Đề tài Công nghệ lên men mêtan kết hợp phát điện - Giải pháp xử lý rác cho các đô thị lớn, góp phần kìm hãm biến đổi khí hậu

TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 29 CÔNG NGHỆ LÊN MEN MÊTAN KẾT HỢP PHÁT ĐIỆN -GIẢI PHÁP XỬ LÝ RÁC CHO CÁC ĐÔ THỊ LỚN, GÓP PHẦN KÌM HÃM BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Nguyễn Văn Phước, Nguyễn Thị Thùy Diễm, Nguyễn Hoàng Lan Thanh Viện Môi Trường và Tài Nguyên, ĐHQG-HCM (Bài nhận ngày 11 tháng 08 năm 2010, hoàn chỉnh sửa chữa ngày 19 tháng 10 năm 2010) TÓM TẮT: Trên cở sở phân tích tình hình xử lý chất thải rắn ñô thị (CTRĐT) ở nước ta, cũng như các nghiên cứu tiềm năng cơ chế phát triển sạch trong và ngoài nước. Đề tài ñã tính toán ñược với lượng phát sinh CTRĐT khoảng 21.500 tấn/ngày như hiện nay, trong ñó phần hữu cơ chiếm 70-85% nếu áp dụng công nghệ lên men metan sẽ thu ñược khoảng 3,6 triệu kWh ñiện/ngày và lợi nhuận từ dự án giảm phát thải CO2 là 160.000 USD/ngày. Kết hợp với nghiên cứu của Omid Tayyeba ở SWECO cho thấy công nghệ lên men metan cho phép giảm khí tCO2e (tấn CO2 tương ñương) gấp 1,6 lần so với ủ phân compost và gấp 1,5 lần so với bãi chôn lấp có thu khí phát ñiện. Từ ñó, ñề tài ñề nghị nên áp dụng công nghệ lên men metan hai giai ñoạn kết hợp phát ñiện ñể xử lý CTRĐT nhằm thu tối ña khí metan với thời gian phản ứng ngắn, hạn chế khai thác nhiên liệu không tái tạo, nhờ ñó giảm phát thải khí nhà kính, chủ ñộng trong việc ứng phó với biến ñổi khí hậu theo xu thế chung của thế giới hiện nay. Từ khóa: Biến ñổi khí hậu, chất thải rắn ñô thị, công nghệ lên men metan. GIỚI THIỆU Chất thải rắn (CTR) luôn là vấn ñề bức xúc của bất kỳ ñô thị phát triển nào ở Việt Nam cũng như trên thế giới, lượng rác thải với nguồn phát sinh ña dạng và ñang ngày càng gia tăng theo ñà phát triển dân số và mức sống của người dân. Hiện nay tổng lượng CTRĐT phát sinh trên toàn quốc ước tính khoảng 21.500 tấn/ngày, ở khu vực nông thôn khoảng 30.000 tấn/ngày và căn cứ số liệu dự báo ñến năm 2015 – 2020, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh sẽ cao gấp 2-3 lần so với hiện nay [5]. Tỷ lệ tăng cao tập trung ở Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh và các ñô thị ñang có xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy mô lẫn dân số và công nghiệp. Việc thu gom và xử lý rác ñang chiếm một phần ñáng kể trong ngân sách nhà nước. Nếu công tác quản lý và xử lý chất thải rắn không hiệu quả sẽ gây mất mỹ quan ñô thị, tác ñộng ñến ngành du lịch và ñặc biệt ảnh hưởng ñến chất lượng sống của dân cư trong khu vực bởi các mầm bệnh, mùi hôi, vi trùng, nước rò rỉ… Thêm vào ñó các loại chất thải nguy hại không ñược phân loại riêng mà còn lẫn với chất thải sinh hoạt ñưa ñến những bãi chôn lấp (BCL) gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, dẫn ñến suy thoái môi trường. Do ñó cần phải chú trọng công tác quản lý và xử lý CTRĐT ñể ñảm bảo cho sự phát triển bền vững của ñất nước trong tương lai. Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010 Trang 30 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM 1. HIỆN TRẠNG CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTRĐT TẠI VIỆT NAM Hiện nay ở Việt Nam phương pháp xử lý CTRĐT chủ ñạo là chôn lấp chiếm 85 – 90% và hầu hết các BCL ñều ở quá tải so với công suất tiếp nhận.Việc chiếm nhiều quỹ ñất cũng như khó kiểm soát vấn ñề ô nhiễm môi trường trong quá trình vận hành, ñặc biệt làm gia tăng phát sinh metan - một loại khí nhà kính gây ra biến ñổi khí hậu. Thực tế tại Thành Phố Hồ Chí Minh từ BCL Phước Hiệp, Củ Chi của công ty Môi Trường Đô Thị ñến BCL Đa Phước của công ty WWS, mùi hôi phát tán luôn là vấn ñề ñược người dân quan tâm và phản ánh nhiều. Bên cạnh ñó chi phí xử lý nước rỉ rác từ BCL có nồng ñộ ô nhiễm cao tốn rất nhiều chi phí gặp khó khăn và phước tạp. Hình thức chế biến phân compost mới ñươc áp dụng ở nước ta khoảng 9% từ các ñô thị với tổng công suất hiện tại khoảng 1.400 tấn/ngày. Tuy nhiên qua khảo sát thực tế, hầu hết các nhà máy ủ phân compost ñang ít nhiều gây ra những tác ñộng môi trường do trục trặc kỹ thuật, hệ thống thổi khí tiêu tốn nhiều năng lượng nhưng thường xuyên bị tắc nghẽn ảnh hưởng ñến quá trình phân hủy, phát sinh nhiều mùi hôi. Nhiều công nghệ vẫn chưa phù hợp với thành phần rác của nước ta. Thêm trở ngại là hiện nay phân compost chưa có thị trường tiêu thụ vì bản thân lượng hữu cơ của rác thải chưa ñáp ứng chất lượng phân hữu cơ, cần bổ sung một tỉ lệ phân chuồng hợp lý mới có thể ñược thị trường chấp nhận nên các nhà máy sản xuất compost từ chất thải hữu cơ ñều hoạt ñộng không hiệu quả, phải gián ñoạn, tạm dừng hay ñóng cửa. 1.1.Công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh BCL hợp vệ sinh là giải pháp ñơn giản và ít tốn kém nhất nhưng ñó chỉ là bề ngoài vì phương pháp này yêu cầu một diện tích ñất rộng lớn, các lớp lót chống thấm ñắt tiền ñể bảo vệ nguồn nước, các hệ thống thu khí và xử lý nước thải… nên về lâu dài các BCL hợp vệ sinh sẽ tốn kém hơn rất nhiều so với những nhà máy chế biến phân compost. Bảng 0-1. Đánh giá hiện trạng một số BCL ñiển hình ở Việt Nam Tên Địa ñiểm Quy mô Công suất Thông tin chung - Hiện trạng BCL Nam Sơn Sóc Sơn Hà Nội 83,5 ha 1.500 tấn/ngày Nước rác tồn trữ rất cao trong khi khả năng xử lý và sức chứa các hồ của hệ thống có giới hạn nên khi mưa xuống phần nước rác dư này vẫn chảy rò rỉ ra bên ngoài mang theo nhiều chất ñộc hại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Mùi hôi ở tiếp nhận cũng ảnh hưởng ñến dân cư trong vùng. BCL Khánh Sơn Liên Chiểu Đà Nẵng 50 ha 400 tấn/ngày Vốn ñầu từ 2,8 triệu USD, thời gian hoạt ñộng 15 năm. Mùi hôi của rác lan tỏa khắp nơi, ruồi muỗi bùng phát, tình hình ô nhiễm môi trường tại ñịa phường ñang ở mức báo ñộng cao. Hệ thống xử lý nước rò rỉ không ñạt hiệu quả nên hiện TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 31 Tên Địa ñiểm Quy mô Công suất Thông tin chung - Hiện trạng nay người dân vẫn phải dùng nước ô nhiễm từ bãi rác cho các sinh hoạt khác ngoại trừ ăn uống. BCL 1A Phước Hiệp Củ Chi TP. HCM 43 ha 3.000 tấn/ngày Thường xuyên phải tiếp nhận khối lượng rác quá tải so với công suất thiết kế (5.000 tấn/ngày). Do áp dụng công nghệ xử lý nước rác không phù hợp nên nước thải ra mặt kênh Thầy Cai sau xử lý vẫn có màu ñen và mùi hôi ñặc trưng của nước rác. Hầu hết các chỉ tiêu như BOD, COD, Coliform… ñều vượt tiêu chuẩn cho phép. BCL Đa Phước TP. HCM 128 ha 3.000 tấn/ngày Tổng vốn ñầu tư 107 triệu USD, chi phí xử lý 16,4 USD/tấn, thời gian hoạt ñộng dự kiến 50 năm. Đã bắt ñầu tiếp nhận CTR từ tháng 7/2007 và vẫn phát sinh mùi hôi trong quá trình vận hành gây ảnh hưởng ñến khu dân cư do một số hạng mục trong khu xử lý vẫn chưa ñược hoàn thiện. 1.2.Sản xuất phân hữu cơ Qua phân tích thành phần CTRSH tại các khu ñô thị Việt Nam cho thấy thành phần rác hữu cơ chiếm 70-85%, ñây là tỉ lệ cao nên rất thích hợp với phương pháp xử lí bằng sinh học. Tuy nhiên hiệu quả thu ñược từ các dự án xử lý rắc ñô thị theo hướng ủ phân compost chưa mấy khả quan. Bảng 0-2. Đánh giá hiện trạng một số mô hình nhà máy xử lý CTR ở Việt Nam Nhà máy Địa ñiểm Công nghệ áp dụng Công suất thiết kế Thông tin chung – Đánh giá hiện trạng Nhà máy xử lý rác Cầu Diễn (Hà Nội) Ủ hiếu khí 20 ngày và ủ chín 28 ngày 140 tấn rác/ngày Sản lượng dự kiến là 37 tấn phân/ngày giá 680 ñồng/kg chưa tính khấu hao xây dựng cơ bản - Xây dựng từ năm 1986 và sửa chữa cải tiến (2000) với vốn ñầu tư là 100 tỷ VNĐ từ nguồn ODA của chính phủ Tây Ban Nha, công suất thiết kế dự kiến xử lý 11,5% tổng khối lượng rác phát sinh ở Hà Nội. - Các công ñoạn ñược ñiều khiển tự ñộng nhưng nhà máy chỉ hoạt ñộng 10,3% công suất do rác chưa phân loại tạp chất cao, ñộ ẩm lớn nên ảnh hưởng hiệu quả phân loại. - Khí thải, mùi hôi không ñược kiểm soát và xử lý. Tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình cấp khí cưỡng bức. Nhà máy phân bón Hóc Môn (TP. HCM) Ủ phân hiếu khí 250 tấn/ngày Sản lượng dự kiến là 70 tấn phân/ngày - Do chính phủ Đan Mạch viện trợ xây dựng (1981), xử lý một phần khối lượng CTR tại TP.HCM nhưng phải ñóng cửa (1991) do hệ thống sàn phân loại rác và các thiết bị khác bị hư hỏng nặng và không thể hoạt ñộng ñược. - Trong quá trình hoạt ñộng của nhà máy, ñộ ẩm và tạp chất của rác thu gom lớn nên hiệu suất phân loại của các thiết bị tại Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010 Trang 32 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Nhà máy Địa ñiểm Công nghệ áp dụng Công suất thiết kế Thông tin chung – Đánh giá hiện trạng nhà máy cũng như quá trình phân loại thủ công của công nhân cũng không ñạt hiệu quả. Nhà máy Vũ Nhật Hồng (Đồng Nai) Ủ hiếu khí trong thiết bị ổn ñịnh sinh hóa 350 tấn rác/ngày Sản lượng dự kiến là 70 tấn phân/ngày - Diện tích nhà máy 5 ha với vốn ñầu tư là 45 tỷ VNĐ áp dụng công nghệ khép kín của Đan Mạch, rác sau khi phân loại chuẩn bị