Ước tính phát thải khí metan từ chất thải rắn sinh hoạt tại huyện Lệ Thủy, tỉnh Quảng Bình sử dung mô hình IPCC (2006)

Journal of Science – 2016, Vol. 12 (4), 9 – 16<br /> <br /> Part D: Natural Sciences, Technology and Environment<br /> <br /> ƯỚC TÍNH PHÁT THẢI KHÍ METAN TỪ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT<br /> TẠI HUYỆN LỆ THỦ Y, TỈNH QUẢNG BÌNH SỬ DỤNG MÔ HÌNH IPCC (2006)<br /> Võ Thị Nho<br /> Trường Đại học Quảng Bình<br /> Thông tin chung:<br /> Ngày nhận bài: 06/04/2016<br /> Ngày nhận kết quả bình duyệt:<br /> 22/06/2016<br /> Ngày chấp nhận đăng: 12/2016<br /> Title:<br /> An estimation of methane<br /> emissions from municipal solid<br /> waste in Le Thuy district,<br /> Quang Binh province using the<br /> IPCC (2006) model<br /> Keywords:<br /> Municipal solid waste; Le Thuy<br /> district, Quang Binh province;<br /> IPCC model; methane gas<br /> emission<br /> Từ khóa:<br /> Chấ t thải rắ n sinh hoạt ; huyê ̣n<br /> Lê ̣ Thủy, tỉnh Quảng Bình;<br /> mô hình IPCC; phát thải khí<br /> CH4<br /> <br /> ABSTRACT<br /> This study aimed to define the methane gas emission from municipal solid waste<br /> (MSW) at Le Thuy district, Quang Binh province by the First Order Decay<br /> model (FOD) proposed by IPCC (2006).First, the municipal solid waste at Le<br /> Thuy district was classified for their compositions. Based on the development<br /> planning of the Le Thuy district up to 2020, the volume of solid waste collection<br /> was estimated. Then, the CH4 emission was taken into account based on<br /> organic components in the waste loading by the FOD proposed by IPCC<br /> (2006). The obtained results show that the CH4 released from municipal solid<br /> waste in Le Thuy district in 2014 is 158 tons, equivalent to 3,950 tons of CO2<br /> per year. The model indicates that there will be about 429 tons of CH4-emission<br /> equal to 10,725 tons of CO2 in 2020.<br /> <br /> TÓM TẮT<br /> Nghiên cứu nhằm xác đi ̣nh lượng khí CH4 phát sinh từ chấ t thải rắ n sinh hoạt<br /> (CTRSH) tại huyê ̣n Lê ̣ Thủy, tin<br /> ̉ h Quảng Bình bằ ng mô hình FOD do IPCC đề<br /> xuấ t. Trước hế t, CTRSH tại huyê ̣n Lê ̣ Thủy được phân loại để xác đi ̣nh thành<br /> phầ n. Dựa vào đi ̣nh hướng phát triển kinh tế - xã hội huyê ̣n Lê ̣ Thủy đế n năm<br /> 2020 để dự báo lượng CTRSH thu gom. Từ đó tính toán lượng phát thải khí<br /> metan dựa trên thành phầ n chấ t hữu cơ dễ phân hủy sinh học theo mô hình<br /> FOD do IPCC đề xuấ t. Kế t quả cho thấ y, lượng CH4 phát sinh từ CTRSH tại<br /> huyê ̣n Lê ̣ Thủy năm 2014 là 158 tấ n/năm tương đương với 3950 tấ n CO2/năm,<br /> dự báo đế n năm 2020 là 429 tấ n/năm tương đương với 10725 tấ n CO2/năm.<br /> <br /> (BQLCTCC) huyê ̣n Lê ̣ Thủy, khố i lươ ̣ng chấ t thải<br /> rắ n sinh hoa ̣t (CTRSH) thu gom đươ ̣c năm 2011<br /> là 9.413 tấ n/năm, đế n năm 2014 là 11.744<br /> tấ n/năm. Do đó, vấ n đề thu gom và xử lý CTR,<br /> đă ̣c biê ̣t là CTRSH trên điạ bàn huyê ̣n đang đươ ̣c<br /> quan tâm giải quyế t. Hiê ̣n nay, CTR trên điạ bàn<br /> huyê ̣n đươ ̣c thu gom và tiế n hành xử lý ta ̣i baĩ rác<br /> Lê ̣ Thủy (Ban Quản lý công triǹ h công cô ̣ng<br /> huyê ̣n Lê ̣ Thủy, 2014).<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU<br /> Huyê ̣n Lê ̣ Thủy là mô ̣t trong 6 huyê ̣n của tỉnh<br /> Quảng Bình triể n khai chương trình xây dựng<br /> nông thôn mới bề n vững, xanh – sa ̣ch - đe ̣p.<br /> Trong đó vấ n đề vê ̣ sinh môi trường là chỉ tiêu<br /> quan tro ̣ng để đánh giá hiê ̣u quả của chương trin<br /> ̀ h<br /> nông thôn mới. Cùng với sự phát triể n kinh tế xã<br /> hô ̣i, sự gia tăng dân số thì lươ ̣ng chấ t thải rắ n<br /> (CTR) phát sinh ngày càng tăng. Theo số liê ̣u từ<br /> Ban Quản lý các công trình công cô ̣ng<br /> <br /> Thực tế hoa ̣t đô ̣ng xử lý CTR ở Viê ̣t Nam nói<br /> 9<br /> <br /> Journal of Science – 2016, Vol. 12 (4), 9 – 16<br /> <br /> Part D: Natural Sciences, Technology and Environment<br /> <br /> chung và huyê ̣n Lê ̣ Thủy nói riêng cho thấ y,<br /> phương pháp chôn lấ p là phương pháp đươ ̣c áp<br /> du ̣ng phổ biế n. Việc chôn lấp các CTR phát thải<br /> một lượng đáng kể khí gây hiê ̣u ứng nhà kin<br /> ́ h như<br /> CH4, CO2,... CH4 là một loại khí có khả năng gây<br /> hiệu ứng nhà kính gấp 23 lần so với khí CO2. Mă ̣t<br /> khác, khí CH4 là một khí thiên nhiên, một tài<br /> nguyên quan trọng được dùng để tạo ra năng<br /> lượng: điện năng, nhiệt năng... Do đó, viê ̣c tính<br /> toán khí metan từ CTRSH giúp xác đinh<br /> ̣ tiề m<br /> năng thu hồ i, tái sử dụng khí CH4. Để ước tính khí<br /> CH4 phát sinh từ CTR, IPCC đã đề xuấ t mô hình<br /> phân hủy bậc 1-First Order Decay_FOD<br /> (Intergovermental Panel on Climate Change<br /> [IPCC], 2006). Phương pháp FOD ước tính khí<br /> metan dựa vào thành phầ n hữu cơ dễ phân hủy<br /> sinh ho ̣c trong CTRSH. Có nhiề u công trình<br /> nghiên cứu đã ứng du ̣ng mô hin<br /> ̀ h FOD do IPCC<br /> (2006) đề xuấ t để tính toán phát thải khí metan từ<br /> CTRSH cho các khu đô thi,̣ các thành phố như Đà<br /> Nẵng (Võ Diê ̣p Ngo ̣c Khôi, 2008), thành phố Cầ n<br /> Thơ (Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Viê ̣t,<br /> Nguyễn Xuân Hoàng, Vũ Thành Trung, 2014).<br /> <br /> số phát thải CTRSH (kg/người/ngày).<br /> b. Phương pháp xác đi ̣nh lượng CTRSH thu gom<br /> Tổ ng lươ ̣ng CTRSH thu gom đươ ̣c trên điạ bàn<br /> huyê ̣n Lê ̣ Thủy đươ ̣c xác đinh:<br /> ̣<br /> W = k.Gsh.N.365/1000 (tấ n/năm) (1)<br /> Trong đó:<br /> -<br /> <br /> k: Tỷ lệ thu gom.