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 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Khái quát chung 1.2. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lƣợng tái tạo trên thế giới 1.3. Tình hình nghiên cứu và sử dụng năng lƣợng tái tạo ở Việt Nam 1.4. Công nghệ tận thu năng lƣợng 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 CHƢƠNG II. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và địa điểm nghiên cứu 2.1.1. Vị trí địa lý 2.1.2. Điều kiện tự nhiên 2.2. Phƣơng 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 CHƢƠNG 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) Nhóm 1 26.069 10.427,6 Nhóm 2 89.501 35.800 Nhóm 3 57.682 23.073 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) Năm 2006 2007 2008 2009 2010 2011 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) 59,8 58,1 60,7 62,1 61,7 62 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] 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Ngô 325,2 345,3 385,2 157,9 306,4 266,9 Đậu tƣơng 1267,2 1259,4 1500,4 20 1379,1 1512,6 Khoai lang 570 610 500 198,3 412,6 364 Rau 2376 2156 2290 1333,7 1487 1475 Bảng 3.9. Sản lƣợng cả năm một số loại rau màu trên toàn huyện (ĐVT. Tấn)[15] 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Ngô 1214 1499,2 1710,5 791 1540,8 1361 Đậu tƣơng 1813,2 1796,8 1872,1 - 2049,7 1512,6 Khoai lang 6111 6469 5343 2141 4613,9 4794,2 Rau 30422 27286 30390 17172 21228 2118 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 Lúa Rơm, rạ 1/1 Trấu 1/5 Ngô Thân, lá, lõi ngô 4/1 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) Lúa Ngô Tổng phụ 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] Năm 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Số lƣợng (con) Đàn trâu 981 918 653 685 616 550 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) Đàn trâu 550 15 8.250 4.125 Đàn bò 5014 15 75.210 37.605 Đàn lợn 97.109 3 291.327 97.109 Gia cầm 1.021.000 0,1 102.100 34.033 Tổng 476.887 172.872 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) 11.420 2660 7200 5330 272,86 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) 100 3300 3790 900 20.560 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 (Tấn) 84.191,3 16.838,26 5.444 Điện năng (triệu kWh) 39,9 8 2,79 50,69 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 bò 20-32 4.125 82,5-132 Phân trâu 20-32 37.605 752,1-1203,36 Phân lợn 40-60 97.109 3.884-5826 Phân gia cầm 50-60 34.033 1701-2041 Tổng 6420,3 – 9203,9 Thành phần của khí sinh học là CH 4 khoảng 50-70% và CO 2 khoảng 30-40%. Nhiệt trị: 4.700 – 6.500 kcal/m 3 (Nhiệt trị của metan: 9.100 kcal/m 3 ). Cháy cho ngọn lửa lơ nhạt và không có khói bụi. Vì vậy, nếu tính mỗi m 3 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 (Làm tròn) 184.412 – 212.971 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 [...]... thu nguồn nhiên liệu này thì năng lượng sẽ được tăng lên dao động từ 67.310.332 (năm 2011) đến 85.293.195 kWh (năm 2015) Lượng nhiên liệu này có vai trò đáng kể khi tình hình khan hiếm năng lượng như hiện nay KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua kết quả nghiên cứu hiện trạng phát sinh rác thải trên địa bàn huyện, đồng thời phân tích đánh giá tiềm năng năng lượng tái tạo từ rác trên địa bàn đã rút ra một... Cơ sở khoa học môi trường, NXB ĐHQG Hà Nội 7 Lưu Đức Hải, Nguyễn Thị Hoàng Liên (2010), Một số vấn đề về chính sách năng lượng tái tạo trong chiến lược phát triển bền vững Việt Nam, Bài giảng dành cho học viên nhóm Năng lượng môi trường 8 Nguyễn Đình Hòe, Vũ Văn Hiếu (2009), Tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu môi trường và phát triển, NXB ĐHQG Hà Nội 9 Hoàng Thị Huê (2008), Đánh giá tiềm năng năng lượng. .. ban hành ngày 27 tháng 12 năm 2007 về việc phê duyệt Chiến lược phát triển năng lượng Quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050 Trần Thị Quỳnh (2009), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng và phương án công nghệ sử dụng năng lượng sinh khối các phụ phẩm nông nghiệp ở tỉnh Hải Dương, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trần Văn Quy (2010), Nghiên cứu đánh giá tiềm năng. .. tấn/năm và lượng chất thải phát sinh của các loại gia súc, gia cầm là 173 tấn/ngày đêm Tiềm năng năng lượng điện từ rác thải của huyện dự tính tới năm 2015 sẽ khoảng 85.293.195 kWh Nguồn nhiên liệu từ rác này nếu được sử dụng cho mục đích phát điện sẽ có tiềm năng đáng kể bổ sung vào nguồn năng lượng truyền thống vốn đang dần cạn kiệt, góp phần giải quyết lãng phí, giảm ô nhiễm môi trường và tạo thu nhập... References Tài liệu Tiếng việt 1 Bộ Công Thương (2005), Chương trình mục tiêu quốc gia vê sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả giai đoạn 2006 – 2015, Hà Nội 2 Bộ Khoa học và Đầu tư, Văn phòng Chương trình Nghị sự 21 (2008), Tiềm năng và phương hướng khai thác các dạng năng lượng tái tạo tại Việt Nam, Hà Nội 3 Công ty TNHH Thủy Lực Máy (2008), Thông tin chính về công nghệ MBT-CD08 4 Đặng Kim Chi (2011),... dụng năng lượng sinh khối nông nghiệp một số tỉnh vùng đồng bằng Bắc Bộ, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ nước sạch và môi trường (2007), Mô hình hầm biogas kỹ thuật – xây dựng và vận hành UBND huyện Thanh Oai, Báo cáo công tác bảo vệ môi trường năm 2011, Thanh Oai Ủy ban nhân dân huyện Thanh Oai (2009), Quy hoạch bảo vệ môi trường Ủy ban nhân dân huyện Thanh. .. 2 Kiến nghị - Việc tái chế và tái sử dụng rác thải, thu gom triệt để các phụ phẩm nông nghiệp, chất thải chăn nuôi là rất cần thiết để hạn chế tối đa phát thải khí nhà kính vào môi trường Tuy nhiên, hiện nay để tận thu được nguồn nhiên liệu từ việc đốt rác thải thu hồi năng lượng là rất tốn kém và chỉ áp dụng được đối với các nhà máy đốt rác thải lớn Vì vậy việc tiếp tục nghiên cứu đổi mới công nghệ... phụ phẩm nông nghiệp (lúa, ngô, lạc) ở tỉnh Nam Định, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường ĐH Khoa học Tự nhiên, Hà Nội 10 Nguyễn Quang Khải, Những vấn đề phát triển năng lượng sinh khối của Việt Nam, Báo cáo hội thảo phát triển năng lượng bền vững ở Việt Nam 11 Dương Nguyên Khang (2008), Hiện trạng và xu hướng phát triển công nghệ biogas ở Việt Nam, ĐH Nông lâm thành phố Hồ Chí Minh 12 Luật Bảo vệ Môi... đô thị tại Thành phố Thái Nguyên, ĐH Thái nguyên 18 Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Thanh Oai, Công ty cổ phần dịch vụ môi trường Thăng Long (2011), Hồ sơ quyết toán kinh phí đặt hàng duy trì vệ sinh môi trường thường xuyên trên địa bàn huyện Thanh Oai quý I, II, III, IV 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Nguyễn Văn Phước (2008), Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn, NXB Xây dựng, Hà Nội Quyết định... một số kết luận sau: Hiện nay rác thải sinh hoạt tại các cụm dân cư được 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, công tác thu gom còn chưa triệt để, rác thải còn tồn đọng, các bài rác hở phát sinh ở nhiều nơi Chất thải rắn trong nông nghiệp bước đầu được quan tâm tuy nhiên khối lượng phát sinh khá lớn, chưa . 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. 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