Luận án Nghiên cứu tương quan giữa dòng vật chất và năng lượng trong quản lý chất thải đô thị, áp dụng cho một quận nội thành của Thành phố Hà Nội

 
Sau Bể 
điều hòa 
Vào 
SBR 
Sau 
SBR 
Xả ra 
nguồn 
(QCVN 
40:2011, 
cột A) 
Nhiệt độ mùa 
đông 
oC 15-20 
Nhiệt độ mùa 
hè 
oC 25-30 
pH _ 6.5-8.5 6.5-8.5 6.5-8.5 6.5-8.5 6.5-8.5 
BOD(a) mg/L 170 153 130.1 20 30 
COD(b) mg/L 246 221 188 50 75 
TSS(c) mg/L 180 180 81 20 20 
T-N(d) mg/L 40 40 40 15 20 
T-P(e) mg/L 10 10 10 3 4 
Coliforms 
MPN/100
ml 
105 105 105 104 3000 
(a), (b), (c) – Xem tính toán bể lắng sơ cấp, Phụ lục 11. 
(d), (e) - Báo cáo Đánh giá hoạt động quản lý NT đô thị tại VN của WB, 2013 [135]. 
Bảng 3.12 xác định tỷ lệ thành phần CTR khu vực quận Long Biên (được giả thiết 
tương đương với thành phần CTR các quận nội thành thành phố Hà Nội). Trong nghiên 
cứu này, do công nghệ lò đốt yêu cầu chi phí rất lớn và khó khả thi cho các đô thị Việt 
Nam trong tương lai gần, lượng CTR hữu cơ đưa đi đốt được tính vào lượng CTR đưa 
về làm phân compost (PA1) hay phân hủy kỵ khí (PA2), còn lại chỉ đốt CTR nguy hay 
và thành phần không phân hủy sinh học được. 
Bảng 3.12. Tỷ lệ thành phần CTR khu vực quận Long Biên(a) 
TT Mốc thời gian 
Khu vực đô thị 
Sản xuất 
phân 
hữu cơ 
Tái sử 
dụng, tái 
chế 
Đốt CTR 
nguy hại + 
vô cơ 
Chôn lấp vô 
cơ + tro sau 
đốt 
103 
1 Đến 2020 (tỷ lệ %)(a) 35 10 15 40 
2 Đến 2030 (tỷ lệ %)(b) 30% 20% 35% 15% 
3 Đến 2030 (tỷ lệ %)(c) 58,75% 12,5% 10,0% 18,75% 
(a)- Hệ số CTR thực tế của thành phố so với CTRSH phát sinh tại hộ gia đình, theo quy 
hoạch: 1,2. Nếu tính hệ số này, bù cho tỷ lệ giảm thiểu tại nguồn: 1,2, thì lượng CTR 
cần xử lý của thành phố coi như sẽ không đổi. CTR hữu cơ, trong nghiên cứu này, PA1: 
sản xuất phân hữu cơ; PA2: phân hủy kỵ khí, thu biogas. 
(b)- Quy hoạch chung Hà Nội mở rộng 2030, tầm nhìn 2050 [126]. 
(c)- Quy hoạch xử lý CTR Thành phố Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn 2050 [128]. 
Bảng 3.13 thống kê các giá trị chính, tính cho CTRSH, CTR hữu cơ và bùn BTH, 
phục vụ cho nghiên cứu này. 
Các tính toán công nghệ để xác định kích thước công trình, các thông số kỹ thuật 
của thiết bị chính, được thực hiện theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 7957:2008: Mạng lưới 
thoát nước bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế, của Bộ Xây dựng [136]. Các 
quá trình công nghệ không được đề cập đến trong TCVN 7957:2008 được tính toán theo 
Metcalf & Eddy, 2003 [137] và các phương pháp tính toán thông dụng khác. PA1 được 
tính với giả thiết: 
- Các công đoạn XLNT, phân hủy bùn từ NMXLNT hoạt động 24h/ngày. 
