Ta có lượng điện sinh ra khi đốt rác thải sinh hoạt và rác thải công nghiệp sẽ dao động trong khoảng 35.020 – 53.221 KWh

* Đối với các phụ phẩm nông nghiệp

Bảng 3.19 Tiềm năng điện năng từ các phụ phẩm sinh khối từ canh tác lúa, ngô trên

địa bàn huyện Thanh Oai

Từ Rơm, rạ Từ Trấu Từ thân lá, lõi

ngô

Tổng

Khối lƣợng

Điện năng

(triệu kWh)

Như vậy, 1 năm nếu sử dụng công nghệ đồng phát nhiệt điện để tận thu nguồn năng lượng thì sẽ thu được khoảng 50,69 triệu kWh điện Một ngày tận thu được khoảng 138.876 kWh điện Tuy nhiên, để tận dụng được nguồn năng lượng này cần phải thu gom được lượng phụ phẩm nông nghiệp từ nhiều nơi trong huyện, điều này rất khó khăn và tốn nhiều chi phí

* Tương tự như vậy đối với các phụ phẩm trong chăn nuôi, đối với loại chất thải này, tác giả lựa chọn công nghể ủ sinh học biogas để thu hồi năng lượng

Bảng 3.20 Sản lƣợng khí sinh học phát sinh trên địa bàn Loại nguyên liệu

Sản lƣợng khí hàng ngày (lít/kg nguyên liệu

tươi)

Lƣợng phân hàng ngày (kg)

Sản lƣợng khí sinh học

(nghìn lít)

Phân trâu 20-32 37.605 752,1-1203,36

Thành phần của khí sinh học là CH4 khoảng 50-70% và CO2 khoảng 30-40% Nhiệt trị: 4.700 – 6.500 kcal/m3 (Nhiệt trị của metan: 9.100 kcal/m3) Cháy cho ngọn lửa lơ nhạt và không có khói bụi Vì vậy, nếu tính mỗi m3

khí sinh học tạo ra lượng nhiệt 4.700 – 6.500 kcal

và nếu quy đổi 1 kWh tương ứng 860 kcal, hiệu suất chuyển đổi từ khí sinh học sang điện là 30% thì khi tận thu lượng khí sinh học nhờ ủ phân gia súc, gia cầm sẽ thu được lượng điện tương ứng khoảng từ 10.516 – 20.874 kWh điện

Bảng 3.21 Tiềm năng điện năng từ rác thải trên địa bàn huyện Thanh Oai

Rác thải sinh hoạt, công nghiệp

Phụ phẩm nông nghiệp

Chất thải trong chăn nuôi

Điện năng (kWh)

35.020 – 53.221 138.876 10.516 – 20.874

Tổng lƣợng điện

Mặc dù các số liệu tính toán trên về tiềm năng năng lượng từ rác khi sử dụng làm nhiên liệu hoàn toàn lý thuyết, nhưng đây là những số liệu rất thuyết phục cho việc thu gom và sử dụng hiệu quả chúng

Khi áp dụng vào thực tế, còn nhiều vấn đề liên quan sẽ phải nghiên cứu khi tính toán như: khả năng thu gom, khả năng đóng chuẩn bị nhiên liệu, tình trạng công nghệ

 Hiệu quả kinh tế

Từ số liệu bảng 3.21 cho thấy nếu tận thu nguồn năng lượng từ rác thải sẽ thu được khoảng 184.412 – 212.971 kWh điện Tính theo giá thị trường bán điện hiện nay cho các hộ gia đình với giá khoảng 1.284 cho 100 kWh điện đầu tiên thì tổng doanh thu sẽ đem lại khoảng 236 - 273 triệu đồng (số tiền này chưa tính đến chi phí đầu vào và vận hành của hệ thống)

Ta có lượng điện sinh ra khi đốt rác thải sinh hoạt và rác thải công nghiệp sẽ dao động trong khoảng 35.020 – 53.221 KWh So với nhiệt trị khi đốt chất thải rắn đô thị ở một số nước châu Âu (170 triệu tấn chất thải đô thị, sinh nguồn năng lượng tương đương với 220 triệu thùng dầu [45], tương đương với 39,6 tỷ đồng) thì nhiệt trị khi đốt chất thải rắn trên địa bàn huyện Thanh Oai ở mức thấp

 Lợi ích về môi trường – xã hội

- Góp phần giải quyết lãng phí nguồn nhiên liệu từ rác thải, sinh khối gây ô nhiễm môi trường

- Tạo thêm một dạng năng lượng mới bổ sung vào nguồn năng lượng truyền thống đang dần cạn kiệt

- Tăng thu nhập cho nông dân và các cơ sở xay sát từ việc bán phụ phẩm nông nghiệp

- Ngoài ra, khi tận thu nguồn năng lượng từ rác sẽ giảm đáng kể lượng rác thải cần chôn lấp, từ đó giảm được diện tích đất phục vụ cho việc chôn lấp rác thải

3.4 Dự báo tiềm năng năng lƣợng từ rác đến năm 2015