THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM VÀ TẬN DỤNG KHÍ BÃI RÁC CỦA BÃI CHÔN LẤP PHỤC VỤ 2 TRIỆU DÂN
Mở đầu Trớc quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá và sự phát triển ngày một cao của nền công nghiệp trong mỗi quốc gia, cũng nh trên phạm vi trên toàn thế giới, nhiều vấn đề môi trờng đã nảy sinh và thực sự trở thành nỗi lo của toàn nhân loại. ở nớc ta, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đang diễn ra với tốc độ cao, bộ mặt xã hội đã có những bớc biến đổi tích cực. Bức tranh về công nghiệp hoá với các khu công nghiệp tập trung và hiện đại đang mở ra trớc chúng ta, hứa hẹn một sự phát triển đầy triển vọng. Tuy nhiên, song song với sự phát triển đó, đã làm nảy sinh nhiều vấn đề môi trờng. Tại các thành phố, các khu công nghiệp, chất lợng môi trờng hầu nh đang có chiều hớng xấu đi, trở thành nguy cơ đe doạ cuộc sống không chỉ đối với những ngời lao động trực tiếp với môi trờng ô nhiễm, mà còn đối với cả khu dân c lân cận. Một trong những vấn đề môi trờng đang đợc đề cập đến hiện nay đối với các nớc phát triển trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng là vấn đề chôn lấp chất thải rắn và ảnh hởng của nó tới môi trờng. Việt Nam hiện nay có trên 150 bãi chôn lấp chất thải rắn các loại, nhng trong số đó phần lớn các bãi chôn lấp là không đủ tiêu chuẩn của bãi chôn lấp hợp vệ sinh, vì vậy mà các bãi chôn lấp này đã và đang gây ra những ảnh không nhỏ tới môi trờng. Bên cạnh những ảnh hởng do hoạt động chôn lấp, ảnh hởng của nớc rác thì ảnh hởng tới môi trờng do khí sinh ra từ bãi chôn lấp chất thải rắn cũng là một vấn đề cần đợc quan tâm và xem xét. Khí sinh ra từ bãi chôn lấp chất thải rắn hay còn gọi là khí bãi rác (Landfill gas), với thành phần khí Cacbonic, Metan và một lợng nhỏ các thành phần khí độc hại khác không chỉ gây nguy hiểm do cháy nổ và là nguồn gây ô nhiễm môi trờng sinh thái. Nhận thức đợc vấn đề đó, nhiều nớc trên thế giới nh Nhật Bản, Mỹ, Canada, Đức đã quản lý và kiểm soát rất hiệu quả khí bãi 1 rác, không chỉ giảm tối thiểu những ảnh hởng môi trờng mà hơn thế nữa họ còn tận dụng làm khí đốt hay sản xuất điện ở Việt Nam, kiểm soát và tận dụng khí bãi rác cha đợc nghiên cứu nhiều. Hầu hết các bãi chôn lấp chất thải rắn trên cả nớc cha có hệ thống kiểm soát khí bãi rác thật triệt để, đã và đang gây ra những ảnh hởng tới môi trờng sinh thải đặc biệt là khu vực dân c lân cận. Xuất phát từ mục tiêu nâng cao chất lợng môi trờng sống, đảm bảo vấn đề giảm thiểu ảnh hởng tới môi trờng của chất thải rắn đô thị nói chung và khí bãi rác nói riêng, đồ án: thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng khí bãi rác của bãi chôn lấp phục vu 2 triệu dân .Nhằm đa ragiải pháp thích hợp trong việc kiểm soát những ảnh hởng môi trờng của bãi chôn lấp chất thải rắn. Nội dung của đồ án gồm các phấn sau: Chơng I: Tổng quan về phơng pháp chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh. chơng ii: Thiết kế tổng thể cho bãi chôn lấp chất thải rắn phục vụ cho 2 triệu dân. chơng III: Dự tính lợng khí rác sinh ra tại bãi chôn lấp phục vụ 2 triệu dân. chơng IV: Thiết kế hệ thống thu gom và tận dụng khí bãi chôn lấp phục vụ 2 . Chơng I Tổng quan về phơng pháp chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh. 2 1.1 Sự ra đời và vai trò của phơng pháp chôn lấp chất thải hợp vệ sinh. Hiện nay trên thế giới có nhiều phơng pháp xử lý có hiệu quả. Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội, trình độ công nghệ và điều kiện tự nhiên của mỗi nớc mà áp dụng các biện pháp cho thích hợp. Trong các phơng pháp xử lý chất thải thì phơng pháp chôn lấp là phổ biến nhất, phù hợp với các nớc nghèo, đất đai rộng. Phơng pháp này có thể áp dụng với nhiều loại chất thải khác nhau nh rác thải hữu cơ, bùn thải, các chât trơ bị loại ra trong quá trình làm phân compost hay cho sau khi đốt chất thải. 1.2 Tình hình chôn lấp chất thải rắn ở các nớc trên thế giới và trong khu vực 1.3 Sơ lợc về chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh 1.3.1 công nghệ xử lý nớc rác. 1.3.2 công nghệ xử lý khí rác chơng ii:thiết kế tổng thể cho bãi chôn lấp chất thải rắn phục vụ cho 2 triệu dân. 2.1 lựa chọn địa điểm xây dựng b i chôn lấp.ã 2 2.1 điều kiện tự nhiên . Điều kiện tự nhiên nh địa hình, địa chất, điều kiện khí tợng, thuỷ văn có ảnh hởng rất lớn đến việc phân huỷ rác, đến việc hình thành và phát tán nớc rác, khí rác ra môi trờng xung quanh. Dới đây là giả thiết về điều kiện tự nhiên của khu vực xây dựng bãi chôn lấp rác. 1. Địa hình địa mạo 3 Khu vực xây dựng khu xử lý chất thải nằm trong khu vực có lớp đá nền chắc, đồng nhất, không có lớp đá vôi cũng nh các vết nứt kiến tạo. 2. Khí hậu. 2.2.2 điều kiện kinh tế x hội.ã 2.2 tính toán lợng rác thải và quy mô b i chôn lấp rácã 2.2.1 khối lợng rác thải Khối lợng rác thải đợc tính trên các thông số: Quy mô dân số. Tiêu chuẩn rác thải. Tỷ lệ thu gom. Quy mô dân số. Giả thiết năm 2003. dân số nội thị của 1 đô thị là 2 triệu ngời. tỷ tăng dân số tự nhiên 2%. Để tính toán lợng rác thải. ta giả thiết dân số từ nay đến năm 2013. mỗi năm tăng 5% (bao gồm cả tỷ lệ tăng tự nhiên và tỷ lệ tăng cơ học). Tiêu chuẩn thải rác. Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam. tiêu chuẩn thải rác của khu đô thị lớn là 0.8-1.2 kg/ngời. Để tính toán lợng rác thải. ta lấy tiêu chuẩn thải rác là 0.6kg/ngời.ngày. Tỷ lệ thu gom rác. Giả thiết hiện tại rác thải hàng ngày của thành phố có tỷ lệ thu gom và tiêu chuẩn thải rác nh sau: 4 Bảng 2.1: Tiểu chuẩn thải rác và tỷ lệ thu gom trong các giai đoạn. Giai đoạn 2003 2004-2008 2008-2013 2013-2023 Tiêu chuẩn rác thải (kg/ngời.ngày) 0.6 0.6 0.6 0.7 Tỷ lệ thu gom rác 80% 85% 85% 90% Tính lợng rác thải giai đoạn 1 từ 2003-2008. Lợng rác thải phát sinh là: G rácSH =N(1+q)xg Trong đó: N Số dân (ngời). G rácSH lợn rác phát sinh hàng ngày. Tỷ lệ tăng dân số( tỷ lệ tăng tự nhiên + tỷ lệ tăng cơ học). g Tỉêu chuẩn rác thải hàng ngày (kg/ngời.ngày). Với năm đầu tiên tính toán lợng rác thì q= 0. ta có số dân là N=2 triệu ngời. g=0.6 kg/ngời.ngày. Thay số vào ta có: G rácSH =2.000.000x(1+0)x0.6=1.200.000kg/ngày=1.200tấn/ngày Lợng rác phát sinh trong 1 năm là: 1.200tấn/ngày x 365ngày=438.000 tấn/năm. Lợng rác đem xử lý tại bãi chôn lấp trong 1 năm là: G rácSHCL =G rácSH x P P- Tỷ lệ thu gom rác. năm 2003 lấy P=80% Thay số ta có: G rácSHCL =438.000 x 80%=350.400 tấn/năm. Với các năm 2004- 2008 tính toán tơng tự nh năm 2003. nhng với tỷ lệ tăng dân số mỗi năm 5% và tỷ lệ thu gom rác P=85%. Tính toán giai đoạn 2 từ 2009-2013. Giai đoạn này ta cũng tính với dân số tăng 5% mỗi năm và tiêu chuẩn thải rác là g=0.6 kg/ngời.ngày. nhng tỷ lệ thu gom rác tăng lên thành 90%. Tính toán với giai đợan 3 từ năm 2014-2023. Lợng rác thải trong năm 2014 đợc tính với tỷ lệ thu gom là 95% và lợng rác thải trung bình của ngời dân là 0.7kg/ngời.ngày. Dân số trong năm này tăng 5% mỗi năm so với năm 2013. 5 Bảng 2.2: lợng rác thải phát sinh và đem chôn lấp trong các giai đoạn. Năm Dân số (ngàn.gời) Tiêu chuẩn thải rác(kg/ng- ời.ngày) Tổng l- ợng rác phát sinh (tấn) Tỷ lệ thu gom(%) Lợng rác đa đến bãi chôn lấp (tấn) Giai đoạn I 1.989.701 2003-2004 2.000 0,6 438.000 0,80 350.400 2004-2005 2.038 0,6 468.638 0,85 398.342 2005-2006 2.077 0,6 477.606 0,85 405.965 2006-2007 2.116 0,6 486.574 0,85 413.588 2007-2008 2.156 0,6 495.772 0,85 421.406 Giai đoạn II 2.230.560 Từ năm 2009-2013 2009 2.196 0,6 505.200 0,85 429.420 2010 2.239 0,6 514.858 0,85 437.629 2011 2.282 0,6 524.745 0,85 446.034 2012 2.325 0,6 534.634 0,85 454.439 2013 2.369 0,6 544.752 0,85 463.038 Giai đoạn III 6.353.689 Từ năm 2013-2023 2014 2.414 0,7 647.616 0,9 582854 2015 2.460 0,7 659.957 0,9 593961 2016 2.507 0,7 672.565 0,9 605309 2017 2.555 0,7 685.443 0,9 616898 2018 2.604 0,7 698.588 0,9 628729 2019 2.653 0,7 711.734 0,9 640560 2020 2.703 0,7 725.147 0,9 652632 2021 2.754 0,7 738.829 0,9 664946 2022 2.806 0,7 752.780 0,9 677502 2023 2.859 0,7 766.998 0,9 690298 2.2.2 quy mô b i chôn lấpã Giai đoạn I: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 1.989.701 tấn. Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là: v rác =G rác SHCL / rác (m 3 ) Trong đó : rác Tỷ trọng rác (lấy bằng 0,42 tấn/m 3 ) v rác =1.989.701/0,42=4.737.383 m 3 . 6 Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k=0.75: v rác nén = v rác x k= 4.737.383 x 0,75 =3.553.038 m 3 Diện tích bãi chôn lấp: S 1 = V rácnén / h Chọn chiều sâu chôn rác là h=18m thì diện tích bãi chôn lấp là: S 1 =3.353.038/21=263.188 m 2 Giai đoạn II: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 2.230.560 tấn. Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là: V rác =2.230.560/0,42=5.310.857 m 3 Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k =0,75: V rác =5.310.857x 0,75 =3.983.143 m 3 Diện tích bãi chôn lấp là: S 2 =3.983.143/21=221.286 m 2 Giai đoạn III: Lợng rác thải đem đi chôn lấp là 6.353.689 tấn. Thể tích rác đem chôn lấp trong giai đoạn I là: V rác =6.353.689/0,42=15.127.831 m 3 Thể tích rác sau khi đầm nén với hệ số k =0,75: V rác =15.127.831 x 0,75 =11.345.873 m 3 Diện tích bãi chôn lấp là: S 3 =11.345.873/21=630.326 m 2 Vậy diện tích cần thiết để chôn rác là: S = S 1 + S 2 + S 3 =263.188 + 221.286 + 630.326 = 1.114.800 m 2 = 112 ha Diện tích khu bãi phải lớn hơn diện tích cần chôn lấp rác do đó cần bố trí đất cho khu phụ nh văn phòng quản lý, đờng vận chuyển khu xử lý nớc rác, khu xử lý khí bãi rác, .Ta chọn diện tích khu quản lý này chiếm 20% tổng diện tích khu bãi. Có nghĩa là diện tích khu quản lý chiếm 20%, còn diện tích khu chôn lấp rác chiếm 80%Bộ khoa học công nghệ môi trờng-1998-Hội thảo t vấn về lựa chọn địa điểm, thiết kế quản lý bãi chôn lấp. Diện tích khu quản lý bãi là: S quản lý =20x112/80 =28 ha Vậy tổng diện tích bãi chôn lấp là: S bãi =S rác + S quản lý = 112 + 28 = 140 ha 2.3 thiết kế tổng thể b i chôn lấp ã Mặt bằng tổng thể của bãi chôn lấp trong giai đoạn I và II gồm các mục nh sau. 2.3.1 bố trí mặt bằng các ô chôn lấp và vận hành các ô chôn lấp. 7 Với diện tích cần để đào hố chôn rác là 112 ha, toàn bộ bãi chôn lấp đợc chia làm 20 ô chôn rác, diện tích của mỗi ô chôn rác là 56.000m 2 . Giả thiết mỗi ô chôn cách nhau 1 năm. Ô chôn lấp: - Diện tích: 56.000 m 2 (rộng trung bình 200m, dài 280m). - Độ sâu chôn lấp trung bình: 18m (Độ cao đáy bãi +5) - Thời gian vận hành 5 năm. Rác đợc chia thành 6 lớp, mỗi lớp dày 3m, khoảng 10 tháng đổ đầy 1 lớp. Tại vị trí chọn làm bãi chôn lấp có nhiều đồi núi cao, mực nớc ngầm thấp nên tôi chọn phơng pháp nửa chìm nửa nổi, với độ sâu bãi khoảng 16m, độ cao vận hành trên mặt đất khoảng 2m. Phơng pháp vận hành cho bãi chôn lấp rác thải: Dự tính rác thải trong ngày đ- ợc tập kết vào bãi chôn lấp rác từ đầu bãi đến cuối bãi theo kiểu lấn dần. Sau đó xe ủi san và đầm nén thành từng lớp (mỗi lớp có chiều cao đầm nén không quá 60cm ) cho đến khi đạt độ dày 3m. Việc thực hiện đầm nén đợc thực hiện bởi máy đầm chân cừu và xe ủi bánh xích. Cứ sau mỗi lớp, rác đợc phủ 1 lớp đất sét pha dày 30cm. Sau mỗi ngày chôn lấp cũng phải phủ 1 lớp đất dày tơng tự lên rác và đợc đầm nén. Trong quá trình chôn lấp, rác thờng xuyên đợc phun thuốc diệt côn trùng và dùng chế phẩm EM. Sau khi rác đợc đổ đày đến độ cao mong muốn, trên bề mặt của lớp rác đợc phủ 1 lớp đất sét chống thấm dày 30cm, trên cùng phủ 1 lớp đất dày 50cm để trồng cây xanh trên bãi Sau một thời gian sau khi đã hoàn thổ, có thể san ủi bãi rác và làm sân vui chơi giải trí nh: sân gon, công viên . 8 2.3.2 đê bao, độ dốc các ô chôn lấp, mái dốc taluy đào các ô chôn lấp. Bảng :độ dốc các ô chôn lấp,mái dốc taluy đào các ô chôn lấp. Ô chôn lấp Độ dốc dọc ô 1-3% Độ dốc ngang ô 5-8% Mái taluy đào m =1:0,75 a m=a:b=1:0.75 b Ngăn cách các ô là đê bao. Đê đợc đắp cao 10m, mặt đê rộng 1.5m, độ dốc mái đê m=1:1.5 m=a:b=1:1.5 a b 9 2.3.3 hệ thống giao thông Để đảm việc vận chuyển chất thải vào khu vực chôn lấp trong mọi thời tiết, ta xây dựng đờng từ ngoài vào dài với mặt đờng nhựa 3,5m , nền đờng rộng 6,5m. Đờng trong khu xử lý gồm 2 đoạn: - Đoạn vào khu xử lý nớc thải dài với mặt đờng nhựa rộng 3,5m và nền đờng rộng 6,5m. - Đoạn vào các ô chôn lấp 2.3.4 khu điều hành sản suất. Khu điều hành sản xuất đợc bố trí ở đầu bãi chôn lấp gồm các công trình: - Nhà làm việc và nhà nghỉ của các cán bộ - Gara ôtô và cầu rửa xe - Các nhà thờng trực và trạm cân 2.3.5 hệ thống chống thấm, thu gom và xử lý nớc rác Để hạn chế sự gây ô nhiễm của nớc rác tới nớc ngầm, nớc mặt khu vực bãi chôn rác, toàn bộ bãi chôn lấp rác đợc chống thấm thành và đáy bãi đồng thời dới đáy bãi có hệ thống thu gom nớc rác. Nớc rác thu gom đợc dẫn về khu xử lý. Tại đây nớc rác đợc xử lý đạt tiêu chuẩn loại B rồi thải ra sông hay ra suối. 2.3.6 hệ thống thu gom nớc ma Toàn bộ nớc ma xung quanh bãi chôn lấp đợc thu dẫn vào hệ thống rãnh rồi đổ ra sông hoặc suối. Trong thời gian xây dựng bãi, nớc ma trong bãi đợc dẫn qua đê bằng ống bêtông cốt thép và đổ ra ngoài. 2.3.7 hệ thông thu gom khí rác 10 [...]... phần rác thải Thành phần Khối lợng ớt Khối lợng khô Khối lợng riêng ( tấn) C Thành phần phân huỷ nhanh Rác 10545 42 3163 62. 5 hữu cơ Giấy 29 845. 52 27457.87 vụn H 151854 O N 20 247 .2 1189 52. 3 822 5. 424 S Tro 126 5.45 15818. 12 11916. 72 15 92. 557 121 63.84 82. 373 62 54.91575 1647.4 72 Lá cây 23 876.41 9550.565 Tổng cộng 110 826 3 353370.9 168335.9 22 4 12. 79 Thành phần phân huỷ chem Lá cây 9948.505 3979.4 02 19 02. 15 42 238.7641... Nilông đồ nhựa 2. 0 2 Cao su 1 2 Tổng cộng 4.3 22 Bảng 3: Thành phần hoá học của rác thải đô thị Thành phần % khối lợng khô C H O N S Rác hữu cơ 48.0 6.4 37.6 2. 6 0.4 Giấy vụ 43.4 5.8 44.3 0.3 0 .2 Lá cây 47.8 6.0 38.0 3.4 0.3 Vải 48.0 6.4 40.0 2. 2 0 .2 Nilông đồ 60.0 7 .2 22. 8 nhựa Cao su 69.7 8.7 1.6 TRO 5.0 6.0 4.5 3 .2 10.0 20 .0 Với giai đoạn I Từ bảng trên và khối lợng rác đem chôn lấp ở bãi trong giai... Dới đây là cơ sở lý thuyết của sự hình thành khí bãi rác, thành phần của khí bãi rác và sự di chuyển của chúng vào môi trờng xung quanh 3.1.1 các giai đoạn xảy ra trong quá trình phân huỷ rác thải Khí bãi rác là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất hữa cơ có trong bãi chôn lấp Nhìn chung sự hình thành khí bãi rác đợc xảy ra theo 5 giai đoạn 13 Giai đoạn I: Sự phân huỷ hiếu khí các hợp chất hữa... SO2, các cấu tử vết 12 - Tần suất quan trắc: 3 tháng/lần Độ sụt lún của đất Quan trắc kiểm tra độ sụt lún của lớp phủ và thảm thực vật, tần suất quan trắc 2 lần/năm Sức khoẻ con ngời Cán bộ công nhân viên làm việc tại bãi rác cần đợc kiểm tra sức khoẻ định kì 6 tháng chơng III: dự tính lợng khí rác sinh ra tại bãi chôn lấp phục vụ 2 triệu dân 3.1 cơ sở lý thuyết về sự hình thành khí rác Khi chôn lấp. .. NA =2 Trong đó: D : hệ số khuếch tán (cm2/s) gas: độ rỗng của khí gas (cm3/cm3) : tổng độ rỗng (cm3/cm3) sự chuyển động của bãi rác diễn ra theo phơng ngang, phơng thẳng đứng: khí methan nhẹ hơn không khí chuyển động nên trên, khí CO2 nặng hơn sẽ chuyển động xuống dới 20 a chuyển động đi lên của khí bãi rác Cả khí CH4 và CO2 đều có thể xuyên qua lớp đất phủ để đi vào không khí nhờ quá trình đối lu và. .. 916.85 42 5730.339 315.1686 28 .65169 458. 427 1 Nilông, đồ nhựa Cao su Tổng cộng 15917.608 14 325 .847 4565.17 573.0339 3 629 .21 5 324 .71 92 28.65169 429 .7754 134745 3 86 32. 51 1349.017 17895.37 7 15 12. 17 135 .29 97 11.93 821 179.0731 3 39794. 02 38998.14 23 398.884 28 07.866 8891.576 19897.01 19499.07 13590.8 52 1696.419 85557.14 768 02. 459 45768 .29 622 5659.903 16134.09 3899.814 311.9851 3899.814 450.468 3 3 52. 575...Để hạn chế cho việc gây ô nhiễm môi trờng và gây cháy nổ ở bãi rác, toàn bộ bãi có bố trí hệ thống giếng thu khí gas và khí gas đợc tập chung lại để chuyển thành điện năng hoặc năng lợng phục vụ cho con ngời 2. 3.8 hệ thống cấp nớc - Cấp nớc sinh hoạt dùng giếng khoan để bơm - Cấp nớc phun cho rác và rửa xe dùng nớc ở hồ sinh học của khu xử lý nớc rác 2. 3.9 hệ thống điện cấp cho toàn khu Xây dựng trạm... đổi khi lợng nớc ma thấm vào, nhng trên thực tế các bãi chôn lấp hợp vệ sinh luôn đợc cấu tạo lớp bề mặt chống thấm và thoát nớc ma nên thực tế nhiều nớc trên thế giới đã vận hành bãi chôn lấp bằng biện pháp tới nớc rác tuần hoàn trở lại bãi chôn lấp và kiểm soát độ ẩm của bãi chôn lấp luôn đạt 60-80% Việc tuần hoàn nớc rác cũng có những thu n lợi cho quá trình phân huỷ tạo khí Các giai đoạn phân huỷ... Methan trong việc sử dụng H2 Ngoài ra bản thân lợng H2S tạo ra cũng gây ảnh hởng trực tiếp tới vi khuẩn Methan 3.1.3 sự chuyển động của khí bãi rác Khí gas có thể chuyển động xuyên qua lớp rác, lớp đất phủ nhờ quá trình khuếch tán Khi khí rác hình thành, áp suất trong bãi rác lớn hơn áp suất khí quyển nhờ vậy khí rác chuyển động đợc ra ngoài Tốc độ chuyển động của các cấu tử trong khí bãi rác đợc xác định... tại bề mặt rác bị gió cuốn đi hoặc khuếch tán nhanh chóng: Công thức thành: 21 4 D 3 (C W ) is i L Ni 3 .2 tính toán khối lợng khí bãi rác Lợng khí sinh ra phụ thu c thành phần đặc tính của rác thải phụ thu c vào điều kiện khí hậu nh độ ẩm nhiệt độ Bảng 2: đặc tính cơ bản của rác thải hữu cơ Thành phần %khối lợng ớt Độ ẩm(%) Thành phần phân huỷ nhanh Rác hữu cơ 53 70 Giấy vụn 1.5 8 Lá cây 1 .2 60 Tổng