thiết kế xử lý chất thải rắn bãi chôn lấp

Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chất thải rắn xuất từ người có mặt trái đất Con người khai thác sử dụng nguồn tài nguyên trái đất để phục vụ cho đời sống mình, đồng thời thải lượng chất thải rắn Khi xã hội phát triển, trình phát sinh chất thải rắn gắn liền với trình sản xuất, giai đoạn trình sản xuất tạo chất thải rắn, từ khâu khai thác, tuyển chọn nguyên liệu đến tạo sản phẩm phục vụ người tiêu dùng Nếu khơng có biện pháp quản lý xử lý chất thải rắn hợp lý gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Hiện có nhiều cơng nghệ xử lý chất thải rắn, xử lý chất thải rắn chôn lấp phương pháp sử dụng phổ biến Việc quản lý vận hành bãi chôn lấp ảnh hưởng lớn đến môi trường sống Trong trình quản lý vận hành phải đặc biệt ý đến hệ thống tiêu thoát nước mưa bãi chôn lấp Nếu lượng nước mưa rơi xuống ô chôn lấp không xử lý chặt chẽ chảy xuống ô chôn lấp khu vực chứa nước rỉ rác, làm tăng lượng nước rỉ rác, gây khó khăn việc xử lý nước rỉ rác Nhận thấy việc xử lý nước mưa bãi chơn lấp việc cần thiết, nội dung đồ án là: “Tính tốn thiết kế sơ hệ thống thoát nước mưa cho bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tỉnh Thái Nguyên” Do kiến thức hạn hẹp nên đồ án nhiều thiếu sót, kính mong nhận giúp đỡ thầy để đồ án hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa CHƯƠNG TỔNG QUAN KHU VỰC NGHIÊN CỨU VÀ HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA CỦA BÃI CHƠN LẤP 1.1 Đặc điểm tự nhiên, khí hậu kinh tế xã hội tỉnh Thái Nguyên 1.1.1 Điều kiện tự nhiên, khí hậu Thái Ngun có nhiều dãy núi cao chạy theo hướng bắc-nam thấp dần xuống phía nam Cấu trúc vùng núi phía bắc chủ yếu đa phong hóa mạnh, tạo thành nhiều hang động thung lũng nhỏ Phía bắc Thái Nguyên gồm rừng núi đồng lầy Về phía đơng có dãy núi cao nằm núi đá vôi phố Bình Gia Về phía đơng bắc, có cao nguyên Vũ Phái giới hạn dãy núi đá vơi có khu rừng núi ngăn chia Lâu Thượng Lâu Hạ phương Nam phía tây bắc Thái Nguyên có thung lũng Chợ Chu bao gồm nhiều cánh đồng thung lũng nhỏ Giữa Đồn Đủ Cổ Lương cánh đồng giáp với cao nguyên Trúc Thanh Độ Tranh gồm nhiều đồi núi lan tới tận khu đồng lầy Phúc Linh Thái Nguyên tỉnh trung du miền núi địa hình lại không phức tạp so với tỉnh trung du, miền núi khác, thuận lợi Thái Nguyên cho canh tác nông lâm nghiệp phát triển kinh tế - xã hội nói chung so với tỉnh trung du miền núi khác Nằm vùng khí hậu cận nhiệt đới ẩm, địa hình nên khí hậu Thái Ngun vào mùa đơng chia thành vùng rõ rệt 1.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội Thái Nguyên thuộc Vùng trung du miền núi phía bắc, vùng coi nghèo chậm phát triển Việt Nam Mặc dù kinh tế Thái Nguyên dần chuyển sang công nghiệp hóa, đại hóa, tỷ trọng nơng nghiệp giảm dần Thái Ngun có tài ngun khống sản phong phú chủng loại, lợi so sánh lớn việc phát triển ngành công nghiệp luyện kim, khai khống Tỉnh Thái Ngun có trữ lượng than lớn thứ hai nước, than mỡ trữ lượng 15 triệu tấn, than đá trữ lượng khoảng 90 triệu tấn; kim loại màu SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa 1.