- Các công đoạn làm khô bùn từ NMXLNT hoạt động 12h/ngày. 
- Các công đoạn nạp bùn BTH hoạt động 8h/ngày. 
- Các công đoạn nạp, phân loại, xử lý CTR hoạt động 8h/ngày. 
Bảng 3.13. Số lượng và thành phần CTRSH, bùn BTH cần xử lý 
Thông số tính toán Đơn vị Giá trị 
1) CTR sinh hoạt 
Dân số khu vực tính toán người 428.860 
Hệ số phát thải rác kg/người/ngày 1,3 
104 
Tổng khối lượng CTR t/ngày 557,5 
Tỷ lệ CTR hữu cơ % 58,75 
Khối lượng CTR hữu cơ t/ngày 327,54 
Độ ẩm % 60 
Tỷ trọng t/m3 1,2 
Thể tích CTR hữu cơ m3/ngày 272,95 
2) Bùn BTH 
Dân số khu vực tính toán người 428.860 
Số người trung bình trong 1 hộ người/hộ 4,70 
Số hộ tính toán hộ 91.247 
Số hộ gia đình có BTH hộ 72.997 
Chu kỳ hút bùn trung bình năm 6,20 
Số BTH hút trong ngày hộ 32,26 
Dung tích trung bình của BTH hộ gia đình m3 2,60 
Lượng phân bùn hút mỗi ngày m3/ngày 83,87 
Hàm lượng chất hữu cơ theo COD g/L 37,67 
Hàm lượng chất rắn, TS g/L 25,50 
Hàm lượng chất hữu cơ bay hơi, VS g/L 20,90 
Độ ẩm % 97,05 
Tỷ trọng t/m3 1,03 
Khối lượng bùn BTH t/ngày 86,38 
Lượng chất rắn trong bùn BTH t/ngày 2,46 
Lượng cặn hữu cơ (không tro) t/ngày 1,74 
Lượng cặn vô cơ (tro) t/ngày 0,72 
Các tài liệu đã được sử dụng để tra cứu khi tính toán được trình bày ở Phụ lục 10. 
Sơ đồ cân bằng chất cho các hệ thống XLCT theo PA1 được biểu diễn trên hình 3.8. Kết 
quả tính toán chi tiết các quá trình xử lý CTR, bùn BTH, NT và bùn từ NMXLNT cho 
PA1 được trình bày chi tiết ở Phụ lục 11; các kết quả chính được trình bày tóm tắt ở 
Hình 3.8, với các thông số đầu vào, ra qua từng công đoạn chính xử lý CTR, bùn BTH, 
nước thải và bùn của NMXLNT. NL cần cung cấp cho các quá trình xử lý theo PA1 
được trình bày ở Bảng 3.14. 
105 
SƠ ĐỒ XỬ LÝ CHẤT THẢI QUẬN LONG BIÊN THEO PHƯƠNG ÁN 1
Thông số tính toán chính:
Số dân tính toán: 428,860 người
Công suất Nhà máy XLNT: 122,200 m3/ngày
Tổng lượng rác sinh hoạt cần xử lý: 557.5 t/ngày
Tổng lượng phân bùn bể tự hoại cần xử lý: 86.4 t/ngày
Tổng lượng bùn của Nhà máy XLNT: 679.0 t/ngày
100% 557.5 t/ngày
R 557.5 t/ngày
12.5% 10.00% 58.75% 18.75% E2 8.52 E1 0.66 
69.69 t/ngày 55.75 t/ngày 327.54 t/ngày 104.53 t/ngày TS2 131.02 Q 52.31 t/ngày Khác: H2O, NH3, CO2 353.73 t/ngày
Tái sử 
dụng, tái 
chế
CTR nguy hại 
+ vô cơ: Đốt
Rác h/cơ 
dễ p/hủy
Chôn lấp: vô 
cơ + tro
327.54 t/ngày TS1 40.00 t/ngày
W 60.00% Compost 59.64 t/ngày
