7 CHƯƠNG : ÁP DỤNG LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN TRONG MỘT SỐ BÀI TOÁN
7.5 Tính toá nô nhiễm tại bãi chôn lấp Nam Sơ n
7.5.1 Giới thiệu chung
Bãi chôn lấp Nam Sơn thuộc xã Nam Sơn, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. Xã Nam Sơn - Sóc Sơn là khu vực xây dựng khu liên hợp xử lý chất thải của thành phố Hà Nội, cách trung tâm Hà Nội khoảng 45 km về phía Bắc, cách đường quốc lộ 3A khoảng 3 km về phía Tây Nam. Sông Công nằm ở phía Đông (cách 2km). Trong khu vực dự án còn có các con suối nhỏ (Hình 7.4).
Hình 7.4. Vị trí bãi chôn lấp Nam Sơn trên bản đồ Google Map (2010)
Dự án dự sẽ án kéo dài từ năm 1999 đến 2020, khu xử lý rác này có thể đáp ứng
được công suất 1.500 tấn rác/ngày đêm. Tuy nhiên, theo tìm hiểu con số này thường lên tới 2.000 tấn, xấp xỉ 300 chuyến xe tập kết rác mỗi ngày.
Bản đồđịa hình của khu đất trước khi xây dựng công trình (Hình 7.5). Trên cơ sở
khảo sát thực tế cho thấy khu vực dân cư sinh sống khá gần với bãi chôn lấp. Trong phạm
Bãi chôn lấp Nam Sơn
vi 500 m từ mép các hố chôn lấp, có rất nhiều khu vực dân cư đang sinh sống. Xung quanh khu liên hợp xử lý chất thải là hàng rào cây xanh nhằm cách ly các hố chôn lấp rác và khu vực dân cư lân cận.
Hình 7.5. Bàn đồđịa hình bãi chôn lấp Nam Sơn trước khi xây dựng
Sau khi giải phóng mặt bằng khu vực xây dựng khu Liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn có diện tích vào khoảng 130 hécta. Giai đoạn I từ năm 1998 đến 2000 có diện tích vào khoảng 113,5 hécta. Một số công việc sau sẽ được thực hiện trong thời gian thi công xây dựng:
• Cải tạo mở rộng đường vận chuyển chất thải dài 3 km từđường 35 đến chân công trình khu chôn lấp thành đường cấp 4 đồng bằng. Làm mới đoạn cua từ
đường 35 vào đường đi Nam Sơn dài 108m.
• Làm đường đê bao phân ranh giới khu liên hợp xử lý chất thải với bên ngoài
đường bao, đường ngăn và vận chuyển trong các ô chôn lấp (Hình 7.6 và 7.7).
• San lấp và vận chuyển đất: các ô chôn lấp có cốt địa hình từ 6,50 m đến 14,00m phải đào sâu xuống 1 – 4 m để tạo độ dốc thu nước rác (Hình 7.8).
• Xây dựng các công trình phụ trợ: nhà hành chính, nhà cân, khu rửa xe, kho chứa hóa chất v.v...
• Xây dựng nhà xưởng công trình: Hệ thống thu gom nước rác, trạm xử lý nước rác, khu chế biến phân compost, khu xử lý chất thải công nghiệp, lò
đốt, trạm cấp nước, trạm biến áp và hệ thống đèn chiếu sáng v.v... (Hình 7.9)
Hình 7.6. Quang cảnh xây dựng hệ thống thu nước và gia cốđáy hố chôn lấp năm 2000 (Tài liệu thu thập được tại trang website Yeumoitruong.com)
Hình 7.7. Đáy hố chôn lấp sau khi đã thi công xong năm 2000 (Tài liệu thu thập được tại trang website Yeumoitruong.com)
Hình 7.8 Quang cảnh bãi rác đang trong quá trình vận hành (Tài liệu thu thập được tại trang website Yeumoitruong.com)
Hình 7.9 Hệ thống xử lý nước rác (Tài liệu thu thập được tại trang website Yeumoitruong.com)
7.5.2 Số liệu vềđịa chất
Tài liệu báo cáo vềđịa chất thu thập được tại vị trí bãi chôn lấp Nam Sơn khá đầy đủ. Cụ
thể, nhóm nghiên cứu đã sử dụng báo cáo địa chất cho các ô chôn lấp số 6, 7, 8 và 9 do công ty Nước và Môi Trường Việt Nam thực hiện tháng 1 năm 2001. Theo báo cáo khả
thi do Công ty Tư vấn Cấp Thoát Nước và Môi trường Việt Nam cung cấp thì đất ở khu vực này được chia làm 4 lớp. Trừ lớp đất đầu tiên là lớp đất lấp có độ dày 1m đến 2m, còn các lớp đất 2, 3 và 4 là những lớp đất sét pha và sét, tính biến dạng nhỏ, hệ số thấm nhỏ: 2×10-5 ÷ 3,8×10-6 cm/s, chiều dày tổng cộng các lớp này là từ 8m đến 13m. Cấu tạo địa chất của các lớp đất từ trên xuống dưới như sau:
• Lớp 1: Đây là lớp đất lấp với thành phần là sét pha màu nâu, nâu xám, nâu đỏ. Trạng thái dẻo cứng, hệ số rỗng lớn. Lớp này gặp tại tất cả các lỗ khoan, bề dày thay đổi từ 0,2m đến 1,0m.
• Lớp 2: Sét màu nâu đỏ, nâu vàng, xám trắng có lẫn dăm sạn trạng thái cứng, nửa cứng, trong lớp này xen kẹp dải mỏng sét pha. Lớp này gặp tại tất cả các hố khoan, bề dày của lớp thay đổi từ 2,4m đến 10,2m. Hệ số rỗng trung bình 47%.
• Lớp 3: Sét pha màu nâu vàng, xám trắng, nâu đỏ loang lổ lẫn dăm sạn. Trạng thái dẻo cứng đến cứng. Lớp này gặp tại tất cả các hố khoan, bề dày thay đổi từ
3,5m đến 10,4m. Hệ số rỗng trung bình là 42%.
• Lớp số 4: Đá phiến phong hóa màu nâu tím, nâu vàng, nâu hồng. Lớp này gặp tại hầu hết các lỗ khoan, bề dày của lớp chưa xác định, chiều sâu mặt lớp thay
đổi từ 8,6m đến 13,4m. Hệ số rỗng trung bình là 29%
Số liệu về hệ số thấm của các lớp đất được tổng hợp trong Bảng 7.4. Do lớp 1 không có số liệu khảo sát địa chất nên nhóm tác giả giả thiết rằng hệ số thấm của lớp 1 bằng với hệ số thấm của lớp đất 2.
Bảng 7.4. Hệ số thấm các lớp đất tại khu vực bãi chôn lấp Nam Sơn
Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4
Hố
khoan Độ sâu(m) k(cm/s) Độ sâu(m) k(cm/s) Độ sâu(m) k(cm/s) K6 1.4 - 1.6 6.1x10-7 8.7 - 8.9 4.1x10-6 3.8 - 3.5 3.7x10-6 12.8 - 13.0 1.7x10-5 6.3 - 6.5 5.2x10-6 K4 0.7 - 0.9 3.4x10-6 3.3 - 3.5 4.7x10-6 K1 5.2-5.4 2.4x10-7 16.2-16.4 4.1x10-7 11.3-11.5 2.1x0-7 19.7-20.0 3.6x10-6 K5 1.6-1.8 4.3x10-6 10.8-11.0 7.9x10-7 K10 1.2-1.4 3.9x10-5 5.8-6.0 4.1x10-5 K7 1.6-1.8 7.0x10-7 K12 1.1-1.3 7.3x10-5 4.6-4.8 4.5x10-6 K13 3.8-4.0 5.4x10-5 10.5-10.7 2.3x10-5 19.8-20.0 4.7x10-6 K3 2.0-2.2 3.2x10-5 K15 3.4-3.6 4.1x10-5 14.2-14.4 6.4x10-6
Nguồn: Công ty Nước và Môi trường Việt Nam
Đất lấp được san, gạt từ những quảđồi trong phạm vi bãi chôn lấp trong quá trình thi công các hạng mục hạ tầng cơ sở và ô chôn lấp. Đất san lấp là đất sét pha màu xám nâu, nâu vàng chứa dăm sạn, trạng thái không đồng nhất. Tuy nhiên loại hình này chỉ gặp
ở rất ít các hố khoan (HK5, HK6, HK8) và chiều dày lớp đất này dao động từ 1,00m - 3,50m.
7.5.3 Điều kiện khí hậu - thủy văn
Khu vực dự án nằm ở vùng đồi thấp, phần lớn là thung lũng, có hồ nhỏ và rạch nhỏ chảy qua để tiêu nước mưa và cấp nước sông cho các hồ ao nhỏ. Về mùa khô hầu hết các hồ ao và lạch đều khô cạn. Mực nước mặt mùa mưa +8m đến +11,5m. Hướng của dòng chảy nước mặt chủ yếu chảy từĐông sang Tây.
Nước ngầm được giả thiết là chứa trong hệ thống nứt nẻ của lớp đá phong hoá,
được cung cấp bởi các đồi núi xung quanh, dường như có dòng chảy rất nhỏ theo hướng từ tây sang đông. Tổng kết kết quảđo mực nước ngầm tại các hố khoan được tổng kết trên Bảng 7.5. Sau khi các số liệu về nước ngầm được tổng kết, nhóm tác giả định vị lại vị trí các hố khoan và xây dựng lại bề mặt của mực nước ngầm. Toàn bộ bề mặt nước ngầm trong khu bãi chôn lấp Nam Sơn được thể hiện trên Hình 7.10. Qua việc xây dựng bề mặt này, chúng tôi nhận thấy rằng độ chênh mực nước ngầm tối đa là 2%. Do không có đầy đủ
tài liệu về dòng thấm ngầm trong nền đất, nhóm tác giả sẽ tiến hành phân tích các bài toán lan truyền với các giá trị gradient thủy lực là 0,5%, 1,0% và 2,0%.
Bảng 7.5 Độ sâu mực nước ngầm tại các lỗ khoan
Hố khoan Độ sâu (m) Cốt cao (m)
HK1 2.0 13.0 HK2 1.0 11.5 HK3 2.5 10.0 HK4 2.2 10.3 HK5 1.9 11.3 HK6 1.5 13.5 HK7 1.2 10.8 HK8 1.5 13.5 HK9 1.8 13.2 HK10 1.2 13.8 HK11 1.0 11.5 HK12 1.5 13.5
7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500
Hình 7.10. Bề mặt mực nước ngầm trong khu vực bãi chôn lấp Nam Sơn
Số liệu về lưu lượng mưa và gió tại khu chôn lấp Nam Sơn được trình bày trong Bảng 7.6 và Bảng 7.7.
Bảng 7.6. Các số liệu về khí hậu thủy văn trung bình theo tháng lấy theo số liệu tại trạm Hiệp Hòa (cách bãi chôn lấp Nam
Sơn xấp xỉ 10 km về phía đông). Số liệu thu thập từ Chương trình tiến bộ KHKT cấp Nhà nước 42A.
Tháng Năm Các chỉ tiêu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Độẩm 81 84 86 87 83 82 83 86 83 81 77 76 82 Nhiệt độ 15,7 17,0 19,9 23,5 27,2 28,8 29,0 28,1 27,0 24,6 20,9 17,4 23,3 Mưa 21,5 23,4 31,2 124,3 180,6 204,1 259,1 294,1 210,7 153,1 46,1 20,1 1568 Số ngày mưa 6,0 6,4 10,2 11,3 11,0 13,1 13,3 15,1 11,1 7,8 3,7 4,3 113,3 Mưa lớn nhất / ngày 24,5 40,3 26,5 127,8 157,2 137,6 168,4 143,5 157,5 129,6 140,5 33.5 168,4 Nước bốc hơi 75,8 67,2 66,7 70,9 109,1 111,8 112,1 82,7 89,0 100,8 99,6 95,5 1081,2 Số giờ nắng 68,0 42,1 52,3 83,9 189,6 183,3 206,3 179,1 197,7 180,8 153,9 132,5 1669,5
Bảng 7.7 Tần suất (%) và vận tốc (m/s) trung bình các hướng gió lấy theo số liệu trạm Vĩnh Yên (cách bãi chôn lấp Nam Sơn
xấp xỉ 10 km về phía tây). Số liệu thu thập từ Chương trình tiến bộ KHKT cấp Nhà nước 42A.
Tháng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Lặng gió Tần suất 20,8 17,4 14,8 9,7 11,8 10,8 12,9 20,8 23,7 27,3 33,0 23,1 Tần suất 1,6 1,1 0,2 0,6 1,3 0,7 0,7 3,6 3,5 3,1 3,0 2,1 N Vận tốc 2,2 1,6 1,0 1,3 1,7 1,0 2,2 1,6 1,6 1,9 1,1 1,2 Tần suất 14,9 11,6 9,1 5,7 8,2 10,1 6,7 10,4 9,2 9,1 14,4 14,0 NE Vận tốc 2,7 3,0 2,8 2,6 2,2 2,2 1,7 1,7 2,1 1,8 2,6 3,1 Tần suất 42,2 49,6 50,4 57,4 48,3 46,7 48,1 38,2 27,9 31,1 36,1 42,1 E Vận tốc 2,6 2,8 2,8 3,0 2,8 2,5 2,3 2,0 2,1 2,3 2,2 2,6 Tần suất 16,5 16,5 27,3 26,4 26,1 17,9 23,0 18,3 14,4 14,0 13,2 13,1 SE Vận tốc 3,0 3,2 2,9 3,0 3,0 2,6 2,5 2,3 2,2 2,8 2,0 2,6 Tần suất 2,0 1,7 1,5 1,3 1,1 3,0 4,3 4,3 3,5 5,3 5,0 4,8 S Vận tốc 2,1 1,6 2,0 2,6 1,7 1,8 2,0 2,1 2,2 2,2 1,7 2,2 Tần suất 3,9 3,9 1,3 2,2 3,8 3,2 3,7 3,1 6,3 7,1 4,7 4,6 SW Vận tốc 1,4 1,8 1,3 1,8 1,9 2,0 1,9 1,9 1,7 1,8 1,4 1,5 Tần suất 9,2 9,0 5,9 3,3 5,7 10,5 8,0 1,5 16,4 15,3 11,9 10,1 W Vận tốc 1,6 1,9 1,7 1,6 2,0 1,7 1,7 1,7 2,1 1,5 2,1 1,6 Tần suất 9,8 6,7 4,4 3,1 5,5 7,9 5,6 10,7 18,8 15,5 11,7 9,2 NW Vận tốc 1,4 1,6 1,3 1,4 1,9 1,8 2,0 1,7 1,7 1,7 1,2 1,6
7.5.4 Thiết kế của bãi rác
Toàn bộ diện tích bãi chôn lấp giai đoạn I được bao bằng một đê bao. Đê bao sẽ ngăn cách khu chôn lấp rác với khu vực xung quanh và ngăn không cho nước rác thấm ra ngoài gây ô nhiễm nước mặt. Đê bao được xây dựng theo kích thước: chân đê rộng từ 34 ÷ 49m, mặt
đê rộng từ 6,5÷8,5m, cao độ mặt đê là +15m đến +20m (Hình 7.11). Như vậy sẽ bảo đảm rằng nước rác không thể thấm ngang qua đê bao gây ô nhiễm nước mặt. Sau khi xây dựng các đê bao và hệ thống giao thông đi lại trong bãi chôn lấp, diện tích mỗi ô chôn lấp còn lại khoảng 2-2,5 ha.
Hình 7.11. Hình ảnh về quá trình xây dựng 7.5.4.1 Thiết kếđáy chống thấm
Theo tài liệu thiết kế, cao trình đáy ô chôn lấp là + 6.00m. Đáy ô chôn lấp được tạo độ dốc i = 1% để thu gom nước rác. Đáy hố chôn lấp được gia cố thêm lớp đất sét có độ dày 0,3 - 0,4 mét đầm kỹ (với hệ số đầm K=0,9) sau đó, phủ lên 1 lớp đất cát mịn. Toàn bộ mặt
bằng đáy của ô chôn lấp được giải lớp lót chống thấm bằng vải chống thấm HDPE nhằm không cho nước rác thấm xuống đất. Đáy ô chôn lấp sau khi đã trải lớp vải chống thấm HDPE được phủ tiếp một lớp đất sét đầm nén kỹ có chiều dày 0,7m.
7.5.4.2 Thiết kế thân và đê bao ô chôn lấp
Theo thiết kế, chân đê bao rộng từ 34m ÷ 49m, mặt đê rộng từ 6,5÷8,5m, cao độ mặt đê là 15m. Để bảo đảm cho nước rác không thấm ngang qua thành đê bao, vải địa kỹ thuật chống thấm được giải từ đáy ô chôn lấp lên thân đê từ 7m ÷ 8m (đến cốt tự nhiên). Thành ô chôn lấp được bố trí các bao tải đất sét để giữ lớp HDPE. Đường ngăn giữa các ô chôn lấp có bề rộng 3m, mái dốc 1:1. Đê bao ngăn nước rác kết hợp sử dụng làm đường vận hành, mặt đê có cao độ + 15m và mái dốc 1:1,5.
7.5.5 Vận hành của bãi rác
Tổng thể tích rác thải có khả năng được chôn lấp: 9.587.292 m3.Tỷ trọng rác dự kiến là 0.85 tấn / m3 nên lượng rác còn lại sau khi nén: 8.149.198 tấn. Khi tính đến giảm thể tích do phân hủy đã giã thiết là 20% so với lượng rác chôn ban đầu được tăng thêm là 9.779.198 tấn. Khối lượng rác chôn lấp tích lũy từ năm 1999 lên 2020 được dự tính là 8.571.846 tấn. Các ô chôn lấp tiến hành vận hành 2 đợt: đợt đầu chôn lấp đến cốt +15.00m và các đợt sau nâng dần đến cốt +39.00m theo trình tự thời gian dự kiến như bảng dưới
đây.
Bảng 7.8. Cao trình đỉnh, đáy và thời gian tiến hành chôn lấp tại bãi chôn lấp Nam Sơn Cao trình Thời gian Tên ô chôn lấp Cốt đáy Cốt đỉnh Bắt đầu Kết thúc Diện tích Ô 1 ,Ô 2 và Ô 3 +6.00m +15.00m 1999 2001 10.35 ha Ô 4 và Ô 5 +6.00 - +7.00m +15.00m 2002 2003 Ô 6 và Ô 7 +6.00 - +7.00m +15.00m 2004 2005 Ô 8 và Ô 9 +6.00 - +7.00m +15.00m 2005 2007 43.72 ha
Các ô GĐ1 và GĐ2 +6.00m +17.00m 2007 2009 Các ô GĐ1 và GĐ2 +6.00m +20.00m 2009 2011 Các ô GĐ1 và GĐ2 +6.00m +26.00m 2011 2014 Các ô GĐ2 +6.00m +36.00m 2014 2017 Các ô GĐ2 +6.00m +39.00m 2018 2020
Nguồn: URENCO Hà Nội
Bảng 7.9. Lượng rác chôn lấp tại Nam Sơn (1999 - 2003) Lượng rác chôn lấp (tấn) Tháng 1999 2000 2001 2002 2003 I 32979 41879 45005 55517 II 31677 35916 41577 41753 III 34267 38150 42196 48135 IV 34135 38027 43325 48350 V 35069 39317 45784 49333 VI 33992 38377 45899 50171 VII 32086 35339 39317 46531 49767 VIII 28427 34359 41131 48005 48002 IX 27458 32119 38386 44714 49244 X 29771 34585 42254 43464 48002 XI 31248 34093 39714 42526 48281 XII 33007 38228 43455 48151 48582 Tổng (tấn/năm) 181997 410842 475923 537177 585137 Bìnhquân (tấn/ngày) 989,1 1125,6 1303,9 1471,7 1603,1 Tỷ lệ tăng năm (%) 7,85 9,45 15,84 12,87 8,93 Nguồn: URENCO Hà Nội
Theo tính toán trong báo cáo khả thi dự án xây dựng khu liên hợp xử lý chất thải giai đoạn I thì tổng lượng nước rò rỉ từ bãi chôn lấp khu xử lý Nam Sơn là 113.830 m3/năm, trung bình ngày là 312 m3/ngày. Đây là tiềm năng gây ô nhiễm môi trường nước rất lớn. Nếu bãi chôn lấp rác không được thiết kế và xây dựng đúng theo quy định thì lượng nước rác này sẽ dễ dàng thấm xuống đất và thấm qua thành đê ngăn, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt trong khu vực và vùng lân cận.
7.5.6 Số liệu quan trắc về thành phần nước rác
Đi đôi với bãi chôn lấp được xây dựng và áp dụng công nghệ khá hiện đại là hệ thống giếng quan trắc nước ngầm được lắp đặt xung quanh bãi chôn lấp. Hơn nữa, các số liệu về
thành phần hóa học trong nước sinh hoạt của các hộ dân trong khu vực lân cận cũng thường xuyên được theo dõi. Vị trí các điểm lấy mẫu ở hồ sinh học, và nước rỉ rác được thể hiện trên Hình 7.12. Vị trí các điểm lấy mẫu nước mặt và nước ngầm được thể hiện trên Hình 7.13.
Hình 7.12. Sơđồ mặt bằng của các hố chôn lấp và vị trí các điểm lấy mẫu nước ở hồ sinh