Điều tra hiện trạng thu gom và xử lý nước thải của khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp đông-Keo tụ xử lý nước rích (58tr)

diễn ra nhanh chóng. Cùng với sự phát triển kinh tế, sự gia tăng dân số là sự phát triển ngày càng tăng cả về lượng và thành phần chất thải. Một trong những gây ra sự ô nhiễm nguồn nước là nước thải từ các cơ sở sản xuất và các khu dân cư, và do nước rò rỉ từ lớn với các nguồn nước và ảnh hưởng trực tiếp đến con người và sinh vật. các bãi rác. Nếu các loại nước thải này không được xử lý kịp thời nó sẽ gây ra ô nhiễm Tốc độ đô thị hoá diễn ra một cách nhanh chóng dẫn đến một hệ quả tất yếu là thành phần và lượng chất thải sinh hoạt ngày một tăng. Chất thải chủ yếu đem đi chôn lấp, nước rác hình thành mang rất nhiều chất ô nhiễm nên rất cần được thu gom và xử lý . Từ trước tới năm 1998, chúng ta chưa xây dựng được bãi chôn lấp nào đúng quy cách, hợp vệ sinh. Năm 1996 Bộ xây dựng đã ban hành quy phạm thiết kế, xây dựng, vận hành và kiểm soát bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Nước rác sinh ra từ các bãi chôn lấp chảy tràn ra ngoài hệ thống bờ bao gây thiệt hại cho đời sống sản xuất và sinh hoạt của dân cư. Nước rác sinh ra không được xử lý kịp thời hoặc chưa đạt tiêu chuẩn đang có nguy cơ làm ô nhiễm nước ngầm và vùng nông nghiệp xung quanh. Để góp phần cải thiện chất lượng môi trường, giảm tác động tới môi trường của nước rác. Đề tài : “Điều tra hiện trạng thu gom và xử lý nước thải của khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp đông-keo tụ xử lý nước rích ” Nội dung đồ án gồm có: Chương I: Tổng quan về quản lý chất thải rắn ở Việt Nam Chương II : Hiện trạng thu gom và xử lý nước rác của khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn –Sóc Sơn – Hà Nội. Chương III: Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng tới quá trình đông-keo tụ trong xử lý nước rác. Kết luận. Phụ lục Chương I: Tổng quan về quản lý chất thải rắn ở việt nam I.1. Lượng chất thải rắn tại các đô thị lớn của Việt Nam [5] Cùng với công nghiệp hoá, quá trình đô thị hoá ở Việt Nam diễn ra nhanh chóng. Dân số đô thị trong cả nước năm 2001 là 19.481.000 chiếm 24,75% tổng dân số, dự báo sẽ lên tới 29á30% vào những năm 2010, và tới 45% vào những năm 2020. Ô nhiễm do chất thải rắn gây ra càng phức tạp. Sức ép về vệ sinh môi trường, quản lý chất thải rắn và nhu cầu xây dựng các bãi chôn lấp là những vấn đề hiện đang là gánh nặng cho nhà quản lý môi trường và đô thị ở mọi vùng của Việt Nam. Tính trung bình từ năm 1996á1999 lượng chất thải rắn đô thị phát sinh ở các thành phố lớn (Hà Nội, Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng) là 0,6á0,8 kg/người/ngày. các đô thị còn lại ở mức 0,3á0,5 kg/người/ngày. tỷ lệ thu gom chất thải rắn dao động từ 40á70% ở các đô thị lớn có hệ thống dịch vụ tốt, các đô thị nhỏ chỉ đạt 20á40%. Công nghệ thu gom vận chuyển ở mức độ thấp. Lượng chất thải rắn trung bình phát sinh tại các đô thị năm 1997 là 19.315tấn/ngày, năm 1998 là 22.210 tấn/ngày. Các loại chất thải sinh hoạt, công nghiệp và nguy hại, rác thải y tế chưa được phân loại chôn chung với nhau(duy chỉ có Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh có lò đốt rác y tế tập trung và một số (<40) bệnh viện có lò đốt rác quy mô nhỏ). Các bãi chôn lấp hầu hết là cũ, chưa hợp vệ sinh, trừ khoảng10 bãi chôn lấp rác mới xây dựng trong một số năm lại đây. Vì vậy, những ô nhiễm đối với môi trường xung quanh là khó tránh khỏi được mặc dù các cơ quan quản lý đã nỗ lực hết sức mình. Phát thải chất thải rắn, tỉ trọng và thành phần chất thải rắn phụ thuộc vào mức sống và tập quán của dân cư từng đô thị. Tỉ trọng của chất thải rắn là 480 – 580 Kg/m3 tại Hà Nội, 420 kg/m3 tại Đà Nẵng, 500 – 580 kg/m3tại Huế, 580 kg/m3 tại Hải Phòng, Thành phố Hồ Chí Minh: 500 kg/m3. Đặc trưng chung là độ ẩm cao, nhiệt trị thấp, có hợp chất hữu cơ cao: 50 – 60%, chứa nhiều sỏi đá. Thu hồi tái chế 13 – 20% thực hiện thủ công do người bới rác. I.2. Chôn lấp hợp vệ sinh – phương pháp tiêu huỷ chất thải rắn chủ yếu ở nước ta.[5] Chôn lấp rác hiện vẫn là phương pháp phổ biến để loại bỏ rác ở đại đa số các nước trên Thế giới. Có tới trên 85% trong tổng số 18 – 20 triệu tấn rác sinh hoạt mỗi năm thải ra tại nước Anh được chôn lấp. Khoảng 60% lượng rác tại cộng đồng Châu âu được chôn lấp, 33% thiêu đốt và khoảng 7% được chế biến thành phân compost. Mặc dù việc tái sử dụng chất thải là làm phân compost làm giảm đáng kể lượng rác chôn lấp nhưng chôn lấp vẫn là một phương pháp được chọn làm phương pháp để tiêu huỷ nhiều loại vật liệu mặc dù chôn lấp đòi hỏi một diện tích đất lớn. ở nước ta, áp dụng phương pháp chôn lấp tiêu huỷ chất thải rắn hiện là phương pháp chủ yếu. Khái niệm chôn lấp bền vững đề ra việc giảm thiểu các tác động có hại từ bãi chôn lấp tới mức độ tối đa trong thời gian ngắn nhất mà không ảnh hưởng tới các thế hệ sau. Vấn đề đặt ra là phải tăng cường mức độ phân huỷ tại bãi rác, bãi rác phải đảm bảo độ ẩm cho phép để vận hành như một thiết bị phân huỷ sinh học yếm khí khổng lồ với thể tích lớn hàng chục m3. Trong cả các hệ thí nghiệm và thực tế vận hành, việc quay vòng nước rác làm tăng mức độ phân huỷ vi sinh trong bãi rác, làm giảm COD và BOD trong nước rác, rút ngắn thời gian tiền sinh khí metan mặc dù có thể một lượng COD khó phân huỷ tạo thành, do đó phải đòi hỏi pha loãng hay tiền xử lý nước rác trước khi xả nước rác ra nguồn tiếp nhận là một vấn đề tiên quyết của các bãi rác trong và ngoài nước. Rất nhiều bãi rác trên Thế giới được thiết kế mới theo phương châm và xu hướng chủ đạo là cho phép khống chế độ ẩm bằng dòng nước rỉ rác hồi lưu tại bãi chôn lấp hay có lắp hệ phun ẩm,… Sự khống chế, điều khiển được một cách chính xác độ ẩm và sự khuyếch tán chuyển động dòng nước rác trong bãi chôn lấp là một điều hết sức cần thiết giúp ích cho quá trình diễn biến trong bãi rác bên cạnh các yếu tố về vận hành bãi chôn lấp. Việc đầm nén chặt và phân loại rác cũng rất cần thiết cho việc tạo nên các dòng nước rác chảy ngầm và đều khắp qua các khu rác đã chôn lấp theo từng vùng. Đặc thù của các bãi rác là rất khác nhau (tuổi của bãi rác, thiết kế, vận hành bãi chôn và điều kiện tự nhiên) nên tính chất ô nhiễm của nước rác là rất khác nhau. I.3. Các vấn đề nảy sinh liên quan đến nước rác tại các bãi rác lớn của Việt Nam [5] Phần lớn các bãi chôn lấp ở Việt Nam chưa hợp vệ sinh, chủ yếu là chôn lấp lộ thiên nên đã tạo diều kiện cho ruồi muỗi phát triển, mùi hôi thối bốc lên do quá trình phân huỷ yếm khí trong bãi rác. Vì vậy, đã gây ra ô nhiễm không khí và nguồn nước ngầm cả một vùng rộng lớn. Các bãi chôn lấp rác ở các thành phố lớn đều trong tình trạng quá tải, không được thiết kế và qui hoạch ngay từ đầu, cộng với việc quản lí vận hành chưa hợp lí nên đã gây ra hàng loạt các vân đề hết sức nan giải. Nước rác sinh ra từ các bãi chôn lấp (chủ yếu là từ các hồ tích luỹ nước rác xung quanh bãi) chảy tràn ra hệ thống bờ bao gây thiệt hại nặng nề cho đời sống sản xuất và sinh hoạt của dân cư. Nước rác sinh ra không xử lý kịp thời hoặc chưa đạt tiêu chuẩn đang có nguy cơ gây ô nhiễm nước ngầm và vùng nông nghiệp xung quanh. Việc giảm thiểu và phân loại chất thải rắn tại nguồn hầu như chưa được quan tâm và thực hiện, nhiều chất thải nguy hại trong y tế và công nghiệp được thu gom và chôn chung với chất thải sinh hoạt. Các vấn đề trên chính là một trong những nguyên nhân gây ra sự cố nhiều nơi như trường hợp vỡ bờ bao ở bãi rác Đông Thạch và nhiều trường hợp hoa màu của nông dân ở gần khu chôn lấp bị chết. Để hạn chế đến mức thấp nhất hậu quả, chính quyền các cấp đang tìm mọi biện pháp xử lý và cải tạo bãi chôn lấp. Điển hình là dự án xây dựng khu xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội, bãi chôn lấp Đông Thạch, bãi Tân Cương - Thái Nguyên, Bến Cát – Hải Phòng,… và một vài bãi chôn lấp khác đã và đang được triển khai. I.4. Nhận xét về các nghiên cứu đặc tính nước rác tại Việt Nam Việc xây dựng bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt hợp vệ sinh là một nhu cầu cấp thiết. Một số bãi rác mới được thiết kế dựa trên các nghiên cứu về các bãi rác cũ của Việt Nam hay kinh nghiệm của Thế Giới dựa vào hoạt động đã bộc lộ những bất cập về vấn đề nước rò rỉ bãi rác và hệ thống xử lý nước rác phải đóng cựa tạm thời để cải tạo hệ thống như ở hai bãi rác lớn nhất của Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh. Mặc dù không nhiều nhưng đã có những nghiên cứu, đánh giá một số chỉ tiêu của nước rỉ rác với mục tiêu là đánh giá mức độ ô nhiễm của các đơn vị đai học Văn Lang TP Hồ Chí Minh đại học Huế hay của Viện cơ học . . . về tính chất của rác Nam Sơn. Các số liệu này trong chừng mực nhất định chỉ có tác dụng vế mặt xem xét độ ô nhiễm chứ không đáp ứng được mục tiêu là xem xét diễn biến của quá trình để mà từ đó làm cơ sở khoa học xây dựng công nghệ xử lý. Những hệ thống xử lý nước rác xây dựng theo mô hình tương tự của nước ngoài đã không phù hợp với thành phần, tính chất rác thải sinh hoạt, điều kiện địa chất, khí hậu, thói quen vận hành bãi rác của nước ta. Các kết quả nghiên cứu đặc tính của nước rác (ví dụ: nước rác Nam Sơn, Đông Thạch, Gò Cát đã công bố nhiều ). Một số nhận xét về các nghiên cứu đặc tính nước rác như sau : Số liệu được phân tích theo nhiều phương pháp khác nhau. Các kết quả phân tích rất khác nhau ở các phòng thí nghiệm chuyên về môi trường. Sự khác biệt là rất đáng kể, nhất là ở các chỉ tiêu BOD5, COD, NH4, tổng N. Chưa có nghiên cứu liên tục tại các phòng thí nghiệm chuyên môn để đánh giá diễn biến nước rác thời gian dài. Các nghiên cứu nước rác thường chỉ được nghiên cứu riêng lẻ. Các yếu tố quan tâm chưa đủ phục vụ cho việc tìm kiếm công nghệ xử lý thích hợp. Chưa có các nghiên cứu thích hợp các yếu tố ngoại cảnh: điều kiện khí tượng thuỷ văn, điều kiện phân huỷ tại hội sinh học với vai trò của thuỷ sinh thực vật và các phân huỷ tự nhiên một cách toàn diện. Chương iI: Hiện trạng thu gom và xử lý nước thải của khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội. II.1. Vài nét về công ty Môi trường đô thị Hà Nội. Công ty Môi trường đô thị (MTĐT) Hà Nội là một doanh nghiệp công ích hoạt động trong lĩnh vực vệ sinh môi trường, là cơ quan quản lý chất thải rắn của thành phố Hà Nội. Chức năng và nhiệm vụ của Công ty là: Thu gom, vận chuyển xử lý chất thải sinh hoạt, thương mại, bệnh viện, xây dựng và công nghiệp ... Bơm hút phân xí máy và các dịch vụ vệ sinh công cộng, Thiết kế, chế tạo các dụng cụ và thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác vệ sinh môi trường. Tư vấn công nghệ & đầu tư và đánh giá tác động môi trường. Xuất nhập khẩu vật tư, thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác vệ sinh môi trường Thành phố. Sản xuất cung ứng phân vi sinh nông nghiệp, trồng cây cảnh và chơng trình rau sạch. Phối hợp với các cơ quan, tổ chức tiến hành tuyên truyền, giáo dục để nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của người dân. Hiện nay, công ty MTĐT Hà Nội là Uỷ viên thường trực của Hội Môi trường đô thị Việt Nam và là một thành viên hoạt động tích cực trong Hội. Công ty MTĐT đã thường xuyên chủ trì các buổi hội thảo, trao đổi kinh nghiệm và tổ chức các chương trình đào tạo nhằm phổ biến kiến thức và nâng cao trình độ chuyên môn trong lĩnh vực môi trường với các thành viên của Hội MTĐT Việt nam. Các đơn vị trực thuộc Công ty MTĐT Hà Nội gồm: 5 Xí nghiệp môi trường, mỗi Xí nghiệp chịu trách nhiệm thu gom và vận chuyển rác thải trên địa bàn các Quận được phân công quản lý. 2 đoàn xe cơ giới, 1 đoàn chịu trách nhiệm tới rửa đường và bơm phân xí máy, đoàn còn lại có trách nhiệm vận chuyển đất và chất thải xây dựng. 1 Xí nghiệp chế biến chất thải sinh hoạt làm phân compost 1 Xí nghiệp cơ khí dịch vụ: sửa chữa, bảo dưỡng, chế tạo các thiết bị vận tải và vệ sinh chuyên dùng và thực hiện các dịch vụ vệ sinh môi trường. 1 Xí nghiệp quản lý bãi chôn lấp 1 Xí nghiệp xử lý chất thải bệnh viện 1 Trung tâm Tư vấn Kỹ thuật Môi trường Nhân lực tham gia thu gom, vận chuyển chất thải: Công ty MTĐT Hà Nội hiện có 3564 cán bộ công nhân viên, trong đó có khoảng 2500 công nhân thu gom phế thải. Bảng 2.1: Quản lý rác thải tại Hà Nội (thống kê, dự báo của công ty môi trường đô thị Hà Nội) Xí nghiệp quản lý Tên quận Khối lượng (tấn/ngày) Lượng rác thải(tấn/năm) 2000 2005 2010 2015 2020 Tỷ lệ tăng rác/năm 4,70% 4,70% 2,35% 2,35% XN 1 Ba Đình , Cầu Giấy 236,3 85,248 89,254 93,449 95,654 97,893 XN 2 Hoàn Kiếm 157,2 56,520 59,176 61,957 63,416 64,903 XN 3 Hai Bà Trưng 272,4 98,920 103,569 108,436 110,984 113,529 XN 4 Đống Đa, Thanh Xuân 343,1 123,480 129,283 135,360 138,540 141,800 XN 5 Tây Mỗ 73,0 26,280 27,513 28,806 29,483 30,176 Thanh Trì 112,7 40,591 42,498 44,495 45,541 46,611 (Nguồn: Sở khoa học công nghệ và môi trường Hà Nội,2001) II.2. Quá trình thu gom và xử lý nước thải tại khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn II.2.1. Hệ thống thu gom nước rác Hệ thống thu gom nước rác phải được thiết kế sao cho có thể thu gom toàn bộ nước rác từ đáy bãi chôn lấp và tập trung dẫn về khu xử lý trước khi xả ra nguồn tiếp nhận nhưng với lượng nước ít nhất có thể. Nước rác được dẫn ngay ra trạm xử lý thì sẽ không có nước đọng lại trong lớp rác và áp suất tạo ra đối với lớp chống thấm là thấp nhất. Để ngăn ngừa sự rò rỉ của nước rác sang các khu vực xung quanh, người ta đã lắp đặt một hệ thống cống thu gom ở dưới đáy và chạy bao quanh đưa nước rác từ bãi chôn lấp tới nơi xử lý . Hệ thống thu gom nước ở đáy Hệ thống cống thoát bao quanh Đặt hệ thống bơm hút nước rác với công suất lớn Sử dụng các tấm lót để hạn chế nước ngấm vào nguồn nước ngầm Hệ thống thu gom nước rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn bao gồm: Đáy có bề mặt dốc Đáy bằng Hình 2.1: Mạng lưới ống thu gom nước rác ống chính tổng thể thu gom, tập trung toàn bộ nước rác từ ống dọc của từng ô ống dọc, thu gom nước rác từng ô, ống này được đặt dọc theo nền đáy từng ô chôn lấp và nằm trên nền chống thấm của đáy ô chôn lấp hoặc trên màng tổng hợp chống thấm. Mạng lưới ống nhánh thu nước rác được đặt ở bên trong từng ô để thu gom nước rác trên toàn bộ đáy của mỗi ô chôn lấp. Mạng lưới đường ống nhánh có đường kính tối thiểu 150 – 200mm, độ dốc tối thiểu 1%, ống dọc và ống nhánh đều là những ống có khoan lỗ. Các ống đứng được nối với các ống dọc và mạng lưới ống nhánh và sẽ được nối cao dần khi chiều cao lớp rác được đổ đầy. Tổng chiều cao lớp rác giai đoạn một của bãi chôn lấp Nam Sơn là 26m. Khi giai đoạn hai đưa vào vận hành, cột rác của giai đoạn một và hai sẽ tăng tới 36m. Như vậy ống đứng có chức năng là những ống thông khí. Ngoài ra chiều cao lớp rác được đổ khá lớn, tuỳ thuộc khả năng thấm nước của các lớp rác và các lớp đất phủ, người ta có thể đặt thêm các ống thu gom nước rác trung gian theo chiều cao. Mạng lưới ống thu gom nước rác này còn có chức năng thông khí cho bãi rác. Lớp vật liệu lọc bằng sỏi bao quanh đường ống thu gom nước rác sao cho nước rác tự chảy nhanh nhất xuống hệ thống ống thu gom. Ngoài ra còn có hồ chứa nước rác và trạm bơm nước rác đến trạm xử lý. Theo không gian và phương thức thu gom người ta phân biệt: Rãnh thoát nước mưa và nước mặt có thể là rãnh hở hoặc rãnh kín, được bố trí xung quanh bãi. Chức năng của nó là thu gom nước mưa và nước mặt không cho chảy vào bãi rác đồng thời thu gom nước rác không cho chảy vào nguồn nước mặt hay nước ngầm mạch nông. Những bãi chôn lấp rác đã có hệ thống thu gom nước rác ở đáy cũng phải có rãnh thoát nước xung quanh. Trong trường hợp bãi chôn lấp rác nổi thì rãnh thoát nước có thể thay thế hay kết hợp với hệ thống thu gom và thoát nước đáy. Bơm nước rác từ giếng lên: Việc thu gom nước rác bằng bơm từ các giếng ở trong hay xung quanh bãi là phương thức khá phổ biến ở những bãi chôn lấp rác hiện đang hoạt động vì ở đó không có hệ thống thu gom nước rác đáy hoặc yêu cầu phải bổ sung thêm. Nhược điểm của phương pháp thu gom này là nước ngầm bị ô nhiễm và phải bơm cả hỗn hợp nước rác thấm từ trên các lớp rác tới nước ngầm, do đó khối lượng nước phải bơm và xử lý rất lớn. Hệ thống thu gom và thoát nước đáy: Đây là hệ thống có diện tích thu gom khá lớn. Hệ thống này có thể là mương rãnh xây và đậy tấm đan có lỗ hoặc ống khoan lỗ. Đối với bãi chôn lấp Nam Sơn là hệ thống ống khoan lỗ. II.2.2. Quá trình hình thành nước rác. Thành phần, lưu lượng của nước rác 1. Quá trình hình thành nước rác Nước rác có thể định nghĩa như một chất lỏng thấm qua chất thải rắn, mang theo các chất hoà tan và chất rắn lơ lửng. Trong phần lớn trường hợp, nước rác được sinh ra do quá trình xâm nhập của các nguồn nước từ bên ngoàivào như hệ thống thoát nước bề mặt, nước ngầm và nước được sinh ra do quá trình phân huỷ chất thải trong bãi chôn lấp. Lượng nước rác hình thành trong bãi chôn lấp được ước tính dựa trên sự cân bằng nước trong bãi chôn lấp. Sự cân bằng nước bao gồm tổng lượng nước đi vào bãi chôn lấp trừ đi lượng nước tiêu thụ cho các phản ứng hoá học và lượng nước bị bay hơi (xem hình sau): q5 q8 q4 qrò-rỉ-đa qphủ q6 qmưa q7 Hình 2.2: Cân bằng nước Cân bằng nước Các dòng vào Các dòng ra Nước thấm qua lớp phủ qmưa = Nước chứa trong chất thải qrò-rỉ-đa = Nước chứa trong vật liệu phủ (6ữ12% với cát, 23ữ31% với đất sét) qphủ = qvật liệu phủ.wvật liệu phủ Nước sinh ra do các phản ứng hoá học hoặc sinh học: q4 Nước tham gia phản ứng phân huỷ chất hữu cơ q5 = .qhữu cơ Nước bay hơi q6 =18(ph.V)/(RT) Nước giữ trong lớp rác q7 = qthải khô[0,6-0,55/(10000+) Nước rác Q8 Lượng nước sinh ra Q8 = (qmưa+ qrò-rỉ-đa + qphủ + q4) - (q5+ q6 + q7) ( m3/ng.đ) Lượng nước rác tối đa có khả năng sinh ra là lượng nước không vượt quá khả năng giữ ẩm của các vật liệu trong bãi chôn lấp. Kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng lượng nước sinh ra lớn nhất sau 25 ngày chôn lấp. Nguồn nước chủ yếu bao gồm nước vào các ô chôn lấp từ phía trên, lượng ẩm có sẵn trong rác thải, lượng ẩm của vật liệu bao phủ và lượng ẩm trong bùn. Nước rác Nước ngầm Nước ngầm Nước bay hơi Nước bay hơi Nước mưa Dòng nước mặt Nước thoát bề mặt Lớp vải lót khí khí Hình 2.3 : Sự hình thành nước rác và ảnh hưởng tới nước ngầm Nước vào từ phía trên: Chủ yếu là nước mưa thấm qua lớp vật liệu bao phủ và lớp chất thải rắn. Một trong những khó khăn trong viêc xây dựng phương trình cân bằng nước trong bãi chôn lấp là việc xác định lượng nước mưa thực sự thấm lọc vào lớp vật liệu bao phủ của bãi chôn lấp. Nước vào từ chất thải rắn: Nước vào trong bãi chôn lấp từ chất thải là lượng ẩm có sẵn trong rác và lượng ẩm được hấp thụ từ không khí hoặc từ mưa. Lượng ẩm trong chất thải đô thị ước tính khoảng 20%, nhưng giá trị này còn tuỳ thuộc vào điều kiện tự nhiên và phương pháp lưu giữ. Nước vào từ các vật liệu bao phủ: Lượng nước vào từ vật liệu bao phủ sẽ phụ thuộc nhiều vào dạng vật liệu và mùa trong năm. Lượng ẩm tối đa có thể chứa trong nó được xác định dựa trênkhả năng giữ ẩm thực tế. Giá trị điển hình đối với cát là 6-12%, đất nhiều mùn là 23-31%. Nước di chuyển từ phía dưới: Nước lấy ra từ đáy của ô chôn lấp đầu tiên được coi là nước rác. Nước ở đáy ô chôn lấp thứ hai và ô chôn lấp tiếp theo ứng với nước xâm nhập từ phía trên đối với ô thứ nhất. ở các bãi chôn lấp có hệ thống thu gom nước rác trung gian, nước di chuyển từ đáy của các ô đặt trực tiếp phía trên hệ thống thu gom nước rác trung gian cũng được coi như nước rác. Hình 2.4: Luợng nước rác sinh ra ở các thời kỳ hoạt động khác nhau của bãi chôn lấp A B C D 1 2 1 3 4 5 A B C D Ô chôn lấp sau 1 năm Ô chôn lấp sau 5 năm 1 2 3 4 7 6 5 8 9 10 Ô chôn lấp sau 10 năm 1 2 3 4 7 6 5 8 9 10 Ô chôn lấp sau 20 năm Tốc độ dòng nước rác Thời gian-năm Thời gian-năm Thời gian-năm Thời gian-năm 10 Một kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng khả năng giữ ẩm thực tế của chất thải mới chôn lấp là 80% và có thể giảm đến 60-70% sau 4 năm chôn lấp. Sự bay hơi nước phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ xung quanh và tốc độ gió. Ngoài ra, còn có một số phương pháp khác xác định lượng nước rác sinh ra sau khi bãi chôn lấp được bao phủ lớp cuối cùng như phương pháp cân bằng nước, mô hình hoá bằng máy tính trong việc kết hợp với phương pháp cân bằng nước, các phương pháp thực nghiệm, mô hình toán học và các phương pháp đo lường sự thấm lọc trực tiếp. Thời kỳ đầu, một lượng lớn nước thấm vào bãi rác được hấp phụ và giữ lại trong các khe hở của rác chôn lấp cho ddến khi lượng nước giữ lại trong rác vượt quá khả nảng hấp phụ của rác thì nước rác bắt đầu sinh ra. Nước rác sinh ra ban đầu tăng lên theo tuổi của bãi chôn lấp trong vòng 20 năm sau đó giảm dần. 2. Thành phần, lưu lượng của nước rác 2.1 Lưu lượng nước rò rỉ Khối lượng và lưu lượng nước rò rỉ của các bãi chôn lấp phụ thuộc vào các yếu tố sau đây: 2.1.1 Độ ẩm của chất thải rắn: Chất thải rắn có độ ẩm càng cao, lưu lượng nước rò rỉ càng lớn. Nhưng thông số về độ ẩm chỉ cho biết khối lượng nước rò rỉ có thể có, mà không cho biết lưu lượng nước rò rỉ (m3/ngày.đêm) vì còn phụ thuộc vào hệ số nén tại bãi chôn lấp và khả năng giải phóng nước từ chất thải rắn sau khi nén. 2.1.2 Thành phần chất thải rắn: Lượng nước rò rỉ đáng kể cũng được tạo thành sau các phản ứng sinh hoá, hoá học và lý học. Cũng như độ ẩm thành phần chất thải rắn chỉ cho biết khối lượng nước rò rỉ có thể có, mà không cho biết lưu lượng nước rò rỉ (m3/ng.đ) vì còn phụ thuộc vào loại phản ứng và tốc độ phản ứng. 2.1.3 Lượng nước thấm vào bãi chôn lấp: Lượng nước mưa thấm vào bãi chôn lấp phụ thuộc vào cường độ, thời gian mưa, phương pháp vận hành bãi chôn lấp trong thời gian hoạt động và cấu tạo, thành phần lớp phủ sau khi đống bãi chôn lấp. Khi không có lớp cách nước, một lượng lớn nước mưa sẽ thấm vào bãi chôn lấp và tạo thành nước rò rỉ. Bãi chôn lấp vận hành theo từng đơn nguyên riêng biệt sẽ giảm đáng kể lượng nước rò rỉ. Lượng nước rò rỉ do nước mưa thấm vào bãi chôn lấp có thể dễ dàng tính toán dựa theo số lượng mưa và lượng bốc hơi. 2.1.4 Lượng nước ngầm đi qua bãi chôn lấp (nếu có): Đây cũng là nguồn đáng kể để tạo thành nước rò rỉ và lan truyền ô nhiễm, đặc biệt bãi chôn lấp không được xây dựng lớp lót chống thấm. Lượng nước rò rỉ do nước ngầm thấm qua bãi chôn lấp có thể tính theo công thức của Dacxy. Q=-KA Trong đó: Q- lưu lượng nước thải, m3/ng.đ A – diện tích thấm, m2 K – hệ số thấm, m3/m2.ng.đ - gradien thuỷ lực. dh – tổn thất áp lực, m dl – chiều dài dòng chảy, m Khác với lượng nước rò rỉ do nước mưa và nước ngầm gây nên, có thể giảm thiểu bằng việc xây dựng lớp chống thấm tốt, lượng nước rò rỉ do độ ẩm của chất thải rắn và các phản ứng xảy ra trong bãi chôn lấp rất khó tính toán vì phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Nhưng lưu lượng này có thể xác định bằng thực nghiệm và tính toán. Tuy nhiên lượng nước rò rỉ do độ ẩm và các phản ứng sinh hoá chỉ đóng vai trog quan trọng trong mùa khô và có thể cả vào mùa mưa, nếu có biện pháp giảm đến mức thấp nhất lượng nước mưa và nước ngầm thấm vào bãi chôn lấp. Như vậy lượng nước rò rỉ được tính theo công thức: Q= qrò rỉ-đa + qrò rỉ-pư + qrò rỉ-m + qrò rỉ-nn Trong đó: Q: lưu lượng nước rò rỉ từ bãi chôn lấp, m3/ng.đ qrò rỉ-đa: lưu lượng nước rò rỉ do độ ẩm của rác, m3/ng.đ qrò rỉ-pư: lưu lượng nước rò rỉ do phản ứng sinh hoá, m3/ng.đ qrò rỉ-m :lưu lượng nước rò rỉ do mưa,m3/ng.đ qrò rỉ-nn: lưu lượng nước rò rỉ do nước ngầm, m3/ng. Để đơn giản hoá lượng nước rò rỉ từ nước mưa, hai giả thiết sau được kiến nghị áp dụng: - Với thực tế xây dựng của bãi chôn lấp Nam Sơn với lớp lót bằng vật liệu chống thấm (High Density Polyethylene-HDPE) giả thiết rằng không có lượng nước ngầm thấm qua bãi chôn lấp (qrò rỉ-nn =0) , vậy: Qrr= qrò rỉ-đa + qrò rỉ-pư + qrò rỉ-m - Vì việc vận hành bãi chôn lấp theo đơn nguyên, nên diện tích có mưa chỉ tính với đơn nguyên đang xảy ra hoạt động chôn lấp có diện tích trung bình là3ha (30.000m2). Lưu lượng nước rò rỉ do độ ẩm và phản ứng sinh hoá trong bãi chôn lấp Chất thải rắn trong bãi chôn lấp thực hiện hàng loạt các phản ứng hoá học, sinh học và thay đổi về tính chất vật lý. Các phản ứng sinh học Các phản ứng sinh học quan trọng xảy ra trong bãi chôn lấp liên quan đến các chất hưu cơ chứa trong chất thải rắn sinh hoạt. Các phản ứng sinh học này dẫn đến việc tạo thành khí và nước rò rỉ của bãi chôn lấp. Trong giai đoạn rất ngắn ban đầu, ngay sau khi chôn lấp quá trình phân huỷ sinh học hiếu khí xảy ra cho đến khi lượng ôxy còn lại bị tiêu thụ và giảm xuống. Trong quá trình phân huỷ hiếu khí, khí CO2 sinh ra là chủ yếu, khí O2 đã bị tiêu thụ hết, quá trình phân huỷ kị khí bắt đầu xảy ra và chất hữu cơ được chuyển hoá thành khí CO2, CH4 và một lượng nhỏ khí NH3, H2S. ngoài ra còn rất nhiều phản ứng trung gian khác: CaHbOcNd + ()H2O ()CH4+()CO2+dNH3 Các phản ứng hoá học Các phản ứng hoá học quan trọng nhất xuất hiện trong bãi chôn lấp gồm hoà tan và khuếch tán(dạng lơ lửng) của các chất chôn lấp. Sản phẩm chuyển hoá sinh học vào chất lỏng thấm qua chất thải rắn, bay hơi các hợp chất hữu cơ và nước vào khí của bãi chôn lấp, hấp phụ các hợp chất hữu cơ bay hơi vào vật liệu bị chôn lấp, khử halogen và phân huỷ các chất hữu cơ và các phản ứng oxy hoá khử ảnh hưởng đến thành phần kim loại và các muối kim loại. Sự hoà tan của các sản phẩm chuyển hoá sinh học và các hợp chất khác, đặc biệt là các chất hữu cơ và nước ro rỉ có tầm quan trọng đặc biệt vì các loại chất này có thể bị lan truyền ra ngoài bãi chôn lấp cùng với nưóc rò rỉ. Các phản ứng hoá học quan trọng khác là các phản ứng hữu cơ và lớp đất sét, các phản ứng này ảnh hưởng đến khả năng thấm và cấu trúc của lớp vật liệu lót đáy bãi chôn lấp. Các phản ứng lý học Sự thay đổi lý học quan trọng hơn cả trong bãi chôn lấp là sự phân tán của khí vào và sự thoát khí của bãi ra môi trường xung quanh. Là sự di chuyển của nước rò rỉ trong bãi chôn lấp vào tầng đất phía dưới, quá trình lắng do sự hợp nhất và phân huỷ của các chất rắn bị chôn lấp. Các số liệu thí nghiệm cho thấy, nếu không tính đến ảnh hưởng của nước mưa và nước ngầm, lượng nước rò rỉ do độ ẩm và các phản ứng sinh, hoá, lý tăng dần theo thời gian chôn lấp và đạt giá trị lớn nhất sau tuần thứ 16. Khi tính lũy tiến với khối lượng chất thải rắn được chôn lấp khoảng 1.000tấn/ngày, lượng nước rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp Nam Sơn vào khoảng 50-60 m3/ng.đ. Đây là số liệu nghiên cứu đầu tiên của Việt Nam vế lượng nước rò rỉ từ chất thải rắn sinh hoạt. Lưu lượng nước rò rỉ do nước mưa Để đơn giản trong tính toán giả thiết rằng lượng nước rò rỉ do nước mưa sẽ bằng lượng nước mưa trừ đi lượng bốc hơi và lượng nước ngấm xuống đất xem như bằng không vì đã có lớp lót chống thấm. qrr-m = qm - qbh (m3/ng.đ) Với độ an toàn cao về xử lý ô nhiễm và bảo vệ môi trường, đồng thời có tính đến trình độ kỹ thuất về xây dựng và vận hành bãi chôn lấp, lưu lượng nước rò rỉ cũng cần phải tính đến trong trường hợp bất lợi nhất. Vì vậy lượng nước rò rỉ do nước mưa sẽ được tính theo ba trường hợp và so sánh kết quả để lựa chọn thông số thiết kế. Theo lượng mưa và lượng bay hơi trung bình năm. Lượng nước rò rỉ do nước mưa được tính theo công thức: qrr-m = [(Im – Ibh)/1000].Scl Trong đó: Im – Lượng mưa trung bình năm, (mm). Ibh – Lượng bốc hơi trung bình năm, (mm). Scl – Diện tích đơn nguyên đang chôn lấp, (m2). Với lượng mưa trung bình năm là 1600 mm và lượng bay hơi trung bình năm là 1080 mm, lượng nước rò rỉ tạo thành do nước mưa trên diện tích 3 ha, bãi chôn lấp (vận hành và đóng từng bãi đơn nguyên) sẽ là: qrr-m = [(1600 – 1080)/1000].30000 = 15600m3 Nếu trạm xử lý nước rò rỉ phải vận hành 300 ngày, lưu lượng nước rò rỉ do nước mưa sẽ là: 15600/300 ng.đ = 52m3/ng,đ. Lưu lượng nước rò rỉ phải xử lý tổng cộng là: Qrr = 60 + 52 = 112m3/ng.đ. b. Theo lượng mưa và bốc hơi trung bình tháng lớn nhất Lượng nước rò rỉ do nước mưa sẽ được tính theo công thức qrr-m = [(im – ibh)/1000].Scl Trong đó: im – Lượng mưa trung bình tháng lớn nhất, mm. Ibh – Lượng bốc hơi trung bình tháng lớn nhất, mm. Theo số liệu khí tượng lượng mưa trung bình tháng lớn nhất là 333mm. Như vậy lượng nước mưa trong một tháng trên diện tích 3ha sẽ là: qrr-m = (333mm.30000m2)/1000 = 9990m3/tháng = 333m3/n.đ. Lưu lượng nước rò rỉ tổng cộng phải xử lý Qrr = 60 + 333 = 393m3/n.đ. c. Theo lượng mưa và bay hơi ngày lớn nhất Lượng nước rò rỉ do mưa sẽ được tính theo công thức: qrr-m = (immax/1000).Scl Trong đó: immax – Lượng mưa ngày lớn nhất tháng và năm, mm. Với lượng mưa lớn nhất là 284 mm(tháng 10), lượng nước rò rỉ do lượng mưa trên diện tích 3ha sẽ là: qrr-m = (284mm.30000m2)/1000 = 8520m3/ng.đ. 2.2 Thành phần nước rò rỉ Việc xác định nước rò rỉ là rất phức tạp, phụ thuộc vào thành phần chất thải rắn, các phản ứng sinh học, hóa học và lý học xảy ra trong bãi chôn lấp, độ ẩm, lượng mưa, cường độ mưa, nhiệt độ, vv. Trong thời gian mới chôn lấp, nước rò rỉ có nồng độ chất ô nhiễm rất cao, sau đó giảm dần theo thời gian. Trong mùa mưa nồng độ chất ô nhiễm thấp và vào mùa khô nồng độ chất ô nhiễm tăng đáng kể. Hơn nữa, nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp là một hỗn hợp giữa nước rò rỉ cũ và mới. Bảng 2.3:Thành phần nước rò rỉ ở bãi chôn lấp Nam Sơn: Thành phần Đơn vị Giá trị PH COD BOD5 TSS - mg/l mg/l mg/l 7,8 – 8,3 2.500 – 20.000 2.000 – 30.000 400 – 1.000 Kết quả đặc tính nước rác ô số 2 và ống xả nước rác giữa ô 2và ô 3, 2001 được đưa ra ở bảng sau: Bảng2.4: Tính chất nước rác của ô số 2, 5/2001- Viện Hoá học Mẫu pH SS mg/l NH4+ mg/l NO2- mg/l N-h.cơ mg/l NO3 mg/l T-P mg/l Dầu mg/l COD mg/l BOD mg/l 1 7,1 500 951 0,01 167,4 4,4 1,54 20 634 340 2 7,2 350 826,2 0,01 301,4 4,5 1,37 49 607 348 Nước rác mới 7,2 2400 1928,4 0,01 335,5 22,2 0,78 90 27650 2440 (Ngày lấy mẫu 18/5/2001 – Phòng môi trường – Viện Hoá học – TT KHTN & CNQG) Bảng 2.5: Biến thiên pH nước rác Nam Sơn 2002 Ngày 10-5 3-6 11-6 10-6 30-7 7-8 21-8 4-9 24-9 3-10 24-10 5-11 13-11 pH vào 7,8 8,0 7,5 7,75 7,8 8,2 7,7 7,9 8 8 7,68 7,2 8 pH hồ 1 7,8 8,02 7,58 7,7 7,96 7,97 7,98 7,87 8,27 7,70 7,62 7,79 7,95 pH hồ 2 7,9 8,04 7,58 7,8 8,17 8,28 8,46 8,30 8,53 7,76 7,77 8,05 8,01 pH hồ 3 8,05 8,02 7,85 7,9 8,20 8,39 8,47 8,50 8,70 7,91 7,86 8,27 8,12 Nước rò rỉ có nồng độ chất hữu cơ có khả năng bị ôxy hóa sinh hóa rất cao. Các thông số cho thấy khả năng ứng dụng c._.