TS7 35.79 t/ngày
Bp 86.38 t/ngày 0.1%
Bể chứa + 
làm đặc
2 Bơm 
trục vít
49.24 t/ngày E4 10.790 
Phần khó phân 
hủy
15.71 t/ngày
W 97.05% Rác W 95.0% Rác h.cơ + bùn TH 376.78 t/ngày TS6 8.64 t/ngày
TS3 2.55 t/ngày TS4 0.09 t/ngày Xử lý cùng nước rác TS5 2.46 t/ngày W trước 64.57%
Chôn lấp 49.24 t/ngày E3 0.004 TS trước 133.48
Rác h.cơ, bùn TH + độn 429.09 t/ngày
W sau 59.57%
TS sau 173.48 t/ngày
Nước chiết N (bể): 2 Cấp polymer
437.06 t/ngày D (m): 8.90 Bơm h/c P (kg/ngày) 42
H d (m): 3.00 
Bùn từ bể SBR Hch (m): 2.00 437.06 t/ngày Bãi chôn lấp
Ptr (%) 1.00 B (t/ngày) 679.02
874.13 t/ngày 6 Bơm Txả (h) 4 2 Bơm W 98.00 % W 96.9% B (t/ngày) 679.02
W 99.00 % Tl (ng): 0.33 TS 8.74 t/ngày T (oC) 20 2 bơm W(%) 96.9% 2 bơm
TS 8.74 t/ngày Xe vận chuyển
2 Bơm Cặn tươi từ Bể lắng đợt 1 B (t/ngày) 679.02
W 96.9% B 81.72 t/ngày
Q 241.96 t/ngày TS 20.84 W 75%
W 95.00 % Pha lỏng TS 19.38 t/ngày
TS 12.10 t/ngày 583.98 t/ngày
Rác thải sinh hoạt Dây chuyền phân loại
Xử lý thành phân bón 
hữu cơ
Bùn bể tự hoại SCR
Phối trộn thêm các phụ gia 
sẵn có từ phế thải nông 
nghiệp (rơm, trấu, mạt 
cưa)
Máy ép bùn ly tâm
Bể nén bùn trọng lực
Bể nạp bùn
Bùn TXL nước thải Bể trộn
Thiết bị nghiền rác
Hình 3.8. Sơ đồ cân bằng chất cho các hệ thống XLCT (CTR, bùn BTH, NT) quận Long Biên theo PA1 
106 
Bảng 3.14. Năng lượng cần cấp cho Nhà máy xử lý CTR, bùn BTH và NMXLNT - 
PA1 
T
T 
Công đoạn xử lý 
 Năng 
lượng điện 
tiêu thụ 
(kWh/ngày) 
 Mức 
tiêu hao 
điện 
kWh/t, 
kWh/m3 
I 
Tổng NL điện cần cung cấp cho xử lý CTR hữu cơ 
và bùn BTH thành phân compost 
11974,38 35,83 
II Tổng NL điện cần cung cấp cho NMXLNT 74.499,93 0,61 
III Tổng NL cần cho XLNT, CTR, bùn BTH 
94,474.31 
(kWh/ ngày) 
3.2.2.2. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL cho PA1: 
 Kết quả phân tích dòng vật chất cho PA1, phần xử lý CTR và bùn BTH, được thể 
hiện bằng phần mềm STAN (Dòng vật chất theo TS (t/ngày): Hình 3.9). Sơ đồ cho thấy 
rõ phương pháp ủ compost cho phép giảm đáng kể thể tích CTR hữu cơ trước đây đưa 
ra BCL của thành phố (từ 327,54 tấn CTR hữu cơ/ngày còn 15,71 tấn /ngày, hay chỉ còn 
Hình 3.9. Sơ đồ cân bằng chất cho xử lý CTR và bùn BTH ở quận Long Biên theo PA1 
(theo TS, t/ngày) 
107 
phải chôn lấp 4,8% so với lượng CTR hữu cơ ban đầu), đồng thời tạo ra nguồn phân bón 
có giá trị dinh dưỡng. 
Kết quả phân tích nhu cầu NL (điện năng) cho PA1, phần xử lý CTR và bùn BTH, 
được thể hiện bằng phần mềm SANKEY (Hình 3.10). SANKEY cho thấy các công đoạn 
tiêu thụ NL đáng kể nhất tại Trạm phân loại và chế biến phân compost là nghiền CTR, 
thổi khí cưỡng bức, các băng tải phân loại CTR, vận chuyển và đóng gói sản phẩm. 
Tương tự, kết quả phân tích dòng vật chất cho PA1, phần xử lý bùn từ NMXLNT, 
được thể hiện bằng phần mềm STAN (Dòng vật chất theo TS (t/ngày), (Hình 3.11). Một 
lượng lớn chất rắn trong bùn (19,35 t/ngày) được đưa ra BCL sau khi tách nước, như 
cách làm truyền thống hiện nay, lãng phí tài nguyên có thể thu hồi và tái tạo. 
Hình 3.10. Phân tích nhu cầu điện năng cho xử lý CTR và bùn BTH ở quận Long Biên 
theo PA1 (kWh/ngày) 
Kết quả phân tích cân bằng NL cho PA1, phần xử lý NT và bùn từ NMXLNT, 
được thể hiện bằng phần mềm SANKEY (Hình 3.12, kWh/ngày). SANKEY chỉ rõ công 
108 
đoạn sục khí cho bể bùn hoạt tính theo mẻ SBR tiêu thụ nhiều NL nhất tại NMXLNT. 
Toàn bộ NL điện tiêu thụ phải được cấp từ mạng lưới điện của khu vực. 
Hình 3.11. Sơ đồ cân bằng chất cho xử lý nước thải ở quận Long Biên theo PA1 (theo 
TS, t/ngày) 
Hình 3.12. Phân tích nhu cầu năng lượng (điện năng) cho XLNT ở quận Long Biên 
theo PA1 (kWh/ngày) 
3.2.3. Tính toán công nghệ Trung tâm xử lý chất thải và nhu cầu năng lượng theo 
PA2 
3.2.3.1. Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2 
109 
Ở PA2, lượng bùn BTH và CTR hữu cơ nghiền được đưa về NMXLNT, nạp vào 
bể phân hủy kỵ khí. Bùn BTH trước đó đã được nén, tách một phần nước. Bùn sau bể 
phân hủy kỵ khí được tách nước trong bể nén bùn và trong máy quay ly tâm. Toàn bộ 
lượng nước chiết, tách ra từ các công đoạn này, cùng với nước chiết từ bể nén bùn hoạt 
tính dư, được đưa về ngăn tiếp nhận của NMXLNT. Do vậy, công suất của NMXLNT 
là 122.700 m3/ngày, lớn hơn so với công suất tính toán của PA1. 
PA2 được tính với giả thiết: 
- Các công đoạn XLNT, phân hủy bùn từ NMXLNT hoạt động 24h/ngày. 
- Các công đoạn làm khô bùn từ NMXLNT hoạt động 12h/ngày. 
- Các công đoạn nạp bùn BTH hoạt động 8h/ngày. 
- Các công đoạn nạp, phân loại, xử lý CTR hoạt động 8h/ngày. 
Kết quả tính toán chi tiết các quá trình xử lý CTR, bùn BTH, NT và bùn từ 
NMXLNT cho PA2 được trình bày chi tiết ở Phụ lục 12. Các kết quả chính được trình 
bày ở Hình 3.14. Kết quả tính toán NL tiêu thụ và có thể thu hồi được trình bày ở Bảng 
3.15 và Bảng 3.16. 
Bảng 3.15. Năng lượng thu được từ hệ phân hủy kỵ khí 
TT Thông số 
Hiệu suất 
sinh điện/ 
nhiệt của 
CHP 
Tổng năng 
lượng 
(kJ/ngày) 
Tổng năng 
lượng điện 
quy đổi 
(kWh/ngày) 
1 
Nhiệt năng của khí CH4 
sinh ra 
 1.821.903.920 506.084,42 
2 NL điện thu từ CHP 37.0% 674.104.450 187.251,24 
3 NL nhiệt thu từ CHP 36.0% 655.885.411 182.190,39 
4 
Tổng NL thu được từ hệ 
CHP 
 369.441,63 
5 Tổn thất NL 27.0% 136.642,79 
110 
Bảng 3.16. Năng lượng tiêu tốn và thu hồi tại TTXLCT - PA2 
TT Công đoạn xử lý 
 Năng 
lượng điện 
tiêu thụ 
(kWh/ngày) 
 Mức tiêu 
hao điện 
(kWh/t, 
kWh/m3) 
I 
Tổng NL cung cấp cho quá trình phân loại 
CTR, nghiền rác hữu cơ và cấp cho bể phân 
hủy kỵ khí 
10.224 18,34 
II 
Tổng NL điện cần cung cấp cho các quá trình 
XLNT 
73.704,73 0,60 
III NL cung cấp cho Cụm xử lý bùn, thu hồi NL 24.456,75 0,20 
IV 
Tổng NL điện cần cung cấp cho Nhà máy 
XLNT 
98.161,48 0,80 
V 
Tổng NL điện cần cung cấp cho Trung tâm 
XLCT 
108.385,48 
VI 
Tổng NL nhiệt cần cung cấp cho Trung tâm 
XLCT 
117.088,23 
VII Cân bằng NL cho Trung tâm XLCT 
1 NL điện sinh ra từ hệ CHP 187.251,24 
2 NL nhiệt sinh ra từ hệ CHP 182.190,39 
3 
Tiềm năng NL sinh ra từ viên đốt (bùn khô 
sau sấy) 
132.587,08 
4 Tổng NL có thể sinh ra được 502.028,71 
5 NL điện còn dư 78.865,75 
6 NL nhiệt còn dư 65.102,16 
3.2.3.2. Phân tích dòng vật chất và tính toán cân bằng NL theo PA2 
Sơ đồ cân bằng chất cho PA2 tại TTXLCT được mô tả trên hình 3.13. Kết quả phân 
tích dòng vật chất của nó, thể hiện bằng phần mềm STAN (Dòng vật chất theo TS 
(t/ngày): Hình 3.14). Toàn bộ lượng chất rắn có trong bùn từ NMXLNT theo PA2 được 
đưa vào chu trình xử lý – phân hủy bùn, thu NL, sau đó tiếp tục được sấy thành viên 
nhiên liệu (viên đốt). 
111 
Thống số tính toán
Số dân tính toán: 428,860 người
Công suất nước thải xử lý 122,700 m3/ngày
Tổng lượng rác xử lý 557.5 t/ngày
Tổng lượng bùn xử lý 764.1 t/ngày
100%
- 
R 557.52 t/ngày 557.52 t/ngày
Nhiệt năng
12.50% 10.00% 58.75% 18.75%
69.69 t/ngày 55.75 t/ngày 327.54 t/ngày 104.53 t/ngày
Tái sử 
dụng, tái 
chế
Đốt CTR nguy hại 
+ vô cơ Rác hữu cơ
Chôn lấp vô 
cơ + tro
Biogas 71,600.39 m3/ngày
E1 10.259 MWh/ngày
Nước chiết TS1 131.017 t/ngày
471.88 t/ng A1, A2 327.54 t/ngày R khí/bùn 6 4 bơm
N (bể) 2 W 60.00% m3/ngày 6,258.76 71,600.39 m3/ngày
D (m) 11.30 4 bơm 77,859.14 m3/ngày CH4 50,120.27 m3/ngày
H d (m) 3.00 E6 6.650 MWh/ngày 4 bơm
Bùn từ bể SBR Hch(m) 2.00 471.88 t/ngày
