thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng bãi rác của bãi chôn lấp phục vụ 2 triệu dân

trình bày về thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng bãi rác của bãi chôn lấp phục vụ 2 triệu dân

Mở đầu

Trớc quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá và sự phát triển ngàymột cao của nền công nghiệp trong mỗi quốc gia, cũng nh trên phạm vi trêntoàn thế giới, nhiều vấn đề môi trờng đã nảy sinh và thực sự trở thành nỗi locủa toàn nhân loại

ở nớc ta, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đang diễn ra với tốc

độ cao, bộ mặt xã hội đã có những bớc biến đổi tích cực Bức tranh về côngnghiệp hoá với các khu công nghiệp tập trung và hiện đại đang mở ra trớcchúng ta, hứa hẹn một sự phát triển đầy triển vọng

Tuy nhiên, song song với sự phát triển đó, đã làm nảy sinh nhiều vấn đềmôi trờng Tại các thành phố, các khu công nghiệp, chất lợng môi trờng hầu

nh đang có chiều hớng xấu đi, trở thành nguy cơ đe doạ cuộc sống không chỉ

đối với những ngời lao động trực tiếp với môi trờng ô nhiễm, mà còn đối vớicả khu dân c lân cận Một trong những vấn đề môi trờng đang đợc đề cập đếnhiện nay đối với các nớc phát triển trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nóiriêng là vấn đề chôn lấp chất thải rắn và ảnh hởng của nó tới môi trờng

Việt Nam hiện nay có trên 150 bãi chôn lấp chất thải rắn các loại, nhngtrong số đó phần lớn các bãi chôn lấp là không đủ tiêu chuẩn của bãi chôn lấphợp vệ sinh, vì vậy mà các bãi chôn lấp này đã và đang gây ra những ảnhkhông nhỏ tới môi trờng Bên cạnh những ảnh hởng do hoạt động chôn lấp,

ảnh hởng của nớc rác thì ảnh hởng tới môi trờng do khí sinh ra từ bãi chôn lấpchất thải rắn cũng là một vấn đề cần đợc quan tâm và xem xét

Khí sinh ra từ bãi chôn lấp chất thải rắn hay còn gọi là khí bãi rác(Landfill gas), với thành phần khí Cacbonic, Metan và một lợng nhỏ các thànhphần khí độc hại khác không chỉ gây nguy hiểm do cháy nổ và là nguồn gây ônhiễm môi trờng sinh thái Nhận thức đợc vấn đề đó, nhiều nớc trên thế giới

nh Nhật Bản, Mỹ, Canada, Đức … đã quản lý và kiểm soát rất hiệu quả khí bãi

rác, không chỉ giảm tối thiểu những ảnh hởng môi trờng mà hơn thế nữa họcòn tận dụng làm khí đốt hay sản xuất điện…

ở Việt Nam, kiểm soát và tận dụng khí bãi rác cha đợc nghiên cứunhiều Hầu hết các bãi chôn lấp chất thải rắn trên cả nớc cha có hệ thống kiểmsoát khí bãi rác thật triệt để, đã và đang gây ra những ảnh hởng tới môi trờngsinh thải đặc biệt là khu vực dân c lân cận

Xuất phát từ mục tiêu nâng cao chất lợng môi trờng sống, đảm bảo vấn

đề giảm thiểu ảnh hởng tới môi trờng của chất thải rắn đô thị nói chung và khíbãi rác nói riêng, đồ án:’ thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng khí bãirác của bãi chôn lấp phục vu 2 triệu dân ’.Nhằm đa ragiải pháp thích hợptrong việc kiểm soát những ảnh hởng môi trờng của bãi chôn lấp chất thải rắn

Nội dung của đồ án gồm các phấn sau:

Chơng I: Tổng quan về phơng pháp chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh

chơng ii: Thiết kế tổng thể cho bãi chôn lấp chất thải rắn phục vụ cho 2 triệu dân

chơng III: Dự tính lợng khí rác sinh ra tại bãi chôn lấp phục vụ 2 triệu dân

chơng IV: Thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng khí bãi chôn lấp phục vụ 2

Chơng I

Tổng quan về phơng pháp chôn lấp chất thải

rắn hợp vệ sinh.

