Hiện nay ở một số nơi đã đợc đầu t xây dựng bãi chôn lấp hợp vệ sinh, loại bãi chôn lấp này đã giảm thiểu đợc các tác động có hại tới môi trờng, tuy nhiên còn nhiều bất cập trong khâ
Khái niệm chất thải rắn
Theo quan niệm mới, chất thải rắn đô thị, hay còn gọi là rác thải đô thị, được định nghĩa là vật chất mà con người tạo ra và vứt bỏ trong khu vực đô thị mà không yêu cầu bồi thường cho việc vứt bỏ Hơn nữa, chất thải này được coi là rác thải đô thị nếu xã hội nhìn nhận rằng thành phố có trách nhiệm thu gom và tiêu hủy chúng.
Nguồn gốc phát sinh
Chất thải rắn phát sinh ở tất cả các công đoạn của quá trình sản xuất và tiêu dùng sản phẩm bắt đầu từ nguyên liệu thô
Hình 1.1 : Dòng nguyên liệu và sự phát sinh chất thải rắn [20].
Sự gia tăng chất thải rắn đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, liên quan chặt chẽ đến sự gia tăng dân số, tăng trưởng kinh tế, và cải thiện mức sống của người dân Bên cạnh đó, quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa cũng góp phần vào tình trạng này Dự báo cho thấy rằng chất thải rắn sinh hoạt sẽ tiếp tục gia tăng ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Theo đồ thị, lượng chất thải rắn đang gia tăng đáng kể, đặc biệt ở các nước phát triển như Bắc Mỹ và Tây Âu, trong khi các nước kém phát triển có lượng chất thải rắn thấp hơn.
Tỉ lệ phát sinh chất thải rắn chủ yếu phụ thuộc vào thói quen sinh hoạt, mức sống và quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa của từng địa phương Ở các nước phát triển như Tây Âu và Hoa Kỳ, tỉ lệ chất thải rắn phát sinh cao hơn nhiều so với các nước kém phát triển Cụ thể, tại Mỹ, tỉ lệ này có thể lên đến 2,5kg/người/ngày, gấp 6,25 lần so với vùng Tây Nam châu Á (0,4kg/người/ngày) Tại Việt Nam, hàng năm lượng chất thải rắn phát sinh khoảng 15 triệu tấn, trong đó chất thải sinh hoạt từ hộ gia đình, nhà hàng và khu chợ chiếm 80% tổng lượng chất thải Phần còn lại đến từ các cơ sở công nghiệp và y tế.
Bảng 1.1 Lợng chất thải phát sinh ở Việt Nam năm 2003 [14]
Các loại chất thải rắn Toàn quốc Đô thị Nông thôn
Tổng lợng phát sinh chất thải sinh hoạt
Chất thải nguy hại từ công nghiệp
Chất thải không nguy hại từ công nghiệp
Chất thải y tế lây nhiễm (tấn/năm) 21.000 - -
Tỷ lệ thu gom trung bình (%) - 71 20
Tỷ lệ phát sinh chất thải đô thị trung bình theo đầu ngời (kg/ngời/ngày)
Nguồn: Báo cáo diễn biến môi trờng Việt Nam 2004 chất thải rắn.-
Chất thải tại các đô thị được phân loại thành năm nhóm chính: chất thải sinh hoạt, chất thải bệnh viện, chất thải xây dựng, chất thải công nghiệp và chất thải nông nghiệp Tỷ lệ các loại chất thải này thay đổi tùy thuộc vào đặc điểm kinh tế và khu vực của từng địa phương.
Chất thải sinh hoạt là những loại chất thải phát sinh từ hoạt động hàng ngày của con người, chủ yếu được tạo ra từ các khu dân cư, cơ quan, trường học và các trung tâm dịch vụ thương mại.
Các thành phố ở Việt Nam là nguồn phát sinh chính chất thải sinh hoạt, với chỉ 24% dân số cả nước nhưng phát sinh hơn 6 triệu tấn chất thải mỗi năm Trong đó, chất thải rắn sinh hoạt chiếm 60-70%, và tại một số đô thị, tỷ lệ này lên tới 90% Theo thống kê năm 2004, lượng chất thải rắn sinh hoạt bình quân ở các thành phố lớn là 0,9-1,2 kg/người/ngày, trong khi ở các đô thị nhỏ là 0,5-0,65 kg/người/ngày.
2005 cho thấy tổng lợng chất thải sinh hoạt phát sinh từ các đô thị có xu hớng tăng đều trung bình từ 10 16% mỗi năm.ữ
Bảng 1.2 Khối lợng chất thải rắn sinh hoạt của các đô thị miền Bắc tõ n¨m 2000 2004 [14].÷÷÷÷÷
Năm Hà nội Hải phòng Nam Định Thái Nguyên Lào Cai
PS TG PS TG PS TG PS TG PS TG
Bảng số liệu cho thấy lượng chất thải rắn phát sinh hàng năm ở các đô thị lớn như Hà Nội đang gia tăng nhanh chóng, trong khi một số đô thị nhỏ như Thái Nguyên, Nam Định và Lào Cai chỉ có sự tăng trưởng không đáng kể do tốc độ đô thị hóa chậm.
Chất thải rắn sinh hoạt bao gồm nhiều thành phần như kim loại, sành sứ, thuỷ tinh, gạch ngói vỡ, đất đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà, lông vịt, vải, giấy, rơm rạ, xác động vật, và vỏ rau quả.
Here is the rewritten paragraph:Tỉ lệ các thành phần không ổn định trong chất thải rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm vị trí địa lý, mức sống của người dân, nguồn năng lượng và thời tiết Đặc biệt, ở các nước thu nhập thấp, thành phần các chất hữu cơ chiếm tỉ lệ cao, khoảng 40-65% tổng lượng chất thải, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Chất thải công nghiệp phát sinh từ hoạt động sản xuất của các ngành công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp, chủ yếu tập trung ở các vùng kinh tế trọng điểm, khu công nghiệp và đô thị phát triển Thành phần và số lượng chất thải rắn công nghiệp phụ thuộc vào quy mô, ngành nghề và tính chất sản xuất của các nhà máy Hiện nay, chất thải rắn công nghiệp tại các đô thị Việt Nam chưa được thu gom và xử lý riêng, và việc kiểm kê cũng như đăng ký chất thải công nghiệp nguy hại vẫn chưa được thực hiện, dẫn đến thiếu dữ liệu cụ thể về khối lượng và tính chất của chúng Ước tính, chất thải công nghiệp chiếm khoảng 20-25% tổng lượng chất thải rắn tại Việt Nam.
Chất thải nông nghiệp bao gồm các chất thải và mẩu thừa phát sinh từ hoạt động nông nghiệp như trồng trọt, thu hoạch cây trồng, cũng như các sản phẩm thải từ chế biến sữa và lò giết mổ.
Chất thải xây dựng bao gồm các phế thải như đất đá, gạch ngói, và bê tông vỡ, phát sinh từ các hoạt động phá dỡ và xây dựng công trình Ngoài ra, các chất thải cũng đến từ hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật, chẳng hạn như trạm xử lý nước thiên nhiên, nước thải sinh hoạt, và bùn cặn từ cống thoát nước thành phố.
Chất thải y tế bao gồm nhiều loại, như dây truyền dịch, dây truyền máu, bình đựng dịch truyền, bao tay cao su, và các vật phẩm nhiễm khuẩn khác Ước tính năm 2003, Việt Nam đã phát sinh khoảng 21.000 tấn chất thải y tế nguy hại Tuy nhiên, phần lớn chất thải này chưa được xử lý triệt để, thường bị đổ chung với rác thải sinh hoạt hoặc tự đốt trong các lò đốt đơn giản, gây ô nhiễm môi trường.
Tác động của chất thải rắn đến môi trờng
Chất thải rắn không được quản lý hợp lý sẽ gây ô nhiễm môi trường, bao gồm nước, không khí và đất, và gây hại đến sức khỏe con người Ngoài ra, nó còn làm phát sinh muỗi, chuột và các vi trùng gây bệnh, dẫn đến các ổ bệnh cho người và vật nuôi Theo nghiên cứu, có đến 22 loại bệnh ở người liên quan đến sự ô nhiễm của chất thải rắn, bao gồm tả lỵ, thương hàn, dịch hạch, viêm gan và nhiều bệnh khác Đặc biệt, bệnh dịch hạch đã gây ra đại dịch "Black Death" vào thế kỷ 14, làm chết một nửa dân số Châu Âu.
Hình 1.2 Tác động của chất thải rắn tới môi trờng và con ngời [8]
Quản lý và xử lý chất thải rắn
Thu gom vận chuyển chất thải rắn
Quá trình thu gom rác từ nguồn phát sinh đến các điểm trung chuyển và sau đó vận chuyển đến nơi xử lý là một khâu quan trọng trong chiến lược quản lý chất thải rắn Khâu này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả của việc quản lý chất thải mà còn chiếm một phần lớn chi phí trong tổng chi phí quản lý, phụ thuộc vào số lượng thùng chứa và khả năng thu hồi rác.
Thu hồi tái chế chất thải rắn
Trong bối cảnh tài nguyên đang cạn kiệt, việc tái chế và tận dụng phế thải trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết Thu hồi và tái chế chất thải rắn không chỉ giúp giảm thiểu sự sử dụng tài nguyên mà còn giảm lượng rác thải phải chôn lấp Tại các nước phát triển, tỷ lệ tái chế ngày càng tăng, với các loại chất thải như giấy, thủy tinh, kim loại, nhựa và chất hữu cơ được thu hồi và tái chế chủ yếu Ví dụ, tỉ lệ tái chế bao bì ở các nước châu Âu cho thấy sự tiến bộ trong nỗ lực này.
Theo đồ thị, tỷ lệ tái chế sản phẩm bao bì ở một số nước như Đức và Thụy Điển khá cao, trong khi ở Ireland và Ai Cập, tỷ lệ này còn thấp Tuy nhiên, dự báo rằng tỷ lệ tái chế sẽ ngày càng tăng trong tương lai Tại Việt Nam, việc thu hồi và tái chế chất thải rắn đang được thực hiện ở nhiều nơi, nhưng chủ yếu chỉ ở quy mô nhỏ và tỷ lệ tái chế không cao, chủ yếu do các tổ chức cá nhân và làng nghề thực hiện.
Xử lý chất thải rắn
Mục đích của việc xử lý chất thải rắn đô thị là làm mất tác hại và chế biến chúng để sử dụng trong nền kinh tế quốc dân
- Tiêu diệt các loại vi trùng gây bệnh, ngăn chặn sự ô nhiễm đất, nớc, không khí để bảo vệ môi trờng đô thị trong sạch
- Tận dụng chất hữu cơ trong rác thải
- Tạo ra nguồn phân bón phục vụ cho sản xuất nông nghiệp
- Sử dụng các thành phần cơ học của chất thải rắn nh những nguyên liệu dùng lại cho công nghiệp
- Lấy khí, nhiệt lợng, điện từ việc xử lý chất thải rắn để phục vụ cho sản xuất đời sống
Việc lựa chọn biện pháp xử lý chất thải rắn phụ thuộc vào tính chất, thành phần chất thải, điều kiện tự nhiên, kinh tế của mỗi vùng
Hiện nay có các biện pháp xử lý chất thải rắn sau:
- Phơng pháp xử lý chất thải rắn bằng công nghệ ép kiện.
- Phơng pháp ổn định chất thải rắn bằng công nghệ Hydromex.
- Phơng pháp ủ sinh học làm phân hữu cơ.
- Phơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh
I.3.3.1 Phơng pháp xử lý chất thải rắn bằng công nghệ ép kiện
Phương pháp ép kiện rác thải được thực hiện bằng cách thu gom toàn bộ rác vào nhà máy, sau đó phân loại thủ công trên băng tải Các vật liệu tái chế như
I.3.3.2 Phơng pháp ổn định chất thải rắn bằng công nghệ Hydromex
Công nghệ Hydromex, lần đầu tiên được áp dụng tại Hawaii, Hoa Kỳ vào tháng 2/1996, là một giải pháp tiên tiến nhằm xử lý rác đô thị, bao gồm cả rác độc hại Công nghệ này chuyển đổi rác thành các sản phẩm hữu ích cho xây dựng, vật liệu, năng lượng và nông nghiệp.
Bản chất của công nghệ Hydromex là nghiền nhỏ rác sau đó polymer hóa và sử dụng áp lức lớn để nén ép, định hình các sản phẩm
I.3.3.3 Phơng pháp ủ sinh học làm phân hữu cơ
Công nghệ ủ đống rác là quá trình phân giải gluxit, lipit và protein nhờ vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí, với các yếu tố như pH, độ ẩm và thoáng khí ảnh hưởng đến hiệu quả Việc sử dụng công nghệ ủ rác có thể bao gồm ủ đống cấp khí cưỡng bức, ủ luống có đảo định kỳ hoặc ủ trong hầm kín để thu khí metan Tuy nhiên, phương pháp này ít hiệu quả tại các nước đang phát triển, nơi nhiều nhà máy compost như ở Bangkok, Hà Nội và Bombay không hoạt động hết công suất do chi phí bảo trì cao và khó tiêu thụ phân compost Tại Việt Nam, công nghệ ủ rác mới chỉ được áp dụng ở một số thành phố như Hà Nội và Hồ Chí Minh, nhưng chủ yếu ở quy mô nhỏ và không đạt hiệu quả cao.
I.3.3.4 Phơng pháp đốt Đốt rác là phơng pháp xử lý đợc áp dụng cho một số loại rác nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác Bản chất của phơng pháp là oxy hoá chất thải rắn ở nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy không khí, chất thải rắn đợc chuyển hoá thành khí và các chất rắn không cháy đợc Các chất khí đợc làm sạch hoặc không đợc làm sạch thoát ra ngoài không khí, chất rắn đợc chôn lấp Đây là phơng pháp làm giảm tới mức tối đa thể tích của chất thải rắn, cho phép xử lý đợc toàn bộ chất thải đô thị mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm bãi chôn lấp, đồng thời xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải đô thị Tuy nhiên đây là phơng pháp tốn kém đòi hỏi đầu t và chi phí vận hành lớn nên đợc áp dụng nhiều ở các nớc phát triển, ở các nớc đang phát triển mới chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ ở quy mô bệnh viện, rác thải nguy hại
I.3.3.5 Phơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh
Theo đồ thị, hầu hết các nước sử dụng biện pháp chôn lấp để xử lý chất thải, với tỷ lệ cao như Hy Lạp trên 90%, Anh hơn 80% và Italia hơn 75% Một số nước như Luxembourg, Đan Mạch và Thụy Điển có tỷ lệ xử lý bằng phương pháp đốt khá cao, khoảng 55%, 60% và 50% tương ứng Tuy nhiên, tỷ lệ tái chế và sử dụng chất thải làm phân compost vẫn còn thấp Tại Việt Nam, phương pháp chôn lấp hiện đang là phương pháp xử lý chất thải chủ yếu.
Chôn lấp chất thải rắn
Các loại bãi chôn lấp
Trên thế giới thờng xử dụng các loại bãi chôn lấp sau:
+ ãi chôn lấp chất thải đô thị
+ Bãi chôn lấp chất thải nguy hại
+ Bãi chôn lấp chất thải đã xác định
Theo cơ chế sinh học bãi chôn lấp đợc phân thành các loại:
Bãi chôn lấp kị khí là nơi chất thải rắn được đổ vào các hố, chỗ trũng hoặc đầm lầy mà không có sự quản lý Loại bãi chôn lấp này thường được sử dụng trong giai đoạn trước đây, khi nhận thức của con người về môi trường còn hạn chế.
Bãi chôn lấp vệ sinh kị khí với hệ thống thu gom nước rác là giải pháp hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường Hệ thống này được lắp đặt ở đáy ô chôn lấp, giúp thu gom nước rác và hạn chế tác động tiêu cực đến nguồn nước xung quanh Hiện nay, loại bãi chôn lấp này đang được áp dụng phổ biến trên toàn thế giới.
Bãi chôn lấp bán hiếu khí với hệ thống thông gió tự nhiên và hệ thống thu gom, xử lý nước rác cho phép một phần chất thải rắn phân hủy trong điều kiện hiếu khí nhờ lượng oxy tự nhiên Oxy được đưa vào bãi chôn lấp qua hệ thống ống thu nước rác ở dưới đáy Hiện nay, loại bãi chôn lấp này đang được áp dụng rộng rãi tại Nhật Bản, và một số quốc gia như Malaysia, Indonesia, Iran cũng đã xây dựng mô hình tương tự.
Bãi chôn lấp hiếu khí sử dụng hệ thống ống thu nước rác để cấp khí cưỡng bức, giúp phân huỷ rác trong điều kiện hiếu khí Phương pháp này giảm thiểu tác động ô nhiễm môi trường từ bãi rác, nhưng chi phí vận hành lại rất cao.
Hình 1.6 Cấu trúc các loại bãi chôn lấp
Theo phơng thức vận hành bãi chôn lấp đợc chia thành:
Xử lý nớc rác và khí bãi rác
Quá trình chôn lấp rác không chỉ gây ra bụi và tiếng ồn mà còn tạo môi trường sống cho các loài trung gian gây bệnh như ruồi, muỗi, chuột và chim Tại bãi rác, các chất hữu cơ phân hủy sản sinh ra nhiều khí như CO2, CH4, H2S, NH3 và SO2, cùng với các cấu tử vết dễ bay hơi.
Khí NH3 và H2S phát sinh từ rác thải gây mùi khó chịu và ô nhiễm không khí, trong khi CH4 và CO2 là những khí gây hiệu ứng nhà kính CH4 có nguy cơ cháy nổ tại bãi rác, và các khí vết có thể tiềm ẩn nguy cơ gây bệnh ung thư Nước rác hình thành từ độ ẩm trong rác và nước mưa, chứa nồng độ chất ô nhiễm cao; nếu rò rỉ ra ngoài, nó có thể ô nhiễm nguồn nước ngầm và mặt Do đó, việc kiểm soát và xử lý nước rác cũng như khí rác là rất quan trọng để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường từ các bãi chôn lấp chất thải rắn.
I.4.2.1 xử lý khí bãi rác
1 Thu khí bãi chôn lấp
+ Hệ thống thu khí bị động
Hình 1.7 Cấu tạo ống thu khí theo kiểu bị động
+ Hệ thống thu khí chủ động
Hệ thống thu khí chủ động có thể đợc thiết kế ở những bãi chôn lấp phế thải lớn, có nhiều phế thải
Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống thu khí chủ động
2 Xử lý khí bãi chôn lấp
Khí bãi rác chứa từ 45 đến 60% khí methane (CH₄), một nguồn năng lượng cao và là thành phần chính của khí đốt Do đó, việc thu hồi khí bãi rác để tạo năng lượng đã được triển khai lần đầu vào cuối những năm 70 và đầu những năm 80.
+ Đốt khí bãi chôn lấp:
Biện pháp xử lý khí bãi chôn lấp phổ biến là đốt để thu nhiệt Quá trình này bao gồm việc hòa trộn metan và các khí khác với oxy trong không khí, sau đó đưa vào hệ thống đốt để thu nhiệt hiệu quả.
+ Sử dụng khí bãi chôn lấp để phát điện:
Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống sử dụng khí bãi rác để phát điện
Biện pháp thu hồi khí rác đang được áp dụng rộng rãi tại nhiều bãi chôn lấp trên toàn cầu Chẳng hạn, hệ thống thu hồi khí rác tại bãi chôn lấp Vancouver, Mỹ, hàng năm cung cấp khoảng 500.000 GJ năng lượng.
+ Tinh sạch và thu hồi khí
Khí metan thành phần trong khí bãi chôn lấp có thể đợc tinh sạch và thu hồi sử dụng cho những mục đích khác nhau
Hình 1.10 Hệ thống thu hồi khí rác để phát điện của bãi chôn lấp
Nước rác là nước bẩn thấm qua lớp rác của ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm vào tầng đất dưới bãi chôn lấp Nước rác chủ yếu hình thành từ nước mưa, nước mặt và nước có trong chất thải Nếu không được thu gom và xử lý kịp thời, lượng nước này sẽ gây ô nhiễm môi trường nước mặt và nước ngầm, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của người dân.
Bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh cần thiết phải có hệ thống thu gom nước rác từ đáy ô chôn lấp, với nước rác được dẫn về khu xử lý Để thiết kế hệ thống thu gom nước rác hiệu quả, cần xem xét các yếu tố quan trọng như vị trí, độ dốc và vật liệu sử dụng.
+ Lựa chọn cấu tạo lớp lót đáy: phụ thuộc vào đặc điểm địa chất của từng nơi, đảm bảo ngăn không cho nớc rác ngấm ra ngoài
Để ngăn chặn sự tích lũy nước rác tại bãi chôn lấp, cần tạo độ dốc đáy bãi từ 1-5%, giúp nước rác tự chảy vào hệ thống thu gom Hệ thống thu gom này phải có kích thước đủ lớn và độ dốc từ 1,2-1,8% để dễ dàng vận chuyển nước rác đến ga thu.
+ ống phải có kết cấu bền vững.
Hình 1.11 Hệ thống thu gom nớc rác
Các biện pháp thờng đợc dùng để xử lý nớc rác: a Phơng pháp tự nhiên
Trong giai đoạn đầu, hàm lượng TDS, BOD, COD, chất dinh dưỡng và kim loại nặng trong nước rác thường cao Khi nước rác được tuần hoàn trở lại, các thành phần này sẽ được giảm nhờ các phản ứng sinh học và lý hóa xảy ra trong bãi chôn lấp Chẳng hạn, axit hữu cơ đơn giản trong nước rác sẽ bị phân hủy thành CH₄.
CO R 2 R làm tăng pH của nước rác, giúp kết tủa và giữ lại các kim loại nặng trong bãi chôn lấp Tại Mỹ, có khoảng 30 bãi chôn lấp áp dụng phương pháp tuần hoàn nước rác.
Nớc rác đợc đa vào hồ bốc hơi tự nhiên hoặc đợc phun lên bề mặt bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc đã đóng bãi
Phương pháp này phù hợp cho các bãi rác có lượng nước rác nhỏ và không có nơi xả nước rác Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là chỉ hiệu quả ở những vùng nắng nóng, nơi có khả năng bốc hơi nước mạnh Khi nước rác bốc hơi, thường tạo ra mùi hôi, do đó cần phải có biện pháp khử mùi nước rác Một giải pháp khác là xử lý nước rác bằng hệ thống xử lý chuyên biệt.
Here is a rewritten paragraph:Nước thải có thể được xử lý bằng các phương pháp sinh học, vật lý, hóa học trong một hệ thống xử lý nước thải toàn diện Tùy thuộc vào đặc trưng của nước thải, bao gồm hàm lượng TDS, COD, SO4, RP2-, các phương pháp xử lý sẽ được lựa chọn và áp dụng phù hợp để đạt hiệu quả cao nhất.
P, kim loại nặng, cấu tử độc… tiêu chuẩn thải ra môi trờng và tính chất địa lý địa chất của bãi chôn lấp để lựa chọn biện pháp xử lý thích hợp
Phương pháp xử lý sinh học là một giải pháp hiệu quả cao trong việc xử lý các chất hữu cơ, đồng thời có chi phí thấp và không tạo ra các sản phẩm phụ độc hại.
Hiện trạng quản lý chất thải rắn ở thành phố Thái Nguyên
Nguồn và khối lợng chất thải rắn phát sinh
Theo báo cáo của công ty Quản lý đô thị Thái Nguyên, chất thải rắn được phân loại thành ba loại chính: chất thải công nghiệp, chất thải sinh hoạt và chất thải bệnh viện.
Chất thải rắn sinh hoạt:
Chất thải rắn sinh hoạt chủ yếu bao gồm rác từ chợ, đường phố, khu dân cư và trường học Mỗi người phát sinh trung bình khoảng 0,6kg rác/ngày, dẫn đến tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt hiện nay lên tới 140 tấn/ngày Hiện tại, lượng rác thu gom được là 200m³/ngày với tỉ trọng 0,45 tấn/m³, tương đương với 90 tấn/ngày, chiếm khoảng 64% tổng lượng chất thải phát sinh.
Thành phố Thái Nguyên nổi bật với nhiều khu công nghiệp lớn, bao gồm ngành gang thép và công nghiệp quốc phòng, cùng với khoảng 37 cơ sở sản xuất công nông nghiệp từ trung ương và địa phương Ngoài ra, thành phố còn có khoảng 5.000 cơ sở tiểu thủ công nghiệp Hiện tại, các cơ sở công nghiệp tự thu gom và xử lý lượng chất thải rắn phát sinh từ hoạt động sản xuất.
Trong thành phố Thái Nguyên, có bốn bệnh viện lớn, bao gồm Bệnh viện Gang thép và Bệnh viện Lao với lò đốt riêng Công ty chỉ thực hiện việc thu gom rác thải y tế tại Bệnh viện Đa Khoa và Bệnh viện A Hiện tại, trung bình mỗi tuần, công ty thu gom khoảng
Chất thải bệnh viện, với khối lượng từ 100 đến 150kg, cần được xử lý bằng cách đốt một lần mỗi tuần Ngoài ra, chất thải phát sinh từ các phòng khám đa khoa thường không được kiểm soát và quản lý, dẫn đến việc thải bỏ chung với rác thải sinh hoạt.
Các nguồn phát sinh chất thải rắn ở thành phố Thái Nguyên chủ yếu đến từ hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và y tế, với lượng phát sinh thấp hơn so với các thành phố lớn như Hà Nội và Hải Phòng Nguyên nhân là do mật độ dân số và mức sống của người dân còn thấp, cùng với tốc độ đô thị hóa và phát triển dịch vụ thương mại chậm, dẫn đến tốc độ phát sinh chất thải rắn cũng ở mức thấp.
Lượng chất thải rắn tại thành phố Thái Nguyên chủ yếu bao gồm chất thải rắn sinh hoạt, với một phần rất nhỏ là chất thải rắn y tế, trong khi chất thải rắn công nghiệp hầu như không được thu gom Thành phần chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Thái Nguyên được thể hiện qua đồ thị 2.2.
Hiện trạng thu gom vận chuyển chất thải rắn
Khó khăn trong quản lý chất thải rắn chủ yếu nằm ở khâu thu gom và vận chuyển Trước đây, do thiếu cơ sở vật chất và biện pháp quản lý hợp lý, chỉ thu gom được khoảng 30-35% lượng chất thải phát sinh Hiện nay, nhờ dự án DaNiDa tài trợ cho cơ sở vật chất như xe đẩy tay, xe chuyên chở rác và nhà để xe thu gom ở các phường, tình hình đã cải thiện UBND thành phố đã phân công việc thu gom rác cho từng phường, trong khi Công ty quản lý đô thị chỉ thu gom rác ở đường và chợ Kết quả là lượng chất thải rắn thu gom được đã tăng lên khoảng 64% so với lượng chất thải phát sinh.
Trang thiết bị thu gom chất thải:
- Xe đẩy tay: 450 chiếc do dự án DaNiDa tài trợ
- Xe hót bÓ phèt: 1 xe.
- Xe chuyên chở rác: 9 xe.
- Xe ủi : 1 xe dùng để san ủi tại bãi rác.
- 20 nhà để xe thu gom ở các phờng, mỗi nhà diện tích 40 ữ50m P 2 P
- Một gara để xe chuyên chở rác.
- Thu gom rác đờng, rác chợ do công ty quản lý đô thị thu gom: có 5 đội tơng đơng 200 ngời
- Thu gom rác phờng: do đội vệ sinh của phờng thu gom có 360 ngời.
- Hót bÓ phèt: 1 ngêi.
- Thông tắc cống thoát nớc: 25 ngời
Quy tr×nh thu gom:
Công ty quản lý đô thị thực hiện việc thu gom rác đường phố và rác chợ từ 21h00 đến 6h00 Nhân viên sẽ quét và nhặt rác trên các đường phố và vỉa hè, đồng thời thu gom rác từ các hộ gia đình.
Việc thu gom rác tại phường được thực hiện bởi các đội vệ sinh địa phương, diễn ra từ 16h00 đến 21h00 Rác thải sẽ được thu gom và chuyển đến các địa điểm thu gom trên đường phố do công ty quản lý đô thị đảm nhận.
Rác thải y tế tại các bệnh viện được thu gom vào sáng thứ Ba và thứ Sáu hàng tuần Để đảm bảo an toàn, rác thải này được chứa trong các túi nilông riêng biệt và sau đó được vận chuyển cùng với xe chở rác sinh hoạt đến bãi chôn lấp.
Rác thu gom đợc đa đến các địa điểm tập chung rồi đa lên xe rác vận chuyển thẳng đến bãi chôn lấp không qua trạm trung chuyển
Here is a rewritten paragraph that meets SEO rules:"Việc thu gom và xử lý chất thải rắn công nghiệp hiện nay chủ yếu do các cơ sở công nghiệp tự thực hiện, dẫn đến thiếu đảm bảo về mặt môi trường Để khắc phục tình trạng này, cần phải có chính sách quy định rõ ràng về quản lý chất thải rắn từ UBND thành phố, đồng thời tăng cường sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ sở công nghiệp và công ty quản lý đô thị để đảm bảo môi trường được bảo vệ hiệu quả."
Hiện tại, việc thu gom chất thải rắn y tế chỉ đạt một phần, với Bệnh viện Gang thép và Bệnh viện Lao có lò đốt riêng tự xử lý, trong khi Bệnh viện Đa Khoa và Bệnh viện A được công ty quản lý đô thị thu gom Chất thải rắn y tế từ các phòng khám tư nhân trên địa bàn thành phố không được quản lý, dẫn đến tình trạng lẫn lộn với chất thải rắn sinh hoạt, gây khó khăn trong xử lý Đối với chất thải rắn sinh hoạt, hiện chỉ có khoảng 80% dân số nội thành được phục vụ thu gom, với hiệu quả thu gom đạt khoảng 64% lượng chất thải phát sinh.
Việc thu gom chất thải rắn sinh hoạt cha thực hiện đợc triệt để là do:
Ý thức của người dân về việc giữ gìn vệ sinh chung vẫn còn hạn chế, dẫn đến tình trạng rác thải không được đổ đúng nơi quy định, mà bị vứt bừa bãi ra xung quanh, trên đường phố, và xuống các ao hồ, sông ngòi, cống rãnh Hành động này không chỉ gây ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường sống và sức khỏe của cộng đồng, mà còn làm mất mỹ quan đô thị và gây khó khăn cho công tác thu gom rác.
Chất thải thường xuất hiện trên đường phố do hoạt động thu gom rác của người dân Hệ thống dịch vụ vệ sinh hiện tại chưa được thiết kế phù hợp với nhu cầu và lối sống của cộng đồng.
Thành phố Thái Nguyên có địa hình trung du không bằng phẳng, dẫn đến mật độ dân cư thưa thớt và các hộ gia đình cách xa nhau, thậm chí có những gia đình nằm cách nhau một quả đồi Điều này gây khó khăn cho việc di chuyển và thu gom rác thải của nhân viên vệ sinh, dẫn đến tình trạng không thu gom triệt để.
Hiện trạng xử lý chất thải rắn
II.1.3 Hiện trạng xử lý chất thải rắn
Hiện tại, Thái Nguyên chỉ áp dụng hai phương pháp chính để xử lý chất thải rắn, bao gồm đốt và chôn lấp Phương pháp chế biến thành phân vi sinh vẫn chưa được triển khai, và không có cơ sở tái chế chất thải rắn nào hoạt động Việc thu hồi và tận dụng chất thải rắn chủ yếu diễn ra một cách tự phát, thông qua những người thu gom rác, họ sẽ tìm kiếm các vật liệu có thể tái chế và bán cho các cơ sở thu mua, sau đó chuyển đến các cơ sở tái chế tư nhân ở nơi khác.
Hiện nay, chất thải bệnh viện chỉ được xử lý một phần thông qua phương pháp đốt, với tần suất một lần mỗi tuần, tiêu thụ khoảng 100-150kg chất thải và 66 lít dầu mỗi lần Mặc dù phương pháp này tốn kém, nhưng nó rất hiệu quả trong việc tiêu hủy chất thải độc hại và giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm bệnh tật từ chất thải bệnh viện.
Phơng pháp chôn lấp:
Hiện tại, Thái Nguyên chỉ có một phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt, đó là chôn lấp Trước năm 2000, chất thải rắn được thu gom và đưa vào bãi chôn lấp tại xã Thịnh Đức, cách thành phố 10km Bãi rác này không có hệ thống thu gom và xử lý nước rác, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân xung quanh do mùi hôi thối Hiện nay, bãi rác này đã đóng cửa, và từ năm 2002, chất thải rắn của thành phố được xử lý tại bãi chôn lấp Tân Cương.
Đặc điểm môi trờng, địa hình bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng Thái Nguyên
II.2.1 Đặc điểm địa hình bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng Thái Nguyên
Bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cương Thái Nguyên tọa lạc tại thung lũng Đá Mài, cách thành phố Thái Nguyên 12km và khu dân cư khoảng 1,2-1,4km Địa hình tại đây có độ dốc thoải, với khu vực giữa thung lũng bằng phẳng và dần dốc lên theo sườn núi, có độ cao dao động từ cốt 44 đến trên 100m ở đỉnh núi Sườn núi dốc nghiêng về ba hướng Đông, Tây và Nam, trong khi phía bắc thung lũng có một con suối nhỏ chảy quanh chân đồi, với độ dốc trên 100m Khu vực này chủ yếu là núi đất, thỉnh thoảng xuất hiện đá mồ côi trên bề mặt.
Hình 2.1 Toàn cảnh ô chôn lấp số 1
Theo kết quả khảo sát địa chất cấu tạo địa tầng khu vực này nh sau:
Hình 2.2 Cấu tạo địa tầng bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng-Thái Nguyên [11]
Khu vực bãi chôn lấp có hàm lượng sét cao và hệ số thấm nhỏ, với bề dày tầng đất sét lớn hơn 10m, tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý chống thấm hiệu quả.
II.2.2 Đặc điểm khí hậu bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng Thái Nguyên
Lợng ma bình quân năm: 2007mm
Lợng ma lớn nhất năm: 3008mm
Lợng ma thấp nhất năm: 977mm
Mùa ma kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 chiếm khoảng 80 85% lợng ữ ma cả năm
Nhiệt độ bình quân năm: 22 P 0 P C §é Èm trung b×nh n¨m: 80%
Số giờ nắng trong năm: 1690h
Hớng gió chủ đạo của vùng này là Nam và Đông Nam, tốc độ gió trung b×nh 1,8m/s
Hàng năm khu vực Thái Nguyên chịu ảnh hởng của các cơn bão thờng xuất hiện từ tháng 8 đến tháng 9 với tốc độ gió 40m/s
II.2.3 Đặc điểm kinh tế xã hội bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng Thái Nguyên
Khu vực thung lũng Đá Mài nổi bật với những ngọn đồi cây lớn và thảm thực vật xanh tốt Dưới chân đồi, chỉ có vài nóc nhà dân sống tạm để trồng chè Vị trí xa khu dân cư khiến nơi đây không có cơ sở kinh tế nào của xã.
Hiện trạngkhu xử lý chất thải rắn Tân Cơng - Thái Nguyên
Hiện trạng hoạt động
Bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cương, Thái Nguyên, bao gồm một lò đốt rác với công suất 400kg, chuyên dùng để xử lý chất thải rắn y tế, cùng với các ô chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt của thành phố Thái Nguyên Mặt bằng của bãi chôn lấp này được minh họa trong hình 2.4.
Bãi chôn lấp này bao gồm 5 ô chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt, với tổng diện tích lên tới 7,8 ha, và thời gian hoạt động dự kiến kéo dài khoảng 20 năm trở lên.
2000 đến nay mới tiến hành xây dựng và đa vào hoạt động ô chôn lấp rác số 1 có diện tích 1,75ha sâu trung bình H = 12 ữ 14m.
1 Mô tả cấu tạo ô chôn lấp số 1
+ Cấu tạo lớp lót đáy và thành bãi
- Trên cùng là lớp đá dăm 3x4 dày 0,2m.
- Giữa là màng chống thấm bằng HDPE dày 0,5mm.
- Dới cùng là lớp đất sét nện dày 0,3m
Theo tính toán của Công ty Môi Trường đô thị Thái Nguyên, thời gian nước rác thấm qua lớp chống thấm và đới không khí là 221,5 năm, cho thấy mức độ an toàn tương đối Tuy nhiên, lớp chống thấm thực tế chỉ dày 0,5mm thay vì 1mm như báo cáo Nghiên cứu tiền khả thi Lớp lót màng cũng không được lắp đặt đúng quy định, và hình dáng không đồng nhất của đáy thung lũng gây khó khăn cho việc này Tại một số điểm, lớp đá bị rửa trôi và lớp màng phía dưới bị xé rách trong các đợt bão lớn, dẫn đến rò rỉ nước rác Ở các cạnh đáy thung lũng, nguyên vật liệu bảo vệ bãi rất khó giữ, làm lộ lớp lót màng ra ngoài không khí Những lớp màng lót này bị ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời, trở nên giòn và dễ vỡ, giảm tuổi thọ của lớp lót.
+ Cấu tạo hệ thống thu gom nớc rác
Nước rác được thu gom qua hệ thống ống PVC đục lỗ với đường kính từ 250 đến 300 mm, được lắp đặt theo hình xương cá Độ dốc của các ống ngang bãi là 1-5%, trong khi độ dốc của các ống đặt dọc bãi cũng là 1-5% Các ống được đặt trong mương đáy rộng 1m, dưới ống có lớp cát đệm và trên ống được rải một lớp sỏi Mương được chống thấm bằng màng địa chất và lớp đất sét dày 0,3m.
Hệ thống thu gom nước rác hiện đang hoạt động hiệu quả, thu gom gần như toàn bộ lượng nước rác phát sinh và không xảy ra hiện tượng rò rỉ ra ngoài.
Hình 2.3 Cấu tạo mơng thu gom nớc rác [11]
+ Cấu tạo mơng thu nớc ma quanh bãi
Hệ thống thu gom nớc ma đợc xây dựng quanh bãi để thu gom lợng nớc ma từ các sờn núi chảy xuống Mơng thu nớc ma có cấu tạo nh sau:
Hình 2.5 Hệ thống mơng thu nớc ma quanh ô số 1
Phần phía đông của ô số 1 máng ngăn nước mưa hoạt động tương đối tốt, nhưng chiều dài giữa góc đông nam và tây nam chỉ khoảng 250m, không đủ để ngăn toàn bộ nước mưa chảy xuống từ các sườn núi Nguyên nhân là do dải núi bao quanh có độ dốc lớn và thiếu cây xanh, làm giảm khả năng hấp thụ nước mưa Trong trường hợp bão lớn, lượng nước chảy tràn có thể gây hỏng một số đoạn vách và làm khó khăn cho việc kiểm soát nước rác, ảnh hưởng đến hệ thống xử lý Tuy nhiên, hiện tại, máng ngăn nước mưa đang được nâng cấp để cải thiện năng suất và chất lượng xây dựng.
Hình 2.4 Mặt bằng bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng-Thái Nguyên
2 Hoạt động của ô chôn lấp số 1
Bãi số 1 hiện đang hoạt động trên 2/3 diện tích, trong khi 1/3 còn lại chưa được sử dụng để đổ rác Mỗi ngày, có 25 xe chở rác đưa rác vào bãi Sau khi rác được đổ, một xe san ủi sẽ nén lớp rác mới với hệ số nén ép đạt 0,7, đồng thời tạo đường cho các xe rác tiếp theo vào bãi.
Hình 2.6 Vận hành ô chôn lấp số 1
Hiện nay, sau mỗi ngày chôn rác, việc xử lý không có lớp phủ hàng ngày mà chỉ phun hóa chất một lần vào sáng sớm, với lượng hóa chất xử lý cho một tấn rác là 0,036 lít chế phẩm EM Chế phẩm EM giúp khử mùi, tiêu diệt côn trùng và hỗ trợ quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong bãi rác Bên cạnh hoạt động của Công ty quản lý đô thị, còn có lực lượng lao động tự do chuyên nhặt rác thải để tái chế hoặc tái sử dụng, cùng với đàn bò do người dân chăn thả vào bãi rác để kiếm ăn.
Bãi chôn lấp không có hệ thống thu gom khí rác, lợng khí rác phát sinh đợc phát tán tự do ra môi trờng xung quanh.
Nớc rích rác đợc thu gom bởi hệ thống thu gom nớc rác ở đáy bãi và đợc chuyển đến bãi chôn lấp nớc rác.
Hiện trạng môi trờng không khí
1 Tính lợng khí phát sinh theo thời gian của bãi chôn lấp chất thải rắn Tân Cơng Thái Nguyên
1.1 Cơ sở lý thuyết về sự hình thành và di chuyển của khí bãi rác a Thành phần và đặc điểm của khí bãi rác
Khí bãi rác hình thành từ quá trình phân huỷ các thành phần hữu cơ trong rác thải, bao gồm các khí chính với hàm lượng lớn và khí vết với hàm lượng nhỏ Mặc dù khí vết có nồng độ thấp, nhưng chúng có thể độc hại và gây nguy hiểm cho sức khoẻ cộng đồng.
Khí bãi rác bao gồm những khí: NH R 3 R , CO R 2 R , CO, H2 R R , H R 2 R S, CH R 4 R , N R 2 R , O R 2 R v.v có thành phần % nh sau:
Bảng 2.1 Thành phần các loại khí trong khí bãi rác [19]
KhÝ vÕt 0,01 ÷ 0,6 Đặc điểm Giá trị
Khối lợng riêng 1,02 ữ 1,06 Độ ẩm Bão hoà
Nhiêt trị 17.700KJ/m P 3 b Sự hình thành khí bãi rác
Khí bãi rác được hình thành qua 5 giai đoạn phân hủy sinh học chất hữu cơ trong bãi chôn lấp, với thành phần khí khác nhau ở mỗi giai đoạn.
Hình 2.7 Các giai đoạn của quá trình hình thành khí bãi rác [19]
Giai đoạn 1 của quá trình phân hủy là giai đoạn thích nghi, trong đó xảy ra sự phân hủy hiếu khí các hợp chất hữu cơ Giai đoạn này diễn ra khi vẫn còn một lượng không khí nhất định trong bãi chôn lấp.
Có thể viết phơng trình phân huỷ hiếu khí của các hợp chất hữu cơ một cách tổng quát nh sau:
+ Giai đoạn 2: giai đoạn chuyển tiếp
Giai đoạn này lợng không khí trong bãi chôn lấp giảm và sự phân huỷ yiếm khí bắt đầu phát triển NO R 3 RP -
Trong giai đoạn oxy hóa khử từ 50 - 100mV, P bị khử thành NR 2 R và H R 2 R S Đồng thời, pH của nước rác bắt đầu giảm do sự xuất hiện của các axit hữu cơ và sự gia tăng nồng độ CO R 2 R trong bãi chôn lấp.
+ Giai đoạn 3: giai đoạn axit
Trong giai đoạn phân huỷ chất hữu cơ, sản phẩm chủ yếu là axit hữu cơ, với khí CO₂ và một lượng nhỏ khí H₂ Các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử lớn như lipit, polisacarit, protein và axit nucleic bị vi sinh vật thủy phân thành các chất hữu cơ có khối lượng phân tử nhỏ Những chất này sau đó được axit hoá thành các axit hữu cơ, chủ yếu là axit axetic (CH₃COOH), cùng với một lượng nhỏ axit fulvic và các axit phức tạp khác Vi sinh vật tham gia vào quá trình này bao gồm các vi sinh vật hô hấp tùy tiện và yếm khí không tạo khí metan.
Nước rác trong giai đoạn này thường có giá trị pH ≤ 5, chủ yếu do sự hiện diện của các axit hữu cơ Ngoài ra, lượng khí CO2 trong bãi rác, BOD, COD, kim loại nặng và tính dẫn điện của nước rác cũng gia tăng do sự hòa tan của axit hữu cơ.
+ Giai đoạn 4: giai đoạn metan hóa
Giai đoạn này xảy ra sự phân huỷ các chất hữu cơ sản phẩm của giai đoạn
3 thành các khí CH R 4 R và CO R 2 R dới sự tác động của vi sinh vật metan hóa
Trong giai đoạn 3, axit và khí H₂ được chuyển hóa thành khí CH₄ và CO₂, dẫn đến việc pH của nước rác tăng lên, đạt giá trị từ 6,8 đến 8 Đồng thời, hàm lượng BOD, COD, kim loại nặng hòa tan và độ dẫn điện của nước rác cũng giảm.
Giai đoạn 5 là giai đoạn kết thúc, khi các chất hữu cơ dễ phân huỷ đã được phân huỷ hoàn toàn, chỉ còn lại các chất hữu cơ khó phân huỷ Do đó, lượng khí bắt đầu giảm Trong giai đoạn này, thành phần khí chủ yếu bao gồm CH₄, CO₂ và một lượng nhỏ N₂, O₂, tùy thuộc vào phương pháp đóng bãi.
Nớc rác trong giai đoạn này thờng có axit humic và axit fulvic những axit này khó bị phân huỷ sinh học
Thời gian cho các giai đoạn phân hủy trong bãi rác phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, độ ẩm và mức độ nén của rác Ngoài ra, thể tích và tốc độ tạo khí trong bãi rác cũng là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình này.
Thể tích và tốc độ tạo khí tại bãi rác thay đổi theo thời gian và phụ thuộc vào thành phần chất thải, đặc biệt là tỷ lệ giữa chất hữu cơ dễ phân hủy và chất hữu cơ khó phân hủy Giả thuyết cho rằng thành phần hữu cơ trong chất thải sinh hoạt (ngoại trừ nhựa) có công thức C_RaR_HbR_OcR_NdR sẽ bị phân hủy hoàn toàn trong điều kiện yếm khí, dẫn đến sự hình thành các khí.
CH R 4 R , CO R 2 R , NH R 3 R thì có thể xác định thể tích khí tạo thành theo phơng trình sau:
Tốc độ tạo khí phụ thuộc vào sự phân huỷ nhanh (≤5 năm) hay chậm (từ
5 50 năm) các chất hữu cơ, có thể đợc biểu diễn theo đồ thị sau:ữ
Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn tốc độ tạo khí ở mỗi ô chôn lấp [19]
Theo đồ thị, tốc độ tạo khí được thể hiện qua mô hình tam giác, cho phép tính toán khối lượng khí thải từ bãi rác dựa trên diện tích của tam giác.
G khi Trong đó: h: tốc độ tạo khí cực đạo ( chiều cao tam giác), m P 3 P /kg.năm
T: thời gian phân huỷ hết chất hữu cơ (đáy tam giác), m P 3 P
Tốc độ tạo khí phụ thuộc lớn vào độ ẩm của rác trong ô chôn lấp Độ ẩm tối
u cho sự phân huỷ từ 40 50%, khi độ ẩm thấp tốc độ tạo khí chậm và kéo dài.ữ
1.2 Xác định lợng khí gas hình thành
Lượng khí phát sinh từ bãi rác phụ thuộc vào thành phần và đặc tính của chất thải được chôn lấp, cũng như điều kiện khí hậu và nhiệt độ của khu vực bãi rác.
Rác thải hữu cơ của thành phố Thái Nguyên có những đặc tính cơ bản:
Bảng 2.2: Đặc tính cơ bản của rác thải hữu cơ thành phố Thái Nguyên [11]
Thành phần %Khối lợng ớt Độ ẩm %
Thành phần hữu cơ phân huỷ nhanh
Thành phần hữu cơ phân huỷ chậm
Bảng 2.3: Thành phần hoá học của rác thải đô thị [19]
Thành phần % khối lợng khô
Cao su 69,7 8,7 1,6 20 a Đối với bãi chôn lấp số 1:
Theo báo cáo của Công ty quản lý đô thị Thái Nguyên, bãi chôn lấp số 1 hiện đang hoạt động trên 2/3 diện tích, với thời gian hoạt động khoảng 7 năm từ tháng 12/2001 đến tháng 12/2008, tức là còn khoảng 2,5 năm nữa Tổng lượng rác được chôn tại bãi số 1 ước tính là 176.400 tấn, tương đương 70 tấn/ngày trong 30 ngày trong 84 tháng.
Bảng 2.4: Khối lợng các thành phần trong rác thải
Thành phần phân huỷ nhanh
Rác hữu cơ 93492 28047,6 13462,85 1795,05 10545,90 729,24 112,19 1402,38 GiÊy vôn 2646 2434,32 1056,49 141,19 1078,40 7,30 4,87 146,06
Tổng cộng 98254,8 31328,6 14924,08 1987,04 11946,05 765,33 119,60 1586,54 Thành phần phân huỷ chậm
Thành phần mol của các nguyên tố là:
Tỷ lệ số mol của các thành phần (lấy N=1):
Thành phần Tỷ lệ mol
Ph©n huû nhanh Ph©n huû chËm
Từ bảng trên ta có công thức hoá học đối với thành phần phân huỷ nhanh là :
Công thức hoá học cho thành phần phân huỷ chậm là C R 59 R H R 89 R O R 13 R N Trong khi đó, đối với thành phần phân huỷ sinh học nhanh, lượng khí gas được hình thành từ các phản ứng sinh học.
Khối lợng riêng của CH R 4 R là 0,7167 kg/m P 3 P , của CO R 2 R là 1,9768 kg/m P 3
Theo phơng trình trên ta có:
V CO = x Thể tích khi gas hình thành đối với 1 tấn rác khô là:
Thể tích khí gas hình thành đối với 1 tấn rác ớt là:
15 + PHN V m P 3 P /tÊn Đối với thành phần rác phân huỷ sinh học chậm lợng khí gas đợc hình thành theo phản ứng:
Theo phơng trình trên ta có: tan / 276 502
V CO = x Thể tích khí gas hình thành đối với 1 tấn rác khô là:
Thể tích khí gas hình thành đối với 1 tấn rác ớt là:
Vậy tổng lợng khí sinh ra đối với 1 tấn rác ớt là:
V = 166 + 23 = 189m P 3 P /tấn trong đó CH R 4 R chiếm 53%, CO R 2 R chiếm 47%.
Sự biến đổi của khí rác theo thời gian có thể được xác định thông qua mô hình tam giác, cho phép chúng ta ước lượng lượng khí sinh ra từ các thành phần rác phân huỷ nhanh và phân huỷ chậm Giả thiết rằng phần hữu cơ phân huỷ sinh học nhanh sẽ phân huỷ trong vòng 5 năm, trong khi phần hữu cơ phân huỷ sinh học chậm sẽ mất khoảng 20 năm để phân huỷ hoàn toàn.
Hình 2.9: Đồ thị biểu diễn tốc độ sinh khí theo thời gian đối với thành phần rác ph©n huû nhanh
Giả thiết lợng khí gas đợc hình thành sau 1năm chôn lấp và tốc độ sinh cực đại sau đó 1năm
Từ đồ thị ta xác định đợc mức sinh khí mỗi tháng theo h R phn
3 3 Hiện trạng môi trờng nớc
2.1 Tính toán hệ thống thu gom khí gas
Tính toán hệ thống thu nớc ma quanh và trong bãi rác
Lu lợng nớc ma đợc tính theo công thức:
Trong đó: q: Cờng độ ma (l/s.ha)
F : Diện tích lu vực (ha) ϕ: Hệ số mặt phủ trung bình
Tiết diện thu nớc ma đợc tính theo công thức:
C: Hệ số sedi xác định theo công thức C = r R tl RP 0,167
Từ tài liệu ma một ngày lớn nhất trong 25 năm (từ 1981 đến 2005), vẽ đờng tần suất và tính đợc lợng ma một ngày lớn nhất theo tần suất thiết kế p = 20%
(5 năm tràn cống một lần): H R n % R = 207,85 (mm/ngày)
Cờng độ ma đợc tính theo công thức: q = 166,7ψxH R n % R (l/s.ha)
Hệ số triết giảm cường độ mưa ψ cho khu vực Thái Nguyên được xác định qua các khoảng thời gian khác nhau Cụ thể, trong khoảng thời gian 10 phút, 166,7ψ đạt giá trị 2,09; trong 15 phút là 1,89; trong 20 phút là 1,72; và trong 30 phút là 1,45.
VËy q R 10’ R = 2,09x207,85 = 434,4 l/s.ha q R 15’ R = 1,89x207,85 = 392,84 l/s.ha q R 20’ R = 1,72x207,85 = 357,5 l/s.ha q R 30’ R = 1,45x207,85 = 301,38 l/s.ha
Dựa vào độ dốc của địa hình, nước mưa xung quanh bãi chảy theo hai hướng khác nhau: nửa phía đông chảy theo một hướng, trong khi nửa phía tây chảy theo hướng ngược lại Bài viết sẽ tập trung vào việc tính toán cho nửa phía tây, trong khi nửa phía đông sẽ được tính toán tương tự.
Mương thu nước mưa ở ô số 2 bao gồm cả lưu lượng nước mưa chuyển qua từ đoạn mương ô số 1, được tính bằng công thức Q2 = Q01 + Q02, trong đó Q01 là lưu lượng chuyển qua của đoạn mương số 1 và Q02 là lưu lượng hình thành từ việc thu nước mưa trên sườn dốc Đoạn mương ô số 1 được tính toán trong khoảng thời gian 10 phút, với diện tích thu nước của lưu vực là 2,5ha và hệ số mặt phủ là 0,35.
Ta cã: Q01 = qxFxϕ= 434,4x2,5x0,35 = 380,1(l/s) = 0,380 (m P 3 P /s) ởđoạn mơng ô số 2 chọn thời khoảng tính toán là 10 phút, diện tích thu nớc của lu vực F = 2,2ha, hệ số mặt phủ ϕ = 0,35
Chọn mơng có đáy B = 600mm, h = 400mm, m = 1:0,5
Với diện tích mặt cắt ớt của mơng ω= (0,6 + 0,6 + 0,2 + 0,2).0,4/2 = 0,32m 2 P Tốc độ của dòng chảy trong mơng v = Q/ω= 0,714/0,32 = 2,23m/s
Chu vi ớt của mơng χ= 0,6+2 0,2 2 +0,4 2 = 1,494m
Bán kính ớt của mơng r R tl R = ω χ/ = 0,32/1,494 = 0,214m
Mặt khác ta có v=C r tl i (*)
Thay các giá trị của C, r R tl R , v vào công thức (*) ta có:
2,23Q,56 0,214i ⇒i = 0,01 Từ mặt bằng tổng thể của bãi rác ta xác định đợc chiều dài mơng L = 162m (mặt bằng tổng thể hình)
Vậy mơng thu nớc ma ô số 2 có cấu tạo nh sau: đáy B = 600mm, h 400mm, m = 1:0,5, v = 1,76m/s, i = 0,01, chiều dài mơng L = 162m
Hình 3.3 Mặt cắt mơng thu nớc ma ô số 2
Tính chọn cống thu nớc ma trong bãi rác
Chọn thời khoảng ma tính toán là 10 phút, lu vực thu nớc F = 5,21ha (gồm lu vực thu nớc của ô số 1 chảy qua và lu vực thu nớc của ô số 2), hệ số mặt phủ ϕ = 0,65:
Chọn cống tròn bêtông cốt thép D = 900mm, chảy với độ dày 50%
Với diện tích mặt cắt ớt của mơng ω= 0,5πd P 2 P /4 = 0,5.3,14.0,9 P 2 P /4 = 0,318m P 2 ⇒Tốc độ của dòng chảy trong cống v = Q/ω= 1,47/0,318 = 4,62m/s
Chu vi ớt của cống χ= 0,5πD = 0,5.3,14.1,2 = 1,884m
Với độ dầy 50%, bán kính thuỷ lực của cống r R tl R = 0,5D = 0,45m
Thay các giá trị của C, r R tl R , v vào công thức (*) ta có:
4,62X,34 0,6i ⇒ i = 0,01 Từ mặt bằng tổng thể của bãi rác ta xác định đợc chiều dài cống L = 38m (mặt bằng tổng thể hình)
Vậy kết quả tính toán cống thu nớc ma ô số 2 nh sau: cống tròn bêtông cốt thép D = 900mm, chảy với độ dày 50%, i = 0,01, v = 4,62m/s, chiều dài L = 38m.
Hệ thống chống thấm đáy và thành bãi, lớp phủ trên cùng
III.2.3.1 Hệ thống chống thấm đáy và thành bãi
Hệ thống chống thấm đáy và thành bãi thờng có cấu tạo nh sau:
Hình 3.4 Cấu tạo lớp chống thấm đáy và thành bãi rác
Tùy thuộc vào điều kiện kinh tế và địa chất của từng vùng, việc điều chỉnh các lớp chống thấm là cần thiết Đối với khu vực bãi chôn lấp Thái Nguyên, thành phần đất chủ yếu là đất sét, từ đó chúng ta thiết lập cấu trúc lớp chống thấm cho đáy và thành bãi chôn lấp rác.
- Trên cùng là lớp đá dăm 3x4 dày 0,2m
- Giữa là màng chống thấm HDPE dày 1mm, có khả năng chịu ăn mòn, chịu kéo và nén tốt
- Dới cùng là lớp đất sét nện dày 0,3m
III.2.3.2 Lớp phủ trên cùng
Lớp phủ trên cùng của ô chôn lấp bao gồm lớp đất sét dày 30cm, phía trên là lớp đất màu trồng cấy dày 50cm, tạo thành tổng cộng 80cm Lớp phủ này được đắp với độ dốc 1,5%.
III.2.3.3 Kiểm tra độ an toàn của lớp chống thấm đáy và lớp phủ trên cùng
1 Kiểm tra độ an toàn đối với lớp chống thấm đáy và thành bãi
Hệ số thấm của màng chống thấm HDPE dày 1mm là k.10 P -15 P cm/s
Theo khảo sát tại bãi chôn lấp Thái Nguyên, mực nước ngầm nằm cách đáy bãi rác khoảng 10m, cho thấy đới không khí dày 10m Đới không khí này chủ yếu là đất sét pha với hệ số thấm k = 1.10^-5 cm/s.
Lớp lót đáy ô chôn lấp bằng đất sét nén dày 0,3m và có hệ số thấm k = 1.10 P -7 P cm.s
Lượng nước rác sinh ra lớn nhất trong một ngày đạt 200m³/ngày, trong khi ô số 2 có diện tích 12,600m² Do đó, lớp nước rác sinh ra trong một ngày là 0,0158m Thời gian để nước rác thấm qua các lớp chống thấm được tính theo công thức.
Thay số vào công thức (*) ta có:
Thời gian để nớc rác thấm qua lớp lót HDPE dày 1mm là:
Thời gian để nớc rác thấm qua lớp lót đất sét dày 0,3m là:
Thời gian để nớc rác thấm qua đới không khí dày 10m là:
Vậy tổng cộng thời gian để nớc rác thấm qua lớp chống thấm và đới không khí là: t = 188,75 + 0,90 + 0,633 = 190,3năm
Tính toán khả năng hấp thụ kim loại nặng của đất sét:
Các thông số tính toán:
- 100g đất sét có khả năng hấp thụ 20mlđl.
- Trọng lợng riêng cuả đất sét ρ= 2200kg/m P 3 P
- Hệ số thấm của đất sét là 1.10 P -7 P cm/s = 1.10 P -9 P 24.3600.365m/năm
- Nồng độ chất ô nhiễm là 100mg/l hay 100g/m P 3
- Nồng độ của kim loại nặng là C R đl R = 20mg/mlđl
Lợng chất ô nhiễm mà 1m P 3 P đất sét có thể hấp phụ là:
Lợng nớc rác mà 1m P 3 P đất sét có thể hấp phụ là:
Thời gian để 1m P 3 P đất sét bão hoà là:
- Theo tính toán thời gian để nớc rác thấm qua lớp chống thấm và đới không khí là 190,3năm
Nếu màng chống thấm HDPE bị thủng, nước rác sẽ rò rỉ ra ngoài, nhưng sau 279 năm, 1m³ đất sét có thể hấp phụ bão hòa các kim loại nặng Trong thời gian này, nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác giảm đáng kể, do đó, nếu chúng thấm vào tầng nước ngầm, sẽ không gây ảnh hưởng.
Nh vậy hệ thống chống thấm ở đây là an toàn
2 Kiểm tra độ an toàn đối với lớp phủ trên cùng Để kiểm tra độ an toàn ta tính toán sự phát tán của một số cấu tử vết qua lớp phủ trên cùng của ô chôn lấp với các giả thiết đặc trng của bãi chôn lấp chất thải đô thị nh sau [7]:
- Nồng độ một số cấu tử vết:
- Lớp vật liệu phủ trên cùng là lớp đất sét và đất hữu cơ dày 80cm, độ rỗng α = 0,2
W R benzen R = 0,0004 áp dụng công thức tính sự di chuển của các khí vết nh sau :
+ Lợng toluen chuyển qua lớp phủ trên cùng là :
+ Lợng trichloroethene chuyển qua lớp phủ trên cùng là :
+ Lợng benzen chuyển qua lớp phủ trên cùng là :
Tính sự phát tán của các chất ra môi trờng xung quanh, cách bãi rác 200m
Công thức tính nồng độ các chất ô nhiễm tại thời điểm t nh sau :
C R t R : nồng độ chất ô nhiễm tại thời điểm t, mg/m P 3
E R s R : tải lợng thải trên một đơn vị diện tích, mg/m P 2 P s
L: chiều dài hỗn hợp khí, L = 500m (chiều dài bãi rác)
U: tốc độ gió trung bình, theo hớng vuông góc với cạnh hộp khí, U = 1,8m/s
Theo tính toán, tải lượng thải của benzen là 6,83 x 10^-15 g/cm².s, tương đương 6,83 x 10^-8 mg/m².s Khi thay số vào công thức, nồng độ benzen ở cách bãi rác 200m (tại thời điểm t = 200/1,8 = 111 giây) theo hướng gió được xác định.
Ct = 1,25.10 P -6 P mg/m P 3 P Tơng tự tính với toluen, trichlorothene ta có kết quả nồng độ các chất ô nhiễm trung bình trong ngày đêm nh sau :
Bảng 3.1 Nồng độ một số chất ô nhiễm xung quanh bãi rác
Các chất ô nhiễm Nồng độ (mg/m P 3 P 0 TCVN 5938 1995-
- Khi cha có lớp phủ nồng độ các cấu tử vết ở bãi rác vợt quá tiêu chuẩn cho phÐp rÊt nhiÒu
Lớp đất phủ trên bãi rác đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu sự phát tán ô nhiễm Theo bảng 3.1, ở khoảng cách 200m từ bãi rác, nồng độ các cấu tử vết thấp hơn nhiều so với mức tiêu chuẩn cho phép Điều này chứng tỏ rằng lớp phủ đã hiệu quả trong việc hạn chế ô nhiễm môi trường.
Hệ thống thu gom nớc rác
Hệ thống thu gom nớc rác vừa có vai trò thu gom nớc rác dới đáy bãi vừa là hệ thống cấp khí tự nhiên cho bãi rác
III.2.4.1 Tính lợng không khí cần cấp
1 Tính lợng không khí cần cung cấp cho ô chôn lấp số 2 Đối với ô chôn lấp số 2 lợng rác đem chôn là 97200 tấn với thời gian vận hành trong 3 năm
Bảng 3.2 Khối lợng các thành phần trong rác thải Thành phần Khối lợng ớt Khối lợng khô
Thành phần phân huỷ nhanh
Thành phần phân huỷ chậm
1.1 Xác định lợng oxy cần cung cấp Đối với chất thải rắn ở Thái Nguyên không đợc phân loại trớc khi đa vào ô chôn lấp, thành phần chất thải đa dạng Rác thải khi chôn lấp còn đợc nén ép nên ở đây chọn tỉ lệ phân huỷ hiếu khí là 40% (trong tổng số thành phần hữu cơ phân huỷ sinh học đợc)
Theo tính toán ở chương II, rác thải thành phố Thái gồm hai loại thành phần hữu cơ: phân hủy nhanh với công thức C R 23 R H R 36 R O R 14 R N và phân hủy chậm với công thức C R 59 R H R 89 R O R 13 R N Do đó, phương trình phân hủy hiếu khí cho thành phần phân hủy nhanh được xác định như sau:
Với khối lợng riêng của CO R 2 R là 1,9768 kg/m P 3
Theo phơng trình trên ta có lợng khí hình thành (khí CO R 2 R ):
= × Lợng khí hình thành đối với 1 tấn rác khô là:
V PHN = Lợng khí hình thành đối với 1 tấn rác ớt là:
V PHN = Theo phơng trình trên ta có lợng oxy cần (khối lợng riêng của oxy 1,429kg/m P 3 P ):
= × Vậy lợng oxy cần để phân huỷ 1 tấn rác khô là:
V O PHN = Lợng oxy cần để phân huỷ 1 tấn rác ớt là:
V O PHN = Đối với thành phần phân huỷ chậm:
Theo phơng trình trên lợng khí CO R 2 R hình thành là:
Lợng khí hình thành đối với 1 tấn rác khô là:
V PHC = Lợng khí hình thành đối với 1 tấn rác ớt là:
V PHC = Theo phơng trình trên ta có lợng oxy cần:
Lợng oxy cần để phân huỷ 1 tấn rác khô là:
V O = Lợng oxy cần để phân huỷ 1 tấn rác ớt là:
Theo tính toán, tổng lượng khí sinh ra từ 1 tấn rác phân huỷ hiếu khí được xác định bởi công thức V R khí R = 66 + 9,75m P 3 Đồng thời, lượng oxy cần thiết để phân huỷ 1 tấn rác này là V R O2 R = 70 + 11,37, tương đương 81,37m P 3.
* Sự biến đổi của khí rác theo thời gian
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn tốc độ sinh khí theo thời gian đối với thành phần rác ph©n huû nhanh
Giả thiết lợng khí đợc hình thành sau 1 tháng chôn lấp và tốc độ sinh cực đại sau đó 6 tháng
Từ đồ thị ta xác định đợc mức sinh khí mỗi tháng theo h R phn
Mức sinh khí cực đại trong 36 tháng được tính bằng công thức h R phn R = V R khÝ R x2/t R phn, trong đó h R phn R đại diện cho lượng khí sinh ra hàng tháng Theo kết quả tính toán, lượng khí sinh ra do phân huỷ nhanh của 1 tấn rác thải là 66m³/tấn, từ đó ta có h R phn R = 66x2/36 = 3,67m³/tháng.
Tính toán lợng khí sinh ra trong tháng thứ nhất
Vào đầu tháng thứ nhất, tốc độ sinh khí được xác định là bằng không Áp dụng tỉ lệ thức đối với hai tam giác đồng dạng, tốc độ sinh khí vào cuối tháng thứ nhất được tính toán là: h R 1 R = h R phn R x T1/T2 = 3,67 x 1/6 = 0,612m P 3 P/tháng.
Lợng khí trung bình sinh ra trong tháng thứ 1 là:
Tơng tự ta có thể tính lợng khí sinh ra do phân huỷ nhanh đối với 1 tấn rác ở tháng bất kỳ từ tháng thứ 1 đến tháng thứ 6 là:
Lợng khí sinh ra do phân huỷ nhanh đối với 1 tấn rác ở tháng bất kỳ từ tháng thứ 7 đến tháng thứ 36 là:
= m P 3 P /tháng Đối với thành phần rác phân huỷ chậm
Giả thiết lợng rác đợc phân huỷ trong 15 năm, khí đợc hình thành sau 1 tháng chôn lấp và tốc độ sinh khí cực đại sau 3 năm
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn tốc độ sinh khí theo thời gian đối với thành phần rác ph©n huû chËm
Từ đồ thị ta xác định đợc mức sinh khí mỗi tháng theo h R phc R
Mức sinh khí cực đại trong 120 tháng được tính bằng công thức h R phc R = V R khÝ R x2/t R phc t R phc R, với thời gian phân huỷ hết thành phần rác hữu cơ phân huỷ chậm là 180 tháng Theo tính toán, lượng khí sinh ra do phân huỷ sinh học chậm đối với 1 tấn rác thải là 9 m³/tấn, từ đó suy ra h R phc R = 9x2/180 = 0,1 m³/tháng.
Tơng tự ta có thể tính lợng khí do phân huỷ chậm sinh ra đối với 1 tấn rác ở tháng bất kỳ từ tháng 1 đến tháng 36 là:
Lợng khí sinh ra do phân huỷ chậm đối với 1 tấn rác ở tháng bất kỳ từ tháng thứ 37 đến tháng 180 là:
Trong tháng đầu tiên, lượng rác được chôn lấp là 2.700 tấn, và khí sinh ra được tính theo công thức H R 1 R = h R 1 R x M R rác R Ở các tháng tiếp theo, lượng khí sinh ra sẽ được xác định dựa trên khối lượng rác trong tháng thứ i.
Kết quả tính toán lợng khí chính hình thành đối với tổng lợng rác đã đem chôn đợc ghi ở phần phụ lục 3
Theo kết quả tính toán lợng khí sinh ra do phân huỷ hiếu khí ở ô chôn lấp số
Trong khoảng 80 tháng đầu hoạt động của ô chôn lấp, tổng lượng khí sinh ra là 6.995.426 m³, tương đương với 87.442,825 m³ khí mỗi tháng Để tạo ra 75 m³ khí, cần khoảng 81,37 m³ oxy Do đó, để sản xuất 87.442,825 m³ khí, lượng oxy cần thiết sẽ được tính toán tương ứng.
2 × = đây là lợng oxy cần cung cấp trung bình trong tháng để phân huỷ hiếu khí đối với ô số 2 hoạt động theo kiểu bán hiếu khí.
1.2 Tính lợng không khí cần cung cấp
Trong không khí lợng oxy chiếm 21% thể tích, vậy lợng không khí cần cung cấp trung bình trong 1 tháng là:
94869 3 × Lợng không khí cần cung cấp trung bình trong 1s là: s x m
451760 3 × = × Để đảm bảo an toàn cho hệ thống cấp khí chọn hệ số an toàn là 2 vậy lợng khí tính toán sẽ là: 0,17x2 = 0,34m P 3 P /s
Cần thiết kế hệ thống thu nước rác với khả năng thu gom hiệu quả và cung cấp khí đạt công suất 0,34m³/s.
2 Tính chọn đờng kính ống và vận tốc không khí đi trong hệ thống
2.1 Chọn đờng kính ống và vận tốc không khí đi trong ống Đờng kính ống đợc tính theo công thức:
D= V m Với V là lu lợng khí cấp vào, theo tính toán ở trên
V = 0,34m P 3 P /s, vËn tèc trung b×nh khÝ ®i trong èng, m/s.ω
Sơ đồ hệ thống thu nớc rác ở đáy ô chôn lấp số 2 nh sau:
Trong đó: Các ống nhánh AA1, AA2, BB1, BB2 có đục các khe, kích thớc khe 150x10, các khe cách nhau 3 cm
Hệ thống ống thu gom nước rác được thiết kế với các đoạn khác nhau để đảm bảo hiệu suất tối ưu Đoạn OA có đường kính 650mm, vận tốc 1m/s và lưu lượng 0,34m³/s với chiều dài 45m Đoạn AA1 dài 45m, đường kính 300mm, vận tốc 0,7m/s và lưu lượng 0,0495m³/s Đoạn AA2 dài 65m, đường kính 300mm, vận tốc 0,55m/s, lưu lượng 0,0389m³/s Đoạn AB dài 60m, đường kính 650mm, lưu lượng 0,2517m³/s và vận tốc 0,796m/s Đoạn BB1 dài 45m, đường kính 300mm, vận tốc 0,37m/s với lưu lượng 0,0261m³/s Đoạn BB2 dài 70m, đường kính 300mm, vận tốc 0,31m/s và lưu lượng 0,0219m³/s Cuối cùng, đoạn BC dài 51m, đường kính 650mm, lưu lượng 0,2036m³/s và vận tốc 0,614m/s.
2.2 Tính trở lực hệ thống
Trở lực không khí đi trong hệ thống bao gồm : a Trở lực không khí đi qua hệ thống ống thu gom nớc rác
+ ∆P R đ R : áp suất động lực học
2 oxρy ω , N/m P 2 P (1) ω R o R : tốc độ không khí qua lỗ đờng ống, m/s ρ R y R : khối lợng riêng của không khí (ở 25 P 0 P C ρ R y R =1,1843kg/m 3 P P ), kg/m P 3 P
+ ∆P R m R : trở lực ma sát khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng
L: chiều dài ống dẫn, m. d R td R : đờng kính tơng đơng của ống, m λ: hệ số masát phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất khí và độ nhám của thành ống à: hệ số độ nhớt động lực của không khí, N.s/m P 2 P (ở 1at, 25 P 0 P C, à 1837.10 P -8 P N.s/m 2 P P )
L ω ρ λ N/m P 2 P (3) ξ: hệ số trở lực cục bộ
L R td R : chiều dài tơng đơng, m b Trở lực không khí đi qua hệ thống lỗ trên đờng ống thu nớc rác
2 oxρy ξω ,N/m 2 P P (4) c Trở lực không khí đi qua lớp rác (coi nh trở lực đi qua lớp đệm)
H R o R là chiều cao lớp rác, với giá trị bằng chiều cao ô chôn lấp, cụ thể H R o R = 12m Đường kính tương đương của rác được ký hiệu là d R td R, trong khi vận tốc không khí qua mặt cắt ngang ô chôn lấp được biểu thị bằng ω R k R, tính bằng mét trên giây (m/s) Độ xốp của lớp rác được ký hiệu là ε, và hệ số hình dạng phụ thuộc vào kích thước và hình dạng hạt được ký hiệu là ϕ Hệ số masat hạt phụ thuộc vào chuẩn số Râynon được ký hiệu là λ R h R Cuối cùng, trở lực không khí đi qua ống thu khí rác cũng là một yếu tố quan trọng cần xem xét.
∆P R 4 R = ∆P R đ R + ∆P R m R + ∆P R c R ,N/m P 2 P công thức tính tơng tự nh trở lực không khí đi trong hệ thống ống thu nớc rác
Tính trở lực không khí đi trong hệ thống ống thu gom nớc rác
0 = − ρà ω y d td > 4000 vậy ta có công thức tính λ nh sau: 1 =−2lg[(6,81Re) 0 , 9 +∆/3,7] λ (*) với ∆ độ nhám tơng đối ∆ = ε/d R td R , ε: độ nhám tuyệt đối của ống (ống nhựa ε = 0,1mm)
Thay số vào công thức trên ta có λ= 0,023
Thay số vào công thức (2) ta có: P∆ R mOA R = 0,94 N/m P 2
+ Đoạn AA1: L = 45m , chọn ω= 0,7m/s, D = 300mm ⇒V = 0,0495 m P 3 P /s Tính tơng tự nh trên ta có Re = 13538 > 4000 ⇒ λ = 0,020.
Thay số vào công thức (2) ta có: P∆ R mAA1 R = 0,8705N/m 2 P P
+ Đoạn AA2 :L = 65m, D = 300mm, chọn ω = 0,55m/s ⇒V = 0,0389 m P 3 P /s Tính tơng tự nh trên ta có Re = 10637 > 4000 ⇒ λ = 0,0308 Thay số vào
+ Đoạn AB : L = 60m, D = 650mm, ω= 0,796 m/s, ⇒ V = 0,2517m P 3 P /s Tơng tự nh trên Re = 31800⇒ λ = 0,0234⇒ ∆P R mAB R = 0,7366N/m P 2 P
Tơng tự nh trên ta có Re = 25730 ⇒ λ = 0,0245 ⇒∆P R mBC R =0,4292N/m P 2 P + Đoạn BB1 : L = 45m, D = 300mm, ω = 0,37m/s, V = 0,0261m P 3 P /s
Tơng tự nh trên ta có Re = 7156⇒ λ = 0,034 ⇒ ∆P R mBB1 R = 0,4134N/m P 2 P
Tơng tự nh trên ta có Re = 5995 ⇒ λ = 0,036 ⇒ ∆P R mBB2 R = 0,4780N/m P 2 P
+ Đoạn AA1 : chạc ba tách dòng với F R AA1 R /F R OA R = 0,2, V R AA1 R /V R OA R = 0,1
Thay số vào công thức (3) ta có: ∆P R cAA1 R = 0,5803N/m 2 P P
+ Đoạn AA2: chạc ba tách dòng với F R AA2 R /F R OA R = 0,2, V R AA1 R /V R OA R = 0,1
Tơng tự đoạn AA1 ta có P∆ R cAA2 R = 0,35825N/m P 2 P
+ Đoạn AB : chạc 4 tách dòng ξ= 0 ⇒ ∆P R cAB R = 0N/m P 2
+ Đoạn BB1 : chạc ba tách dòng với F R BB1 R /F R AB R = 0,2, V R BB1 R /V R AB R = 0,1
+ Đoạn BB2: chạc ba tách dòng với F R BB2 R /F R AB R = 0,2, V R BB2 R /V R AB R = 0,1
Tơng tự đoạn BB1 ta có P∆ R cBB2 R = 0,1138N/m P 2 P
+ Đoạn BC : chạc t tách dòng ξ= 0 ⇒ ∆P R cBC R = 0N/m P 2
* áp suất động lực học
+ Đoạn OA : ω= 1m/s thay số vào công thức (1) ta có ∆P R đOA R = 0,59N/m P 2 P Tính tơng tự với các đoạn khác ta có :
Vậy tổng trở lực không khí đi trong các nhánh:
∆P R oAA1 R = ∆P R mOA R + ∆P R mAA1 R + ∆P R cAA1 R + ∆P R ®OA R + ∆P R ®AA1
∆P R oAA2 R = ∆P R mOA R + ∆P R mAA2 R + ∆P R cAA2 R + ∆P R ®OA R + ∆P R ®AA2
∆P R oABB1 R = ∆PmOA R R + ∆P R mAB R + ∆P R mBB1 R + ∆P R cBB1 R + ∆P R ®OA R + ∆P R ®BB1 R + ∆P R ®AB
∆P R oABB2 R = ∆PmOA R R + ∆P R mAB R + ∆P R mBB2 R + ∆P R cBB2 R + ∆P R ®OA R + ∆P R ®BB2 R + ∆P R ®AB
∆P R oABC R = ∆P R mOA R + ∆P R mAB R + ∆P R mBC R + ∆P R ®OA R + ∆P®AB R R + ∆P R ®BC
Hệ thống thiết kế với các nhánh song song như P∆ R oAA1 R, P∆ R oAA2 R, P∆ R oABB1 R, P∆ R oABB2 R và P∆ R oABC R cho thấy tính hợp lý trong việc cấp khí
Tính trở lực không khí đi qua lỗ trên đờng ống thu gom nớc rác
Không khí đi vào hệ thống thu gom nước rác thông qua các lỗ trên đường ống, tiếp cận lớp rác Đối với nhánh OAA1, với lưu lượng Vở R AA1 R là 0,0495 m³/s, chiều dài đoạn ống đụclỗ AA1 là 45m, và đường kính ống là 0,3m.
Số lỗ trên đoạn AA1 đợc tính theo công thức: lo lo
+ ∑S R lỗ R : tổng diện tích lỗ trên đờng ống
S lo = bm Σ m P 2 P , (theo tiêu chuẩn tổng diện tích lỗ rỗng bằng 10 -
20% diện tích bề mặt ống)
Vậy lu lợng không khí đi qua 1 lỗ :
Vận tốc không khí đi qua lỗ: ω R lỗ R = V R lỗ R /S R lỗ R = 17,52.10 P -6 P /0,0015 = 11,68.10 -3 P P m/s