xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp

Một trong những phương pháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế cả về đầu tư ban đầu cũng như quá trình vận hành là xử lý chất thải rắn theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh.. • Các

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

******************

TIỂU LUẬN:

XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

CHÔN LẤP

MỤC LỤC

1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam đang bước vào giai đoạn triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa đấtnước Công nghiệp hóa, đô thị hóa và dân số tăng nhanh cùng với mức sống đượcnâng cao là những nguyên nhân chính dẫn đến lượng rác thải phát sinh ngày càng lớn

đa dạng hơn về thành phần và độc hại hơn về tính chất

Chính do tốc độ phát triển kinh tế xã hội, khả năng đầu tư có hạn, việc quản lýchưa chặt chẽ cho nên tại các khu đô thị, các nơi tập trung dân cư với số lượng lớn, cáckhu công nghiệp, mức độ ô nhiễm do chất thải rắn gây ra thường vượt quá tiêu chuẩncho phép nhiều lần, làm suy giảm chất lượng môi trường, kéo theo những mối nguyhại về sức khoẻ cộng đồng, hạn chế sự phát triển của xã hội

Thống kê của Ngân hàng Thế giới và Bộ TN&MT năm 2003 cho thấy, nước taphát sinh hơn 15 triệu tấn rác thải từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó 80% là rác thảisinh hoạt, bao gồm: Rác thải từ hộ gia đình, nhà hàng, chợ và các cơ sở kinh doanh,khu công nghiệp… Đến năm 2010, con số này tăng lên hơn gấp 2 lần

Tổng lượng rác thải sinh hoạt phát sinh của đô thị có xu hướng tăng trung bìnhmỗi năm khoảng 10-16%, đặc biệt là tại các đô thị lớn như: Hà Nội, TP HCM, ĐàNẵng… Bình quân cả nước mỗi ngày phát sinh 25.000 tấn rác thải sinh hoạt Dự báođến năm 2015 cả nước sẽ có 43,6 triệu tấn rác thải phát sinh và đến năm 2025 sẽ là 91triệu tấn

Một trong những phương pháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế cả về đầu

tư ban đầu cũng như quá trình vận hành là xử lý chất thải rắn theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh Đây là phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biến ở các quốc gia đang phát triển và thậm chí đối với nhiều quốc gia phát triển Nhưng phần lớn các bãi chôn lấp CTR ở nước ta không được quy hoạch và thiết kế theo quy định của bãi chôn lấp CTR hợp vệ sinh Các bãi này đều không kiểm soát được khí độc, mùi hôi và nước rỉ rác là nguồn lây ô nhiễm tiềm tàng cho môi trường đất, nước và không khí

Nếu không có những biện pháp khắc phục kịp thời, thì nạn ô nhiễm môi trường do rác thải ngày càng tăng, môi trường bị hủy hoại đến mức không thể khắc phục được Hơn nữa, điều này đã vi phạm Luật bảo vệ môi trường

1.2 Mục tiêu

Nguyên cứu đánh giá hiện trạng thu gom và xử lý rác thải ở bãi chôn lấp

- Tìm hiểu các quá trình diễn ra trong bãi chôn lấp.

- Tìm hiểu các phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh

- Nghiên cứu và ứng dụng của các bãi chôn lấp

- Đề xuất và tính toán trong thiết kế BCL hợp vệ sinh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT VÀ PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT

2.1 Tổng quan về chất thải rắn sinh hoạt

• Chất thải rắn sinh hoạt là gì?

