Đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn

Bảng 1: Thành phần khối lượng chất thải rắn.Thành phần % khối lượng % KL 2- Thể hiện các nội dung nói trên vào : - Thuyết minh tính toán công nghệ xử lý chất thải rắn bao gồm cả xử lý n

MỤC LỤC

ĐỀ BÀI: 1

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THU GOM 3

I Dữ liệu tính toán 3

II Hình thức thu gom 3

III Sơ đồ xử lý chất thải rắn 3

III Tính toán thu gom sơ cấp 4

IV Tính toán thu gom thứ cấp 5

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH 11

I Lựa chọn địa điểm và quy mô công suất bãi chôn lấp 11

1 Lựa chọn địa điểm 11

2 Quy mô diện tích bãi chôn lấp 11

II Tính toán thiết kế bãi chôn lấp 11

1 Tính toán diện tích đất cần thiết để chôn lấp 12

2 Tính toán diện tích các ô chôn lấp 14

3 Tính toán lớp chống thấm 16

4 Tính toán lượng nước rỉ rác, hệ thống thu gom, xử lý nước rỉ rác 17

+ Tỷ lệ gia tăng dân số 0,75%/năm

+ Công suất thải rác 1,2 kg/ngày đêm

+ Hiệu quả thu gom chất thải rắn đạt 90 %

Bảng 1: Thành phần khối lượng chất thải rắn.

Thành phần (% khối lượng) ( % KL)

2- Thể hiện các nội dung nói trên vào :

- Thuyết minh tính toán công nghệ xử lý chất thải rắn (bao gồm cả xử lý nước rác)

- Bản vẽ mặt bằng khu dân cư (có vạch tuyến thu gom rác)

- Bản vẽ mặt cắt ô chôn lấp

- Bản vẽ tổng mặt bằng của bãi chôn lấp, khu xử lý nước rỉ rác

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THU GOM

I Dữ liệu tính toán

- Có 64 khu vực dân cư tổng diện tích thu gom 21.605 km2

- Mật độ dân sô: 2500 người/km2 Tổng dân số: 54012 người

- Công suất thải rác: 1.2 Kg người / ngày đêm Lượng rác phát sinh: 64814 tấn/ngàyđêm

- Hiệu suất thu gom: 90%, sử dụng thùng chứa thể tích 660 lít Lượng rác thu gom:

58892 tấn / ngày đêm

- Hệ thống thu gom làm việc 8h/ngày

- Tỷ trọng (khối lượng riêng CTR): 370 kg/m3

II Hình thức thu gom

Việc thu gom, vận chuyển CTR trên địa bàn khu dân cứ sẽ sử dụng hệ thốngcontainer cố định với xe thu gom dỡ tải cơ khí

Quy trình thu gom của hệ thống được mô tả như sau: xe thu gom (xe ép rác cóthùng chứa và ép kín) sẽ đi từ trạm xe đến vị trí thu gom (điểm hẹn), lấy rác từ các xe đẩytay 660 lít đổ lên xe, trả thùng rỗng về vị trí cũ rồi đi đến vị trí thu gom tiếp theo, cứ nhưthế cho đến khi thùng chứa trên xe đã đầy Khi đó, xe thu gom sẽ vận chuyển rác đến khu

xử lý rác tập trung, đổ rác và di chuyển đến vị trí lấy rác đầu tiên của tuyến thu gom tiếptheo

Khi hoàn tất công tác thu gom rác của một ngày làm việc, xe thu gom sẽ di chuyển

từ khu xử lý tập trung về trạm xe

Các phương tiện sử dụng trong quá trình thu gom :

 Xe đẩy tay 660 lít dùng để thu gom ráctại các trục đường chính của các khu dân

cư, sau đó di chuyển đến điểm hẹn tập trung

 Xe ép rác chuyên dụng, thu gom rác tại các điểm tập trung vận chuyển về khu xửrác tập trung để xử lý

III Sơ đồ xử lý chất thải rắn.