1.1 Sự ra đời và vai trò của phơng pháp chôn lấp chất thải hợp vệ sinh.

Hiện nay trên thế giới có nhiều phơng pháp xử lý có hiệu quả Tuỳthuộc vào điều kiện kinh tế – xã hội, trình độ công nghệ và điều kiện tự nhiêncủa mỗi nớc mà áp dụng các biện pháp cho thích hợp Trong các phơng pháp

xử lý chất thải thì phơng pháp chôn lấp là phổ biến nhất, phù hợp với các nớcnghèo, đất đai rộng Phơng pháp này có thể áp dụng với nhiều loại chất thảikhác nhau nh rác thải hữu cơ, bùn thải, các chât trơ bị loại ra trong quá trìnhlàm phân compost hay cho sau khi đốt chất thải

1.2 Tình hình chôn lấp chất thải rắn ở các nớc trên thế giới và trong khu vực

1.3 Sơ lợc về chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh

1.3.1 công nghệ xử lý nớc rác

1.3.2 công nghệ xử lý khí rác

chơng ii:thiết kế tổng thể cho bãi chôn lấp chất

thải rắn phục vụ cho 2 triệu dân.

2.1 lựa chọn địa điểm xây dựng bãi chôn lấp

2 2.1 điều kiện tự nhiên

Điều kiện tự nhiên nh địa hình, địa chất, điều kiện khí tợng, thuỷ văn có

ảnh hởng rất lớn đến việc phân huỷ rác, đến việc hình thành và phát tán nớc rác, khí rác ra môi trờng xung quanh Dới đây là giả thiết về điều kiện tự nhiêncủa khu vực xây dựng bãi chôn lấp rác

1 Địa hình địa mạo

Khu vực xây dựng khu xử lý chất thải nằm trong khu vực có lớp đá nền chắc, đồng nhất, không có lớp đá vôi cũng nh các vết nứt kiến tạo

2 Khí hậu

2.2.2 điều kiện kinh tế xã hội

2.2 tính toán lợng rác thải và quy mô bãi chôn lấp rác2.2.1 khối lợng rác thải

Tiêu chuẩn thải rác.

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam tiêu chuẩn thải rác của khu đô thịlớn là 0.8-1.2 kg/ngời Để tính toán lợng rác thải ta lấy tiêu chuẩn thải rác là0.6kg/ngời.ngày

Tỷ lệ thu gom rác.

Giả thiết hiện tại rác thải hàng ngày của thành phố có tỷ lệ thu gom vàtiêu chuẩn thải rác nh sau:

Bảng 2.1: Tiểu chuẩn thải rác và tỷ lệ thu gom trong

N – Số dân (ngời)

GrácSH – lợn rác phát sinh hàng ngày

Tỷ lệ tăng dân số( tỷ lệ tăng tự nhiên + tỷ lệ tăng cơ học)

g – Tỉêu chuẩn rác thải hàng ngày (kg/ngời.ngày)

Với năm đầu tiên tính toán lợng rác thì q= 0 ta có số dân là N=2 triệungời g=0.6 kg/ngời.ngày

Thay số vào ta có:

GrácSH =2.000.000x(1+0)x0.6=1.200.000kg/ngày=1.200tấn/ngày

Lợng rác phát sinh trong 1 năm là:

1.200tấn/ngày x 365ngày=438.000 tấn/năm

Lợng rác đem xử lý tại bãi chôn lấp trong 1 năm là:

Tính toán giai đoạn 2 từ 2009-2013.

Giai đoạn này ta cũng tính với dân số tăng 5% mỗi năm và tiêu chuẩnthải rác là g=0.6 kg/ngời.ngày nhng tỷ lệ thu gom rác tăng lên thành 90%

Tính toán với giai đợan 3 từ năm 2014-2023.