<br /> <br /> -<br /> <br /> Gsh: hệ số phát sinh CTRSH, kg/người/ngày.<br /> <br /> -<br /> <br /> N: Dân số (người).<br /> <br /> -<br /> <br /> W: lượng CTR thu gom, tấn/năm.<br /> <br /> 2.1.2 Phương pháp xác đi ̣nh thành phầ n CTRSH<br /> Viê ̣c lấ y mẫu và phân loa ̣i thành phầ n CTRSH<br /> theo phương pháp 1/4 (phương pháp tiêu chuẩ n<br /> của WHO). CTRSH đươc̣ lấ y từ xe vâ ̣n chuyể n<br /> của BQLCTCC huyê ̣n Lê ̣ Thủy trong 3 đơ ̣t của<br /> tháng 12/2014.<br /> 2.1.3 Phương pháp xác đi ̣nh độ ẩm<br /> Sấy chén đựng bằng sứ và nắp ở 1050C trong tủ<br /> sấy đến khối lượng không đổi, xác định khối<br /> lượng của chén và nắp. Cân 1 đến 1,2 g mẫu CTR<br /> cho vào chén, đậy nắp hở và tiến hành sấy mẫu ở<br /> trong tủ sấy. Sau 3 giờ sấy, làm nguội mẫu trong<br /> bình hút ẩm 1 giờ, cân và ghi lại khối lượng chính<br /> xác của cả thiết bị chứa và mẫu CTRSH. Lặp lại<br /> quá trình sấy thêm 1,5 đến 2 giờ cho đến khi khối<br /> lượng không đổi.<br /> <br /> Nghiên cứu này áp dụng mô hình FOD do IPCC<br /> (2006) đề xuất để ước tính khí metan phát thải từ<br /> CTRSH ở hiê ̣n ta ̣i và dự báo đế n năm 2020 nhằm<br /> đánh giá tiềm năng thu hồi, tái sử dụng lượng khí<br /> thải này và góp phầ n bảo vê ̣ môi trường.<br /> 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 2.1 Phương pháp xác đinh<br /> ̣ khố i lươ ̣ng và<br /> thành phầ n chấ t thải rắ n sinh hoa ̣t<br /> 2.1.1 Phương pháp xác đi ̣nh khố i lượng CTRSH<br /> a. Phương pháp xác đi ̣nh hê ̣ số phát sinh CTRSH<br /> (Gsh)<br /> <br /> Độ ẩm của CTRSH được tính theo công thức của<br /> phương pháp khối lượng khô:<br /> a =(w-d).100/w (2)<br /> Trong đó:<br /> <br /> Tiế n hành khảo sát thực tế 120 hộ gia đình bất kỳ<br /> sống tại 10 xã (bao gồ m Phong Thủy, Lô ̣c Thủy,<br /> Liên Thủy, Xuân Thủy, Sen Thủy, Mai Thủy, Mỹ<br /> Thủy, Hưng Thủy, Tân Thủy, Dương Thủy) và 30<br /> hô ̣ gia đình số ng ta ̣i thi ̣trấ n Kiế n Giang của huyê ̣n<br /> Lê ̣ Thủy đại diện cho các mức thu nhập cao, trung<br /> bình và thấp với tỷ lệ phiếu bằng nhau. Đồ ng thời,<br /> tiế n hành thu gom CTRSH trong 1 tuầ n để xác<br /> đinh<br /> ̣ tổ ng lươ ̣ng chấ t thải. Căn cứ vào số nhân<br /> khẩ u của các hô ̣ tiế n hành khảo sát để xác đinh<br /> ̣ hê ̣<br /> <br /> -<br /> <br /> a: độ ẩm (% khối lượng).<br /> <br /> -<br /> <br /> w: khối lượng mẫu ban đầu (kg).<br /> <br /> -<br /> <br /> d: khối lượng mẫu sau khi sấy khô đến khối<br /> lượng không đổi ở 1050C (kg).<br /> <br /> 2.2 Phương pháp ước tính phát thải metan<br /> theo mô hình FOD (IPCC, 2006)<br /> <br /> 10<br /> <br /> -<br /> <br /> Bước 1: Ước tính khối lượng CTRSH thu gom<br /> tại huyê ̣n Lê ̣ Thủy, W (tấn/năm).<br /> <br /> -<br /> <br /> Bước 2: Xác định được phần trăm thành phần<br /> <br /> Journal of Science – 2016, Vol. 12 (4), 9 – 16<br /> <br /> Part D: Natural Sciences, Technology and Environment<br /> <br /> CTR hữu cơ có trong CTRSH. Trên cơ sở đó<br /> tính toán được phần trăm cacbon hữu cơ có thể<br /> <br /> phân hủy trong CTR (DOC-Degradable<br /> Organic Cacbon) dựa trên công thức:<br /> <br /> DOC = 0,4. A + 0,2.B + 0,15.C + 0,43.D + 0,24.E + 0,39.G (3)<br /> tỷ lệ cacbon trên tổng khối lượng của từng thành<br /> phần CTR khác nhau là giá trị mặc định do IPCC<br /> (2006) đề xuất.<br /> <br /> Trong đó:<br /> o A: thành phần giấy trong CTR (%).<br /> o B: thành phần rác thải vườn trong CTR (%).<br /> <br /> -<br /> <br /> o C: thành phần rác thực phẩm trong CTR (%).<br /> o D: thành phần gỗ, rơm rạ và rác công viên<br /> trong CTR (%).<br /> o E: thành phần sản phẩm dệt may trong CTR<br /> (%).<br /> <br /> Bước 3: Xác định dữ liệu các thông số mô<br /> hình như MCF(Methane Correction Factor),<br /> DOCf (fraction of Degradable Organic<br /> Cacbon), F(fraction of CH4).<br />  Hê ̣ số tương quan hiê ̣u chin̉ h metan MCF.<br /> <br /> o G: thành phần cao su và da trong CTR (%).<br /> Các hệ số 0,4; 0,2; 0,15; 0,43; 0,24; 0,39; thể hiện<br /> Bảng 1. Hê ̣ số tương quan hiêụ chỉnh metan MCF của từng loa ̣i baĩ chôn lấ p CTRSH<br /> <br /> Loa ̣i baĩ chôn<br /> lấ p<br /> <br /> Quản lý - ky ̣<br /> khí<br /> <br /> Quản lý - bán<br /> hiế u khí<br /> <br /> Hê ̣ số MCF<br /> <br /> 1,0<br /> <br /> 0,5<br /> <br /> Không quản<br /> lý - sâu(≥5m)<br /> 0,8<br /> <br />  Hê ̣ số phân hủy cacbon hữu cơ trong baĩ chôn lấ p:<br /> <br /> -<br /> <br /> DOCf.<br />  Giá tri ̣ mă ̣c đinh<br /> ̣ của mô hình do IPCC (2006) đề<br /> xuất: DOCf = 0,5.<br /> <br /> 0,4<br /> <br /> 0,6<br /> <br /> Bước 5: Xác đinh<br /> ̣ lượng cacbon hữu cơ phân<br /> hủy DDOCmd (mass of decomposable<br /> Degradable Organic Cacbon deposited):<br /> (5)<br /> <br /> DDOCma, T = DDOCm +DDOCma, T-1 . e-k<br /> <br /> Giá tri ̣mă ̣c đinh<br /> ̣ của mô hình do IPCC (2006) đề<br /> xuất: F= 0,5.<br /> <br /> (6)<br /> <br /> Trong đó:<br /> o DDOCmd: Khối lượng cacbon hữu cơ phân<br /> hủy trong bãi chôn lấp (tấn/năm).<br /> <br /> Bước 4: Xác đinh<br /> ̣ lươṇ g cacbon hữu cơ có<br /> trong chấ t thải DDOCm (mass of<br /> decomposable Degradable Organic Cacbon)<br /> DDOCm = WT . DOC . DOCF . MCF<br /> <br /> Baĩ chôn lấ p<br /> không phân<br /> loa ̣i<br /> <br /> DDOCmd = DDOCma, T . (1 - e-k)<br /> <br />  Hê ̣ số phát sinh khí CH4 trong ô chôn lấ p: F<br /> <br /> -<br /> <br /> Không quản<br /> lý - nông<br /> (