ñược ủ trong thiết bị chuyên dụng trong vài ngày trước khi chuyển sang bãi ủ chín. - Mùi hôi phát sinh nhiều do lượng rác quá lớn tồn trữ trong khu vực bãi rác Trảng Dài hiện hữu. Nước rỉ rác ñược lưu chứa trong hồ không có lớp chống thấm nên khi mưa lớn dễ dàng rò rỉ tràn vào khu dân cư xung quanh gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. - Vành ñai cây xanh cách ly là 500m không ñược ñảm bảo. Nhà máy rác Thủy Phương (Huế) Công nghệ ñã ñăng ký ANSINH-ASC Ủ phân hiếu khí trong hầm chứa bêtông 150 tấn rác/ngày - Công nghệ nội hóa 100%, trình ñộ cơ khí hóa cao, bảo ñảm tính ñồng bộ liên hoàn khép kín ra ñến sản phẩm cuối cùng phù hợp với nhu cầu thị trường. - Nhà máy áp dụng quá trình phân tách tỉ mỉ nên xử lý triệt ñể, tỷ lệ chôn lấp dưới 10%. Diện tích 4,2ha, ñã ñáp ứng cơ bản nhu cầu xử lý toàn bộ rác sinh hoạt cho thành phố Huế. - Tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc cấp khí cưỡng bức và hệ thống phân loại bằng máy. Mùi hôi chưa ñược giải quyết triệt ñể. Quá trình ủ tĩnh không có ñảo trộn nên chất lượng phân không ñồng ñều. Công nghệ ủ phân trong hầm tốn nhiều diện tích ñất mặt bằng. Trong tương lai tại các ñộ thị lớn của nước ta, các dự án xử lý CTRSH sản xuất phân compost nếu triển khai cần căn cứ trên tài liệu khảo sát thu thập ñược về những nhà máy sản xuất phân rác ñã và ñang vận hành ở nước ta ñặc biệt cần phải quan tâm ñến những tác ñộng môi trường như khí thải, mùi hôi phát sinh hay nước thải rò rỉ. Từ các phân tích ñánh giá trên cần có giải pháp công nghệ phù hợp ñể xử lý CTRĐT ở các ñô thị lớn ở nước ta nhằm giảm ô nhiễm môi trường và biến ñổi khí hậu hướng tới phát triển bền vững. 2. CÔNG NGHỆ LÊN MEN MÊTAN Giới thiệu công nghệ mêtan hóa chất thải hữu cơ sản xuất ñiện Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ dưới ñiều kiện kị khí xảy ra theo ba bước. Đầu tiên là quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lượng lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm nguồn năng lượng và mô tế bào. Sau ñó là quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra từ quá trình thủy phân thành các hợp chất có phân TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 33 tử lượng thấp hơn. Và cuối cùng là quá trình chuyển hóa các hợp chất trung gian thành các sản phẩm cuối ñơn giản hơn, chủ yếu là khí metan (CH4) và khí carbonic (CO2). Sản phẩm của quá trình là khí sinh học (biogas) ñược sử dụng như một nguồn nhiên liệu và lượng bùn thải ñã ñược ổn ñịnh sinh học, chứa nhiều ñạm, sử dụng như một nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng. Sản phẩm khí sinh học có nhiệt trị trung bình 4.500 – 6.300 kcal/m3, trong ñó methane có nhiệt trị cao nhất (9.000 kcal/m3). Công nghệ xử lý CTR ứng dụng quá trình phân hủy kị khí hiện nay ñã ñược quan tâm nhiều và áp dụng rộng rãi trên thế giới nhờ hiệu quả bảo vệ môi trường thông qua việc sử dụng khí sinh học như một nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Hiện tại ở Việt Nam, công nghệ kị khí ứng dụng ñể xử lý sinh học CTRĐT vẫn chưa phát triển ở quy mô lớn do chi phí ñầu tư cao, trang thiết bị ñắt tiền, kỹ thuật vận hành phức tạp ñòi hỏi chuyên môn. Có rất nhiều công nghệ kị khí với quy mô lớn ñã ñược áp dụng thực tế trên thế giới như composting kị khí dạng mẻ nối tiếp nhau (SEBAC), quá trình KAMPOGAS, quá trình DRANCO, quá trình BTA, quá trình VALOGRA, quá trình BIOCELL. Hiệu suất tạo biogas của các công nghệ khác nhau ñược trình bày trong bảng 2-1 . Bảng 0-1. Hiệu suất tạo khí của các hệ thống ủ ki khí CÔNG NGHỆ KỊ KHÍ LƯỢNG BIOGAS THU ĐƯỢC (m3/tấn chất thải) BTA 80-120 Valorga 80-160 WAASA 100-150 DRANCO 100-200 Linde 100 Kompogas 130 (Nguồn[8]) Trong ñó công nghệ ủ kị khí theo phương pháp ướt nhiều giai ñoạn BTA cho phép rút ngắn thời gian ủ, phân huỷ nhanh khắc phục ñược các nhược ñiểm của công nghệ kị khí hiện nay ñang ñược áp dụng rộng rãi trên thế giới. Bảng 0-2.Một số nhà máy ñiển hình trên thế giới áp dụng thành công công nghệ công nghệ ủ kị khí BTA Thành phố, công suất thiết kế tấn/năm, loại chất thải Thời gian bắt ñầu Pamplona (Tây Ban Nha) 100,000 tấn/năm (MSW) Tháng 12 năm 2008. Newmarket (Canada) 120,000 tấn/năm CTRĐT Tháng 7 năm 2000. Ypres (Bỉ) 50,000 tấn/năm biowaste Tháng 9 năm 2003. Granoliers (Tây Ban Nha) 50,000 tấn/năm, MSW Mùa thu năm 2007. Barcelona Ecoparc I (Tây Ban Nha) 50,000 tấn/năm biowaste, MSW Tháng 12 năm 2007. Villacidro (Italy/Sardinia) 45,000 tấn/năm hỗn hợp chất thải Mùa hè 2002. Toronto (Canada) 25,000 tấn/năm phục vụ khu dân cư SSO Tháng 4, 2002. Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010 Trang 34 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Thành phố, công suất thiết kế tấn/năm, loại chất thải Thời gian bắt ñầu Mülheim (Đức) 22,000 tấn/năm biowaste Tháng 12 năm 2003. Erkheim (Đức) 11,500 tấn/năm chất thải thương mại Tháng 11 năm 1997. Karlsruhe (Đức) 8,000 tấn/năm biowaste Mùa xuân 1996. Singapore 300 tấn/ngày organicwaste Tháng 03 năm 2009 (Nguồn:[11]) Hình 0-1. Công nghệ ướt liên tục ña giai ñoạn BTA ở Canada Canada [11] American[11] Singapor [11] Italia Hình 0-2. Một số hình ảnh các nước trên thế giới sử dụng công nghệ ủ kị khí BTA Công nghệ của ủ kị khí theo phương pháp ướt ña giai ñoạn BTA kết hợp phát ñiện Rác sinh hoạt hữu cơ sau khi phân loại nghiền thủy lực ñược ñưa qua bể trộn ñể trộn cùng men vi sinh, bổ sung nước cho TS = 10%. Sau ñó chất hữu cơ ñược ly tâm phần chất lỏng ñược chuyển sang bể metan hóa, bánh bùn chuyển sang thành dạng sệt bằng nước và thủy phân trong bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn ở ñiều kiện nhiệt ñộ thường với thời gian lưu nước 2 – 3 ngày. Giá trị pH ñược duy trì trong khoảng 6 – 7 tại bể thủy phân nhờ hoàn lưu nước từ bể Ngăn chứa Máy cắt Điện cực Kim loại Máy nghiền Chất ñộc Bể trộn Hệ thống loại bỏ cát sạn Bể thủy phân Máy ly tâm Lớp màng cố ñịnh phản ứng metan Máy ly tâm Dư lượng thủy phân