Lợng rác thải trong năm 2014 đợc tính với tỷ lệ thu gom là 95% và lợngrác thải trung bình của ngời dân là 0.7kg/ngời.ngày Dân số trong năm nàytăng 5% mỗi năm so với năm 2013

Bảng 2.2: lợng rác thải phát sinh và đem chôn lấp

trong các giai đoạn

(ngàn.gời) Tiêu chuẩn thải

rác(kg/ng-ời.ngày)

Tổng ợng rácphát sinh(tấn)

l-Tỷ lệ thugom(%) Lợng rácđa đến bãi

chôn lấp(tấn)

2.2.2 quy mô bãi chôn lấp

Giai đoạn I: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 1.989.701 tấn

Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là:

vrác =Grác SHCL/ ρrác (m3)

Trong đó : ρrác –Tỷ trọng rác (lấy bằng 0,42 tấn/m3)

vrác=1.989.701/0,42=4.737.383 m3

Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k=0.75:

⇒ vrác nén= vrácx k= 4.737.383 x 0,75 =3.553.038 m3Diện tích bãi chôn lấp:

⇒ S1 = Vrácnén/ h Chọn chiều sâu chôn rác là h=18m thì diện tích bãi chôn lấp là:

⇒ S1 =3.353.038/21=263.188 m2

Giai đoạn II: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 2.230.560 tấn

Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là:

⇒ Vrác=2.230.560/0,42=5.310.857 m3

Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k =0,75:

⇒ Vrác =5.310.857x 0,75 =3.983.143 m3Diện tích bãi chôn lấp là:

⇒ S2=3.983.143/21=221.286 m2

Giai đoạn III: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 6.353.689 tấn

Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là:

⇒ Vrác=6.353.689/0,42=15.127.831 m3

Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k =0,75:

⇒ Vrác =15.127.831 x 0,75 =11.345.873 m3Diện tích bãi chôn lấp là:

⇒ S3 =11.345.873/21=630.326 m2Vậy diện tích cần thiết để chôn rác là:

S = S1 + S2 + S3 =263.188 + 221.286 + 630.326 = 1.114.800 m2= 112 haDiện tích khu bãi phải lớn hơn diện tích cần chôn lấp rác do đó cần bố trí đấtcho khu phụ nh văn phòng quản lý, đờng vận chuyển khu xử lý nớc rác, khu

xử lý khí bãi rác, Ta chọn diện tích khu quản lý này chiếm 20% tổng diệntích khu bãi Có nghĩa là diện tích khu quản lý chiếm 20%, còn diện tích khuchôn lấp rác chiếm 80%’Bộ khoa học công nghệ môi trờng-1998-Hội thảo tvấn về lựa chọn địa điểm, thiết kế quản lý bãi chôn lấp’

Diện tích khu quản lý bãi là:

Squản lý =20x112/80 =28 ha

Vậy tổng diện tích bãi chôn lấp là:

Sbãi=Srác + Squản lý = 112 + 28 = 140 ha

2.3 thiết kế tổng thể bãi chôn lấp

Mặt bằng tổng thể của bãi chôn lấp trong giai đoạn I và II gồm các mục

nh sau

2.3.1 bố trí mặt bằng các ô chôn lấp và vận hành các ô chôn lấp

Với diện tích cần để đào hố chôn rác là 112 ha, toàn bộ bãi chôn lấp đợcchia làm 20 ô chôn rác, diện tích của mỗi ô chôn rác là 56.000m2 Giả thiếtmỗi ô chôn cách nhau 1 năm.