P tr(%) 1.00 TS 9.438 t/ngày
Btxl 1,186.71 t/ngày 943.76 t/ngày 6 Bơm T xả (h) 4 2 Bơm W 98.00% B (t/ngày) = 764.07 G (t/ngày) 272.90 T (oC) 35
W 99 % Tl(ng) 0.33 E2 61.035 MWh/ngày R (t/ngày) = 327.54 Phh 85.8% t (ngày) 1.0
TS 9.438 t/ngày TS2 21.585 t/ngày B/R = 2.33 T 370C E5 23.288 MWh/ngày P (atm) 5.0
2 Bơm Cặn tươi từ Bể lắng đợt 1 Nước bs = 0 d (%) 5.00 Thiết bị trao đổi nhiệt V (m3) 3,763.30 
W = 85.8% V (m3) 5215.63 N (bể) 4.00 
242.95 t/ngày TS 12.147 t/ngày T (oC) = 20 H (m) 10.00 H (m) 10.00
W 95% D (m) 25.78 D (m) 21.90
HRT (ngày) 20
N (bể) 4
Bp 86.38 t/ngày 0.1% Bể chứa + 2 Bơm trục W 95.0% Gia nhiệt cho hỗn hợp bùn
W 1.0 % Rác làm đặc 49.24 t/ngày E4 0.484 MWh/ngày 2 bơm bùn tái tuần hoàn
TS3 2.550 t/ngày TS4 0.086 t/ngày TS5 2.462 t/ngày TS6,7 155.063 t/ngày
Chôn lấp E3 0.002 MWh/ngày
39.32 t/ngày 2 Bơm bùn thô 1091.61 t/ngày 2 bơm bùn sau phân hủy
Nước tách
155.06 Bùn thô
E7 0.021 MWh/ngày
TS8 46.790 t/ngày Polymer Nhiệt sấy bùn
983.18 t/ngày 93.58 kg/ngày 187.16 t/ngày W 15.00%
W 95.24% 2 bơm polymer W 75.00% E9 106.633 MWh/ngày
2 máy TS11,12 45.458 t/ngày
2 bơm 53.48 t/ngày
Sấy bùn Viên nhiên liệu
Nước chiết B1, B2 Bùn khô Bùn khô
263.33 t/ngày 2 bơm 2 Bơm (Nhiệt năng)
133.68 t/ngày
TS9 46.790 t/ngày Nước bay hơi
532.69 t/ngày
W 93.50% TS10 1.332 t/ngày
719.85 t/ngày E8 0.742 MWh/ngày
Nước tách
SS 2,500 mg/L
Dây chuyền phân loại
Điện năng
Xử lý khí biogas
Bể nén bùn
Máy quay ly tâmsau phân hủy
C
ấ
p
 n
h
iệ
t
CHP
Bể nạp bùn - rác
Trộn Polymer
SƠ ĐỒ DÒNG VẬT CHẤT TRUNG TÂM XỬ LÝ CHẤT THẢI QUẬN LONG BIÊN, PHƯƠNG ÁN 2, THEO TS
Bồn chứa Biogas
SCR
Rác thải sinh hoạt
Bùn bể tự hoại
Bể nén bùn trọng lực
Bể phân hủy kị khí 
Thiết bị nghiền rác
Bùn TXL nước thải
Heat
exchanger
Hình 3.13. Sơ đồ cân bằng chất cho TTXLCT quận Long Biên theo TS (PA2) 
112 
Hình 3.14. Sơ đồ cân bằng chất cho TTXLCT ở quận Long Biên theo PA2 
(theo TS, t/ngày) 
Kết quả phân tích nhu cầu NL cho PA2, tại TTXLCT, được thể hiện bằng phần 
mềm SANKEY (Hình 3.15, kWh/ngày). Cũng như PA1, cấp khí cho bể SBR là hoạt 
động tiêu thụ nhiều điện năng nhất trong TTXLCT. Do có thêm lượng CTR hữu cơ 
nghiền và bùn BTH được đưa về xử lý cùng bùn từ NMXLNT, và có thêm các công đoạn 
phân hủy kỵ khí bùn, thu hồi biogas sản xuất điện và nhiệt, nên TTXLCT trong PA2 tiêu 
thụ nhiều NL hơn so với PA1. Đổi lại, với PA2, một nguồn NL điện và nhiệt được sinh 
ra để cấp cho bản thân nhu cầu của Trung tâm. 
