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.

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

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

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

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

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


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

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

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

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

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


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
-

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

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

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

theo ngày
(Kwh)
Lƣợng điện sinh
ra của tất cả các
loại rác thải theo
ngày
(Kwh)
Tổng lƣợng điện
sinh ra của tất cả
các loại rác thải
theo năm
(Kwh)

2011

630.357
-
957.983
35.020
-
53.221
184.412
-
212.971
67.310.332
-
77.734.534
2012

680.997

44.991
-
67.826
194.383
-
227.576
70.949.859
-
83.065.389
2015

884.079
-
1.330.739
49.116
-
73.930
198.508
-
233.680
72.455.256
-
85.293.195

Như vậy, nếu có biện pháp thích hợp để tận 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

người dân.
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), Chất thải rắn nông thôn, nông nghiệp và làng nghề thực
trạng và giải pháp, Báo cáo hội thảo của Tổng cục Môi trường.
5. Cù Huy Đấu, Trần Thị Hường (2009), Quản lý chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng.
6. Lưu Đức Hải (2007), 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 sinh khối các loại 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 trường Việt Nam 2005.
13. Luật sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả (2010).


Tài liệu tiếng anh
28. A. Demirbas (2010), Methane Gas Hydrate, Spinger.
29. Changkook Ryu (2010), “Potential of municipal solid waste for renewable
energy production and reduction of Greenhouse gas emission in South Korea”,
Jurnal of the Air & Waste Management Association, 60, pp. 176 - 183.
30. D.P. Chynoweth, C.E. Turick,J.M. Owens, D.E. Jerger, M.W. Peck (1993),
“Biochemical methane potential of biomass and waste feedstocks”, Biomass and
Bioenergy, 5(1), pp 95–111.
31. Nickolas J.Themelis, Developments in thermal treatment technologies, 2008, 16
th

Annual North American Waste-to-Energy Conference, USA.
32. Sivapalan Kathirvale, Muhd Noor Muhd Yunus, Kamaruzzaman Sopian, Abdul
Halim Samsuddin (2004), Energy potential from municipal solid waste in
Malaysia, Renewable Energy, 29(4), pp 559–567
33. Yamada Sumio
*1
, Shimuzu Masuto
*2
, Miyoshi Fumihiro
*3
(2004), "Themoselect
Waste Gasification and Reforming Process", Jfe technical report, 3.

Tài liệu Internet
34. />tien-chay-bang-khi-sinh-hoc.nd5-dt.49604.002028.html.
35. />tao-o-viet-nam.html.
36.
37. o/glossary/504/tidal-energy.htm.