Ứng dụng mô hình landgem để đánh giá, dự báo khí thải từ bãi chôn lấp chất thải rắn nam bình dương và đề xuất giải pháp thu gom, tái sử dụng

Nhằm tạo cơ sở đểhiệu chỉnh mô hình trước khi dự báo, việc lấy mẫu chất thải rắn, phân tích xác định thànhphần và đo đạc khí phát sinh được tiến hành và tính toán để xác định hai hệ số q

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KÉT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LANDGEM ĐẺ ĐÁNH GIÁ, Dự BÁO

KHÍ THẢI TỪ BÃI CHÔN LÁP CHẤT THÃI RẲN NAM BÌNH

DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THU GOM, TÁI sử DỤNG

Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền

Bình Dưong, 12/2016

KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO TỔNG KÉT

ĐÈ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CÁP TRƯỜNG

ỨNG DỤNG MÔ HÌNH LANDGEM ĐẺ ĐÁNH GIÁ, Dự BÁO

KHÍ THẢI TỪ BÃI CHÔN LÁP CHẤT THẢI RẮN NAM BÌNH

DƯƠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIÃI PHÁP THU GOM, TÁI sử DỤNG

DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THựC HIỆN ĐỀ TÀI

ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền (chủ nhiệm đề tài)

Chủ nhiệm đề tài

nguyên, ĐH Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.

Đơn vị: Khoa Tài nguyên Môi trường

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN cứu

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: ứng dụng mô hình LandGEM để đánh giá, dự báo khí thải từ bãi chôn

lấp chất thải rắn Nam Bình Duong và đề xuất giải pháp thu gom, tái sử dụng

- Mã số:

- Chủ nhiệm: ThS Nguyễn Thị Khánh Tuyền

- Đơn vị chủ trì: Khoa Tài nguyên Môi trường

- Thời gian thực hiện: 14 tháng (từ 09/2015 đến 11/2016)

2 Mục tiêu:

Đe tài nhằm nghiên cứu, hiệu chỉnh mô hình LandGEM để ước tính tải lượng phát thảicủa các khí từ bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương, bao gồm: tổng khí LFG, khí metan(CH4), khí CƠ2, NMOC làm cơ sở cho việc đề xuất giải pháp thu hồi và tái sử dụng nguồn tàinguyên này

3 Tính mói và sáng tạo:

Nghiên cứu được thực hiện trên tiếp cận mô hình hóa môi trường với phần mềmLandGEM của EPA Hoa Kỳ sử dụng các số liệu thực tế tại địa phương Nhằm tạo cơ sở đểhiệu chỉnh mô hình trước khi dự báo, việc lấy mẫu chất thải rắn, phân tích xác định thànhphần và đo đạc khí phát sinh được tiến hành và tính toán để xác định hai hệ số quan trọngtrọng trong mô hình là:

Lo: tiềm năng phát sinh khí metan (m3/Mg hoặc m3/tấn)

k: Hằng số tốc độ phát sinh khí metan (năm_1)

Dựa trên các hệ số trên cùng với các so liệu quan trọng khác, chạy mô hình nhằm dự báolượng khí metan nói riêng và tổng lượng khí bãi chôn lấp nói chung được phát sinh từ hoạtđộng chôn lấp chất thải rắn tại BCL Nam Bình Dương Bên cạnh đó, đề tài cũng tiến hànhđánh giá tiềm năng và sự cần thiết phải thu hồi, tái sử dụng nguồn tài nguyên này

4 Kết quả nghiên cứu:

- Xác định đưọc đặc điểm của chất thải rắn được chôn lấp tại Nam Bình Dương:

+ Độ ẩm tương đối cao, trung bình là 51% ± 25% và dao động theo thành phần của chất

+ Giá trị cacbon có định thay đổi theo từng thành phần CTR hữu cơ Trong đó, chiếm tỷ

lệ cao nhất là rác thải vườn với hơn 48%, tiếp theo là gồ, rơm rạ với 45%, rác thực phẩm với 37%, thấp nhất là các sản phẩm dệt may với 28%

- Xác định được các hệ số phát thải khí:

+ Tiềm năng phát sinh khí Lo= 0,06 tấn/tấn CTR tương đương, 80 m3/ tấn CTR

- Hàm tương quan giữa tóc độ phát sinh khí và tuổi của CTR theo dạng phản ứng bậc l:y- 0.3886e ‘355x với R2 - 0.8628

- Hằng số tốc độ sinh khí (k): 0,4 năm'1

- Tải iưọiig khí thải tại các ô đã đóng cửa:

+ Trong giai đoạn từ 2005 đen 2030, ước tính bình quân hàng năm có 10.685,2 tấn tươngđương 8.247.746,3 m3 LFG phát sinh Lượng khí này thay đổi theo thời gian của CTR đượcchôn lấp (± 9.736.697,5 m3/năm)

+ Trong giai đoạn từ 2005 đến 2030, tổng lượng khí metan được ước tính là 81.546,6 tấn,tương đương 122.231.599,6 m3 Trung bình mỗi năm sẽ thu hồi được 3.136,4 tấn metan, tươngđương 4.701.215,4 m3

+ Tổng lượng khí CƠ2 phát sinh tại 2 hố chôn lấp trong giai đoạn 2005-2030 được ước tínhkhoảng 168.789,9 tấn (tương đương 92.209.803,2 m3), trung bình mỗi năm phát sinh 6.491,9tấn (tương đương 3.546.530,9 m3)

+ Tải lượng của NMOC cũng thay đổi lớn theo tuổi của CTR, đạt cực đại vào năm 2013(438,0 tấn, tương đương 122.190,3 m3) Tổng tải lượng NMOC ước tính trong giai đoạn 2005-

2030 là 3.074,6tấn, tương đương 857.765,6 m3

+ Phân tích phương sai 2 chiều (tuổi của CTR và loại khí thải) với a = 0,05 cho thấy tải lượngkhí phát sinh thay đổi một cách có ý nghĩa thong kê theo tuổi của CTR và loại khí thải

- Dự báo tổng lưọng khí phát sinh tại BCL từ tổng CTR được chôn lấp

+ KB1: Năm 2013 lượng phát sinh khí đạt cực đại với 5.547,5 tấn/năm đối với tống LFG

và 1.628,4 tấn/năm đối với metan Lượng khí phát sinh trong giai đoạn 2015-2025 dao động ởmức trung bình 30.970,78 tấn/năm (tương đương 23.905.989 m3/năm)

+ KB2: Năm 2013 lượng phát sinh khí đạt cực đại, 5,547.5 tấn/năm đối với tổng LFG và1,628.4 tấn/năm đối với metan Sau đó tải lượng bắt đầu giảm và cho đến khi bãi chôn lấpđóng cửa thì lượng khí này vẫn tiếp tục phát sinh thêm đến năm 2050 mới có dấu hiệu cạnkiệt

+ So với kịch bản 1 thì lượng khí thải phát sinh theo kịch bản 2 thấp hơn rất nhiều và thờigian chôn lấp được kéo dài hơn giúp giảm áp lực cho BCL Lượng khí phát sinh trong giai

+ Neu các mục tiêu được nêu trong Quy hoạch được thực hiện tốt thì tổng lượng khí CH4

có thể được giảm trong giai đoạn 2017-2050 là rất đáng kể, với trung bình 375,8 tấn/năm,tương đương 7.891 CER (tín chỉ giảm phát thải) Điều này không chỉ có ý nghĩa về mặt môitrưòng mà còn mang lại giá trị kinh tế và nâng cao uy tín của nhà máy đối với cộng đồng

5 Sản phẩm:

- Bài báo đăng trên proceeding hội thảo “5 th VNU - HCM International Conference forEnvironment and Natural Resources (ICENR 2016), and 11 th International Long-Term Ecological Research - East Asia-Pacific Regional Network Regional Conference(2016 ILTER-EAP)” ngày 26 - 29/ 10/2016 tại Viện Môi trường và Tài nguyên ĐHQuốc gia TP Hồ Chí Minh

- Giấy xác nhận đăng bài trên tạp chí VNU-HCM Science and Technology DevelopmentJournal - ISSN 1859-0128

- 1 bài báo đăng ở tạp chí Khoa học đại học cần Thơ, số chuyên đề Môi trường và biếnđổi khí hậu, 09/2015

- Hướng dẫn 1 đề tài Sinh viên nghiên cứu khoa học: Ước tính tải lượng khí metan phátsinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương bằng mô Hình LandGEM (ĐặngNguyễn Ngọc Ánh, Huỳnh Thị Thái Bình)

- Hướng dẫn 02 khóa luận tốt nghiệp đại học ngành Khoa học Môi trường:

+ Úng dụng mô hình LandGEM đề đánh giá tiềm năng thu hồi khí methane từ bãi chônlấp chất thải rắn Nam Bình Dương (Đặng Nguyễn Ngọc Ánh)

+ ứng dụng mô hình IPCC (2006) để đánh giá khi methane phát sinh tại bãi chôn lấp chấtthải rắn Nam Bình Dương (Huỳnh Thị Thái Bình)

- Chuyển giao cho khu liên hợp xử lý chất thải Nam Bình Dương nhằm khuyến khích tham gia vào thị trường giảm phát thải khí nhà kính.