III Tính toán thu gom sơ cấp.

- Thu gom từ nơi phát sinh đến thiết bị thu gom rác của thành phố Giai đoạn này có

sự tham gia của người dân và có sự ảnh hưởng lớn đến hiệu quả thu gom Hệ thống thugom chủ yếu thủ công Bao gồm thu gom rác đường phố và thu gom rác hộ dân cư

Thu gom sơ cấpNơi phát sinh CTR

Thu gom thứ cấp

BCL hợp vệ sinh

- Các khu vực dân cư tại khu vực chủ yếu là khu dân cư biệt lập thấp tầng LượngCTR sinh hoạt chưa được phân loại tại nguồn.

- Giai đoạn thu gom sơ cấp áp dung 2 phương pháp:

+ Dịch vụ thu gom lề đường: tại các đoạn đường rộng thuận lợi cho xe thu gom.Chủ nhà đem các thùng rác để vào lề đường vào thời điểm thu gom nhất định trong ngày,

và đem các thùng rác trở lại Thu gom bằng các xe đẩy tay 0.66 m3, hiệu suất thu gom:80%

+ Dịch vụ thu gom lối đi ngõ hẻm: tại các đoạn đường hẹp, CTR được chủ nhà bỏtập trung tại các điểm tập trung rác của khu dân cư thường được đặt đầu lối di ngõ hẻm.Thu gom bằng các thùng cố định 0.66 m3, hiệu suất thu gom: 80%

- Thể tích rác toàn thành phố thu gom trong 1 ngày đêm:

rac

M V

- Diện tích, dân số, Khối lượng rác phát sinh thu gom, số xe, số thùng, số điểm thu

gom: được thể hiện tại bảng tính tóan Excell “TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THU GOM

TRONG 1 NGÀY ĐÊM”

IV Tính toán thu gom thứ cấp

- Các số liệu và điều kiện tính toán số lượng thùng rác

+ Diện tích của khu vực là S = 21.605 km2

+ Sử dụng hệ thống thùng cố định, thu gom bằng xe cơ giới

+ Mỗi vị trí đặt 1 thùng rác, khoảng cách giữa các thùng là như nhau

+ Thu gom mỗi ngày 1 lần

+ Lượng rác thu gom: 58892 tấn / ngày đêm

+ Dung tích và hệ số sử dụng (f) của xe đẩy tay:

V = 660 lít = 0.66 m3

f = 0.8.

+ Dung tích và hệ số nén (r) của xe thu gom:

Sử dụng các xe thu gom có dung tích và hệ số nén tương ứng là:

Vxe = 18 m3, r = 1.8

Vxe = 22 m3, r = 1.9

Vxe = 24 m3, r = 1.9

Bảng 1.1 Thông số tuyến thu gom cho từng tuyến.

Tuyến Chiều dài

tuyến (km)

Số xe đẩy tay trong tuyến

Vị trí điểm hẹn

- Tính toán xe đẩy tay trong 1 chuyến:

(xe đẩy tay/ch)Trong đó:

+ v : thể tích của các xe đẩy tay , m3/chuyến

+ c : thể tích xe m3/xe, c = 0.66 m3/xe

Bảng 1.2: Chọn thông số xe thu gom

Thể tích

xe thu gom (m 3 /ch) Tỷ số nén rác r

- Thời gian lấy và đổ rác:

Pscs = Ct.(uc) + (np - 1) (dbc)Trong đó:

+ uc : thời gian cần thiết để đổ rác và trả thùng rác rỗng về vị trí cũ (h/chuyến)

uc = 3 phút/xe = 0.05 h/xe+ nP : số vị trí điểm hẹn trong một chuyến, xe/chuyến

+ dbc : thời gian vận chuyển giữa hai vị trí lấy rác (h/vị trí), dbc = a’ + b’XVới vận tốc xe di chuyển giữa các điểm hẹn v = 24 km/h

