a. Thiết kế hệ thống thu gom nước rác:
- Thành phần hệ thống thu gom nước rác bao gồm: Tầng thu nước rác; Hệ thống ống thu gom nước rác; Hố thu nước rác.
- Tầng thu nước rác bao gồm 2 lớp vật liệu trải đều trên toàn bộ bề mặt đáy ô chôn lấp. Yêu cầu của mỗi lớp như sau: Lớp dưới: sỏi, đá dăm độ dày 25 cm; Lớp trên: cát thô, độ dày 15 cm.
- Mỗi ô chôn lấp rác thải được thiết kế một hệ thống thu gom nước rác riêng. Hệ thống ống thu gom nước rác của mỗi ô chôn lấp được thiết kế với yêu cầu sau:
+ Có một tuyến chính chạy dọc theo hướng dốc của ô chôn lấp. Do ô chôn lấp có diện tích nhỏ nên không bố trí các tuyến nhánh dẫn nước rác về tuyến chính. Tuyến chính dẫn nước rác về hố thu, từ đó tập trung vào ống thoát nước chính dọc theo đường nội bộ về bể tập trung nước rác, để bơm vào bể điều lắng trong công trình xử lý nước rác.
+ Mỗi ô chôn lấp rác bố trí 01 hệ thống thu gom nước rác. Ống thu gom nước rác trong các ô chôn lấp sử dụng ống nhựa PVC Φ200, tổng chiều dài 920 m. Ống thu gom nước rác từ các ô chôn lấp về trạm xử lý nước rỉ rác sử dụng ống nhựa PVC Φ250, tổng chiều dài 420 m.
+ Ống thu gom nước rác có mặt phía trong nhẵn, đường kính 200 mm. Ống được đục lỗ với đường kính từ 10 ÷ 20 mm trên suốt chiều dài ống với tỷ lệ lỗ rỗng chiếm từ 10% ÷ 15% diện tích bề mặt ống.
+ Đường ống thu gom nước rác được thiết kế đảm bảo độ bền hoá học và cơ học trong suốt thời gian vận hành bãi chôn lấp.
+ Độ dốc của mỗi tuyến ống là 1%.
- Hố thu nước rác có kết cấu bêtông cốt thép vững chắc, sử dụng lâu dài, đồng thời đảm bảo khả năng chống thấm nước rác. Trên hệ thống thu gom nước rác bố trí 17 hố ga thu nước rác, mỗi ô chôn lấp rác đặt một hố ga, trên hệ thống thu gom chung đặt 02 hố ga. Hố ga để lắng cặn, chống tắc nghẽn. Hố ga xây gạch vữa xi măng M75, đáy bê tông cốt thép dày 15 cm, đỉnh đạy tấm đan BTCT M200, dày 10 cm, kích thước lòng 80 x 80 x 80 (cm)
- Hệ thống thu gom nước rác được thiết kế 2 hệ thống:
+ Hệ thống thu gom nước rỉ rác từ các ô chôn lấp rác hữu cơ, sau đó đưa về giếng thu gom nước rác hữu cơ. Tại giếng thu gom nước rác hữu cơ có đặt bơm tuần hoàn để tưới nước rỉ rác cho các ô chôn lấp rác hữu cơ. Nước rỉ
rác hữu cơ được tưới lại ô chôn lấp rác hữu cơ bằng hệ thống ống PVC được nối từ bơm tuần hoàn đến đầu mỗi ô chôn lấp rác hữu cơ.
+ Hệ thống thu gom nước rỉ rác từ các ô chôn lấp rác vô cơ, và ô chôn lấp rác cũ sau đó đưa về giếng thu gom nước rác chung của bãi chôn lấp sử dụng ống nhựa PVC Φ250.
+ Giếng thu gom nước rỉ rác chung được thiết kế đảm bảo thu gom nước rỉ rác từ các ô chôn lấp rác vô cơ và nước rỉ rác từ hố thu nước rỉ rác hữu cơ còn dư không tuần hoàn hết.
b. Hệ thống thu gom khí
Bãi chôn lấp có lượng chất thải tiếp nhận nhỏ hơn 50.000 tấn/năm nên có thể cho thoát tán khí rác tại chỗ, song phải đảm bảo chất lượng không khí xung quanh theo tiêu chuẩn cho phép QCVN 05:2009/BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT.
- Trên mỗi ô chôn lấp bố trí 2 ống thu gom khí rác, chiều cao mỗi ống 10 m. Ống thu gom khí rác sử dụng ống nhựa, đường kính 150 mm.
- Các ống thu gom khí rác được lắp đặt trong quá trình vận hành, nối ghép, nâng dần độ cao theo độ cao vận hành bãi. Đoạn ống nối ghép được hàn gắn cẩn thận. Phần ống nằm trong lớp đất phủ bề mặt bãi chôn lấp và phần nhô cao trên mặt bãi chôn lấp sử dụng ống thép tráng kẽm hoặc vật liệu có sức bền cơ học và hoá học tương đương.
- Độ cao cuối cùng của ống thu gom khí rác lớn hơn bề mặt bãi tối thiểu 2 m (tính từ lớp phủ trên cùng).
- Hệ thống ống thu gom khí rác sử dụng ống nhựa đường kính 150 mm, đục lỗ cách đều suốt chiều dài ống với mật độ lỗ rỗng đạt 15% ÷ 20% diện tích bề mặt ống.
2. Thết kế khu xử lý nước rác
a. Tính toán lưu lượng nước thải phát sinh
Nguồn phát sinh nước thải trong quá trình chôn lấp rác bao gồm:
Nước sẵn có và tự hình thành khi phân huỷ rác hữu cơ trong ô chôn lấp;
Mực nước ngầm có thể dâng lên thấm vào các ô chôn rác;
Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi được phủ đất và trước khi ô rác được đóng lại;
Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đầy (ô rác được đóng lại).
Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ ẩm giữ nước. Độ giữ nước của chất thải rắn là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong các
lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm hướng xuống dưới theo tác dụng của trọng lực. Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp, nước thải hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của các chất thải do các thiết bị đầm nén. Sự phân huỷ các chất hữu cơ trong rác chỉ phát sinh nước thải với lượng nhỏ.
Lượng nước thải sinh ra phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí tượng thuỷ văn, địa hình, địa chất của bãi rác, diện tích bề mặt bãi, nhất là khí hậu và lượng mưa. Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng nước rác sẽ tăng dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa bãi chôn lấp do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng trên mặt có khả năng giữ nước để nó bốc hơi, làm giảm độ ẩm thấm vào.
Lưu lượng nước rác phát sinh hàng ngày tại khu xử lý rác thải được tính theo công thức:
Qnr = qda + qtp + qM/T
Trong đó:
- Qnr: Lưu lượng nước rác (m3/ngày);
- qda: Lưu lượng nước rác do độ ẩm của rác (m3/ngày); - qtp: Lưu lượng nước rác do thành phần của rác (m3/ngày);
- qM/T: Lưu lượng nước rác do mưa (tính theo lượng mưa trung bình tháng lớn nhất);
Lưu lượng nước rác do mưa được tính theo công thức: qM/T = [(im – ibh)/1000] × Scl
Trong đó:
- im: Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất; - ibh: Lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất;
- Scl: Diện tích bãi chôn lấp bị ảnh hưởng bởi nước mưa.
Căn cứ vào công nghệ xử lý chất thải, lưu lượng nước rác được tính riêng cho nước rác phát sinh từ ô chôn lấp chất thải vô cơ và ô chôn lấp chất thải hữu cơ. Việc tách riêng chất hữu cơ (lá cây, thức ăn thừa nhà bếp…) và vô cơ để chôn lấp riêng làm giảm đáng kể ô nhiễm do chất hữu cơ trong nước rác từ ô chôn lấp chất thải vô cơ.
Theo kết quả thực nghiệm tại Trung tâm Công nghệ và Quản lý môi trường (CENTENMA) và Trung tâm Nghiên cứu, Đào tạo và Tư vấn môi trường (CERECE) cho thấy, lượng nước rác do độ ẩm và các phản ứng sinh
hoá lý tăng dần theo thời gian chôn lấp, giá trị lớn nhất đạt được vào tuần thứ 16. Kết quả tính toán nội suy từ số liệu của nghiên cứu chỉ ra, với khối lượng chất thải được chôn lấp là 7,5 tấn/ngày, lượng nước rác phát sinh do độ ẩm và thành phần của rác cũ vào 0,4 m3/ngày, của rác mới là 0,9-1,1 m3/ngày đối với rác hữu cơ và 0,5-0,7 đối với rác vô cơ.
* Nước thải phát sinh tại ô chôn lấp rác hữu cơ
Áp dụng công thức trên, lưu lượng nước rác từ ô chôn lấp rác hữu cơ là:
Qnrhc = qda + qtp + qM/T = qda + qtp + [(im – ibh)/1000] × Scl
= (2,87 x 30) + [(429,6 - 111)/1000] × 4.160 = 1.411,476 m3/tháng = 47,05
m3/ngày
Lượng nước rác cần phải xử lý ở ô rác hữu cơ 47,05 x 50% = 23,52 m3/ngày.