- Phục vụ giảng dạy và tham khảo cho các nghiên cứu liên quan đến hướng giảm phát thải khí nhà kính nhằm ứng phó với biến đối khí hậu

Faculty of Resources and Environment

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

- Project title: Application of LandGEM model for evaluating, estimating the landfdl gasemission from Nam Binh Duong landfill and propose for collection, recyclingsolutions

- Code number:

- Coordinator: Msc Nguyen Thi Khanh Tuyen

- Implementing institution: Faculty of Resources and Environment

- Duration: from 09/2015 to 11/2016

2 Objective(s):

This research’s goals are to calibrate the LandGEM model by using local parameters:methane generation potential (Lo), and the generation rate of landfill gas (k) and to apply inestimating the loading of landfill gases, including: total gas, methane, carbon dioxide, andNon_methane organic carbon (NMOC)

The results of the forecasting plays a basement role in solutions for collecting andrecycling this resource to control LFG for preventing undesirable escape to the atmosphere orits movement through the surrounding soil and recycling to produce energy

3 Creativeness and innovativeness:

This research’s approach is environmental modeling by using the LandGEM model withthe local parameters The solid waste sampling, the proportion and chemical propertiesanalyzing and field measuring of landfill gas were conducted for obtaining these value:

- (Lo): methane generation potential, m3/Mg hoặc m3/ton

- k: generation rate of landfill gas, year'1

Basing on those data and other sigificant inputs, the model was processed to estimate theloading of landfill gasses, including, total gas, methane, carbon dioxide, and Non methaneorganic carbon (NMOC) that generation from MSW dumping site Besides, the potential andthe importance of recovering solutions were co-assessed

- The characteristic of municipal solid waste at Nam Binh Duong landfill:

The organic components accounted for 35.8% in average and ranged from 31-38% indicatedfor a lower proportion of organic components compared to a study of MSW collected atresident’s house Especially, the contribution of food waste was highest, responded for 10%-18% (12.93% in average) of total MSW

The moisture of total MSW was ranged from 50 % to 54 % (51.45 in average)demonstrated a high level of humidity Because Binh Duong is locating in the monsoontropical region, it receives a high level of rainfall Furthermore, high humidity of food waste(85.0%), garden and park waste (65.2%), wood (62.7%), and textile (50.0%) increased theaverage moisture of the MSW This is an important feature because it affects thedecomposition inside of the landfill

- The generation parameters:

+ The Methane generation potential (L o )

The mass of decomposable deposited (DOCm) was 0.4 and methane generation potential (Lo)was 0.06 ton/ton of MSW, equivalent to 80 m3/ton of MSW

+ The relationship of methane gas production rate and the age of MSW was described based

on first order reaction rate (FOD) by the equation y = 0.3386 e’°'355x

+ The k values then determined by 0.4 year"1 indicated a comparatively higher than thedefault value (0.05) but lower than that of the wet bioreactor (0.7) in LandGEM guideline

- Methane and another gas emission at closed blocks at Nam Binh Duong landfill

It was suggested that the amount of methane gas and the others increased rapidly in theearly stage from 2005 to 2013 and reached the pick at the year 2013 After that, the rate ofemission was decreased annually over a long period Total of methane gas emission from

2005 to 2030 was about 81.546,6 tons, in average is about 3.136,4 tons/year

The loading of methane gas and the others increased rapidly in the early stage from 2005

to 2013 and reached the pick at the year 2013 After that, the rate of emission was decreasedannually over a long period Total of methane gas emission from 2005 to 2030 was about81.546,6 tons, in average is about 3.136,4 tons/year

The ANOVA two tail analyzing was applied for the MSW’s age and landfill gas’s type (at

a = 0.05) showed that the loading of these gasses is significant varying by MSW’s age andlandfill gas’s type

- Forecasting results of Methane and another gas emission at Nam Binh Duong landfill until its full capacity.

2025 is about 30.970,78 tons/year.

+ Scenario 2: The loading of methane gas and the others reached the pick at the year 2013

by 5.547,5 ton/year for LFG, 1.628,4 for methane The average emission in the period

2015-2050 is about 11,742.7 tons/year

Considering the scenario 1, the scenario 2 indicated the lower LFG emission and theacceptance period would be increased that help to reduce the pressure for the landfill Thetotal greenhouse gas emission would be reduced significantly in the period 2017-2050, at theaverage value of 7.891 CER These achievements have demonstrated for the environmentaland economic meanings of LFG recovering and help in strengthen the prestige of thecompany to the social

5 Products:

- 1 Paper was published in the “5 th VNU - HCM International Conference onEnvironment and Natural Resources (ICENR 2016), and 11 th International Long-Term Ecological Research - East Asia-Pacific Regional Network Regional Conference(2016 ILTER-EAP)” 26 - 29/ 10/2016 at the Institute of Environment and Resources

- Acceptance for publication in the journal of VNU-HCM Science and TechnologyDevelopment Journal - ISSN 1859-0128

- 1 paper published in the journal of Science CanTho university, Special issue onEnvironment and Climate change, 09/2015

- Supervise for 1 group student’s research: Estimating the methane gas emission fromNam Binh Duong landfill by application of LandGEM model (Dang Nguyen NgocAnh, Huynh Thi Thai Binh)

- Supervise for 2 bachelor’s thesises on Environmental Science:

+ Application of LandGEM model to evaluate the methane potential recovering at NamBinh Duong landfill (Dang Nguyen Ngoc Anh)

+ Application of EPCC model to evaluate the methane potential recovering at Nam BinhDuong landfill ( Huynh Thi Thai Binh)

- Transfer to Nam Binh Duong factory for evaluating the potential and chance of joying CER market.

- Apply in teaching and referencing for researchers who concern with the green_house gas reduction for adapting to climate change

Date: December, 20 th 2016

Implementing institution(Signature and full namPHI (Signature and full name)Coordinator

Nguyen Thi Khanh Tuyen

3.1.2 Độ

ẩm 50 3.1.3.

3.1.4

3.1.5 PHỤ LỤC

1 2

3.1.7 3.1.8

3.1.9 DANH MỤC HÌNH

3.1.10 3.1.11

3.1.12 Hình 3.12 Dự báo lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình

3.1.13 3.1.14.

3.1.16 BCL: Bãi chôn lấp

3.1.17 CER Certified of Emission Reduction: chứng chỉ giảm phát thải khí nhà kính

CO2-e_CO2 equivalent: lượng phát thải khí nhà kính tương đương CO2 CDM Clean

Development Mechanism: Cơ chế phát triển sạch

3.1.18 CTR: Chất thải rắn

3.1.19 CTRSH: Chất thải rắn sinh hoạt

3.1.20 HAPs Hazardous air pollutants: các chất ô nhiễm không khí độc hại)

IPCC_Intergovermental Panel on Climate change: ủy ban liên chính phủ về Biến đổi khí hậu

3.1.21 LandGEM Landfill Gas Emission Model: Mô hình dự báo khí thải từ bãi chôn lấp

LFG_Landfíll gas: khí thải từ bãi chôn lấp

3.1.22 NMOC: Non_methane organic carbon: thành phần cacbon hữu cơ khác metan

UBND: ủy ban nhân dân

3.1.23 US EPA United State Environmental Protection Agency: Cục Bảo vệ Môi trường Mỹ

VOC Volatile organic compound: Các chất hữu cơ dễ bay hơi

3.1.24 MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

3.1.25. Phát thải khí nhà kính hiện nay là một trong những vấn đề được quan tâmhàng đầu do hiện tượng biển đổi khí hậu diễn biến ngày càng phức tạp Theo ủy ban liênchính phủ về Biển đổi khí hậu (IPCC) thì hiệu ứng nhà kính đã gia tăng cường độ trongkhoảng 100 năm trở lại đây làm nhiệt độ của lóp vỏ Trái đất tăng khoảng từ 0,4 đến o,8°c.Bên cạnh các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp thì các bãi chôn lấp chất thải rắn cũng làmột nguyên nhân gây ô nhiễm không khí với tỷ lệ đóng góp khoảng 10% vào tổng lượng khínhà kính nhân tạo Khí bãi chôn lấp là hỗn họp khí phức tạp sản phẩm của quá trình phânhủy các chất thải được chôn lấp bao gồm CH4, co?, NH3 và lượng vết voc (volatile organiccompound_các chất hữu cơ dễ bay hơi), NMOC (Non methane organic carbon) thành phầncacbon hữu cơ khác metan), NHAPs_hazardous air pollutants (các chất ô nhiễm không khíđộc hại), H2S,

3.1.26. Metan có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính cao hơn co2 tới 21 lần (tính trongthời đoạn 100 năm) Nồng độ metan trong không khí đã tăng gấp đôi trong 200 năm qua vàcòn tiếp tục tăng, mặc dù tốc độ gia tăng chậm hơn Nó đóng góp 27% gây ra hiện tượnghiệu ứng nhà kính; trong đó 11% từ các bãi chôn lấp, 16% từ ruộng lúa, 72% từ cống rãnh

hiểm đến tính mạng người dân xung quanh nếu được tích tụ không không khí xung quanhBCL quá cao Tuy nhiên, metan có thể được tái sử dụng để tạo thành điện năng, nhiệt năng,hóa lỏng làm khí đốt Đây sẽ là một nguồn cung cấp năng lượng sạch đồng thời làm giảmlượng khí metan phát sinh từ các bãi chôn lấp, giảm gánh nặng cho môi trường.

