Thiết kế mạng lưới thu gom và khu liên hợp xử lý chất thải rắn

Luận văn Thiết kế mạng lưới thu gom và khu liên hợp xử lý chất thải rắn bao gồm các nội dung: Các phương pháp xử lý chất thải rắn, ổn định chất thải rắn bằng Hydromex, phương pháp ủ sinh học, phương pháp đốt, phương pháp chôn lấp; tính toán thu gom và vận chuyển chất thải rắn cho đô thị, tính toán mạng lưới thu gom

LỜI MỞ ĐẦU

Chất thải rắn hiện nay đang là vấn đề của toàn thế giới Ở nhiều nơi trên thếgiới, rác thải là nguồn ô nhiễm nghiêm trọng Bên cạnh đó việc xử lý chất thải rắnchưa nhận được sự quan tâm đúng mức của cộng đồng và những người có tráchnhiệm Do vậy công nghệ xử lý chất thải rắn đã ra đời và được ứng dụng nhằm giảmthiểu tối đa sự ô nhiễm Để góp phần bảo vệ môi trường, khoa Môi Trường củaTrường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng cũng đã đưa vào ngành học của mình môn học

“Công nghệ xử lý chất thải rắn” nhằm góp phần làm sạch môi trường

Để tổng kết môn học “Công nghệ xử lý chất thải rắn”, em được nhận đề tài thiết

kế mạng lưới thu gom và khu liên hợp xử lý chất thải rắn

Nội dung đồ án gồm các phần: Tính toán lượng chất thải rắn phát sinh từ đó thiết

kế mạng lưới thu gom và quy hoạch khu liên hợp xử lý chất thải rắn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, Tiến sĩ Trần Văn Quang đã cung cấp cho

em đầy đủ những kiến thức cần thiết cho việc thiết kế của mình, và sự hướng dẫn tậntình của thầy giáo Thạc sỹ Nguyễn Thị lê trong quá trình tính toán và hoàn thành đồán

Do kiến thức còn chua đày đủ nên không tránh khỏi được những thiếu sót Emmong nhận được sự đóng góp của thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

Đà nẵng, ngày 13 tháng 12 năm 2008

LÊ MẠNH ĐIỂM

CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

1.Phương pháp ổn định chất thải rắn bằng công nghệ Hydromex:

Công nghệ Hydromex nhằm xử lý rác đô thị thành các sản phẩm phục vụ xâydựng, làm vật liệu năng lượng và sản phẩm nông nghiệp hữu ích

Bản chất của công nghệ Hydromex là nghiền nhỏ rác sau đó polyme hóa và sửdụng áp lực lớn để ép nén, định hình các sản phẩm

Công nghệ của Hydromex có những ưu nhược điểm sau:

- Công nghệ tương đối đơn giản, chi phí đầu tư không lớn

ưu đối với quá trình

Quá trình ủ áp dụng với chất hữu cơ không độc hại lúc đầu khử nước sau thì xử

lý cho tới khi nó thành xốp và ẩm Độ ẩm và nhiệt độ luôn được kiểm tra để giữ chovật liệu luôn ở trạng thái hiếu khí trong thời gian ủ Quá trình tạo ra nhiệt riêng nhờquá trình oxy hóa sinh hóa các chất thối rữa Sản phẩm cuối cùng quá trình phân hủy

là CO2, nước và các hợp chất hữu cơ bền vững như: ligin, xenlulo, sợi

vệ sinh thì chi phí đốt 1 tấn rác gấp mười lần

Năng lượng phát sinh của quá trình đốt có thể tận dụng cho lò hơi, lò sưởi hoặccác công nghiệp cần nhiệt hoặc phát điện Mỗi lò đốt phải được trang bị một hệ thống

xử lý khí thải rất tốn kém nhằm khống chế ô nhiễm không khí do quá trình đốt có thểgây ra

- Ưu điểm:

+ Xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải đô thị

+ Giảm đáng kể lượng chất thải cần chôn lấp.