 Sơ đồ cân bằng NL của TTXLCT của PA2 được thể hiện Hình 3.16. Giản đồ biểu 
diễn SANKEY cho thấy, áp dụng công nghệ kỵ khí, phân hủy bùn từ các công đoạn 
XLNT, bùn BTH và CTR hữu cơ nghiền cho phép thu khí biogas, chuyển hóa thành điện 
113 
năng và nhiệt năng. Tổng NL quy đổi thu được giúp TTXLCT tự cấp hoàn toàn NL tiêu 
thụ cho các quá trình xử lý. Ngoài ra, nhiệt thừa có thể được tận dụng để sấy bùn sau khi 
tách nước, và nhiệt từ các viên đốt sau sấy bùn có thể được bán ra thị trường. Kết quả 
phân tích mối quan hệ giữa các dòng vật chất và NL trong TTXLCT theo PA2, cho thấy 
có một lượng nhiệt lớn sinh ra từ cụm CHP, có thể tận dụng hoặc cấp ra ngoài. Do đặc 
điểm TTXLCT quận Long Biên đứng tách biệt, không gần với các xí nghiệp công nghiệp, 
nên việc bán nhiệt không khả thi. Vì vậy, giải pháp cấp nhiệt để nung nóng bùn lên 37oC 
trước khi vào bể phân hủy kỵ khí được xem xét. Nhu cầu nhiệt này là nhỏ so với nhiệt 
lượng sinh ra từ CHP. 
Hình 3.15. Phân tích nhu cầu năng lượng (điện năng) cho TTXLCT quận Long Biên 
theo PA2 (kWh/ngày) 
114 
Hình 3.16. Phân tích cân bằng năng lượng (điện năng và nhiệt năng) cho TTXLCT 
quận Long Biên theo PA2 (kWh/ngày) 
Sơ đồ nguyên lý của cụm CHP được mô tả ở Hình 3.17. Kết quả tính toán cân 
bằng NL (điện năng và nhiệt năng) của hệ thống cho thấy quá trình làm nóng bùn trước 
bể phân hủy kỵ khí không sử dụng hết nhiệt sinh ra. Một nhu cầu nhiệt khác tại TTXLCT 
được xem xét là sấy bùn. Bằng cách này, NL tiềm năng trong viên đốt được khai thác, 
vận chuyển đi.Phân tích trên đây về lựa chọn công nghệ XLCT trong Trung tâm, căn cứ 
vào kết quả phân tích cân bằng chất và cân bằng NL, là ví dụ cho thấy các phân tích này 
là công cụ hữu hiệu, đắc lực, hỗ trợ quá trình ra quyết định, giúp lựa chọn công nghệ xử 
lý, lựa chọn mô hình QLCT và xây dựng phương thức tổ chức QLCT phù hợp cho mỗi 
một khu vực đô thị. 
115 
Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý thu hồi năng lượng (điện và nhiệt) từ biogas bằng hệ CHP, 
TTXLCT quận Long Biên theo PA2 
3.2.3.3. Tính toán công nghệ TTXLCT theo PA2A (tiền XL nguyên liệu) 
Quá trình phân hủy kỵ khí có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, trong đó có thành 
phần, tính chất của nguyên liệu nạp, trạng thái tồn tại của các hợp chất hữu cơ trong 
nguyên liệu, tỷ lệ phối trộn, vv... Trong trường hợp nguyên liệu nạp là các dòng CT khác 
nhau, để đảm bảo quá trình phân hủy được ổn định, tránh các cú sốc, cũng như để thu 
được hiệu suất sinh khí mê -tan cao nhất, người ta thường áp dụng các biện pháp tiền xử 
lý nguyên liệu nạp trước bể phân hủy kỵ khí. Như đã trình bày ở Chương 2, phương pháp 
tiền xử lý bằng thủy phân ở nhiệt độ cao (THP) là một trong những phương pháp hiệu 
quả nhất, bắt đầu được quan tâm và ứng dụng ở các nước phát triển. Nhiệt thủy phân cho 
phép tận dụng nhiệt từ cụm CHP để giúp phân hủy các polymer tự nhiên phức hợp có 
trong nguyên liệu nạp thành các monomer và olygomer, phá vỡ cấu trúc các thành phần 
khó phân hủy, thành các hợp chất có mạch các bon ngắn hơn, dễ tan hơn, dễ phân hủy 
sinh học hơn, làm thức ăn cho các vi khuẩn axit hóa, đồng thời giảm kích thước các tạp 
chất rắn, tăng diện tích tiếp xúc bề mặt giữa thức ăn (nguyên liệu nạp) và vi sinh vật. 
