Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.

Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hoàng Ngọc Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN

KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn

Mã số: 9520320-1

LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà Nội – 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

Hoàng Ngọc Hà

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN

KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn

Mã số: 9520320-1

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 GS.TS Nguyễn Thị Kim Thái

2 PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng

Hà Nội – 2022

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “ Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từbãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội” là công trình do tôinghiên cứu và thực hiện Các kết quả, số liệu của luận án hoàn toàn trung thực và chưa từngđược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

Hoàng Ngọc Hà

3

Lời đầu tiên Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Xây Dựng Hànội, Phòng Quản lý Đào tạo, Khoa Kỹ thuật Môi trường của Trường đã tạo điều kiện hỗ trợ

và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, sự kính trọng nhất đến GS.TS Nguyễn Thị KimThái và PGS.TS Nguyễn Văn Hoàng đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọiđiều kiện thuận lợi nhất trong thời gian tôi hoàn thành luận án

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các nhà khoa học, chuyên gia đã có những ýkiến đóng góp cho luận án trong quá trình thực hiện

Cuối cùng, Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ của gia đình, bạn

bè và đồng nghiệp trong quá trình thực hiện nghiên cứu

Tác giả luận án

Hoàng Ngọc Hà

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cám ơn ii

Danh mục các chữ viết tắt vii

Danh mục các bảng viii

Danh mục các hình vẽ, đồ thị ix

MỞ ĐẦU 1

I Lý do lựa chọn đề tài 1

II Mục đích và nội dung nghiên cứu 2

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

IV Cơ sở khoa học 2

V Phương pháp nghiên cứu 3

VI Những đóng góp mới của luận án 3

VII Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án 4

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Tổng quan về chôn lấp chất thải rắn 5

1.1.1 Các khái niệm liên quan 5

1.1.2 Hiện trạng chôn lấp chất thải rắn tại Việt Nam 6

1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 10

1.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 10

1.2.2 Hoạt động của bãi chôn lấp 16

1.3 Tổng quan sự hình thành chất ô nhiễm trong nước rỉ rác 17

1.3.1 Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong chất thải rắn 17

1.3.2 Sự hình thành nước rỉ rác 21

1.3.4 Lượng phát sinh và thành phần nước rỉ rác 25

1.4 Sự ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất và nước dưới đất 38

1.4.1 Nguy cơ ô nhiễm từ nước rỉ rác 38

1.4.2 Các tác động của kim loại nặng trong môi trường đất 39

1.5 Tổng quan nghiên cứu về lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp 42

1.5.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài 42

1.5.2 Các nghiên cứu tại Việt Nam 49

1.6 Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án 51

1.3.5 Chươ ng 2 LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN Ô NHIỄM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 52

2.1 Chất ô nhiễm lan truyền trong đất 52

2.1.1 Nước trong đất và hiện tượng mao dẫn 53

2.1.2 Nước di chuyển xuống do trọng lực 54

2.2 Quá trình lan truyền chất ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng 55

2.2.1 Lưu lượng dòng thấm 55

2.2.2 Hệ số khuếch tán của chất ô nhiễm 56

2.3 Quá trình thấm nước và vận chuyển chất ô nhiễm 59

2.3.1 Cơ chế đối lưu theo dòng hút mao dẫn 59

2.3.2 Cơ chế đối lưu theo dòng nước mao dẫn và khuếch tán 62

2.4 Các phương pháp nghiên cứu xác định lan truyền ô nhiễm 64

2.4.1 Xác định thành phần và tính chất nước rỉ rác 64

2.4.2 Phương pháp xác định thành phần và tính chất của đất 66

2.4.3 Lời giải giải tích – phương trình vi phân xác định lan truyền ô nhiễm 68

2.4.4 Phương pháp phần tử hữu hạn 70

2.4.5 Ưu điểm của phương pháp PTHH 72

2.4.6 Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm trong không gian 3D 73

2.4.7 Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 78

3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lan truyền của chất ô nhiễm từ nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp 78

3.1.1 Lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian – phương pháp cân bằng nước 78

3.1.2 Xây dựng phương pháp mô hình hóa tính toán nước rỉ rác 85

3.2 Khảo sát hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 97

3.2.1 Các hợp chất hữu cơ trong nước rỉ rác 98

3.2.2 Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác 102

3.2.3 Các chất ô nhiễm khác 104

3.3 Khảo sát ô nhiễm kim loại nặng trong đất bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 109

3.3.1 Đặc điểm mẫu đất tại lỗ khoan LK4 và LK5 109

3.3.2 Kết quả phân tích mẫu đất 111

3.3.3 Nhận xét kết quả khảo sát ô nhiễm môi trường đất khu vực bãi chôn lấp 115

3.4 Đánh giá về các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp 116 3.5 Dự báo nồng độ kim loại nặng lan truyền trong môi trường bãi chôn lấp bằng phương pháp phần tử hữu hạn 117

3.5.1 Các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ, Gia Lâm 118

3.5.2 Dự báo và đánh giá nồng độ kim loại nặng lan truyền bằng mô hình 1D 121

3.5.3 Xây dựng phương trình đánh giá lan truyền kim loại nặng với mô hình 3D 133

3.6.1 KẾT LUẬN 1423.6.2 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 144

3.6.3 TÀI LIỆU THAM KHẢO 145 3.6.4 PHỤ LỤC 1 1 3.6.5 PHỤ LỤC 2 16

Demand Nhu cầu oxy sinh hóa BXD Bộ Xây dựng

3.6.16 Chất thải rắn3.6.17 Chất thải rắn sinh hoạt3.6.18 Định lượng thủy văn bãi chôn lấp

3.6.19

Cân bằng nước nối tiếp TOC Total organic carbonTổng lượng cacbon hữu cơ

3.6.23 US EPA United State

Environmental

3.6.24 Protection Agency

3.6.25 Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa kỳ

3.6.26

cân bằng nước

3.6.30 DANH MỤC BẢNG BIỂU

3.6.31 Bảng 1.1 Tổng hợp khối lượng, số lượng bãi chôn lấp CTR tại Việt Nam 83.6.32 Bảng 1.2 Mô tả đặc điểm các lớp đất khu vực bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ 113.6.33 Bảng 1.3 Chú giải - Các tầng chứa nước 143.6.34 Bảng 1.4 Độ ẩm, lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình 153.6.35 Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại nặng trong rác thải 193.6.36 Bảng 1.6 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian 223.6.37 Bảng 1.7 Tóm tắt so sánh các phương pháp tính toán nước rỉ rác 283.6.38 Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác với các khoảng giá trị nồng độ 303.6.39 Bảng 1.9 Nồng độ kim loại nặng trong nước rỉ rác tại các nước đang phát triển 323.6.40 Bảng 1.10 Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác 343.6.41 Bảng 1.11 Thành phần nước rỉ rác ở một số BCL ở Châu Mỹ và Châu Âu 353.6.42 Bảng 1.12 Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Á 373.6.43 Bảng 1.13 Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Phi 383.6.44 Bảng

1.14 Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất 40

3.6.45 Bảng 2.1 Hệ số thấm của các thành phần đất 553.6.46 Bảng 2.2 Chất ô nhiễm và hệ số khuếch tán trong đất 573.6.47 Bảng 3.1 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại huyện Gia Lâm 813.6.48 Bảng 3.2 Tính toán nước rỉ rác phát sinh theo thời gian 833.6.49 Bảng

3.3 Mối quan hệ của lớp che phủ ô chôn lấp và xâm nhập nước mưa 893.6.50 Bảng 3.4 Tỷ trọng rác sau khi đầm nén 953.6.51 Bảng 3.5 Hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017 993.6.52 Bảng 3.6 Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng trong nước rỉ rác 1033.6.53 Bảng 3.7 Hàm lượng Nitơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017 1043.6.54 Bả

ng 3.8 Hàm lượng tổng P, tổng Coliform, dầu mỡ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ

từ 2008-2017 1073.6.55 Bảng 3.9 Mô tả mẫu đất khoan trong lỗ khoan L4 và L5 1103.6.56 Bảng 3.10 Hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu đất tại lỗ khoan L4 và L5 112

3.6.58 DANH MỤC HÌNH VẼ

3.6.59 Hình 1.1 Cấu tạo ô chôn lấp chất thải 63.6.60 Hình 1.2 Vị trí bãi chôn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội 103.6.61 Hình 1.3 Cấu tạo địa chất khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 123.6.62 Hình 1.4 Bản đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu 123.6.63 Hình 1.5 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 93-93' 133.6.64 Hình 1.6 Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 103-103' 133.6.65 Hình 1.7 Nguồn gốc hình thành kim loại nặng trong chất thải rắn 183.6.66 Hình 1.8 Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất nước rỉ rác 233.6.67 Hình 1.9 Đồ thị biểu diễn lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian 263.6.68 Hình 2.1 Chất ô nhiễm lan truyền trong đất 523.6.69 Hình 2.2 Quá trình lan truyền và các yếu tố ảnh hưởng 583.6.70 Hình 2.3 Vị trí lấy mẫu đất và nước rỉ rác 663.6.71 Hình 2.4 Trường gradient của hàm nồng độ C (x, y, z, t) trong hệ tọa độ Oxyz 733.6.72 Hình 2.5 Sơ đồ nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo lan truyền KLN trong đất 763.6.73 Hình 3.1 Sơ đồ tổng quát về cân bằng nước trong ô chôn lấp 793.6.74 Hình 3.2 Sự biến thiên của nước rỉ rác ô 9AB theo thời gian 853.6.75 Hình 3.3 Sơ đồ mô tả dòng nước trong ô chôn lấp 873.6.76 Hình 3.4 Kết cấu ô chôn lấp rác theo chiều dọc 903.6.77 Hình

3.5 Kết cấu lớp che phủ cuối cùng 913.6.78 Hình 3.6 Sự biến đổi của lượng nước trong rác khi chôn lấp 933.6.79 Hình 3.7 Sự biến thiên hàm lượng BOD5 theo thời gian 993.6.80 Hình 3.8 Sự biến thiên hàm lượng COD theo thời gian 1003.6.81 Hình 3.9 Sự biến thiên tỉ lệ BOD/COD theo thời gian 1003.6.82 Hình 3.10 Sự biến thiên pH theo thời gian 1013.6.83 Hình 3.11 Nồng độ của kim loại nặng trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 1033.6.84 Hình 3.12 Sự biến thiên của amoni theo thời gian 1053.6.85 Hình 3.13 Sự biến thiên Nitrat theo thời gian 1053.6.86 Hình 3.14 Sự biến thiên Nitrit theo thời gian 1063.6.87 Hình 3.15 Sự biến thiên tổng Nitơ theo thời gian 106

3.6.89 Hình 3.16 Sự biến thiên hàm lượng tổng P theo thời gian 1073.6.90 Hình 3.17 Sự biến thiên hàm lượng Coliform theo thời gian 1083.6.91 Hình 3.18 Sự biến thiên dầu mỡ theo thời gian 1083.6.92 Hình 3.19 Vị trí bãi chôn lấp và vị trí khoan lấy mẫu 1093.6.93 Hình 3.20 Khoan mẫu tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ tháng 4.2016 1103.6.94 Hình 3.21 Mẫu đất khoan tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ 1113.6.95 Hình 3.22 Sự biến thiên của hàm lượng As theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 1133.6.96 Hình 3.23 Sự biến thiên của hàm lượng Cr theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 1133.6.97 Hình 3.24 Sự biến thiên của hàm lượng Cu theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 1143.6.98 Hình 3.25 Sự biến thiên của hàm lượng Pb theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 1143.6.99 Hình 3.26 Sự biến thiên của hàm lượng Zn theo độ sâu lỗ khoan L4 và L5 1153.6.100 Hình 3.27 Sơ đồ các hạng mục công trình xử lý chất thải rắn Kiêu Kỵ 1223.6.101 Hình 3.28 Mặt cắt các lớp đất qua các lỗ khoan K2-K5-K3 1223.6.102 Hình 3.29 Các miền mô hình tính toán lan truyền kim loại nặng 1243.6.103 Hình 3.30 Hàm lượng Cd lan truyền trong nước theo thời gian 1263.6.104 Hình 3.31 Kết quả lan truyền KLN trong nước MH1 với R=1 1273.6.105 Hình 3.32 Kết quả lan truyền kim loại nặng As và Cd trong nước MH2 với R=1 1283.6.106 Hình 3.33 Kết quả lan truyền kim nặng As và Cd trong nước MH3 với R=1 1293.6.107 Hình 3.34 Kết quả lan truyền As và Cd trong MH3 có hấp phụ kim loại nặng 130

3.6.108 Hình 3.35 Hàm lượng As trong nước với R=1 và R=2 1313.6.109 Hình 3.36 Đường cong phân bố hàm lượng Cd với hệ số R khác nhau 1313.6.110 Hình 3.37 Phân bố nồng độ As ở tháng thứ 10 theo phương X và Z 1373.6.111 Hìn

h 3.38 (a) Sự thay đổi nồng độ asen theo Z và t (b) Sự thay đổi nồng độ asen theo X và t (ở

độ sâu Z = 2,0 m) 138

3.6.112 MỞ ĐẦU

I Lý do lựa chọn đề tài

3.6.113 Việt Nam đang đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường, tồn tại trong cả 3 thànhphần môi trường đất, nước và không khí Công tác quản lý chất thải rắn chưa hiệu quả, ônhiễm từ chất thải rắn đã ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cộng đồng, nghiêm trọng nhất là đốivới dân cư khu vực làng nghề, gần khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải và vùng nôngthôn Phần lớn CTR chưa được phân loại tại nguồn, thu gom chung để vận chuyển đến bãichôn lấp Chính vì vậy mà thành phần nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp ở Việt Nam phức tạp,khó kiểm soát và xử lý triệt để

3.6.114 Với tốc độ tăng trưởng dự báo về phát sinh chất thải rắn sinh hoạt là 8,4%/ nămđối với khu vực đô thị và tổng mức độ tăng dự báo khoảng 5% mỗi năm, tổng lượng chất thảitrên cả nước ước tính tăng lên 54 triệu tấn vào năm 2030 Đối với chất thải được thu gomphần lớn vẫn được xử lý trong các bãi chôn lấp với thiết kế không hợp vệ sinh và quản lý yếukém, gây ra các vấn đề môi trường nghiêm trọng Hầu hết các bãi chôn lấp không có máyđầm nén, hệ thống thu gom khí, xử lý nước rỉ rác, hoặc hệ thống quan trắc môi trường [113].Các công trình xử lí nước thải trong bãi chôn lấp chưa đạt qui chuẩn xả thải gây ảnh hưởngđáng kể đến cuộc sống của người dân trong khu vực Khi chất thải rắn được chôn lấp khôngthực hiện đúng qui trình thì bãi chôn lấp sẽ lại trở thành nơi phát sinh ô nhiễm thứ cấp, có thểgây tác hại nghiêm trọng hơn so với chất thải rắn ban đầu thải ban đầu

3.6.115 Tại Việt nam việc thiết kế thi công và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn vẫncòn nhiều bất cập đặc biệt là bãi chôn lấp đã đóng cửa Vì vậy các chất ô nhiễm lan truyền từbãi chôn lấp đã có những ảnh hưởng nhất định tới môi trường đất và nước dưới đất

3.6.116 Theo nhiều nghiên cứu đã và đang thực hiện, nước rỉ rác từ các bãi chôn lấpchất thải rắn có hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ, lưu huỳnh, có nhiều chất, hợp chất ônhiễm hữu cơ mang tính bền vững và kim loại nặng tồn tại trong nước rỉ rác, khi lan truyền

từ bãi chôn lấp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm trầm trọng cho đất và nước dưới đất Sự ônhiễm môi trường đất và nước có nguồn gốc từ bãi chôn lấp đã trực tiếp hoặc gián tiếp ảnhhưởng tới sức khỏe của con người, đó là các bệnh nan y ngày càng gia tăng, môi trường sốngngày càng suy thoái Có thể nói, nghiên cứu ảnh hưởng của nước rỉ rác từ bãi chôn lấp đếnmôi trường đất khu vực bãi chôn lấp hợp vệ sinh còn ít được quan tâm và hầu như chưađược thực hiện Chính vì vậy, trong khuôn khổ nghiên cứu của đề tài, tác giả đề cập vấn đềliên quan đến sự lan truyền của chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh, các yếu

tố ảnh hưởng đến quá trình lan truyền phát sinh từ hoạt động chôn lấp chất thải rắn và sửdụng các mô hình toán để dự báo mức độ lan truyền của chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp tớimôi trường đất Đề tài tiến hành lựa chọn nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từbãi chôn lấp chất thải rắn tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội là cần thiết nhằm nghiên cứu cácyếu tố ảnh hưởng đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm của bãi chôn lấp để đánh giá và

dự báo mức độ ảnh hưởng ô nhiễm từ

3.6.118 bãi chôn lấp làm cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp khắc phục, phòng ngừa ônhiễm, đồng thời tạo thành cơ sở dữ liệu cho công tác quản lý chất thải rắn nói riêng cũngnhư quản lý môi trường nói chung

3.6.119

II Mục đích và nội dung nghiên cứu

3.6.120 Nghiên cứu và đánh giá được đặc điểm ô nhiễm - nguồn ô nhiễm xuất phát từnước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh nhằm thấy rõ sự ảnh hưởng đến quátrình lan truyền chất ô nhiễm trong môi trường đất bãi chôn lấp

3.6.121 Đánh giá và dự báo được mức độ lan truyền ô nhiễm kim loại nặng bằngphương pháp định lượng để xây dựng dữ liệu phục vụ công tác quản lý môi trường liên quanđến bãi chôn lấp

3.6.122 Để đạt được các mục đích nêu trên luận án thực hiện nghiên cứu các nội dung sau:1) Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành lượng và tính chất của nước rỉ rác, khảosát sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác và các yếu tố ảnh hưởng đến quátrình này;

2) Xây dựng mô hình tính toán nước rỉ rác phù hợp với đối tượng và điều kiện khu vựcnghiên cứu;

3) Nghiên cứu lý thuyết về lan truyền chất ô nhiễm bằng mô hình toán học Áp dụng phươngpháp số để giải phương trình đã thiết lập nhằm dự báo nồng độ kim loại nặng trong nước

rỉ rác lan truyền trong đất bãi chôn lấp;

4) Nghiên cứu các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắnhợp vệ sinh và đánh giá mức độ ô nhiễm kim loại nặng môi trường đất bãi chôn lấp

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.6.123 Đối tượng nghiên cứu: Ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất bãi chôn lấpchất thải rắn hợp vệ sinh - ô chôn lấp đã đóng tại Kiêu Kỵ, huyện Gia Lâm, Hà Nội

3.6.124 Phạm vi nghiên cứu: Bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh

3.6.125

IV Cơ sở khoa học

3.6.126 Để thực hiện nghiên cứu, đề tài khảo sát và đánh giá thực tế bãi chôn lấp Kiêu

Kỵ tại huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội Nghiên cứu ảnh hưởng phát sinh từ bãi chôn lấpđến môi trường đất một cách cụ thể bao gồm định lượng các quá trình liên quan, sự hìnhthành các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian dưới ảnh hưởng của các yếu tố môitrường bãi chôn lấp Trên cơ sở toán học, bằng phương pháp phần tử hữu hạn đề tài xây dựngcác mô hình mô phỏng và định lượng các thành phần lan truyền trong cơ chế lan truyền đốivới nguy cơ ô nhiễm môi trường đất theo không gian và thời gian tại khu vực nghiên cứu

V Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp, kế thừa và nghiên cứu lý thuyết: Tổng hợp số liệu thu thập thông tin,

kế thừa các kết quả nghiên cứu đã thực hiện cũng như nghiên cứu tổng quan thành phần tínhchất nước rỉ rác, các phương pháp tính toán dự báo lượng nước rỉ rác phát sinh, các phươngpháp mô hình lan truyền chất, cơ chế vận chuyển và lan truyền chất ô nhiễm trong đất khi có

rò rỉ từ ô chôn lấp

3.6.128 Nghiên cứu lý thuyết để tìm hiểu những dấu hiệu đặc thù, bản chất, cấu trúccủa phương pháp số trong cách tính toán lan truyền ô nhiễm qua đó tiến hành phân tích nộisuy khái niệm, xây dựng phương trình toán học mới xác định mức độ lan truyền ô nhiễm vớiđiều kiện biên phức tạp

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Khảo sát phân tích số liệu thu thập từ hiện trường vàphân tích mẫu trong phòng thí nghiệm Nghiên cứu đã thực hiện lấy mẫu nước rỉ rác với cácthời điểm trong năm, theo đặc điểm của mùa Khoan lấy mẫu đất tại ô chôn lấp đã đóng đểxác định nồng độ KLN lan truyền ra môi trường đất Phân tích mẫu nước rỉ rác và đất bằngcác phương pháp thích hợp tại phòng thí nghiệm của Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệViệt Nam, Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường trường ĐH Xây dựng Hà nội để xác địnhnồng độ KLN, sử dụng các số liệu này để phân tích và đánh giá nguy cơ lan truyền ô nhiễm

3.6.130

VI Những đóng góp mới của luận án

- Luận án đã tổng hợp và đề xuất phương pháp tính toán nước rỉ rác phát sinh phù hợp điềukiện khí hậu khu vực và qui trình vận hành chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh

- Đánh giá và dự báo được mức độ ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường đất từ khu vực ôchôn lấp đã đóng của bãi chôn lấp hợp vệ sinh với mô hình mô phỏng 3D Bằng việc sử dụngcác khái niệm về trường vectơ gradient ∇C (x, y, z, t), và các phép toán gradient có liên quan(∇⋅), ⊙, cơ chế khuếch tán - đối lưu của chất gây ô nhiễm trong nước rỉ rác được mô hình

hóa một cách cụ thể và ngắn gọn, thấy được bản chất vật lý của quá trình lan truyềnmột cách trực quan hơn Biến đổi phương trình lan truyền về dạng thức phương trình vi phânđạo hàm riêng, thuật toán PTHH đã được xây dựng để giải phương trình bằng phương pháp

số một cách hiệu quả Khai thác thuật toán và sử dụng phần mềm MATLAB để tính toán, dựbáo được khả năng lan truyền nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian và trong không gian lòngđất

- Luận án đã đề xuất phương pháp tính nước rỉ rác phát sinh phù hợp với điều kiện ViệtNam bằng công thức LLC = IC + WGC + WD + WEM tính toán chi tiết nước rỉ rác phát sinh trongthời gian vận hành (sự xâm nhập nước mưa, lớp che phủ hàng ngày, thiết bị đầm nén, dungdịch sinh học bổ sung) và khi sau khi đóng ô chôn lấp (lớp che phủ cuối cùng không trồngcây, có trồng cây và khả năng suy thoái lớp che phủ cuối cùng)

- Luận án đã xác định As, Cr, Pb, trong đất BCL Kiêu Kỵ có hàm lượng cao hơn quichuẩn cho phép và tính toán được nguy cơ lan truyền ô nhiễm As bằng mô hình mô phỏngtoán học 1D và 3D

- Xây dựng mô phỏng phạm vi lan truyền của kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắntrong môi trường đất theo không gian 3D

- Ý nghĩa thực tiễn:

- Các kết quả nghiên cứu của luận án là nguồn tài liệu tham khảo giúp các nhànghiên cứu, nhà quản lý có những định hướng, giải pháp trong việc quản lý các BCL đã đóngcũng như góp phần trong việc đề xuất phương án thiết kế xây dựng bãi chôn lấp phù hợp vớiđiều kiện thực tế của Việt Nam

- Xác định vành đai an toàn của bãi chôn lấp theo thời gian, cung cấp thông tin cần thiếtcho việc giảm thiểu lan truyền ô nhiễm xảy ra phát sinh từ BCL cũng như cải tạo và phục hồicác bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam

- Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

-1.1 Tổng quan về chôn lấp chất thải rắn

1.1.1 Các khái niệm liên quan

- Khái niệm về chất thải rắn

- Theo Nghị định 38/2015/NĐ-CP ngày 24 tháng 4 năm 2015 của Chính phủ về quản lýchất thải và phế liệu (Điều 3) các từ ngữ được hiểu như sau:

 Chất thải rắn là chất thải ở thể rắn hoặc sệt (còn gọi là bùn thải) được thải ra từ sảnxuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác

 Chất thải thông thường là chất thải không thuộc danh mục chất thải nguy hại hoặcthuộc danh mục chất thải nguy hại nhưng có yếu tố nguy hại dưới ngưỡng chất thảinguy hại

 Chất thải rắn sinh hoạt (còn gọi là rác sinh hoạt) là chất thải rắn phát sinh trong sinhhoạt thường ngày của con người

- Khái niệm về bãi chôn lấp

- Theo quy định của TCVN 6696 - 2009, bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh (sau đâygọi là bãi chôn lấp) là: Bãi chôn lấp được quy hoạch về địa điểm, có kết cấu và xây dựngđúng với quy định và công năng để chôn lấp gồm các ô để chôn lấp các chất thải rắn thôngthường phát sinh từ các khu dân cư và các khu công nghiệp Bãi chôn lấp gồm các ô để chônlấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ như: Trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải,trạm cung cấp điện và nước, trạm cân, văn phòng điều hành và các hạng mục khác

- Theo TCXDVN 261:2001 về bãi chôn lấp chất thải rắn – tiêu chuẩn thiết kế do Bộ Xâydựng ban hành, tùy đặc thù từng loại chất thải được chôn lấp, đặc điểm địa hình và điều kiệnđịa chất công trình, địa chất thủy văn, có thể có mô hình bãi chôn lấp như sau:

 Bãi chôn lấp khô: là bãi chôn lấp các loại chất thải thông thường (rác sinh hoạt, rác đường phố và chất thải công nghiệp ở dạng rắn)

 Bãi chôn lấp ướt: là bãi chôn lấp dùng để chôn lấp các chất thải có dạng bùn nhão (chất thải dạng bùn nhão chiếm trên 60%)

 Bãi chôn lấp hỗn hợp khô – ướt: là bãi chôn lấp dùng để chôn lấp các chất thải thông thường và chất thải dạng bùn nhão (chất thải bùn nhão chiếm tỷ lệ 20-60%)

 Bãi chôn lấp nổi: là bãi chôn lấp nổi trên mặt đất ở những nơi có địa hình bằng phẳng hoặc độ dốc nhỏ, xung quanh bãi được xây tường hoặc đắp đê bao nổi lên

 Bãi chôn lấp chìm: là bãi chôn lấp chìm dưới mặt đất như các hố đào, moong khai thác

cũ, hào, mương, khe núi ở các vùng đồi, núi thấp …

 Bãi chôn lấp hỗn hợp kết hợp nổi – chìm: là bãi chôn lấp xây dựng ở dạng nửa chìm, nửa nổi Chất thải sau khi lấp đầy hố chôn, được tiếp tục chất đống lên trên, thường

- Khái niệm về nước rỉ rác từ bãi chôn lấp

 Theo qui định của TCVN 6696-2009, nước rỉ rác từ bãi chôn lấp định nghĩa như sau:

 Tất cả các chất lỏng, kể cả các thành phần lơ lửng trong chất lỏng đó, được thấm quahoặc chảy ra từ chất thải được chôn lấp trong ô chôn lấp của một bãi chôn lấp chất thảirắn

 Trong các phương pháp xử lý chất thải rắn, chôn lấp là biện pháp phổ biến nhất, mặc

dù diện tích dành cho chôn lấp ngày càng khan hiếm nhưng đây vẫn là phương pháp trướcmắt và dễ được chấp nhận hơn cả đối với một quốc gia đang phát triển như Việt Nam

1.1.2 Hiện trạng chôn lấp chất thải rắn tại Việt Nam

 Hiên nay, trên cả nước có 1.322 cơ sở xử lý CTRSH, gồm 381 lò đốt CTRSH, 37 dâychuyền chế biến phân compost, 904 bãi chôn lấp, trong đó có nhiều bãi chôn lấp không hợp

vệ sinh [4] Một số cơ sở áp dụng phương pháp đốt CTRSH có thu hồi năng lượng để phátđiện hoặc có kết hợp nhiều phương pháp xử lý Trong các cơ sở xử lý CTRSH, có 78 cơ sởcấp tỉnh, còn lại là các cơ sở xử lý cấp huyện, cấp xã, liên xã

 Trên tổng khối lượng CTRSH được thu gom, khoảng 71% (tương đương 34.000tấn/ngày) được xử lý bằng phương pháp chôn lấp Đây là phương pháp đang được áp dụngphổ biến tại

 Việt Nam Trong số các bãi chôn lấp hiện nay chỉ có khoảng 20% là bãi chôn lấp hợp

vệ sinh, còn lại là các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh hoặc các bãi tập kết chất thải cấp xã

 Khác biệt về đặc điểm giữa bãi chôn lấp hợp vệ sinh và bãi chôn lấp hở, không hợp vệsinh được trình bày trong báo cáo hiện trạng Môi trường quốc gia năm 2019 như sau [4]:

 Bãi chôn lấp hở: không thu gom, xử lý khí thải và nước rỉ rác Phương pháp này chiếm diệntích lớn, thời gian phân hủy kéo dài, gây ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất khu vựcxung quanh do phát tán các khí thải, mùi, nước rỉ rác

 Bãi chôn lấp hợp vệ sinh: được thiết kế đảm bảo yêu cầu về vệ sinh môi trường, có hệ thốngthu gom khí thải, nước rỉ rác để xử lý và bổ sung chất khử mùi Bãi chôn lấp hợp vệ sinh cóthể thu hồi khí biogas và sử dụng để phát điện

 Việt Nam đã có hệ thống tiêu chuẩn, qui chuẩn liên quan đến hoạt động chôn lấp chấtthải rắn từ khá lâu, có thể kể đến như TCXDVN 261:2001 Bãi chôn lấp chất thải rắn – tiêuchuẩn thiết kế; Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6696 : 2009 Chất thải rắn - Bãi chôn lấp hợp vệsinh - Yêu cầu chung về bảo vệ môi trường; QCVN 25 :2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuậtquốc gia về nước thải bãi chôn lấp; Nghị định 38/2015/NĐ-CP ngày 24 tháng 4 năm 2015 củaChính phủ về quản lý chất thải và phế liệu…Mặc dù đã có hệ thống pháp lý và hoạt độngchôn lấp chất thải rắn đã thực hiện các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm nhưng chưa hợp lý vàđầy đủ, vì vậy nguy cơ ô nhiễm phát sinh từ bãi chôn lấp là không nhỏ, cần phải giám sát mộtcách chặt chẽ hoạt động của BCL chất thải rắn hợp vệ sinh

 Nước rỉ rác được tạo thành khi chôn lấp chất thải rắn thường được thu gom và tiếnhành xử lý bằng một số phương pháp xử lý nước thải Vì lý do tài chính nước rỉ rác thườngđược xử lý gần giống với nước thải đô thị Với cách xử lý này, một số lượng đáng kể của cáckim loại nặng có trong nước rỉ rác sẽ được giữ lại trong bùn thải, trong khi phần còn lại sẽđược phát tán vào môi trường nước Lượng kim loại được giữ lại trong bùn cặn sẽ được sửdụng trực tiếp trong nông nghiệp, đốt hoặc thải bỏ trở lại vào bãi chôn lấp Do đó, chu kỳđược tạo ra trong qui trình sẽ cho phép tất cả các kim loại nặng trong nước rỉ rác được thải ramôi trường Thời gian vận hành của bãi chôn lấp được tính từ khi chất thải được đưa đến bãichôn lấp cho đến khi lượng chất thải được chôn lấp đủ công suất thiết kế và lớp che phủ cuốicùng được thiết lập, nước rỉ rác được thu gom để xử lý

 Nguy cơ ô nhiễm kim loại nặng từ bãi chôn lấp vào môi trường là rất cao vì 2/3 bãichôn lấp ở Việt Nam không hợp vệ sinh, nước rỉ rác không được kiểm soát Con đường chínhcủa sự lan truyền kim loại nặng từ chất thải rắn là nước rỉ rác chứa kim loại nặng bị rò rỉ từbãi chôn lấp vào môi trường xung quanh

ố lượng BCL

ợp vệ sinh

ố lượng BCL

hông hợp vệ sinh



g khối lượng CTR được tiếp nhận (tấn/năm)



Từ 1ha <

1.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu

1.2.1 Điều kiện tự nhiên khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ

 Vị trí: Bãi chôn lấp nằm trên tuyến đường liên Xã Kiêu Kỵ, Đa Tốn, cách ga Phú Thụy

2,5 km cách Thị Trấn Gia Lâm về phía Đông Bắc Theo yêu cầu của ủy ban nhân dân huyệnGia lâm, Viện Quy hoạch thành phố và văn phòng kiến trúc sư trưởng đã đồng ý cho sử dụngkhu đất xí nghiệp gạch Kiêu Kỵ để xây dựng bãi xử lý chôn lấp chất thải sinh hoạt cho khuvực Gia Lâm Khu đất này đã khai thác đất làm gạch đến giai đoạn cuối Vị trí khu đất nhưsau :

 Phía bắc giáp đường liên xã đi Đa Tốn

 Phía Tây và Nam giáp tuyến mương tưới tiêu nông nghiệp

Phía Đông là phần ao hồ còn lại của xí nghiệp gạch Kiêu Kỵ

 Khu đất được Công ty Địa chính Hà nội cắm mốc tại hiện trường giới hạn với diện tích

đo được S = 5,4ha [2,3]



 Hình 1.2 Vị trí bãi chôn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội

 Địa hình: Khu đất được cấp có địa hình không bằng phẳng, xen lẫn các gò nổi, lò gạch,

nhà tạm, cây xanh mọc tự nhiên

 Tuyến đường liên xã đi Đa Tốn là đường cấp phối b= 3,5m, lề mỗi bên 1- 1,5m có cao

về phía Tây Nam

 Địa chất thủy văn: Kết quả phân tích của một số giếng khoan ở các khu vực lân cận

như nhà máy Ladoda, trường cán bộ Hợp tác xã trung ương, trạm cấp nước Sài Đồng khu vực

có nước dưới đất tương đối sâu, lớp cuội sỏi cát cách mặt đất 45-60m Nguồn bổ cập chủ yếu

là Sông Hồng, sông Cầu Bây có mực nước tối đa +3,4 - +3,6m, trung bình +2,8m- +2,9m vàthấp nhất ở cốt +2m

 Địa chất: Khu vực nằm trên vùng phù sa có bề dày các lớp sét và sét pha đến độ trungbình 6m, bên dưới là các tầng hạt cát mịn và cát thô Mực nước dưới đất cách mặt đất tựnhiên khoảng 2m

 Bảng 1.2 Mô tả đặc điểm các lớp đất khu vực bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ



u dày trung bình (m)

ộ ẩm tự nhiên (%)

 D

ung tích tự nhiên

Bề dày (m)

 Gồm các địa tầng



 Thành phần đất đá

cát bột sét màu vàng nằm xem lẫn nhau





 Cát hạt nhỏ màu xám vàng, xám đen



 Nguồn: TRUNG TÂM QUY HOẠCH VÀ ĐIỀU TRA TÀI NGUYÊN NƯỚC QUỐC GIA thuộc

 BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG, 2017 Đề án: “Bảo vệ nước dưới đất ở các đô thị lớn” Giai đoạn I; Báo cáo Bảo vệ nước dưới đất ở các đô thị lớn: Đô thị Hà Nội [16]

- Điều kiện khí hậu

 Địa điểm xây dựng bãi chôn lấp Kiêu Kỵ thuộc địa bàn Gia Lâm và nằm ở đồng bằng Bắc bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng và ẩm

 Tổng giờ nắng trung bình trong năm rất cao, trung bình 1700 giờ, năm nhỏ nhất cũng

1200 giờ

 Nhiệt độ trung bình năm là 23oC – 23,5oC Trung bình tháng nóng nhất 29oC Tháng

lạnh nhất là 16oC Nhiệt độ cao tuyệt đối là 42oC Nhiệt độ thấp tuyệt đối là 2,5oC Nhiệt

độ chênh lệch các tháng trong năm trung bình là 6,1oC

 Lượng mưa trung bình năm từ năm 2006 đến 2019 là 1612mm với lượng mưa thấp nhất

là 1240mm (2006) và cao nhất là 2268mm (2008) Lượng mưa trung bình tháng mưa

nhiều nhất là 318mm, nhỏ nhất là 19mm Lượng mưa lớn nhất trong 24h đạt 556mm

Số ngày mưa khá cao kể cả về mùa khô Vào mùa đông mưa phùn đạt 30 đến 40 ngày

(trung bình 10 – 5 ngày/tháng)

 Độ ẩm không khí trung bình 84,5%, lượng bay hơi trung bình năm 936 – 989mm

 Gió thịnh hành nhất về mùa hè là gió Đông Nam, về mùa đông là gió Đông Bắc Ngoài

ra còn có giông bão Trung bình có tới 60 ngày trong năm Bão có tốc độ gió đến 34m/s

và kèm theo mưa to Vận tốc gió trung bình năm 2,4m/s Vận tốc gió trung bình 3 tháng

mùa nóng là 2,4m/s, vận tốc gió trung bình 3 tháng mùa lạnh là 2,5m/s, vận tốc gió cực

đại có thể xảy ra với chu kỳ lặp 50 năm của Gia Lâm là 4,3m/s

 Khí hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa khô và mùa lạnh, kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4

năm sau Mùa từ tháng 5 đến tháng 10 là nóng và cũng là mùa mưa Các yếu tố khí hậu từng

tháng trong năm của khu vực Gia Lâm được phản ánh ở bảng 1.4

 Bảng 1.4 Độ ẩm, lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình



20,7



32,6



25,2



20,7



16,7



87



87



83



82



84



81



79



80



 83



20,0



28,6



24,8



21,4



18,1



3,5

15,1



97,1



105



44,4



3,5



1 311,4



56,9



97,8



95,6



89,6



85,0

1.2.2 Hoạt động của bãi chôn lấp

 Nhà máy xử lý chất thải rắn Kiêu Kỵ gồm 2 khu vực chính: Khu vực chôn lấp rác

và khu vực phân loại và xử lý chất thải rắn làm mùn hữu cơ sinh học

 Khu vực chôn lấp rác bao gồm 5 ô chôn lấp, mỗi ô đều được lót lớp vải địa kỹ thuậtchống thấm và trang bị một số hệ thống thoát khí ga vào không khí Ô chôn lấp lần lượt đượcvận hành chôn lấp từ năm 1999, ô số 1 và 2 vận hành năm 2012 và kết thúc chôn lấp năm

2017 Một phần diện tích bãi chôn lấp không được sử dụng vì bị thu hồi do dự án xây dựngđường Quốc lộ

 Ô chôn rác: Theo dự án được duyệt, khu chôn lấp có tổng diện tích 31190 m2 chiathành 5 ô chôn lấp rác Để đảm bảo chống thấm theo chiều đứng và ngang, đáy và thành các ôchôn lấp có cấu tạo như sau:

 Độ dốc đáy theo chiều dọc i= 0.005 Dốc đáy theo chiều ngang i=0,01 nghiêng về phíarãnh và ga thu nước rỉ rác Đầm chặt lớp sét pha và trải lớp nhựa HDPE chống thấm cao phân

tử, trên đắp và đầm 0,2m đất sét, bề mặt được rải 5cm đá 1x2 tạo thành nhám và bảo vệ lớpchống thấm

 Bố trí hào lọc thu nước rỉ rác, hào lọc xếp sỏi 6-8cm dốc về phía ga thu nước rỉ rác

 Bố trí chống tràn ở vị trí hợp lý nhằm đảm bảo thu nước tràn nếu có nhanh chóng thoát

về hồ sinh học

 Đối với các ô khi chưa thực hiện chôn lấp rác phải cho nước vào bằng mực nước với

hồ sinh học, khi xả nước rỉ rác ở đang ô chôn lấp vào để làm tăng diện tích, dung tích, thờigian lưu nước nâng cao hiệu quả xử lý

 Để bảo đảm nguyên tắc chôn trong điều kiện khô có màng chống thấm chống ô nhiễmmôi trường xung quanh lớp đáy ô chôn lấp rác có cấu tạo khi hoàn thiện từ trên xuống dướinhư sau:

 Thực tế lớp rác nhanh chóng đạt chiều cao trung bình từ 1-1,5m trên diện tích đáy các

ô chôn lấp, lúc đó hướng thoát nước sẽ tập trung sẽ cùng hướng dốc bề mặt lớp rác

 Tổ chức đầm nén rác bằng máy móc chuyên dụng thành từng lớp riêng rẽ chiều dày từ0.6-0.8m và thực hiện phủ 1 lớp đất 0,15-0,2m lên bề mặt lớp rác đã đầm nén vào cuối ngày

Thu gom và xử lý nước rỉ rác:

 Sử dụng máy bơm để bơm nước rỉ rác phát sinh chảy về hồ sinh học trong giai đoạnchôn lấp Để thực hiện được vấn đề quan trọng này có thực hiện việc tổ chức thu gom, bơm

và vận chuyển nước rỉ rác về hồ sinh học bằng nhiều giải pháp khác phụ thuộc vào yếu tố sau:

 Thành phần, tính chất, số lượng của chất thải rắn và nước thải

 Chế độ thủy văn của sông hồ bên cạnh và nguồn xả

 Biện pháp tăng cường qua trình phân hủy rác và khử mùi

 Chiều cao mức nước làm việc ổn định HTB=1,35m Xuất

phát từ điều kiện thủy văn của Kiêu Kỵ :

 Mương tưới phía Tây sát hàng cột cao thế 6kv có cốt đáy trung bình bằng cốt mức nước trung bình =3,8-3,9m

 Mương phía Nam có cốt đáy trung bình = 2,6-2,25m

 Hố nước sát bãi về phía Đông có cốt đáy trung bình =2-1,5m Cốt mực nước trung bình 3,4m

3,2- Sông Cầu Bây cách bãi chôn về phía Tây khoảng 120m có cốt mực nước max là 3,4- 3,6m, trung bình 2,8-2,9m, và thấp nhất là cốt 2m

 Xử lý nước rỉ rác: với cấu tạo các ô chôn có lớp chống thấm ở thành và đáy ô, nước rỉrác chủ yếu phát sinh do quá trình lên men phân hủy các chất hữu cơ trong rác, phế thải và domưa thấm qua bề mặt Nước rỉ rác sẽ có độ đậm đặc và ô nhiễm cao đặc biệt trong 2-3 nămđầu khi đóng ô nhưng lúc này lưu lượng lại rất thấp Trong quá trình đang chôn lấp, khi mưa

to, mưa lâu, nước rỉ rác phát sinh trên 1m2 là lớn nhất song về mặt chất lượng và hàm lượng

lý hóa lại thấp (lúc chưa kịp phân hủy chủ yếu là nước rửa trôi) Công nghệ xử lý nước rỉ rácđược thực hiện bằng hồ sinh học

 Hồ sinh học được duy trì ở mực nước trung bình 3,0m hoàn toàn bảo đảm tự chảy từ

hồ lắng cuối ra sông Cầu Bây khi nước sông này ở cao độ TB 2,6-2,8m hoặc thấp hơn(min=2,0m) Khi mực nước sông Cầu Bây ở độ cao max (3,4-3,6m) có thể chảy ngược về hồsinh học bằng cửa xả tràn sau hồ lắng cuối



1.3 Tổng quan sự hình thành chất ô nhiễm trong nước rỉ rác

 1.3.1 Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong chất thải rắn

 Kim loại nặng là những nguyên tố kim loại có tỷ trọng lớn hơn 5 lần tỷ trọng củanước Các nguyên tố kim loại nặng có thể kể đến như: asen, chì, sắt, đồng, cadimi, crom,

….Chúng có thời gian tồn lưu trong môi trường rất lâu, có nguy cơ tăng tính độc và độ bềnvững cao tuỳ vào điều kiện của môi trường, nó gây độc đối với con người và hệ sinh thái ởcác mức độ khác nhau tuỳ thuộc vào nồng độ, ranh giới giữa mức đủ và độc là rất hẹp

 Kim loại nặng được ứng dụng nhiều trong công nghiệp, nông nghiệp, y tế và khoa học

kĩ thuật dẫn đến việc phát thải ra môi trường sẽ làm tăng những nguy cơ về tác động tiềm ẩncủa chúng đối với sức khỏe con người và hệ sinh thái Độc tính của kim loại nặng phụ thuộcvào nhiều yếu tố bao gồm liều lượng, con đường xâm nhập, và các dạng hóa học, cũng nhưđộ

 tuổi, giới tính, di truyền học, và tình trạng sức khỏe của cá nhân khi tiếp xúc Do mức

độ độc tính cao mà asen, cadimi, crom, chì, thủy ngân thường được xem xét hàng đầu, chúnggây ra tổn thương cho đa cơ quan, và được phân loại là chất gây ung thư cho con người [107]

 Kim loại nặng có thể tồn tại trong chất thải rắn ở tất cả các giai đoạn vòng đời sảnphẩm, sơ đồ trình bày nguồn gốc của kim loại nặng trong chất thải rắn như minh họa ở Hình1.7







 Hình 1.7 Nguồn gốc hình thành kim loại nặng trong chất thải rắn

 Nguồn: Vitalii Ishchenko, (2019) [111]



 Trong những năm gần đây, chất thải từ thiết bị điện và điện tử gia dụng đã trở thànhmột nguồn chủ yếu phát sinh kim loại nặng trong bãi chôn lấp bao gồm: Pb, Hg, Cd, Cr(VI),

và Cu Đặc biệt, bảng mạch điện tử là nguồn chứa các kim loại nặng như: Pb, Cr, Zn, Ni, và

As Nhựa cũng là một nguồn đáng kể chứa kim loại nặng trong chất thải rắn sinh hoạt Nhựadùng trong điện thoại di động (chất màu, chất làm chậm cháy, chất độn, chất ổn định) có chứa

Pb, Cd, Cr và Hg Chì và Cd (0,7–2%) là được thêm vào làm chất ổn định trong các sản phẩmpolyvinyl clorua (PVC) cứng Tất cả các sản phẩm nhựa màu đều chứa kim loại nặng Chẳnghạn, chì cromat cung cấp màu vàng và màu đỏ, các thuốc nhuộm khác bao gồm oxit crom,các hợp chất thủy ngân, cadimi và selen [46] Nhựa cũng chứa các hợp chất chì làm chất hóadẻo, các hợp chất thiếc hữu cơ (mercaptit, metyl- và butyl-thiếc), cadimi và kẽm làm chất ổnđịnh Tuy nhiên, nhiều hợp chất kim loại hầu hết trơ trong các sản phẩm nhựa và chỉ phân rãtrong điều kiện nhất định

 Hầu hết các loại sơn gia dụng thường chứa đến 90 ppm chì Mặc dù việc sử dụng chìtrong sơn trang trí đã giảm đáng kể nhưng chì lưu huỳnh và chì cromat vẫn được sử dụngnhiều vì giá thành rẻ và đặc tính chống ăn mòn tốt Chì trong sơn có thể bị thải bỏ trong chất

 thải rắn sinh hoạt hoặc trực tiếp trong sơn còn sót lại hoặc cùng với chất thải sửa nhà,chất thải trong quá trình xử lý tường Chì naphthenate và oxit chì Pb3O4 được sử dụng trongsơn alkyd để tăng tốc độ khô và trong sơn lót để chống ăn mòn Nhiều hợp chất chì như chìasenat AsHO4Pb vẫn dùng trong thuốc trừ sâu Thủy tinh thải là một nguồn khác chứa chì: chì(II) oxit được sử dụng để tăng cường màu sắc và độ sáng của thủy tinh Bên cạnh đó, pin chì-antimon và pin axit-chì chứa nhiều chì, vì chì được thêm vào cực dương kẽm của pin gia dụng

để giảm ăn mòn Ngoài ra, chì-silicat được sử dụng trong đèn huỳnh quang, màn hình hoặc ti

vi cũ có ống tia âm cực chứa chì chiếm tới 10% tổng lượng chì trong chất thải hộ gia đình.Một số hợp chất chì được sử dụng trong bóng bán dẫn của các thiết bị điện, cũng như trongmột số sản phẩm mỹ phẩm [23], [46], [111]

 Bảng 1.5 Hàm lượng kim loại nặng trong rác thải

 228,220

1,220

 50,550

3

 Nguồn: Vitalii Ishchenko, (2019) [111]

 Do hiệu suất kỹ thuật cao, cadimi thường được sử dụng rộng rãi được sử dụng trong ắcquy và chiếm khoảng 75% tổng lượng cadimi được tìm thấy trong chất thải rắn sinh hoạt.Cadimi được sử dụng trong các thiết bị khác nhau như: bàn chải đánh răng điện và dao cạorâu, dụng cụ gia dụng dùng điện, thiết bị y tế, điện thoại di động Pin niken-cadimi chứacadimi hoặc cadimi hydroxit làm cực dương Có nhiều sản phẩm được phủ hợp chất chứacadimi để cung cấp độ bóng hoặc để chống ăn mòn: thiết bị vô tuyến và truyền hình, thiết bịgia dụng và các sản phẩm kim loại [23] Một trong những nguồn chính của cadmium là phânbón, cadimi cũng được sử dụng rộng rãi trong bao bì (trừ thực phẩm) Cadimi sulfua vàcadimi sulfoselenit được sử dụng làm thuốc nhuộm (màu vàng cam, màu hồng-đỏ và màu hạtdẻ) trong nhựa, gốm sứ và sơn Chất ổn định nhựa PVC bao gồm cadimi stearat (ngoại trừ

tìm thấy trong một số mỹ phẩm, ví dụ: các loại kem dưỡng da Trong khi nhiều hợp chấtcadimi

 Asen được sử dụng rộng rãi trong thuốc trừ sâu dưới dạng canxi, natri, và arsenat chì,hoặc acetoarsenit đồng (chủ yếu là trong thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm và chấthút ẩm) Các nguồn chính của các hợp chất asen được tìm thấy trong chất thải rắn sinh hoạtlà: thuốc quá hạn, chất bổ sung dinh dưỡng và chất tẩy rửa [46] Trong một số pin lithium-ion, lithium hexafluoroarsenate được sử dụng làm chất điện phân Các hợp chất asen thườngứng dụng làm chất bán dẫn trong các thiết bị gia dụng, đặc biệt là trong màn hình tinh thểlỏng Hầu hết các hợp chất asen đều không tan trong nước.

 Kim loại nặng có mặt hoặc tồn tại có thể là các nguyên tố vi lượng trong sinh vật,trong nhiên liệu hóa thạch, vật liệu, khoáng sản thô, thực phẩm, …và kim loại nặng có mặt ởgần như tất cả các sản phẩm phục vụ cho đời sống của con người Kim loại nặng được biếtđến có nhiều ảnh hưởng độc hại nghiêm trọng đối với hệ sinh thái, và việc sử dụng và thải bỏchúng đã được tiến hành theo các cách khác nhau Tuy nhiên, vì tính chất lý hoá hữu ích, cáckim loại nặng được cố ý thêm vào các sản phẩm tiêu dùng và công nghiệp

 Kim loại nặng được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ tuy nhiên việc sử dụng

và thải bỏ các sản phẩm có chứa kim loại nặng lại rất khác nhau Điều này rất khó cho việcđưa ra một mô tả thống nhất và chi tiết về quá trình hình thành cũng như nguồn gốc tạo thànhkim loại nặng trong chất thải rắn Tuy nhiên dù con đường di chuyển của kim loại nặng là dàihay ngắn, tổng quát hay cụ thể thì bãi chôn lấp hay môi trường đất vẫn là nơi lưu chứa cuốicùng của kim loại nặng

 Kim loại nặng không bị phân hủy sinh học, không độc khi ở dạng nguyên tố tự donhưng nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các chuỗicacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm [98] Đối với con người,

có khoảng 12 nguyên tố kim loại nặng gây độc như chì, thủy ngân, nhôm, asen, cadimi,niken… Một số kim loại nặng được tìm thấy trong cơ thể và thiết yếu cho sức khỏe conngười, chẳng hạn như sắt, kẽm, magiê, coban, mangan và đồng mặc dù với lượng rất ít nhưng

nó hiện diện trong quá trình chuyển hóa Tuy nhiên, ở mức thừa của các nguyên tố thiết yếu

có thể nguy hại đến đời sống của sinh vật Các nguyên tố kim loại còn lại là các nguyên tốkhông thiết yếu và có thể gây độc tính cao khi hiện diện trong cơ thể, tuy nhiên tính độc chỉthể hiện khi chúng đi vào chuỗi thức ăn Các nguyên tố này bao gồm thủy ngân, nickel, chì,arsenic, cadmium, nhôm, platinum và đồng ở dạng ion kim loại Chúng đi vào cơ thể qua cáccon đường hấp thụ của cơ thể như hô hấp, tiêu hóa và qua da Nếu kim loại nặng đi vào cơ thể

và tích lũy bên trong tế bào lớn hơn sự phân giải của chúng thì hàm lượng sẽ tăng dần và sựngộ độc sẽ xuất

 hiện Do vậy người ta bị ngộ độc không những với hàm lượng cao của kim loại nặng

mà cả khi với hàm lượng thấp và thời gian kéo dài sẽ đạt đến hàm lượng gây độc

 Trong một số trường hợp, sự phóng thích từng phần của kim loại nặng đến môi trườngtrong suốt vòng đời của sản phẩm sẽ xảy ra Sự phóng thích KLN từ hoạt động chôn lấp chấtthải rắn là do quá trình phân hủy và rò rỉ, lan truyền nước rỉ rác vào môi trường xung quanhBCL Thành phần của chất thải được chôn lấp có ảnh hưởng rất lớn tới hàm lượng KLN trongnước rỉ rác và chất thải rắn thay đổi theo tình trạng kinh tế xã hội, vị trí địa lý, theo mùa, vàcác mô hình thu gom

 Các hoạt động tiêu hủy chất thải rắn (bãi đổ rác, bãi chôn lấp rác, hoặc lò đốt rác) làmột nguồn quan trọng phát thải kim loại ra môi trường [107] Nước rỉ rác được hình thànhchủ yếu cùng với lượng mưa đã thấm vào các lớp rác được chôn lấp và thường dẫn đến sự dichuyển của nước rỉ rác vào các tầng nước dưới đất gây ra ô nhiễm Môi trường đất và nướcdưới đất bị ô nhiễm do sự lan truyền chất ô nhiễm trong nước rỉ rác, cùng với các kim loạinặng như chì, đồng, kẽm, sắt, mangan, crôm, và cadimi …có nguồn gốc từ chất thải rắn Vấn

đề ô nhiễm trở nên nghiêm trọng hơn bởi kim loại nặng không thể phân hủy sinh học [58]

 Nguồn gốc kim loại nặng có trong các bãi chôn lấp chủ yếu là do đồng thời chôn lấpchất thải công nghiệp, tro lò đốt rác, chất thải từ khai thác mỏ và chất thải gia dụng có chứathành phần nguy hại như pin, sơn, thuốc nhuộm, mực in, …[58] Ô nhiễm đất bởi kim loạinặng có nguồn gốc từ các bãi chôn lấp chất thải là một vấn đề nghiêm trọng liên quan đến sựphát triển đô thị và công nghiệp Các tầng đất là được coi là nơi lưu giữ cuối cùng của kimloại nặng thải ra môi trường và cả các kim loại nặng đang tồn tại trong đất Do đó khi xem xétcác chất ô nhiễm trong đất và nước rỉ rác tại các vị trí bị ô nhiễm, hàm lượng chất ô nhiễmcần phải đo đạc trực tiếp và cụ thể, bởi vì việc xác định tính chất của đất là cần thiết trước khikhuyến nghị các giải pháp kỹ thuật để khắc phục



1.3.2 Sự hình thành nước rỉ rác

 Nước rỉ rác có thể được định nghĩa là nước bẩn thấm qua lớp rác của ô chôn lấp, kéotheo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp Nước rỉ rác của bãi chônlấp được tạo thành chủ yếu do các nguồn nước đưa vào ô chôn lấp như nước mặt, nước mưa,nước có trong chất thải

 Thành phần nước rỉ rác chịu tác động của nhiều yếu tố: thời gian chôn lấp, khí hậu,mùa, độ ẩm của bãi chôn lấp, mức độ pha loãng với nước mặt và nước dưới đất, loại rác chônlấp Ngoài ra độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thànhphần của nước rỉ rác

 Qua bảng 1.6 cho thấy giá trị các thành phần nước rỉ rác thay đổi trong phạm vi tươngđối rộng đặc biệt là ở bãi mới

 Thành phần hoá học của nước rỉ rác phụ thuộc lớn vào tuổi của bãi chôn lấp, các giaiđoạn phân huỷ Nước rỉ rác ở pha axit có pH thấp, BOD5, COD, TOC, dinh dưỡng và kim