Ô chôn lấp:

- Diện tích: 56.000 m2 (rộng trung bình 200m, dài 280m)

- Độ sâu chôn lấp trung bình: 18m (Độ cao đáy bãi +5)

độ cao vận hành trên mặt đất khoảng 2m

Phơng pháp vận hành cho bãi chôn lấp rác thải: Dự tính rác thải trong ngày

đ-ợc tập kết vào bãi chôn lấp rác từ đầu bãi đến cuối bãi theo kiểu lấn dần Sau

đó xe ủi san và đầm nén thành từng lớp (mỗi lớp có chiều cao đầm nén khôngquá 60cm ) cho đến khi đạt độ dày 3m Việc thực hiện đầm nén đợc thực hiệnbởi máy đầm chân cừu và xe ủi bánh xích Cứ sau mỗi lớp, rác đợc phủ 1 lớp

đất sét pha dày 30cm Sau mỗi ngày chôn lấp cũng phải phủ 1 lớp đất dày tơng

tự lên rác và đợc đầm nén Trong quá trình chôn lấp, rác thờng xuyên đợcphun thuốc diệt côn trùng và dùng chế phẩm EM

Sau khi rác đợc đổ đày đến độ cao mong muốn, trên bề mặt của lớp rác đợcphủ 1 lớp đất sét chống thấm dày 30cm, trên cùng phủ 1 lớp đất dày 50cm đểtrồng cây xanh trên bãi

Sau một thời gian sau khi đã hoàn thổ, có thể san ủi bãi rác và làm sân vui chơigiải trí nh: sân gon, công viên

2.3.2 đê bao, độ dốc các ô chôn lấp, mái dốc taluy đào các ô chôn lấp.

Bảng :độ dốc các ô chôn lấp,mái dốc taluy đào các ô

m=a:b=1:1.5

a b

2.3.3 hệ thống giao thông

Để đảm việc vận chuyển chất thải vào khu vực chôn lấp trong mọi thời tiết, ta xây dựng đờng từ ngoài vào dài với mặt đờng nhựa 3,5m , nền đờng rộng 6,5m

Đờng trong khu xử lý gồm 2 đoạn:

- Đoạn vào khu xử lý nớc thải dài với mặt đờng nhựa rộng 3,5m và nền

đờng rộng 6,5m

- Đoạn vào các ô chôn lấp

2.3.4 khu điều hành sản suất

Khu điều hành sản xuất đợc bố trí ở đầu bãi chôn lấp gồm các công trình:

- Nhà làm việc và nhà nghỉ của các cán bộ

- Gara ôtô và cầu rửa xe

- Các nhà thờng trực và trạm cân

2.3.5 hệ thống chống thấm, thu gom và xử lý nớc rác

Để hạn chế sự gây ô nhiễm của nớc rác tới nớc ngầm, nớc mặt khu vực bãi chôn rác, toàn bộ bãi chôn lấp rác đợc chống thấm thành và đáy bãi đồng thời dới đáy bãi có hệ thống thu gom nớc rác Nớc rác thu gom đợc dẫn về khu

xử lý Tại đây nớc rác đợc xử lý đạt tiêu chuẩn loại B rồi thải ra sông hay ra suối

Để hạn chế cho việc gây ô nhiễm môi trờng và gây cháy nổ ở bãi rác, toàn bộ bãi có bố trí hệ thống giếng thu khí gas và khí gas đợc tập chung lại đểchuyển thành điện năng hoặc năng lợng phục vụ cho con ngời

2.3.8 hệ thống cấp nớc

- Cấp nớc sinh hoạt dùng giếng khoan để bơm

- Cấp nớc phun cho rác và rửa xe dùng nớc ở hồ sinh học của khu xử lý nớc rác

2.3.9 hệ thống điện cấp cho toàn khu

Xây dựng trạm biến áp để cấp điện cho các nhu cầu:

- Để chiếu sáng dọc đờng vào khu chôn lấp chất thải dài?

- Chiếu sáng cho nhà điều hành sản xuất

- Cấp điện động lực cho khu xử lý nớc rác

2.3.10 hệ thống quan trắc môi trờng ở bãí rác

Bất kỳ một bãi chôn lấp nào dù nhỏ hay lớn đều cần phải có quan trắcmôi trờng để kiểm soát đợc những biến đổi về môi trờng tại khu vực

Quan trắc môi trờng tại bãi rác gồm môi trờng nớc, không khí, đất, sứckhoẻ con ngời

Môi trờng nớc

• Nớc mặt

- Điểm quan trắc: tiến hành quan trắc tại 4 điểm đó là điểm đầu vào củakhu vực xử lý n ớc rác, điểm thợng lu suối (hoặc sông), điểm hạ lu suối(hoặc sông)

- Các yếu tố quan trắc : Lu lợng và thành phần hoá học

Thành phần hoá học của mẫu nớc mặt và nớc thải so với điều kiện tiêuchuẩn môi trờng nơc Việt Nam

Các chỉ tiêu cần quan trắc của mẫu nớc mặt: Nhiệt độ, độ PH, tổng chất rắnlơ long, DO, BOD5 ,COD, NH4+, NO3-, NO2-, tổng phenol, CN-, dầu mỡ,

chất tảy rửa, tổng Fe, As, Cd, Pd, Hg,Cr+6, Cr+3,Mn, Zn, Sn, tổng Coliform,Fecal coliform.

- Các yếu tố quan trắc: Thành phần hoá học

Thành phần hoá học của mẫu nớc ngầm đợc so với tiêu chuẩn môi trờngViệt Nam

Các chỉ tiêu cần quan trắc của mẫu nớc ngầm: Nhiệt độ, độ pH, tổng chấtrắn lơ long, màu, NH4+, NO3-, tổng Fe, As, Cd, Pd, Hg,Cr+6, Cr+3,Mn, Zn,

Sn, tổng Coliform, Fecal coliform

- Tần suất quan trắc: 3 tháng/lần (riêng các chỉ tiêu kim loại nặng quan trắc

1 năm/ lần)

Không khí, đất và sức khoẻ con ngời

• Không khí

- Điểm quan trắc: Tiến hành quan trắc tại 4 điểm đó là tại trạm xử lý

n-ớc rác, điểm tại khu nhà điều hành sản xuất, điểm tại phía cuối bãi rác và điểmtại giữa bãi rác

- Các yếu tố quan trắc: Thành phần khí phát tán, nhiệt độ, tiếng ồn.Các chỉ tiêu mẫu khí đợc so với tiêu chuẩn Việt Nam

- Các chỉ tiêu cần quan trắc của mẫu khí: Nhiệt độ, NH3 , NOX ,CO,

CO2, CH4, SO2, các cấu tử vết

- Tần suất quan trắc: 3 tháng/lần.

• Độ sụt lún của đất

Quan trắc kiểm tra độ sụt lún của lớp phủ và thảm thực vật, tần suấtquan trắc 2 lần/năm

• Sức khoẻ con ngời

Cán bộ công nhân viên làm việc tại bãi rác cần đợc kiểm tra sức khoẻ

định kì 6 tháng

chơng III: dự tính lợng khí rác sinh ra tại bãi chôn lấp

phục vụ 2 triệu dân

3.1 cơ sở lý thuyết về sự hình thành khí rác

Khi chôn lấp rác xảy ra cùng lúc và kết hợp lẫn lộn giữa các phản ứngPhản ứng phân huỷ chất hữa cơ bằng vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí tạo

CO2, sau đó là quá trình yếm khí tạo ra CH4, CO2, H2O, NH3.v.v

Các biến đổi vật lý nh sự khuyếch tán khí bãi rác thải vào không khí và vào

n-ớc rác và nn-ớc rác lại di chuyển vào nn-ớc ngầm, nn-ớc mặn, đất.v.v

Các phản ứng hoá học không kiểm soát đợc nh phản ứng hoà tan, hoá hơi, bốchơi, hấp thụ, phân huỷ, ôxi hoá khử.v.v

Dới đây là cơ sở lý thuyết của sự hình thành khí bãi rác, thành phần của khíbãi rác và sự di chuyển của chúng vào môi trờng xung quanh

3.1.1 các giai đoạn xảy ra trong quá trình phân huỷrác thải

Khí bãi rác là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữa cơ có trongbãi chôn lấp Nhìn chung sự hình thành khí bãi rác đợc xảy ra theo 5 giai

đoạn

Giai đoạn I:

Sự phân huỷ hiếu khí các hợp chất hữa cơ nhờ các vi sinh vật trong đất,trong nớc rác Phản ứng xảy ra nh sau:

Vi sinh

Chất hữu + o2 Dinh → Chất hữu CO 2 + H 2 O + NH 3 + Q

Cơ DỡngVật Cơ mới Sinh Khối

Giai đoạn II:

Lợng ôxi bắt đầu cạn kiệt, xảy ra các bớc ban đầu của quá trình yếm khí đó

là thuỷ phân axit hoá Các gốc NO3-, SO42- bị khử thành N2, S2, pH của nớc rácthải giảm là do hình thành các axít hữa cơ và sj có mặt của CO2 trong bãi

Giai đoạn III:

Giai đoạn này diễn ra quá trình axít hoá các sản phẩm thuỷ phân các chấthữa cơ lợng tử lớn (nh lipit, protêin.v.v.) tạo thành các axít hữa cơ nh: axítaxêtic, axít fulvic, các axít hữa cơ phức tạp khác và một lợng nhỏ H2, khí CO2

đợc tạo ra chủ yếu ở giai đoạn này Tác nhân của giai đoạn này là vi khuẩn kỵkhí, pH của nớc giảm xuống còn dới 5 sẽ làm tăng độ hoà tan của kim loạinặng trong bãi rác BOD5, COD, độ dẫn điện của nớc rác cũng tăng

Giai đoạn IV:

Giai đoạn này xảy ra quá trình biến đổi các sản phẩm của giai đoạn axíthoá thành CH4 và CO2 dới tác nhân chủ yếu của vi khuẩn mêtan hoá, pH củanớc rác giảm xuống dẫn tới giá trị 6,8 đến 8 và độ hoà tan các kim loại nặngcũng giảm giá trị BOD%, COD, độ dẫn điện của nớc rác cũng giảm

Giai đoạn V:

Giai đoạn phân huỷ các hợp chất hữa cơ đẫ xong và trong bãi chỉ còn cácchất hữa cơ khó phân huỷ sinh học Giai đoạn này có thể kéo dài từ 5 đến 50năm

3.1.2 các yếu tố ảnh hởng đến lợng và thành phần khí rác.

Các yếu tố ảnh hởng đến sự phân huỷ của bãi rác thải là: Nhiệt độ, độ ẩmcủa rác thải, độ pH, các vi sinh vật…

1 ảnh hởng của nhiệt độ

Các quá trình sinh học và hoá học là các quá trình phụ thuộc vào nhiệt

độ Các vi sinh vật khác nhau sẽ có phạm vi nhiệt độ tối u khác nhau

Ngời ta chia các vi khuẩn theo nhiệt độ tối u thành:

(R.Braun-Springer Verlag, Wien, New York,1982: Biogas – Methangarungorganischer Abfallstoffe)

Khi nhiệt độ cao, trong bãi chủ yếu tồn tại các vi khuẩn thermophil.Một số chủng vi khuẩn methan thermophil tồn tại với số lợng ít hơn, do đóchúng quyết định giai đoạn hình thành khí, lợng khí sinh sẽ giảm

Cũng nh vậy khi nhiệt độ quá thấp, các vi khuẩn psychrophil phát triển

Vi khuẩn methan không phát triển đợc ở nhiệt độ này, do vậy lợng khí methancũng giảm

2 ảnh hởng của độ ẩm rác thải

Vi khuẩn methan phát triển trong môi trờng yếm khí nghiêm ngặt vàtrong môi trờng có độ ẩm cao Theo một vài điều tra đã chỉ rằng, lợng khímethan sản sinh lớn nhất khí độ ẩm của chất thải rắn vào khoảng 60-80% ở

độ ẩm này, các vi khuẩn sẽ đợc phân tán và di chuyển dễ dàng trong khối chất