ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
KHOA SAU ĐẠI HỌC
----------

LÊ VIẾT THIỆN

ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (CH4, CO2)
TỪ CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN
CẦU GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG (MFA)
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU

HÀ NỘI – 2016
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI


KHOA SAU ĐẠI HỌC
----------

LÊ VIẾT THIỆN

ĐÁNH GIÁ PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH (CH4, CO2)
TỪ CHẤT THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN
CẦU GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH DÒNG (MFA)
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU

LUẬN VĂN THẠC SĨ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU
Mã số: Chƣơng trình đào tạo thí điểm


4. Cơ sở khoa học của đề tài ............................................................................. 3
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ........................................................................... 4
1.1 Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt .......................................................... 4
1.1.1 Phát sinh chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới ................. 4
1.1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam và thế giới .............. 6
1.2 Các biện pháp quản lý, xử lý chất thải rắn sinh hoạt ................................ 11
1.2.1 Các biện pháp quản lý, xử lý chất thải rắn sinh hoạt tại việt Nam ....... 12
1.2.2 Một số phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới ..13
1.3 Phương pháp MFA và ứng dụng trong kiểm soát, giảm thiểu chất thải ............. 18
1.3.1 Lịch sử của phương pháp MFA ....................................................... 18
1.3.2 Một số ứng dụng của MFA .............................................................. 20
1.4 Tổng quan về phát thải khí nhà kính (methan) từ chất thải rắn hữu cơ .. 23
1.4.1 Tổng quan về khí nhà kính ............................................................... 23
1.4.2 Phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt ................................ 28
1.4.3 Ảnh hưởng, tác động của khí nhà kính (metan, cacbonic) .............. 29
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ................................................................................................................ 32
2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 32
2.2 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 32
2.3 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 34
2.3.1 Thu thập, xử lý số liệu ...................................................................... 34
2.3.2 Điều tra, khảo sát, phỏng vấn .......................................................... 36
2.3.3 Phương pháp phân tích dòng vật chất MFA ................................... 36
2.3.5 Phương pháp đánh giá, phân tích và dự báo .................................. 39


CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ................. 43
3.1. Kết quả điều tra, khảo sát về các nguồn thải chất thải rắn hữu cơ trên địa
bàn nghiên cứu ................................................................................................ 43
3.1.1 Chất thải rắn tại các trường học, doanh nghiệp ............................. 43

Bảng 1.5: Tỷ lệ CTRSH được xử lý bằng các phương pháp khác nhau ở một
số nước ............................................................................................................ 17
Bảng 1.6: Một số khí nhà kính chủ yếu .......................................................... 24
Bảng 1.7: Thành phần khí thải tại BCL chất thải Nam Sơn ........................... 29
Bảng 2.1: Hệ số thoát nước bề mặt ................................................................. 38
Bảng 3.1. Các địa điểm tập kết rác trên địa bàn quận Cầu Giấy .................... 46
Bảng: 3.2. Các điểm tập kết chất thải không thuộc liên danh nhà thầu trúng
thầu duy trì vệ sinh môi trường trên địa bàn quận Cầu Giấy .......................... 50
Bảng 3.3: Tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt quận Cầu Giấy xử lý tại bãi
Nam Sơn năm 2014 ........................................................................................ 51
Bảng 3.4. Lượng chất thải rắn phát sinh trung bình Kg/người/ngày từ năm
2010-2014........................................................................................................ 53
Bảng 3.5. Giá trị MCF theo kiểu bãi chôn lấp CTR [48] ............................... 56
Bảng 3.6: Thành phần chất thải rắn tại bãi xử lý Nam Sơn ............................ 57
Bảng 3.7. Thông số đầu vào để tính phát thải khí nhà kính (2010-2014) theo
LandGEM ........................................................................................................ 59
Bảng 3.8. Kết quả tính toán lượng khí nhà kinh phát sinh từ bãi chôn lấp do
chất thải rắn sinh hoạt từ năm 2010-2014 ....................................................... 60


Bảng 3.9: Tỷ lệ gia tăng lượng rác giai đoạn 2010 - 2014 ............................. 61
Bảng 3.10: Dự báo khối lượng phát chất thải rắn từ năm 2015 đến 2020 ...... 61
Bảng 3.11. Thông số đầu vào để tính phát thải khí nhà kính (2010-2020) theo
LandGEM ........................................................................................................ 62
Bảng 3.12: Dự báo khối lượng phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt
trên địa bàn quận do chất thải rắn sinh hoạt từ năm 2010 đến năm 2020....... 62
Bảng 3.13. Hiệu suất tạo khí của các hệ thống ủ ki khí .................................. 65
Bảng 3.14. Một số nhà máy điển hình trên thế giới áp dụng thành công công
nghệ công nghệ ủ kị khí BTA ......................................................................... 65


2

Hình 3.11.Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính từ các kịch bản khác nhau
việc không có thị trường tiêu thụ phân compost ở các đô thị lớn. ........... Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.12 So sánh hiệu quả giảm phát thải CO2 từ các công nghệ xử lý chất
thải rắn sinh hoạt năm thứ 14 .......................... Error! Bookmark not defined.
Hình 4.1. Bản đồ quy hoạch sử dụng đất quận Cầu Giấy .............................. 77
Hình 4.2. Một số hình ảnh các nước trên thế giới sử dụng công nghệ ủ kị khí
BTA ................................................................................................................. 78
Hình 4.3. Một số hình ảnh công tác thu gom chất thải rắn trên địa bàn quận
Cầu Giấy .......................................................................................................... 79


3

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
BCL

: Bãi chôn lấp

BĐKH : Biến đổi khí hậu
BOD

: Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)

CDM

: Clean development mechamism (Cơ chế phát triển sạch)


: Vệ sinh môi trường


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Biến đối khí hậu đang là vấn đề rất được quan tâm trên phạm vi toàn
cầu. Biến đổi khí hậu đã và đang tác động trực tiếp đến đời sống con người và
môi trường sinh thái. Các biểu hiện liên quan đến biến đổi khí hậu ngày càng
rõ: nhiệt độ trung bình năm tăng từ 0,6 – 0,90C (IPCC, 2013), nhiệt độ mùa
đông tăng nhanh hơn mùa hè, nhiệt độ các vùng phía bắc tăng nhanh hơn phía
nam. Hiện tượng tiết cực đoan xuất hiện nhiều hơn. Việt Nam được đánh giá
là một trong những quốc gia bị ảnh hưởng nặng nề nhất của biến đổi khí hậu,
trong đó đồng bằng sông Cửu Long là một trong ba đồng bằng trên thế giới dễ
bị tổn thương nhất do nước biển dâng, bên cạnh đồng bằng sông Nile (Ai
Cập) và đồng bằng sông Ganges (Bangladesh). Theo các kịch bản biến đổi khí
hậu, vào cuối thế kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm ở nước ta tăng khoảng 2 3oC, tổng lượng mưa năm và lượng mưa mùa mưa tăng, trong khi đó lượng
mưa mùa khô lại giảm, mực nước biển dâng khoảng từ 75 cm đến 1 m so với
thời kỳ 1980 - 1999. Nếu mực nước biển dâng cao 1m, sẽ có khoảng 40%
diện tích đồng bằng sông Cửu Long, 11% diện tích đồng bằng sông Hồng và
3% diện tích của các tỉnh khác thuộc vùng ven biển sẽ bị ngập, trong đó,
thành phố Hồ Chí Minh sẽ bị ngập trên 20% diện tích; khoảng 10 - 12% dân
số nước ta bị ảnh hưởng trực tiếp và tổn thất khoảng 10% GDP. Hà Nội có
những đợt nắng nóng kéo dài với nhiệt độ lớn hơn 400C vào mùa hè và có
những đợt rét đậm, rét hại với nhiệt độ xuống tới dưới 100C vào mùa đông.
Theo các nhà nghiên cứu đã công bố, một trong các nguyên nhân của
biến đổi khí hậu là do sự phát thải khí nhà kính từ các hoạt động của con
người trong đó có các thành phần khí metan, dioxit cacbon thải từ các bãi
chôn lấp, xử lý chất thải rắn sinh hoạt. Hiện đã có nhiều nghiên cứu nhằm



- Đánh giá tiềm năng thu hồi metan theo phương pháp phân tích dòng vật
chất.
- Đề xuất công nghệ cho việc xử lý chất thải rắn sinh hoạt và thu hồi khí
nhà kính CH4, CO2 phù hợp địa bàn nghiên cứu.
Kết quả dự kiến thu được sẽ giúp tư vấn cho chính quyền địa phương
những giải pháp quản lý phù hợp; là tiền đề cho những công nghệ sạch áp
dụng trong xử lý chất thải rắn đô thị cụ thể là chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ.
4. Cơ sở khoa học của đề tài
Cơ sở nghiên cứu của đề tài là dựa trên phương pháp phân tích dòng
vật chất (MFA) nhằm đánh giá các dòng vật chất lưu thông và tích trữ trong
một hệ thống được xác định trong một không gian và thời gian nhất định.
Phương pháp MFA liên kết các nguồn, con đường và các hoạt động trung gian
và cuối cùng của vật chất. Dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả
của phương pháp MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất
đơn giản giữa các dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. Đặc
tính riêng biệt này của MFA giúp phương pháp này hữu dụng như một công
cụ hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải
và quản lý môi trường.
MFA dựa trên định luật bảo toàn vật chất, các kết quả của phương pháp
MFA có thể được kiểm soát khi tính toán cân bằng vật chất đơn giản gữa các
dòng vào, dòng ra và dòng tích lũy của một quá trình. MFA đang là công cụ
hỗ trợ ra quyết định trong việc quản lý nguồn tài nguyên, quản lý chất thải, và
quản lý môi trường.


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt
Rác thải sinh hoạt (CTRSH) hay chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là
những chất thải rắn có liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo

hoạt chiếm khoảng 60 - 70% tổng lượng CTR đô thị (một số đô thị tỷ lệ này
lên đến 90%). Chỉ số phát sinh CTR đô thị bình quân đầu người tăng theo
mức sống. Năm 2007, chỉ số CTR sinh hoạt phát sinh bình quân đầu người
tính trung bình cho các đô thị trên phạm vi toàn quốc vào khoảng 0,75
kg/người/ngày [2].
Bảng 1.1: Lƣợng CTR sinh hoạt phát sinh tại các đô thị Việt Nam
năm 2007
Loại đô thị

Chỉ số CTRSH bình

Lượng CTRSH phát sinh

quân (kg/người/ngày)

Tấn/ngày

Tấn/năm

Đặc biệt

0,96

8.000

2.920.000

Loại 1

0,84

Chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân trên đầu người lớn nhất xảy ra
ở các đô thị phát triển du lịch như các thành phố: Hạ Long, Hội An, Đà Lạt,
Ninh Bình,... Các đô thị có chỉ số phát sinh CTRSH tính bình quân đầu người
thấp nhất là thành phố Đồng Hới (Quảng Bình), Thị xã Gia Nghĩa, Thị xã
Kon Tum, Thị xã Cao Bằng (Bảng 1.2).
Bảng 1.2: Chỉ số phát sinh CTR sinh hoạt bình quân đầu ngƣời của một
số đô thị ở Việt Nam năm 2009
Cấp
đô thị

Đô thị

CTRSH bình
Cấp đô
quân
(kg/ngƣời.ngày) thị

Đô thị

CTRSH bình
quân
(kg/ngƣời.ngày)


Đặc
biệt

Hà Nội
Hồ Chí
Minh


0,9
0,98

0,8
>0,5
1,1
1,3

Mỹ Tho

0,72

Điện Biên
Phủ

0,8

Cao Bằng

0,38

Loại
3:
Bắc Ninh
Thành
phố Thái Bình

>0,7


xã
Gia Nghĩa (Đắk
Nông)
Đồng Xoài (Bình
Phước)
Gò Công
(Tiền Giang)
Ngã Bảy
(Hậu Giang)
Loại Tủa Chùa (Điện
5:
Biên)
Thị Tiền Hải
(Thái
trấn, Bình)
Thị tứ

0,31
0,6
1,08
0,9
0,35
0,9
0,7
0,73
0,7
>0,5
>0,7
0,5
>0,6

Thực phẩm

48,0

6,4

37,6

2,6

0,4

5,0

Giấy

43,5

6,0

44,0

0,3

0,2

6,0

Carton


6,6

31,2

1,6

0,15

-

Cao su

78,0

10,0

-

2,0

-

10,0

Da

60,0

8,0


Hà Nội Hà Nội
(Nam
(Xuân
Sơn)
Sơn)

Hải
Phòng
(Tràng
Cát)

Hải
Phòng
(Đình
Vũ)

Huế
(Thủy
Phƣơng)

Đà
Nẵng
(Hòa
Khánh)

HCM
(Đa
Phƣớc)

HCM

5,38
1,76
6,63
8,35
0,22

55,18
4,54
4,57
4,93
14,34
1,05

57,5
65,42
5,12
3,70
11,2
81,90

77,1
1,92
2,89
0,59
12,47
0,28

68,4
75,07
1,55

Thủy tinh
Sành sứ
Đất và cát

0,87
1,87
0,39
6,29

0,25
5,07
1,26
5,44

0,47
1,69
1,27
3,08

0,25
1,35
0,44
2,96

0,40
0,39
0,79
1,70

1,45

0,05
2,29
1,46
100

6,06
0,05
2,75
1,14
100

1,46
100

0,00
0,02
1,35
0,03
100

0,44
0,12
2,92
0,14
100

0,39
0,05
1,89
0,04

polysaccarit, protein, lipit, hoặc hỗn hợp của chúng v.v.... tùy thuộc nguồn phát
sinh.

CO2 + H2O

Chất hữu cơ từ
cây trồng

Các nguyên tố
dinh dưỡng

Chuyển hóa vào
cơ thể động vật

Chuyển hóa vào
cơ thể người

Rác hữu cơ
Hình 1.3: Lưu trình của chất hữu cơ trong hoạt động sống
* Thành phần:
Thành phần chất thải rắn nói chung (rác thải) rất đa dạng, bao gồm từ
rác thải công nghiệp, rác thải (phế thải) xây dựng, rác thải sinh hoạt, phế thải
nông nghiệp. Như trên đã nói, chất thải rắn hữu cơ chỉ có trong rác thải sinh
hoạt (cùng với hỗn hợp rất phức tạp của các hợp phần vô cơ), và là hầu như
toàn bộ thành phần của phế thải nông nghiệp.
Riêng về phần chất thải rắn hữu cơ trong rác sinh hoạt, chúng cũng rất
đa dạng về thành phần nguyên tố, do rất đa dạng về thành phần hợp chất.
Chúng ta phải quan tâm tới thành phần nguyên tố của rác này vì vi sinh vật
tham gia phân hủy chúng, cũng như mọi vi sinh vật, đòi hỏi sự cân đối về
thành phần nguyên tố trong hỗn hợp chất dinh dưỡng mà chúng thu nhận,

amylopectin (75%).
- Amyloza tan được trong nước nóng còn amylopectin tạo thành hồ keo.


- Bị phân hủy bởi các vi sinh vật α-, β- và γ- amylaza tạo thành các loại
đường maltoza, dextrin và glucoza.
+ Protein:
Protein là hợp chất cao phân tử chứa nitơ. Thường chứa tới 15 – 17,5% nitơ.
- Protein tạo thành từ các axit amin do tổng hợp từ C, N.
- Quá trình chuyển hóa từ amoniac thành axit nitơ, sau đó thành axit
nitric và cuối cùng thành nitơ được gọi là quá trình nitrat hóa.
- Lúc này cây cối sử dụng được nitơ hay còn gọi là quá trình cố định
đạm.
- Các động vật sử dụng rau quả thu thập các chất protein vào cơ thể sống.
- Protein bị phân hủy bởi các vi sinh vật, nấm mốc, các xạ khuẩn…
+ Lipit:
Lipit là các este của glixerin và axit béo:
- Thường chứa trong thành phần thực vật, các cây có dầu như lạc, cọ,
ngô, đậu, bông.
- Lipit thường bị thủy phân chậm.
- Bị các vi sinh vật phân hủy thành enzym photpho lipaza, photpho lipit.
1.2 Các biện pháp quản lý, xử lý chất thải rắn sinh hoạt
Với sự phát triển của kinh tế xã hội, công nghệ và khoa học ngày càng
gắn bó mật thiết với cuộc sống. Vấn đề về môi trường cũng là một trong vấn
đề được quan tâm. Đặc biệt là hiện trạng quản lý và xử lý rác thải. Trên thế
giới và Việt Nam đã áp dụng nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn ở các khu
vực khác nhau phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của khu vực và
đặc tính rác thải tại nguồn thải cần xử lý. Sau đây là thống kê sơ bộ về một số
phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới và Việt Nam.



công nghiệp thủy tinh, tái chế giấy đã qua sử dụng thành giấy carton, giấy vệ
sinh,….ủ các chất thải hữu cơ thành phân, sản xuất ván ép từ mùn cưa,…..
+ Sử dụng chất thải làm năng lượng: Khí hóa chất thải (lên men, tận
dụng khí từ bãi chôn lấp rác, thông qua thiết bị thu khí sinh học,…) là hình
thức sử dụng lại năng lượng một cách gián tiếp.
1.2.2 Một số phương pháp xử lý chất thải rắn được áp dụng trên thế giới
Việc quản lý và xử lý CTRSH đang là một thách thức lớn đối với nhiều
nước trên thế giới không chỉ vì chi phí cho hoạt động này rất lớn mà còn vì
lợi ích to lớn đối với sức khỏe cộng đồng. Cùng với quá trình nâng cao mức
sống, lượng chất thải rắn tạo ra ngày càng nhiều, vấn đề quản lý và xử lý
CTRSH ở các nước trên thế giới đang ngày càng được quan tâm hơn. Đặc
biệt tại các nước phát triển, công việc này được tiến hành một cách rất chặt
chẽ, từ ý thức thải bỏ chất thải rắn của người dân, quá trình phân loại tại
nguồn, thu gom và tập kết chất thải rắn cho tới các trang thiết bị thu gom,
vận chuyển theo từng loại rác.
* Nhật Bản - tái chế chất thải rắn
Nhật Bản đã thực hiện rất tốt việc phân loại tại nguồn - điều mà các
nước phát triển đã làm từ hàng chục năm qua. Các hộ gia đình được yêu cầu
phân chia rác thành 3 loại: Rác hữu cơ dễ phân hủy, rác không cháy được
nhưng có thể tái chế và loại rác khó tái chế. Các loại rác này được yêu cầu
đựng riêng trong những túi có màu sắc khác nhau. Nếu gia đình nào không
chịu phân loại, để lẫn lộn vào một túi thì công ty vệ sinh sẽ gửi giấy báo
phạt tiền đến nhà ngay ngày hôm sau. Đối với các loại chất thải rắn cồng
kềnh như tivi, tủ lạnh, máy giặt, vật liệu xây dựng… thì phải đăng ký trước
và đúng ngày quy định sẽ có xe của Công ty vệ sinh môi trường đến chuyên
chở, không được tùy tiện vứt trên hè phố.


Việc tái chế rác ở Nhật Bản cũng rất triệt để và hiệu quả: 70% rác nhà

với chức năng như một điểm du lịch sinh thái: Câu cá, quan sát các loài chim,
ngắm trăng sao và đa dạng sinh học và các hoạt động giải trí, ngoại khóa…
Để bảo vệ môi trường, người dân Singapore thực hiện tối đa 3R:
Reduce (giảm sử dụng), Reuse (dùng lại) và Recycle (tái chế) để kéo dài
thời gian sử dụng bãi rác Semakau càng lâu càng tốt và việc bãi rác
Semakau tăng tuổi thọ là một minh chứng cho thấy người dân nước này
đóng góp rất tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Một mục tiêu trong kế
hoạch Xanh của chính phủ Singapore năm 2012 là “Không cần bãi rác” chỉ
đạt được khi tất cả mọi người cùng chung sức [34].
* Tại New York
Với hơn 8 triệu dân, New York là đô thị đông dân nhất nước Mỹ đồng
thời cũng là một nhà máy xử lý rác đúng nghĩa. Mỗi ngày số lượng rác phát
sinh trong thành phố lên tới nhiều chục nghìn tấn. Chi phí xử lý mỗi tấn rác tại
đây lên tới 54-65 USD, chưa kể chi phí vận chuyển do nhà máy xử lý đặt rất xa
trung tâm. Nước Mỹ có quy định rõ ràng nghiêm ngặt về vấn đề hôm nào thì
chở loại rác nào và yêu cầu đối với rác ra sao. Nhà nào, dù ở trong hay ngoài
thành phố, đều phải có 3 thùng rác, dùng 3 loại túi ni lông lớn có màu khác
nhau để phân loại: Loại có thể thu hồi, báo chí - bìa hộp và loại rác sinh hoạt ít
giá trị tái sử dụng. Các loại túi này đều có tiêu chuẩn về kích thước, độ dầy, bên
ngoài túi có in trọng lượng lớn nhất mà túi có thể chịu được. Có những loại rác
không thể đựng vào túi như tủ lạnh cũ, máy phát điện, ti vi cũ, giường đệm, xa
lông v.v.. thì gia chủ phải báo trước cho cơ quan vệ sinh môi trường và phải
tuân theo sự bố trí của họ. Để phân tán rác, quy định mỗi bên phố thu rác trong
một ngày riêng, hôm nay thu bên nhà số chẵn, mai thu bên nhà số lẻ; có lúc chỉ