3.1.27. Hầu hết các bãi chôn lấp ở Việt Nam chưa có hệ thống thu gom khí thải vàviệc tính toán sự phát thải của chúng vào môi trường còn hạn chế Đặc biệt là ước tính lượngphát thải Cacbon do khí thải bãi chôn lấp là rất cần thiết trong việc đánh giá, giám sát hoạtđộng của bãi chôn lấp một cách bền vững Chất thải rắn sinh hoạt tại các BCL không đượcphân loại trước khi chôn lấp; một lượng nhỏ chất vô cơ có thể tái chể như kim loại, nilon,nhựa, được những người nhặt phế liệu thu gom để bán đi Thành phần CTRSH vẫn kháphức tạp chủ yếu là chất hữu cơ chiếm trên 60% Với lượng chất thải rắn được thu gom vàchôn lấp như thế, cùng với sự gia tăng theo thời gian, lượng khí nhà kính phát sinh từ BCLCTR Nam Bình Dương rất lớn Đó là một nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí đáng kể,nhưng cũng là một nguồn tài nguyên nếu được thu gom, tái sử dụng hợp lý

3.1.28. Ước tính sự phát thải khí từ bãi chôn lấp là một bước quan trọng trong quátrình đánh giá rủi ro và cung cấp thông tin để thiết kế hệ thống kiểm soát khí thải của các bãichôn lấp Khí LFG thu hồi được tái sử dụng bằng cách đưa vào hệ thống phát điện hay hệthống đốt giúp giảm lượng nhiên liệu hóa thạch tiêu thụ là một phương án giúp giảm phátthải khí nhà kính, đóng góp đáng kể vào mục tiêu ứng phó biến đổi khí hậu và có lợi về cảmặt môi trường lẫn kinh tế Ngoài ra, nó còn hỗ trợ cho việc đưa ra các quy định về phát thảikhí BCL và khí metan

3.1.29. Các mô hình nghiên cứu sự phát thải khí từ bãi chôn lấp CTR đã được pháttriển trong thời gian gần đây Phần lớn chúng được phát triển dựa trên phương trình Monod,phân hủy bậc 1 như: TNO, LandGEM, Gassim, Afvalzorg, EPER, IPCC, LFGEEN Một sốdựa vào phương trình Monod, phản ứng bậc 0 như: EPER Pháp hay phản ứng phân hủy sinhhọc liên tục như Halvadakis Vài mô hình mới được phát triển gần đây dựa vào phương pháp

số như trọng số dư (weighted residual) và trí thông minh nhân tạo (neural network)

3.1.30. Mô hình LandGEM (Landfill Gas Emission Model Mô hình dự báo khí thải từbãi chôn lấp) được Cục bảo vệ Môi trường Mỹ (US EPA) áp dụng để ước tính tải lượng phátthải của các khí thải từ bãi chôn lấp chất thải rắn như: CH4, co2, các hợp chất hữu cơ khôngphải là metan, và các chất ô nhiễm khác Với giao diện thân thiện trên nền tảng excelthuận lợi cho người sử dụng, và người dùng được cho phép nhập các dữ liệu phù hợp với địaphương Mô hình này đã được nhiều quốc gia trên thế giới điều chỉnh với các thống sổ đặctrưng và áp dụng vào dự báo tải lượng khí thải từ bãi chôn lấp

3.1.31. Vì vậy đề tài “ứng dụng mô hình LandGEM để đánh giá, dự báo khí thải

tù’ bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Duong và đề xuất giải pháp thu gom, tái sủ’

2 Mục tiêu

3.1.32. Mục tiêu tổng quát:

3.1.33. Đe tài nhằm nghiên cứu, hiệu chỉnh mô hình LandGEM để ước tính tải lượngphát thải của các khí từ bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương, bao gồm: khí metan(CH4) và khí co2 làm cơ sở cho việc đề xuất giải pháp thu hồi và tái sử dụng nguồn tàinguyên này

3.1.34. Mục tiêu cụ thể:

- Hiệu chỉnh mô hình LandGEM bằng các số liệu thực tế thu thập được tại bãi chôn lấpCTR Nam Bình Dương ở hai ô chôn lấp đã đóng cửa từ đó áp dụng để dự báo tảilượng khí phát sinh

- Đánh giá tổng tải lượng khí và tiềm năng thu hồi khí metan từ bãi chôn lấp Nam BìnhDương từ lượng chất thải rắn đang được chôn lấp tại 2 ô đã đóng cửa

- Dự báo tổng và khí metan phát sinh từ bãi chôn lấp Nam Binh Dương từ chất thải rắnsinh hoạt được chôn lấp đến khi BCL đạt công suất thiết kế

- Đề xuất các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả thu hồi và tái sử dụng khí thải

3.1.36. Lo: tiềm năng phát sinh khí metan (Lo, m3/Mg hoặc m3/tấn)

3.1.37. k: Hằng số tốc độ phát sinh khí metan (năm"')

3.1.38. Dựa trên các hệ số trên cùng với các số liệu quan trọng khác, chạy mô hìnhnhằm dự báo lượng khí metan nói riêng và tổng lượng khí bãi chôn lấp nói chung được phátsinh từ hoạt động chôn lấp chất thải rắn tại BCL Nam Bình Dương Bên cạnh đó, đề tài cũngtiến hành đánh giá tiềm năng và sự cần thiết phải thu hồi, tái sử dụng nguồn tài nguyên này

4 Đối tượng nghiên cứu

- Chat thải rắn tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương

- Khí metan phát sinh tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương

- Mô hình LandGEM

5 Phạm vi nghiên cứu

3.1.42. Chất thải rắn sinh hoạt là những chất thải liên quan đến các hoạt động của conngười, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâmdịch vụ, thương mại Chất thải rắn sinh hoạt bao gồm thành phần hữu cơ như thực phẩm dưthừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải, giấy, rơm, rạ, xác độngvật và vô cơ như kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo

1.1.1.1 Nguồn gốc phát sinh

3.1.43. Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sởquan trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chấtthải rắn thích họp Có nhiều cách phân loại khác nhau nhưng chất thải rắn thường dựa trênnguồn gốc phát sinh để phân thành 3 nhóm lớn: Chất thải rắn đô thị, chất thải rắn côngnghiệp và chất thải nguy hại; bên cạnh đó còn có nguồn nông nghiệp hay chất thải rắn phátsinh từ các hoạt động xử lý chất thải

3.1.44.Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trang, những hộ dân cư tách rời.

Nguồn rác thải chủ yếu là: thực phẩm dư thừa, thuỷ tinh, gỗ, nhựa, cao su, còn có một sốchất thải nguy hại

3.1.45.Từ các hoạt động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan,

khách sạn, Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư (thực phẩm,giấy, catton, )

3.1.46.Các cơ quan, công sở: Trường học, bệnh viện, các cơ quan hành chính: lượng

rác thải tương tự như đối với rác thải dân cư và các hoạt động thương mại nhưng khối lượng

ít hơn

3.1.47.Từ xây dựng- Xây dựng mới nhà cửa, cầu cống, sửa chữa đường xá, dỡ bỏ

các công trình cũ Chất thải mang đặc trang riêng trong xây dựng: sắt thép vụn, gạch vỡ, cácsỏi, bê tông, các vôi vữa, xi măng, các đồ dùng cũ không dùng nữa

3.1.48.Dịch vụ công cộng của các đô thị: Vệ sinh đường xá, phát quan, chỉnh tu các

công viên, bãi biến và các hoạt động khác, Rác thải bao gồm cỏ rác, rác thải từ việc trangtrí đường phố

gói sản phẩm, và từ sinh hoạt của nhân viên làm việc Đối với nguồn này, CTR được phânthành CTR sinh hoạt (phát sinh từ sinh hoạt của nhân viên), CTR công nghiệp không nguyhại và CTR nguy hại (phải thu gom, lưu trữ, xử lý hoặc chuyển giao cho đon vị xử lý đúngquy định).

