Tiềm năng sản xuất điện từ rác thải của thành phố Hà Nội

Tạp chí Kinh tế - Kỹ thuật<br /> <br /> TIỀM NĂNG SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ RÁC THẢI<br /> CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI<br /> POTENTIAL PRODUCE ELECTRICITY FROM WASTE OF HANOI CITY<br /> Nguyễn Hùng Cường*<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> <br /> ABSTRACT:<br /> <br /> Bài báo này trình bày những đánh giá lượng<br /> rác thải, quá trình thu gom và xử lý của thành<br /> phố Hà Nội trong những năm gần đây. Bài viết<br /> trình bày các công nghệ sản xuất điện từ nguồn<br /> rác thải sinh hoạt đang được sử dụng phổ biến<br /> trên thế giới. Dựa trên kết quả nghiên cứu nguồn<br /> rác thải và các công nghệ sản xuất điện từ rác<br /> thải hiện có, tác giả chỉ ra tiềm năng đầu tư các<br /> dự án sản xuất điện từ nguồn rác thải trong tương<br /> lai của thành phố Hà Nội. Đồng thời, tác giả đề<br /> xuất một số giải pháp phát triển sản xuất điện<br /> từ rác thải góp phần bảo vệ môi trường, tạo ra<br /> nguồn năng lượng hữu ích cho xã hội.<br /> Từ khóa: Điện, rác thải, năng lượng tái tạo,<br /> môi trường.<br /> <br /> This paper presents the evaluation amount,<br /> the collection and processing of waste of<br /> Hanoi in recent years. The paper presents the<br /> technology producing electricity from waste is<br /> being widely used in the world. Based on the<br /> research results waste resources and technologies<br /> that produce electricity from waste out there, the<br /> author points out the potential investment in the<br /> projects producing electricity from waste in the<br /> Hanoi’s future. At the same time, the author also<br /> proposes a number of measures to promote the<br /> development of electricity from waste contribute<br /> to protecting the environment, creating a useful<br /> source of energy for society.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ<br /> <br /> càng cạn kiệt, nguồn năng lượng tái tạo từ gió,<br /> mặt trời, sinh khối từ bã mía, trấu vẫn chưa phát<br /> triển thì rác đang trở thành nguồn nhiên liệu<br /> tiềm năng có thể cung cấp cho hệ thống điện<br /> quốc gia một nguồn điện rất lớn. Tuy nhiên hiện<br /> nay, hầu hết rác thải sinh hoạt tại Việt Nam đang<br /> được xử lý bằng phương pháp chôn lấp thủ công<br /> dẫn tới chất lượng cuộc sống của người dân tại<br /> một địa điểm san lấp giảm sút nghiêm trọng,<br /> gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí và<br /> chiếm nhiều diện tích đất.<br /> <br /> Keywords: Electricity, waste, renewable energy,<br /> the environment.<br /> <br /> Cuộc sống hiện đại của chúng ta sản sinh<br /> ra lượng rác thải tăng cao hơn bao giờ hết. Rác<br /> đang được nhận diện là một trong những nguy cơ<br /> đe dọa cao đối với môi trường và cuộc sống của<br /> con người tại mọi quốc gia trên thế giới. Theo<br /> báo cáo trong “Chiến lược quốc gia về quản lý<br /> chất thải rắn tổng hợp đến năm 2025, tầm nhìn<br /> 2050”, đến năm 2015 lượng rác thải sinh hoạt<br /> cả nước là 22,2 triệu tấn, năm 2030 tăng lên<br /> đến 30 triệu tấn và hiện nay lượng rác thải sinh<br /> hoạt hàng ngày của thành phố Hà Nội thu gom<br /> vào khoảng 5000 tấn/ngày, trong đó, thành phần<br /> hữu cơ chiếm khoảng 50 – 55%. Trong khi các<br /> nguồn nhiên liệu hóa thạch ở nước ta đang ngày<br /> <br /> Trên thế giới, có nhiều phương pháp xử lý<br /> rác thải sinh hoạt nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi<br /> trường và tận thu năng lượng sinh ra từ xử lý rác.