Chất trơ Khí Khí Nhà máy nhiệt ñiện kết hợp Điện năng Nhiệt năng TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 35 metan hóa. Dòng ra từ bể thủy phân ñược ly tâm khử nước và chất lỏng chuyển vào bể metan hóa. Phần bánh bùn ñược chuyển qua khu sản xuất phân compost Kết quả có khoảng 60% CHC ban ñầu sẽ chuyển thành Biogas. Biogas sau khi lọc và nén sẽ qua máy phát ñiện. Phần nước sau bể metan ñược tái sử dụng ñể trộn với phần hữu cơ ở bể trộn. Phần nước thừa ñược xử lý ñạt quy chuẩn, tái sử dụng làm nước vệ sinh hoặc tưới cây trong khuôn viên. Hình 0-3.Công nghệ lên men kỵ khí kết hợp phát ñiện Khí Lỏng Bánh bùn Lỏng Bánh bùn Phay rác Rác hữu cơ sau khi ñược phân loại Cát, sỏi, thủy tinh Bể thủy phân Xử lý khí Máy phát ñiện TBPL rác = thủy khí ñộng Máy nghiền Máy nghiền Bể trộn Nhà ủ chín Máy ñánh tơi - nghiền Sàng rung Kho chứa Đóng bao Phần không hoai phân hữu cơ vi sinh Bể chứa nước Nước sạch Nước thải ñi xử lý Ép viên Viên nhiêu liệu RDF Nhựa không thể tái chế SX gạch Ly tâm Ly tâm Bể metan hóa Khí Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010 Trang 36 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Hiệu suất phát ñiện công nghệ lên men metan Hình 0-4. Hiệu suất phát ñiện của công nghệ lên men mêtan(Nguồn:[8]) 3. CÁC ƯU VIỆT CỦA CÔNG NGHỆ LƯA CHỌN Ưu ñiểm nổi bật của hệ thống BTA là tính ổn ñịnh sinh học cao và cho phép phân hủy rất nhanh rút ngắn thời gian ủ các chất hữu cơ như thực phẩm thừa, trái cây hoặc rau vì vậy khắc phục ñược nhược ñiểm của công nghệ ủ kị khí thông thường. Tiết kiệm ñược quỹ ñất vào việc chôn lấp hợp vệ sinh giảm tình trạng quá tải chất thải rắn ở ñô thị lớn không có ñất chôn lấp. Hạn chế nguồn metan phát thải vào khí gây ô nhiễm môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế cao thu hồi khí CH4 phát ñiện tiết kiệm chi phí ñiện năng cho ñịa phương phù hợp với xu thế của thế giới về giảm phát thải CO2 góp phần giảm biến ñổi khí hậu. Vì vậy có thể phát triển thành dự án CDM bán quota phát thải CO2. Hiện tại ở nước ta dự án thu hồi khí bãi rác và phát ñiện tại 2 bãi chôn lấp rác Đông Thạnh và Phước Hiệp 1, TP.Hồ Chí Minh và - Thu hồi, xử lý khí sinh học và tái tạo năng lượng ñối với hệ thống xử lý nước thải và chất thải rắn sinh hoạt tại KCN Tây Bắc, Củ Chi nhưng hiệu quả thu khí sinh học của BCL sẽ ít hơn nhiều so với quá trình lên men metan vì thời gian phân hủy chất thải rắn trong BCL thời gian rất lâu trong khi lên men metan trong thời gian ngắn. Việc phân loại CTRĐT trước khi lên men mêtan ñược thực hiện một cách kỹ lưỡng ñặc biệt là quá trình phân loại bằng tuyển thủy khí ñộng nên cát, các chất vô cơ chưa ñược loại ra trước ñó ñược tách ra khỏi phần hữu cơ ñem ñi ủ ñồng thời trong quá trình ủ kị khí lượng chất thải hữu cơ ñược chuyển sang dạng lỏng nên các chất ñộc hại sẽ ở trong nước thải phần chất rắn còn lại sau khi ủ kị khí ñem sản xuất phân compost sẽ không lẫn tạp chất vô cơ hay các chất ñộc hại nên chất