- Nhược điểm:

+ Vận hành dây chuyền phức tạp, đòi hỏi năng lực kỹ thuật và tay nghề cao.+ Chi phí đầu tư và vận hành cao; kỹ thuật vận hành phức tạp, khó kiểm soát nênphát sinh nhiều vấn đề môi trường do khói thải: dioxin…

+ Chỉ phù hợp đối với rác thải độc hại, rác thải y tế (Chi phí xử lý rác thải y tếgần 5 triệu đồng/tấn)

+ Đối với rác thải sinh hoạt chi phí sẽ cao hơn vì độ ẩm cao

Nói chung phương pháp đốt thường được sử dụng để sử lý chất thải y tế

4 Phương pháp chôn lấp:

Là phương pháp xử lý phổ biến và rẻ tiền nhất Phương pháp này được áp dụngnhiều trên thế giới Chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp kiểm soát sự phân hủy củachất thải rắn sau khi chúng được chôn và phủ lớp đất lên Chất thải sẽ bị phân hủy sinhhọc và tạo ra các sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như: acid hữu cơ,nitơ, các hợp chất amon và các khí sinh học như metan, cacbondioxit Như vậy về thựcchất chôn lấp hợp vệ sinh chất thải rắn đô thị vừa là phương pháp tiêu hủy sinh họcvừa là biện pháp kiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phânhủy chất thải khi chôn lấp

Tóm lại có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn, mỗi phương pháp có các

ưu nhược điểm khác nhau Tuy vậy theo nhiệm vụ thiết kế chúng ta sẽ sử dụngphương pháp đốt và phương pháp chôn lấp

Quy mô bãi chôn lấp rác phụ thuộc vào thành phần đô thị như: Dân số, lượng rácthải phát sinh, đặc điểm của rác thải…

Ngoài ra bãi chôn lấp còn thoả mãn các yêu cầu như vị trí bãi đổ, điều kiện địachất thủy văn của bãi và một số vấn đề khác về môi trường, kinh tế

Hiện nay, có các bãi chôn lấp hợp vệ sinh như:

- Bãi chôn lấp rác thải đô thị: loại bãi này đòi hỏi có hệ thống thu gom và xử lý nước

rò rỉ; hệ thống thu gom nước bề mặt, thu hồi khí tạo thành

- Bãi chôn lấp chất thải nguy hại: loại bãi này đòi hỏi phải có nhiều đầu tư vềquản lý và được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình thi công và vận hành

- Bãi chôn lấp chất thải khác: chôn lấp tro sau khi đốt, các loại chất thải côngnghiệp khó phân huỷ

*Theo phương thức vận hành chia thành:

+ Bãi chôn lấp khô

+ Bãi chôn lấp ướt

+ Bãi chôn lấp kết hợp

*Theo kết cấu và hình dạng tự nhiên:

+ Bãi chôn lấp nổi

+ Bãi chôn lấp chìm

*Ưu nhược điểm của phương pháp chôn lấp:

- Ưu điểm:

+Nơi nào có sẳn đất thì phương pháp này là kinh tế nhất

+Đầu tư ban đầu ít so với các phương pháp khác

+Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh là công nghệ xử lý linh hoạt khi cần thiết cóthể tăng số lượng rác đổ vào bãi thải đồng thời chỉ thêm một ít nhân lực hoặc thiết bị

CHƯƠNG II TÍNH THU GOM VÀ VẬN CHUYỂN CHẤT THẢI RẮN

CHO KHU ĐÔ THỊ

I Xác định lượng chất thải rắn phát sinh.

Dựa vào quy hoạch mặt bằng của khu dân cư ta xác định được diện tích của khu

vực là: Σ S= 4689,47(ha).

+ Mật độ khu dân cư

- Với diện tích khu vực S = 4689,47ha

- Dân số khu vực N=840000 nguời

1 Xác định lượng rác sinh hoạt:

Lượng rác thải phát sinh xác định theo công thức:

RSH = N × (1+q) × g ( kg/ngày)Trong đó:

- N : Số dân trong từng ô phố (người)

- q : Tỉ lệ tăng dân số (%),

- g : Tiêu chuẩn thải rác (kg/ng.ngđ), g = 1,1 (kg/ng.ngđ)

Bảng 2.1 Lượng chất thải rắn phát sinh từ sinh hoạt (R sh )- Năm 2008

Tốc độphát sinhchất thảikg/ng.ng

đ

Lượng chấtthải phátsinh(kg/ngày)

Tỷ lệ thugom

Lượng chất thảithugom(kg/ngày)

37 150.2 26886 1.1 29574 100 29574.38Tổng 3615.508 647176 711894 711893.5252

Bảng 2.2 Lượng chất thải rắn phát sinh từ sinh hoạt (R sh )- Năm 2019

Tốc độphát sinhchất thảikg/ng.ng

đ

Lượng chấtthải phátsinh(kg/ngày)

Tỷ lệ thugom

Lượng chất thảithu gom(kg/ngày)

Tốc độphát sinhchất thảikg/ng.ngđ

Lượng chấtthải phátsinh(kg/ngày) Tỷ lệ thugom

Lượng chất thảithugom(kg/ngày)

3.Xác định lượng rác thải thương mại.

Lượng rác thương mại - dịch vụ được lấy bằng 5% lượng chất thải sinh hoạt

RTM =5%* RSH

Bảng 2.5 Lượng chất thải rắn phát sinh từ thương mại (R TM )

4 Xác định lượng rác thải bệnh viện.

+ Lượng chất thải y tế phát sinh trong năm 2008 tính như sau:

RYT-2008 = ( 0.5 + 0.8 ) = 1,3 (tấn/ngày) =1300(kg/ngày)+ Lượng chất thải rắn sau thu gom được bằng:

RYT-2008(thu gom) = RYT-2008 × P (tấn/năm)(Coi như chất thải rắn y tế 100% được thu gom)

 Tổng lượng rác phát sinh trong một ngày đêm.

RThu gom = Rsh + RTM + Rytế + Rc

Năm Tổng lượng rác (kg/ngày)

II.Tính toán mạng lưới thu gom.

2.1 Phương án thu gom và lưu giữ chất thải rắn

2.1.1 Phương án thu gom và lưu giữ chất thải rắn tại các đô thị Việt Nam

Hiện nay, có hai phương án về thu gom và lưu giữ chất thải rắn đô thị cho các

đô thị tại các thành phố, thị xã, thị trấn là thu gom tại hộ gia đình và lưu giữ tại nơicông cộng

2.1.2 Hệ thống thu gom tại hộ gia đình

Trong hệ thống này, xe rác đi thu gom dọc theo các dãy phố và các ngõ của khuvực phục vụ vào những thời điểm định trước trong ngày Hộ gia đình phải mang rácthải của họ, thường chứa trong túi nylon hoặc giỏ nhựa đổ trực tiếp vào xe rác Thôngthường, người ta dùng chuông gõ để báo hiệu cho dân biết có xe rác đang đi đến khuvực của họ

Xe rác thường là xe đẩy tay và xe xích lô đi dọc theo ngõ hẽm, nơi các xe cơ giớikhông thể đến được

* Ưu điểm:

- Mức độ thuận tiện cao, giảm khả năng chất thải bị vứt bừa bãi

- Quen thuộc với người sử dụng vì đây là cách hiện đang được áp dụng để thugom chất thải rắn tại nhiều đô thị ở Việt Nam

- Chi phí vốn thấp hơn nhiều so với hệ thống lưu giữ công cộng

* Nhược điểm:

- Rác thải lưu giữ tạm thời tại nhà có thể gây mùi khó chịu và tạo ra nhiều vi sinhvật và côn trùng gây bệnh

- Hiệu quả thu gom kém , đặc biệt là ở những tuyến phố và ngõ nhỏ

- Việc thu gom đòi hỏi nhiều sức lao động và thiết bị tăng cường, thậm chí ởnhững nơi dễ tíêp cận

- Hạn chế khả năng phục hồi vật liệu tái sử dụng được

- Chi phí vận hành cao hơn nhiều so với hệ thống lưu giữ công cộng

2.1.3 Hệ thống lưu giữ công cộng

Hệ thống này được thực hiện bằng cách đặt các thùng chứa rác, thông thường làthùng rác lưu động bằng nhựa, tại các vị trí thuận tiện trong khu vực phục vụ Cácthùng rác này được đặt thường xuyên tại khu vực phục vụ nên hộ gia đình có thể bỏ rácthải vào bất cứ thời điểm nào trong ngày

Đối với những nơi xe cơ giới có thể đến được, hàng ngày xe ép cuốn rác có thiết

bị nâng cơ khí sẽ tới gom rác từ những thùng rác đó Ở những nơi như ngõ xóm hoặcphố nhỏ, thùng rác được đưa tới phố lớn và cũng được xe ép cuốn rác thu gom, hoặcthùng rác được chở bằng xe xích lô đến các trạm trung chuyển rác

* Ưu điểm:

- Hiệu quả thu gom cao hơn nhiều so với hệ thống lưu giữ tại hộ gia đình

- Hộ gia đình có thể bỏ rác bất cứ thời điểm nào, do đó loại bỏ hình thức lưu tại

hộ gia đình, đảm bảo vệ sinh trong gia đình

- Khả năng phục hồi vật liệu tái sử dụng thông qua những người thu lượm caohơn

- Chi phí vận hành thấp hơn nhiều so với hệ thống thu gom tại hộ gia đình

* Nhược điểm:

- Dung tích, kích thước của thùng chứa rác phải phù hợp để thuận tiện cho cộngđồng sử dụng và tránh quá tải hoặc rác vứt bừa bãi ra khu vực xung quanh

- Thùng rác thường hay bị những người nhặt vật liệu tái chế cào bới, do đó gâynên tình trạng rác thải bị vứt bừa bãi ra khu vực xung quanh, thùng rác có thể bị mấtcắp hay bị súc vật lật đổ…

- Chi phí vốn cao hơn nhiều so với hệ thống thu gom tại hộ gia đình

- Không được các hộ dân xung quanh chấp thuận, có hiện tượng quậy phá bỏ cácvật đang cháy vào thùng và mất cắp

2.2 Phương án vận chuyển chất thải rắn.

2.2.1 Phương án vận chuyển chất thải rắn tại các đô thị Việt Nam.

Để việc vận chuyển chất thải rắn được thuận lợi tại các đô thị Việt Nam nhìnchung có 2 phương án là xây dựng trạm trung chuyển quy mô nhỏ và xây dựng trạmtrung chuyển quy mô lớn

2.2.2 Trạm trung chuyển qui mô nhỏ

Theo phương án này, sau khi thu gom tại các hộ gia đình, người công nhân để xeđẩy tay tại địa điểm định trước, nơi thiết bị cơ giới có thể đến được như dọc đường phốlớn, các điểm tập kết rác Chất thải sẽ được trực tiếp lấy đi từ thiết bị thu gom, thùngrác hoặc trên bề mặt chứa nó bằng xe ép cuốn rác có thiết bị nâng cơ khí

2.2.3 Trạm trung chuyển qui mô lớn

Theo phương án này, sẽ có một trạm trung chuyển rác chính thức, tại đây rácđược trực tiếp chuyển đến từ thiết bị thu gom là xe đẩy tay ( hoặc thùng rác) bằng xe

cơ giới và đưa vào nơi lưu giữ ( ép rác trong các container) để đến khi thuận lợi sẽđược xe cơ giới chuyển đến bãi chôn lấp theo lịch trình

- Gây mùi khó chịu cho khu vực xung quanh

- Chiếm nhiều diện tích đất xây dựng

2.3.Phương án thu gom, vận chuyển chất thải rắn.

Mô hình thu gom, vận chuyển chất thải rắn

Xe

ba - gac

Xe bagac và thùng rác

2.4 Tính toán thiết bị thu gom vận chuyển.

2.4.1.Tính cho năm hiện tại (2008).

2.4.1.1.Xác định số thùng rác công cộng.

Số thùng rác công cộng chỉ tính cho thu gom rác thải sinh hoạt, còn rác thải chợ

và rác thải sinh hoạt y tế sẽ được tính thu gom riêng Số thùng rác này chỉ tính để chonhững hộ gia đình cách đường khoảng 30m thải rác ( các thùng rác có dung tích 0.24

m3 )

Số thùng rác cần thiết (n1) xác định như sau:

n1 =

1 1

1

V γ

K

R

(thùng)Trong đó:

Lượng rác phát sinh (kg/ngđ )

Thể tích thùng V1(m3)

Tỷ trọngrácγkg/m3

Số lượng thùng rác cần( T hùng)

Chiều dài đường phố (m)

Khoảng cách đặt thùng (m/thùng)

Các thùng rác này sau khi thu gom sẽ được đưa vào xe nâng thùng chuyển đến bãi rác

* Đối với lượng rác còn lại bên trong ô phố ta thu gom bằng các xe đẩy tay với dung tích thùng 0.66m 3 Một số sẽ đưa đến trạm nén ép rác, còn lại sẽ đưa đến điểm tập kết rác

2.4.1.2.Xác định số chuyến xe đẩy tay.

Số chuyến xe đẩy tay (n2) xác định như sau:

n2 =

2 2

2

V γ

K

M

(chuyến)Trong đó:

Lượng CTR phát sinh (kg/ngđ)

Thể tích thùng V2(m3)

Tỷ trọng rác γ kg/m3

Số chuyến xe đẩy tay (xe)

- Trạm trung chuyển nhỏ (tập kết các xe đẩy tay): được bố trí xung quanh các ôphố, ở đầu các ngõ hẽm và nằm trên đường chính Chọn mỗi trạm có khoảng 14 thùngrác.

56,16948

x

x ≈ 29(thùng)Rác từ các thùng được xe đẩy tay chuyển đến trạm nén ép rác

Số chuyến xe cần dùng: 29 × 3 = 87 chuyến

* Đối với rác thải y tế:

Lượng rác ở bệnh viện 1300 kg/ngày Trong đó rác thải nguy hại là 321,1 kg

1.3211300

x

− ≈ 16 (thùng)Rác của bệnh viện cũng được thu gom giống như rác thải sinh hoạt ở phầnngoài ô phố bằng xe nén ép

=

×

=γ

+ Tính toán thời gian vận chuyển:

- Thời gian yêu cầu cho 1 chuyến xe:

Ty/cầu = ( Tbx + Tbãi + a + b.x)/(1-W) (4.13/QLCTR/GS.TS.THN)Trong đó:

Tbx : Thời gian bốc xếp

Tbx = Nt × Tbốc thùng lên xe + ( Np – 1) × Thành trình thu gom

Tbãi : Thời gian thao tác ở bãi thải(giờ/chuyến)

Nt : Số thùng chất thải làm đầy một chuyến xe

Số thùng chất thải làm đầy một chuyến xe:

f Vt

r V

= = 0,2415××02,75 = 167 thùng( loại thùng 0,24L)

f Vt

r V

= = 150,66×2 = 45 thùng( loại thùng 0,66L)Trong đó:

- Nt : Số thùng chất thải làm đầy 1 chuyến xe

- V : Dung tích trung bình của thùng xe 15m3

- r : Hệ số đầm nén = 2

- Vt : Dung tích tb của mỗi thùng

- f : Hệ số sử dụng dung tích thùng

- Np : Số điểm bốc xếp cho một chuyến xe (Chính là số thùng)

- Thành trình thu gom : 0.19/40 = 0.005 ( 0,19 km – chiều dài 1 hành trình; 40 km/h– làvận tốc tối đa của xe trong thành phố)

Để tính toán số xe ta dựa vào các số liệu trung bình:

Số xe nén ép cần thiết: n = N3/2 = 10/2 = 5

Vậy thành phố sẽ cần 5 xe nén ép rác Một xe làm việc 2 chuyến /ngày

2.4.2.Tính toán cho năm 2019, 2005 ( Tương tự năm 2008 ).

Ø Số thùng rác đặt ngoài phố: Khi đó hệ số sử dụng thùng sẽ lớn hơn, và linhđộng bổ sung thêm thùng mới Trên thực tế sẽ có những đoạn đường phát sinh nhiềurác thải hơn các đoạn đường khác, do vậy sẽ linh động thay đổi vị trí đặt thùng sao chothích hợp

Dân số phầnxung quanh(Người)

Lượng rác thugom phầnxung quanh( kg)

Dân số phầnxung quanh(Người)

Lượng rác thugom phần xungquanh( kg)

Ø Số chuyến xe đẩy tay:

Bảng 2.10.Số lượng chuyến xe đẩy tay.( năm 2019)

Lượng rác thugom phần bêntrong(kg)

Thể tíchthùng V1

(m3)

Tỷ trọngRác γ1

(kg/m3)

Sốchuyến

Lượng rác thugom phần bêntrong(kg)

Thể tíchthùng V1

(m3)

Tỷ trọngRác γ1

(kg/m3)

Sốchuyến

×

=γ

N3 = . 1598761500 14

3 3

=

×

=γ

V

R

(chuyến)

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN PHÁT SINH TRONG THÀNH

PHỐ ĐẾN NĂM 2025 VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

I Xác định lượng chất thải rắn phát sinh trong thành phố (đến năm 2025).

1 Chất thải rắn sinh hoạt.

Để tính lượng rác thải sinh hoạt phát sinh từ năm 2008 đến năm 2025, ta dựa vàocác cơ sở dữ liệu sau:

Bảng 3.1 Số liệu tính toán cho Thành phố

Tiêu chuẩn thải rác trung bình (kg/ng-ngđ) 0,9

Ø Lượng rác thải phát sinh cho từng giai đoạn tính toán xác định theo công thức:

RSH =

1000

365

× N × (1+q) × g (tấn/năm)Trong đó:

N : Số dân trong từng giai đoạn (người)

q : Tỉ lệ tăng dân số (%)

g : Tiêu chuẩn thải rác (kg/ng.ngđ)

Tính toán trong năm 2008, tương tự tính các giai đoạn còn lại.Ta có:

Tốc độ phát sinh chất thải

Tổng lượng chất thải (tấn/năm)

Tỉ lệ thu gom (%)

Lượng rác

xử lý (tấn/năm) Giai đoạn I từ 2008 - 2019

Lượng chấtthải hữu cơ(tấn/năm)

Lượng chất thảikhông nguy hại(tấn/năm)

Lượng chấtthải tái chế(tấn/năm)

(P là tỷ lệ thu gom chất thải ở chợ là 100%)

Bảng 3 4 - Lượng chất thải rắn phát sinh từ chợ (R Ch )

Năm

Lượng rác

Xử lý (Tấn/năm)

Hữu cơ 38,5%