Đự án THIẾT kế XƯỞNG ủ PHÂN COMPOST

Giải pháp chôn lấp rác đã được áp dụng hầu hết ở tất các các đô thị trong cả nước với nhiều loại hình và kỹ thuật xử lý khác nhau, từ bãi chôn lấp hở đến các bãi chôn lấp kín, bãi chôn l

Thuyết minh dự án

THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG Ủ COMPOST

RẠCH GIÁ – KIÊN GIANG

Cần Thơ, 10/2007

NỘI DUNG

MỤC LỤC 1

I.2 Cán văn bản pháp quy và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng 3

II.3 Tính toán thiết kế kỹ thuật 6

II.3.3 Tính toán kỹ thuật 7

BÁO CÁO THIẾT KẾ KỸ THUẬT

DỰ ÁN Ủ COMPOST RÁC HỮU CƠ RẠCH GIÁ, KIÊN GIANG

I Giới thiệu chung

I.1 Tổng quan

Hiện nay, vấn đề xử lý rác đô thị ngày càng được đặc biệt quan tâm bên cạnh vấn đề xử

lý nước thải đô thị Quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa đã và đang diễn ra mạnh mẽ trong vùng, kéo theo các vấn đề môi trường cũng ngày càng lớn; trong đó, rác thải là một vấn đề đang được đặc biệt quan tâm trong những năm gần đây Hiện nay, công nghệ xử

lý rác trong nước còn nghèo nàn và chưa được quan tâm phát triển đúng mức Giải pháp chôn lấp rác đã được áp dụng hầu hết ở tất các các đô thị trong cả nước với nhiều loại hình và kỹ thuật xử lý khác nhau, từ bãi chôn lấp hở đến các bãi chôn lấp kín, bãi chôn lấp hợp vệ sinh có kết hợp thu hồi năng lượng Ủ compost là một giải pháp xử lý rác đơn giản, ít chi phí đầu tư cho vận hành và ít tốn diện tích sử dụng đất nhất

Trong giai đoạn hiện nay, việc đưa thêm các giải pháp xử lý rác mới (ủ compost hiếu khí hoặc yếm khí, thiêu đốt, nhiệt phân,…) vào trong hệ thống quản lý và xử lý rác đô thị ở nước ta là rất cần thiết nhằm giúp giảm áp lực xử lý rác và làm tăng hiệu quả của hệ thống xử lý rác đô thị

Các mô hình công nghệ ủ compost được phân loại theo nhiều cách khác nhau như ủ compost tĩnh hay động, ủ compost thông khí cưỡng bức hay tự nhiên, có hay không đảo trộn; hoặc có thể phân loại theo hệ thống ủ compost mở và hệ thống kín, liên tục hay không liên tục

Đặc điểm của rác ở Kiên Giang, cũng như của các thành phố khác trong khu vực, có hàm lượng chất hữu cơ rất cao chiếm tỷ trọng trung bình từ 65 – 75% về khối lượng Đây là vật liệu có thể tận dụng để chế biến thành phân vi sinh (phân compost) hiệu quả nhất, vì vậy giải pháp ủ phân compost chắc chắn sẽ thích hợp cho việc xử lý rác này nếu chúng được phân loại để loại bỏ các thành phần khó phân hủy

Trên cơ sở đó, dự án “Xây dựng mô hình thí điểm hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị cho thành phố Rạch Giá – tỉnh Kiên Giang trên cơ sở phân loại rác tại nguồn có sự tham gia của cộng đồng” địa chỉ tại 1226A Nguyễn Trung Trực, phường An Bình, thành phố Rạch Giá, tỉnh Kiên Giang, đã tiến hành lập quy hoạch thiết kế hệ thống ủ phân compost

thí điểm bằng phương pháp hiếu khí tự nhiên Hệ thống ủ rác được đặt tại Huyện Châu Thành, Rạch Giá, Kiên Giang với sự tư vấn của Công ty CP Tư vấn và Đầu tư Xây dựng Tây Đô

I.2 Các văn bản pháp quy và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

Văn bản pháp quy

- Tài liệu dự án “Xây dựng mô hình thí điểm hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị cho thành phố Rạch Giá – tỉnh Kiên Giang trên cơ sở phân loại rác tại nguồn có sự tham gia của cộng đồng” do Ban quản lý dự án cung cấp;

- Hợp đồng tư vấn số 05/EX-SEC-041 giữa Ban quản lý dự án và Công ty CP Tư vấn & Xây dựng Tây Đô về việc thiết kế phân xưởng ủ phân compost từ rác thải hữu cơ sinh hoạt, đào tạo và huấn luyện kỹ thuật vận hành, và chuyển giao công nghệ;

- Công văn 1751/BXD-VP ngày 14 tháng 8 năm 2007 về định mức chi phí quản lý dự

án và chi phí đầu tư xây dựng công trình;

- Thông tư số 05/2007/TT-BXD ngày 25/07/2007 của Bộ Xây dựng về Hướng dẫn và lập quản lý chi phí đầu tư xây dựng công trình;

- Nghị định số 99/2007/NĐ-CP ngày 13 tháng 6 năm 2007 của chính phủ về Quản

lý chi phí đầu tư xây dựng công trình;

- Quyết định số 1005/QĐ-UBND ngày 07 tháng 06 năm 2007 của UBND tỉnh Kiên Giang “Quy định chi phí vật liệu xây dựng đến hiện trường xây lắp; điều chỉnh hệ số phụ cấp nhân công lưu động, nhân công khu vực, chi phí xây dựng nhà tạm trong dự toán công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Kiên Giang

Các tiêu chuẩn sử dụng trong tính toán bao gồm:

- Luật Xây dựng số 16/2003/QH11 ngày 26 tháng 11 năm 2003 của Quốc hội nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam;

- Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005/QH11 ngày 29 tháng 11 năm 2005;

- Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng hiện hành của Việt Nam;

- Kết cấu bê tông cốt thép TCXD – 41 – 70;

- Tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737: 1995;

- Qui trình thiết kế 14 TCN 84- 91;

- TCVN 6696-2000 Chất thải rắn – Bãi chôn lấp hợp vệ sinh Yêu cầu chung về bảo vệ môi trường;

- TCVN 6705:2000 Phân loại chất thải rắn không nguy hại;

I.3 Mục tiêu của đề án

Thiết kế một hệ thống ủ phân compost khép kín quy mô nhỏ, công suất xử lý 8 T/ngày,

để ủ rác hữu cơ thành phân vi sinh có thể ứng dụng trong nông nghiệp và nghề vườn

II Nội dung thiết kế kỹ thuật

II.1 Thiết kế qui trình xử lý rác đô thị

Dựa trên kinh nghiệm thiết kế các hệ thống xử lý phân hữu cơ tại Phòng thí nghiệm Đại học Cần Thơ kết hợp với các quy trình xử lý phân vi sinh đang áp dụng hiện nay tại một

số tỉnh thành, đơn vị tư vấn thiết kế quy trình xử lý rác hữu cơ (hình 1)

Hình 1 Quy trình xử lý rác hữu cơ thông khí tự nhiên

Rác đô thị được phân loại để loại bỏ các thành phần phi hữu cơ (nhựa, thủy tinh, vải, sắt thép, xà bần,…), phần rác hữu cơ được đưa vào quá trình ủ Các thành phần rác ủ sẽ qua các công đoạn ủ (35 ngày) Rác sau ủ được sàng và loại bỏ các thành phần vô cơ còn sót lại trong hổn hợp phân ủ và hoàn lưu lại mẻ ủ các thành phần khó phân hủy (chưa phân hủy thành mùn) Sau đó, hổn hợp rác này được đưa ra bãi ổn định tự nhiên khoảng 50 ngày Đây là thời gian cần thiết đảm bảo cho rác hữu cơ hoàn toàn biến thành phân vi sinh Phân vi sinh sau quá trình ủ sẽ được kiểm định các thông số chất lượng (pH, tỷ lệ C/N, TN, TP, K, và độ tơi xốp) trước khi đưa vào sử dụng thực tế

II.1.1 Công đoạn ủ rác

Rác đã phân loại được đưa vào bể ủ hiếu khí bằng thông khí tự nhiên trong các bể ủ với thể tích đủ cho lượng rác yêu cầu 8T/ngày Để đảm bảo cho việc thông khí tốt cho quá trình ủ, một hệ thống thông khí tự nhiên bằng các ống nhựa PVC φ90 đặt thẳng đứng và

