thiết kế xử lý chất thải rắn bãi chôn lấp

Nếu lượng nước mưa rơi xuống các ô chôn lấp không được xử lý chặt chẽ sẽ chảyxuống các ô chôn lấp và các khu vực chứa nước rỉ rác, làm tăng lượng nước rỉ rác, gâykhó khăn trong việc xử l

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Chất thải rắn xuất hiện từ khi con người có mặt trên trái đất Con người đã khaithác và sử dụng các nguồn tài nguyên trên trái đất để phục vụ cho đời sống của mình,đồng thời thải ra một lượng chất thải rắn Khi xã hội phát triển, quá trình phát sinh chấtthải rắn gắn liền với quá trình sản xuất, mỗi giai đoạn của quá trình sản xuất đều tạo rachất thải rắn, từ khâu khai thác, tuyển chọn nguyên liệu đến khi tạo ra sản phẩm phục vụngười tiêu dùng Nếu không có các biện pháp quản lý và xử lý chất thải rắn hợp lý sẽgây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý chất thải rắn, trong đó xử lý chất thải rắnbằng chôn lấp là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất Việc quản lý và vận hànhbãi chôn lấp cũng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của chúng ta Trong quá trìnhquản lý và vận hành phải đặc biệt chú ý đến hệ thống tiêu thoát nước mưa của bãi chônlấp Nếu lượng nước mưa rơi xuống các ô chôn lấp không được xử lý chặt chẽ sẽ chảyxuống các ô chôn lấp và các khu vực chứa nước rỉ rác, làm tăng lượng nước rỉ rác, gâykhó khăn trong việc xử lý nước rỉ rác

Nhận thấy việc xử lý nước mưa đối với bãi chôn lấp là việc cần thiết, vì vậy nội

dung của đồ án là: “Tính toán thiết kế sơ bộ hệ thống thoát nước mưa cho bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tỉnh Thái Nguyên”.

Do kiến thức còn hạn hẹp nên đồ án còn nhiều thiếu sót, kính mong nhận được sựgiúp đỡ của thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ HỆ THỐNG

THOÁT NƯỚC MƯA CỦA BÃI CHÔN LẤP 1.1 Đặc điểm tự nhiên, khí hậu và kinh tế xã hội của tỉnh Thái Nguyên

1.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu

Thái Nguyên có nhiều dãy núi cao chạy theo hướng bắc-nam và thấp dần xuốngphía nam Cấu trúc vùng núi phía bắc chủ yếu là đa phong hóa mạnh, tạo thành nhiềuhang động và thung lũng nhỏ

Phía bắc Thái Nguyên gồm rừng núi và đồng lầy Về phía đông có những dãy núicao nằm giữa những ngọn núi đá vôi ở phố Bình Gia Về phía đông bắc, có cao nguyên

Vũ Phái được giới hạn bởi những dãy núi đá vôi và có khu rừng núi ngăn chia LâuThượng và Lâu Hạ ở phương Nam phía tây bắc Thái Nguyên có thung lũng Chợ Chubao gồm nhiều cánh đồng và những thung lũng nhỏ Giữa Đồn Đủ và Cổ Lương là mộtcánh đồng giáp với cao nguyên Trúc Thanh và Độ Tranh gồm nhiều đồi núi lan tới tậnkhu đồng lầy Phúc Linh

Thái Nguyên là một tỉnh trung du miền núi nhưng địa hình lại không phức tạplắm so với các tỉnh trung du, miền núi khác, đây là một thuận lợi của Thái Nguyên chocanh tác nông lâm nghiệp và phát triển kinh tế - xã hội nói chung so với các tỉnh trung

du miền núi khác

Nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm, nhưng do địa hình nên khí hậu TháiNguyên vào mùa đông được chia thành 3 vùng rõ rệt

1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội

Thái Nguyên thuộc Vùng trung du và miền núi phía bắc, một vùng được coi lànghèo và chậm phát triển nhất tại Việt Nam Mặc dù vậy kinh tế Thái Nguyên đang dầnchuyển sang công nghiệp hóa, hiện đại hóa, tỷ trọng nông nghiệp đang giảm dần