<br /> Chôn lấp hợp vệ sinh là công nghệ ra đời đầu<br /> <br /> ThS. GV. Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải. Email:ctm4hu@gmail.com; Điện thoại: 0915088660<br /> <br /> *<br /> <br /> 14<br /> <br /> Tiềm năng sản xuất điện ...<br /> <br /> tiên để xử lý rác thải sinh hoạt. Tiếp theo đó là<br /> công nghệ đốt ra đời để khắc phục những nhược<br /> điểm của công nghệ chôn lấp là mất nhiều diện<br /> tích, thời gian xử lý lâu và khả năng thu năng<br /> lượng thấp. Khi khoa học phát triển và giá năng<br /> lượng ngày càng tăng thì công nghệ đốt, khí hóa<br /> và phân hủy kỵ khí xử lý rác được chú ý. Hiện<br /> nay, nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới như<br /> Mỹ, Canada, Úc, các nước Châu Âu và một số<br /> nước Châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung<br /> Quốc, Thái Lan… đã sử dụng nhiều công nghệ<br /> khác nhau để xử lý rác thải sinh hoạt nhằm giải<br /> quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời tận<br /> thu nguồn khí sinh và nhiệt sinh ra để phát điện<br /> phục vụ cho cuộc sống.<br /> <br /> khoảng 1.200 - 1.250 tấn rác thải (không kể rác<br /> thải xây dựng), trong đó có hơn 100 tấn rác thải<br /> công nghiệp và bệnh viện. Sở Tài nguyên &<br /> Môi trường Hà Nội cho biết, cách đây 5 năm,<br /> tổng lượng chất thải rắn phát sinh của Hà Nội<br /> mới chỉ khoảng 1.500 - 1.600 tấn/ngày-đêm và<br /> chất thải công nghiệp nguy hại khoảng 24.000<br /> - 25.000 tấn/năm. Hiện tổng lượng chất thải<br /> rắn sinh hoạt đã tăng gấp ba lần, lên đến 5.000<br /> tấn/ngày-đêm, trong đó 3.500 tấn là chất thải<br /> sinh hoạt đô thị. Tỷ lệ rác thải của Hà Nội tăng<br /> 10 - 15%/ năm. Trong những ngày lễ, Tết...<br /> lượng rác thải của thành phố có thể lên tới<br /> 5.000 tấn/ ngày.<br /> 3.2. Thành phần rác thải<br /> <br /> Hơn nữa, Theo dự báo của Quy hoạch phát<br /> triển điện lực Quốc gia giai đoạn 2011–2020 có<br /> xét đến năm 2030 (Tổng sơ đồ điện 7), nhu cầu<br /> điện năng của Việt Nam sẽ tăng mạnh từ 87 tỷ<br /> kWh (năm 2009) lên 570 tỷ kWh (năm 2030),<br /> trong khi đó các nhà máy thuỷ điện gần như đã<br /> được khai thác ở mức tối đa và các nhà máy<br /> nhiệt điện được dự báo sẽ gặp nhiều khó khăn<br /> về việc cung cấp nhiên liệu. Chính vì vậy, việc<br /> phát triển sản xuất điện từ rác thải được xem<br /> như một nguồn năng lượng tái tạo đầy tiềm năng<br /> góp phần hoàn thành kế hoạch phát triển năng<br /> lượng quốc gia và bảo vệ môi trường.<br /> <br /> Việc thu thập và tính toán thành phần rác<br /> thải có ý nghĩa rất lớn đối với việc đề xuất các<br /> biện pháp xử lý rác thải, giúp người quản lý lựa<br /> chọn được các công nghệ thu gom, vận chuyển,<br /> phân loại và xử lý có hiệu quả.<br /> Thành phần rác thải đô thị rất phức tạp, có<br /> thể chia thành 3 loại: rác thải nhà bếp, rác thải<br /> có thể cháy và rác thải có thể tái chế. Rác thải<br /> nhà bếp chiếm 53% đến 73% tổng lượng rác<br /> thải, xếp thứ nhất. Thứ hai là thành phần rác<br /> thải có thể cháy chiếm từ 10-20% và thứ ba là<br /> thành phần có thể tái chế chiếm 8-13%. Tuy<br /> nhiên, cơ cấu thành phần rác thải hoàn toàn có<br /> thể thay đổi. Nó phụ thuộc vào trình độ phát<br /> triển kinh tế, văn hoá và tập quán sinh hoạt của<br /> người dân đô thị. Nói một cách khác, nó sẽ thay<br /> đổi theo thời gian phụ thuộc vào tốc độ tăng<br /> trưởng kinh tế, trình độ công nghệ, khả năng tái<br /> chế, tái sử dụng chất thải, nhu cầu của dân cư,<br /> tập quán sinh hoạt… Thông thường khi mức<br /> sống của dân cư được nâng cao thì thành phần<br /> rác thải sẽ tăng tỉ lệ những rác thải có thể tái<br /> sinh, tái sử dụng.<br /> <br /> 2. MỤC TIÊU CỦA NGHIÊN CỨU<br /> Mục tiêu của đề tài: nghiên cứu sẽ đánh giá<br /> tiềm năng sản xuất điện từ rác thải sinh hoạt ở<br /> khu vực Hà Nội. Nghiên cứu đưa ra các công<br /> nghệ sản xuất điện từ nguồn rác thải sinh hoạt<br /> đang được sử dụng trên thế giới. Dựa trên kết<br /> quả nghiên cứu, tác giả đề xuất một số giải pháp<br /> thúc đẩy sự phát triển sản xuất điện từ nguồn rác<br /> thải sinh hoạt trong tương lai của Hà Nội.<br /> 3. TÌNH HÌNH RÁC THẢI CỦA THÀNH PHỐ<br /> HÀ NỘI<br /> <br /> 3.3. Thu gom, vận chuyển<br /> <br /> 3.1. Lượng rác thải phát sinh của Hà Nội<br /> <br /> Theo Phó Giám đốc Sở TN&MT Hà Nội<br /> Phạm Văn Khánh cho biết, hiện có khoảng<br /> <br /> Hiện nay, theo Urenco, mỗi ngày trên địa<br /> bàn Hà Nội, chỉ tính ở 7 quận nội thành có<br /> 15<br /> <br /> Tạp chí Kinh tế - Kỹ thuật<br /> <br /> nguy hại đối với môi trường không khí, đất và<br /> nước.<br /> <br /> 3.000 tấn chất thải được thu gom tại các quận<br /> và thị xã Sơn Tây; khoảng 2.200 tấn rác thải<br /> tập trung ở 18 huyện ngoại thành. Toàn thành<br /> phố đã có 23 đơn vị thu gom vận chuyển rác<br /> thải. Tỷ lệ thu gom rác ở Hà Nội đạt trung bình<br /> khoảng 83%, trong đó các quận nội thành có<br /> tỷ lệ thu gom trên 90%. Địa điểm tập trung rác<br /> thải chủ yếu tại bãi rác Nam Sơn (Sóc Sơn),<br /> bãi rác Xuân Sơn (Sơn Tây) và chủ yếu dùng<br /> công nghệ chôn lấp.  Thế nhưng, không<br /> phải loại rác nào cũng có thể xử lý theo kiểu<br /> chôn lấp, bởi có những loại rác không thể tiêu<br /> hủy hoặc có những loại rác nếu tiêu hủy rất<br /> <br /> Bên cạnh đó, tồn tại hình thức thu gom vận<br /> chuyển rác thải từ những cá nhân thu mua phế<br /> liệu và nhặt rác. Tuy nhiên, lực lựng này chỉ thu<br /> gom các loại rác có thể tái chế như: đồ nhựa,<br /> giấy-bìa, túi ni lông, đồ thủy tinh, sắt thép vụn…<br /> Xét trên nhiều phương diện, đây là hoạt động<br /> mang lại lợi ích cho nhiều bên, trước hết là tạo<br /> việc làm và thu nhập cho lực lượng tư nhân này.<br /> Ngoài ra nó làm giảm lượng rác thải đến khu xử<br /> lý, làm tăng lượng rác thải được tái chế, tái sử<br /> dụng.<br /> <br /> Hình 1: Sơ đồ chung của quá trình thu gom rác thải<br /> Nguồn: Jica, 2011<br /> 3.4. Tình hình xử lý rác thải<br /> 3.4.1. Chôn lấp rác<br /> <br /> các phương pháp khác là dễ vận hành, chi phí<br /> vừa phải. Do đó, nó phù hợp với điều kiện nước<br /> ta còn nghèo, các công nghệ còn lạc hậu. Tuy<br /> nhiên với phương pháp này có các nhược điểm<br /> như: tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường<br /> như ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước<br /> ngầm, ô nhiễm đất. Những ô nhiễm này sẽ xảy<br /> ra trong thời gian dài và rất khó khắc phục. Hiện<br /> <br /> Rác thải sinh hoạt sau khi được thu gom sẽ<br /> được vận chuyển đến khu chôn lấp. Phần lớn<br /> rác thải sinh hoạt hiện nay được xử lý bằng<br /> phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh. Phương<br /> pháp chôn lấp này được dự báo vẫn sẽ là chủ<br /> đạo trong tương lai gần. Ưu điểm của nó so với<br /> 16<br /> <br /> Tiềm năng sản xuất điện ...<br /> <br /> 4. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐIỆN TỪ RÁC<br /> THẢI HỮU CƠ TRÊN THẾ GIỚI<br /> <br /> nay bãi rác Nam Sơn là bãi rác chính của thành<br /> phố Hà Nội, được quy hoạch trở thành khu xử lý<br /> rác chính của thành phố Hà Nội.<br /> <br /> Hiện nay, có nhiều công nghệ khác nhau để<br /> chuyển hóa chất thải rắn thành năng lượng, bao<br /> gồm chôn lấp hợp vệ sinh, đốt, khí hóa, nhiệt<br /> phân và phân hủy kỵ khí. Đây là những công<br /> nghệ đã được thương mại hóa. Ngoài ra, còn<br /> một số quá trình khác cũng đang hoàn thiện như<br /> khí hóa plasma, phân hủy nhiệt nhanh. Mỗi quá<br /> trình đều có những ưu điểm, nhược điểm riêng.<br /> Dưới đây nhóm tác giả trình bày các quá trình<br /> chính đã được sử dụng phổ biến trong xử lý rác<br /> trên thế giới.<br /> <br /> 3.4.2. Chế biến phân vi sinh<br /> Hiện nay, chỉ có xí nghiệp chế biến phế thải<br /> Cầu Diễn thuộc công ty Môi trường Đô thị Hà<br /> Nội được thành lập từ 1996, có nhiệm vụ nghiên<br /> cứu ứng dụng công nghệ xử lý rác làm phân vi<br /> sinh hữu cơ. Theo thiết kế công nghệ thì nhà<br /> máy xử lý rác thải hữu cơ làm phân vi sinh theo<br /> phương pháp ủ đống tĩnh, thổi gió cưỡng bức<br /> với công suất thiết kế 30.000 m3/năm và xử lý<br /> khoảng 15.000 m3 chất thải/năm, đạt 1% tổng<br /> lượng chất thải đô thị phát sinh trong ngày, thu<br /> hồi được 7.500 tấn phân vi sinh phục vụ cho<br /> nông nghiệp.<br /> <br /> 4.1. Công nghệ chôn lấp<br /> Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh là giải pháp<br /> ra đời đầu tiên để xử lý rác tránh ô nhiễm môi<br /> trường đồng thời thu năng lượng cho sản xuất<br /> điện.Với công nghệ này, lựa chọn vị trí là yếu tố<br /> quan trọng đối với phương pháp chôn lấp. Các<br /> yếu tố quan trọng nhất khi chọn vị trí xây dựng<br /> là: khoảng cách đến khu dân cư, vùng đất khô,<br /> không có nguy cơ động đất, lũ lụt, cấu trúc đất<br /> ổn định.<br /> <br /> Rác thải dùng để ủ phân là rác hữu cơ được<br /> thu gom tại các chợ. Công nghệ đang được thực<br /> hiện qua các công đoạn ở trong nhà có mái che<br /> nên đảm bảo không gây mùi ra bên ngoài. Công<br /> nghệ hầu như không phát sinh nước thải mà tận<br /> dụng được nước rác ở trong các nhà chế biến<br /> đưa quay vòng bể ủ lên men để bổ sung lượng<br /> ẩm. Công nghệ này vừa giảm được diện tích<br /> chôn lấp vừa tiết kiệm được một khoản tiền do<br /> chi phí chôn lấp.<br /> <br /> Quá trình chuẩn bị mặt bằng cho chôn lấp<br /> phải theo đúng tiêu chuẩn công nghệ quy định<br /> như đầu tiên rải lớp vật liệu chống thấm, lớp<br /> vật liệu để bảo vệ màng chống thấm, thiết kế hệ<br /> thống thu hồi khí, thu hồi nước thải.<br /> <br /> Tuy nhiên do chưa có sự phân loại tại nguồn<br /> thu gom nên nhà máy gặp nhiều khó khăn trong<br /> khâu phân loại tự động và bằng công nhân. Rác<br /> thải chưa được phân loại từ nguồn nên làm giảm<br /> chất lượng hữu cơ trong rác làm tăng chi phí sản<br /> xuất lên khá cao, khoảng 150.000 đ/ tấn.<br /> <br /> Độ ẩm duy trì tối thiểu 40% để tạo môi<br /> trường phân hủy tối đa. Quá trình phân hủy và<br /> thu khí diễn ra trong khoảng 10 năm. Trong<br /> khi đó nếu chôn lấp bình thường thì thời gian<br /> khoảng 50 năm và hiệu suất thu khí thấp.<br /> <br /> 3.4.3. Thiêu đốt rác<br /> <br /> Khí thu hồi có thành phần chính là khí<br /> mêtan, ngoài ra có CO2, hơi nước và một số khí<br /> khác có được do quá trình phân hủy rác sinh ra<br /> như SO2­, NOx,…<br /> <br /> Thiêu đốt rác là phương pháp có chi phí cao<br /> nhất so với các phương án trên và hiện nay chưa<br /> được sử dụng để xử lý rác thải sinh hoạt. Công<br /> nghệ này mới chỉ được áp dụng đối với rác thải<br /> nguy hại bệnh viện nhưng hiện nay gây ra ô<br /> nhiễm không khí do khói từ quá trình đốt gây ra.<br /> <br /> Dưới đây là sơ đồ nhà máy sản xuất điện<br /> theo công nghệ chôn lấp.<br /> <br /> 17<br /> <br /> Tạp chí Kinh tế - Kỹ thuật<br /> <br /> Hình 2: Sơ đồ nhà máy phát điện từ rác<br /> Nguồn: Sudhir Kumar, 2000<br /> tái sinh, do vậy, công nghệ chôn lấp không còn<br /> là lựa chọn thích hợp.<br /> <br /> Rác trước khi đem chôn lấp sẽ được phân<br /> loại nhằm tách các thành phần có thể tái sử<br /> dụng như kim loại, các loại nhựa, nilông... Ban<br /> đầu rác được tách thủ công bởi các công nhân<br /> phân loại rác, sau đó rác cho đi qua thiết bị<br /> tách kim loại, sàng tuyển để loại các các cấu<br /> tử nặng. Thường công nghệ chôn lấp yêu cầu<br /> không cao trong việc phân loại rác. Ở nhiều<br /> nơi, rác thải đã được phân loại tại nguồn được<br /> chôn lấp luôn mà không cần qua giai đoạn phân<br /> loại. Rác sau khi được phân loại chủ yếu là<br /> thành phần hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học sẽ<br /> được đem chôn lấp.<br /> <br /> Ưu điểm: chi phí đầu tư ban đầu thấp, công<br /> nghệ đơn giản.<br /> Nhược điểm: tốn nhiều diện tích đất, nguy<br /> cơ gây ô nhiễm môi trường cao, hiệu suất thu<br /> hồi năng lượng thấp, thời gian xử lý lâu.<br /> 4.2. Công nghệ đốt<br /> Công nghệ đốt được chia thành các loại:<br /> công nghệ đốt một giai đoạn, công nghệ đốt<br /> hai giai đoạn và công nghệ đốt tầng sôi. Hiện<br /> nay, ở Châu Âu có khoảng 450 nhà máy, ở Mỹ<br /> có 87 nhà máy và ở Châu Á có hơn 400 nhà máy<br /> đốt rác.<br /> <br /> Xu hướng hiện nay trên thế giới, cũng như<br /> ở Việt Nam là hạn chế tỷ lệ chôn lấp, tăng tỷ lệ<br /> <br /> 18<br /> <br />