Tra bảng “Hằng số tốc độ vận chuyển” ta có a’ = 0.06 và b’ = 0.0416

X: khoảng cách TB giữa các vị trí điểm hẹn.(km)

X=(khoảng cách tù vị trí điểm hẹn đầu tiên đến điểm hẹn cuối cùng)/(np - 1)

+ np - 1 : số lần vận chuyển giữa hai vị trí lấy rác = số thùng rác – 1

Bảng 1.3 Thời gian trung bình hao phí lái xe giữa các vị trí điểm hẹn

ST

T Tuyến C t (xe/ch) (h/xe) uc

n p

(vị trí/ch )

X

P scs

(h/chuyến )

+ Tscs : thời gian cần thiết cho một chuyến (h/chuyến)

+ Pscs : thời gian lấy rác và đổ rác (h/chuyến)

+ s : thời gian tại các bãi đổ (h/chuyến), s = 0.133 (h/chuyến)

+ a,b : hệ số thực nghiệm, a (h/chuyến), b (h/km)

Với vận tốc xe di chuyển giữa các điểm hẹn v = 55 km/h

Tra bảng “Hằng số tốc độ vận chuyển” ta có a’ = 0.034 và b’ = 0.01802

Bảng 1.4 Thời gian cần thiết cho một chuyến.

STT Tuyến

P scs

(h/chuyến)

s (h/chuyến )

- Số chuyến thu gom thực hiện trong 1 ngày.

Giả sử thời gian lam việc của mỗi ngày là 8h

Nd = Trong đó:

+ Nd : số chuyến làm việc trong ngày, (ch/ngày)

+ H : thời gian làm việc trong một giờ, (h/ngày) H=8 (h/ngày)

+ W : hệ số kể đến các yếu tố không sản xuất, W = 0.1 – 0.4, chọn W = 0.15

+ t1 : thời gian lái xe từ trạm điều vận đến vị trí đặt điểm hẹn đầu tiên trong ngày, chọn

Bảng 1.5 Số chuyến làm việc trong ngày.

ST

H (h/ngày )

(h/ngày)

t 2

(h/ngày )

T scs

(h/chuyến )

N d

(ch/ngày )

N d

làm tròn (ch/ngày )

Vậy, tổng số chuyến làm việc trong ngày là 1 + 1 + 1 +1 = 4 (ch/ngày)

- Thời gian làm việc thực sự trong 1 ngày:

H = Trong đó:

+ H : thời gian làm việc thực sự trong một giờ, (h/ngày)

+ Nd : số chuyến làm việc trong ngày, (ch/ngày)

+ W : hệ số kể đến các yếu tố không sản xuất, W = 0.1 – 0.4, chọn W = 0.15

+ t1 : thời gian lái xe từ trạm điều vận đến vị trí đặt điểm hẹn đầu tiên trong ngày, chọn

t1 = 0.133 (h/ngày)

+ t2 : thời gian lái xe từ vị trí đặt điểm hẹn cuối cùng trong ngày đến trạm điều vận, chọn t2 = 0.233 (h/ngày)

+ Tscs : thời gian cần thiết cho một chuyến (h/chuyến)

Bảng 1.6 Thời gian làm việc thực sự trong 1 ngày.

(h/chuyến)

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH

I Lựa chọn địa điểm và quy mô công suất bãi chôn lấp.

1 Lựa chọn địa điểm.

Bãi chôn lấp là công nghệ đơn giản và rẻ tiền nhất, phù hợp với các nước đang pháttriển nhưng tốn diện tích đất rất lớn và có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, việclựa chọn vị trí bãi chôn lấp là hết sức quan trọng, sao cho các đảm bảo các yêu cầu nhưquy mô, địa chất thủy văn

Địa điểm dự kiến xây dựng bãi chôn lâp sẽ được đặt bãi bãi đất trống, không có dân

cư sinh sống, cách thành phố 4km, nằm ở cuối hướng gió Vị trí bãi chôn lấp được mô tả

trong bản vẽ “Sơ đồ vạch tuyến của mặt bằng 15”.

