Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho BCL CTR hợp vệ sinh của các địa phương

Một trong những phươngpháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế về chi phí đầu tư lẫn chi phí vận hành là xử lý theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh.. Để tăng tính hiệu quả, tránh nh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề III

2 Mục tiêu đề tài III

3 Nội dung của đồ án III PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

CHÔN LẤP 1

1.1 TỔNG QUAN 1

PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ MƯA VÀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 4

2.1 TỔNG QUAN CHUNG 4

2.1.1 Mưa 4

2.1.2 Hệ thống thoát nước mưa 5

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CHI TIẾT 7

3.1 THIẾT KẾ Ô CHÔN LẤP BCL 7

3.1.1 Tính toán lượng chất thải rắn 7

3.1.2 Thiết kế ô chôn lấp 8

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 10

3.2.1 Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa 10

3.2.2 Lưu lượng thiết kế mạng lưới thoát nước mưa 11

3.2.3 Tính thủy lực đường ống 16

DANH MỤC HÌN

Hình 1-1: BCL kiểu nổi 2

Hình 1-2: BCL kết hợp nổi chìm 2

Hình 1-3: BCL khe núi 2

Hình 1-4: BCL NA 2

Hình 2-1: Sơ đồ hệ thống thoát nước chung 5

Hình 2-2 : Bố trí rãnh thoát nước mặt trong bãi chôn lấp 6

Hình 3-1: Sơ đồ xác định độ sâu chôn cống 17

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1-1: Các chỉ tiêu lựa chọn địa điểm Bãi Chôn Lấp 3

Bảng 3-1: Khối lượng chất thải rắn giai đoạn 2014-2025 7

Bảng 3-2: Khối lượng chất thải rắn giai đoạn 2026-2035 8

Bảng 3-3: Diện tích ô chôn lấp chất thải rắn giai đoạn 2014-2035 10

Bảng 3-4: Diện tích các ô chôn lấp chất thải rắn 12

Bảng 3-5: Thống kê diện tích lưu vực tuyến cống chính 13

Bảng 3-6: Hệ số phân bố mưa rào theo diện tích lưu vực 15

Bảng 3-7: Hệ số thực nghiệm Z đặc trưng cho tính cất mặt phủ 15

Bảng 3-8: Lưu lượng tính toán của mạng lưới thoát nước mưa 16

Bảng 3-9: Thống kê tính thủy lực đường ống 1-CX1 19

Bảng 3-10: Thống kê tính thủy lực đường ống 6-CX2 20

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Môi trường và các vấn đề môi trường là đề tài được bàn luận một cách sâu sắctrong kế hoạch phát triển bền vững của bất kỳ quốc gia nào trên thế giới Nguồn gốccủa mọi sự biến đổi về môi trường là do các hoạt động về kinh tế - xã hội gây nên.Các hoạt động này một mặt đã cải thiện chất lượng cuộc sống con người, mặt kháclại mang lại hàng loạt các vấn đề như: khan hiếm, cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, ônhiễm và suy thoái môi trường khắp nơi trên thế giới.Trong xu thế phát triển kinh tế

xã hội, với tốc độ đô thị hóa ngày càng tăng và sự phát triển mạnh mẽ của cácngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch, kéo theo mức sống của người dân ngày càngcao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tác bảo vệ môi trường vàsức khỏe cộng đồng dân cư Lượng chất thải phát sinh từ những hoạt động sinhhoạt, công nghiệp ngày một nhiều hơn, đa dạng hơn về thành phần và độc hại hơn

về tính chất Trước tình hình đó cần phải đề ra những biện pháp phù hợp để xử lýCTR, tránh để lại hậu quả nghiêm trọng cho môi trường Một trong những phươngpháp xử lý chất thải rắn được coi là kinh tế về chi phí đầu tư lẫn chi phí vận hành là

xử lý theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh Đây là phương pháp xử lý chất thảirắn phổ biến ở các quốc gia đang phát triển và thậm chí đối với nhiều quốc gia pháttriển Để tăng tính hiệu quả, tránh những vấn đề phát sinh đặc biệt là gia tăng lượngnước rỉ rác thì yêu cầu thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho BCL là rất cần thiết,góp phần bảo vệ môi trường, kéo dài tuổi thọ của bãi chôn lấp chất thải rắn Do hạn

hẹp về thời gian nên em lựa chọn đề tài ” Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước

mưa cho BCL CTR hợp vệ sinh của các địa phương”là đề tài cho đồ án môn học

của mình

2 Mục tiêu đề tài

Tính toán thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho BCL CTR hợp vệ sinh, đạttiêu chuẩn môi trường về công trình thoát nước mưa, giảm tối đa lượng nước rỉ rácphát sinh trong bãi chôn lấp

3 Nội dung của đồ án

Thu thập số liệu, thông tin

Thiết kế các ô chôn lấp cho đến năm 2035 (kích thước, diện tích BCL)

Thiết kế hệ thống thoát nước mưa

 Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa

 Tính lưu lượng từng đoạn kênh / ống

 Tính lưu thủy lực đoạn kênh / ống

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN BẰNG PHƯƠNG

PHÁP CHÔN LẤP

Trong các phương pháp xử lý và tiêu hủy chất thải rắn, chôn lấp là phươngpháp phổ biến và đơn giản nhất Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hếtcác nước trên thế giới Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thảitrong một bãi và có phủ đất lên trên Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương phápkiểm soát sự phân hủy của chất thải rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt.Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân hủy sinh học bêntrong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ,nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4 Như vậy về thực chất chônlấp hợp vệ sinh chất thải rắn vừa là phương pháp tiêu hủy sinh học, vừa là biện phápkiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phân hủy chất thải khichôn lấp Nói cách khác BCL là khu vực được quy hoạch thiết kế, xây dựng để chônlấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư, đô thị và các khu công nghiệp Bãichôn lấp chất thải rắn bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trìnhphụ trợ khác như trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cung cấp điện nước, vănphòng làm việc…[3]

 Ưu nhược điểm của phương pháp chôn lấp

Ưu điểm: Phù hợp với những nơi có diện tích đất rộng, Xử lý được tất cả cácloại chất thải rắn, kể cả các chất thải rắn mà những phương pháp khác không thể xử

lý triệt để hoặc không xử lý được Bãi chôn lấp sau khi đóng cửa có thể sử dụng chonhiều mục đích khác nhau như: bãi đỗ xe, sân chơi, công viên…Thu hồi năng lượng

từ khí gas Linh hoạt trong qúa trình sử dụng (khi khối lượng chất thải rắn gia tăng

có thể tăng cường thêm công nhân và thiết bị cơ giới), trong khi các phương phápkhác phải được mở rộng quy mô công nghệ để tăng công suất Đầu tư ban đầu vàchi phí hoạt động của bãi chôn lấp thấp hơn so với những phương pháp khác

Nhược điểm: Tốn nhiều diện tích đất chôn lấp, nhất là những nơi tài nguyênđất còn khan hiếm Lây lan các dịch bệnh do sự hoạt động của ruồi, nhặng và cácloại côn trùng Gây ô nhiễm môi trường nước, đất, khí xung quanh Bãi chôn lấp Cónguy cơ xảy ra sự cố cháy nổ, gây nguy hiểm do sự phát sinh khí CH4 và H2S Côngtác quan trắc chất lượng môi trường Bãi chôn lấp và xung quanh vẫn phải được tiếnhành sau khi đóng cửa Ảnh hưởng cảnh quan

 Để đáp ứng yêu cầu về môi trường, khắc phục các nhược điểm củaphương pháp chôn lấp Việc quy hoạch, thiết kế và vận hành của một bãi chôn lấp

chất thải rắn hiện đại đòi hỏi áp dụng nhiều nguyên tắc cơ bản về khoa học, kỹ thuật

và kinh tế Cần quan tâm tới (Loại hình và phương pháp chôn lấp, Vị trí bãi chônlấp, Quản lý khí sinh ra trong quá trình chôn lấp, Kiểm soát nước rò rỉ của bãi rác,Kiểm soát nước bề mặt và nước mưa, Cấu trúc bãi chôn lấp và sự sụt lún, Quan trắcchất lượng môi trường, Xây dựng quy trình vận hành bãi chôn lấp)[3]

 Phân loại bãi chôn lấp[3]

Hình 1-1:BCL kiểu nổi Hình 1-2:BCL kết hợp nổi chìm

 Có nhiều phương thức để phân loại bãi chôn lấp chất thải rắn, đáp ứngđược yêu cầu đặt ra của từng vùng miền, thành phần từng loại chất thải rắn

Phân loại theo hình thức chôn lấp chia BCL thành 3 loại hình chôn lấp CTR

đó là (bãi hở, chôn dưới biển, BCL hợp vệ sinh)

Phân loại theo chức năng Bãi chôn lấp được chia thành 3 loại (bãi chất thảirắn Loại chất thải I , Chất thải rắn nguy hại II, Chất thải rắn quy định III )

Phân loại theo địa hình Căn cứ theo địa hình của vị trí xây dựng BCL, có thểtiến hành chôn lấp theo các phương pháp chủ yếu: (đào rãnh/hố; chôn lấp trên khuvực đất bằng và chôn lấp theo hẻm núi )

Theo loại chất thải tiếp nhận: Bãi chôn lấp chất thải rắn khô: là bãi chôn lấpcác chất thải thông thường (rác sinh hoạt, rác đường phố và rác công nghiệp) Bãichôn lấp chất thải rắn ướt: là bãi chôn lấp dùng để chôn lấp chất thải dưới dạng bùnnhão Bãi chôn lấp chất thải rắn hỗn hợp: là nơi dùng để chôn lấp chất thải thôngthường và cả bùn nhão

Theo kết cấu Bãi chôn lấp gồm có BCL nổi: là bãi chôn lấp xây nổi trên mặtđất ở những nơi có địa hình bằng phẳng Bãi chôn lấp chìm: là loại bãi chìm dướimặt đất hoặc tận dụng các hồ tự nhiên, mỏ khai thác cũ, hào, mương, rãnh Bãi chônlấp kết hợp: là bãi xây dựng nửa chìm, nửa nổi và Bãi chôn lấp ở khe núi: là loạibãi được hình thành bằng cách tận dụng khe núi ở các vùng núi, đồi cao

Phân loại theo quy mô: phân ra thành các loại nhỏ, vừa , lớn, và rất lớn

 Lựa chọn địa điểm để xây dựng Bãi chôn lấp chất thải rắn [3]

Khi lựa chọn địa điểm bãi chôn lấp phải căn cứ vào các chỉ tiêu tổng hợp liênquan đến đô thị, chỉ tiêu xây dựng, vận hành bãi, địa chất, thủy văn, chỉ tiêu về môitrường, văn hóa xã hội…

Các yếu tố tự nhiên – kỹ thuât: (Địa hình, Khí hậu, Thủy văn, Địa chất thủyvăn, Địa chất công trình, Yếu tố tài nguyên - khoáng sản, Cảnh quan sinh thái )Các yếu tố kinh tế - xã hội: (Sự phân bố dân cư của khu vực, An ninh và quốcphòng, sự đồng tình của người dân…)

Các yếu tố về cơ sở hạ tầng Giao thông và các dịch vụ khác Hiện trạng sửdụng đất Phân bố các cơ sở sản xuất công nghiệp, khai khoáng hiện tại và tươnglai Hệ thống cấp thoát nước và mạng lưới điện Ngoài ra cần đề cập đến các bản đồđịa hình, bản đồ quy hoạch đất, sử dụng đất, bản đồ giao thông…

Bảng 1-1: Các chỉ tiêu lựa chọn địa điểm Bãi Chôn Lấp

Nguồn:Thiết kế Bãi Chôn Lấp và quản lý tổng hợp chất thải rắn

PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ MƯA VÀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 2.1 TỔNG QUAN CHUNG[5][6]

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

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

 Đặc trưng

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

Các giọt mưa nhỏ là có dạng gần như hình cầu Các giọt lớn hơn thì bị bẹt dần

đi, giống như bánh hamburger, còn các giọt rất lớn thì có hình dạng giống như cái

dù Trung bình thì giọt mưa có kích thước từ 1 mm đến 2 mm theo đường kính.Những giọt mưa lớn nhất trên Trái Đất đã được ghi lại ở Brasil và quần đảoMarshall năm 2004 - một số giọt có kích thước tới 10 mm Kích thước lớn được giảithích là sự ngưng tụ trong các hạt khói lớn hay bởi sự va chạm giữa các giọt mưatrong một khu vực nhỏ với lượng rất lớn nước lỏng

Nước mưa có độ pH nhỏ hơn 6 một, do nó hấp thụ dioxit cacbon trong khíquyển, nó bị điện ly một phần trong nước, tạo ra axit cacbonic Ở một số sa mạc,các luồng không khí vận chuyển cả cacbonat canxi lên không trung, do đó nướcmưa ở đây có thể là có pH bằng hoặc cao hơn 7 Các trận mưa có pH thấp hơn 5,6thì được coi là mưa axít

Lượng mưa tại một khu vực nào đó được đo bằng các máy đo lượng mưa đặttại một số điểm ngẫu nhiên, xa khu vực có thể ảnh hưởng đến độ chính xác củaphép đo Nó là độ cao lượng nước thu được sau cơn mưa trên một bề mặt phẳng,không bị nhà cửa hay cây cối bao phủ hay che lấp và có thể được tính bằng mm(milimét) hay L/m²

 Công dụng

Nước mưa có thể được sử dụng như nước uống Nước mưa cũng là nguồncung cấp nước cho các loại cây trồng Sau khi mưa, đa số người đều cảm thấy dễchịu, hiện tượng này được giải thích là do lượng ion mang điện tích âm tăng lên, tuyvậy nếu mưa kéo dài nhiều ngày thì do độ ẩm tăng cao thì lại gây cảm giác khóchịu.Mưa mang lại nước, nguồn sống cho tất cã các sinh vật trên Trái Đất Ở nhữngvùng có nhiệt độ cao mưa làm giảm nhiệt Mưa là một mắt xích quan trọng trongchu kỳ tuần hoàn của nước Con người lợi dụng điều này để khai thác nănglượng Mặt Trời gián tiếp từ nước bằng các nhà máy thủy điện

 Phân loại

Trong dân gian, mưa được phân thành mưa rào, mưa phùn, mưa ngâu

Trung tâm khí tượng thủy văn VN phân mưa theo mức độ lượng mưa: Mưavừa Lượng mưa đo được từ 16 – 50 mm/24h Mưa to Lượng mưa đo được từ 51 –

100 mm/24h và mưa rất to Lượng mưa đo được > 100 mm/24h

2.1.2 Hệ thống thoát nước mưa

 Hệ thống thoát nước[1][7]

Hệ thống thoát nước là tổ hợp công trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuậtđược tổ chức để thực hiện nhiệm vụ chuyển nước ra khỏi khu vực

Phân loại hệ thống thoát nước: tùy thuộc vào hình thức thu gom, vận chuyển,

mục đích và yêu cầu xử lý và sử dụng nước:

 Hệ thống thoát nước chung

 Hệ thống thoát nước riêng (riêng hoàn toàn, riêng không hoàn toàn)

 Hệ thống thoát nước nửa riêng

 Hệ thống thoát nước hỗn hợp

Hình 2-1:Sơ đồ hệ thống thoát nước chung

 Hệ thống thoát nước mưa[4]

Nhiệm vụ của hệ thống thoát nước mưa là vận chuyển nước mưa ra khỏi khuvực đang quan tâm (khu dân cư, khu công nghiệp, bãi chôn lấp…) một cách nhanhchóng để tránh ngập lụt

Đối với nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa do đó thoát nước mưa có

ý nghĩa quan trọng, có ảnh hưởng đến nền kinh tế quốc dân:

 Chống ngập lụt tức thời cho các thành phố

 Giải quyết vấn đề tiêu thủy chống úng cho vùng đồng bằng

 Hạn chế tối đa gia tăng nước rỉ rác cho các bãi chôn lấp

Trước khi thiết kế hệ thống thoát nước mưa cho vùng náo đó ta phải chọn hệ thốngthoát nước cho vùng đó Hệ thống thoát nước mưa cũng chia làm các bộ phận sau: Mạng lưới thoát nước mưa gồm mạng lưới thoát nước mưa bên trong và bênngoài Mạng lưới thoát nước mưa trong thu nước từ nền, mái nhà… Mạng lưới thoátnước mưa bên ngoài có nhiệm vụ thu nước mưa từ mạng lưới thoát nước mưa bêntrong và vận chuển ra khỏi thành phố, khu công nghiệp, bãi chôn lấp… nó gồm các

bộ phận sau:

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

 Giếng thu nước mưa

 Trạm bơm thoát nước mưa

 Hồ điều hòa

 Công trình xả nước mưa và nguồn

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

Ngoài ra để thiết kế được hệ thống thoát nước mưa ta cần có những thông tin

số liệu cần thiết: cường độ mưa, thời gian mưa, dụng cụ đo mưa, các chu kỳ lập lạitrận mua và chu kỳ ngập lụt tức thời

Hình 2-2 :Bố trí rãnh thoát nước mặt trong bãi chôn lấp

PHẦN 3: TÍNH TOÁN CHI TIẾT

3.1 THIẾT KẾ Ô CHÔN LẤP BCL[3]

3.1.1. Tính toán lượng chất thải rắn

Xem như mức tăng trưởng của địa phương chính là tốc độ phát sinh chất thải rắn:Khối lượng CTR phát sinh năm n

Trong đó N: Khối lượng CTR phát sinh

Q: Khối lượng CTR thu gom

q: Tốc độ tăng trưởng kinh tế(%)

cơ 42%, rác thành phần khác không thể tái chế sử dụng được là 43% Lượng ráchữu cơ sử dụng làm phân hữu cơ đang còn hạn chế chỉ khoảng 5% là được sử dụng.Như vậy lượng rác thực tế mang đi chôn lấp chỉ khoảng 80% lượng rác thu gomđược

Theo TCVN 261-2001 chọn kích thước ô chôn lấp và thời gian vận hành căn

cứ vào khối lượng CTR tiếp nhận

 Thể tích rác đem chôn lấp:

V ¿G/ ρ

Trong đó:

V: thể tích chất thải rắn, ( m3)

G: lượng chất thải rắn đem chôn lấp, ( tấn )

ρ: khối lượng riêng chất thải rắn

 Thể tích rác sau đầm nén:

Vrác nén = V ¿ k ( m3 )Trong đó:

k: hệ số đầm nén (0.6-0.9)

 Diện tích ô chôn lấp:

S= Vrác nén / h (m3)Trong đó:

h: Chiều cao ô chôn lấp (h<20m), m

 Tính tổng diện tích bãi chôn lấp biết công trình phụ trợ chiếm 10-30%diện tích bãi chôn lấp

 Vậy ta có bảng tính toán:

GĐ thu gom ( tấn) Lượng CTR

Tỷ lệ chôn lấp (%)

Lượng đi chôn lấp (tấn)

Tính tổng hai năm

V rác chôn lấp (m 3 )

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA

3.2.1. Vạch tuyến hệ thống thoát nước mưa[6] [1]

 Nguyên tắc

Mạng lưới thoát nước mưa là một khâu rất quan trọng,nó được thiết kế nhằmđảm bảo thu và vận chuyển nước mưa ra khỏi đô thị một cách nhanh nhất, chốnghiện tượng úng ngập đường phố và các khu dân cư Việc làm này được tiến hànhdựa theo địa hình mặt đất ( tự nhiên,san nền ) để nước có thể tự chảy được.Để đạtđược yêu cầu đó, khi vạch tuyến chúng ta phải dựa trên một số nguyên tắc sau:

 Đặt cống theo chiều dốc địa hình,có chiều dài ngắn nhất nhưng phục vụđược diện tích là lớn nhất

 Tránh không cho cống thoát nước mưa gặp các công trình như đườnggiao thông,đường xe lửa,các đường ống,đường dây kỹ thuật, Nếu buộc phải giaocắt thì cống thoát nước phải đặt vuông góc với những công trình này

 Những chỗ ngoặt, gấp khúc thì phải giữ được hướng dòng chảy

 Nước mưa được xả thẳng vào nguồn (sông, hồ gần nhất bằng cách tự chảy)

 Tránh xây dựng các trạm bơm thoát nước mưa

BCL với hai con sông, sông B chạy dọc BCL ở phía Tây Sông A chạy dọcBCL ở phía Đông và sẽ là nguồn nhận nước thải từ BCL khi có mưa xuống (thoátnước mưa)

Với đặc điểm về điều kiện tự nhiên trên, cũng như các điều kiện về quy hoạch

đô thị (dân sinh, các công trình công cộng, nhà máy xí nghiệp ), ta đi đến quyếtđịnh lựa chọn phương án mạng lưới thoát nước thải và nước mưa của BCL theo sơ

đồ ranh giới thấp

Phương án : Ta bố trí tuyến cống chính đi gần như vuông góc với sông A Các

cống góp lưu vực sẽ chạy theo các trục đường từ Đông - Bắc xuống Tây - Nam,theo hướng song song với sông B Phương án vạch tuyến này rất phù hợp với địa