Lưu lượng nước rác từ ô chôn lấp chất thải vô cơ:
Qnrvc = qda + qtp + qM/T = qda + qtp + [(im – ibh)/1000] × Scl = (0,77 x 30) + [(429,6 - 111)/1000] × 1.480 = 494,63 m3/tháng = 16,49 m3/ngày
Vậy lưu lượng nước thải cần phải xử lý. Qnr = 23,52 + 16,49 = 40(m3/ngày)
Lưu lượng nước rác theo thiết kế: Qtk = k x Qnr, với k là hệ số dự trữ, k = 1,2.
Đối với rác cũ, do đã được đổ từ lâu năm nên lượng nước rác phát sinh là không đáng kể.
=> Qtk = 40 x 1,2 = 48 m3/ngày.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải với công suất thiết kế 50 m3/ng.đ.
Nguyên tắc chung lựa chọn công nghệ xử lý nước rác:
Nước sau khi xử lý đạt QCVN 25:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn cột B2 - quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn xây dựng mới kể từ ngày 01/01/2010 khi xả vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
- Đảm bảo mức an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ nước rác giữa mùa khô và mùa mưa;
- Đơn giản, dễ vận hành, tính ổn định cao, vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp;
- Khu xử lý nước rác được thiết kế và xây dựng đồng bộ gồm nhà điều hành khu xử lý nước rác có diện tích 20 m2, hệ thống giếng thu nước rác, trạm bơm nước rác, bể điều hòa, bể lắng radian, bãi lọc ngầm, hồ sinh học...
a. Bể lắng sơ cấp (bể lắng Rađian) Thông số thết kế Q= 50 (m3/ngày) BOD5= 856 (mg/l) SS = 384,8 (mg/l) Tổng N = 182,5 (mg/l) COD = 2154 (mg/l)
Chọn loại bể lắng Radian có tiết diện đáy hình tròn, đáy thu cặn có độ dốc ≥0,02, dốc từ ngoài vào hố thu cặn. Ở giữa bể đặt buồng phân phối trung tâm nhằm phân phối nước thải đầu vào. Nước chảy đều theo hướng bán kính qua vùng lắng đi vào máng thu nước đặt theo chu vi vành bể.
* Thuyết minh công nghệ:
Nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra xung quanh bể, sau đó nước thải dâng lên và chảy tràn ra máng thu nước xung quanh rồi đưa vào hệ thống xử lý tiếp theo.
Cặn lắng xuống đáy và đưa ra ngoài nhờ hệ thống gạt cặn quay tròn. * Tính toán thiết kế
Theo các nghiên cứu thực nghiệm, bể lắng sơ cấp đạt hiệu quả lắng cao nhất sau 45 phút với hiệu suất khoảng 81% lắng SS. Nhưng trên thực tế, do ảnh hưởng của dòng chảy động và sai số thiết kế nên hiệu suất lắng SS còn 70%, khử COD đạt 20%.
Diện tích làm việc của bể lắng, không kể buồng phân phối trung tâm: F = = = 5,56 m2
Trong đó: u = 9 m3/m2 ngày đêm : tải trọng bề mặt trung bình của nước thải
Đường kính buồng phân phối trung tâm(d) = 15% - 20% đường kính bể lắng(D)
Chọn đường kính buồng phân phối trung tâm d = 0,2D Diện tích buồng phân phối trung tâm là :
f = = = 0,01×π×D2
Diện tích bể lắng có kể tới buồng phân phối trung tâm là: S = F + f = 6,33 + 0,01×π×D2
Mà S = D = 2,72 m. Chọn D = 3,2 m - Đường kính buồng phân phối trung tâm: d = 0,2 × D = 0,2×3,2 = 0,64 m
- Diện tích buồng phân phối trung tâm: f = 0,01×π×D2 = 0,01×π×3,22 = 0,1 m2
- Máng thu nước được đặt theo chu vi bể, có đường kính bằng 0,8 lần đường kính bể:
Dmáng = 0,8×D = 0,8×3,2 = 2,56 m - Chiều dài máng thu nước:
L = π×Dmáng = 8 m
Chọn máng răng cưa với vật liệu làm bằng thép có bề dày là 5mm được dính chặt với máng thu nước qua các khe dịch chuyển, thiết kế máng răng cưa với các kích thước:
+ Chiều dài máng răng cưa bằng chiều dài máng thu = 8 m
+ Máng răng cưa có hình chữ V, góc 90o, chiều cao của khe chữ V là 50mm
+ Bề rộng mỗi khe là 50mm, khoảng cách giữa các khe là 100mm + Chiều cao máng răng cưa là 100mm, bố trí các khe dịch chuyển theo chu vi máng.
Vì thời gian lắng theo lý thuyết là 45 phút, trong môi trường làm việc tĩnh. Nhưng khi thiết kế bể lắng, phải kể đến ảnh hưởng của dòng chảy động từ đầu ra của ống trung tâm, vận tốc dâng lên của nước và thành phần của nước có nhiều chất tạo bọt dễ cuốn theo SS lên trên, ta chọn thời gian lưu là T = 120 phút.
- Thể tích làm việc của bể: Vlv = Q×T = 50× = 4,2 m3
- Chiều cao vùng chứa nước trong bể: H1 = = = 0,75 m
Cặn được tập trung tại hố cặn đặt ở đáy bể có kich thước 30x30cm. Đáy có độ dốc α = 2o
- Chiều cao phần thu cặn : Hc = x tgα = x tag2 = 0,06m
Chọn thiết kế Hc = 5cm - Chiều cao xây dựng của bể:
H = Hl + Hc + Hbv = 0,75 + 0,06 + 0,13 = 0,94 m
Chọn H = 0,94 làm thông số thiết kế. Trong đó: Hbv = 0,13m : chiều cao bảo vệ của bể.
Kiểm tra vận tốc nước chảy trong vùng lắng, vận tốc này phải nhỏ hơn vận tốc kéo hạt trở lại trạng thái lơ lửng vH
vH =
Với: vH vận tốc theo phương ngang, kéo hạt trở lại trạng thái lơ lửng(m/s) k: hằng số phụ thuộc vào tính chất hạt cặn; s: tỷ trọng của hạt cặn; g: gia tốc trọng trường; d: đường kính hạt cặn; f: hằng số Darcy-Weisbach.
Giá trị k thường thay đổi 0,04-0,06 tùy thuộc vào trạng thái của hạt: hạt đơn hay tồn tại thành cụm. Hằng số f phụ thuộc vào mặt trên mà dòng chảy diễn ra và hệ số Reynolds, f thay đổi từ 0,02 – 0,03; k và f là 2 hệ số không có thứ nguyên; s được lấy trong Bảng Error! No text of specified style in
document.-7
Tỷ trọng của hạt cặn
Loại chất rắn(bùn) Tỷ trọng củahạt cặn Mật độ chất rắn(%) Khoảng thay đổi Trung bình
Nước thải trung bình 1,03 4-12 6
Kết hợp với hệ thống cống rãnh 1,05 4-12 6,5 Bể lắng bùn hoạt tính 1,03 2-6 3 Bể lắng và lọc nhỏ giọt chất mùn 1,03 4-10 5 Bọt váng 0,95 b - Ghi chú: b: khoảng giao động lớn
Bể lắng sơ cấp với mục đích tách SS có kích thước ≥0,2mm, ta chọn d = 0,2mm.
Ta chọn k = 0,05; f = 0,03; s = 1,03 thay vào ta được: VH = = 0,028 (m/s)
Tổng hợp tính toán bể lắng
ST
T Tên hạng mục Số lượng Đơn vị
1 Số lượng bể lắng 1 bể
2 Công suất bể 2,08 m3/h
3 Đường kính bể 3,2 m
4 Đường kính ống trung tâm 0,6 m
5 Chiều cao chứa nước 0,75 m
6 Chiều cao bảo vệ 0,13 m
7 Chiều cao xây dựng 0,94 m
8 Thể tích bể 7,5 m3
9 Độ dốc đáy 2 %
Các thông số ô nhiễm sau quá trình lắng: BOD5 = 80% × 856 = 685 mg/l
COD = 80% × 2254 = 1803 mg/l SS = 30% × 384,8 = 115,4 mg/l
b.Bể điều hòa
Dung tích làm việc bể điều hòa: Vđh =k x QTB x T (m3)
Trong đó:
- QTB: lưu lượng nước rác trung bình (m3/h);
- T: thời gian lưu nước trong bể điều hòa, chọn thời gian lưu nước trong bể điều hòa T = 6 h.
- k: hệ số không điều hòa trong ngày, chọn k = 1,2
⇒ Dung tích làm việc ngăn điều hoà: Vđh = 1,2 x 50 x 6/24 = 15 m3