Chất thải rắn (Solid waste) là toàn các loại vật chất được con người loại bỏtrong các hoạt động kinh tế xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạtđộng sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng …) trong đó quan trọng nhất là các loạichất thải sinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

Rác thải sinh hoạt hay chất thải rắn sinh hoạt là một bộ phận của chất thảirắn ,được hiểu là chất thải rắn phát sinh từ các hoạt động hàng ngày của con người

• Các nguồn gốc phát sinh của chất thải rắn sinh hoạt

Nguồn chất thải rắn sinh hoạt thường sinh ra ở các khu dân cư, khu văn phòng,công sở, khu thương mại, nhà hàng, chợ và các khu vui chơi giải trí…Thành phần củachúng chủ yếu là các loại giấy, bao bì, giấy carton, plastic, nilon…Với thành phần chủyếu là các chất vô cơ, cellulose và các loại nhựa có thể đốt được

Ngoài ra trong các chất thải này còn chứa các loại chất thải là các kim loại nhưsắt, thép, kẽm, đồng, nhôm,…là các loại chất thải không có thành phần hữu cơ vàchúng không có khả năng tự phân hủy Tuy nhiên loại chất thải này hoàn toàn có thểtái chế lại mà không phải thải vào môi trường

• Thành phần CTR sinh hoạt

- Thành phần vật lý

Theo Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường thành phần chất thảirắn ở Việt Nam như sau:

Bảng 1:Thành phần chất thải rắn sinh hoạt

4 Nhựa Chai ,nhựa ,bao túi nilon và các vật liệu hựa

5 Hữu cơ dễ cháy Thức ăn thừa ,rau,trái cây,các chất khác 76.3

6 Chất thải nguy hại Pin, acqui,bóng đèn,bệnh phẩm 0.15

8 Hữu cơ khó phân

9 Chất có thể đốt cháy Cành cây,gỗ vụn,lông gia súc ,tóc 2.25

Đây là phương pháp cổ điển đã được loài người sử dụng từ rất lâu đời Ngay

cả trong thời kỳ Hy Lạp và La Mã cổ đại cách đây khoảng 500 năm trước côngnguyên, người ta đã biết đổ rác bên ngoài tường các thành lũy – lâu dài và dưới hướnggió Cho đến nay phương pháp này vẫn còn áp dụng ở nhiều nơi trên thế giới Đặc biệt

là thị xã Tân An tỉnh Long An, phương pháp xử lý chất thải rắn phổ biến vẫn là đổ bểhở

Nhược điểm của phương pháp:

- Tạo cảnh quan khó coi, gây cảm giác khó chịu cho người thấy hay bắtgặp chúng

- Khi đổ đống rác thải sẽ là môi trường thuận lợi cho các loài động vậtgặm nhấm, các loại côn trùng, các vi sinh vật gây bệnh phát triển gây nguy hiểm chosức khỏe con người

- Các bãi hở phân hủy lâu ngày sẽ rỉ nước tạo nên lầy lội, ẩm ướt và từ đóthành các dòng nước chảy thấm vào các tầng đất bên dưới, gây ô nhiễm nguồn nướcngầm hoặc tạo dòng chảy tràn gây ô nhiễm nước mặt

- Gây ô nhiễm không khí do quá trình phân hủy rác tạo thành các khí cómùi hôi thối Mặt khác ở các bãi rác hở còn có thêm hiện tượng “chảy ngầm” hay cóthể chảy thành ngọn lửa và tắt các quá trình trên sẽ dẫn đến hiện tượng ô nhiễm khôngkhí

- Có thể nói đây là phương pháp rẻ tiền nhất, chi tiêu tốn chi phí cho côngviệc thu gom và vận chuyển từ nơi phát sinh đến bãi rác Tuy nhiên phương pháp nàyđòi hỏi một diện tích bãi thải lớn do vậy các thành phố đông dân cư có đất khan hiếmthì phương pháp này trở thành đắt tiền cộng với nhiều nhược điểm trên

Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rửa trong quá trình phân hủy sinh họcbên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như: axit hữu cơ,nitơ, các hợp chất amon và một số khí CO2, CH4

Bãi chôn lắp hợp vệ sinh phải thỏa mãn 3 điều kiện cơ bản sau:

- Rác thải trong bãi phải được đầm nén

- Hằng ngày rác phải được che phủ (bằng đất hoặc các vật liệu khác ) đểtránh không bi môi trường bên ngoài ảnh hưởng

- Kiểm soát và ngăn ngừa các những tác động xấu đến sức khỏe cộngđồng và môi trường (chẳng hạn như mùi, làm nguồn nước cấp bị ô nhiễm…)

Ưu điểm của phương pháp

- Có thể xử lý một lượng lớn chất thải rắn

- Chi phí điều hành bãi chôn lấp không qua cao

- Do bị nén chặt và phủ đất lên trên nên các loại côn trùng, chuột, bọ, ruồi,muỗi khó sinh sôi nảy nở

- Các hiện tưởng chảy ngần hay chảy bùng khó có thể xảy ra, giảm thiểuđược mùi hôi thúi gây ô nhiễm môi trường không khí

- Làm giảm nhẹ ô nhiễm môi trường nước mặt và nước ngầm

- Các BCL khi bị phủ đầy, chúng ta có thể sử dụng chúng thành công viênhay nơi sinh sống hoặc các hoạt động khác

- BCL là phương pháp xử lý chất thải rắn rẻ tiền nhất đối với những nơi có

sử dụng đất

- Chúng ta có thể thu hồi khí gas phục vụ phát điện hoặc các hoạt độngkhác

- Đầu tư thấp so với các phương pháp khác

- BCL là một phương pháp xử lý chất thải rắn triệt để không đòi hỏi cácquá trình xử lý khác như: xử lý cặn, xử lý các chất không thể sử dụng, loại bỏ độ ẩmtrong các phương pháp thiêu rác, phân hủy sinh học…)

- Các lớp đất phủ ở các BCL thường hay bị gió thổi mòn và phát tán đi xa.

- Đất trong BCL đã đầy có thể bị lún vì vậy cần được bão dưỡng định kỳ

- Các BCL thường tạo ra khí methane hoặc hydrogen sunfite độc hại cókhả năng gây ổ hoặc gạt Tuy nhiên người ta có thể thu khí methane có thể đốt và cungcấp nhiệt

• Phân loại

Phân loại bãi chôn lấp CTR theo một số cách sau:

Chức năng BCL chất thải

rắn nguy hại

BCL chất thảichỉ định

BCL chất thảirắn đô thị

Chất thải rắn

tiếp nhận

Chất thải rắnkhô

Chất thải rắnướt

Chất thải rắnhỗn hợpKết cấu bị

chôn lấp Bãi chôn lấpnổi Bãi chôn lấpchìm Bãi chôn lấpkết hợp Bãi chôn lấpkhe núi

 Các quá trình diễn ra trong bãi chôn lấp

- Gồm các quá trình: vật lý , hóa học và sinh học

Nén ép: là hiện tượng diễn ra liên tục bắt đấu bởi một phương tiện đầm nén và

giảm kích thước của các phần tử, đầm nén đất và những hạt nhỏ có tác dụng cố kếthợp do sự ép co của đất làm giảm hệ số rỗng Kết quả cuối cùng cuả hiện tượng nén là

sự sụt lún vật lý

Phân rã: là quá trình nước phân rã những chất có thể hòa tan trong nước và

giúp vận chuyển những chất không phản ứng Những chất không phản ứng bao gồm

những hạt vô sinh và hữu sinh, kích thước hạt thay đổi từ kích thước siêu hiển vi trongchất keo đến có tiết diện vài milimet.

Sự bám hút bề mặt: hay còn gọi là quá trình hấp phụ được hiểu là sự gắn các

phần tử lên một bề mặt là một trong những quá trình quan trọng bởi vì nó giữ cố địnhlại những chất hữu cơ và vô cơ có khả năng gây ra những tác động hại nếu thoát ramôi trường ngoài Trong đó giữ vai trò rất lớn giúp ngăn chặn các nguồn gây bệnh(virut), mầm bệnh và một số chất hóa học Tuy nhiên hấp phụ có một số hạn chế nhấtđịnh, một trong những hạn chế đó là vấn đề lưu trữ chất bị hấp phụ bao lâu

• Quá trình hóa học

Oxi hóa là một trong hai dạng phản ứng hóa học chủ yếu trong bãi chôn lấp

Dĩ nhiên, mức độ phản ứng oxi hóa rất hạn chế, bởi vì những phản ứng này phụ thuộcvào sự hiện diện của oxi giữ lại trong bãi chôn lấp khi xây dựng và vận hành bãi chônlấp Trong quá trình oxi hóa, kim loại sắt là thành phần có khả năng bị ảnh hưởngnhiều nhất

Dạng phản ứng hóa học thứ hai chủ yếu gồm những phản ứng xảy ra do sự cómặt của các acid hữu cơ và cacbon dioxide (CO2) hòa tan trong nước, được tổng hợp

từ các quá trình sinh học Phản ứng với các acid hữu cơ và cacbon dioxin hòa tanthường là các phản ứng của kim loại và các hợp chất của kim loại với các acid Sảnphẩm của những phản ứng này phần lớn là ion kim loại và muối tồn tại trong nước rò

rĩ của bãi chôn lấp Những acid gây ra sự hòa tan và từ đây giải phóng ra các chất trởthành nguồn gây ô nhiễm Sự hòa tan cacbon dioxide làm giảm chất lượng nước,đặcbiệt khi có mặt của Ca và Mg

• Các quá trình sinh học

Gồm có hai quá trình quan trọng: phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí

S

ự phân hủy hiếu khí

Phần lớn quá trình phân hủy xảy ra ngay sau khi rác được chôn lấp Quá trìnhhiếu khí tiếp diễn cho đến khi tất cả oxi trong các khe hở giữa các hạt không còn nữa,giai đoạn hiếu khí diễn ra tương đối ngắn và phụ thuộc vào độ đầm nén chất thải, độ

ẩm do độ ẩm chiếm chỗ của không khí trong các khe hở của hạt Vi khuẩn hoạt độngtrong suốt giai đoạn này gồm VSV hiếu khí bắt buộc và một số VSV hiếu khí tùy ý

Những sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy hiếu khí sinh học là tro,CO2, H2O, tác động có hại cho môi trường trong suốt quá trình phân hủy hiếu khí rấtnhỏ và khả năng gây ô nhiễm thường thấp.

Phân huỷ hiếu khí:

Những sản phẩm phân hủy kị khí có thể gây ra tác động bất lợi vào môi trườngnếu không có biện pháp quản lý chúng một cách cẩn thận Những sản phẩm phân hủy

có thể phân loại thành hai nhóm chính: những axit hữu cơ dễ bay hơi và khí Hai khíchủ yếu sinh ra là khí methan CH4 ,CO2 những khí ở dạng vết là hydrogen sulphide(H2S), hydrogen(H2) và nitrogen(N2)

2.3.2 Phương pháp đào rãnh (trench method):

Hình 1

Phương pháp đào rãnh chôn lấp chất thải rắn (Hình 1) là phương pháp lýtưởng cho những khu vực có độ sâu thích hợp, vật liệu che phủ sẵn có và mực nướckhông gần bề mặt Chất thải rắn được đổ vào các hố hoặc mương đã đào đất Đất đàođược dùng làm vật liệu che phủ hàng ngày hoặc che phủ cuối cùng Các hố đào haycác mương này được lót lớp màng địa chất tổng hợp (geomembrane), lớp đất sét có độthẩm thấu thấp hoặc kết hợp cả hai loại này để hạn chế sự lan truyền của cả khí bãi rác

và nước rò rỉ

Ô chôn lấp thường có dạng hình vuông với kích thước mỗi cạnh có thể lên đến

1000 ft (305 m) và độ dốc mặt bên dao động trong khoảng 1,5 : 1 đến 2 : 1

Mương có chiều dài thay đổi từ 200 ft đến 1000 ft (61 m – 305 m), sâu 3 -10 ft(0,9 – 3,0 m), và chiều rộng từ 15 - 50 ft (4,6 - 15,2 m)

Tính ổn định của thành bên là một yếu tố được xem xét kỹ trong việc thiết kế

ô chôn lấp Sự ổn định của thành phụ thuộc vào độ bền của đất, độ sâu của ô, khoảngcách giữa các ô và độ dốc của thành bên Với đất sét, đất sét tảng lăn hay các loại đất

có độ nén chặt, đất mịn độ sâu và độ nghiêng của dốc thành bên có thể đạt cực đại Đốivới đất yếu hơn, độ sâu của thành bên sẽ thoải hơn Nên duy trì một khoảng cách thíchhợp giữa đáy ô chôn lấp và mực nước ngầm, độ sâu của ô chôn lắp bị hạn chế phải phùhợp với việc bảo vệ nguồn nước ngầm

Theo lý thuyết ô chôn lấp càng hẹp càng tốt vì khối lượng vật liệu che phủ cầnthiết phụ thuộc vào chiều rộng của ô Chiều rộng cần thiết của ô nên gấp đôi chiềurộng của bộ phận lớn nhất của thiết bị làm việc trong ô Hướng gió thổi trong khu vựcnên được xét đến khi sắp xếp vị trí các hàng ô chôn lấp vì gió ảnh hưởng rất lớn đếnlượng rác bị thổi bay chúng ta nên đặt hàng ô chôn lấp thẳng góc với hướng gió thổi.

Để đảm bảo thoát nước tốt đáy của ô nên được tạo dốc, hướng dòng nước rangoài khu vực đang hoạt động chôn lắp, nước được tích lũy dưới ô nên được bơm rakhỏi ô chôn lắp Nước bề mắt có thể được chuyển hướng không cho chảy vào ô bằngcách xây dựng những gờ chặn tạm thời trên các cạnh hố đào

2.3.3 Phương pháp trải trên mặt bằng (erea)

Hình 2

Ngược với phương pháp đào rãnh, phương pháp trải trên mặt bằng không cầnphải đào ô Thay vào đó là một lớp chất thải được ban ra và đầm nén trên mặt đất (trênmột mặt dốc nghiêng) Vật liệu che phủ sau đó được trãi ra và đầm nén bên trên lớpchất thải Phương pháp chôn lắp trải trên mặt bằng nên chỉ được sử dụng ở vùng đấtbằng phẳng hay hơi dốc Phương này có thể điều chỉnh thích hợp với các mỏ đá, mỏ lộthiên, khe núi, thung lũng, hẻm núi hoặc những vùng trũng khác và hững hố đào dànhcho chôn lắp

2.3.4 Phương pháp chôn dạng hẻm núi/lồi lõm (canyon)

Hình 3

Hẻm núi, hố, nơi khai thác mỏ, có thể dùng làm bãi chôn lấp Phương phápchôn lấp trong trường hợp này phụ thuộc vào hình dạng khu vực, tính chất vật liệu chephủ, điều kiện địa chất và thủy văn của khu vực, thiết bị kiểm soát nước rò rỉ, khí bãirác và đường vào khu vực bãi chôn lấp

Thoát nước bề mặt là một trong những yếu tố quan trọng của bãi chôn lấp loạinày Phương pháp chôn lấp nhiều lớp trong trường hợp này tương tự như bãi chôndạng bằng phẳng Nếu đáy tương đối bằng phẳng, có thể áp dụng phương pháp đàohố/mương như trình bày ở phần trên

Để phương pháp này có hiệu quả thì vật liệu che phủ thích hợp, sẵn có chotừng lớp riêng biệt sau khi lấp đầy cũng như cho toàn bộ bãi chôn lấp khi đã đạt độ caothiết kế Vật liệu che phủ lấy từ vách hoặc đáy núi trước khi đặt lớp lót đáy Đối với hốchôn và khu vực mỏ khai thác nếu không đủ vật liệu che phủ trung gian có thể chở từnơi khác đến hoặc dùng phân compost làm từ rác vườn và rác sinh hoạt để che phủ

2.3.5 Phương pháp xây dốc (ramp method)

Hình 4

Phươngpháp xâydốc haycòn đượcgọi là phương pháp độ dốc tăng dần bao gồm việc ban ra và đầm nén chất thải rắn trênmột dốc nghiêng Phương pháp xây dốc tương tự như phương pháp trải trên bề mặt.Tuy nhiên đầu tiên chôn lấp được tiến hành như phương pháp trải trên bề mặt, nhưngsau đó vật liệu được lấy để che phủ được lấy ngay từ đất ở bề mặt ngang đằng trướcdiện tích là việc như vậy sẽ để lại những vùng đất bị đào hơi bị trùng xuống sẽ có thểbắt đầu nhận rác mang tới vào ngày tiếp theo Bởi vì không cần phải đưa vật liệu chephủ từ nơi khác đến, phương pháp này đẩy mạnh và nâng cao hiệu quả sử dụng đất tạichỗ

CHƯƠNG 3 CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG

3.1 Bãi chôn lấp Đa Phước-H.Bình Chánh

Hình 5

1 Vị trí

BCL nằm trong khu vực xã Đa Phước, huyện Bình Chánh, Tp Hồ Chí Minh,trong khu vực cù lao, đất tương đối thấp và thường xuyên ngập triều được bao bọc bởicác hệ thống kênh rạch: rạch Ngã Cậy, rạch Chiếu, rạch Bà Lào Khu vực có mật độtập trung dân cư thấp Diện tích đất chủ yếu dùng để canh tác lúa và để hoang

Phương pháp chôn lấp: Sử dụng phương pháp đào ô

3.1.1 Đặc điểm của bãi chôn lấp

- Chiều dày ô chôn lấp không vượt quá 60cm (để đạt được độ đầm nén tối đa)

và được đầm nén kỹ bằng xe chuyên dùng Landfill Compactor 826G CAT (số lần đầm nén rác từ 6-8 lần qua 1 điểm) đảm bảo tỷ trọng tối thiểu sau đầm nén là 0,75 tấn/m3

- Sau mỗi ngày hoạt động tiếp nhận rác, chiều dày rác sau đầm nén đạt 2,2m

sẽ được phủ một lớp đất trung gian dày 15cm (đã được đầm chặt) Dùng xe tải ben vậnchuyển đất từ bi dự trữ (cách 500m) đến ô chôn rác, dùng xe ủi san phẳng đất, lu lèn, tạo độ dốc thoát nước mưa

- Mỗi ô rác sẽ được đổ 9 lớp rác (mỗi lớp dày 2,2m) Trên lớp rác sau cùng sẽđược hoàn thiện theo thứ tự: lớp đất sét dày 30cm; tấm nhựa VLDPE dày 1,5mm; lớp

cát tiêu dày 20cm; lớp đất trên cùng dày 80cm để trồng cây xanh Độ dốc từ chân đến đỉnh bi tăng dần từ 3-5% luôn đảm bảo được thoát nước tốt và không được trượt lở, sụtlún.

Trong quá trình chôn lấp rác sẽ tiến hành đồng thời nối cao giếng đứng, lắp đặtlớp đá lọc và ống đứng PE thu khí bãi rác Các ống dẫn thu gas theo hướng nằm ngang

sẽ được nối vào các ống đứng này dẫn về nhà máy xử lý

Làm đường tạm và bi xe tạm để xe chở rác vào mỗi ô chôn rác mà không làmrách lớp màng chống thấm HDPE (độ dốc tối đa 10%), dặm vá, duy tu, bảo dưỡngđường hằng ngày

3.1.2 Các giai đoạn phân hủy CTR trong BCL

Quá trình phân hủy CTR tạo thành các khí chủ yếu trong BCL trải ra qua giaiđoạn:

Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi Trong giai đoạn này, quá trình phân hủy

sinh học xảy ra trong điều kiện hiếu khí vì một phần không khí bị giữ lại trong bãichôn lấp Nguồn vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí có từ lớp đất phủ hằng ngày hoặc lớpđất phủ cuối cùng khi đóng cửa bãi chôn lấp Bên cạnh đó, bùn từ trạm xử lý nước thảiđược đổ bỏ tại bãi chôn lấp và nước rỉ rác tuần hoàn lại bãi chôn lấp cũng l nguồncung cấp vi sinh vật cần thiết để phân hủy rác thải

Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển hóa Trong giai đoạn 2, hàm lượng oxy trong

BCL giảm dần và điều kiện kỵ khí bắt đầu hình thành Khi môi trường trong bãi chônlấp trở nên kỵ khí hoàn toàn, nitrate và sulfate, các chất đóng vai trò là chất nhận điện

tử trong phản ứng chuyển hóa sinh học thường bị khử thành N2 v H2S theo các phươngtrình phản ứng 1,2,3

2CH3CHOHCOOH + SO4 2CH3COOH + S2- + H2O + CO2 (1) Lactate Sulfate Acetate Sulfide

4H2 + SO42- S2- + 4H2O (2)

S2- + 2H+ H2S (3)

Giai đoạn 3: Giai đoạn acid hóa Trong giai đoạn này, tốc độ tạo thành các

acid hữu cơ tăng nhanh Bước thứ nhất của quá trình giai đoạn 3 là thủy phân các hợpchất cao phân tử (như lipids, polysaccharides, protein, acid nucleic,…) thành các hợpchất thích hợp cho VSV Bước thứ hai là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chấtsinh ra từ bước thứ nhất thành các hợp nhất trung gian có phân tử lượng thấp hơn mà

đặc trưng là acetic acid, một phần nhỏ acid sulvic và một số acid hữu cơ khác KhíCO2 là khí chủ yếu sinh ra trong giai đoạn 3 Một phần nhỏ khí H2 cũng được hìnhthành trong giai đoạn này.

Giai đoạn 4: Giai đoạn methane hóa Trong giai đoạn methane hóa, nhóm

VSV chuyển hóa acetid acid và hydro thành CH4 và CO2 chiếm ưu thế Trong một sốtrường hợp, các nhóm VSV này sẽ bắt đầu phát triển vào giai đoạn 3 Đây là nhữngVSV kỵ khí bắt buộc và được gọi là methaogenic (VSV methane hóa) Trong giai đoạn

4, quá trình hình thành methane và acid xảy ra đồng thời nhưng tốc độ tạo thành acidđáng kể

Vì các acid và khí hydro sinh ra bị chuyển hóa thành CH4 và CO2 trong giaiđoạn 4 nên pH trong BCL sẽ tăng đến khoảng giá trị trung hòa từ 6,8 đến 8 Giá trị củanước rỉ rác hình thành cũng gia tăng và nồng độ BOD5, COD và độ dẫn điện của nước

rỉ rác sẽ giảm Khi pH của nước rỉ rác càng cao, càng có ít thành phần chất vô cơ tồntại trong dung dịch, nồng độ kim loại nặng trong nước rỉ rác cũng giảm đi

Giai đoạn 5: Giai đoạn hoàn tất Giai đoạn xảy ra sau khi các chất hữu cơ có

khả năng phân hủy sinh học sẵn có đã được chuyển hóa hoàn toàn thành CH4 và CO2

ở giai đoạn 4 Khi lượng ẩm tiếp tục thấm vào phần chất thải mới thêm vào, quá trìnhchuyển hóa lại tiếp tục diễn ra Tốc độ sinh khí sẽ giảm đáng kể ở giai đoạn 5 vì hầuhết các chất dinh dưỡng sẵn có đã bị rửa trôi theo nước rỉ rác trong các giai đoạn trước

đó và các chất còn lại hầu hết là những chất có khả năng phân hủy chậm Khí chủ yếusinh ra ở giai đoạn 5 là khí CH4 và CO2

Các giai đoạn xảy ra theo những khoảng thời gian khác nhau tùy thuộc vào sựphân bố thành phần chất hữu cơ trong bãi chôn lấp, vào lượng chất dinh dưỡng, độ ẩmcủa rác thải, độ ẩm của khu vực BCL và mức độ ép rác Nếu không đủ ẩm, tốc độ sinhkhí BCL sẽ giảm Sự gia tăng mật độ chôn lấp rác sẽ làm giảm khả năng thấm ướt chấtthải trong BCL và dẫn đến giảm tốc độ chuyển hóa sinh học và sinh khí

Thể tích các khí sinh ra từ quá trình phân hủy CTR

Một cách tổng quát,phản ứng sinh hóa phân hủy kỵ khí CTR xảy ra như sau:

Giả sử quá trình phân hủy rác xảy ra hoàn toàn:

Thông thường,các chất hữu cơ có trong rác thải được phân làm hai loại:

- Các chất hữu cơ phân hủy nhanh (3 tháng đến 5 năm) gồm: rác thực phẩm,giấy in báo, giấy loại, carton

- Các chất hữu cơ phân hủy chậm (hơn hay bằng 5 năm) gồm: vải, cao su, da,rác vườn, gỗ và các chất hữu cơ khác

• Nhược điểm:

- Là vùng đất trũng, nhiễm mặn, phèn, có nền yếu vì vậy quá trình thi công, chi phí cho việc gia cố nền là rất lớn, dễ gây ra các quá trình sụp lún ảnh hưởng đến toàn bộ công trình khi vận hành

- Chưa có hệ thống xử lý nước rỉ rác hoàn thiện, chưa xử lý triệt để

- Có nhiều hệ thống kênh rạch- môi trường nhạy cảm, yếu tố làm lan truyền chất ô nhiễm và mầm bệnh - nguy cơ ô nhiễm khu vực và vùng phụ cận là rất cao, phạm vi ảnh hưởng lớn nếu ngay từ đầu không có biện pháp ngăn chặn và xử lý thích hợp

3.2 Bãi chôn lấp thành phố Magdeburg (Đức)

3.2.1 Vị trí

Thành phố Magdeburg là thủ phủ của bang Saxony – Anhalt nằm ở miền Đôngnước Đức (trước năm 1990 là Cộng hòa Dân chủ Đức) Đây là một bang nghèo nhấtnước Đức hiện nay, dân số thành phố khoảng 250 ngàn người, diện tích khoảng 200

km2

Trước năm 1990 hầu như toàn bộ rác của thành phố và một số vùng lân cậnđều được đổ tại 02 bi của thnh phố, sau khi thống nhất nước Đức (1990) thì chỉ cònkhoảng 50% lượng CTR phát sinh được chôn ở đây sau khi đã được phân loại Lý docủa việc giảm lượng rác cần phải chôn lấp (mặc dù đời sống phát triển và lượng rácphát sinh cao hơn) là do các biện pháp quản lý CTR tổng thể và các hệ thống tái chế đãđược áp dụng

3.2.2 Đặc điểm bãi chôn lấp

Magdeburg có 2 bãi chôn lấp với tổng diện tích khoảng 80 ha, chia làm 2 bãi:

A và B

• Bãi A:

Diện tích khoảng 32 ha, bắt đầu được dùng để chôn CTR đô thị từ đầu nhữngnăm 1960.

Kết cấu lớp phủ phía trên từ trên xuống dưới bao gồm:

- 80 cm lớp đất phủ để trồng cỏ

- Lớp vải địa kỹ thuật (geotextile) đóng vai trị lớp lọc không cho lớp đất phủ trôi xuống các lớp dưới

- Lớp sỏi/cuội thoát nước dày 30 cm (tầng lọc ngược)

- Lớp bảo vệ bằng vài địa kỹ thuật tiếp theo

- Lớp màng chống thấm HDPE (dày khoảng 1cm)

- Lớp sỏi/cuội bên trong có các ống thu khí gas

- Lớp phủ ngay sát trên CTR: đất được đầm/nén chặt dày khoảng 30 cmNhờ có lớp phủ này mà 10 triệu mét khối CTR chôn trong bãi được bảo vệkhông bị nước (mưa, tuyết tan) xâm nhập, bãi không phát sinh nước rỉ rác và do đókhông tác động tiêu cực đến tầng nước ngầm Kết quả monitoring nước ngầm từ năm

2000 đến 2003 cho thấy sự ô nhiễm nước ngầm đã hoàn toàn chấm dứt

Hiện nay bãi vẫn chịu sự giám sát bởi cơ quan môi trường địa phương, gồmcác hoạt động:

- Monitoring môi trường không khí và nước ngầm ở khu vực bãi

- Bảo dưỡng hệ thống thu khí gas và thoát nước bên ngoài bãi

- 300 cm (3 m): lớp bảo vệ địa chất đáy (geological protection layer)

- 75 cm lớp đất sét nén chặt chống thấm

- Lớp màng chống thấm HDPE (dày ~ 1cm)