lượng phân compost tốt hơn nhiều so với quá trình ủ phân compost theo công nghệ hiếu khí thông thường do phân loại khô. Bên cạnh ñó lượng chất hữu cơ ñã hầu như chuyển thành khí nên lượng compost thu ñược khoảng 10% ít hơn khoảng một nữa so 100 m3 khí/tấn rác 60%CH4 – 560 kWh 336 kWh nhiệt/tấn rác 56 kWh tổn thất 224 kWh Điện/tấn rác 93 kWh Nhiệt cho nhà máy 59 kWh Điện cho nhà máy 165 kWh/tấn rác ñể bán 234 kWh Xử lý chất thải TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 37 với quá trình compost hiếu khí nên khắc phục ñược việc không có thị trường tiêu thụ phân compost ở các ñô thị lớn. Hình 0-1.Tiềm năng giảm phát thải khí nhà kính từ các kịch bản khác nhau Hình 0-2. So sánh hiệu quả giảm phát thải CO2 từ các công nghệ xử lý CTRĐT năm thứ 14 Theo nghiên cứu của Omid Tayyeba SWECO công nghệ lên men mêtan cho phép giảm tCO2e (tấn CO2 tương ñương) gấp 1,6 lần so với ủ phân compost và gấp 1,5 lần so với bãi chôn lấp ñốt có thu khí phát ñiện [9]. Ta có thể tính ñược hiệu quả kinh tế CDM từ quá trình lên men mêtan chất thải hữu cơ sau khi phân loại. Theo bảng 2-2 hiệu suất tạo khí của công nghệ BTA phân hủy 1 tấn chất thải hữu cơ có TIỀM NĂNG GIẢM PHÁT THẢI GHGs CỦA CÁC KỊCH BẢN XỬ LÝ CTRĐT KHÁC NHAU CE Rs /n ăm tC O 2e Science & Technology Development, Vol 13, No.M2- 2010 Trang 38 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM khả năng thu hồi 100m3 khí sinh học tương ñương năng lượng ñiện là 224kWh (Hình 2-4) và so sánh với máy phát ñiện chạy dầu DO máy 1000 kVA tiêu thụ 90 kgDO/h. Dầu có hàm lượng C là 85,7 %. Lượng CO2 giảm thiểu khi triển khai giảm khoảng 1tấnCO2 /tấn hữu cơ. Lợi nhuận từ dự án giảm phát thải khí Cacbon Trung bình giá bán: 10 USD/tấn CO2[11]. Do ñó, bán ñược khoảng 10 USD/tấn hữu cơ. Với lượng phát sinh chất thải rắn sinh hoạt trên toàn quốc như hiện nay 21.500 tấn/ngày với thành phần hữu cơ khoảng 70-85% nên nếu áp dụng công nghệ mêtan sẽ thu khoảng 3,6 triệu kWh ñiện/ngày và lợi nhuận từ dự án phát thải CO2 là 160.000 USD/ngày tương ñương 1nghìn tỉ VNĐ/năm. 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ những phân tích ñánh giá trên thì công nghệ lên men mêtan là giải pháp hữu hiệu xử lý CTRĐT. Mặc dù chi phí thiết bị ñầu tư ban ñầu cao, kỹ thuật vận hành phức tạp nhưng công nghệ mêtan hóa ñem lại lợi ích kinh tế vô cùng to lớn góp phần tiết kiệm năng lượng hạn chế khai thác tài nguyên. Đặc biệt việc thu hồi khí nhà kính CH4, giảm phát thải khí nhà kính, chủ ñộng trong việc ứng phó với biến ñổi khí hậu theo xu thế chung của thế giới hiện nay Vì vậy cần có các biện pháp khuyến khích, ưu ñãi, tạo ñiều kiện thuận lợi cho việc áp dụng ñồng bộ công nghệ mê tan hóa ở các ñô thị lớn nơi phát sinh nhiều chất thải rắn ở nước ta. CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG BÁO CÁO BCL: Bãi chôn lấp CDM (Clean Development Mechanism): Cơ chế phát triển sạch CTR: Chất thải rắn CTRĐT: Chất thải rắn ñô thị (MSW: Municipal Solid Waste) CTRSH: Chất thải rắn sinh hoạt METHANE FERMENTATION TECHNOLOGY COMBINE WITH GENERATOR. SOLUTION FOR DOMESTIC WASTE TREATMENT IN LARGE URBANS, CONTRIBUTE TO CLIMATE CHANGE INHIBIT Nguyen Van Phuoc, Nguyen Thi Thuy Diem, Nguyen Hoang Lan Thanh Institute for Environment & Resources, VNU-HCM ABSTRACT: Based on the existing condition of the treatment of domestic solid waste in Vietnam and the researches of the potential development of CDM in the national and international areas, the study finds out that if anaerobic digestion technology is applied, 3.6 million kWh per day is produced from 21.500 tons/ day domestic solid waste, which is composed of 70 – 85% organic material. Thereby, TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 13, SỐ M2 - 2010 Bản quyền thuộc ĐHQG-HCM Trang 39 this study brings out a profit of 160.000 USD per day. Moreover, concerning emission reduction, research results from Omid tayyeba in SWECO show that, anaerobic digestion technology reduces 1,6 times more than composting technology and 1,5 times more than landfills technology which have electricity production system from gas. Based on that, the study suggests that anaerobic digestion technology should be applied into two periods and combined with electricity production in order to maximin methane generation in the short time and prevent the use of unrenewable fuel. This helps to reduce GHGs emission and actively adapt to climate change in the general trend of the world. Key words: Climate change, domestic solid waste, anaerobic digestion technology. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trần Hiếu Nhuệ và cộng sự. Quản lý chất thải rắn – Tập 1 Chất thải rắn ñô thị. NXB Xây dựng (2001). [2]. Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy. Công nghệ xử lý rác thải và chất thải rắn. NXB Khoa học và kỹ thuật (2004). [3]. Nguyễn Văn Phước. Quản lý và xử lý chất thải rắn. NXB Xây Dựng (2007). [4]. Lê Văn Khoa và cộng sự. Triển khai hoạt ñộng dự án CDM tại TP. Hồ Chí Minh tiềm năng và xu hướng. [5]. Bộ Tài nguyên và Môi trường, www.monre.gov.vn. [6]. Một số báo cáo tình hình thu gom và xử lý chất thải rắn ñô thị ở nước ta. [7]. B.f.a.Basnayke. Municipal Solid Waste (MSW) for Organanic Agriculture. Annual Session of the Nationnal Agricultural Society of Sri Lanka on “Organic Agriculture: Trends and Challenges AGM (2001). [8]. Nickolas J. Themlis, Greening Waste, Anaerobic digestion for treating the organic fraction of municipal solid Wasters. (2004) [9]. Omid Tayyeba, CDM Project in Waste Disposal and Handling Sector, Advanced International Course In Local Environmental Management In Urban Areas 2009 Europe. [10]. The Anaerobic Digestion and the Valorga Process, Literature and brochures provided by the company. Jan (1999). [11]. Các trang web: www.canadacopmosting.com, www.ccibioenergy.com, www.bta- international.de, www.cdm.unfccc.int, www.greatlakesbiogas.com, www.iutglobal.com