Thái Nguyên có tài nguyên khoáng sản phong phú về chủng loại, là một lợi thế

so sánh lớn trong việc phát triển các ngành công nghiệp luyện kim, khai khoáng TỉnhThái Nguyên có trữ lượng than lớn thứ hai trong cả nước, than mỡ trữ lượng trên 15triệu tấn, than đá trữ lượng khoảng 90 triệu tấn; kim loại màu

• Phân loại CTR

Có nhiều cách phân loại CTR khác nhau như:

 Theo vị trí hình thành: Tùy theo vị trí hình thành mà người ta phân ra rác thải đườngphố, rác thải vườn, rác thải các khu công nghiệp tập trung, rác thải hộ gia đình…

 Theo thành phần hóa học và vật lý: Theo tính chất hóa học có thể phân chia ra chất thảihữu cơ, chất thải vô cơ, kim loại, phi kim

 Theo mức độ nguy hại, chất thải được phân chia thành các loại sau

- Chất thải ngụy hại: Bao gồm các hóa chất dễ phản ứng, các chất độc hại, chất thải sinhhọc dễ thối rữa, các chất dễ cháy, dễ gây nổ, chất thải phóng xạ…

- Chất thải không nguy hại: Là những chất thải không chứa các chất và các hợp chất cómột trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp

- Chất thải y tế nguy hại: Là những chất thải có nguồn gốc từ các hoạt động y tế, mà nó cóđặc tính nguy hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến môi trường và sức khỏe của cộng đồngbao gồm bông băng, gạt, kim tiêm, các bệnh phẩm và các mô bị cắt bỏ…Các phươngpháp xử lý chất thải rắn

PP xử lý CTR

PP chuyển hóasinh học và hóahọc

PP xử lýbằng nhiệt

PP cơ

học

PPkhác

Ủsinhhọc

Lênmen kỵkhí

Chuyểnđổi hóahọc

NénépCTR

Giảm

kích

thướcc

Hòatan

TuyểnCTR

Tríchly

Kếttinh

Chônlấp

Tái sửdụngTái chế

Hình 1.1: Tổng quan về các phương pháp xử lý chất thải rắn

Hiện nay có nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn khác nhau, tùy thuộc vào điềukiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của từng địa phương mà lựa chọn các phương pháp thíchhợp Thông thường, CTR sau khi được thu gom, phân loại, tái chế, tái sử dụng và xử lý

cơ học sẽ được đem đi các công đoạn xử lý tiếp theo như: ủ phân compost, đốt và phổbiến nhất là đem chôn lấp

1.2.2 Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp

 Khái niệm bãi chôn lấp hợp vệ sinh

Theo quy định của TCVN 6696 – 2000, bãi chôn lấp CTR hợp vệ sinh được địnhnghĩa là: khu vực được quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh

từ các khu dân cư, khu đô thị và các khu công nghiệp Bãi chôn lấp bao gồm các ô chônlấp, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử lý khí thải, xử lý nước rỉ rác,trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc…

Hình 1.2.: Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

 Phương pháp chôn lấp

Chôn lấp chất thải rắn là lưu giữ chất thải ở một khu vực nhất định và được phủđất hoặc vật liệu Đây là phương pháp xử lý CTR đơn giản và rẻ tiền, được sử dụng phổbiến ở các nước trên thế giới

Bãi chôn lấp (BCL) là một diện tích hoặc một khu đất đã được quy hoạch, lựachọn, thiết kế, xây dựng để chôn lấp CTR nhằm giảm tối đa các tác động tiêu cực củaBCL tới môi trường [5]

Có thể phân loại BCL CTR thành nhiều dạng khác nhau theo cấu trúc, theo chứcnăng, địa hình, theo loại rác tiếp nhận, theo kết cấu và quy mô

Theo quy định của TCVN 6696 – 2000: BCL CTR hợp vệ sinh là khu vực đượcquy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư, khu

đô thị và các khu công nghiệp, BCL CTR hợp vệ sinh bao gồm các ô chôn lấp chất thải,vùng đệm, công trình phụ trợ khác như: trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cungcấp điện nước, văn phòng làm việc

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của CTR (chủyếu là các thành phần hữu cơ dễ phân hủy) khi chúng được chôn nén và phủ bề mặt,CTR trong BCL sẽ bị phân hủy thành các axit hữu cơ, nito, hợp chất amon và một số khínhư CO2, CH4

1.2.3 Tiêu chí cần xem xét khi lựa chọn xây dựng bãi chôn lấp

Xây dựng một BCL cần xem xét thỏa mãn các điều kiện sau:

• Không ảnh hưởng nguy hại đến điều kiện môi trường

• Khoảng cách đến khu dân cư, công trình văn hóa, giải trí, nguồn nướcsông, giếng khoan, kênh công cộng gần nhất là trên 400m.

• Khoảng cách từ đường giao thông công cộng đến BCL là 100 – 300m, đếnnơi có nước ngầm trữ lượng lớn là trên 3m

• BCL phải được thiết kế có lớp lót chống thấm ở đáy và xung quanh, có hệthống thu khí và nước rò rỉ, trạm xử lý nước Chất thải cần được đầm nén với từng lớp

và che phủ cuối mỗi ngày

• Trang bị hệ thống thu nước rỉ rác, chống thấm vào đáy BCL và xử lý nước

rỉ rác

• Lớp lót đáy cần thiết kế để hạn chế tốt nhất sự rò rỉ nước ra bên ngoài vànước thấm vào trong với các loại vật liệu phù hợp khác nhau

1.3 Mưa và hệ thống thoát nước mưa

1.3.1 Mưa và tình hình mưa ở tỉnh Thái Nguyên

Mưa là một hiện tượng tự nhiên, hiện tượng ngưng tụ của hơi nước, tích tụ đếnkhi đủ lượng thì sẽ rơi xuống, nhưng cũng không phải tất cả đều rơi xuống mặt đất, Cómột số khi rơi gặp hơi nóng nên lại bốc hơi

Mưa là một dạng ngưng tụ của hơi nước khi gặp điều kiện lạnh, mưa có các dạngnhư: mưa phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương Mưađược tạo ra khi các giọt nước khác nhau rơi xuống bề mặt Trái Đất từ các đám mây

Đặc trưng:

Mưa đóng một vai trò quan trọng trong chu trình thủy học trong đó nước từ cácđại dương (và các khu vực khác có chứa nước) bay hơi, ngưng tụ lại thành các đám mâytrong tầng đối lưu của khí quyển do gặp lạnh, khi các đám mây đủ nặng, nước sẽ bị rơitrở lại Trái Đất, tạo thành mưa, sau đó nước có thể ngấm xuống đất hay theo các consông chảy ra biển để lại tiếp tục lặp lại chu trình vận chuyển

Nước mưa có độ pH nhỏ hơn 6 một, do nó hấp thụ dioxit cacbon trong khí quyển,

nó bị điện ly một phần trong nước, tạo ra axit cacbonic Ở một số sa mạc, các luồngkhông khí vận chuyển cả cacbonat canxi lên không trung, do đó nước mưa ở đây có thể

là có pH bằng hoặc cao hơn 7 Các trận mưa có pH thấp hơn 5,6 thì được coi là mưaaxít

Thành phố Thái Nguyên nằm trong vùng có lượng mưa lớn, lượng mưa trungbình hàng năm 2.025,3 mm, phân bố theo mùa, và có sự chênh lệch lớn giữa 2 mùa

Mùa mưa trùng với mùa nóng, lượng mưa chiếm tới 80% lượng mưa cả năm Số ngàymưa trên 100mm trong một năm khá lớn Ngày mưa lớn nhất trong vòng hơn nửa thế kỷqua là ngày 25/6/1959, tới 353 mm, làm cho tháng này có lượng mưa kỷ lục 1.103mm.

Mùa khô trùng với mùa lạnh, thời tiết lạnh và hanh khô Tổng lượng mưa mùakhô chỉ chiếm khoảng 15% lượng mưa cả năm (300 mm) Trong đó đầu mùa khô thờitiết hanh khô có khi cả tháng không có mưa, gây nên tình trạng hạn hán Cuối mùa khôkhông khí lạnh và ẩm do có mưa phùn

Khí hậu Thái Nguyên chia làm 2 mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10 vàmùa khô từ tháng 10 đến tháng 5 Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.000 đến2.500 mm; cao nhất vào tháng 8 và thấp nhất vào tháng 1

1.3.2 Hệ thống thoát nước mưa của bãi chôn lấp

1.3.2.1 Ảnh hưởng của mưa tới chất lượng nước rác

Lượng mưa có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng và thành phần nước rỉ rác Lưulượng nước mưa thường rất lớn so với nước rác, có thể gấp hàng tram thậm chí hàngnghìn lần, phụ thuộc vào thời gian và cường độ mưa Lưu lượng nước rác khi có mưaphụ thuộc vào các yếu tố:

- Thời gian và cường độ mưa

- Diện tích lưu vực

- Hệ số thấm bãi rác đối với nước rác: độ rỗng của bãi rác, kích thước và thànhphần vật liệu trong bãi rác

- Các khoáng chất, hàm lượng muối và các chất dễ hòa tan có trong bãi rác

- Cấu tạo và các thông số kĩ thuật của bãi rác: chiều dày ô chôn lấp, cấu tạo vàchiều dày các lớp phủ trung gian, lớp phủ bề mặt; cấu tạo các lớp chống thấm thành vàđáy bãi chôn lấp

Nước rác khi có mưa ban đầu nồng độ chất ô nhiễm cao Ngoài ra các chất ônhiễm của rác tươi, nước mưa do lưu lượng và tốc độ thấm lớn dễ cuốn trôi các thànhphần khoáng chất, các muối dễ hòa tan và các chất ô nhiễm khác có trong bãi rác Sau

đó, nồng độ các chất ô nhiễm có xu hướng giảm dần nếu trận mưa tiếp vẫn tiếp tục.1.3.2.2 Hệ thống thoát nước mưa bãi chôn lấp

Để khắc phục tình trạng trên các bãi chôn lấp thiết kế các hệ thống thu gom vàthoát nước mưa

 Hệ thống thoát nước mưa

Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước mưa là vận chuyển nước mưa ra khỏi khu vựcđang quan tâm (khu dân cư, khu công nghiệp, bãi chôn lấp…) một cách nhanh chóng đểtránh ngập lụt.

Trước khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho vùng náo đó ta phải chọn hệthống thoát nước cho vùng đó Hệ thống thoát nước mưa cũng chia làm các bộ phận sau:

Mạng lưới thoát nước mưa gồm mạng lưới thoát nước mưa bên trong và bênngoài Mạng lưới thoát nước mưa trong thu nước từ nền, mái nhà… Mạng lưới thoátnước mưa bên ngoài có nhiệm vụ thu nước mưa từ mạng lưới thoát nước mưa bên trong

và vận chuển ra khỏi thành phố, khu công nghiệp, bãi chôn lấp… nó gồm các bộ phậnsau:

• Giếng kiểm tra: kiểm tra nước mưa trong tiểu khu trước khi ra nguồn

• Giếng thu nước mưa

• Trạm bơm thoát nước mưa

• Hồ điều hòa

• Công trình xả nước mưa và nguồn

• Mương đề phòng lũ ( thường xây dựng vùng trung du và đồi núi )

Ngoài ra để thiết kế được hệ thống thoát nước mưa ta cần có những thông tin sốliệu cần thiết: cường độ mưa, thời gian mưa, dụng cụ đo mưa, các chu kỳ lập lại trậnmua và chu kỳ ngập lụt tức thời

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC Ô CHÔN LẤP TRONG BÃI CHÔN LẤP 2.1 Tính toán lượng chất thải rắn

2.1.1 Các thông số tính toán ban đầu

Trong rác thải thu gom, rác sinh hoạt, công nghiệp, y tế, dịch vụ thì có một sốloại rác có thể thu hồi được như kim loại, nhựa, thủy tinh vv… để đem đi tái chế sửdụng lại được, một phần lượng rác sẽ được đốt Cụ thể các thành phần như sau: lượng

rác tái chế khoảng 5%, lượng rác sử dụng đốt khoảng 10%, còn lại là rác hữu cơ 42%,rác thành phần khác không thể tái chế sử dụng được là 43% Lượng rác hữu cơ sử dụnglàm phân hữu cơ đang còn hạn chế chỉ khoảng 5% là được sử dụng Như vậy lượng rácthực tế mang đi chôn lấp chỉ khoảng 80% lượng rác thu gom được.

Bảng 2.1: Các thông số tính toán bãi chôn lấp ban đầu

Khối lượng CTR năm 2014 (tấn) 249 917 N2014

Tỉ lệ thu gom CTR giai đoạn

Mức tăng trưởng kinh tế của địa

2.1.2 Khối lượng chất thải rắn

Xem như mức tăng trưởng của địa phương chính là tốc độ phát sinh CTR

• Khối lượng CTR phát sinh được thu gom năm n:

Nn: khối lượng CTR phát sinh năm n

Nn-1: khối lượng CTR năm thứ n-1

q: Mức tăng trưởng kinh tế của địa phương

P: Tỉ lệ thu gom CTR

Giai đoạn từ 2014 – 2025: N n =N n−1 × +(1 q1)×P1

Giai đoạn từ 2026 – 2035: N n =N n−1 × +(1 q2)×P2

• Khối lượng CTR được chôn lấp: lượng rác thực tế được đem đi chôn lấp

bằng 80% lượng CTR thu gom: G N= n×80%

Bảng 2.2: Tính toán khối lượng CTR

Giai đoạn

2014- 2025

Khối lượng CTR thu gom, (tấn)

Khối lượng CTR chôn lấp (tấn)

Giai đoạn 2026-2035

Khối lượng CTR thu gom, (tấn)

Khối lượng CTR chôn lấp (tấn)

2.2 Tính toán diện tích của các ô chôn lấp

Việc lựa chọn kích thước và thời gian vận hành của ô chôn lấp căn cứ vào khốilượng CTR tiếp nhận và theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 261: 2001: Bãichôn lấp chất thải rắn – Tiêu chuẩn thiết kế

Theo điều 5.2.1.1, Khu chôn lấp được chia thành các ô chôn lấp Quy mô của ô chôn lấp được xác định theo khối lượng chất thải và mô hình chôn lấp sao cho thời gian vận hành mỗi ô từ 1 – 3 năm Diện tích ô chôn lấp trong bãi được quy định trong bảng:

Bảng 2.3: Diện tích ô chôn lấp

vụ

Khối lượng CTR tiếp nhận,

Diện tích ô chôn lấp, m 2

5.000 đếndưới 10.000

khu công nghiệp nhỏ

65.000 đến dưới100.000

10.000 đếndưới 15.000

khu công nghiệp vừa

100.000 đến dưới200.000

15.000 đếndưới 25.000

G: lượng chất thải rắn đem chôn lấp, tấn

: khối lượng riêng chất thải rắn

• Thể tích rác sau đầm nén, m3: V racnen = ×V k

k: hệ số đầm nén, k= 0.6 ÷ 0.9 tấn/m3

• Diện tích ô chôn lấp, m2:

racnen V S h

=h: Chiều sâu bãi chôn lấp, h= 15 ÷ 25m

Bảng 2.4: Tính toán diện tích từng ô chôn lấp

Năm đem chôn KL rác

lấp,tấn

Thể tích rác đem chôn lấp, m3

V rác sau nén (m3)

V đất phủ (m3)

V ô chôn lấp (m3)

Diện tích

ô chôn lấp (m2)

S thi công (m2)

2015

694180.2

2016 1067969.54 1779949.23 177994.92 1957944.15 97897.21 980002017

2021

1071329.3

2022 1648198.99 2746998.32 274699.83 3021698.15 151084.91 1520002023

2024

1344439.6

2025 2068368.58 3447280.97 344728.1 3792009.07 189600.45 2000002026

2030

1345388.65

2031 2069828.69 3449714.48 344971.45 3794685.9 189734.3 2000002032

1783391.32

2035 2743678.95 4572798.25 457279.83 5030078.1 251503.9 260000

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT

NƯỚC MƯA