Rác hữu cơ Ủ hiếu khí

Hữu cơ khó phân hủy

Đã phân loại

Chất vô cơ

(còn xót lại)

bố trí đều trong mẻ ủ với các khoảng cách 0,7m x 0,7m Thêm vào đó, thành bể được thiết kế với bê tông cốt thép có các lỗ thông khí bố trí theo dạng lưới ô vuông (a x a =

150 x 150 mm), kích thước lỗ là φ20

Thời gian ủ trong quá trình được thiết kế là 35 ngày cho mỗi mẻ ủ Một phần rác hữu cơ khó phân hủy được phân loại qua sàng từ bãi ổn định được đưa trở lại quá trình ủ (có thể dùng làm vật liệu phủ bên ngoài của mẽ ủ compost)

Nước rỉ sinh ra trong quá trình ủ được thu gom vào trong một đường ống thiết kế đặt giữa đáy bể ủ có đường kính φ115 và được dẫn đến các hố thu gom Đường ống này kết hợp việc thông khí với thoát nước rỉ Nước rỉ từ rác được thu gom vào hệ thống 6 hố thu gom nước rỉ (xem bản vẽ COM-07 và COM-02), và sau đó chúng được công nhân tưới ẩm lại cho mẻ ủ bằng thùng nước Như vậy, quá trình ủ này được xem là không có nước rỉ rác

và không cần xử lý nước rỉ

II.1.2 Công đoạn ổn định (khoáng hóa)

Rác sau khi ủ được đưa đến bãi ổn định và được phân loại (bằng thủ công hoặc bằng cơ giới) thành ba loại hữu cơ đã phân hủy (mùn), hữu cơ khó phân hủy và vật liệu vô cơ Hữu cơ khó phân hủy được đưa trở lại quá trình ủ và dùng làm vật liệu phủ bên ngoài của

mẽ ủ compost Thành phần vô cơ được loại bỏ khỏi quá trình ủ (thành phần này ước tính khoảng 2%)

Mùn sau khi sàng được đưa đi cố định, thời gian này còn gọi là thời gian thuần thục hay khoáng hóa, thời gian khoáng hóa ở bãi cố định được chọn là 50 ngày, đây là thời gian đảm bảo cho mùn được thuần thục (oai) và có thể sử dụng làm phân bón trong nông nghiệp Thời gian này có thể dao động từ 40 – 50 ngày tùy vào điều kiện thời tiết (nhiệt

độ và độ ẩm môi trường) Rác ở đây được công nhân xới đảo 2 ngày 1 lần

Tại các công đoạn ủ và ổn định cần có hệ thống che mưa (vào mùa mưa)

II.2 Đặc điểm công nghệ

Ưu điểm:

- Hệ thống tạo điều kiện dể dàng cho việc tái chế các chất phi hữu cơ thành những vật liệu có thể tái sử dụng được;

- Không tốn đất chôn lấp chất thải rắn;

- Không có nước rỉ rác và giảm tối thiểu khí độc hại sinh ra trong quá trình phân hủy

rác hữu cơ Quá trình ủ hiếu với hệ thống thông khí tự nhiên nên chắc chắn lượng khí

gây hiệu ứng nhà kính như CO2, CH4 sinh ra do các phản ứng phân hủy yếm khí là

không có;

- Việc phân loại rác ban đầu và vận hành thủ công sẽ giúp tạo thêm việc làm cho một

lực lượng lao động nhàn rỗi ở địa phương;

- Công nghệ đơn giản, dễ vận hành và không đòi hỏi trình độ lao động cao

Khuyết điểm:

- Nếu áp dụng với các hệ thống ủ công suất lớn và nhà máy ủ nằm gần khu dân cư thì

cần phải quan tâm đến việc xử lý mùi và cần phải thực hiện cơ giới hóa các công đoạn

tưới ẩm, sàng, đảo trộn

II.3 Tính toán thiết kế kỹ thuật

II.3.1 Các yêu cầu thiết kế

- Diện tích khu đất: 40 m x 50 m = 2.000,00 m2;

- Ủ compost thông khí tự nhiên;

- Công suất thiết kế: 8 T/ngày;

- Thời gian ủ: 35 ngày; thời gian ổn định là 50 ngày;

- Yêu cầu kỹ thuật:

Thông số thiết kế Điều kiện tối ưu

VẬT LIỆU THIẾT KẾ:

Bêtông mác 200, Rn=90 Kg/cm2

Cốt thép:

Thép AII: Ra=2800 kg/cm2

II.3.2 Phương án thiết kế

II.3.2.1 Đề xuất và lựa chọn phương án thiết kế

Với yêu cầu ủ rác như trên, chúng tôi đề xuất 2 phương án thiết kế như sau:

a Phương án 1

Ủ rác theo quy trình đề xuất ở trên (mục II.1), trong đó các công đoạn tưới ẩm, sàng, và đảo trộn (giai đoạn khoáng hóa) được thực hiện bằng thủ công Đây là phương án ủ thông thường, có thể áp dụng xử lý rác quy mô nhỏ, yêu cầu cơ khí hóa thấp

b Phương án 2

Ủ rác theo quy trình trên (mục II.1), các công đoạn tưới ẩm, sàng và đảo trộn được cơ giới hóa Các thiết bị này không có trên thị trường, nhưng có thể đặt hàng và chế tạo ở các cơ sở cơ khí

- Tưới ẩm bằng máy bơm và có lắp đặt thiết bị điều khiển tự động; khi cần tưới, các máy bơm sẽ tự động hoạt động theo chương trình thiết lập sẵn;

- Sàng bằng máy sàng (sử dụng motor điện) loại di động và có thể di chuyển dể dàng trong khu vực ủ compost;

- Đảo trộn bằng thiết bị cơ khí, loại máy xới đảo bằng gàu múc Khi lắp đặt loại máy xới đảo này cần phải thiết kế thêm hệ thống đường ray và kết cấu bao che kiên cố

Như vậy, hai phương án này gần như giống nhau hoàn toàn về quy trình và nguyên tắt hoạt động; chỉ khác nhau ở 3 công đoạn tưới ẩm trong quá trình ủ, sàng và xới trộn trong quá trình khoáng hóa (giai đoạn thuần thục) Mặt khác, do yêu cầu của chủ đầu tư và đặt điểm vị trí xây dựng hệ thống ủ không có điện nên chúng tôi tính toán và thiết kế theo phương án 1

II.3.3 Tính toán kỹ thuật

II.3.3.1 Tính toán bể ủ phân compost

a Thể tích bể ủ

Yêu cầu cho thiết kế bể ủ, công suất 8 T/ngày

- Khối lượng trung bình của rác hữu cơ: m = 420 kg /m3 (đã phân loại)

- Thể tích cần ủ trong ngày:

3

/ 400

/ 8000

m m

kg

ngày kg

Chọn thể tích bể ủ là 20 m3

b Tính số lượng bể ủ

- Do thành và đáy bể luôn tiếp xúc với rác ẩm trong điều kiện ủ, vì thế ta chọn giải pháp thiết kế bể ủ bằng tường bê tông cốt thép trên nền đà kiềng nhằm đảm bảo tính ổn định của công trình Kích thước của bể ủ được tính như sau:

o chọn bề rộng b = 2,0 m;

o bề cao h = 1,25 m; chiều dài là:

m m

m h

b

V

25 , 1 0 , 2

20

*

3

=

=

=

- Bể được thiết kế với kích thước: Dài x rộng x cao = 8 m x 2 m x 1,3 m

- Số lượng bể ủ cần thiết là N = 35 bể tương ứng với 35 ngày ủ; Để dự phòng ta chọn Ntk = 36 bể và được bố trí như hình trong bản vẽ số COM-01

c Thiết kế bể ủ

Bể ủ rác được thiết kế như hình 2

Hình 2 Mặt cắt của một bể ủ compost

A buffer sand layer 5cm Reinforced concrete 8cm #200 Hollow brick (half)

Concrete, rock 4x6 #100

Pipe PCV Φ 90 with hole

Con 4x6

#100, 10cm

Rein con.

#200, 6cm Drainage ditch

Pipe PCV Φ 90

Thành bên và bản đáy:

- Bể ủ được thiết kế bằng bê tông cốt thép toàn khối, thi công tại chỗ Do khối lượng thể tích của rác không lớn γ = 0,4 T/m3, chiều cao chứa rác nhỏ h = 1,3 m,

do đó áp lực đặt lên thành bể cũng không lớn Vì vậy, thành bể được thiết kế theo cấu tạo với bề dày thành là 0,08m Bản đáy cũng được thiết kế theo độ dày giống như thành bên và được đặt trên nền đá bê tông 4x6cm, độ dày 0.1 m với độ dốc đáy là 10% dốc từ thành vào tâm bể và độ dốc 2% theo hướng chiều dài bể