2 Quy mô diện tích bãi chôn lấp

Theo số liệu hiện trạng và dự báo tốc độ gia tăng dân số đến năm 2020 thì dân số khuvực là 58202 người Theo số liệu tính toán và dự báo cho thấy tổng lượng chất thải rắncủa khu vực vào năm 2016 là 21,451 tấn/năm, với khả năng thu gom hiện tại đạt 90%.Khối lượng chất thải rắn vào năm 2020 là 23,453 tấn/năm Do đó, nhìn vào hướng pháttriển và mở rộng khu vực theo đề án phát triển kinh tế - xã hội thì có thể phân loại để quyhoạch bãi chôn lấp CTR cho khu vực này phải thuộc loại vừa (Theo TCXDVN 261:2001,Bãi chôn lấp chất thải rắn – tiêu chuẩn thiết kế thì BCL loại vừa thì dân số từ 100000-

500000 người; khối lượng chất thải vào khoảng 20000 – 65000 tấn/năm; thời gian sửdụng 5 -10 năm

II Tính toán thiết kế bãi chôn lấp.

Theo số liệu mà đề bài cho thì dân số hiện tại trên địa bàn khu vực là 54012 người (2015), với tỉ lệ tăng dân số 0,75%/năm thì ước tính đến năm 2025, trên địa bàn có 58202

người Dựa vào số liệu tính toán được về dân số, diện tích, hiệu quả thu gom rác, ta cóbảng sau:

Bảng 2.1: Dự báo dân số, khối lượng CTR sinh hoạt từ năm 2016 đến 2025

1 Tính toán diện tích đất cần thiết để chôn lấp.

Các giả thiết tính toán như sau:

+ BCL được xây dựng theo phương pháp nửa chìm nửa nổi

+ Chiều cao tổng thể của bãi rác sau khi đóng cửa là h = 15m, độ sâu dưới đất h1 = 5m,

- Thể tích rác thải chiếm chỗ:

Khối lượng rác thu gom: 224,401.05 tấn (tái chế giấy cacton, giấy vụn, kim loại 20%)

Khối lượng rác đem đi tái chế: Mtái chế = 224,401.05 x 0.20 = 44,880.21 (tấn)

Khối lượng rác đi chôn lấp: M rác = 224,401.05 x 0.80 = 179,520.84 (tấn)

Giả sử ô chôn lấp có tiết diện đứng gồm 2 hình thang

- Chọn chiều cao lý thuyết ô chôn lấp D = 10m

Nếu diện tích đất sử dụng xây dựng các công trình phụ trợ là 25% thì tổng diện tích bãi chôn lấp sẽ là:

Sxd = Stc x (1+25%) = 44,108 x (1+25%) = 55,135 (m2) = 5.5 (ha)

2 Tính toán diện tích các ô chôn lấp.

Thời gian sử dụng bãi chôn lấp là 10 năm , diện tích sử dụng chôn lấp 5.5 ha và sẽ xây dựng 6 ô chôn lấp có diện tích và kích thước bằng nhau Các ô chôn lấp sẽ được sử dụng theo thứ tự đánh số từ 1 đến 6, ô này lấp đầy sẽ sử dụng ô tiếp theo

- Thể tích chất thải rắn chôn trong 1 ô:

VI, VII: Thể tích phần chìm và phần nổi của ô chôn lấp

h1: Chiều cao phần chìm của ô chôn lấp (chọn h1=5m)

h2: Chiều cao phần nổi của ô chôn lấp (chọn h2=10m)

a, b: Chiều dài, rộng của miệng ô chôn lấp (chọn a = 100m; b = 40m)

a1, b1: Chiều dài, rộng đáy dưới ô chôn lấp

a2, b2: Chiều dài, rộng đáy trên ô chôn lấp

- Chiều dài đáy dưới ô chôn lấp: a1 = 100 – 10 = 90 (m)

- Chiều dài đáy trên ô chôn lấp: a2 = 100 – 11.55 = 88.45(m)

- Chiều rộng đáy dưới ô chôn lấp: b1 = 40 – 10 = 30(m)

- Chiều rộng đáy trên ô chôn lấp: b2 = 40 – 11.55 =28.45(m)

a) Lớp lót đáy: (bố trí từ dưới lên)

- Đất nền ở đáy và 2 bên thành được đầm nén kỹ

- Lớp đất sét dày 0.6m (hệ số thấm nước > 10-7 cm/s)

- Lớp vải địa chất chống thấm: 0.002m

- Lớp cát dày: 0.2m

- Lớp sỏi và đường ống thu gom nước rỉ rác dày: 0.2m

- Lớp vải địa chất 2 (cho nước rỉ rác chảy qua được) dày: 0.002m

- Lớp đất bảo vệ dày: 0.3m

=> Tổng chiều dày: 1.304m

b) Lớp phủ bề mặt: (bố trí từ dưới lên)

- Lớp đất sét dày: 0.6m

- Lớp vải địa chất chống thấm dày: 0.002m

- Lớp cát thoát nước dày: 0.2m

4 Tính toán lượng nước rỉ rác, hệ thống thu gom, xử lý nước rỉ rác.

a) Lượng nước rỉ rác sinh ra (C).

Nước rỉ rác sinh ra chủ yếu là do nước có sẵn trong rác chảy ra do bị nén nước mưa khi chưa lấp đầy ô chôn lấp, một phần nhỏ là do quá trình phân hủy các chất trong chất thải

Số liệu tính toán

+ Khối lượng rác thu gom TB một ngày (cuối giai đoạn thiết kế): M (tấn/ngày)

M = 64,255.44 (kg/ngày) = 64.255 (tấn/ngày)+ Lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất P = 0,85mm/ngày

+ Độ ẩm trung bình trước khi nén : W2 = 60%

+ Độ ẩm trung bình sau khi nén là: W1= 25%

+ Hệ số thoát nước bề mặt: R = 0.15

+ Lượng nước bốc hơi hàng ngày E = 5mm/ngày = 0.005m/ngày

+ Thể tích CTR chôn/ngày: Vng = M/tỷ trọng CTR (m3/ngày)

 Vng = 64.255 /0.37 = 173.66 (m3/ngày)

Thể tích CTR sau khi đầm nén: Vng nén = Vng x r = 173.66 x 0.8 = 138.93 (m3/ngày)

 Diện tích chôn lấp rác mỗi ngày (A):

Tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác công suất 67.8 m3/ng.đêm

b) Lượng nước rò rỉ từ bãi rác.

Số liệu tính toán:

- Tổng số ô: 6 ô.

- Diện tích mỗi ô: 7351 m2

- Khối lượng chất thải cần chôn lấp lớn nhất (của năm cuối cùng)

M = 64.255 x 0.8 = 51.4 (tấn/ngày)

- Lượng nước mưa trung bình tháng cao nhất 379mm/tháng (tháng VI).

- Độ bốc hơi tự nhiên trung bình trong khu vực là 3,8mm

Tính toán

Theo cân bằng nước đối với toàn bộ các hố chôn lấp trong bãi :

Qw = Sw + Ww + Lw – Pw - Ew

Trong đó:

+ Qw : lượng nước rò rỉ từ bãi rác;

+ Sw : lượng nước ngấm vào từ phía trên;

+ Ww : lượng nước do thay đổi độ ẩm của rác và vật liệu phủ bê mặt;

Có thể tính gần đúng Ww = CwG/100p

+ p : khối lượng riêng của nước (tấn/m3) ở 250C, p = 0,99708 (nguồn: Giáo trìnhQuản lý và Xử lý chất thải rắn – GS TS Nguyễn Văn Phước)

+ Cw: chênh lệch độ ẩm giữa rác đưa vào và rác trong hố (%)

+ Lw : lượng nước từ đất thấm vào; Lw = 0

+ Pw : lượng nước tiêu thụ cho các phản ứng;

+ Ew : lượng nước bốc hơi

 Lượng nước thấm vào từ phía trên (S w )

 Lượng mưa tính toán là (hệ số thấm là 1,5):

= Hệ số an toàn = 1.5 x = 18.95 mm/ngày

= Diện tích ô chôn lấp x Lượng mưa tính toán

= 7351m2 x 18.95mm/ngày = 139,301.45 mm/ngày =139.3 m3/ngày

khoảng 20% lượng nước mưa trên bề mặt của một hố chôn sẽ là:

= 20% Lượng mưa trên bề mặt hố chôn lấp = 20% x 139.3= 27.86 m3/ngày

Toàn bộ lượng nước mưa khác điều được thu gom và thoát ra ngoài thì lượng nướcmưa ngấm xuống từ phía trên sẽ là:

Sw = Lượng nước trên bề mặt hố chôn lấp + Lượng nước mưa bị ngấm vào các hố khác

Sw = 139.3 + 27.86 = 167.16 m3/ngày

Độ ẩm trung bình của rác là 73%.

Thành phần chất hữu cơ trong rác thải là 65%

Nếu giả thiết rằng độ ẩm trong các thành phần khác không đổi, có 90% chất hữu cơphân hủy và thành phần TB của rác thải chiếm 93.68% trong toàn bộ khối lượng rác thìlượng nước tạo thành do thay đổi độ ẩm khi bị nén ép là:

73% x 65% x 90% x 93.68% = 40.001 %Khối lượng rác thải được thu gom lớn nhất (của năm cuối cùng) là 51.4 tấn/ngày,lượng nước sinh ra do thay đổi độ ẩm sẽ là:

Ww = (51.4 x 40.01 %)/0,99708 = 20.63 (m3/ngày)

 Lượng nước tiêu thụ cho các phản ứng (Pw)

 Lượng rác đưa vào lớn nhất hàng ngày là 51.4 tấn/ngày, lượng rác hữu cơ trong đólà:

= 51.4 x (1 – độ ẩm TB) x (thành phần chất hữu cơ trong rác thải)x(thành phần TBcủa rác thải trong toàn bộ khối lượng rác)

= 51.4 x (1 – 73%) x 65% x 93.68% = 8.45 (tấn/ngày)

Pw = 8.45 x 90% x 0,18/0,99708 = 1.37 m3/ngày

 Lượng nước bốc hơi (Ew)

Bốc hơi nước từ rác chỉ xảy ra đối với các hố đang hoạt động Do đó, lượng bốc hơi tự nhiên sẽ :

= (S1 ô chôn l p ấ x s ô) x đ b c h i t nhiên trung bình trong khu v c ố ộ ố ơ ự ự

Lưu lượng nước rò rỉ lớn nhất từ các hố rác là (bỏ qua lượng nước thấm từ đất vì cócác lớp chống thấm và phương pháp chôn là nổi):

Qw = 167.16 + 20.63 – 1.37 – 167.815 = 18.605 m3/ngàyBảng 6 Hệ số thoát nước bề mặt đối với các loại đất phủ ( Quản lý CTR- GS.TS Trần Hiếu Nhuệ)

c) Hệ thống thu gom nước rỉ rác

Ô chôn lấp có chiều dài a = 100m, chiều rộng b = 40 Chọn đặt 1 ống chính thu gom nước

rỉ rác, ống có 4 nhánh có đục lỗ

Lưu lượng của nước rỉ rác là 67.8 (m3/ngày) = 0.78 (l/s)

Lưu lượng nước qua ống ngang là: 0.78/ 4 = 0.195 (l/s)

Tra bảng tính toán thủy lực cống và mương thoát nước: