Đề tài tính toán và thiết kế một Ô chôn lấp hợp vệ sinh

3.Các chất hỗnhợp Tất cả các hợp chất không được liệt kê ở phần 1 và 2 Đất đá, cát Bảng 1.1 Phân loại theo công nghệ xử lý - quản lý 1.1.5.2 Phân loại chất thải theo quan điểm thông thườ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO CỤM CÔNG TRÌNH CỤ 76 THỂ TRONG DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Tính toán khối lượng chất thải đem chôn

- Với hình thức quản lý CTR nhằm mục đích CTR được tái sử dụng một cách tối đa nên khối lượng CTR đi chôn lấp đã giảm Xác định khối lượng CTR cần chôn lấp là thông số quan trọng để xây dựng và vận hành BCL Lượng rác hữu cơ được sử dụng để làm compost, giả định có 20% rác hữu cơ sau quá trình làm compost sẽ được đem đi chôn lấp Lượng chất thải vô cơ đem ra bãi chôn lấp là 30% trong tổng số chất thải rắn vô cơ thu gom

- Với tổng khối lượng rác là 1200 (tấn/ngày), tỷ trọng rác đã nén là 0,5 (tấn/ m 3 )

- Khối lượng rác trong 1 năm : 1200 x 365 = 438000 (tấn/năm)

Tính toán chi tiết cho ô chôn lấp CTR

2.2.1 Xác định thể tích rác hữu cơ khi nén ở ô chôn lấp CTR và thông số thiết kế

- Các thông số thiết kế ô chôn lấp được lựa chọn theo thông tư liên tịch số 01/2001/TTLT-BXD-BKHCNMT

- Khối lượng rác mang đi chôn trong 1 ngày năm 2054 là : 458487,2061 :

Bảng 2.4 Thông số thiết kế

Chiều cao lớp lót đáy 1,6 m

Chiều cao của 1 lớp rác, có 6 lớp rác 2 m

Chiều cao của lớp che phủ trung gian, có 5 lớp che phủ trung gian

Chiều dày lớp vật liệu che phủ cuối cùng

Chiều cao tổng cộng của 1 ô chôn lấp 16,4 m

Bảng 2.5 Khối lượng CTR thu gom trong vòng 30 năm

2.2.2 Tính toán các lớp trong một ô chôn lấp chất thải

- Đáy ô chôn lấp có dạng hình thang

- Giả sử đáy ô chôn lấp có cạnh là a (m) và độ dốc taluy là 2:1

- Chiều cao của 3 lớp CTR và 2 lớp che phủ trung gian là D1E1 = 6,4

- Do độ dốc taluy là 2:1 nên A1B1 = 2  D1E1= 2  6,4 = 12,8 m

- Kích thước đáy trên của lớp rác là: A1B1= C1D1+ 2 A1E1= a + (2  12,8) = a +

𝑆1𝑁 : Diện tích đáy nhỏ = a(m) x a(m) 𝑆1𝐿 : Diện tích đáy lớn = a + 26 (m) x a + 26 (m) h1 : Chiều cao lớp rác 6,4

- Từ công thức trên tính được đáy ô chôn lấp với độ dốc taluy 2:1 Tương tự như vậy tính lần lượt từng lớp, ta có kết quả ở bảng dưới đây Tuy nhiên, đối với lớp vật liệu che phủ 6, đây là lớp vật liệu che phủ cuối cùng của ô có

3 x ( S 1N 2 +S 1L 2 + √S 1N 2 + S 1L 2 ) x h 1 cấu tạo gồm lớp che phủ 0,2m; lớp đất sét trên cùng 0,8m; lớp đệm 0,5m; lớp đất trồng cỏ 0,3m

 Chiều cao của lớp vật liệu che phủ 6 = 0,2+0,8+0,5+0,3 = 1,8 (m)

Hình 2.32 Kích thước và thể tích của 1 ô chôn lấp

- Tính toán lượng đất cần đào :

+ Thể tích rác có thể chôn lấp là 32936,99 m 3 , hệ số nén ép là 0,5 tấn/m 3 → Khối lượng rác mà ô chôn lấp có thể chứa : 0,5 x 32936,99 = 16468,495 tấn + Thể tích đất cần đào cho phần chôn rác dưới đất (m3) x6,4 = 17980,30284 (𝑚 3 )

- Thể tích lớp đất cần đào cho lớp lót đáy

- Lớp lót đáy được thiết kế với chiều cao 1,7m, khí được đào có độ dốc taluy 2:1, nếu gọi phần cần đào có diện tích đáy lơn ABCD và đáy nhỏ MNPQ thì kích thước đáy nhỏ sẽ là: MN = PQ = 50 – (2 x 2h) = 50 – (2 x 2 x 1,7) 43,2

- Thể tích đất cần đào cho lớp lót đáy:

- Tổng thể tích cần đào: W = Wđào 1 + Wđào 2 = 2511,65 + 17980,30284 20491,949 (m 3 )

Hình 2.33 Cấu tạp lớp lót đáy 2.2.5 Tính toán nước rỉ rác sinh ra

Lượng rác trung bình ngày (tấn/ngày)

Thời gian hoạt động BCL (ngày/năm)

Bảng 2.7 Tính chất chất thải

Khối lượng riêng của rác đã nén (tấn/m3)

0,5 Độ ẩm hỗn hợp rác ban đầu (%) 45%

Khối lượng riêng của đất(kể cả ẩm) (tấn/m3) 1,78 1780(kg/m3)

+ 𝑆 𝐿 2 x h ) Độ ẩm của đất giả sử bằng khả năng giữ nước

Bảng 2.9 Sự hình thành khí (Tchobanoglous, T Theisen, H, Vigil, S.A.1993)

Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí (kg/ m3) 0,3

Lượng nước bốc hơi theo khí tạo thành (kg/m3) 0,016

D của khí tạo thành trong BCL (kg/m3) 1,339

Lượng mưa trung bình năm (mm/năm) 1355

Lượng mưa thấm qua LCP hằng ngày trong 2 năm đầu (mm/4 tháng) 451,66667

Lượng mưa thấm qua lớp phủ đỉnh trong 2 năm đầu = 0,25% lượng mưa trong 4 tháng 338,75

- Tính toán lượng nước rỉ rác sinh ra theo thời gian của khu chôn lấp CTR

- Khu chôn lấp được thiết kế 10 ô, thời gian đổ đầy mỗi ô khác nhau nhưng sẽ không quá 3 năm, xác định lượng nước rỉ rác sinh ra trong ô sau 4 tháng lấp đầy

- Ta có: chiều cao lớp rác là 2m, chiều cao lớp vật liệu phủ là 0,2m Để thuận tiện cho việc tính toán ta tính dựa trên 1 đơn vị m2 và xác định lượng nước rỉ rác sau 4 tháng lấp đầy

Bảng 2.11 Tính lượng nước rỉ rác sinh ra theo thời gian của ô chôn lấp

Khối lượng rác tính trên 1 đơn vị diện tích m2 của mỗi lớp (tấn)

Khối lượng riêng của rác nén x 1 x chiều cao 1 lớp 1

Khối lượng VLCP tính trên 1 đơn vị diện tích m2 của mỗi lớp (tấn)

Chiều cao lớp che phủ x 1 x khối lượng riêng của đất 0,356

Khối lượng ẩm trong rác (tấn) Độ ẩm hỗn hợp rác x khối lượng rác tính trên 1 đơn vị diện tích 0,45

Khối lượng rác khô trong mỗi lớp (tấn) Khối lượng rác tính trên 1 đơn vị diện tích x (1-khối lượng ẩm trong rác) 0,55

Lượng mưa thấm vào BCL trong thời gian 4 tháng

Lượng mưa thấm qua lớp che phủ hằng ngày trong 2 năm đầu x 10 −3 x khối lượng rác tính trên 1 đơn vị diện tích của mỗi lớp

Tổng khối lượng của mỗi lớp (tấn) Khối lượng rác tính trên 1 đơn vị diện tích m2 của mỗi lớp + Khối lượng ẩm trong rác

+ Lượng mưa thấm vào BCL trong thời gian

* Tính toán cân bằng nước và xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1 của ô số 1 vào cuối năm 1

- Thể tích khí sinh ra 𝑉𝐾 = 0  𝑀𝑅 = 0 x 10 −2 x 1000 = 0 (𝑚 3 )

- Khối lượng khí sinh ra 𝑀𝐾 = 𝑉𝐾 x khối lượng riêng của khí tạo thành trong BCL = 0 X 1,399 = 0 (tấn)

- Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL

- MN−K = thể tích khí sinh ra  Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí = 0,3 x 0 = 0

- Lượng nước bay theo khí BCL :

+ MNBH = Thể tích khí sinh ra x Lượng nước bốc hơi theo khí tạo thành = 0  0,016 = 0

- Khối lượng nước trong CTR trong lớp 1 vào cuối tháng 4 năm 1

+ MN= Khối lượng ẩm trong rác x Lượng mưa thấm qua lớp che phủ trong 2 năm đầu = 0,45 + 451,67 = 452,12 (tấn)

- Khối lượng chất thải rắn khô còn lại = khối lượng chất thải rắn khô ban đầu – (khối lượng khí bãi chôn lấp – nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí bãi chôn lấp): 0,55 – (0 – 0) = 0,55 (tấn)

- Khối lượng trung bình của chất thải chứa trong lớp thứ 1 (là khối lượng tính tại trung điểm của khối chất thải của lớp 1) :WTB = ẵ  (𝑀𝑅𝐾 +MN ) +

MVLCP ẵ  (0,55 + 452,12) + 0,356 = 226,7 (tấn) - Hệ số giữ nước :

- Lượng nước có thể giữ lại trong CTR : MNGL = hệ số giữ nước  lượng rác khô còn lại = 0,59  0,55 = 0,32 (tấn)

- Lượng nước rỉ rác tạo thành MRR1 = khối lượng nước rỉ rác trong lớp 1 vào cuối tháng 4 năm 1 – lượng nước có thể giữ lại trong rác = 452,12 – 0,32

- Vì bãi chôn lấp chỉ chôn CTR vô cơ nên giả định 10% còn sót lại CTR hữu cơ ta có MRR1 = 10% x 451,79 = 45,18 (tấn)

- Khối lượng tổng cộng của lớp CTR vào cuối tháng 4 năm 1 = lượng CTR khô còn lại + lượng nước còn lại + lớp che phủ = 0,55 + 0,32 + 356 = 0,356 (tấn)

Bảng 2.12 Xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1 và lớp 2 vào cuối năm 2

Lượng khí phát sinh trên 1m2 0,0639

Khối lượng khí sinh ra (tấn) 0,0855621

Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL 0,01917

Khối lượng hơi nước trong khí sinh ra của lớp 1 khi hoàn thành lớp 2 0,0010224

Khối lượng nước trong CTR trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 2 45,48273357

Khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 2 0,4836079

Khối lượng trung bình của rác chứa trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 2 24,56879218

Lượng nước giữ lại trong lớp 1 sau khi hoàn thành lớp 2 0,289572113

Lượng nước rỉ rác tạo thành 4,519316146

Khối lượng của rác tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành lớp 2 1,129180013

- Tương tự vậy đối với các lớp khác

Bảng 2.13 Xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1, lớp 2 và lớp 3 vào cuối năm 3

Lượng khí phát sinh trên 1m2 sau khi hoàn thành lớp 3 0,0497 Khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 sau khi hoàn thành lớp 3 0,0665483 Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 sau khi hoàn thành lớp 3 0,01491

Khối lượng hơi nước trong khí sinh ra của lớp 1 khi hoàn thành lớp 3 0,0007952 Khối lượng nước trong CTR trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 3 4,793183059 Khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 3 0,4319696 Khối lượng trung bình của CTR chứa trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 3 5,327377791

Khối lượng CTR tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành lớp 3 1,047036358

Bảng 2.14 Xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1, lớp 2, lớp 3, lớp 4 vào cuối năm 4

Lượng khí phát sinh trên 1m2 sau khi hoàn thành lớp 4 0,0364

Khối lượng khí sinh ra từ lớp 1 sau khi hoàn thành lớp 4 0,0487396

Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí BCL từ CTR của lớp 1 sau khi hoàn thành lớp 4 0,01092

Khối lượng hơi nước trong khí sinh ra của lớp 1 khi hoàn thành lớp 4 0,0005824

Khối lượng nước trong CTR trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 4 0,700975988 Khối lượng CTR khô còn lại trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 4 0,4457883

Khối lượng trung bình của CTR chứa trong lớp 1 khi hoàn thành lớp 4 4,335219963

Hình 2.34 Xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1, lớp 2, lớp 3, lớp 4, lớp 5 vào cuối năm 5

Hình 2.35 Xác định lượng nước rỉ rác từ lớp 1, lớp 2, lớp 3, lớp 4, lớp 5, lớp 6 vào cuối năm

Bảng 2.15 Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp thứ 3 vào năm thứ

Khối lượng khí sinh ra 0,0328055

Lượng nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí 0,00735

Khối lượng hơi nước trong khí sinh ra 0,000392

Khối lượng nước trong rác 0,568629602

Khối lượng CTR khô còn lại 0,3686945

Khối lượng trung bình của CTR 3,983687012

Khối lượng CTR tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành 0,945837791

Bảng 2.16 Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp thứ 4 vào năm thứ 7

Khối lượng CTR tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành lớp

Lượng nước rỉ rác tạo thành 3,38883685 Bảng 2.18 Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp thứ Khối lượng CTR tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành lớp 6 vào năm thứ 7

Khối lượng CTR tổng cộng của lớp 1 khi hoàn thành lớp

Bảng 2.20 Xác định lượng nước rò rỉ sinh ra từ lớp thứ 1 vào năm thứ

- Diện tích ô chôn lấp : (Diện tích đáy dưới lớp rác 1 x diện tích đáy trên lớp rác 1)+ (diện tích đáy dưới lớp che phủ 6 x diện tích đáy trên lớp che phủ 6)

Bảng 2.21 Ống nhánh thu nước

Kích thước đáy ô (m) 50 Ống đặt cách đáy 0,6m 0,6 Ống đặt cách bờ taluy 2,5m 2,5 Độ dốc tối thiểu (TCXDVN 261:2001) 1%

Lượng nước rỉ rác sinh ra lớn nhất (l/s) 3,2674316 Lượng nước tập trung về mỗi ống (l/s) 0,8

Tra bảng thủy lực, ta có

2.2.3 Tính toán hệ thống thu khí

2.2.6.1 Các thành phần khí chủ yếu phát ra từ bãi chôn lấp

- Các sản phẩm khí thu được từ bãi rác chủ yếu là khí Metan, amoniac, hydro sunfat, khí sinh học chủ yếu là quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong bãi chôn lấp, hành phần của khí gas trong giai đoạn chủ yếu là các khí CO2 và một số loại khí khác như N2,O2, Sự có mặt có CO2 trong bãi chôn lấp tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển và từ đó tạo thành khí metan Khí phát sinh ra trong bãi chôn lấp chứ yếu là khí CH4 và CO2 chiếm khoảng từ 40-60% Tuy nhiên vấn đề cần chú ý là các bãi rác chôn lấp kỵ khí có chứa nhiều chất hữu cơ do vậy khí metan có thể tạo thành tới một nồng độ đủ cao để có thẩ gây ra hiện tượng cháy nổ, ô nhiễm môi trường BCL và các khu vực xung quanh Mối nguy hiểm này thậm chí còn kéo dài cả sau khi bãi rác đã hoàn tất việc chôn lấp Vì vậy BCL rác thải hợp vệ sinh nhất thiết phải có hệ thống thu gom và xử lý khí

- Tỷ lệ thành khí chủ yếu phát sinh ra từ bãi chôn lấp ( dựa theo giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn trang 334)

Bảng 2.22 Thành phần khí của BCL

2.2.4 Cơ thế hình thành các khí có trong bãi chôn lấp

- Các chất hữu cơ trong bãi rác tạo ra rất nhiều loại khí, phụ thuộc vào quá trình phân hủy và ổn định do các vi sinh vật Quá trình phân hủy thay đổi phụ thuộc vào các vi sinh vật liên quan Thông thường chúng được chia ra thành hai loại theo hoạt động của các vi sinh vật đó là phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật tiêu thụ oxy và phân hủy kỵ khí nhờ các vi sinh vật hoạt động không cần đến oxy Quá trình phân hủy được thể hiện bằng các phương trình sau

( C,H,O,N,S ) + O2 + VK hiếu khí -> CO2 + NH3 + Năng lượng + các sản phẩm khác

( C,H,O,N,S) + O2 + VK kỵ khí -> CO2 + H2S + NH3 + CH4 + sản phẩm khác

- Trong thực tế, không thể giữ cho một bãi rác ở trạng thái kỵ khí hoàn toàn đồng thời cũng không thể tránh được việc sử dụng chúng tồn tại ở điều kiện kỵ khí Trong quá trình phân hủy, các chất như CH4, CO2, NH3 được giải phóng 1 phần nhỏ như H2S

2.2.5 Tính toán lượng khí sinh ra trong bãi chôn lấp

- Các BCL thông thường khí gas có sản lượng lớn nhất trong 5 năm đầu tiên, từ 4 - 14 m 3 /1 tấn phế thải khô và kéo dài khoảng 10 năm sau khi giai đoạn phân hủy kỵ khí bắt đầu xuất hiện Sau đó khả năng sản sinh khí bị giảm dần, thậm chí có hiện tượng nhỏ giọt (thu hồi khí trong tình trạng ngắt quãng), khi đó có thể tạm ngưng việc thu hồi khí một thời gian

- Với thời gian chôn lấp là 30 năm thì lượng khí gas sinh ra trong bãi chôn lấp là trung bình mỗi năm là 15m 3 /tấn

- Lượng rác phát sinh trong ngày là 1200 tấn rác/ ngày và tỉ lệ tăng lượng rác hằng ngày là 5% Vậy nên lượng rác 1 năm sẽ là 1200*365= 438000 tấc rác.

- Với thời gian chôn lấp là 30 năm thì khối lượng rác trong 30 năm sẽ là 29100215.2 tấn rác

- Như vậy lượng khí gas thu được sẽ là Q = 29100215.2*0.000195640,352 (m 3 )= 0,021462528 (m 3 /h)

2.2.6 Hệ thống thu gom khí

- Để đảm bảo an toàn và vệ sinh môi trường, tất cả các BCL CTR phải có hệ thống thu hồi và xử lý khí gas Khi một ô chôn lấp CTR đang được đổ đầy cũng là lúc khí gas bắt đầu, vì vậy hệ thống thu gom và xử lý khí cũng phải được xây dựng cùng lúc với các công việc ban đầu của BCL Có hai loại hệ thống thoát khí cơ bản là hệ thống thoát khí bị động (đối với bãi chôn lấp loại nhỏ) hoặc hệ thống thu khí gas chủ động bằng các giếng khoan thẳng

Tiêu đề	Tính toán và thiết kế một ô chôn lấp hợp vệ sinh
Tác giả	Lê Thị Kim Yến, Nguyễn Thị Thanh Thảo, Nguyễn Thị Thanh Uyên, Trương Thị Hiền
Người hướng dẫn	TS. Phạm Phú Song Toàn
Trường học	Đại học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công nghệ xử lý chất thải rắn
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2024
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	3,56 MB