- Khu phân loại rác:
Theo TCXDVN:2009 về quy hoạch xây dựng cơ sở xử lý chất thải rắn, diện tích khu tiếp nhận và phân loại đƣợc tính theo công thức nhƣ sau:
FPL =W t k h (m2) Trong đó:
- W: Khối lƣợng chất thải rắn đƣa đến nhà phân loại; W = 6,12 (tấn/ngày); - t: Thời gian lƣu tối đa, t = 5 (ngày);
- ρ: Tỉ trọng chất thải rắn, ρ = 0,5 (tấn/m3); - h: Chiều cao chứa rác, h = 1,0 m;
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 62
Thay các số liệu vào công thức trên, tính đƣợc diện tích của khu phân loại rác là: FPL = 91,8 (m2). Chọn diện tích khu phân loại rác là 100 m2.
- Khu chứa rác tái chế:
Diện tích khu tái chế đƣợc tính theo công thức nhƣ sau: FTC = (m2) Trong đó:
- WTC: Khối lƣợng thành phần tái chế đƣợc, WTC = 0,19 (tấn/ngày); - t: Thời gian lƣu tối đa, t = 15 (ngày);
- TC : Tỷ trọng trung bình các thành phần tái chế, TC = 0,65 (tấn/m3); - h: Chiều cao chứa rác, h = 1 (m);
- k: Hệ số diện tích dành cho các công trình phụ trợ, lấy k = 1,5;
Thay các số liệu vào công thức trên tính đƣợc FTC = 6,58 (m2). Chọn diện tích khu chứa rác tái chế là 10 m2.
- Khu lưu trữ chất thải nguy hại:
Lƣu trữ tạm thời chất thải nguy hại trƣớc khi đƣợc vận chuyển về khu xử lý chất thải nguy hại tập trung.
Diện tích mặt bằng khu lƣu trữ là 10 m2, kích thƣớc LxB = 5x2 (m). Tổng diện tích cần thiết của nhà phân loại và chứa rác tái chế là:
100+10+10 = 120 (m2)
Thiết kế nhà phân loại và chứa rác tái chế có diện tích 120 m2, kích thƣớc LxB=12m x 10m; chia thành các khu: khu tập kết và phân loại rác hữu cơ, khu tập kết và phân loại rác vô cơ, khu chứa rác tái chế và khu lƣu trữ chất thải nguy hại.
3.4.2. Nhà ủ rác
Rác hữu cơ đƣợc ủ trong các bể ủ, thời gian ủ là 32 ngày. Thể tích rác hữu cơ sau khi phân loại đƣợc đƣa vào ủ là:
V =
g R
.1000 (m3)
Trong đó:
- R: Khối lƣợng chất thải rắn hữu cơ đƣa vào ủ, R = 4,89 (tấn); - g: Trọng lƣợng riêng chất thải rắn, g = 550 (kg/m3)
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 63
Tính toán thiết kế khu ủ mùn:
Chất thải rắn hữu cơ đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp ủ yếm khí tùy tiện. Vì vậy phải xây dựng và có phƣơng pháp vận hành hợp lý để có thể đảm bảo số bể ủ.
Xây dựng bể ủ có kích thƣớc hxd=1m, bxd=2m, lxd=4m. Chiều cao hữu dụng của bể ủ là 1m, dung tích hữu dụng của mỗi bể ủ là 9m3. Vậy số bể cần thiết để ủ hết khối lƣợng rác của một ngày là:
n = 9/8,89 ≈ 1 (bể)
Nhƣ vậy, số bể ủ cần thiết để chứa đƣợc lƣợng rác trong 32 ngày là: N = n T (bể)
Trong đó:
- N: Tổng số bể ủ cần thiết phải có, (bể)
- n: Số bể cần thiết để ủ khối lƣợng rác trong một ngày, n = 1 bể - T: Chu kỳ ủ, T = 32 (ngày). Do đó N = 132 = 32 (bể)
Thiết kế thêm 02 bể dự trữ. Do đó tổng số bể ủ cần xây dựng là 34 bể. Vậy hệ số chu kỳ trong năm là:
365 365 11 32 T Trong đó:
- : Là số lần ủ trong một năm (hay gọi là hệ số chu kỳ ủ), (lần) - 365: Số ngày trong năm
Diện tích mặt bằng mỗi bể ủ là: Fb = b l (m2) = 6 3 18 (m2)
Thiết kế chia số bể làm 2 dãy, mỗi dãy có 17 bể, hai dãy bể ủ cách nhau 4m để đảm bảo giao thông thuận tiện cho công nhân vận hành.
Chiều dài của một dãy là:
L = SB x B1B + ST x bT (m) Trong đó:
- SB: Số bể 1 dãy; SB = 17 (bể); - B1B: Chiều rộng 1 bể, B1B = 2 (m); - ST: Số tƣờng ngăn, ST = 18;
- bT: Chiều rộng của tƣờng ngăn, bT = 22 cm = 0,22 (m). Vậy: L = SB x B1B + ST x bT = 17x2+18x0,22 = 37,96 (m).
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 64
3.4.3. Nhà kho và sàng rác
Khối lƣợng mùn có đƣợc sau quá trình ủ là 1,59 tấn/ngày.đêm Vậy diện tích kho chứa mùn hữu cơ là:
FPHC = ((W*t)/( ρ*h))*k = ((1,59*15)/(0,5*1))*1,2 = 57,24 (m2) Trong đó:
- W: Khối lƣợng phân hữu cơ. W = 1,59 (tấn/ngày); - t: Thời gian lƣu tối đa, t = 15 (ngày);
- ρ: Tỉ trọng mùn, ρ = 0,5 (tấn/m3); - h: Chiều cao khu chứa, h = 1 m;
- k: Hệ số diện tích dành cho các công trình phụ trợ, lấy k = 1,2.
Thay các số liệu vào công thức trên tính đƣợc FPHC = 57,24 (m2). Chọn diện tích kho chứa mùn cần thiết là 60 m2, diện tích hữu dụng đặt máy sàng mùn hữu cơ là 25 m2. Do đó, diện tích cần thiết của nhà kho và sàng phân loại là 85 m2 và kích thƣớc LxB=10m x 8,5m.
3.4.4. Khu chôn lấp rác
Tổng lƣợng rác cần chôn lấp trong vòng 15 năm là 16.951 tấn, tƣơng đƣơng với 16.951 /0,5 = 33.902 m3. Dựa vào kết quả khảo sát địa chất, để đảm bảo hiệu quả cho quá trình chôn lấp rác, thiết kế ô chôn lấp với tổng chiều cao trung bình là 6,2 m. Do rác đƣa vào các ô chôn lấp đều là rác vô cơ trơ, vật liệu xây dựng nên sẽ không có các lớp đất phủ trung gian, ô chôn lấp thiết kế nửa chìm nửa nổi.
Thiết kế tổng diện tích các ô chôn lấp là 5.430 m2. Trong đó ô chôn lấp số 1 có diện tích 1.930 m2, ô chôn lấp số 2 có diện tích 1.680 m2, ô chôn lấp số 3 có diện tích 1.820 m2.
Theo tính toán với diện tích ô chôn lấp nhƣ trên thì ô chôn lấp hoạt động đƣợc trong vòng 15 năm.
Cấu trúc đáy các ô chôn lấp gồm các lớp sau: - Lớp đá dăm 2x4, dày 200mm; - Lớp màng chống thấm HDPE; - Lớp đất tự nhiên.
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 65
3.4.5. Khu xử lý nƣớc thải
Nƣớc thải phát sinh từ cả 2 công đoạn: ủ tạo mùn và chôn lấp. Trong đó công đoạn ủ đƣợc tiến hành trong nhà có mái che nên lƣợng nƣớc rỉ rác sinh ra chính là lƣợng nƣớc có sẵn trong rác, còn công đoạn chôn lấp đƣợc thực hiện ngoài trời nên có cả sự thâm nhập của nƣớc mƣa vào các lớp đất.
Tính toán lƣu lƣợng nƣớc thải cần xử lý:
+ Nước thải từ công đoạn ủ mùn hữu cơ:
Vì rác đƣợc ủ trong nhà có mái che nên lƣợng nƣớc thải phát sinh tại đây chính là lƣợng ẩm lấy đƣợc từ rác. Công thức tính lƣợng nƣớc thải phát sinh trong công đoạn này nhƣ sau:
Q1 = M1*(W11 – W12)
Trong đó:
- Q1: Lƣợng nƣớc thải phát sinh từ khu ủ rác, m3/ngày; - M1: Khối lƣợng rác đem ủ, tấn/ngày;
- W11: Độ ẩm của rác trƣớc khi ủ, %; - W12: Độ ẩm của rác sau khi ủ, %;
Theo bảng số liệu về khối lƣợng và thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại xã Quảng Ngọc, đến năm 2030 lƣợng rác đem đi ủ là M1 = 4,89 tấn/ngày.
Thông thƣờng rác có độ ẩm W11 = 68% và rác sau khi ủ có độ ẩm W12 = 30%. Vậy lƣu lƣợng nƣớc thải phát sinh ở công đoạn ủ rác là:
Q1 = 4,89*(0,68 – 0,3) = 1,86 (m3/ngày).
Thực tế về mùa khô, lƣợng nƣớc thải này đƣợc tận dụng quay trở lại tƣới cho các ô ủ duy trì độ ẩm rác, do đó lƣợng nƣớc thải phát sinh trong công đoạn này là Q1=0 m3/ngày.
+ Nước thải từ công đoạn chôn lấp:
Công thức tính lƣợng nƣớc thải trong ô chôn lấp nhƣ sau: Q3 = M3*(W31 –W32) + [P*(1-R) - E]*A
Trong đó:
- Q3: Là lƣu lƣợng nƣớc thải sinh ra từ ô chôn lấp, m3/ngày; - M3: Thể tích rác đem chôn lấp trung bình ngày, m3/ngày; - W32: Độ ẩm của rác sau khi nén, %;
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 66
- W31: Độ ẩm rác trƣớc khi nén, %; lấy W31 = 40% (Do đây chủ yếu là thành phần rác vô cơ)
- P: Lƣợng mƣa ngày trong tháng lớn nhất, m/ngày;
Theo báo cáo quy hoạch phát triển xã Quảng Ngọc đến năm 2020, phần điều kiện tự nhiên thì P = 403 mm/ngày.= 0,4 m/ngày
- R: Hệ số thoát nƣớc bề mặt. Theo bảng 7.6 giáo trình quản lý chất thải rắn - Trần Hiếu Nhuệ thì R = 0,15.
- E: Lƣợng bốc hơi, m/ngày.
Thông thƣờng E nằm trong khoảng từ 5-6 mm/ngày, lấy E = 5mm/ngày = 0,005 m/ngày.
- A: Diện tích chôn lấp rác mỗi ngày, m2.
Theo số liệu tính toán đến năm 2030 lƣơ ̣ng rác đem đi chôn lấp tại xã Quảng Ngọc trung bình mỗi ngày là 4,82 (tấn/ngày.đêm).
Với tỉ trọng rác chƣa lu nèn là 0,5. Nên thể tích rác trung bình là: M3=4,82/0,5= 9,64(m3/ngày).
Lấy hệ số lu nèn là 0,8. Tỉ trọng rác sau lu nèn là 0,5/0,8 = 0,625. Thể tích rác trung bình mỗi ngày sau lu nèn là: 4,82/0,625 = 7,712 (m3).
Với chiều cao lớp rác là 2m, diện tích rác chôn lấp mỗi ngày: A=7,712/2=3,856 (m2).
Do vâ ̣y, áp dụng công thức trên tính đƣợc lƣợng nƣớc thải phát si nh trung bình mỗi ngày là 4 m3 nhƣ bảng 3.14 dƣới đây:
Bảng 3.14. Lượng nước thải phát sinh trung bình mỗi ngày
Q3 M3 W31 W32 P R E A
4 9,64 0,4 0,15 0,403 0,15 0,005 3,856 Lấy hệ số an toàn là k = 1,5. Tổng lƣu lƣợng nƣớc thải cần xử lý là:
Q = (Q1 + Q2 + Q3)*k = (0 + 0 + 4)*1,5 ≈ 6 (m3/ngày). Thiết kế khu xử lý nƣớc thải có công suất Q = 10 m3/ngày
Công nghệ xử lý nƣớc thải:
Do nƣớc rỉ rác từ các bể ủ đã đƣợc thu gom về bể chứa và bơm tuần hoàn trở lại bể ủ nhằm tăng cƣờng độ ẩm cho quá trình ủ vào mùa khô, do đó phần nƣớc thải còn lại (phát sinh từ ô chôn lấp) mức độ ô nhiễm không cao vì hầu hết là rác khô, trơ,
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 67
không chứa rác hữu cơ. Lƣợng nƣớc này sẽ đƣợc thu gom và dẫn thẳng về bể chứa của hệ thống xử lý nƣớc thải.
Theo số liệu tham khảo tại các dự án xử lý chất thải rắn khác đã thực hiện thì nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải khu xử lý rác xã Quảng Ngọc có thể lấy nhƣ bảng 3.15 sau:
Bảng 3.15. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải
STT Thông số Đơn vị Thông số
đầu vào 25:2009/BTNMT Cột B2, QCVN 1 BOD mg/l 150 50 2 COD mg/l 468 300 3 TSS mg/l 185 100* 4 Tổng N mg/l 87 60 5 Amoni (NH4+, tính theo N) mg/l 46 25 6 Tổng P mg/l 20 6* Ghi chú:
- QCVN 25:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải của bãi chôn lấp chất thải rắn;
- QCVN 24:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp;
- Cột B2: Quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải của bãi chôn lấp chất thải rắn xây dựng mới kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2010 khi xả vào các nguồn nƣớc không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt.
*: Lấy theo quy chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT, cột B
Từ các thông số trên cho thấy: Nƣớc thải có hàm lƣợng BOD, COD, TSS, tổng N và tổng P vƣợt so với tiêu chuẩn thải cho phép. Đặc biệt các chỉ tiêu BOD cao gấp 3 lần; COD cao gấp 1,56 lần; TSS cao gấp 1,85 lần so với tiêu chuẩn cho phép. Thành phần ô nhiễm trong nƣớc thải chủ yếu là các chất hữu cơ dễ phân hủy. Vì đây là khu xử lý CTR tập trung, trong đó có các ô chôn lấp, diện tích mặt bằng dành cho khu xử lý nƣớc thải là khá lớn. Do đó đề xuất công nghệ xử lý nƣớc thải cho khu xử lý CTR sinh hoạt xã Quảng Ngọc theo phƣơng pháp tự nhiên. Việc sử dụng các hồ sinh học để làm sạch nƣớc thải vừa mang lại hiệu quả xử lý vừa có tính kinh tế cao. Phƣơng pháp sinh học giúp loại bỏ các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong nƣớc thải, giảm chỉ tiêu BOD, COD, TSS, N, P, đảm bảo tiêu chuẩn cho phép trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận.
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 68
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nƣớc thải:
Hình 3.5. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải
*/ Thuyết minh công nghệ và thông số thiết kế:
Công suất thiết kế của hệ thống xử lý nƣớc thải là Q=10m3/ngày.
Mục đích của hệ thống xử lý nƣớc thải là loại bỏ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải, giảm hàm lƣợng BOD, COD, TSS, N và P xuống tới giá trị cho phép theo QCVN 25:2009/BTNMT. Các hạng mục trong toàn bộ hệ thống xử lý bao gồm:
a. Hố ga:
Hố ga có chức năng thu hồi toàn bộ lƣợng nƣớc thải phát sinh từ các công đoạn phơi, phân loại và chôn lấp. Từ các hố ga nƣớc thải đƣợc chảy trực tiếp ra hồ điều hòa.
b. Hồ điều hòa:
Hồ giúp ổn định lƣu lƣợng và nồng độ nƣớc thải. Hồ điều hòa có tính chất tƣơng tự hồ tùy tiện. Tại hồ điều hòa cũng đồng thời diễn ra các quá trình nhƣ trong hồ tùy tiện (quá trình xử lý hiếu khí và yếm khí nƣớc thải). Tuy nhiên trong hồ có thả nuôi bèo tây, phủ kín hồ nên quá trình xử lý yếm khí diễn ra phần lớn. Do đó hồ điều hòa còn gọi là hồ yếm khí tùy tiện tùy tiện.
Theo Lƣơng Đức Phẩm (2007) thì chiều sâu hồ yếm khí tùy tiện từ 1,2 – 1,4m. Thiết kế hồ có chiều sâu chứa nƣớc là 1,2m.
Diện tích mặt bằng là 120 m2. Thể tích chứa nƣớc của hồ là: 120*1,2=144 (m3) Thời gian lƣu nƣớc trong hồ là: tlƣu = 144/10=14,4 (ngày)
Nƣớc thải Hố ga Hồ điều hòa Bãi lọc ngầm Hồ chứa Nguồn tiếp nhận
Hồ Thị Huyền Trang – K19 Cao học KHMT 69
Với thời gian lƣu nƣớc trong hồ là 14,4 ngày thì hiệu suất xử lý BOD của hồ điều hòa có thể đạt khoảng 60-70% (Lƣơng Đức Phẩm, năm 2007).
Sau khi ra khỏi hồ điều hòa, BOD trong nƣớc thải là: BOD=225*(1- 0,6)=90(mg/l)
c. Bãi lọc trồng cây:
Sau khi nƣớc thải qua hồ điều hòa thì đƣợc chảy tràn sang bãi lọc ngầm kết hợp với trồng cây sậy nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc.
Xử lý nƣớc thải bằng bãi lọc trồng cây là việc tƣới nƣớc thải lên bề mặt của một bãi lọc với lƣu lƣợng tính toán (hoặc cho nƣớc thải chảy tràn) để đạt đƣợc hiệu quả xử lý thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nƣớc - thực vật của hệ thống.
Xử lý nƣớc thải bằng cánh đồng lọc đồng thời có thể đạt đƣợc ba mục tiêu: - Xử lý nƣớc thải;
- Tái sử dụng các chất dinh dƣỡng có trong nƣớc thải để sản xuất; - Nạp lại nƣớc cho các túi nƣớc ngầm.
Lựa chọn bãi lọc trồng cây là một phƣơng án thích hợp với diện tích mặt bằng rộng của khu xử lý nƣớc thải và chi phí đầu tƣ thấp.
Bãi lọc trồng cây với các cơ chế lý học, cơ chế hóa học, cơ chế sinh học tiếp tục thấm lọc, hấp phụ, kết tủa, phân hủy sinh học các chất hữu cơ trong nƣớc thải. Nhờ đó, các chỉ tiêu BOD, COD, TSS, N, P tiếp tục giảm.
Bãi lọc có diện tích mặt bằng 150m2, sâu chứa nƣớc là 2,2m. Thể tích chứa nƣớc của bãi lọc trồng cây là: 150*2,2 = 330 (m3)
Thời gian lƣu nƣớc trong bãi lọc trồng cây là: tlƣu = 330/10 = 33 (ngày)
Với thời gian lƣu nƣớc tại bãi lọc trồng cây nhƣ trên thì hiệu quả xử lý đạt đƣợc là 40-50% (Lƣơng Đức Phẩm, 2007).
Sau khi đi qua bãi lọc trồng cây, BOD còn lại trong nƣớc thải là: BOD=90*(1-0,4)= 54 (mg/l)
d. Hồ chứa