116 
Tiền xử lý còn giúp giảm thiểu được chi phí xử lý bã bùn sau phân hủy, và nhất là phát 
huy được hiệu quả nếu bùn này được sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp (đảm bảo 
an toàn về mặt vi sinh). Đây là phương pháp được lựa chọn để áp dụng cho PA2A: dựa 
trên PA2 và có tiền xử lý trước phân hủy kỵ khí. 
 PA2A sử dụng 2 hệ thống trao đổi nhiệt HE1 và HE2 để gia nhiệt cho hỗn hợp 
bùn CTR. Tham khảo 2 kỹ thuật THP tiên tiến nhất hiện nay của tập đoàn Veolia và Tập 
đoàn Cambi [46], nghiên cứu sinh lựa chọn bộ THP áp suất 7 bar, nhiệt độ 165oC, thời 
gian lưu bùn 30 phút. Chi tiết tính toán nhiệt của cụm CHP, HE1, HE2 và THP được 
trình bày ở Phụ lục 10. Kết quả phân tích cân bằng NL (nhiệt và điện năng) cho PA2A 
được trình bày ở Hình 3.18. 
 Tiếp theo, sơ đồ cân bằng chất và cân bằng NL được thể hiện cùng trên một giao 
diện, sử dụng công cụ STAN (Hình 3.19), cho phép dễ dàng nhận biết được mối liên hệ 
giữa dòng CT – các công đoạn xử lý – sản phẩm và NL cần thiết cung cấp hay sinh ra 
trong hệ thống. Sơ đồ cho ta thấy với cùng một địa bàn phục vụ, nguồn chất thải đô thị 
Hình 3.18. Cân bằng năng lượng (điện năng và nhiệt năng) cho TTXLCT quận Long 
Biên theo PA2A (kWh/ngày) 
117 
Hình 3.19. Cân bằng chất và cân bằng năng lượng TTXLCT quận Long Biên theo 
PA2A trên cùng sơ đồ 
mang theo NL tiềm ẩn nhiều hơn cả là CTRSH hữu cơ, tiếp theo đó là bùn từ NMXLNT, 
cuối cùng là bùn BTH. Trong trường hợp tỷ lệ đấu nối thấp, HTTN chung, tiềm năng thu 
hồi NL từ NT sẽ hạn chế. Lượng bùn này sẽ tăng dần trong tương lai cùng với sự phát 
triển của HTTN đô thị. Ngược lại, trong tương lai, khi BTH không còn ở các khu vực đô 
thị có 
 HTTN riêng, lượng bùn BTH sẽ giảm và không còn nữa. Về mặt tiêu thụ NL, nhà 
máy XLNT tiêu thụ nhiều NL hơn cả, chủ yếu cho cấp khí trong bể xử lý sinh học với 
bùn hoạt tính theo mẻ SBR. Nhiệt lượng sinh ra từ cụm CHP được tận dụng cho cụm 
tiền xử lý THP và ổn nhiệt cho bể mê-tan cho thấy có thể tận dụng hiệu quả loại hình 
NL này và nâng cao hiệu suất quá trình phân hủy CT trong bể mê-tan thu biogas. Mộ