3.1.50 Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Phát sinh chủ yếu từ các cánh

đồng sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây Thành phần chú yếu là phân gia súc, cácchất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nôngnghiệp

3.1.51 Các quá trình xử lý chất thải: Các hoạt động xử lý nước thải cũng làm

phát sinh bùn thải, bao bì đựng hóa chất,

3.1.52. Chất thải rắn phất sinh từ các nguồn trên được gọi chung là chất thảirắn đô thị (ngoại trừ CTR nguy hại và chất thải nông nghiệp) Chúng thường được thu gom,phân loại sau thu gom hoặc phân loại tại nguồn, xử lý các cách ủ phân compost, chôn lấphoặc đốt

1.1.1.2 Thành phần chat thải ran

3.1.53. Thành phần của chất thải rắn biểu hiện sự đóng góp và phân phối của cácthành phần riêng biệt mà từ đó tạo nên dòng chất thải, thường được tính bằng phần trăm theokhối lượng Thông tin về thành phần chất thải rắn đóng vai trò rất quan trọng trong việc đánhgiá và lựa chọn những thiết bị thích hợp để xử lý, các quá trình xử lý cũng như việc hoạchđịnh các hệ thống, chương trình và kế hoạch quản lý chất thải rắn Theo tính chất, CTR đượcchia thành hai nhóm thành phần chính: hữu cơ và vô cơ Thành phần hữu cơ bao gồm: thựcphẩm thừa, cành cây, giấy, da, vải sợi và thành phần vô cơ bao gồm: thủy tinh, nilon, cát,sỏi,

3.1.54. Thông thường trong chất thải rắn đô thị, chất thải từ các khu dân cư và thươngmại chiếm tỷ lệ cao nhất tù’ 50 - 75 % Giá trị phân bố sẽ thay đổi tùy thuộc vào sự mở rộngcác hoạt động các hoạt động xây dựng, sửa chữa, sự mở rộng các dịch vụ đô thị Thành phầnriêng biệt của chất thải rắn thay đổi theo vị trí địa lý, thời gian, mùa trong năm, điều kiệnkinh tế và tùy thuộc vào thu nhập của từng quốc gia (Nguyễn Văn Phước, 2008)

1.1.1.3 Tỉnh chẩt của chất thải rắn

a Tính chat vật lý của chất thải ràn

❖ Khối lượng riêng

3.1.55. Khối lượng riêng của chất thải ran được định nghĩa là trọng lượng của mộtđơn vị vật chất tính trên 1 đơn vị thể tích chất thải (kg/m3) Khối lượng riêng của chất thảirắn thay đổi tuỳ thuộc vào những trạng thái của chúng như: xốp, chứa trong các thùng chứacontainer, không nén, nén nên khi báo cáo dữ liệu về khối lượng hay thế tích chất thải rắn,

một cách rõ ràng.

3.1.56. Khói lượng riêng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yeu tó như: vị trí địa lý, mùatrong năm, thời gian lưu giữ chất thải Do đó cần phải thận trọng khi lựa chọn giá trị thiết kế.Khối lượng riêng của chất thải đô thị dao động trong khoảng 180 - 400 kg/m3, điển hìnhkhoảng 300 kg/m3 (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

• w: khối lượng mẫu ban đầu (g);

• d: khối lượng mẫu sau khi sấy khô ở 105°C (g) (sai số các lần cân < 5%)

b Tính chất hóa học của chất thải rắn

❖ Thành phần nguyên tố tạo thành chất thải rắn

3.1.62 Thành phần nguyên tố tạo thành chất thải rắn chủ yếulà phần trăm (%) của các nguyên tố c, H, o, N, s và tro để mô tả các thành phần hóa học của chẩt hữu cơ trong chất thải rắn ở bảng 1.1 (Trần Hiếu Nhuệ, 2001; George Tchobanolous, 2002)

3.1.63 Bảng 1.1 Thành phần nguyên tố của chất thải rắn đô thị

3.1.64 Phần trăm khối lượng tính theo chất khô

c Tỉnh chất sinh học của chẩt thải

3.1.159 Tính chất quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị là hầu hết các thành phần

hữu cơ có thế được chuyên hóa sinh học thành khí, các chất hữu cơ ổn định và các chất vô

cơ Sự tạo mùi hôi và phát sinh ruồi cũng liên quan đến tính dễ phân hủy của các vật liệu hữu

cơ trong chất thải rắn đô thị chẳng hạn như rác thực phẩm

3.1.160 Phần hữu cơ (không kể plastic, cao su, da) của hầu hểt chất thải rắn có thể

được phân loại về phương diện sinh học như sau (Trần Hiếu Nhuệ, 2001):

- Các phân tử có thể hòa tan trong nước như: đường, tinh bột, amino axit và nhiều axit hữu cơ

- Bán xenlulo: các sản phẩm ngưng tụ của hai đường 5 và 6 cacbon

- Dầu, mỡ và sáp: là những este của alcohols và axit béo mạch dài

- Ligmin: một polyme chứa cac vòng thơm với nhóm methoxyl (-OCH3)

- Lignoxenlulo: là kểt họp của ligmin và xenlulo

- Protein: chất tạo thành từ sự ket hợp chuỗi các amino axit

3.1.161. ❖ Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ

3.1.162 Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) được xác định bằng cách nung chất thải rắn

ở nhiệt độ 550°C, thường được dùng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của phần hữu

cơ trong chất thải rắn Tuy nhiên, sử dụng giá trị vs để mô tả khả năng phân hủy sinh học củaphần hữu cơ trong chất thải rắn có thể không chính xác, bởi vì một vài thành phần hữu cơcủa chất thải rắn rất dễ bay hơi nhưng lại kém khả năng phân hủy sinh học, như giấy báo vàphần thải bỏ từ cây trồng Thay vào đó, người ta thường xác định hàm lượng lignin của chấtthải rắn, và được tính toán bằng công thức sau (Trần Hiếu Nhuệ, 2001):

3.1.168 Chất thải rắn có hàm lượng lignin cao như giấy báo, có khả năng phân hủy

sinh học kém hơn đáng kể so với các chất thải hữu cơ khác trong chất thải rắn đô thị Trong

chậm và phân hủy nhanh.

3.1.169. ❖ Sự phát sinh mùi hôi

3.1.170 Mùi hôi có thể phát sinh khi chất thải rắn được lun giữ trong khoảng thời gian

dài ở vị trí thu gom, trạm trung chuyển, và bãi chôn lấp Ở những vùng khí hậu nóng ấm, tốc

độ phát sinh mùi thường cao Một cách cơ bản, sự hình thành mùi hôi là kết quả phân hủy kỵkhí các thành phần hữu cơ trong rác đô thị

3.1.171 Trong điều kiện kỵ kill (khử), sunphat SO4’ có thể bị phân hủy thành sunphua

s2’, và kết quả là s2' sẽ kết họp với H+ tạo thành họp chất có mùi trúng thối là H2S Sự hìnhthành H2S là do kết quả của 2 chuỗi phản ứng hóa học sau (Trần Hiếu Nhuệ, 2001):

3.1.178 Nước rác tại bãi rác có màu đen là do sự hình thành các muối Sunphua trong

điều kiện kỵ khí Sự phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ chứa góc lưu huỳnh có thể tạo thànhcác chất nặng mùi như metyl mercaptan và aminonutyric axit:

3.1.179. CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH + 2H —> CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH

3.1.180. Methionin Metyl mercaptan Aminonutyric axit

3.1.181. Metyl mercaptan có thể bị phân hủy sinh hóa tạo thành metanol và hydrosunphua:

3.1.182. CH3SH + H2O CH4OH + HS2

1.1.2 Hiện trạng quản lý chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Bình Dương

3.1.183 1.1.2.1 Nguồn phát sinh, khối lượng và thành phần chẩtthải ran

a.

Chat thải ran sinh hoạt (UBND tỉnh Bình Dương, 2012)

3.1.184 Nguồn phát sinh: Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ: Hộ gia đình, khu thương

mại, khu vực hành chính, khu công trường, khu công cộng, sinh hoạt của công nhân và cán bộtại các khu công nghiệp, các cụm công nghiệp và các hoạt động sản xuất khác

3.1.185. Khối lượng: Khoảng 1.300 tấn/ngày.đêm, trong đó:

• Thu gom, vận chuyến, xử lý: 1.100 tấn/ngày.đêm

• Tái chế, tái sử dụng: 200 tấn/ngày.đêm

b.

Chat thải rắn công nghiêp (UBND tỉnh Bình Dương, 2012).

3.1.187 Nguồn phát sinh: Các khu công nghiệp, các cụm công nghiệp, và các hoạt động

sản xuất khác:

3.1.188 Khối lượng tính đến tháng 6 năm 2011 khoảng 7.700 tấn/ngày.đêm, gồm:

• Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại: 7.410 tấn/ngày.đêm

• Chất thải rắn công nghiệp nguy hại: 290tấn/ngày.đêm

3.1.189 Thành phần: Thành phần chất thải rắn công nghiệp không nguy hại và chất thải

rắn công nghiệp nguy hại tùy thuộc vào loại hình hoạt động, công nghệ sản xuất, nguyên liệuđầu vào, quy mô sản xuất

c.

Chat thải rắn y tế nguy hai

22

3.1.190. Nguồn phát sinh: 10 bệnh viện, 06 trung tâm y tế và 91 trạm y tế.

3.1.191. Khối lượng: 0,61 tẩn/ngày đêm

3.1.192. Thành phần:

• Chất thải lây nhiễm: Kim tiêm, dao mổ, bệnh phẩm ;

•Chất thải hóa học nguy hại: Dược phẩm hết hạn, các chất hóa học khác

1.1.2.2 Hiện trạng công tác quản lý chất thải rắn tại Bình Dương

3.1.193 Hiện trạng công tác quản lý chất thải rắn được phát sinh từ các nguồn chính như

sau (UBND tỉnh Bình Dương, 2012)

a Chất thải ran sinh hoạt

❖ Phân loại và lưu trữ

3.1.194. Chưa áp dụng chương trình phân loại chất thải rắn tại nguồn

3.1.195. Lưu trữ chưa đúng quy định

❖ Hiện trạng thu gom

3.1.196 Lực lượng thu gom gồm Các xí nghiệp Công trình công cộng và các đội rác dân

lập

3.1.197. Hiện trạng thu gom:

- Thị xã Thuận An và Dĩ An: Chất thải rắn đưọ'c thu gom về các trạm trung chuyển sau đóđược vận chuyển lên Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương

- Thành phố Thủ Dầu Một và các huyện còn lại: Chất thải rắn được thu gom, vận chuyểnthẳng lên Khu liên họp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương, hoặc các bãi rác tự phát

❖ Phương tiện và hình thức thu gom

3.1.198 Phương tiện thu gom: Xe ba gác đấy, xe tải nhỏ, xe lam, xe cải tiến, xe ép

chuyên dùng

3.1.199 Hình thức thu gom: Các xe ép chuyên dụng thu gom dọc các trục đường chính,

các điểm tập trung rác, các điểm phát sinh lưọng chất thải lớn như chợ, khu công cộng; Các xe

ba gác, các xe nhỏ khác thu gom trong các con hẻm

❖ Hiện trạng xử lý

3.1.200 Toàn bộ rác thải được thu gom về Khu liên họp xử lý chất thải rắn Nam Bình

Dương và phương pháp xử lý chính là chôn lấp

b Chất thải rắn công nghiệp

❖ Phân loại và lưu tiữ:

hiện việc phân loại tại nguồn.

3.1.202 Đối với chất thải rắn công nghiệp nguy hại: Được phân loại, lưu giữ và chuyến

giao đúng quy định

❖ Hiện trạng thu gom:

3.1.203 Đối với chất thải rắn công nghiệp không nguy hại: Hiện trạng thu gom chưa

được hoàn thiện, các đơn vị thu gom chưa đăng ký kinh danh phê liệu và các cơ sở này phân

bó theo kiểu tự phát

3.1.204 Đối với chất thải rắn công nghiệp nguy hại: Được thu gom do 12 đơn vị đóng

trên địa bàn tỉnh và 18 đơn vị đóng trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh

❖ Phương tiện và hình thức thu gom

3.1.205. Phương tiện thu gom: Thu gom bằng xe chuyên dùng

3.1.206. Hình thức thu gom: Chủ nguồn thải ký hợp đồng với đơn vị thu gom định kỳ

❖ Hiện trạng xử lý

3.1.207 Chất thải công nghiệp không nguy hại và nguy hại có một phần được tái chế, tái

sử dụng, phần khác được xử lý

c Chất thải rắn y tế nguy hại

❖ Phân loại và lưu giữ:

3.1.208. Phân loại: 100% các bệnh viện phân loại đúng các chất thải y tế

3.1.209. Lưu giữ: chưa đúng quy định

❖ Hiện trạng thu gom

3.1.210. 13/17 bệnh viện được thu gom theo quy định

3.1.211. ♦♦♦ Hiện trạng xử lý

3.1.212. Khoảng 95% khối lượng chất thải rắn y te được xử lý theo đúng quy định

1.1.2.3 Hiện trạng công tác xử lý chát thải răn

a.

Tram trung chuyên

3.1.213 Trên địa bàn tỉnh Bình Dương hiện có 02 trạm trung chuyển: 01 trạm trung

chuyển ở phường Tân Bình, thị xã Dĩ An; 01 trạm trung chuyển ở phường Thuận Giao, thị xãThuận An, diện tích mỗi trạm trung chuyển là khoảng lha

3.1.214 Khu xử lý chất thải rắn

24

3.1.215 Đã xây dựng 01 khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương với diện tích

75 ha, công suất thiết kế 400 tấn/ngày đêm, thực tế đã tiếp nhận khoảng 600 - 650 tấn/ngàyđêm

3.1.216 Công tác quản lý chất thải rắn tại các khu công nghiệp và đô thị của Bình

Dương vẫn còn nhiều bất cập Theo thống kê, đến năm 2010, tỷ lệ thu gom, xử lý chất thải rắnchỉ đạt tiung bình khoảng 710 tấn/ngày, đạt tỷ lệ 84% và chủ yếu tập trung tại khu vực nội thị.Việc thu gom và vận chuyển chất thải rắn toàn tỉnh Bình Dương do khoảng 65 đơn vị, cá nhânthực hiện Khói lượng thu gom của các đơn vị thu gom chính tại các khu vực đô thị trên địabàn tỉnh được trình bày trong bảng 1.2

3.1.217 Bảng 1.2 Khối lượng thu gom của các don vị thu gom chỉnh tại các khu vực đô

thị trên địa bàn tỉnh Bình Dương 3.1.218.

3.1.220. K hối lượng thu gom (tấn/ngày)

3.1.221.

Tỷ lệ (%)

43.1.238. 3.1.235.Giáo Đội công trình công cộng huyện Phú 3.1.236. 15 3.1.237.2,2

3.1.239 Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt tại các đô thị trên địa bàn tỉnh hiện nay

khoảng 935 tẩn/ngày, tăng 1,47 lần so với năm 2010 Việc thu gom, xử lý chất thải rắn đô thịđược cải thiện nhiều trong thời gian qua, các công ty và xí nghiệp công trình đô thị được tăngcường thêm nhân lực và trang thiết bị, hệ thống thu gom rác dân lập ngày càng phát triển đãnâng tỉ lệ CTR đô thị được thu gom hiện nay đạt trên 90%, tăng thêm 6% so với năm 2010.Chất thải rắn đô thị sau khi thu gom, được vận chuyển đến khu liên hợp xử lý chất thải rắnNam Bình Dương để xử lý Trước đây, rác thải đô thị chủ yếu được xử lý bằng phương phápchôn lấp hợp vệ sinh nhưng từ khi nhà máy sản xuất phân compost tại Khu liên hợp xử lý chấtthải rắn được đưa vào hoạt động vào cuối năm 2013 đến nay, rác thải đã được phân loại,khoảng 30% được dùng để sản xuất phân hữu cơ, 70% rác thải còn lại đem chôn lấp hợp vệsinh

3.1.240.xử lý hiện nay còn khoảng 105 tấn/ngày chủ yếu từ các khu vực nhà trọ tại các đô thị có tốc độ phát triển công nghiệp và đô thị cao nhưng ý thức người dân còn hạn chế Chất thải này được thải vào các khu đất trống chưa sử dụngcủa những hộ gia đình hoặc xả trực ra kênh, rạch thoát nước Đây cũng là một trong các nguyên nhân góp phần gây ônhiễm kênh, rạch trên địa bàn tỉnh.Số lượng chất thải rắn đô thị chưa được thu gom,

3.1.241 Để nâng cao tỉ lệ CTR thải đô thị được thu gom xử lý, tỉnh Bình Dương đang

tiến hành kiện toàn lại hệ thống thu gom chất thải rắn trên địa bàn tỉnh, đồng thời chuẩn bị đầu

tư xây dựng thêm khu xử lý chất thái rắn thứ 2 của tình tại xã Tân Long, huyện Phú Giáo.Ngoài ra, để nâng cao ý thức cộng đồng và giảm chi phí xử lý, tỉnh Bình Dương đang tiếnhành thí điềm thực hiện phân loại rác tại nguồn tại một số phường của thành phố Thủ Dầu Một

và phấn đấu đến năm 2020 tất cả các đô thị trên địa bàn tỉnh sẽ thực hiện phân loại rác tạinguồn

1.1.2.4 Bãi chôn lấp chất thải ran Nam Bình Dương

3.1.242 Bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương đi vào hoạt động từ tháng 11 năm

2004 Theo thiết kế, bãi chôn lấp hoàn chỉnh bao gồm 8 hố chôn lấp có tổng diện tích 25.6 ha với công suất tiếp nhận 416.000 tấn/hố Hiện trạng các ho chôn lấp như sau:

- Khu vực hố chôn lấp số 1 và số 2 đã đầy, ngừng chôn lấp và được phủ bạt từ tháng 6 năm 2014 Nhà máy cũng đã lắp hệ thống thu gom khí phát sinh từ BCL để sử dụng cho việc phát điện và đốt chất thải rắn công nghiệp hoặc sấy gạch tái chế

- Khu vực hố chôn lấp sổ 3 đang được sử dụng để chôn lấp rác từ đầu năm tháng 7 năm

- CTR sinh hoạt từ nhiều nguồn khác nhau trên địa bàn được thu gom phế liệu tại cáctrạm tiling chuyển trước khi xe ép rác đưa tới khu xử lý Rác sau khi được tập kết tạicác trạm trung chuyển được xe rác đưa tới khu liên hợp xử lý rác, qua trạm cân điện

tử để ghi lại khối lượng rác hằng ngày sau đó vận chuyển đến bãi chôn lấp Tại đâymột lượng rác sẽ được chuyển đến các lán, chòi để công nhân tiến hành phân loại cácphế liệu có thể tái chế được như nilon, giấy, nhựa, da, Tuy nhiên việc phân loại nàykhông triệt để, phần lớn rác sẽ được đổ trực tiếp xuống khu vực chôn lấp, sau đó sẽđược ủi bằng và phun các hóa chất khử mùi hôi cho rác Ngoài ra một lớp vôi và chếphẩm cũng được rải xuống để tăng tóc độ phân hủy của rác Sau đó tiến hành san lấpmặt bằng, khi đã ổn định bãi sẽ che bạt để ngăn chặn sự thẩm thấu của nước mưa

- Xe ép rác sau khi đổ rác xuống bãi chôn lấp sẽ tới trạm rửa xe để rửa sạch các chất bẩntiước khi quay trở về trạm trung chuyển để thực hiện hành trình tiếp theo Nước rửa

xe cũng được thoát tập trung về bể chứa nước thải và dẫn đến khu xử lý nước thải tậptrang bằng bơm

1.2 Khí thải từ BCL chất thải rắn và phương pháp ước tính tải lượng phát sinh

3.1.245 1.2.1 Cff chế hình thành khí thải từ bãi chôn lấp chất thải rắn

3.1.246 Quá trình hình thành các khí chủ yếu bãi chôn lấp xảy ra qua 5 giai đoạn.

Thành phần, tính chất của khí thải cũng như nước rỉ rác cũng sẽ thay đổi theo thời gian màchất thải rắn được chôn lấp

3.1.247 Các giai đoạn này xảy ra theo những khoảng thời gian khác nhau tuỳ thuộc

vào sự phân bố thành phần chất hữu cơ trong bãi chôn lấp, vào lượng chất dinh dưỡng, đổ ẩmcủa rác thải, độ ẩm của khu vực chôn lấp và mức độ ép rác Neu không đủ ẩm, tốc độ sinh khíbãi chôn lấp sẽ giảm Sự gia tăng lượng CTR chôn lấp rác sẽ làm giảm khả năng thấm ướtchất thải và dẫn đến giảm tốc độ chuyển hoá sinh hoá sinh học và sinh khí (Suman Mor,2006)

3.1.248.chất thải rắn trong bãi chôn lấp họp vệ sinh đạt đến giá trị cực đại trong 2 năm đầu tiên, sau đó giảm dần và có thể kéo dài trong khoảng thời gian 25 năm hoặc lâu hơn gian Dưới điều kiện bình thường, tốc độ phân hủy của

2 8

3.1.55. Hình 1.2 Các giai đoạn phân hủy CTR trong BCL và đặc điểm khí phát sinh.

3.1.56. (Nguồn: George Tchobanoglous, 2002)

3.1.58. Hình 1.3 Sự thay đổi đặc điểm nước rỉ rác theo thòi gian.

3.1.59 (Nguồn: George Tchobanoglous, 2002)

3.1.288 Giai đoạn này có thể kéo dài từ một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào

tốc độ phân huỷ Trong giai đoạn này, các thành phần hữu cơ bị phân huỷ dưới điều kiện hiếukhí bởi vì một lượng không khí bị giữ lại trong bãi rác trong quá trình chôn lấp Nguồn vi sinhvật chủ yếu thực hiện quá trình phân huỷ chất thải có trong đất làm vật liệu bao phủ mỗi ngày,

có trong thành phần hữu cơ của rác ngay từ khi rác được thu gom

3.1.289 J Giai đoạn II: Giai đoạn phân huỷ kỵ khí

3.1.290 Khi oxy trong rác bị cạn kiệt thì sự phân huỷ chuyển sang giai đoạn kỵ khí Khi

đó, nitrate và sulfate (những chất nhận điện tử trong các phản ứng chuyển hoá sinh học) thường

bị khử thành khí N2 và H2S Khi the oxi hoá khử giảm, vi khuẩn thực hiện quá trình phân hủy vàchuyển hoá các hợp chất cao phân tử (lipid, polysacchrides, proteins, nucleic acids) do cácenzyme tiling gian thành các hợp chất đơn giản hơn thích hợp cho các vi sinh vật Các vi sinhvật sử dụng các hợp chất đơn giản này như nguồn năng lượng và carbon cho tể bào của chúng.Trong giai đoạn II pH của nước ri rác sẽ giảm xuống do sự hình thành các acid hữu cơ và ảnhhưởng của sự tăng nồng độ co2 trong bãi rác

3.1.291. Giai đoạn III: Lên men acid

3.1.292 Trong bước này xảy ra sự biến đổi các hợp chất hình thành ở bước trên thành các

chất trung gian phân tử thấp như là acid axetic co2 là khí chủ yếu hình thành trong giai đoạn IIInày, một lượng nhỏ H2, H2S cũng được hình thành Vi sinh vật hoạt động trong giai đoạn nàychủ yếu là tuỳ nghi và hiếu khí pH của nước rỉ rác sẽ giảm xuống đến giá trị < 5 do sự có mặtcủa các acid hữu cơ và co2 trong bãi rác BOD5, COD và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trongsuốt giai đoạn III do sự hoà tan các acid hữu cơ Do pH của nước rỉ rác thấp nên một số thànhphần vô cơ, chủ yểu là kim loại nặng sẽ được hoà tan trong giai đoạn III này

V Giai đoạn IV: Lên men Metan (CH4)

3.1.293 Trong giai đoạn này các vi sinh vật hoạt động mạnh là vi sinh vật kỵ khí được

gọi là vi khuẩn metan Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và acid diễn ra đồng thời mặc

dù sự hình thành acid giảm đáng kể Do các acid và hydrogen bị chuyển hoá thành CH4 và co2nên pH nước rỉ rác sẽ tăng lên 6,8 đến 8 Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫnđiện của nước rỉ rác giảm xuống

V Giai đoạn V: Giai đoạn ổn định

3.1.294 Giai đoạn ổn định xảy ra sau khi các vật liệu hữu cơ dễ phân huỷ sinh học được

chuyển hoá thành CH4 và co2 trong giai đoạn rv Một nhóm vi khuẩn hiếu khí sẽ bắt

3.1.295. đầu CÓ mặt và oxy hoá metan thành CO2 Trong suốt giai đoạn ổn định, nước rỉrác thường chứa acid humic và acid íùlvic rất khó cho quá trình sinh học diễn ra tiếp

3.1.296 Các phản ứng chính trong quá trình phân hủy các thành phần hữu cơ có trong

3.1.317. 8 4 8

3.1.318.

1.2.2 Tính chất cua khí thải phát sinh từ bãi chôn tấp chất thải rắn

3.1.319 Bãi chôn lấp chất thải rắn là nguồn tạo khí sinh học bao gồm CH4, CO2, N2,

NH3, CO, H2S, , mà trong đó khí metan và CO2 chiếm một tỷ lệ cao nhất Khí sinh học đượctạo ra do quá trình phân hủy các chất hữu cơ qua 5 giai đoạn được trình bày ở trên (N p.Cheremisionff, 2003)

3.1.320 Trong giai đoạn đầu, khí sinh ra chú yểu là khí cacbon dioxit (CO2) và một số

loại khí khác như N2 và O2 Sự có mặt khí CO2 trong hố chôn rác tạo điều kiện cho vi sinh vật

kỵ kill phát triển và từ đó bắt đầu giai đoạn hình thành khí metan (CHẠ Vậy khí gas có haithành phần chú yểu là khí CH4 và CO2, trong đó khí CH4 chiếm khoảng 50 - 60%, CO2 chiếm

40 - 50% Ngoài ra, trong thành phần khí của bãi chôn lấp chất thải rắn còn chứa một số loại khíkhác như hydrocacbon (CH2), bezen (C6H6) trong điều kiện bãi chôn lấp hoạt động ổn định từ

1 - 2 năm (A Alexander, 2005; Võ Diệp Ngọc Khôi, 2014)

3.1.321 Bảng 1.3 Cấc thành phân cơ bản b ong khí thải bãi chôn lâp

3.1.346. Thàn

h phần

3.1.347. C ông thức

3.1.348. Khối lượng phân tử

3.1.349. Trọng luựng riêng

3.1.388.

3.1.389 Ở điều kiện bình thường, các LFG được tạo ra sẽ phát tán vào không khí do quá

trình khuếch tán phân tử (diffusion) Bên cạnh đó, do áp suất ở bên trong BCL lớn hơn áp suất không khí nên quá trình chuyển tải (convetion) cũng là một quá trình chính và khuếch tán đều làm giải phóng LFG vào không khí Ngoài ra, còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến sự vận chuyển của các chất khí từ pha khí sang pha lỏng hay pha đất hoặc sự chuyển hóa của chúng (M Nastev, 2001; N Porter, 2013)

3.1.390 Trong thành phần khí thải từ bãi chôn lấp đáng chú ý nhất là khí metan và CO2 3.1.391 Metan với công thức hóa học là CH4, là một hydrocacbon nằm trong dãy đồng

đắng ankan Đây là hydrocacbon đơn giản nhất Ở điều kiện tiêu chuẩn, metan là chất khí không màu, không vị, hóa lỏng ở -162 °C, hóa rắn ở -183 °C, khối lượng riêng là 717 g/m3 và rất dễ cháy

3.1.394. Hình 1.4 Công thức phân tử của metan.

3.1.395 Metan là thành phần chính của khí tự nhiên, khí dầu mỏ, khí bùn ao, đầm lầy Nó

còn được tạo ra trong quá trình chế biến dầu mỏ, chưng cất khí than đá Metan nguyên chấtkhông mùi, được dùng trong công nghiệp, làm nhiên liệu; nó thường được trộn với một lượngnhỏ các họp chất chứa lưu huỳnh có mùi mạnh như etyl mecaptan để dễ phát hiện trong trườnghợp bị rò rỉ Metan hoàn toàn không độc tuy nhiên nó có thể gây bỏng nhiệt, là một chất gâyngạt nếu nồng độ oxy hạ xuống dưới 18%

1.2.4 Sự cần thiết của việc tái sử dụng khí thải từ bãi chôn lấp

a Chuyển hóa thành năng lượng

3.1.396 Metan là một nhiên liệu quan trọng; so với than đá, đốt cháy metan sinh ra ít

CƠ2 trên mỗi đơn vị nhiệt giải phóng Ở nhiều nơi, metan được dẫn tới từng nhà nhằm mụcđích sưởi ấm và nấu ăn Hơn nữa, với so lượng lớn khí metan được đốt cháy có thế làm quaytuabin khí hoặc hơi nước để tạo ra điện (Young, 2002; V Rajaram, 2011)

3.1.397 Khi khí sinh học được sử dụng như một nhiên liệu, nó cung cấp một cách thuận

tiện để biến chất thải thành điện năng Quá trình sản xuất khí sinh học làm giảm lượng chất thảiphải được xử lý và tiêu hủy gây bệnh vi khuẩn có mặt trong các dòng thải

b Sử dụng trong công nghiệp

3.1.398 Trong ngành công nghiệp hóa chất, khí metan là nguyên liệu được lựa chọn đe

sản xuất hydro, methanol, axit acetic, và anhydride acetic Đẻ sản xuất bất kỳ một trong các hóachất này, đầu tiên methan được sử dụng cho phản ứng với hơi nước với xúc tác Niken ở nhiệt

21 lần so với co2 (tính trong thời gian 100 năm) (K

qua và còn tiếp tục tăng, mặc dù tốc độ gia tăng chậm hơn Do đó giảm phát thải khí nhà kính làmột yêu cầu cấp thiết trong việc ứng phó với biến đổi khí hậu.

d Đảm bảo sự an an toàn cho BCL CTR

3.1.403 Metan dễ cháy và có thể phản ứng với không khí tạo ra sản phẩm dễ cháy nổ nên

nỏ cũng có thể gây ra cháy ở bãi chôn lấp Metan rất hoạt động đối với các chất oxy hoá và mộtvài hợp chất thuộc nhóm halogen Vì vậy việc thu hồi khí metan còn bảo đảm sự an toàn trongquy trình vận hành của các bãi chôn lấp

1.2.2 Mô hình ước tính khí phát thải từ bãi chôn lắp chất thải rắn

3.1.404 Việc ứng dụng mô hình trong quản lý khí thải từ các bãi chôn lấp có ý nghĩa rât

quan trọng, giúp uớc tính được lượng phát thải các kill gây ô nhiễm môi trường, đánh giá và dựbáo về mức độ ô nhiễm trong tương lai, từ đó đưa ra các chính sách đẻ quản lý hiệu quả hơn

Có nhiều mô hình khác nhau có thể hỗ trợ việc tính toán phát thải khí nhà kính từ các bãi chônlấp được sử dụng rộng rãi trên thế giới như: mô hình phân tán LASAT (Lagrangian Simulation

of Aerosol Transport), TNO (First order model), Multi-phase, GasSim, EPER, SWANA,Afvalzorg Thời gian gần đây các mô hình được phát triển dựa trên lý thuyết trí thông minhnhân tạo Tùy thuộc vào điều kiện thực tế của bãi chôn lấp sẽ thích họp để sử dụng cho các môhình khác nhau Sau đây là đặc điểm của một số mô hình đang được sử dụng phổ biến hiện nay(Augestein, 1997; B Ozkaya, 2007H Kamalan, 2011;)

3.1.405. ❖ MôhìnhTNO

3.1.406 Mô hình này dựa vào sự suy giảm của carbon trong chất thải thông qua thời

gian Khí thải từ bãi chôn lấp được được giả định sẽ phân hủy theo cấp số nhân theo thời gian.Nguyên tắc của mô hình TNO có thể được mô tả trong công thức toán học sau (H Scharff,2006; ; H Kamalan, 2011):

3.1.407 a t = ?1.87AC 0 k 1 e klt

3.1.408 Trong đó:

- at: lượng khí tạo ra từ các bãi chôn lấp ở một thời điểm nhất định, (tấn/năm);

- giá trị đặc trưng của bãi chôn lấp (mặc định 0,58);

3.1.409 1,87: hệ số phát thải;

- A: khối lượng bãi chôn lấp được tiếp nhận (tấn/năm);

- co: lượng carbon hữu cơ có trong chất thải rắn;

3.1.410. k: tỷ lệ phân rã liên tục (mặc định 0.094)

3.1.411 Mô hình TNO là một mô hình đơn giản, một số thông số đã được giới hạn do đó

rất dễ sử dụng TNO ước tính phát thải khí metan với các loại chất thải tương tự như được sửdụng trong mô hình Afvalzorg Tuy nhiên số liệu ước tính bằng mô hình TNO cao hơn so vớiước tính Afvalzorg Nguyên nhân là do mô hình TNO giả định tất cả carbon hữu cơ trong chấtthải đều có khả năng chuyển đổi Nhưng thực tể có một lượng carbon không được chuyển đổi vì

nó không có khả năng phân hủy kỵ khí hoặc vì điều kiện ở các bãi chôn lấp không cho phépphân hủy sinh học Do mô hình TNO đã không tính đến các chất trơ không thể phân hủy để sảnsinh ra khí dẫn đến kết quả tính toán không đạt độ chính xác cao

❖ Mô hình Afvalzorg

3.1.412 Các loại chất thải khác nhau có chứa các phần khác nhau của vật chất hữu cơ và

sẽ phân huỷ ở mức độ khác nhau Lợi thế của mô hình này là các thành phần chất thải điển hìnhđều có thể được xem xét Trong mô hình đa pha Afvalzorg, tám loại chất thải và ba phân sốđược phân biệt Đối với mỗi phần sản sinh ra khí thải bãi chôn lấp đều được tính riêng Mô hìnhAfvalzorg có thể được mô tả bằng toán học bởi công thức sau (H Kamalan, 2011):

3.1.413. = ợn =1 cAC oự fc li e“ fc i.í t

3.1.414. Trong đó

- at: lượng khí tạo ra từ bãi chôn lấp ở một thời điểm nhất định, (m3/năm);

- q: Yếu tố thay đổi

- i: phần chất thải với tốc độ phân hủy k 1; i (kgi / kgchât thải)

3.1.415 c: yeu to chuyên đoi (m /kgchất hũu cơ phân hùy)

- A: lượng chất thải tại chỗ (tấn)

- Co: lượng vật chất hữu cơ trong chất thải (kgchất hữu cơ / kgchất thải)

- k1;i: hằng số tốc độ phân hủy của phần i (năm'1)

- t: thời gian kể từ khi chôn lấp (năm)

3.1.416 Mô hình phân biệt các loại chất thải khác nhau và thành phần vật chất hữu cơ

khác nhau trong chất thải nên quá trình thực hiện khá phức tạp đòi hỏi phải phân tích thựcnghiệm và có nhiều dữ liệu về chất thải chôn lấp

3.1.417 Mô hình EPER của Đức là một trong những mô hình phân hủy bậc 0 (Zero order

model), ước tính phát thải khí từ bãi chôn lấp dựa trên thời gian bãi chôn lấp đi vào hoạt động

và loại chất thải chôn lấp Tải lượng metan được tính toán qua công thức sau (H Kamalan,2011):

3.1.418. M c = M X BDC X BDCf X F X D X c

3.1.419.Trong đó:

- Me: tải lượng phát thải khí CH4 (tấn/năm);

- M: khối lượng chất thải rắn được chôn lấp (tấn/năm);

- BDC: tỷ lệ cacbon phân hủy sinh học tại BCL (mặc định là 0,15)

- BDCf-: tỷ lệ thành phần cacbon có trong BCL (mặc định 0,5);

- F: phần trăm cacbon được tạo thành

- D: hiệu quả hệ thống thu khí D - 0,4 nếu lượng khí tạo thành bị khử (đốt); D = 0,9 nếukhí phát sinh không được thu hồi và D = 0,1 nếu lượng khí phát sinh được thu hồi và cómái che

- C: nồng độ khí CH4 có trong BCL (mặc định là 0,5)

3.1.420 Mô hình EPER của Đức thực hiện tính toán lượng khí được tạo ra từ các bãi

chôn lấp duy trì ổn định theo thời gian Dữ liệu chỉ dựa trên lượng chất thải rắn và thời gianhoạt động của bãi chôn lấp nên việc ước tính phát thải khí CH4 được thực hiện khá đơn giản.Tuy nhiên, giá trị các thông số mô hình hầu như đã được mặc định sẵn dựa trên đặc trưng củacác bãi chôn lấp ở Đức nên khi áp dụng ở các quốc gia khác sẽ có sự sai số và kết quả ước tínhđược sẽ không có độ chính xác cao

3.1.421. MôhìnhlPCC

3.1.422 Mô hình IPCC là một trong những mô hình ước tính khí CH4 được đề xuất bởi

ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu năm 2006 Đây là mô hình bậc 0 (Zero order model),tính toán dựa trên khối lượng chất thải rắn phát sinh, phần cacbon hữu cơ có trong chất thải rắn,lượng cacbon hữu cơ có thể phân hủy, phần cacbon hữu cơ có trong chất thải rắn và các yếu tốmôi trường của khu vực nghiên cứu Lượng phát thải khí CH4 từ quá trình phân hủy chất thảirắn được ước tính dựa trên các phương trình không phân bậc của mô hình Tải lượng phát thảikhí CH4 được ước tính dựa trên phương trình (IPCC, 2006):

3.1.423. M(1I4 = [£X^CW4 — fl] X(l-OX)

3.1.424 Trong đó:

• MCH4-' Tải lượng khí CH4 phát thải ra (tấn/năm);

• LCHL Lưọng khí CH4 được tạo ra (tấn/năm);

• x: Khói lượng CTR thải ra (tấn);

• R: Lượng khí CH4 được thu hồi (tấn/năm);

• OX: Tỷ lệ oxy hóa

3 6 3 6

3.1.425 Bảng 1.5 Các mô hình ước tính lượng khỉ thải từ bãi chôn lấp

3.1.452. Mô hình bậc 1, đa pha

3.1.453 (Nguồn: Augestein, 1997; H Scharff, 2006; H Kalaman, 2011)

3.1.454 1.2.3 Mồ hình LandGEM

3.1.455.

3.1.456 Khí nhà kính từ bãi chôn lấp được ước tính theo mô hình LandGEM (Landfill

Gas Emissions Model) của Cơ quan Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ Phiên bản mở rộng hiện nay làLandGEM Version 3.02 và được sử dụng tính toán khí nhà kính phát thải ở bãi chôn lấp rác trong nghiên cứu này (A Alexander, 2005)

3.1.457 Mô hình LandGEM xác định lượng khí metan phát sinh từ bãi chôn lấp bằng dựa

trên khói lượng chất thải chôn lấp và hai thông số đặc trưng là tiềm năng phát sinh khí metan (Lo) và hằng số tốc độ phát sinh khí metan (k)

3.1.458.chứa nhiều thành phần như chất thải hữu cơ, chất thải trơ và các chất thải không nguy hại khác Mô hình cho phép không loại trừ bất kì loại chất thải nào trong quá trình tính toán và người dùng được phép tự điều chỉnh các hệ số theo điều kiện thực tế Do đó mô hình LandGEM tỏ ra phù hợptrong tính toán tại các bãi chôn lấp hiện nay ờ Việt Nam Mô hình này thích họp sử dụng cho các bãi rác có

3.1.460 Hình 1.5 Giao diện mô hình LandGEM Version 3.02.

1.2.3.1 Tải lượng metan

3.1.461. LandGEM sử dụng các phương trình tốc độ phân hủy bậc nhất đê ướclượng khí thải hàng năm theo thời gian:

3.1.462. i=l j=o,l

3.1.463. Trong đó:

• QCFM: là lượng Clỉ4 phát sinh hằng năm (n^CHVnăm)

• i: tuổi của CTR được chôn lấp (năm)

• n: Tuổi của BCL (từ năm đầu tiên có sự phát thải cho đến khi hết khí thải phát sinh)

• j: tuổi của CTR được chôn lấp (0,1 năm)

• Mị là khối lượng chất thải rắn năm thử i (tân)

• tịj là tuổi của chất thải rắn phần thứ j trong nãm thứ i của khối lượng chất thải Mị (năm số thập phân, ví dụ: 3,2 năm)

• k là hằng số tốc độ sinh khí CH4 (năm’1)

• Lo là công suất phát thải khí CH4 tiềm năng (m3/tấn)

1.2.3.2 Tải lượng CO2

3.1.464 Tải lượng khí co2 được xác định theo công thức:

3.1.465 Q CO 2 — Q CH 4 X

3.1.466 p c „ 4 : tỷ lệ CH4

trong khí BCL, %

( 1, WĨÕÕ

Với:

3 8

Với:

3 8

3.1.467 Q CH 4 : Lưu lượng khí metan, m3/năm

1.2.3.3 Tải lượng NMOC và các chất ô nhiễm khác

3.1.468. Hàm lượng khí NMOC trong LFG là phụ thuộc vào loại CTR đượcchôn lấp và phản ứng phân hủy kỵ khí của các thành phần CTR NMOC được mặc định theoCAA là 4.000 ppmv (theo hexan), nếu trong CTR chôn lấp không có thành phần nguy hại thìgiá trị này là 600 ppmv, nếu có chôn lấp chất thải nguy hại thĩ sẽ tăng lên 2.400 ppmv Do đó,trong mô hình sử dụng hệ số mặc định là 4.000 ppmv Người dùng có thể xác định nồng độcủa NMOC trong khí thải BCL theo hướng dẫn kèm theo của us EPA hoặc sử dụng các giá trịmặc định của phần mềm

3.1.469. Các khí ô nhiễm khác cũng có thể đước ước tính tải lượng bằng phầnmềm LandGEM như: Benzen, Butane, propan, hydogen sulfide, methyle mercaptan, ethylbenzen,

1.2.3.4 Các giả trị mặc định của mô hình

3.1.470. Giá trị hằng số tốc độ sinh khí CH4 (k) của mô hình LandGEM thay đổi theocác điều kiện chôn lấp được thể hiện trong bảng sau:

3.1.471 Bảng 1.6 Giá trị hằng số tốc độ sinh khí CH4 (k) 3.1.472. Mặc

định 3.1.473. Loại bãi chôn lấp

3.1.474. Giá trị k

(năm’ 1 )

3.1.475. CAA 3.1.476. Thông thường 3.1.477. định)0,05 (mặc

3.1.478. CAA 3.1.479. Trong khu vực khô

định 3.1.493. Loại bãi chôn lấp 3.1.494.(m 3 /tấn) Giá trị L o

3.1.495. CAA 3.1.496. Thông thường 3.1.497. 170 (mặc

:

4 0