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn 1.2.1 Chất thải rắn • Khái niệm Chất thải rắn (CTR) toàn loại vật liệu người loại bỏ hoạt động kinh tế - xã hội (bao gồm hoạt động sản xuất, hoạt động sống trì tồn cộng đồng ) quan trọng loại chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất hoạt động sống [4] • Phân loại CTR Có nhiều cách phân loại CTR khác như:  Theo vị trí hình thành: Tùy theo vị trí hình thành mà người ta phân rác thải đường phố, rác thải vườn, rác thải khu cơng nghiệp tập trung, rác thải hộ gia đình…  Theo thành phần hóa học vật lý: Theo tính chất hóa học phân chia chất thải hữu cơ, chất thải vô cơ, kim loại, phi kim  Theo mức độ nguy hại, chất thải phân chia thành loại sau - Chất thải ngụy hại: Bao gồm hóa chất dễ phản ứng, chất độc hại, chất thải sinh - học dễ thối rữa, chất dễ cháy, dễ gây nổ, chất thải phóng xạ… Chất thải không nguy hại: Là chất thải khơng chứa chất hợp chất có - đặc tính nguy hại trực tiếp gián tiếp Chất thải y tế nguy hại: Là chất thải có nguồn gốc từ hoạt động y tế, mà có đặc tính nguy hại trực tiếp gián tiếp đến môi trường sức khỏe cộng đồng bao gồm băng, gạt, kim tiêm, bệnh phẩm mô bị cắt bỏ…Các phương pháp xử lý chất thải rắn PP xử lý CTR SVTH: Phan Thị Huệ Trang PP PP chuyển hóa Chuyển Chôn Giảm NénPP xử lý Lên Ủ Kết học học hóa đổi hóa lấpTrích kích épbằng nhiệt men kỵ sinh sinh tinh ly học học thướcc CTR khí học c Tái sử PP dụng khác Hòa Tái chế Tuyển CTR tan Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa Hình 1.1: Tổng quan phương pháp xử lý chất thải rắn Hiện có nhiều phương pháp xử lý chất thải rắn khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội địa phương mà lựa chọn phương pháp thích hợp Thơng thường, CTR sau thu gom, phân loại, tái chế, tái sử dụng xử lý học đem công đoạn xử lý như: ủ phân compost, đốt phổ biến đem chôn lấp 1.2.2 Xử lý chất thải rắn phương pháp chôn lấp  Khái niệm bãi chôn lấp hợp vệ sinh Theo quy định TCVN 6696 – 2000, bãi chôn lấp CTR hợp vệ sinh định nghĩa là: khu vực quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp chất thải phát sinh từ khu dân cư, khu đô thị khu công nghiệp Bãi chôn lấp bao gồm ô chôn lấp, vùng đệm, cơng trình phụ trợ khác trạm xử lý khí thải, xử lý nước rỉ rác, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc… SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa Hình 1.2.: Bãi chơn lấp hợp vệ sinh  Phương pháp chôn lấp Chôn lấp chất thải rắn lưu giữ chất thải khu vực định phủ đất vật liệu Đây phương pháp xử lý CTR đơn giản rẻ tiền, sử dụng phổ biến nước giới Bãi chôn lấp (BCL) diện tích khu đất quy hoạch, lựa chọn, thiết kế, xây dựng để chôn lấp CTR nhằm giảm tối đa tác động tiêu cực BCL tới mơi trường [5] Có thể phân loại BCL CTR thành nhiều dạng khác theo cấu trúc, theo chức năng, địa hình, theo loại rác tiếp nhận, theo kết cấu quy mô Theo quy định TCVN 6696 – 2000: BCL CTR hợp vệ sinh khu vực quy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp chất thải phát sinh từ khu dân cư, khu đô thị khu công nghiệp, BCL CTR hợp vệ sinh bao gồm ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, cơng trình phụ trợ khác như: trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc Chơn lấp hợp vệ sinh phương pháp kiểm soát phân hủy CTR (chủ yếu thành phần hữu dễ phân hủy) chúng chôn nén phủ bề mặt, CTR BCL bị phân hủy thành axit hữu cơ, nito, hợp chất amon số khí CO2, CH4 1.2.3 Tiêu chí cần xem xét lựa chọn xây dựng bãi chôn lấp Xây dựng BCL cần xem xét thỏa mãn điều kiện sau: • Khơng ảnh hưởng nguy hại đến điều kiện môi trường SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR • GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa Khoảng cách đến khu dân cư, cơng trình văn hóa, giải trí, nguồn nước sông, giếng khoan, kênh công cộng gần 400m • Khoảng cách từ đường giao thơng cơng cộng đến BCL 100 – 300m, đến nơi có nước ngầm trữ lượng lớn 3m • BCL phải thiết kế có lớp lót chống thấm đáy xung quanh, có hệ thống thu khí nước rò rỉ, trạm xử lý nước Chất thải cần đầm nén với lớp che phủ cuối ngày • Trang bị hệ thống thu nước rỉ rác, chống thấm vào đáy BCL xử lý nước • Lớp lót đáy cần thiết kế để hạn chế tốt rò rỉ nước bên ngồi rỉ rác nước thấm vào với loại vật liệu phù hợp khác 1.3 Mưa hệ thống nước mưa 1.3.1 Mưa tình hình mưa tỉnh Thái Nguyên Mưa tượng tự nhiên, tượng ngưng tụ nước, tích tụ đến đủ lượng rơi xuống, khơng phải tất rơi xuống mặt đất, Có số rơi gặp nóng nên lại bốc Mưa dạng ngưng tụ nước gặp điều kiện lạnh, mưa có dạng như: mưa phùn, mưa rào, mưa đá, dạng khác tuyết, mưa tuyết, sương Mưa tạo giọt nước khác rơi xuống bề mặt Trái Đất từ đám mây Đặc trưng: Mưa đóng vai trò quan trọng chu trình thủy học nước từ đại dương (và khu vực khác có chứa nước) bay hơi, ngưng tụ lại thành đám mây tầng đối lưu khí gặp lạnh, đám mây đủ nặng, nước bị rơi trở lại Trái Đất, tạo thành mưa, sau nước ngấm xuống đất hay theo sông chảy biển để lại tiếp tục lặp lại chu trình vận chuyển Nước mưa có độ pH nhỏ một, hấp thụ dioxit cacbon khí quyển, bị điện ly phần nước, tạo axit cacbonic Ở số sa mạc, luồng khơng khí vận chuyển cacbonat canxi lên khơng trung, nước mưa có pH cao Các trận mưa có pH thấp 5,6 coi mưa axít Thành phố Thái Ngun nằm vùng có lượng mưa lớn, lượng mưa trung bình hàng năm 2.025,3 mm, phân bố theo mùa, có chênh lệch lớn mùa SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa Mùa mưa trùng với mùa nóng, lượng mưa chiếm tới 80% lượng mưa năm Số ngày mưa 100mm năm lớn Ngày mưa lớn vòng nửa kỷ qua ngày 25/6/1959, tới 353 mm, làm cho tháng có lượng mưa kỷ lục 1.103mm Mùa khô trùng với mùa lạnh, thời tiết lạnh hanh khô Tổng lượng mưa mùa khô chiếm khoảng 15% lượng mưa năm (300 mm) Trong đầu mùa khơ thời tiết hanh khơ có tháng khơng có mưa, gây nên tình trạng hạn hán Cuối mùa khơ khơng khí lạnh ẩm có mưa phùn Khí hậu Thái Ngun chia làm mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng đến tháng 10 mùa khô từ tháng 10 đến tháng Lượng mưa trung bình hàng năm khoảng 2.000 đến 2.500 mm; cao vào tháng thấp vào tháng 1.3.2 Hệ thống thoát nước mưa bãi chôn lấp 1.3.2.1 Ảnh hưởng mưa tới chất lượng nước rác Lượng mưa có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng thành phần nước rỉ rác Lưu lượng nước mưa thường lớn so với nước rác, gấp hàng tram chí hàng nghìn lần, phụ thuộc vào thời gian cường độ mưa Lưu lượng nước rác có mưa phụ thuộc vào yếu tố: - Thời gian cường độ mưa - Diện tích lưu vực - Hệ số thấm bãi rác nước rác: độ rỗng bãi rác, kích thước thành phần vật liệu bãi rác - Các khoáng chất, hàm lượng muối chất dễ hòa tan có bãi rác - Cấu tạo thông số kĩ thuật bãi rác: chiều dày ô chôn lấp, cấu tạo chiều dày lớp phủ trung gian, lớp phủ bề mặt; cấu tạo lớp chống thấm thành đáy bãi chôn lấp Nước rác có mưa ban đầu nồng độ chất nhiễm cao Ngồi chất nhiễm rác tươi, nước mưa lưu lượng tốc độ thấm lớn dễ trơi thành phần khống chất, muối dễ hòa tan chất nhiễm khác có bãi rác Sau 1.3.2.2 đó, nồng độ chất nhiễm có xu hướng giảm dần trận mưa tiếp tiếp tục Hệ thống thoát nước mưa bãi chơn lấp Để khắc phục tình trạng bãi chôn lấp thiết kế hệ thống thu gom thoát nước mưa  Hệ thống thoát nước mưa SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án môn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa Nhiệm vụ hệ thống thoát nước mưa vận chuyển nước mưa khỏi khu vực quan tâm (khu dân cư, khu công nghiệp, bãi chôn lấp…) cách nhanh chóng để tránh ngập lụt Trước thiết kế hệ thống nước mưa cho vùng náo ta phải chọn hệ thống nước cho vùng Hệ thống thoát nước mưa chia làm phận sau: Mạng lưới thoát nước mưa gồm mạng lưới thoát nước mưa bên bên ngồi Mạng lưới nước mưa thu nước từ nền, mái nhà… Mạng lưới nước mưa bên ngồi có nhiệm vụ thu nước mưa từ mạng lưới thoát nước mưa bên vận chuển khỏi thành phố, khu công nghiệp, bãi chơn lấp… gồm phận sau: • • • • • • Giếng kiểm tra: kiểm tra nước mưa tiểu khu trước nguồn Giếng thu nước mưa Trạm bơm thoát nước mưa Hồ điều hòa Cơng trình xả nước mưa nguồn Mương đề phòng lũ ( thường xây dựng vùng trung du đồi núi ) Ngoài để thiết kế hệ thống nước mưa ta cần có thơng tin số liệu cần thiết: cường độ mưa, thời gian mưa, dụng cụ đo mưa, chu kỳ lập lại trận mua chu kỳ ngập lụt tức thời CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC Ô CHÔN LẤP TRONG BÃI CHÔN LẤP 2.1 Tính tốn lượng chất thải rắn 2.1.1 Các thơng số tính tốn ban đầu Trong rác thải thu gom, rác sinh hoạt, cơng nghiệp, y tế, dịch vụ có số loại rác thu hồi kim loại, nhựa, thủy tinh vv… để đem tái chế sử dụng lại được, phần lượng rác đốt Cụ thể thành phần sau: lượng SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án môn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa rác tái chế khoảng 5%, lượng rác sử dụng đốt khoảng 10%, lại rác hữu 42%, rác thành phần khác tái chế sử dụng 43% Lượng rác hữu sử dụng làm phân hữu hạn chế khoảng 5% sử dụng Như lượng rác thực tế mang chôn lấp khoảng 80% lượng rác thu gom Bảng 2.1: Các thơng số tính tốn bãi chơn lấp ban đầu ĐỊA PHƯƠNG THÁI NGUYÊN Khối lượng CTR năm 2014 (tấn) KÍ HIỆU 249 917 Tỉ lệ thu gom CTR giai đoạn 2014-2025 (%) 93 Mức tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2014-2025 (%) GHI CHÚ N2014 P1 q1 7.5 Tỉ lệ thu gom CTR giai đoạn 2016-2035 (%) 96 Mức tăng trưởng kinh tế địa phương giai đoạn 2026-2035 (%) 7.3 % diện tích khu phụ trợ 30 Cốt mặt đất(m) P2 q2 r 80 Khối lượng riêng CTR (tấn/m ) 0.65 ρ Hệ số đầm nén (tấn/m3) 0.6 k k= 0.6÷ 0.9 Chiều sâu bãi chơn lấp (m) 20 h h= 15÷ 25 2.1.2 Khối lượng chất thải rắn Xem mức tăng trưởng địa phương tốc độ phát sinh CTR • Khối lượng CTR phát sinh thu gom năm n: N n = N n −1 × ( + q ) × P Trong đó: Nn: khối lượng CTR phát sinh năm n Nn-1: khối lượng CTR năm thứ n-1 SVTH: Phan Thị Huệ Trang Đồ án mơn thiết kế kiểm sốt CTR GVHD: Th.S Nguyễn Thanh Hòa q: Mức tăng trưởng kinh tế địa phương P: Tỉ lệ thu gom CTR Giai đoạn từ 2014 – 2025: Giai đoạn từ 2026 – 2035: • N n = N n −1 × ( + q1 ) × P1 N n = N n −1 × ( + q2 ) × P2 Khối lượng CTR chôn lấp: lượng rác thực tế đem chôn lấp 80% lượng CTR thu gom: G = N n × 80% Bảng 2.2: Tính tốn khối lượng CTR Giai đoạn 2014- 2025 Khối lượng Khối lượng CTR thu CTR chôn Giai đoạn 2026-2035 gom, (tấn) lấp (tấn) 2014 249854.52 2015 268593.61 214874.89 2016 288738.14 230990.51 2017 310393.5 248314.80 2018 333673.01 266938.41 2019 358698.48 286958.78 2020 385600.87 308480.70 2021 414520.93 331616.74 2022 445610 356488.00 2023 479030.75 383224.60 2024 514958.06 411966.45 2025 553579.91 442863.93 2.2 Tính tốn diện tích ô chôn lấp 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 Khối lượng Khối lượng CTR thu CTR chôn gom, (tấn) 612011.5 656688.34 704626.58 756064.33 811257.03 870478.79 934023.74 1002207.48 1075368.62 1153870.53 lấp (tấn) 489609.2 525350.67 563701.26 604851.46 649005.62 696383.03 747218.99 801765.98 860294.9 923096.42 Việc lựa chọn kích thước thời gian vận hành chơn lấp vào khối lượng CTR tiếp nhận theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 261: 2001: Bãi chôn lấp chất thải rắn – Tiêu chuẩn thiết kế Theo điều 5.2.1.1, Khu chôn lấp chia thành ô chôn lấp Quy mô ô chôn lấp xác định theo khối lượng chất thải mô hình chơn lấp cho thời gian vận hành ô từ – năm Diện tích ô chôn lấp bãi quy định bảng: Bảng 2.3: Diện tích chơn lấp STT Đối tượng phục vụ SVTH: Phan Thị Huệ Khối lượng CTR tiếp nhận, Trang 10 Diện tích chơn lấp, m2 j d; B k z d ; B r9 zm mmm xk mmm d ; B e9 xk mmm &5 _ d ; B z9 jmm mmm jmm mmm (4 01 e ( r 3)@ zm mmm ( &5 0' d ; B j9 ( &5 ;@ k ( = ;)< Y( ( M > A T ? ;@ z ;!5 #- zk mmm # ( e ;!59 + ;)< " #$ ( ! " #$ ] ( ( ! " #$ #- Y( # ( U & U & ? e Y( ( ! ;)< Y( C G/ ( ;!59 ! w e e w ‡mxˆml ! ‚ ( ;!59 z ;!59 ‡ jk ˆ zk jm• Y( ! %] 3)@ jm mmm 3)@ 3)@ jk mmm jk mmm 3)@ zk mmm #- zk mmm % ! Y( # ( ] 3)@ k mmm k mmm 3)@ jm mmm zmm mmm #- zmm mmm ( D 3& 3)@ r mmm %w ;Q ( D Y )