Đang tải... (xem toàn văn)
B2 - Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp.. B1 - Không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.[r]
(1)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG
MƠ PHỎNG SỰẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH CHẤT ĐẤT ĐẾN
Q TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ơ NHIỄM XUỐNG NƯỚC NGẦM
CỦA CÁC BÃI RÁC KHU VỰC NƠNG THƠN, LẤY VÍ DỤ MỘT SỐ
BÃI RÁC KHU VỰC GIAO THỦY, NAM ĐỊNH
CN. PHẠM NGỌC ÁNH, TS. DƯƠNG THỊ TOAN Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Tóm tắt: Đối với bãi rác thải xây dựng không đảm bảo thiết kế hợp vệ sinh, việc ô nhiễm đất nước xung quanh bãi rác thải không thể tránh khỏi Tuy nhiên bãi rác khơng hợp vệ sinh cịn tồn nhiều đặc biệt khu vực nông thôn Nghiên cứu nghiên cứu khả ngăn chặn chất ô nhiễm cách sử dụng nguồn nguyên liệu đất sét chỗ được đầm đảm bảo độ chặt tính thấm đạt tiêu chuẩn cho lớp đáy Kết quả từ mơ hình thí nghiệm mơ hình lan truyền bằng Geoslope cho thấy tầm quan trọng lớp đáy bãi rác, với độ chặt lớn, hệ số thấm nhỏ có khả kìm hãm ngăn chặn chất ô nhiễm Đối với bãi rác GT04 với đất có thành phần độ hạt 2% cát; 98% hạt mịn (trong 58% bột; 40% sét) cần xử lý đầm chặt đạt 98% độ chặt tiêu chuẩn trở lên đảm bảo tiêu chuẩn mức độ lan truyền chất ô nhiễm so với quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải
Abstract: In unhygienic landfill, the potention of soil and water pollution transient from landfill could not be avoided This paper has objective is to simulate the potential preventing pollution by using high soil density layer Results from experiment and geoslope analyses indicate the role of the bottom layer having low hydraulic conductivity in decreassing pollution concentration For soil layer in GT04 landfill, with soil component as 2% of sand; 98 % of fine content (58% silt and 40% clay), it is nessessary to soil treatment at 98% of the maximum dry density
1 Giới thiệu
Cùng với phát triển xã hội, nhu cầu sống người tăng cao làm nảy sinh nhiều
vấn đề nan giải công tác bảo vệ môi trường sức khỏe cộng đồng Lượng chất thải phát sinh gia tăng số lượng, đa dạng thành phần Vấn đề
quản lý xử lý rác thải có nhiều tiến bộ, song chưa đáp ứng với yêu cầu thực tế Đặc biệt xử lý rác thải vùng nơng thơn, bãi rác thải cịn thơ sơ, không xây dựng theo tiêu chuẩn, rác thải đổ trực tiếp xuống đất, dẫn đến tình trạng lan truyền chất ô nhiễm vào đất nguồn nước khu vực quanh bãi rác thải Mục tiêu nghiên cứu mô lan truyền chất ô nhiễm từ
các bãi rác thải xuống nước đất khu vực Giao Thủy với điều kiện đất khác
Khu vực nghiên cứu huyện Giao Thuỷ, huyện có cấu ngành nghề đặc trưng
đồng Bắc Bộ Đây huyện chủ yếu sản xuất nông nghiệp, gần có nhiều chuyển đổi từ
nơng nghiệp sang trồng trọt, chăn nuôi dịch vụ ngành nghề Sự thay đổi cấu phát triển tất yếu thúc đẩy phát triển kinh tế khu vực Tuy nhiên kèm theo vấn đề môi trường
rác thải chưa quan tâm phát triển cách
đồng Khối lượng rác từ sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ngành nghề
khác không phân loại thu gom vào bãi rác thải tập trung xã [1].[2][1].[3] Về bãi rác thải, tình trạng chung bãi rác thải
được thiết kế thô sơ (đánh giá theo tiêu chuẩn xây dựng bãi rác thải rắn [1].[4]), khoang vùng
(2)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018 37 Bảng Điểm khảo sát số lượng mẫu
STT Điếm khảo sát Tọa độ Hiện trạng Số lượng, kí hiệu
Mẫu đất Mẫu nước GT01- Bãi rác
xã Hồng Thuận
20°17’32,22’’ N 106°29’2,22’’ E
Bãi chơn lấp rác thải, có lớp
lót PE chống thấm GT01a,b 2 mẫu HT1,2,3 3 mẫu GT02 - Bãi rác
xã Giao Hương
20°17’9,71’’ N 106°32’56,66’’ E
Lị đốt rác, hố chơn rác chưa
có lớp lót chống thấm GT02a,b 2 mẫu GHG1,2,3 3 mẫu GT03 - Bãi rác xã Giao Thiện 106°31’55,99’’ E 20°18’20,85’’ N Bãi chơn llót PE chấp rác thống thải, có lấm ớp GT03a,b 2 mẫu GT1,2,3 3 mẫu GT04 - Bãi rác xã Bình Hịa 106°28’22,53’’ E 20°15’17,09’’ N Lị lớđốp lót PE cht rác, hố chơn rác có ống thấm GT04a,b 2 mẫu BH1,2,3 3 mẫu GT05 - Bãi rác xã Giao Hà 106°27’50,2’’ E 20°15’2,95’’ N Bãi chơn llót PE chấp rác thống thải, có lấm ớp GT05a,b 2 mẫu GH1,2,3 3 mẫu
Hình Vị trí điểm khảo sát lấy mẫu 2 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp gồm khảo sát thực địa, xác định tiêu lý đất số tiêu mơi trường phịng thí nghiệm, phân tích lan truyền chất ô nhiễm đất nước Công tác khảo sát thực địa gồm khảo sát, đo đạc quy mô bãi rác, khối lượng thu nhận, phương thức xử lý, ghi nhận vấn đề liên quan từ bãi rác gây nên Thực việc lấy mẫu nước mẫu đất, kỹ thuật lấy mẫu đất nước thải dựa theo tiêu chuẩn TCVN 5999:1995, TCVN 5297:1995
Phương pháp phịng thí nghiệm bao gồm: phương pháp địa kỹ thuật (dung trọng, độ ẩm, khối lượng riêng, giới hạn chảy - dẻo, độ hạt, hệ số
thấm) để đánh giá đất khu vực bãi rác;
phương pháp môi trường (pH, DO, BOD5, COD số thành phần kim loại, theo tiêu chuẩn đánh giá nước thải bãi thải rắn) để xác định mức độ
của số chất nhiễm lan truyền đáy bãi rác Các thí nghiệm thực phịng thí nghiệm Địa kỹ thuật, phịng thí nghiệm Địa mơi trường, khoa Địa chất phịng thí nghiệm khoa Sinh, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội Phương pháp địa kỹ thuật, dựa theo tiêu chuẩn hành (bảng 1) Kết
phân tích mơi trường dựa theo tiêu chuẩn: quy chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, tiêu chuẩn nước tưới tiêu QCVN 39:2011/BTNMT, quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải QCVN 25:2009/BTNMT Phân tích lan truyền số
(3)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG
Phương pháp mơ hình thí nghiệm dựa vào thí nghiệm để tìm kiếm ngun vật liệu
giới mơ hình R.T.K Ariyawansha nnk (2010); Jenna R Jambeck nnk (2003) Vật liệu sử
dụng cho thí nghiệm gồm: (1) Mẫu đất lấy đất ruộng khu vực GT04 (xã Bình Hịa), có thành phần sét cao (thành phần hạt mịn 98%): đầm dung trọng 1,55; 1,6; 1,65; 1,7 g/cm3, tương ứng với hệ sốđầm nện K85; K92; K95 K98; (2) Mẫu nước: mẫu BH1, BH3 lấy trung tâm bãi rác xã Bình Hịa Mẫu nước sau thấm qua đất phân tích nhiễm so sánh với mẫu nước ban đầu
Hình 2.Mơ tả mơ hình lan truyền nhiễm
Phương pháp mô lan truyền phần mềm Geoslop sử dụng hai modun SEEP/W CTRAN/W Trong modun SEEP/W để mơ q trình thấm đất, cịn CTRAN/W để mơ q trình lan truyền chất ô nhiễm Cơ sở
của phương pháp kế thừa từ nghiên cứu Phạm Quang Hưng (2011) [1].[8], phương pháp áp dụng số nghiên cứu khác tài liệu tham khảo từ [1].[9]-[1].[16] 3 Kết
3.1 Đặc điểm đất bãi rác
Hình bảng trình bày kết quảđộ hạt
đất mẫu lớp đáy bãi rác khu vực nghiên cứu xã Hồng Thuận, Giao Hương, Giao Thiện, Bình Hịa, Giao Hà Trong khu vực nghiên cứu, loại đất chủ yếu sét nhỏ lẫn bụi hữu (CL) có thành phần hạt mịn lớn (từ 85 đến 98 %), thấp xã Hồng Thuận (85%) đạt cao xã Bình Hịa (98 %) Dung trọng tự nhiên từ 1.89 đến 1,96 g/cm3, cao xã Hồng Thuận Độẩm đất cao, từ
30 đến 35 % Độ sệt dao động từ 0,3 đến 1,4 Như
vậy đất khu vực nghiên cứu có trạng thái từ nhão
đến dẻo cứng
Hệ số thấm dao động từ 10-6 đến 10-5 cm/s Trong đó, theo tiêu chuẩn TCXDVN 261:2001 hệ số thấm tối đa 10-7 cm/s Vậy hệ số thấm bãi rác chưa đạt chuẩn
Hình 3.Biểu đồ độ hạt mẫu đất
Bảng 2.Tính chất lý đất (phân loại đất theo bảng phân loại USCS)
Kí hiệu mẫu GT01 GT02 GT03 GT04 GT05
Vị trí lấy mẫu
Tính chất Thuận Hồng Hương Giao Giao Thiện Bình Hịa Giao Hà Thành
phần hạt (%) kích
1 – 0 0
(4)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MƠI TRƯỜNG
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018 39
Kí hiệu mẫu GT01 GT02 GT03 GT04 GT05
Vị trí lấy mẫu Tính chất
Hồng Thuận
Giao
Hương Giao Thiện Bình Hịa Giao Hà thước hạt
(mm) 0,25 – 0,5 0,12 0,23 0,31 0,16 0,27
0,1 – 0,25 2,74 1,16 2,87 0,34 1,00
0,074 – 0,1 12,64 3.58 1,27 1,10 1,92
0.074 – 0,002 43,00 63,73 58,35 58,4 60,5
<0,002 41,5 31,3 37,2 40 36,3
Dung trọng tự nhiên γ (g/cm3) 1,96 1,89 1,95 1,92 1,92
Dung trọng khô γk (g/cm3) 1,5 1,4 1,5 1,4 1,4
Khối lượng riêng
γs (g/cm3) 2,673 2,675 2,677 2,674 2,672
Độẩm ω(%) 30,8 34,8 29,8 32,8 33,1
Giới hạn dẻo WP (%) 21 24,7 25,9 22,9 22,8
Giới hạn chảy WL (%) 28 40,5 37,4 33,4 32,7
Chỉ số dẻo IP (%) 15,3 11,5 10,5 9,9
Độ sệt B 1,4 0,66 0,34 0,94 1,04
Hệ số thấm K (cm/s) 1,4x10-5 8,28x10-6 6,17x10-6 4,05x10-6 5,43x10-6
Phân loại CL – ML CL OL CL CL
3.2 Chất lượng môi trường nước xung quanh bãi rác
Kết phân tích nước thể bảng 3, từđó có thểđánh giá chất lượng nước sau:
- So với quy chuẩn nước mặt dùng cho mục
đích cấp nước sinh hoạt, nồng độ BOD5 COD nước cạnh bãi rác vượt giới hạn cho phép COD cao xã Bình Hòa, gấp lần so với quy chuẩn Tuy nhiên, tiêu thấp so với giới hạn cho phép tiêu chuẩn nước tưới tiêu Như nước quanh bãi rác chưa bịảnh hưởng nhiều, dùng tưới tiêu
- Đối với nước thải trực tiếp từ bãi rác:
Độ pH, hàm lượng oxy hòa tan, nồng độ Cu nằm giới hạn cho phép Nồng độ Cu từ 0,002 – 0,06 mg/l, thấp nhiều so với ngưỡng quy
định
Nhu cầu oxy hóa học COD dao động từ 108 đến 152 mg/l, vượt giới hạn cho phép, gấp 2-3 lần so với nước sinh hoạt Cao xã Bình Hịa
Nồng độ BOD5 từ 40 đến 61 mg/l, vượt ngưỡng gấp 2–10 lần so với tiêu chuẩn nước mặt xã So với quy chuẩn cho nước thải bãi chôn lấp rác, nồng độ BOD5 vượt ngưỡng xã Giao Hương, Bình Hịa, Giao Hà Tuy nhiên mức độ nhiễm khơng trầm trọng so với tiêu chuẩn
Hàm lượng chì dao động từ 0,007 đến 0,74 mg/l Tại xã Hồng Thuận, Giao Thiện, Bình Hịa nồng độ Pb cao nhiều so với giới hạn cho
phép, gấp 5-14 lần so với tiêu chuẩn nước tưới tiêu, gấp 10-37 lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt Cao xã Bình Hịa
Nồng độ cadimi đồng dao động từ
0,016 đến 0,028 mg/l, trung bình 0,022 mg/l, cao gấp lần so với tiêu chuẩn nước tưới tiêu, gấp lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt
Hàm lượng kẽm dao động khoảng 0,085
đến 3,9 mg/l, thấp xã Giao Hương Nồng độ
cao vượt ngưỡng xã Hồng Thuận, cao 1,9 lần so với tiêu chuẩn cho nước tưới tiêu, gấp lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt
Như vậy, chất ô nhiễm bãi rác chủ yếu chì, cadimi kẽm Đặc biệt chì Những chất lan truyền xuống nước ngầm gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe người Người bị
(5)Bảng 3.Kết phân tích mẫu nước từ nguồn thải trực tiếp
Quy chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT:
A1 - Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt
A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi
B2 - Giao thông thủy mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp
Quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải QCVN
25:2009/BTNMT:
A - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt B1 - Khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt B2 - Khơng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt
STT Vị trí lấy mẫu pH DO
(mg/l) BOD5 (mg/l) COD (mg/l) Pb (mg/l) Cu (mg/l) Cd (mg/l) Zn (mg/l)
1 Bãi rác xã Hồng Thuận 3,22 40,4 112,4 0,500 0,002 0,028 3,884
2 Bãi rác xã Giao Hương 8,5 3,04 60,8 94,67 0,007 0,060 0,028 0,085
3 Bãi rác xã Giao Thiện 2,4 48 106,67 0,260 0,043 0,016 0,215
4 Bãi rác xã Bình Hịa 2,78 53,6 152 0,740 0,041 0,025 0,620
5 Bãi rác xã Giao Hà 8,5 3,06 57,2 108 0,007 0,019 0,026 0,225
Quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải QCVN 25:2009/BTNMT
A - - 30 50 - - - -
B1 - - 100 400 - - - -
B2 - - 50 300 - - - -
Tiêu chuẩn nước tưới tiêu
QCVN 39:2011/BTNMT 5,5 - ≥ - - 0,05 0,5 0,01 2,0
Tiêu chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT
A1 6-8,5 ≥ 10 0,02 0,1 0,005 0,5
A2 6-8,5 ≥ 15 0,02 0,2 0,005 1,0
B1 5,5 - ≥ 15 30 0,05 0,5 0,01 1,5
B2 5,5 - ≥ 25 50 0,05 0,01
(6)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018 41
3.3 Ảnh hưởng độ chặt đến lan truyền mức độ ô nhiễm dựa vào kết thí nghiệm phịng
Vật liệu sử dụng cho thí nghiệm giảm lan truyền chất ô nhiễm gồm mẫu đất lấy đất ruộng khu vực GT04 (xã Bình Hịa), có thành phần sét cao
(thành phần hạt mịn 98%, có 40% đất sét 58% đất bụi/bột): đầm dung trọng 1,55; 1,6; 1,65; 1,7 g/cm3 tương ứng với hệ số nén chặt đạt 85%; 92%; 95%; 98% độđầm chặt cao theo thí nghiệm đầm chặt (hình 4)
14.18%, 1.735g/cm3
1.56 1.60 1.64 1.68 1.72 1.76 1.80
6 10 12 14 16 18 20 22 24
D
ung t
ro
ng
khô
(
g/cm
3)
Độẩm (%)
Hình Kết thí nghiệm đầm nện tiêu chuẩn mẫu đất bãi rác Bình Hịa 3.3.1 Kết phân tích thay đổi chất ô nhiễm
thấm qua đất có độ chặt khác mơ hình thí nghiệm phịng
Hình 5, 6, bảng trình bày kết thí nghiệm
ảnh hưởng độ chặt đến tốc hệ số thấm
thay đổi chất ô nhiễm (COD, kim loại) qua lớp
đất đầm dung trọng khác 1,55; 1,6; 1,65; 1,7 g/cm3 Hình cho thấy hệ số thấm dao
động từ 10-9 cm/s đến 6x10-7cm/s Dung trọng mẫu 1,55 g/cm3 có hệ số thấm lớn (6x10-7 cm/s)
Kết phân tích mẫu nước thu hồi thể
hiện hình bảng Từ biểu đồ, thấy
được nồng độ COD biến thiên từ 45 đến 104 (mg/l), nồng độ kim loại từ 0.009-0.849 (mg/l) Nồng độ chất ô nhiễm cao đất có dung trọng 1.55 (g/cm3) và thấp nhất đất có dung trọng 1.7 (g/cm3) Như vậy, mối tương quan giữa nồng độ chất ô nhiễm độ chặt đất chặt chẽ Dung trọng lớn (độ chặt lớn) nồng độ chất ô nhiễm giảm Tuy nhiên nước thấm qua
(7)VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG
Hình Mối tương quan tốc độ thấm dung trọng đất
Hình 6.Mối tương quan dung trọng đất nồng độ chất nhiễm Nước thấm qua đất có dung trọng 1,7 (g/cm3)
đạt 98% độ chặt tiêu chuẩn, có nồng độ COD đạt tiêu chuẩn so với quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải, nhiên vượt ngưỡng so với tiêu
chuẩn nước mặt nước tưới tiêu, gấp 4-10 lần Nồng độ chì, đồng kẽm đạt tiêu chuẩn cho nước sinh hoạt tưới tiêu Nồng độ cadimi vượt ngưỡng so với tiêu chuẩn cho nước sinh hoạt
Bảng 4.Kết phân tích mẫu nước thu (mg/l)
STT Dung trọng khô (g/cm3) COD Pb Cu Cd Zn
1 1,55 104 0,365 0,035 0,019 0,489
2 1,6 86,4 0,300 0,029 0,017 0,404
3 1,65 68 0,220 0,022 0,013 0,391
4 1,7 45,6 0,010 0,020 0,009 0,358
Nồng độ ban đầu 152 0,740 0,041 0,025 0,620
Quy chuẩn nước thải bãi chôn lấp chất thải QCVN
25:2009/BTNMT
A 50 - - - -
B1 400 - - - -