- Nước rỉ thoát ra được thu vào trong ống PVC φ = 90 và đưa về các hố thu gom (6

hố thu cho toàn bộ hệ thống) (xem bản vẽ số COM-07) Nước rỉ thu hồi được sử dụng để tưới ẩm cho rác, quá trình tưới ẩm được thực hiện bằng thủ công (công nhân)

d Cột và hệ thống đà kiềng bê tông cốt thép

Tải trọng trung bình đặt lên bản đáy hệ thống là:

qrác = γ x H = 0.4 T/m3 x 1.25 m = 0.5 T/m2

Tải trọng bản thân của bản đáy bê tông:

qbt = γbt x dđáy = 2500 kg/m3 x 0.08 m = 200 kg/m2 = 0.2 T/m2

Tổng tải trọng phân bố đều đặt lên bản đáy là:

q = n.(qrác + qbt) = 1.05 x (0.5 T/m2 + 0.2 T/m2) = 0.74 T/m2

Với n = 1.05 là hệ số an toàn

Tải trọng đặt lên bản đáy của hệ thống rất nhỏ, vì vậy hệ thống được thiết kế theo cấu tạo

và được thiết kế như trong bản vẽ số COM-03 đính kèm

II.3.3.2 Thiết kế các hạng mục phụ

Nhà kho và nhà bảo vệ

Nhà kho, phòng sinh hoạt chung và nhà bảo vệ được thiết kế với diện tích mỗi hạng mục như sau:

Nhà bảo vệ: dùng cho 1 nhân viên bảo vệ làm công tác bảo vệ và quản lý toàn bộ khu xử

lý và công việc đóng mở cổng khi có xe ra vào

Diện tích: 2 m x 3 m = 6 m2

Phòng sinh hoạt chung:

Diện tích: 2m x 4.5m = 9m2

Nhà kho: dùng để chứa các dụng cụ cần thiết như xẻng, thùng, bàn cào rác, xe đẩy rác, các thiết bị đo pH, nhiệt độ, bạt phủ và kết cấu bao che tạm thời,… và các thiết bị linh tinh khác

Diện tích: 3m x 4.5m = 13.5 m2

Kết cấu bao che

Kết cấu bao che trong công trình bao gồm kết cấu bao che cho hệ thống ủ rác và kết cấu bao che cho bãi ổn định Kết cấu bao che này chỉ sử dụng tạm thời trong mùa mưa, trong mùa nắng không cần sử dụng kết cấu này vì vậy các kết cấu bao che này được thiết kế nhằm tháo dỡ dể dàng và mang cất trong kho trong mùa nắng

Bao che hệ thống ủ: Các kết cấu bao che của hệ thống ủ được thiết kế cho từng cặp bể ủ

(4 hàng bể) xem bản vẽ COM-04 Như vậy, chúng ta có 3 nhịp kết cấu bao che tương ứng với 12 hàng bể ủ Bao che bằng vải bạt nhựa Đài Loan hoặc Hàn Quốc, độ dày 4mm, khổ 1.5m

Diện tích của mỗi nhịp kết cấu: Dài x rộng = 10 m x 25m = 250 m2

Diện tích vải bạt (nghiêng 25o so với đường nằm ngang):

a1 = 10.8 m x 25m = 270 m2

Diện tích của vải bạt cho 3 khung: A1 = 3a1 = 3 x 270 m2 = 810 m2

Bao che bãi ổn định: Kết cấu bao che bãi ổn định được thiết kế bằng dàn kèo thép khung

nhịp 4.5 m (5.3 m phủ ngoài), bước cột 10m phía trên cũng sử dụng vải bạt bằng nhựa Đài Loan hoặc Hàn Quốc, dài 4mm, khổ 1.5m Do sử dụng kết cấu bao che bằng vải bạt

có tải trong rất nhẹ nên các khung thép không cần phải tính toán chi tiết, chúng được thiết

kế theo cấu tạo

Diện tích bao che bãi ổn định: 5.3m x 30m = 162 m2

Diện tích vải bạt: A2 = 5.5 m x 30 = 165 m2

Tổng diện tích vải bạt cần bao phủ là: A = A1 + A2 = 810 m2 + 165 m2 =975 m2; ngoài

ra cần phải tính đến các mối nối và các cắt vụn, kích thước thiết kế là 1000 m2