GIÁO TRÌNH MÔN HỌC QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG KHOA CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MƠI TRƯỜNG GIÁO TRÌNH MƠN HỌC QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ GVC TS Trần Thị Mỹ Diệu TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2011 MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Một số khái niệm định nghĩa 1.2 Chất thải rắn đô thị vấn đề môi trường 1.3 Tổng quan hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị Chương NGUỒN PHÁT SINH, KHỐI LƯỢNG, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CHẤT THẢI RẮN ĐƠ THỊ 2.1 Các nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị 2.2 Khối lượng, tốc độ phát sinh chất thải rắn đô thị 2.2.1 Lựa chọn đơn vị biểu diễn khối lượng, tốc độ phát sinh chất thải rắn 2.2.2 Phương pháp khảo sát xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn 2.2.3 Phương pháp dự đoán khối lượng tốc độ phát sinh chất thải rắn 2.3 Thành phần chất thải rắn đô thị phương pháp xác định 2.3.1 Thành phần chất thải rắn đô thị 2.3.2 Phương pháp phân tích thành phần chất thải rắn 2.4 Tính chất lý học, hóa học, sinh học chất thải rắn thị 2.4.1 Tính chất lý học 2.4.2 Tính chất hóa học 2.4.3 Tính chất sinh học 5 20 23 23 24 25 25 31 36 Chương QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ TẠI NGUỒN 3.1 Lưu trữ chất thải rắn nguồn 3.1.1 Ảnh hưởng việc lưu trữ đến thành phần chất thải 3.1.2 Loại thùng chứa 3.1.3 Vị trí đặt thùng chứa 3.1.4 Sức khỏe cộng đồng mỹ quan 3.2 Xử lý chất thải nguồn 38 38 41 41 42 42 Chương HỆ THỐNG THU GOM CHẤT THẢI RẮN 4.1 Hệ Thống thu gom chất thải rắn từ nguồn phát sinh có khối lượng 44 nhỏ 4.1.1 Hình thức thu gom 4.1.2 Phương tiện thu gom 4.1.3 Phân tích tuyến thu gom, tính tốn trang thiết bị nhân công 4.2 Hệ thống thu gom chất thải rắn từ nguồn phát sinh tập trung 4.2.1 Hình thức thu gom 4.2.2 Phương tiện thu gom 4.2.3 Phân tích tuyến thu gom, tính tốn trang thiết bị nhân công 4.3 Vạch Tuyến Thu Gom 4.3.1 Nguyên tắc vạch tuyến 4.3.2 Các bước vạch tuyến thu gom 44 45 46 51 51 52 52 54 54 55 Chương TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN 5.1 5.1 5.4 5.3 Sự cần thiết trạm trung chuyển Phân loại trạm trung chuyển Những yêu cầu thiết kế trạm trung chuyển Phương tiện phương pháp vận chuyển 57 57 61 61 Chương CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ CHẤT THẢI 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 Lon nhôm Giấy carton Nhựa Thủy tinh Sắt thép Kim loại màu Cao su Pin gia dụng Rác thực phẩm 65 65 66 68 69 69 69 69 Chương CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 Giới thiệu chung Phương pháp học Cơng nghệ sinh học xử lý kỵ khí Cơng nghệ sinh học xử lý hiếu khí Cơng nghệ xử lý nhiệt 71 71 72 80 94 Chương BÃI CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH 8.1 8.2 8.3 8.4 Phương pháp chôn lấp chất thải rắn Phân loại, loại hình phương pháp chơn lấp Kiểm sốt nước rỉ rác Kiểm sốt khí bãi chơn lấp ii 97 102 105 110 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CƠ BẢN Chất thải hiểu quy định Điều Luật Bảo Vệ Môi Trường năm 2005: “chất thải vật chất dạng rắn, lỏng, khí, mùi dạng khác thải từ sinh hoạt, sản xuất, kinh doanh, dịch vụ hoạt động khác người” Chất thải rắn tất chất thải, phát sinh từ hoạt động người động vật, thường dạng rắn bị đổ bỏ khơng sử dụng không mong muốn Chất thải rắn sinh hoạt chất thải rắn sinh từ khu nhà (biệt thự, hộ gia đình riêng lẻ, chung cư,…), khu thương mại (cửa hàng, nhà hàng, chợ, siêu thị, văn phòng, khách sạn, nhà nghỉ, trạm dịch vụ, hàng sử xe,…), quan (trường học, viện nghiên cứu, trung tâm, bệnh viện, nhà tù, trung tâm hành chánh nhà nước,…) khu dịch vụ cơng cộng (qt đường, cơng viên, giải trí, tỉa xanh,…) từ cơng tác nạo vét cống rãnh nước Chất thải rắn sinh hoạt bao gồm chất thải nguy hại sinh từ nguồn Chất thải rắn công nghiệp chất thải rắn sinh q trình sản xuất khu cơng nghiệp, nhà máy, xí nghiệp, sở sản xuất vừa nhỏ Chất thải rắn công nghiệp không bao gồm chất thải rắn sinh hoạt cán bộ, công nhân thải từ khu cơng nghiệp, nhà máy, xí nghiệp, sở sản xuất vừa nhỏ Chất thải rắn sinh hoạt cơng nghiệp cịn chia làm hai loại: (1) chất thải rắn không nguy hại (2) chất thải rắn nguy hại Chất thải rắn nguy hại chất thải răn hợp chất chất thải rắn, khối lượng, nồng độ tính chất vật lý, hóa học lây nhiễm có thể: (a) gây góp phần đáng kể làm tăng số lượng tử vong làm tăng bệnh nguy hiểm (b) gây nguy hại đến sức khỏe người môi trường không xử lý, lưu trữ, vận chuyển, đổ bỏ quản lý không hợp lý Chất thải nguy hại loại chất thải (rắn, bùn, lỏng loại khí đóng bình) trừ chất thải phóng xạ (và lây nhiễm), hoạt tính hóa học chúng tính chất độc hại, cháy nổ, ăn mịn, tính chất khác, gây nên mối nguy hiểm tương tự đến sức khỏe môi trường, dù đơn độc hay tiếp xúc với chất thải khác Như vậy, chất thải nguy hại chất thải có bốn tính chất cháy (ignitable), ăn mòn (corrosive), phản ứng (reactive), độc hại (toxic): Chương - Giới thiệu chung - Chất ăn mịn: chất lỏng có pH < >12,5 có khả ăn mịn thép lớn 0,25 inches/năm (6,35 mm/năm) - Chất thải cháy chất lỏng có nhiệt độ chớp cháy nhỏ 60oC chất rắn có khả gây cháy nhiệt độ áp suất tiêu chuẩn - Chất thải phản ứng thường chất không ổn định, phản ứng mãnh liệt với nước khơng khí, tạo thành hỗn hợp có khả nổ với nước - Chất thải có tính độc hại chất thải có khả với khối lượng đáng kể nước nồng độ đáng kể Chất thải rắn đô thị bao gồm chất thải rắn sinh hoạt từ khu dân cư, từ sở công nghiệp (khu công nghiệp, khu chế xuất, nhà máy, sở sản xuất vừa nhỏ), từ khu vực xây dựng đập phá (xà bần), khu vực nhà máy xử lý (nhà máy xử lý nước, nước thải sinh hoạt), lị đốt chất thải rắn thị 1.2 CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG Chất thải rắn sinh chưa thu gom xử lý triệt để nguồn gây ô nhiễm ba mơi trường: đất, nước khơng khí Tại bãi rác, nước rỉ rác khí bãi rác mối đe dọa nguồn nước mặt nước ngầm khu vực Khối lượng chất thải rắn khu thị ngày gia tăng nhanh chóng theo tốc độ gia tăng dân số phát triển kinh tế xã hội Lượng chất thải rắn không xử lý tốt dẫn đến hàng loạt hậu môi trường lường trước Các vấn đề môi trường chất thải rắn gây thường hậu việc không quản lý hợp lý chất thải rắn từ nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối Xả thải bừa bãi chất thải rắn xuống kênh rạch làm ô nhiễm nguồn nước mặt nhiều khu vực Chôn lấp chất thải rắn không hợp vệ sinh gây ô nhiễm môi trường đất, nước mặt, nước ngầm khơng khí hầu hết khu vực có bãi rác Đó chưa kể đến cố môi trường khác lún, trượt bãi chôn lấp, tràn nước rỉ rác môi trường xung quanh, mùi hôi thối ảnh hưởng diện rộng, phát sinh ruồi muỗi loại côn trùng,… Chỉ cách tổ chức, vận hành quản lý cách hiệu chất thải rắn từ nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối giảm chi phí hạn chế vấn đề môi trường rác gây Khi khâu hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị tổ chức hợp lý khâu hệ thống phối hợp vận hành cách nhịp nhàng, rác khơng cịn vấn nạn mơi trường cho người Những nội dung trọng tâm tính toán, thiết kế vận hành hệ thống quản lý chất thải rắn thị trình bày xun suốt giáo trình 1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Quản lý chất thải rắn kết hợp kiểm soát nguồn thải, tồn trữ, tho gom, trung chuyển vận chuyển, xử lý đổ chất thải rắn theo phương thức tốt nhằm đảm bảo không ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, thỏa mãn yếu tố kinh tế, kỹ thuật, bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, giữ gìn cảnh quan đô thị hạn chế tất vấn đề môi trường liên quan Quản lý thống chất thải rắn việc lựa chọn áp dụng kỹ thuật, cơng nghệ chương trình quản lý thích hợp nhằm hoàn thành mục tiêu đặc biệt quản lý chất thải rắn Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị Một cách tổng quát, sơ đồ hệ thống kỹ thuật quản lý chất thải rắn đô thị trình bày tóm tắt Hình 1.1 Nguồn phát sinh Nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn đô thị bao gồm: (1) từ khu dân cư (chất thải rắn sinh hoạt), (2) trung tâm thương mại, (3) cơng sở, trường học, cơng trình cơng cộng, (4) dịch vụ đô thị, sân bay, (5) hoạt động công nghiệp, (6) hoạt động xây dựng đô thị, (7) trạm xử lý nước thải từ đường cống thoát nước thành phố Nguồn phát sinh Tồn trữ nguồn Thu gom Trung chuyển vận chuyển Tái chế xử lý Bãi chôn lấp Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị (Tchobanoglous cộng sự, 1993) Tồn trữ nguồn Chất thải rắn phát sinh lưu trữ loại thùng chứa khác tùy theo đặc điểm nguồn phát sinh rác, khối lượng rác cần lưu trữ, vị trí đặt thùng chứa, chu kỳ thu gom, phương tiện thu gom,… Một cách tổng quát, phương tiện thu chứa rác thường thiết kế, lựa chọn cho thỏa mãn tiêu chuẩn sau: (1) chống xâm nhập súc vật, côn trùng, (2) bền, chắc, đẹp không bị hư hỏng thời tiết, (3) dễ cọ rửa cần thiết Thu gom Rác sau tập trung điểm quy định thu gom vận chuyển đến trạm trung chuyển/trạm xử lý bãi chôn lấp Theo kiểu vận hành, hệ thống thu gom phân loại thành: (1) hệ thống thu gom kiểu thùng chứa di động: loại cổ điển loại trao đổi thùng chứa (2) hệ thống thu gom kiểu thùng chứa cố định Tùy theo đặc điểm phương tiện thu gom – vận chuyển, lượng rác đoạn đường vận chuyển, sau thu gom, rác chuyển đến trạm trung chuyển/điểm hẹn để chuyển sang xe có tải trọng lớn vận chuyển thẳng đến bãi chơn lấp Rác chuyển đến khu tái chế, xử lý để thu hồi thành phần có giá trị, phần cịn lại sau vận chuyển đến bãi chôn lấp Trung chuyển vận chuyển Các trạm trung chuyển sử dụng để tối ưu hóa suất lao động đội thu gom đội xe Trạm trung chuyển sử dụng khi: (1) xảy tượng đổ chất thải rắn không quy định khoảng cách vận chuyển xa, (2) vị trí thải bỏ xa tuyến đường thu gom (thường lớn 16 km), (3) sử dụng xe thu gom có dung tích nhỏ (thường nhỏ 15 m3), (4) khu vực phục vụ khu dân cư thưa thớt, (5) sử dụng thùng chứa tương đối nhỏ để thu gom chất thải từ khu thương mại Hoạt Chương - Giới thiệu chung động trạm trung chuyển bao gồm: (1) tiếp nhận xe thu gom rác, (2) xác định tải trọng rác đưa trạm, (3) hướng dẫn xe đến điểm đổ rác, (4) đưa xe thu gom khỏi trạm, (5) xử lý rác (nếu cần thiết), (6) chuyển rác lên xe vận chuyển để đưa đến bãi chôn lấp Đối với trạm trung chuyển cần xem xét: (1) số lượng xe đồng thời trạm, (2) khối lượng thành phần rác thu gom trạm, (3) bán kính hiệu kinh tế loại xe thu gom, (4) thời gian để xe thu gom từ vị trí lấy rác cuối tuyến thu gom trạm trung chuyển Tái chế xử lý Rất nhiều thành phần rác thải có khả tái chế như: giấy, carton, túi nilon, nhựa, cao su, da, gỗ, thủy tinh, kim loại, … Các thành phần cịn lại, tùy theo phương tiện kỹ thuật có xử lý phương pháp khác như: (1) sản xuất phân compost, (2) sản xuất khí sinh học (biogas), (3) đốt thu hồi lượng hay (4) đổ bãi chôn lấp Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Bãi chôn lấp hợp vệ sinh phương pháp xử lý tiêu hủy chất thải rắn đơn giản chấp nhận mặt môi trường Ngay áp dụng biện pháp giảm lượng chất thải, tái sử dụng tái chế, việc thải bỏ phần chất thải cịn lại bãi chơn lấp khâu quan trọng hệ thống quản lý thống chất thải rắn Một bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị gọi bãi chôn lấp hợp vệ sinh thiết kế vận hành cho giảm đến mức thấp tác động đến sức khỏe cộng đồng môi trường Bãi chôn lấp hợp vệ sinh thiết kế vận hành có lớp lót đáy, lớp che phủ hàng ngày che phủ trung gian, có hệ thống thu gom xử lý nước rỉ rác, hệ thống thu gom xử lý khí thải, che phủ cuối tu, bảo trì sau đóng bãi chôn lấp Mỗi khâu hệ thống quản lý trình bày chi tiết chương giáo trình Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị CHƯƠNG NGUỒN PHÁT SINH, KHỐI LƯỢNG, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 2.1 CÁC NGUỒN PHÁT SINH CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Cùng với số liệu thành phần tốc độ phát sinh, nguồn loại chất thải rắn thông số cần thiết để thiết kế vận hành khâu liên quan hệ thống quản lý chất thải rắn Nguồn phát sinh chất thải rắn khu đô thị thay đổi tùy theo mục đích sử dụng đất cách phân vùng Mặc dù có nhiều cách phân loại nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị (CTRĐT) khác nhau, việc phân loại CTRĐT theo nguồn phát sinh sau thường sử dụng nhất: (1) hộ gia đình; (2) khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ,…); (3) công sở (cơ quan, trường học, trung tâm viện nghiên cứu, bệnh viện,…); (4) khu xây dựng; (5) khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, cơng viên, khu vui chơi giải trí, đường phố,…); (6) trạm xử lý chất thải (trạm xử lý nước thải sinh hoạt, ); (7) nhà máy, xí nghiệp khu dân cư (8) vùng nông nghiệp Trong nguồn phát sinh chất thải rắn kể trên, CTRĐT tất loại chất thải rắn phát sinh từ khu đô thị ngoại trừ CTR từ sản xuất công nghiệp (CTR công nghiệp) Tuy nhiên, chất thải rắn y tế quản lý theo hệ thống riêng, đó, chương trình học khơng đề cập đến chất thải rắn công nghiệp chất thải rắn y tế 2.2 KHỐI LƯỢNG, TỐC ĐỘ PHÁT SINH CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 2.2.1 Lựa chọn đơn vị biểu diễn khối lượng, tốc độ phát sinh chất thải rắn Khối lượng chất thải rắn sinh thu gom có ý nghĩa đặc biệt quan trọng việc lựa chọn thiết bị, vạch tuyến thu gom, lựa chọn công nghệ thiết kế hệ thống thiết bị thu hồi, xử lý thải bỏ CTRĐT cách hợp vệ sinh Ví dụ việc thiết kế loại xe đặc biệt thu gom riêng thành phần chất thải phân loại nguồn phụ thuộc vào khối lượng thành phần chất thải Quy mô, công suất hệ thống tái chế chất thải phụ thuộc vào khối lượng chất thải thu gom thay đổi khối lượng chất thải theo thời gian Cũng tương tự vậy, diện tích bãi chơn lấp hợp vệ sinh phụ thuộc vào lượng chất thải lại sau tách riêng thành phần có khả tái chế tái sử dụng Tùy theo mục đích quản lý, giám sát hay tính tốn thiết kế cho hạng mục cụ thể hệ thống quản lý CTRĐT mà thông số khối lượng CTRĐT phát sinh hay thu gom biểu diễn theo cách khác sau: - Đối với khu dân cư (có thể thành phố, quận, huyện, thị trấn hay cụm dân cư xét đến làng, xã, phường, khóm, tổ dân phố,…), khối lượng CTR phát sinh hay thu gom biểu diễn khối lượng CTR/thời gian như: tấn/ngày; tấn/tháng; tấn/năm Trong trường hợp giá trị nhỏ, biểu diễn kg/ngày; kg/tháng; kg/năm Bên cạnh đó, sử dụng thơng số thể tích để biểu Chương – Nguồn phát sinh, khối lượng, thành phần tính chất diễn lượng CTR phát sinh hay thu gom tính (thể tích CTR/thời gian) m3/ngày; m3/tháng; m3/năm Tuy nhiên, cần lưu ý việc sử dụng thông số thể tích để xác định lượng CTR gây nhầm lẫn m3 CTR thiết bị lưu trữ nguồn (khi chưa bị nén ép) có khối lượng khác với m3 CTR ép xe thu gom hai giá trị khác với khối lượng m3 CTR tiếp tục ép bãi chơn lấp Do đó, thơng số m3 CTR/thời gian có nghĩa biểu diễn với mức độ nén ép hay khối lượng riêng CTR điều kiện lưu trữ tương ứng Vì vậy, để tránh nhầm lẫn, lượng CTR phát sinh hay thu gom từ khu dân cư nên biểu diễn dạng khối lượng CTR/thời gian Khối lượng thơng số biểu diễn xác lượng CTR cân trực tiếp mà khơng cần kể đến mức độ nén ép Biểu diễn khối lượng cần thiết trình vận chuyển lượng CTR phép chuyên chở đường (theo tải trọng xe) thường quy định giới hạn khối lượng thể tích - Để so sánh mức độ phát sinh CTR khu dân cư khác thành phố, thành phố khác quốc gia hay quốc gia khác khu vực,… việc sử dụng thông số khối lượng CTR/thời gian chưa cung cấp đủ thơng tin dẫn đến so sánh khập khiểng Ví dụ số liệu A CTR/ngày khu dân cư A so với B CTR/ngày khu dân cư B cho biết ngày, khu dân cư thải lượng CTR tương ứng A B Tuy nhiên, để so sánh mức độ phát sinh CTR hai khu dân cư cần phải xem xét thêm yếu tố về: dân số, mật độ dân số (và diện tích), khu dân cư thuộc vùng nông thôn hay thành thị, số liệu thống kê vào mùa năm,… Do đó, để thuận tiện việc so sánh (cũng ước tính khối lượng CTR phát sinh khu dân cư tương lai), đơn vị khối lượng CTR phát sinh hay thu gom/người.ngđ (kg/người.ngđ) thường sử dụng - Tùy theo nguồn phát sinh CTR khác nhau, tốc độ phát sinh hay thu gom CTR biểu diễn cho so sánh, đánh giá ước tính khối lượng CTR dễ dàng xác + Đối với CTR phát sinh từ khu thương mại (như chợ, siêu thị,…), cách biểu diễn hợp lý phải thể mối liên quan khối lượng CTR phát sinh hay thu gom với số lượng khách hàng, số lượng sản phẩm giá trị bán được, hay số đơn vị tương tự kg CTR/khách hàng.ngđ; kg CTR/triệu đồng giá trị sản phẩm bán ra.ngđ Bằng cách cho phép so sánh số liệu khu thương mại khác nước + Chất thải rắn phát sinh từ xí nghiệp cơng nghiệp phải biểu diễn đơn vị sản phẩm kg/xe sở lắp ráp xe kg/ca sở đóng gói Số liệu cho phép so sánh sở có hoạt động sản xuất tương tự nước + Hầu hết số liệu chất thải rắn sinh từ hoạt động nông nghiệp biểu diễn dựa đơn vị sản phẩm kg phân/kg bị kg chất thải/tấn sản phẩm Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 2.2.2 Phương pháp khảo sát xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn Khảo sát xác định tốc độ phát sinh chất thải rắn từ hộ gia đình Cách thức tổ chức khảo sát, đo đạc, lấy mẫu để xác định tốc độ phát sinh từ hộ gia đình thay đổi tùy theo mục đích sử dụng số liệu thu thập phương án quy hoạch quản lý CTRĐT khu vực tương lai Để đơn giản dễ hiểu, phần trình bày phương pháp khảo sát cho hai trường hợp: (1) không thực phân loại CTR hộ gia đình trước thu gom (2) CTR từ hộ gia đình phân loại thành hai thành phần (rác thực phẩm phần lại) trước thu gom Trường hợp 1- Không thực phân loại chất thải rắn từ hộ gia đình Cơng tác khảo sát, lấy mẫu xác định tốc độ phát sinh CTR từ hộ gia đình tiến hành theo bước sau đây: - Bước – Thu thập số liệu sở Thu thập thông tin chung khu dân cư cần khảo sát bao gồm: đồ hành khu vực khảo sát, diện tích, số hộ gia đình, dân số, mật độ dân số, phân bố dân cư địa bàn (có thể xác định đơn giản thơng số phường/quận, số khu phố/phường, số tổ dân phố/khu phố), khu trung tâm, khu nhà ổ chuột, nhà chung cư, nhà biệt thự, đặc điểm phát triển kinh tế xã hội khu vực Các thông số giúp việc xây dựng mạng lưới lấy mẫu đồng thể tính đặc trưng khu dân cư khảo sát - Bước - Xây dựng mạng lưới khảo sát lấy mẫu Mạng lưới khảo sát lấy mẫu phải phân bố đồng toàn khu vực khảo sát cho phép xác định giá trị đặc trưng theo phương pháp xác suất thống kê Do đó, tùy theo thời gian kinh phí cho phép, số lượng mẫu khảo sát nhiều, độ xác kết thu cao Dựa tổng số hộ gia đình có khu vực, xác định số hộ gia đình cần khảo sát Nếu tính theo giá trị phù hợp mặt xác suất, số lượng hộ gia đình khảo sát phải chiếm khoảng 30% tổng số hộ có khu vực Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, khu dân cư lớn với tổng số hộ dân lên đến vài chục ngàn hộ (ví dụ 35.000 hộ), cần khảo sát 10% tổng số hộ này, số lượng hộ gia đình cần khảo sát lớn (trong ví dụ 3.500 hộ) Đó chưa kể, hộ gia đình, việc khảo sát lấy mẫu phải đặc trưng cho thời điểm khác tuần, tuần khác tháng, tháng khác năm đặc biệt vào dịp lễ tết Vì vậy, khu dân cư, số lượng hộ gia đình khảo sát bố trí từ 500-1.000 hộ đạt yêu cầu Với tổng số hộ gia đình phải khảo sát chọn, xác định số hộ gia đình phải khảo sát cho khu vực khu dân cư, cụ thể: số hộ/phường, số hộ/khu phố, số hộ/tổ dân phố Nếu không quan tâm đến đặc điểm nhà (nhà thấp tầng, nhà cao tầng, chung cư, biệt thự, nhà đường phố chính, nhà đường hẻm, nhà gần kênh rạch,…) hay thu nhập (hộ có thu nhập thấp, trung bình cao), hộ gia đình khảo sát chọn ngẫu nhiên Nếu quan tâm đến đặc điểm kể trên, hộ gia đình khảo sát khu vực phải thiết kế cho lấy mẫu đặc trưng với đặc điểm liệt kê Vị trí hộ gia đình khảo sát chọn cách tương đối dựa vào mạng lưới Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Bảng 8.1 Các chất sử dụng bãi chôn lấp để khống chế chuyển động khí nước rỉ rác Phân loại Đất nén Đất sét nén Chất phân cách Loại đặc trưng Ghi Phải chứa phần sét bùn mịn Bentonite, illite, cao lanh Thường sử dụng làm lớp phân cách cho bãi chôn lấp, bề dày lớp phân cách sử dụng dao động từ đến 48 in (15,24 – 123 cm), lóp phải liên tục không phép khô nứt nẻ Hóa chất vơ Na2CO3, Si, pyrophosphate Sử dụng tùy tính chất khu vực Hóa chất tổng hợp Polymer, mủ cao su Dựa thực nghiệm Lớp lót màng Polyvinyl clorua, cao su butyl, Thường sử dụng để khống chế tổng hợp hypalon, polyethylene, lớp lót gia cố nước rỉ rác khí bãi chôn lấp nylon Nhựa đường Nhựa đường cải tiến, cao su kết hợp Lớp lót phải đủ dày để trì với nhựa đường, nhựa đường có phủ tính liên tục điều kiện sụt vải polyethylene, bêtông nhựa đường lún khác Chất khác Bêtông phun, ximăng đất, ximăng đất Ít dùng để khống chế chuyển dẻo động nước rỉ rác khí bãi chơn lấp dễ nứt co lại sau xây dựng Nguồn: Tchobanoglous cộng sự, 1993 Bảng 8.2 Hướng dẫn thiết bị, phương tiện khống chế nước rỉ rác Loại Chú thích Các lớp lót Các lớp lót phải thiết kế xây dựng để chứa chất lỏng, màng linh động bao gồm chất thải nước rỉ rác Đối với khu vực quản lý chất thải (FMLs) rắn sinh hoạt (CTRSH), khơng thiết phải dùng lớp lót tổng hợp Tuy nhiên, trường hợp phải sử dụng lớp lót tổng hợp lớp phải có độ dày tối thiểu 40 mils Các lớp lót phải che phủ toàn vật liệu địa chất tự nhiên khác có khả tiếp xúc với chất thải nước rỉ rác khu vực quản lý chất thải Phủ kín đáy bãi Hiện tại, khơng có quy định cụ thể việc phủ kín đáy chôn lấp khu vực quản lý CTRSH Công tác thiết kế, thi công, lắp đặt lớp lót đáy quan có thẩm quyền địa phương phê duyệt Các lớp lót Các lớp lót bằn đất sét thích hợp bãi chôn lấp CTRSH Nếu đất nhân tạo điều kiện thực tế yêu cầu, lớp đất sét sử dụng khu vực quản lý CTRSH phải có độ dày tối thiểu ft phải lắp đặt điều kiện nén 90% Lớp đất sét phải có độ thẩm thấu cực đại 1x10-6 cm/s Lớp đất sét sử dụng phải che phủ toàn vật liệu địa chất tự nhiên có khả tiếp xúc với chất thải nước ro rỉ khu vực quản lý chất thải Các lớp ngăn cách Lớp phân cách sử dụng với vật liệu địa chất tự nhiên để phía bảo đảm mức độ thẩm thấu phù hợp Các lớp phân cách cần thiết khu vực có khả di chuyển chất lỏng bên, chất thải nước rỉ rác độ thẩm thấu vật liệu địa chất tự nhiên dùng để ngăn chất thải thay cho lớp lót 105 Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị Bảng 8.2 Hướng dẫn thiết bị/phương tiện khống chế nước rỉ rác (tt) Loại Chú thích Các lớp phân cách phải dày ft đất sét 40 mils vật liệu tổng hợp Những cấu trúc đòi hỏi tối thiểu mm vật liệu địa chất tự nhiên phải thỏa mãn độ thẩm thấu từ x 10-6 đến 10 x 10-7 cm/s Nếu sử dụng vách ngăn, việc đào đắp khu vực quản lý chất thải phải thỏa mãn độ thẩm thấu vật liệu địa chất tự nhiên không lớn x 10-6 cm/s Các lớp phân cách cần thiết hệ thống thu gom chất lỏng Các hệ thống phải thiết kế, xây dựng, vận hành bảo dưỡng để tránh hình thành áp lực nước bên Hệ thống thu gom phải kiểm sốt thường xun lượng chất lỏng tích tụ phải xả bỏ Nguồn: Tchobanoglous cộng sự, 1993 Bảng 8.3 Các phương pháp phân tích tính chất lớp lót màng địa chất tổng hợp giá trị đặc trưng cho tính chất chúng Thí nghiệm phân tích Nhóm đặc trưng cho cường độ Phương pháp phân tích Giá trị đặc trưng ASTM D638, type IV; dumbbell in/min Tính căng - Sức căng at yields - Sức căng at break - Độ giãn dài at yield - Độ giãn dài at break 2400 lb/in2 4000 lb/in2 15% 700% Độ bền - Độ bền cắt - Puncture resistance - Tính giịn nhiệt độ thấp ASTM D1004 die C FTMS 101B, method 2031 ASTM D746, procedure B 45 lb 230 lb -940F Tính bền - Phần trăm - Độ phân tán bột đen - Tính bền nhiệt ASTM D1603 ASTM D3015 ASTM D573, D1349 2% A-1 Thay đổi khơng đáng kể sau tháng 1100C Tính bền hóa học - Bền hỗn hợp hóa chất thải bỏ EPA methods 9090 Bền tác nhân hóa tinh khiết ASTM D543 Tính bền biến đổi 10% 120 ngày Tính bền biến đổi 10% ngày Đồ bền ứng suất cắt - Độ bền ứng suất cắt môi trường ASTM D1693, condition C 1500 h Source: Tchobanoglous cộng sự, 1993 Hệ thống lớp lót đáy CTRSH Mục đích thiết kế lớp lót đáy bãi chơn lấp nhằm giảm thiểu thấm nước rỉ rác vào lớp đất phía bãi chơn lấp nhờ loại trừ khả nhiễm bẩn nước ngầm Có nhiều phương án thiết kết lớp lót đáy đề xuất nhằm giàm thiểu di chuyển nước rỉ rác vào lớp đất phía bãi chơn lấp Mỗi 106 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh lớp vật liệu khác có chức khác Ví dụ, lớp sét lớp màng địa chất có tác dụng lớp phân cách di chuyển nước rỉ rác khí bãi chôn lấp Lớp cát sỏi lớp thu nước rỉ rác sinh từ bãi chơn lấp Lớp vải địa chất sử dụng để giảm thiểu xáo trộn lớp đất với lớp cát sỏi Lớp đất cuối dùng để bảo vệ lớp thoát nước lớp phân cách Hệ thống ống thu nước rỉ rác đặt lớp thu nước rỉ rác Thiết kế lớp lót đáy kết hợp sử dụng lớp màng địa chất lớp đất sét bảo vệ tốt hiệu sử dụng lớp riêng rẻ Lưới nhựa gợn sóng thiết kế đặc biệt (geonet) vải địa chất đặt bên lớp màng địa chất, hai lớp nằm bên lớp đất sét nén Lớp đất bảo vệ nằm lớp vải địa chất Lớp geonet vải địa chất có tác dụng lớp thoát nước để chuyển nước rỉ rác đến hệ thống thu nước rỉ rác Độ thẩm thấu hệ thống lớp lót tạo thành lớp nước lớp lọc tương đương với độ thẩm thấu qua cát thơ Do tính dễ bị tắc nghẽn vải lọc địa chất, nhiều nhà thiết kế thích sử dụng lớp cát lớp sỏi làm lớp thoát nước Đối với hệ thống, hai lớp lót kết hợp, thường xem lớp lót thứ lớp lót thứ hai, sử dụng Lớp lót thứ dùng để thu gom nước rỉ rác, trái lại lớp lót thứ hai có tác dụng hệ thống phát rị rỉ hỗ trợ cho lớp lót thứ Hệ thống lớp lót cải tiến thay lớp cát thoát nước hệ thống geonet thoát nước Lớp đất sét địa chất tổng hợp (GCL) chế tạo từ bentonite chất lượng cao (từ Wyong) vật liệu kết dính Sét bentonite khống chất montmorillonite natri cần thiết có khả hấp thụ gấp 10 khối lượng nước Khi hấp thụ nước, đất sét trở thành dạng vữa ngăn cản di chuyển nước tốc độ thẩm thấu thấp, khoảng 10-10 cm/s Các GCLs lớn (từ 12 đến 14 x 100 ft) đặt ghép mí xây dựng hệ thống lớp lót đáy Ở số BCL, điện cực phát rò rỉ thường đặt hai lớp Hệ thống lớp lót đáy bãi chôn lấp đơn/bãi chôn lấp đặc biệt Hệ thống lớp lót đáy bãi chơn lấp đơn thường gồm có hai lớp màng địa chất, lớp có lớp thoát nước hệ thống thu nước rỉ rác Hệ thống phát nước rỉ rác bố trí lớp lót thứ lớp lót thứ hai bên lớp lót thấp Trong nhiều trường hợp, lớp đất sét dày đến ft đặt bên hai lớp màng địa chất để bảo vệ thêm Xây dựng lớp lót đất sét Trong tất dạng thiết kế, xây dựng lớp lót đất sét, vấn đề quan trọng cần lưu ý sử dụng đất sét khuynh hướng hình thành vét nứt bị khơ Đất sét không phép sử dụng Để bảo đảm lớp đất sét có tác dụng theo thiết kế, lớp đất sét phải có độ dày 4-6 in (10,16-15,24 cm) nén thích hợp lớp Bố trí lớp đất sét mỏng có khả tránh nứt xếp thứ tự đất cục sử dụng loại sét Một vấn đề khác cần quan tâm sử dụng nhiều loại sét khác nứt nẻ tính trương nở loại sét khác khác Do đó, để khắc phục điều này, sử dụng loại sét xây dựng lớp lót Hệ thống thu nước rỉ rác Thiết kế hệ thống thu nước rỉ rác bao gồm (1) lựa chọn loại hệ thống lót đáy, (2) xây dựng kế hoạch san ủi, đào đắp bao gồm bố trí hệ thống mương thu gom thoát nước rỉ rác hệ thống đường ống tháo nước rỉ rác, (3) bố trí mặt thiết kế thiết bị, phương tiện xử lý, thu gom chứa nước rỉ rác 107 Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị Lựa chọn hệ thống lót đáy Việc lựa chọn hệ thống lót đáy phụ thuộc vào trạng địa chất địa phương yêu cầu môi trường khu vực bãi chơn lấp Ví dụ, khu vực khơng có nước ngầm, cần sử dụng lớp đất sét nén Ở khu vực cần phải khống chế di chuyển nước rỉ rác khí bãi chơn lấp, cần có lớp lót kết hợp lớp sét lớp màng địa chất với lớp thoát nước lớp đất bảo vệ Quản lý nước rỉ rác Quản lý hợp lý nước rỉ rác sinh từ BCL sở để loại trừ nguy gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Nhiều phương án áp dụng để quản lý nước rỉ rác thu gom từ BCL bao gồm (1) tuần hoàn nước rỉ rác, (2) bay nước rỉ rác, (3) xử lý nước rỉ rác (4) thải vào hệ thống thu gom nước thải thị Tuần hồn nước rỉ rác Một phương án xử lý hiệu nước rỉ rác thu gom tuần hoàn trở lại BCL Trong giai đoạn đầu vận hành BCL, nước rỉ rác chứa lượng đáng kể TDS, BOD5, COD, dinh dưỡng kim loại nặng Khi nước rỉ rác tuần hoàn, thành phần bị giảm dần trình phân hủy sinh học phản ứng hóa học lý học khác xảy BCL Những acid hữu đơn giản có nước rỉ rác bị chuyển hóa thành CH4 CO2 Do pH tăng lên hình thành CH4, nên kim loại bị kết tủa giữ lại BCL Thêm vào đó, việc tuần hồn nước rỉ rác giúp thu hồi khí BCL chứa CH4 Tốc độ sinh khí đặc biệt lớn hệ thống có tuần hồn nước rỉ rác Để tránh tượng phát tán khí BCL khơng kiểm sốt nước rỉ rác tuần hoàn để xử lý, BCL phải trang bị hệ thống thu hồi khí Tuy nhiên, cuối phải thu gom, xử lý thải bỏ phần nước rỉ rác lại Ở BCL lớn cần bố trí khu vực lưu trữ nước rỉ rác Bay nước rỉ rác Một hệ thống quản lý nước rỉ rác đơn giản sử dụng hệ thống hồ bay nước rỉ rác Phần nước rỉ rác không bay phun lên phần BCL hoàn tất Ở khu vực có lượng mưa lớn, bể chứa nước rỉ rác có lót đáy che phủ màng địa chất mùa mưa để loại trừ phần nước mưa rơi vào bể Phần nước rỉ rác tích lũy mùa mưa để bay vào tháng mùa khô cách tháo lớp che phủ phun lên bề mặt BCL vận hành đóng cửa Khí có mùi sinh tích tụ bên lớp che phủ cho thoát qua lớp đất phân compost Lớp đất thường có độ sâu từ to ft tải trọng hữu vào khoảng 0,1 đến 0,25 lb/ft3 thể tích đất Trong mùa hè, bể chứa khơng bị che phủ, cần phải thổi khí để giảm mùi Nếu bể chứa nhỏ, che phủ quanh năm Một phương án khác xử lý nước rỉ rác (bằng phương pháp sinh học) lưu trữ nước rỉ rác sinh mùa đông phun phần nước xử lý lên khu đất trống gần vào mùa hè Nếu có sẵn đất, phần nước xử lý phun liên tục vào khu đất trống mùa mưa Đất compost Khí – 10 ft Khí có mùi Dòng phân phối khí Sỏi 108 Chương 8- Bãi chơn lấp hợp vệ sinh Hình 8.2 Lọc khí có mùi qua đất phân compost Xử lý nước rỉ rác Khi khơng sử dụng phương án tuần hồn làm bay nước rỉ rác, cần phải tiến hành xử lý sơ xử lý hoàn toàn trước thải bỏ Do đặc tính nước rỉ rác thu gom khác nên có nhiều phương pháp khác áp dụng để xử lý nước rỉ rác 8.4 KIỂM SỐT KHÍ BÃI CHƠN LẤP Bãi chơn lấp chất thải rắn coi thiết bị phản ứng sinh hóa, với chất thải rắn nước ngun liệu đưa vào bãi chơn lấp khí bãi chơn lấp, nước rỉ rác sản phẩm tạo Chất thải rắn chơn lấp gồm phần chất hữu có khả phân hủy sinh học chất vô khác Hệ thống kiểm sốt khí bãi chơn lấp sử dụng để tránh việc vận chuyển khơng mong muốn khí bãi chơn lấp vào khơng khí vào lớp đất đá Khí bãi chơn lấp sử dụng để sản xuất lượng đốt điều kiện kiểm soát để tránh thải thành phần độc hại vào khơng khí 8.4.1 Q trình hình thành khí bãi chơn lấp Q trình hình thành khí chủ yếu Q trình hình thành khí chủ yếu từ bãi chôn lấp xảy qua giai đoạn: - Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi; - Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển hóa; - Giai đoạn 3: Giai đoạn acid hóa; - Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men methane; - Giai đoạn 5: Giai đoạn phân hủy hoàn toàn (maturation) Giai đoạn Trong giai đoạn này, trình phân hủy sinh học xảy điều kiện hiếu khí phần khơng khí bị giữ lại bãi chơn lấp Nguồn vi sinh vật hiếu khí kỵ khí có từ lớp đất phủ hàng ngày lớp đất phủ cuối đóng cửa bãi chơn lấp Bên cạnh đó, bùn từ trạm xử lý nước thải đổ bỏ bãi chôn lấp nước rỉ rác tuần hồn lại bãi chơn lấp nguồn cung cấp vi sinh vật cần thiết để phân hủy rác thải Giai đoạn Trong giai đoạn 2, hàm lượng oxy bãi chôn lấp giảm dần điều kiện kỵ khí bắt đầu hình thành Khi môi trường bãi chôn lấp trở nên kỵ khí hồn tồn, nitrate sulfate, chất đóng vai trò chất nhận điện tử phản ứng chuyển hóa sinh học, thường bị khử thành khí N2 H2S 109 Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 2CH3CHOHCOOH + SO42-  2CH3COOH + Lactate Sulfate Acetate S2- + H2O + CO2 Sulfide 4H2 + SO42-  S2- + 4H2O S2- + 2H+  H2S Sự gia tăng mức độ kỵ khí mơi trường bãi chơn lấp kiểm sốt cách đo điện oxy hóa khử chất thải Q trình khử nitrate sulfate xảy điện oxy hóa khử khảng từ –50 đến –100 mV Khí CH4 tạo thành điện oxy hóa khử dao động khoảng từ –150 đến –300 mV Khi điện oxy hóa khử tiếp tục giảm, thành phần tập hợp vi sinh vật chuyển hóa chất hữu có rác thành CH4 CO2 bắt đầu q trình giai đoạn nhằm chuyển hóa chất hữu phức tạp thành acid hữu sản phẩm trung gian khác trình bày giai đoạn Ở giai đoạn 2, pH nước rỉ rác bắt đầu giảm có mặt acid hữu ảnh hưởng khí CO2 sinh bãi chôn lấp Giai đoạn Trong giai đoạn này, tốc độ tạo thành acid hữu tăng nhanh Bước thứ trình giai đoạn thủy phân hợp chất cao phân tử (như lipids, polysaccharides, protein, nucleic acids,…) thành hợp chất thích hợp cho vi sinh vật Bước thứ hai q trình chuyển hóa sinh học hợp chất sinh từ giai đoạn thành hợp chất trung gian có phân tử lượng thấp mà đặc trưng acetic acid, phần nhỏ acid fulvic số acid hữu khác CO2 khí chủ yếu sinh giai đoạn Một phần nhỏ khí H2 hình thành giai đoạn Giai đoạn Trong giai đoạn methane hóa, acid hữu hình thành chuyển hóa thành CH4 CO2 Giai đoạn Giai đoạn xảy sau chất hữu có khả phân hủy sinh học sẵn có chuyển hóa hồn toàn thành CH4 CO2 giai đoạn Khi lượng ẩm tiếp tục thấm vào phần chất thải thêm vào, q trình chuyển hóa lại tiếp tục xảy Tốc độ sinh khí giảm đáng kể giai đoạn hầu hết chất dinh dưỡng sẵn có bị rửa trơi theo nước rỉ rác giai đoạn trước chất cịn lại hầu hết chất có khả phân hủy chậm Khí chủ yếu sinh giai đoạn khí CH4 CO2 Các giai đoạn xảy theo khoảng thời gian khác tùy thuộc vào phân bố thành phần chất hữu bãi chôn lấp, vào lượng chất dinh dưỡng, độ ẩm rác thải, độ ẩm khu vực chôn lấp mức độ ép rác Nếu không đủ ẩm, tốc độ sinh khí bãi chơn lấp giảm Sự gia tăng mật độ chôn lấp rác làm giảm khả thấm ướt chất thải bãi chôn lấp dẫn đến giảm tốc độ chuyển hóa sinh học sinh khí Q trình hình thành chất khí vi lượng Các chất khí vi lượng có thành phần khí bãi chơn lấp hình thành từ nguồn bản: (1) từ thân rác thải (2) từ phản ứng sinh học phản ứng khác xảy bãi chôn lấp Một cách tổng qt, phản ứng hóa học q trình phân hủy kỵ khí chất thải rắn biểu diễn sau: 110 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Chất hữu + H2O (Rác) vi sinh vật Chất hữu + CH4 + CO2 + Các khí khác bị phân hủy sinh học Lưu ý phản ứng địi hỏi có mặt nước Nhiều bãi chơn lấp thiếu ẩm tìm thấy điều kiện “khô héo” với tờ giấy báo cịn đọc Do đó, tổng lượng khí tạo thành từ chất thải rắn xác định theo phương trình cân tỷ lượng, điều kiện thủy văn địa phương có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ khoảng thời gian để trình hình thành khí xảy Thể tích khí sinh từ q trình phân hủy kỵ khí ước tính theo nhiều cách khác Ví dụ, thành phần hữu riêng biệt tìm thấp chất thải rắn sinh hoạt (loại trừ plastic) biểu diễn cơng thức tổng qt dạng CaHbOcNd, tổng thể tích khí ước tính theo phương trình sau, giả sử q trình chuyển hóa hồn tồn chất hữu có khả phân hủy sinh học thành CO2 CH4 CaHbOcNd + (4a – b + 2c +3d) (4a - b- 2c - 3d) (4a + b - 2c - 3d) CH4 + CO2 + dNH3 H2O  8 Thông thường, chất hữu có rác thải phân làm hai loại: (1) chất có khả phân hủy nhanh (3 tháng đến năm) (2) chất hữu có khả phân hủy chậm ( 50 năm) Tỷ lệ chất hữu có khả phân hủy sinh học tùy thuộc nhiều vào hàm lượng lignin chất thải Khả phân hủy sinh học chất hữu khác nhau, sở hàm lượng lignin, trình bày Bảng 8.4 Dưới điều kiện thông thường, tốc độ phân hủy xác định sở tốc độ sinh đạt cực đại vịng hai năm đầu, sau giảm dần kéo dài vòng 25 năm Bảng 8.4 Thành phần chất hữu rác có khả phân hủy sinh học nhanh chậm Thành phần chất hữu Rác thực phẩm Giấy báo Giấy loại Carton Plastic Vải Cao su Da Rác vườn Gỗ Các chất hữu khác Khả phân hủy sinh học Nhanh Chậm / / / / Không phân hủy sinh học / / / / / / Nguồn: Tchobanoglous cộng sự, 1993 111 Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị Bảng 8.5 Khả phân hủy sinh học chất hữu có rác sinh hoạt Thành phần chất hữu Rác thực phẩm Giấy báo Giấy loại Carton (Bìa) Rác vườn Hàm lượng lignin (% VS) 0,4 21,9 0,4 12,9 4,1 Phần % có khả phân hủy sinh học (%VS) 0,82 0,22 0,82 0,47 0,72 Nguồn: Tchobanoglous cộng sự, 1993 VS: chất rắn bay Phần có khả phân hủy sinh học = 0.83 - 0.028 LC LC hàm lượng lignin 8.4.2 Q trình di chuyển khí bãi chơn lấp Mặc dù, hầu hết khí methane vào khơng khí, khí methane khí CO2 tồn nồng độ lên đến 40% khoảng cách 400 ft (khoảng 120 m) từ mép bãi chôn lấp lớp lót đáy Đối với bãi chơn lấp khơng có hệ thống thu khí, khoảng cách thay đổi tùy theo đặc tính vật liệu che phủ cấu trúc đất khu vực xung quanh Nếu khơng thơng thống cách hợp lý, khí methane tích tụ bên tịa nhà khoảng khơng khác gần Trái lại, khí CO2 có khối lượng riêng lớn khối lượng riêng khơng khí 1,5 lần khí methane 2,8 lần, đó, khí CO2 có khuynh hướng chuyển động phía đáy bãi chơn lấp Đó ngun nhân khiến cho nồng độ khí CO2 phần thấp bãi chôn lấp ngày gia tăng theo thời gian Khí chuyển động từ lên Khí CH4 CO2 qua lớp che phủ vào khơng khí q trình đối lưu khuếch tán Giả thiết đất khơ, lượng khí bay qua đơn vị diện tích bề mặt bãi rác đơn vị thời gian (Flux) xác định sau: D4/3 (CAtm - Cafill) NA = - -L Trong đó: NA Catm Cafill L = flux A, g/cm2.s (lb mol/ft2.ngày) = nồng độ A bề mặt lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3) = nồng độ A đáy lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3) = bề dày lớp phủ, cm (ft) Các giá trị đặc trưng hệ số khuếch tán khí methane khí CO2 DCH4 = 0,20 cm2/s (=18,6 ft2/ngày) DCO2 = 0,13 cm2/s (12,1 ft2/ngày) Khí chuyển động từ xuống Khí CO2, khối lượng riêng lớn, nên tích lũy đáy bãi chơn lấp Nếu lớp lót đáy bãi chơn lấp lớp đất, khí CO2 khuếch tán qua lớp tiếp tục chuyển động 112 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh xuống phía tiếp xúc với mạch nước ngầm Khí CO2 dễ dàng hịa tan phản ứng với nước tạo thành acid carbonic CO2 + H2O  H2CO3 Phản ứng nguyên nhân làm giảm pH làm gia tăng độ cứng hàm lượng khoáng chất nước ngầm Ở nồng độ khí CO2 xác định, phản ứng tiếp tục đạt trạng thái cân sau: H2O + CO2 CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + HCO3- Chuyển động chất khí vi lượng Đối với chất khí vi lượng, lượng khí bay qua đơn vị diện tích bề mặt bãi rác đơn vị thời gian (Flux) xác định sau: D4/3 (Ciatm - CisWi) Ni = - -L Trong đó: Ni D  Ciatm Cis CisWi L = Flux i, g/cm2.s = Hệ số khuếch tán, cm2/s = Độ xốp đất khô, cm3/cm3 (ft3/ft3) = Nồng độ I bề mặt lớp che phủ, g/cm2 = Nồng độ bão hòa chất I, g/cm2 = Nồng độ chất I đáy lớp che phủ, g/cm2 = Bề dày lớp che phủ, cm (ft) Một cách đơn giản tính: D4/3 CisWi Ni = -L 8.4.3 Thành phần tính chất khí bãi chơn lấp Khí bãi chơn lấp tạo thành từ thành phần khí diện với lượng lớn (các khí chủ yếu) thành phần khí chiếm lượng nhỏ (khí vi lượng) Các khí chủ yếu hình thành trình phân hủy phần chất hữu có chất thải rắn sinh hoạt Một số khí vi lượng, tồn với lượng nhỏ mang tính độc nguy tác hại đến sức khỏe cộng đồng cao Thành Phần Các Khí Chủ Yếu Thành phần khí chủ yếu sinh từ bãi chôn lấp bao gồm NH3, CO2, CO, H2, H2S, CH4, N2 O2 Tỷ lệ thành phần khí trình bày Bảng 3.3 Khí methane khí CO2 khí sinh từ trình phân hủy kỵ khí chất hữu có khả phân hủy sinh học rác Nếu khí methane tồn khơng khí nồng độ từ 113 Giáo trình Quản lý chất thải rắn thị 5-15% phát nổ Do hàm lượng oxy tồn bên bãi chơn lấp nên nồng độ khí methane đạt đến ngưỡng tới hạn có khả gây nổ bãi chôn lấp Tuy nhiên, khí bãi chơn lấp bên ngồi tiếp xúc với khơng khí, có khả hình thành hỗn hợp khí methane giới hạn gây nổ Các khí tồn nước rỉ rác với nồng độ tùy thuộc vào nồng độ chúng pha khí tiếp xúc với nước rỉ rác Bảng 8.6 Tỷ lệ thành phần khí chủ yếu sinh từ bãi chôn lấp Thành phần CH4 CO2 N2 O2 Mercaptans, hợp huỳnh,… NH3 H2 CO Các khí khác Tính chất Nhiệt độ (0F) Tỷ trọng chất chứa lưu % (thể tích khơ) 45 - 60 40 - 60 2–5 0,1 – 1,0 – 1,0 0,1 – 1,0 – 0,2 – 0,2 0,01 – 0,6 Giá trị 100 - 120 1,02 – 1,06 Nguồn: Tchobanoglous cộng , 1993 Thành phần khí vi lượng Một số chất khí vi lượng, tồn với khối lượng nhỏ có tính độc nguy gây hại đến sức khỏe cộng đồng dân cư cao Các nghiên cứu Mỹ Anh cho thấy tổng cộng 116 hợp chất hữu tìm thấy khí bãi chơn lấp acetone, benzene, chlorobenzene, chloroform, vinyl chloride,… Nhiều chất hữu phân loại hợp chất hữu bay Sự có mặt chất khí nước rỉ rác từ bãi chôn lấp phụ thuộc vào nồng độ chúng khí bãi chơn lấp tiếp xúc nước rỉ rác Cần lưu ý xuất nồng độ đáng kể chất hữu bay khí bãi chơn lấp thường với bãi chôn lấp cũ tiếp nhận loại chất thải công nghiệp thương mại có chứa chất hữu bay Trong bãi chơn lấp hơn, chất thải nguy hại bị cấm đổ, nồng độ chất hữu bay khí bãi chơn lấp thấp Số liệu thống kê nồng độ khí vi lượng có mẫu khí lấy từ 66 bãi chơn lấp California trình bày Bảng 8.7 Đây thành phần chất khí vi lượng có khí thải từ hầu hết bãi chơn lấp 114 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Bảng 8.7 Nồng độ chất khí vi lượng mẫu khí lấy từ 66 bãi chơn lấp California STT Khí vi lượng 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Acetone Benzene Chlorobenzene Chloroform 1,1-Dichloromethane Dichloromethane 1,1-Dichloroethene Diethylene Chloride Trans 1, 2- Dichloroethane 2, 3-Dichloropropane 1,2-Dichloropropane Ethylene bromide Ethylene dichloride Ethylene oxide Ethylene benzene Methyl ethyl ketone 1,1,2-Trichloroethane 1,1,1-Trchloroethane Trichloroethylene Toluene 1,1,2,2-Tetrachloroethylent Tetrachloroethane Vinyl Chloride Styrenes Vivyl acetate Xylenes Nồng độ (ppbV*) Trung Bình Cực đại 6.838 240.000 2.057 39.000 82 1.640 245 12.000 2.801 36.000 25.694 620.000 130 4.000 2.835 20.000 36 850 0 0 0 59 2.100 0 7.334 87.500 3.092 130.000 0 615 14.500 2.079 32.000 34.907 280.000 246 16.000 5.244 180.000 3.508 32.000 1.517 87.000 5.663 240.000 2.651 38.000 * ppbV = phần tỷ theo thể tích Nguồn: Tchobanoglous cộng sự, 1993 8.4.4 Thu xử lý khí bãi chơn lấp Để xử lý khí bãi chơn lấp áp dụng biện pháp sau: - Đốt Thu Hồi – Sản Xuất Điện Oxy hóa khí methane Khử mùi Đốt – Sản Xuất Điện Khí sinh từ ô chôn lấp thu gom qua hệ thống ống thu khí bố trí dạng thẳng đứng nằm ngang Các giếng thu khí bố trí cho thu khí sinh tồn diện tích chơn lấp Mỗi giếng thu khí gồm có ống thu khí đặt ống lồng, hai ống lớp sỏi, làm lớp ngăn cách rác ống thu khí, nhằm hạn chế bít tắt lỗ thu khí Chiếu cao ống thu khí đứng nối dài dần theo chiều dày lớp rác chơn lấp Sau phủ đỉnh, tồn khí thu từ ống thu khí đốt flare tái sử dụng để chạy máy phát điện đủ công suất 115 Giáo trình Quản lý chất thải rắn thị Ống bơm hút nước rị rỉ Mặt bích PVC, Thân giếng thu khí Lớp bê tơng cố định miệng giếng Lớp đất phủ bề mặt bãi chôn lấp Lớp chất thải rắn bãi chôn lấp Lớp đá x đệm thân ống giếng Thân giếng thu khí Lỗ thu khí d = 22 mm Clappe ống bơm hút nước rò rỉ Nút bịt đáy ống PVC Hình 8.3 Sơ đồ cấu tạo giếng thu khí (pilot scale- BCL Đơng Thạnh) 116 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 250 Gân thép CT3; b = 18 mm Lưới chắn gió, INOX; a = 0,1mm 250 2300 Ống CT3 – 170 mm 2500 Ống dẫn khí, STK – 34 mm 3750 Ống gió, STK – 114 mm Cửa gió gia cơng thân ống 150 Ống điều chỉnh lưu lượng gió 250 Ống hướng dịng hình Van chặn, đường dẫn khí từ giếng thu 70 150 Ống thép đen, 168 mm 950 Ống bơm hút nước rò rỉ, STK 49mm Mặt bích nối với miệng giếng, CT3 – 168 mm Hình 8.4 Sơ đồ thiết bị đốt flare 117 Giáo trình Quản lý chất thải rắn thị Oxy hóa khí methane Với khối lượng khổng lồ khí nhà kính tạo hàng ngày, oxy hố sinh học gián tiếp vi khuẩn methanotrophic q trình quan trọng việc giảm thiểu dịng methane khí Trong mơi trường bãi chơn lấp khí CH4 tạo thành điện oxy hóa khử dao động khoảng từ –150 đến –300 mV Khi điện oxy hóa khử tiếp tục giảm, thành phần tập hợp vi sinh vật chuyển hóa chất hữu có rác thành CH4 CO2 bắt đầu q trình chuyển hóa chất hữu phức tạp thành acid hữu sản phẩm trung gian khác Một khối lượng lớn CH4 diện thành phần khí bãi chơn lấp với tỉ lệ 55%á thể tích lớp đất phủ bề mặt, khí gây hiệu ứng nhà kính đặc biệt CH4 có khả gây hiệu ứng nhà kính gấp 30 lần so CO2 Nếu lượng khí thải khơng thu gom tái sử dụng chúng góp phần ảnh hưởng đến nóng lên khí hậu tồn cầu Xấp xỉ nửa CH4 tạo bị oxy hố tập hợp vi sinh vật methane hố Q trình oxy hố sinh học methane tìm thấy khó xảy dịng methane phát sinh từ đầm lầy, đối nguồn CH4 phát sinh từ bãi chôn lấp đáng giá giảm từ 10-70% Tại điều kiện áp suất riêng phần cao, vắng mặt oxygen, oxy hố CH4 khơng xảy Tốc độ oxy hoá CH4 phụ thuộc vào độ ẩm đất điều chứng minh phịng thí nghiệm với sử dụng đất phủ bãi chôn lấp Trong điều kiện tốc độ oxy hoá cao điều kiện độ ẩm vừa phải so với điều kiện ngập nước Vì khuếch tán CH4 O2 ngang qua nước gây giới hạn oxi hố CH4 đất Q trình dẫn đến oxy hố CH4 NH4 bị tương tác, hợp chất cạnh tranh chất enzym tương ứng chúng, điều hai trình nitrification denitrification tăng lên thêm CH4 vào bùn lắng Cho tới tương tác CH4 chu trình N đất phủ bãi chôn lấp chưa nghiên cứu đầy đủ Những quan sát trường chứng minh đất phủ bãi chơn lấp có hàm lượng chất hữu cao có khả giảm phát tán CH4 vào môi trường Điều chứng minh kết nghiên cứu từ phịng thí nghiệm Hơn nửa khả oxy hoá CH4 đất tăng thêm chất hữu vào lớp phủ ví dụ bùn sinh học Vi khuẩn methanotrophic dường oxy hố CH4 có hiệu chúng tập hợp nhiều vi khuần Trong điều kiện vi khuẩn methanotrophic chiếm 90% mật độ vi khuẩn Trong phân lập nhóm vi khuẩn oxy hoá methane từ đất , hấp thu lượng thừa methanol, nitrite hydroxylamin vi sinh vật tập hợp cộng đồng quan trọng hoạt tính vi khuẩn methanotrophic Xử lý mùi Các phương pháp áp dụng để xử lý mùi từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: - Dùng chất khử mùi Thực tế sử dụng chế phẩm EM để giảm mùi hôi bãi chôn lấp trạm trung chuyển chất thải rắn sinh hoạt cho thấy giảm đáng kể mùi trình vận hành bãi chơn lấp Theo Bình (2003), cơng nghệ nghiên cứu áp dụng để khử mùi sử dụng số tinh dầu thực vật đặc biệt phun vào khơng khí khu vực cần xử lý với nồng độ thích hợp Các hạt tinh dầu 118 Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh tác dụng với phân tử gây mùi tạo thành chất khơng có mùi khơng độc hại - Che phủ Che phủ hàng ngày, che phủ trung gian che phủ đóng bãi giải pháp khác hạn chế phát tán mùi hôi môi trường xung quanh Vật liệu che phủ hàng ngày nilon, giấy loại sau nghiền nhỏ trộn với nước để tạo thành dạng bột nhão, đất có hàm lượng Ca thấp,… - Thu khí Mùi phát sinh từ bãi chơn lấp thật từ thành phần khí tạo thành q trình phân hủy chất hữu có rác chơn lấp Do đó, thu khí để xử lý, hạn chế phát tán khí bãi chơn lấp vào mơi trường giải pháp công nghệ hữu hiệu xử lý mùi 119 ... chất thải rắn 2.4 Tính chất lý học, hóa học, sinh học chất thải rắn thị 2.4.1 Tính chất lý học 2.4.2 Tính chất hóa học 2.4.3 Tính chất sinh học 5 20 23 23 24 25 25 31 36 Chương QUẢN LÝ CHẤT THẢI... vận hành hệ thống quản lý chất thải rắn thị trình bày xuyên suốt giáo trình 1.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG QUẢN LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Quản lý chất thải rắn kết hợp kiểm soát nguồn thải, tồn trữ, tho... quan Quản lý thống chất thải rắn việc lựa chọn áp dụng kỹ thuật, cơng nghệ chương trình quản lý thích hợp nhằm hồn thành mục tiêu đặc biệt quản lý chất thải rắn Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô