Quản lý chất thải rắn (Phần 2)

Nội dung text: Quản lý chất thải rắn (Phần 2)

1. THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN
2. Chương 6 THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT THẢI RẮN CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN 6.1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TÁI CHẾ VÀ TÁI SỬ DỤNG LẠI CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng lại cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất. Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng rác, xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm mới hoặc sản phẩm khác. Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải. Củng có thể coi hoạt động tái chế như hoạt động tái sinh lại chất thải thông qua: Tái sinh sản phẩm chuyển hóa hóa học: chủ yếu dùng phương pháp đốt để thành các sản phẩm khí đốt, hơi nóng và các hợp chất hữu cơ. Tái sinh các sản phẩm chuyển hóa sinh học: chủ yếu thông qua quá trình lên men, phân hủy chuyển hóa sinh học, để thu hồi các sản phẩm như: phân bón, khí mêtan, protêin, các loại cồn và nhiều hợp chất hữu cơ khác. Tái sinh năng lượng từ các sản phẩm chuyển hóa: từ các sản phẩm chuyển hóa bằng quá trình sinh học, hóa học có thể tái sinh năng lượng bằng quá trình đốt tạo thành hơi nước và phát điện. Hoạt động tái chế mang lại những lợi ích sau: - Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên bởi việc sử dụng vật liệu được tái chế thay cho vật liệu gốc; - Giảm lượng rác thông qua việc giảm chi phí đổ thải, giảm tác động môi trường do đổ thải gây ra, tiết kiệm diện tích chôn lấp; - Một lợi ích quan trọng là có thể thu lợi nhuận từ hoạt động tái chế; hoạt động tái chế lúc này sẽ mang tính kinh doanh và vì thế có thể giải thích tại sao các vật liệu có thể tái chế hiện được thu gom ngay từ nguồn phát sinh cho tới khâu xử lý và tiêu hủy cuối cùng. 6.2. CÁC HOẠT ĐỘNG TÁI CHẾ VÀ THU HỒI CHẤT THẢI - 1 -
3. Hoạt động tái chế và thu hồi chất thải được thực hiện thông qua hệ thống thu gom chất thải rắn theo mạng lưới 3 cấp gồm: người thu gom, đồng nát và buôn bán phế liệu (hình 6.1). Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia thành 6 nhóm nghề: 1. Cấp thứ nhất (gồm người đồng nát và người nhặt rác): Hai nhóm người này có cùng chức năng trong hệ thống thu gom, nhưng lại khác nhau về địa điểm hoạt động, công cụ làm việc và nhu cầu vốn lưu động. 2. Cấp thứ hai (gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu từ người thu nhặt tại bãi đổ rác, người nhặt rác và đồng nát trên vỉa hè trong toàn thành phố): Những người thu mua phế liệu này củng tiến hành theo cách tương tự tại những nơi cố định. 3. Cấp thứ ba: gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn ở nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua thường là điểm nút đặc biệt trong buôn bán như các bên trung gian giữa các ngành công nghiệp và người bán lại. Tùy thuộc vào vị trí, nguồn nguyên liệu, công nghệ sản xuất, thành phần chất thải mà lựa chọn các phương pháp tái sinh khác nhau. Các loại chất thải rắn và xỉ không thể sử dụng được nữa được đổ ở bãi chôn lấp hoặc đổ xuống biển. Tất cả các vật liệu trước và sau khi sử dụng có thể cần cho hoạt động kinh doanh, có trong rác thải đô thị như các chất hữu cơ, kim loại, nhựa, giấy, kinh v.v được gọi là “vật liệu có thể tái chế”. Hoạt động tái chế củng cần chi phí để thu gom, vận chuyển, chế biến và ngăn chặn các tác động tiêu cực lên môi trường do quá trình tái chế gây ra, do đó, nếu như chi phí tái chế cao hơn lợi ích tái chế thì lúc đó hoạt động tái chế không được coi là hoạt động kinh doanh. Nếu chi phí tái chế thấp hơn lợi ích tái chế thì hoạt động tái chế được coi là hoạt động kinh doanh. Sơ đồ hệ thống thu hồi các chất và dòng lưu chuyển các nguồn vật liệu được thể hiện ở hình 6.2. - 2 -
4. Nguồn phế thải Nhóm thu gom Nhóm thu mua Nhóm buôn bán phế liệu phế liệu phế liệu và sử dụng lại phế liệu Đội quân bới Thu mua tại Bãi chôn lấp rác tại bãi rác bãi đổ rác Bãi tập kết tạm thời Các cơ sở sản trạm trung chuyển xuất ngành công nghiệp Xe đẩy rác tay Đội quân Thu mua Đường phố nhặt rác lưu đồng nát tại động kho chứa Thùng rác, bể chứa rác Đại lý và Xuất Các hộ gia đình những người khẩu buôn bán Khác sạn Những người Hoạt động Cơ quan mua đồng nát thu mua dọc Trường học lưu động đường phố Nhà hàng ăn uống, nhà trọ Hình 6.1. Sơ đồ mạng lưới thu gom chất thải rắn của tư nhân - 3 -
5. Tác động Tiêu hủy cuối cùng môi trường (chôn lấp) Sản xuất Xử lý trung Phân phối gian “Xử lý tốt hơn” Chấtthải (tái chế) Tiêu dùng Tái chế Môi trường Tài nguyên Tài nguyên toàn cầu thiên nhiên kinh tế (hệ sinh thái) Hoạt động kinh tế “kinh tế thị trường” Các nguồn Tái sản xuất Tài nguyên có tài nguyên thể tái chế tái chế Các tác động môi trường Hình 6.2a. Dòng lưu chuyển các nguồn vật liệu Sản xuất nhựa Sản xuất nhựa Sản xuất đóng chai Sản xuất Tái chế Tiêu dùng Tiêu dùng Chai PET Chai PET Đổ thải rác Đổ thải rác Hình 6.2c. Mô hình dòng quay vòng giữa hai sản phẩm - 4 -
6. Để tính lợi ích tái chế, người ta sử dụng công thức: NBr.T = NBr.QPET (6.1) NBr : lợi ích tái chế QPET : lượng chai PET Hoặc: NBr = [PV 1 – PV 2] + [CVE 1 + CVU 1 - CRE 1] + [CCW 1 – CCR 1] + CDW 1 (6.2) Trong đó: PV 1 – PV 2 : chênh lệch về chi phí giữa vật liệu thô CVE 1 + CVU 1 - CRE 1 : chênh lệch chi phí bên ngoài CCW 1 – CCR 1 : chênh lệch chi phí thu gom CDW 1 : chi phí tiết kiệm đổ thải rác Nếu kết quả tính theo phương trình (6.2) dương thì có nghĩa hoạt động tái chế mang lại hiệu quả, còn nếu kết quả ngược lại thì có nghĩa là hoạt động tái chế không mang lại hiệu quả. Ở một số nước như Nhật Bản, các hoạt động tái chế được dựa trên cơ sở tính toán lượng rác sản sinh ra, chi phí đổ thải và tỉ lệ tái chế. Các hoạt động tái sử dụng , quay vòng và thu hồi chất thải là một trong những giải pháp có hiệu quả về mặt chi phí xử lý và tiêu hủy chất thải, củng như bảo vệ được nguồn lực cho các hoạt động này. Sự thay đổi về tổng lượng rác đô thị (rác thường) phát sinh ở Nhật Bản được minh họa ở hình 6.3. Tỷ lệ phát sinh chất thải trung bình tại Nhật Bản là 1kg/người.ngày. Thay đổi về tổng chi phí đổ thải rác ở Nhật Bản được minh họa trong hình 6.4. Các hoạt động tái chế rác thải ở Nhật Bản được hỗ trợ bởi hệ thống luật và quy định của nhà nước bao gồm: - Luật quản lý rác thải và giữ vệ sinh công cộng (1970); - Luật quản lý rác thải (1992); - Luật thúc đẩy sử dụng các nguồn tài nguyên có thể tái chế (1991); - Luật tái chế vỏ hộp và bao bì (1996); - Luật tái chế thiết bị điện (1998). Theo con số thống kê tại Nhật Bản năm 1995 có khoảng 50% giấy loại được thu hồi và tái chế; 100% các chai thủy tinh và 75% số lượng đồ hộp vỏ kim loại và nhôm được thu hồi và - 5 -
7. tái chế. Hình 6.5 thể hiện lượng các thành phần thu hồi và tái chế từ rác thải thông thường trong vòng 10 năm từ 1985 – 1995 tại Nhật Bản. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Đức (Duales System Deutschland), được minh họa ở hình 6.6. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Pháp được minh họa ở hình 6.7. Chỉ số quản lý rác thải ở một số nước được thể hiện ở bảng 6.1. Chính quyền Đốt rác, địa phương chôn lấp Người tiêu dùng Hệ thống tái Tái chế chế chất thải * Đầu tư * Đưa ra giá thu gom và tái chế Các công ty sản xuất và bán Hình 6.6. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Đức Rác thải bao bì Chính quyền Đốt, chôn lấp Người tiêu dùng địa phương Chất thải khác (phân loại và thu gom) Tái chế - Hỗ trợ về giá cả - bao gồm tái chế nhiệt Tái chế - Đầu tư - Áp dụng chi phí thu gom và tái chế Công ty sản xuất và bán hàng Hìn 6.7. Sơ đồ hệ thống tái chế chất thải tại Pháp - 6 -
8. Bảng 6.1. Chỉ số quản lý rác thải ở một số nước trên thế giới năm 1992 Thu nhập Chôn Ủ Thu hồi Dân số quốc nội Chất thải Đốt Tên nước lấp sinh học tái chế (triệu) GDP (kg/người.năm) (%) (%) (%) (%) (USD) Nhật 125,4 41.080 400 22,5 72,8 - 3,1 Mỹ 269,4 27.590 701 67 16 2 15 Đức 81,9 28.860 417 68,9 15,5 3,1 12,5 Pháp 58,3 26.280 348 50 40 10 Anh 58,1 19.800 347 83 13 - - Hà Lan 15,6 25.850 484 52 27 8 13 Thụy Điển 8,8 25.770 314 38 55 7 - Tây Ban Nha 39,7 14.200 323 75 5 20 - Thụy Sỹ 7,2 43.420 406 11 76 13 - Đan Mạch 5,2 32.250 351 16 71 13 Canada 29,7 19.200 646 82 8 - 10 Việt Nam 77,0 - - - - - - Nhiều phế thải nguy hiểm nhưng trong đó vẫn có những thành phần có thể thu hồi hay tái sử dụng được. Những chất này có thể là: - Axit hay kiềm - Dung môi, dầu; - Kim loại nặng; - Kim loại quý; - Dung dịch ăn mòn; Một số loại phế thải hạ cấp từ quá trình này song lại có thể sử dụng cho một quá trình khác. Thí dụ: phế thải axit từ một số cơ sở công nghiệp có thể sử dụng như một nguồn nguyên liệu ban đầu cho một đối tượng khác; dầu hay dung môi thải có thể tái chế sử dụng làm nhiên liệu đốt; dung môi có thể thu hồi bằng cách chưng cất – các nhà máy sơn có thể giảm nhẹ những vấn đề quản lý phế thải và giảm chi phí mua vật tư hoặc củng có thể thu hồi đồng dạng oxyt hay hydroxyt từ dung dịch ăn mòn đồng; thu hồi các kim loại quý như bạc từ phế thải ngành ảnh, hay vàng từ công nghệ mạ - 7 -
9. 6.3. THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT DẺO Ở Việt Nam các sản phẩm chất dẻo bắt đầu thâm nhập vào cuộc sống từ những năm 1960. Một số vật dụng gia đình trước đây chế tạo từ tre, nứa, sợi tự nhiên lần lượt được thay thế bằng nhựa. Bao gói thực phẩm bằng lá cây, giấy đã được thay thế bằng plastic. Trong công nghiệp và xây dựng, vật liệu plastic cũng chiếm lĩnh thị trường trong nhiều lĩnh vực như cấp thoát nước , trang trí Vật liệu plastic đã góp phần nâng cao mức độ văn minh của cuộc sống nhưng cũng đặt ra không ít những vấn đề rắc rối liên quan đến công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, dù bị chỉ trích nhiều nhưng vật liệu plastic vẫn được sử dụng rộng rãi do tính ưu việt của nó cả về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật. Với những tính năng ưu việt đó, plastic dẫn đầu so với những vật liệu cạnh tranh với nó trong lĩnh vực bao gói như thủy tinh, năng lượng cần thiết cho việc tạo ra nó củng nhỏ hơn 2 lần, khối lượng vật liệu ban đầu cần thiết để tạo ra nó củng thấp hơn 20 lần, nhu cầu nước cần cho chế tạo giảm đi 1,5 lần và chất thải rắn giảm đi một nữa. Mặt khác, so với túi xách catton thì quá trình chế tạo túi xách plastic thải ít ô nhiễm hơn đối với môi trường như trình bày ở bảng 6.2. Bảng 6.2. So sánh mức độ ô nhiễm trong quá trình chế tạo chất dẻo và giấy Chất ô nhiễm Chất dẻo Giấy Ô nhiễm không khí SO2 100 284 NOx 100 159 COx 100 159 C 100 640 Ô nhiễm nước DCO 100 21,560 DCO5 100 215,500 Tính bền vững của chất dẻo dẫn đến sự tồn tại dai dẳng của chúng trong thiên nhiên sau khi sử dụng. Để phân rã sinh hoạt hoàn toàn plastic có nguồn gốc từ hóa dầu ngày nay cần có một thời gian từ 2 – 4 thế kỷ. Những vấn đề đặt ra khi thu gom và tái chế vật liệu chất dẻo: - 8 -
10. Mặc dù chất dẻo hiện đang là vật liệu được ưa chuộng và có nhiều hứa hẹn trong tương lai nhưng chúng cũng đồng thời đang bị các nhà môi trường phản đối do mức độ gây ô nhiễm trong quá trình chế tạo, sử dụng và tiêu hủy. Các nhà môi trường phản đối vật liệu plastic vì những lý do sau đây: - Chất độc thải ra trong quá trình chế tạo plastic; - Chất độ do phân hủy nhiệt plastic gây ra khi đốt rác; - Làm giảm lượng chất thải rắn, đặc biệt là chất lượng phân compost chế tạo từ rác. Tuy nhiên việc thu gom plastic để tái sử dụng hay tiêu hủy chúng cùng với các thành phần chất thải rắn khác củng cần phải được cân nhắc trên khía cạnh kinh tế hơn là khía cạnh kỹ thuật. Khả năng tái sinh chất dẻo được xác định trên cơ sở phân tích tổ hợp các thông số sau đây: - Cân bằng năng lượng tổng thể, yêu cầu năng lượng để thu gom và tiêu hủy chất thải; - So sánh chất lượng, giá thành vật liệu chất dẻo thu gom; - Ô nhiễm môi trường không khí trong quá trình chuyên chở và tiêu hủy chất thải rắn; - Ô nhiễm môi trường nước, đặc biệt là nước để rửa sản phẩm và lọc khói. Theo kết quả của bảng này thì việc thu gom để tái chế chất plastic từ túi xách đã qua sử dụng và chai lọ nhựa có hiệu suất năng lượng xấp xỉ nhau. Trong khi đó, nếu xử lý bằng phương pháp đốt thì hiệu suất năng lượng của chai nhựa PVC chỉ bằng khoảng 50% hiệu suất năng lượng của túi xách. Tuy nhiên việc thu gom chất dẻo hiện nay chưa cho phép tạo ra sản phẩm nhựa tái sinh có tỉ lệ chất lượng, giá thành tương đương với kỹ thuât chế tạo sản phẩm từ hạt nhựa nguyên thủy. Việc thu gom chất dẻo chủ yếu để tái chế làm giảm năng lượng thu hồi bằng bằng phương pháp đốt rác. Việc thu gom này chỉ có hiệu quả ở các bãi rác công nghiệp hay bãi rác thương mại. Ngoài ra, ở các bãi rác khác người ta phải tiêu tốn một năng lượng đáng kể để thu được một khối lượng chất dẻo có giá trị. Vấn đề tập trung thu hồi và xử lý các chất thải polyme – chất dẻo đòi hỏi phải giải quyết ngay trong điều kiện sản xuất nơi có nhu cầu chất dẻo. Thực tế có hai hướng: 1. Xử lý chế biến lại từng loại chất dẻo polyme ngay trong điều kiện sản xuất, ở đây chủ yếu đối với các loại chất dẻo dùng phản ứng nhiệt. 2. Thu hồi tập trung các chất thải và vận chuyển tới nhà máy đặc biệt để chế biến sản phẩm xác định. Vấn đề sử dụng chất thải là vật liệu polyme với công nghệ và tính kinh - 9 -
11. tế càng trở nên phức tạp khi phải kể đến việc cải thiện tính chất của vật liệu chất dẻo như: bền vững đối với quá trình oxy hóa, bền vững sinh học, cơ học Những vật liệu này không bị phân hủy tự nhiên(thối rữa, phong hóa, tan trong nước) mà dùng biện pháp phân hủy cưỡng bức (đốt, sấy nóng, tàng trử một nơi) thì lại gây nhiễm bẫn môi trường và do đó giá thành phá hủy lại cao hơn nhiều từ 6 – 8 lần so với chi phí xử lý và phá hủy các chất thải của đa số các xí nghiệp công nghiệp khác. Tốt nhất nên sử dụng chất thải polyme ở dạng làm nguồn nguyên liệu bổ sung. Việc ứng dụng công nghệ khả thi để chế biến nguyên liệu polyme thứ cấp sẽ cho phép thỏa mãn các nhu cầu của nền kinh tế quốc dân về loại vật liệu này. Những nguồn chủ yếu của nguyên liệu polyme để sử dụng làm nguyên liệu thứ cấp là các chất thải công nghệ khi chế biến chất dẻo và tạo sản phẩm bằng phương pháp cơ học, hoặc các sản phẩm đã hao mòn bỏ đi rồi hoặc bán thành phẩm bỏ đi (phim, thùng, hộp ). Việc chế biến thứ cấp có đặc điểm riêng và là một quá trình công nghệ phức tạp nhiều cấp. tất nhiên việc chế biến lại lần hai cũng liên quan với việc tổng hợp polyme và tạo sản phẩm lần đầu, liên quan tới phương hướng sử dụng tiếp theo. Do vậy giải quyết nhiệm vụ này phải gắn liền giữa tập trung – chế biến lại lần hai với việc sử dụng tiếp và sao cho nhuần nhuyễn. Khi giải quyết vấn đề sử dụng lại vật liệu polyme phải chia ra nhiều bước sau đây: 1. Tổ chức thu hồi tập trung các phế thải polyme trong công nghiệp. 2. Nhận dạng chính xác và nhanh chóng các loại phế thải phế thải nhằm mục đích thu thập phế thải phù hợp với chủng loại vật liệu ban đầu. 3. Tạo lập sơ đồ mới và hoàn thiện các sơ đồ công nghệ có sẵn, thiết bị có sẵn để chế biến lại lần hai. 4. Phân tích kinh tế một cách cẩn thận về các phương pháp gia công chế biến khác nhau. 6.4. THU HỒI VÀ CHẾ BIẾN CÁC SẢN PHẨM CAO SU Trong công nghiệp chế tạo máy, việc sử dụng các sản phẩm cao su kỹ thuật rất đa dạng. Trong đó phức tạp chủ yếu nhất là giải quyết vấn đề sử dụng các sản phẩm bỏ đi và cũ không dùng nữa. Mặc dù cao su được sử dụng ở các thiết bị công nghệ các loại, nhưng tỷ lệ về lượng thì lại rất thấp so với khối lượng của sản phẩm. Để lấy miếng cao su từ trong kết cấu ra, đôi khi phải tháo dỡ các nút và các chi tiết ra. Thông thường các công tác tháo dỡ khá lớn nên giá trị thu hồi không đáng kể. Vì vậy khi thiết bị đã hỏng đi thì người ta đưa ra đống sắt vụn mà không phân chia các bộ phận riêng rẽ - 10 -
12. được. Chính do sự tản mạn của các sản phẩm từ cao su trong toàn bộ khối lượng thiết bị nên nó gây khó khăn cho việc tổ chức thu nhặt nguyên liệu thứ cấp. Vấn đề tổ chức thu nhặt có ý nghĩa rất quan trọng. Việc tàng trử các chất thải cao su kỹ thuật của các sản phẩm lớn như: săm lốp otô, băng chuyền, ống cao su mềm mang tính chất lẻ tẻ, vụn vặt mà số lượng không nhiều, xảy ra tình trạng cấm không được giao đồ cao su mới cho xí nghiệp công nghiệp nếu họ không giao nộp lại đồ cũ. Tuy nhiên không phải lúc nào cũng thực hiện được vì khó khăn trong việc giao nộp tập trung và không có mạng lưới giao nộp tập trung và không có mạng lưới tổ chức thu hồi thiết bị cao su. Việc vận chuyển một lượng nhỏ chất thải trên một khoảng cách dài thì lại không lợi cho xí nghiệp. Vì vậy việc tập trung hóa công tác gia công sơ bộ các chất thải sản xuất phải xét đến hệ thống thu nhặt cao su cũ. Trong trương hợp đang xét thì không thể dùng lực lượng của người tiêu thụ, sử dụng để hoàn nguyên các chất thải cao su kỹ thuật được, bởi vì công nghệ phục hồi tính chất ban đầu của cao su là một quá trình phức tạp nhiều giai đoạn đòi hỏi ở các trạm với thiết bị chuyên dùng cũng như cán bộ được đào tạo chuyên môn. Công việc đó chỉ có thể thực hiện trong điều kiện của xí nghiệp chế tạo săm lốp hoặc công nghiệp cao su kỹ thuật. Hoàn nguyên cao su là một hướng cơ bản và có lợi nhất trong việc gia công lại các sản phẩm bỏ đi bởi vì cho cao su hoàn nguyên vào lẫn với hỗn hợp cao su thì sẽ tiết kiệm được rất nhiều cao su mới và các thành phần phụ gia khác, ta biết trong các loại cao su có tới 5 – 6 đến 20 thành phần chất liệu khác nhau. Quá trình hoàn nguyên bao gồm: công đoạn chuyển hóa cao su thành vật liệu đàn hồi dẻo rồi tiếp theo là xử lý kỹ thuật và quá trình lưu hóa. Trước khi đưa cao su vào hoàn nguyên người ta phải phân loại theo sản phẩm, theo dạng và lượng. Sau khi loại kim loại và các tạp chất khác khỏi cao su, người ta nghiền nó thành bột tới mức nhất định nào đó và giải phóng ra các mẫu kim loại đen. Thực tiễn cho thấy tốt nhất nên thực hiện nghiền sơ bộ trong môi trường nitơ lỏng với nhiệt độ -30 và -60. Cao su trở nên giòn và dễ tách khỏi kim loại. Kim loại vẫn giữ tính đàn hồi, tính dẻo và không bị phá hủy, do đó cho phép thu hồi dễ dàng và hoàn toàn. Hỗn hợp thu được sẽ qua khử lưu huỳnh, chuyển thành bán sản phẩm dẻo. Cao su hóa dẻo có cấu trúc không gian 3 chiều do các phân tử cao su tạo thành dưới ảnh hưởng của nhiên liệu, nồng độ oxy và các tác động cơ học. Sự phá hủy các liên kết hấp phụ của muội – cao su – muội củng - 11 -
13. tạo khả năng hình thành sản phẩm phân hủy phân tử thấp. Người ta thực hiện khử lưu hóa cao su trên cơ sở cao su tổng hợp với sự có mặt của các chất làm mềm, làm giảm tác động tương hỗ giữa các phân tử trong cao su hoặc cho thêm một ít chất hoạt hóa (0,25 – 3,0%) là chất cho phép rút ngắn thời gian quá trình và chi phí chất làm mềm và tăng tính dẻo, đàn hồi của chất đã hoàn nguyên. Khử lưu hóa cao su có thể được tiến hành tùy thuộc tính chất của cao su khi sử dụng các phương pháp khác nhau. Khi dùng các phương pháp khác: hơi, trung hòa nước, kiềm thì người ta thực hiện khử lưu hóa cao su ở nhiệt độ 150 – 200oC với sự có mặt của oxy không khí trong một số giờ. Khi hoàn nguyên bằng các phương pháp cơ nhiệt để khử lưu hóa diễn ra dưới ảnh hưởng của nhiệt độ 170oC và nhiều tác động cơ học khác trong vòng 1 – 15 phút. Ở Liên Xô người ta nghiên cứu đề ra quá trình hoàn nguyên cao su bằng cách phân tán trong môi trường nước chứa nhũ tương. Khối lượng phân tán sẽ hình thành sẽ được keo tụ và sấy khô. Sản phẩm thu được có tính dẻo tốt. Tính chất bền chắc của cao su chế tạo bằng phương pháp này gần với các thông số tương tự của cao su ban đầu. Giai đoạn cuối cùng của quá trình hoàn nguyên cao su là làm sạch khối lượng đã thu được khỏi các tạp chất lẫn vào và sử dụng cao su khi sản xuất các hỗn hợp công tác để lưu hóa. Sơ đồ công nghệ tái chế lốp cao su được thể hiện ở hình 6.8. Lốp cao su Thu gom Nhiệt phân Làm vụn Dầu Khí Muội than Chế biến thành hạt và bột cao su Sử dụng Công nghệ nặng Sử dụng Tái sử dụng Hình 6.8. Công nghệ tái chế lốp cao su - 12 -
14. 6.5. THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CÁC SẢN PHẨM CÔNG NGHIỆP KHÁC Sơ đồ thu hồi và tái chế các sản phẩm khác như bóng đèn hỏng từ các nhà máy chế tạo bóng đèn, dầu thải từ các xí nghiệp công nghiệp cơ khí, chế tạo hoặc trung tâm dịch vụ sửa chữa xe, máy được thể hiện ở hình 6.9 và hình 6.10. Bóng đèn ống hỏng Thu gom Đập vỡ Phân loại Đui đèn Thủy tinh Phân loại Tẩy rửa sạch Làm men cho Thủy ngân Chế tạo Vật liệu nhôm vụn SX gốm lọc lại bóng mới Tái sử dụng Sản xuất Ắc quy NaCl bóng đèn Hình 6.9. Tái chế bóng đèn ống tại Brazin - 13 -
15. Dầu thải Khử nước bằng Xử lý nước Loại bỏ phương pháp ly tâm Chưng cất ở Tách dầu nhẹ Nhiên liệu 100 – 160oC Chưng cất ở Tách chất bẩn 330 - 350oC bằng graphite Cô đặc dầu Sử dụng Các chất cặn đáy Đóng thùng Asphalt Sử dụng Hình 6.10. Công nghệ thu hồi dầu thải ở Hồng Kông 6.6. THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI Hoạt động thu hồi năng lượng từ quá trình xử lý trung gian mà chủ yếu là từ quá trình đốt và quá trình ủ sinh học (bảng 6.3). Mục đích Công nghệ - Giảm khối lượng - Đốt rác - Thu hồi năng lượng (nhiệt và điện) - Đốt rác có tái chế nhiệt - Giữ ổn định các chất độc hại trong rác - Đốt rác có hệ thống nung chảy để giảm thải thể tích (công nghệ mới) - Giữ vệ sinh, an toàn cho sức khỏe cộng - Đốt khí có hệ thống nung chảy (mới đồng được sử dụng ở Nhật) - Tái chế - Tạo nguồn năng lượng mới từ rác thải (RDF) - Giảm kích thước bằng các phương pháp - Chế biến phân compost; cắt nhỏ và phân nén, ép loại (phương pháp xử lý trung gian) - 14 -
16. Refuse Derived Fuel (RDF) là loại nhiên liệu thu từ rác thải có thể đốt được giống như than (hình 6.10). Xử lý rác thải sinh hoạt để sử dụng làm nhiên liệu cho các nồi chưng để tạo hơi nước điện. Ưu điểm của công nghệ thu hồi nhiên liệu mới từ rác là: - Dễ lưu trữ; - Dễ vận chuyển; - Giá trị nhiệt lượng cao (3000 – 5000 kcal/kg) - Chất lượng đồng nhất; - Không sử dụng lò đốt tại nguồn phát sinh; Tuy nhiên, công nghệ thu hồi nhiên liệu mới từ rác củng còn những bất lợi sau: Bản thân nhiên liệu vẫn ở dạng rác thải, vì vậy khi đốt chúng cũng tương tự như đốt rác và cần phải có phương pháp thu gom, xử lý lượng khí thoát ra. Việc đầu tư nhà máy loại này rẻ hơn lò đốt nhưng đòi hỏi chi phí cho các trang thiết bị sử dụng loại nhiên liệu này. Quá trình thu hồi nhiên liệu (RDF) từ rác thải đô thị được thể hiện ở hình 6.10b. Công nghệ thu hồi khí và nung chảy dựa trên nguyên tắc sử dụng khí đốt thu hồi từ quá trình nung chảy và đồng thời tái thu kim loại không chứa oxyt – đây là loại kim loại có giá trị cao. Tuy nhiên hệ thống này rất đắt vì phải trang bị lò đốt thông thường kèm theo hệ thống nung chảy. Sơ đồ hệ thống tạo khí và nung chảy được thể hiện ở hình 6.11. Rác thải đô thị Tách loại Tách loại Nghiền lần 1 lần 2 lần 1 Sấy khô Tách loại Nghiền lần 3 lần 2 Trộn Làm nguội Sàng Vôi Thành phẩm (RDF) Hình 6.10b. Quá trình thu hồi nhiên liệu (RDF) từ rác thải đô thị - 15 -
17. 6.7. HOẠT ĐỘNG THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT THẢI TẠI VIỆT NAM ở Việt Nam, trong những năm gần đây, tốc độ công nghiệp hóa và đô thị hóa ngày càng gia tăng mạnh mẽ tại vùng kinh tế trọng điểm đã làm nảy sinh nhiều vấn để nan giải trong công tác bảo bệ môi trường. Bên cạnh những khó khăn nhất định trong việc triển khai các biện pháp kỹ thuật và công nghệ xử lý nước thải, khí thải thì chất thải rắn đang thật sự là một mối đe dọa lớn đối với môi trường và sức khỏe cộng đồng vì lượng thải ngày càng tăng đặc biệt là các chất thải nguy hại ngày càng phong phú về cả số lượng lẫn chủng loại. Tình trạng thu gom và xử lý chất thải rắn đô thị và công chưa đáp ứng yêu cầu hiện nay cũng là một nguyên nhân quan trọng gây ô nhiễm môi trường nước, môi trường đất, vệ sinh đô thị và ảnh hưởng xấu đến cảnh quan đô thị và sức khỏe cộng đồng. Theo con số thống kê từ các tỉnh, thành phố, từ năm 1996 – 1999, lượng chất thải rắn bình quân khoảng từ 0,6kg/người.ngày – 0,8 kg/người.ngày. Ở một số đô thị nhỏ, lượng chất thải rắn phát sinh dao động từ 0,3 – 0,5 kg/người.ngày. Lượng rác thải đô thị củng như công nghiệp ngày càng tăng, tính chất độc hại của rác thải củng tăng. Ở Hà Nội năm 1995: thành phần nilon, chất dẻo trong rác thải sinh hoạt là 1,7%, thành phần kim loại vỏ hộp là 1,2%, năm 1997 đã tăng lên 4,1% và 5,5%. Năm 1998, tỷ lệ về thành phần chất rác thải củng có những biến đổi hơn so với những năm trước đó. Các hoạt động thu hồi tái chế tại Việt Nam chủ yếu sẽ được tập trung vào các vấn đề sau: - Tăng cường thu hồi sản phẩm đã sử dụng để dùng lại cho cùng một mục đích, hoặc tìm ra một mục đích sử dụng khác. Tái sử dụng tập trung chủ yếu vào các loại chai đựng đồ uống, các loại bao bì vận chuyển thông qua khâu lưu thông dưới dạng đặt cọc để khép kín một chu trình: sản xuất – lưu thông – tiêu dùng – lưu thông – sản xuất. - Khuyến khích các cơ sở tái chế chất thải rắn bằng cách thu hồi các sản phẩm đã qua sử dụng, xử lý hoặc chế biến lại để đưa vào nền kinh tế dưới dạng các sản phẩm ban đầu hoặc tạo ra các sản phẩm mới. - Tái sử dụng và tái chế chất thải rắn có thể thực hiện tốt ở các khu công nghiệp tập trung trên cơ sở hình thành một hệ thống thông tin để trao đổi chất thải vì trong một số trường hợp chất thải cần phải loại bỏ ở nơi này để trở thành nguyên liệu đầu vào ở nơi khác. Tại thành phố Hà Nội, các hoạt động tái chế được thực hiện thông qua sơ đồ lưu chuyển ở hình 6.13. - 16 -
18. Nguồn sản sinh rác 33,5 kg/người Người mua phế (hộ gia đình, chợ, nhà Thu gom - ngày liệu hàng, khách sạn ) Người thu gom mua phế liệu Thu gom bằng xe đẩy tay Ngành công 12,9 – 26,2 kg/người.ngày nghiệp tái chế Người nhặt rác Vận chuyển Người thu gom mua phế liệu Người mua Bãi chôn lấp phế liệu Hình 6.13. Sơ đồ lưu chuyển các dòng tái chế rác ở Hà Nội Các vật liệu có thể tái chế được thu gom từ hộ gia đình, chợ , đường phố và khu chôn lấp do những người thu gom hay người mua thuộc thành phần tư nhân. Trung bình mỗi ngày có hơn 200 tấn vật liệu tái chế được thu gom. Các hoạt động tái chế tư nhân hiện đang diễn ra ở Hà Nội dựa trên cơ sở thị trường giống các nước đang phát triển khác, tuy nhiên, các hoạt động tái chế này hiện đang gặp rất nhiều khó khăn: - Ô nhiễm môi trường do các hoạt động tái chế sinh ra; - Chi phí lao động gia tăng; - Chi phí đổ thải rác thải; - Giảm giá trị các sản phẩm được tuần hoàn; - Sự cạnh tranh gay gắt với các sản phẩm giá thành rẻ hơn. 6.8. HOẠT ĐỘNG THU HỒI VÀ TÁI CHẾ CHẤT THẢI Ở CÁC NƯỚC Các nước phát triển trước đây cũng sử dụng hệ thống tái chế tương tự ở Việt Nam. Tuy nhiên hệ thống tái chế cũng đã từng thất bại do mất giá trị tái chế và do vật liệu có thể tái chế được lẫn với rác thải. - 17 -
19. Các nước đã phát triển hiện nay đang thay đổi lối sống là tiêu dùng các sản phẩm tái chế và sẽ phát triển ngành kinh doanh tái chế mới trên cơ sở thị trường. Ví dụ ở Mỹ các đây 250 năm, tỷ lệ tái chế là hơn 90%. Năm 1970, tỷ lệ này giảm xuống chỉ còn 70% và hiện nay giảm xuống còn khoảng 30%. Đặc điểm của hoạt động thu hồi và tái chế chất thải ở các nước khác Việt Nam ở chỗ họ đã tổ chức các dịch vụ công cộng có trách nhiệm đẩy mạnh tái chế rác bằng ngân sách. Để giảm thiểu lượng rác thải sản sinh, nước Mỹ đã có những chính sách hỗ trợ các hoạt động tái chế và hiện đang cố gắng thiết lập xã hội kinh tế tuần hoàn (nhà sản xuất phải xem xét xem sản phẩm của mình có sinh ra ít chất thải hơn không? Và các chất thải liệu có khả năng tái chế không? Hình 6.14). Gom rác thải Tái sử dụng Tái chế Xử lý trung gian đúng quy cách - Không có khí thải - APR (trách nhiệm nhiều hơn về sản phẩm) Đầu thải - DIE (thiết kế cho môi cuối cùng trường) - Sản xuất tại - ELCA Tối ưu hóa - Tài khoản môi trường - Kế toán toàn bộ chi phí Hình 6.14. Khái niệm về một xã hội kinh tế tuần hoàn 6.9. CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN CHẤT THẢI RẮN Các trạm chuyển tiếp được sử dụng để tối ưu hóa năng lao động của đội thu gom và đội xe. Chúng có thể được dùng để củng cố thêm lượng rác thu gom được từ các xe khác nhau, và chúng thường được bố trí sao cho thời gian đi và khoảng cách mà các xe thu gom phải chạy - 18 -
20. bên ngoài vòng thu gom bình thường của chúng là nhỏ nhất. Các trạm chuyển tiếp còn có thể được dùng để thực hiện một chức năng quan trọng là giảm lượng rác thải đưa đến bãi chôn lấp chung của thành phố và sử dụng lại các vật liệu có khả năng thu hồi, tạo điều kiện cho những người bới rác không chính thức lẫn những đội quân bới rác có tổ chức thực hiện công việc phân loại rác để tái sử dụng ngay tại các trạm này. Trạm chuyển tiếp, do vậy là một cơ sở đặt tại gần khu vực thu gom, nơi mà các xe thu gom có thể đổ rác của chúng xuống để sau đó rác lại được chất lại lên những xe tải lớn hơn để chuyển một cách kinh tế đến bãi rác ở xa hơn. Có hai loại trạm chuyển tiếp rác thải: - Loại phục vụ cho những xe thu gom ban đầu như những xe thủ công, những xe có động cơ nhỏ, bao gồm xe xích lô máy và những xe tải đổ rác nhỏ (những loại này đôi khi được gọi là những điểm chuyển tiếp để phân biệt chúng với loại thứ hai); - Loại phục vụ cho những loại xe lớn hơn, thường là những xe cơ giới như những xe thu gom rác thông thường, có thể mang rác thải đến những trạm chuyển tiếp sau vòng thu gom thứ cấp (những loại này đôi khi được gọi là những trạm trung chuyển). Bất kể dùng loại chuyển tiếp nào, các cơ sở này đều có những mục tiêu chung. Các mục tiêu của cơ sở chuyển tiếp bao gồm: - Đón tiếp những xe thu gom rác thải một cách có trật tự; - Xác định tải trọng của các xe; - Hướng dẫn các xe đến điểm đổ rác; - Đưa các xe ra một cách có trật tự; - Xử lý các rác thải thành từng khối đã được chọn trước; - Chuyển từng khối sang hệ thống vận chuyển hoạt động như một bộ phận trung gian giữa hệ thống vận chuyển và các xe thu gom rác thải; - Giảm đến tối thiểu sự lộn xộn và tác động đến môi trường. Việc thiết kế trạm trung chuyển tốt nhằm: - Cung cấp một hệ thống quản lý giao thông một cách có hiệu quả và trật tự cho những xe thu gom đến (xếp hàng ít nhất, không phải xếp hàng trên đường quốc lộ, quay đầu nhanh); - Giảm đến tối thiểu lượng chất thải phải xử lý; - 19 -
21. - Đảm bảo toàn bộ rác thải đều được chuyển đi hàng ngày và tạo điều kiện thuận lợi cho làm sạch dễ dàng vào cuối ngày; - Đảm bảo toàn bộ rác thải đưa đến đều được chuyển đi theo một phương cách có kiểm tra mà không làm cản trở sự hoạt động của trạm chuyển tiếp. Trạm chuyển tiếp có thể được sử dụng để giúp cho duy trì hiệu quả chung của toàn hệ thống thu gom rác thải. Thông thường, nếu thời gian đi và về một điểm thu gom rác thải là tương đương hay lớn hơn một nữa thời gian chất rác trong ngày thì trạm trung chuyển lúc đó là cần thiết. Mặc dù các trạm chuyển tiếp có thể tiết kiệm, chúng lại tạo ra thêm các thao tác khác và dù vậy có thể cần phải đánh giá lại hoạt động của các trạm chuyển tiếp. Để làm điều này cần xem xét các điểm sau: - Số lượng xe đồng thời trong trạm chuyển tiếp; - Số lượng và loại rác được thu gom; - Bán kính có hiệu quả kinh tế đối với mỗi loại xe thu gom; - Thời gian để một xe thu gom đi đến điểm dỡ rác thải; - Khoảng cách của các vòng thu gom kể từ điểm thu gom cuối cùng; - Các chi phí tương đối tính theo thời gian được công nhận và các chi phí xe cộ từ nơi thải đến bãi rác được coi như một phần của chu trình thu gom hay dùng một hệ vận chuyển trung gian; Bảng 6.5 trình bày sự so sánh hữu dụng về những chi phí khác nhau của các phương án vận chuyển. Bảng này chỉ ra rõ ràng những ưu thế của việc sử dụng những phương tiện tiết kiệm năng lượng cho việc vận chuyển những khối lượng lớn rác thải từ điểm chuyển tiếp đến bãi chôn lấp. Hình 6.15 minh họa tính kinh tế của việc chuyển tiếp và cách xác định điểm “hoàn vốn” của thời gian/khoảng cách tại Bangkok-Thái Lan. Hình vẽ chỉ ra rằng đối với những tuyến đường ngắn, về thời gian giữa điểm thu gom và bãi chôn lấp, khi thời gian và quảng đường giữa nơi thu gom và chôn lấp tăng lên trên 30 phút hay 10 km, sử dụng trạm trung chuyển sẽ có tính kinh tế hơn(tùy thuộc vào loại xe thu gom). Trong thí dụ này, với khoảng cách trên 25 km giữa nơi thu gom và bãi chôn lấp (khoảng hơn 1 – 1,5 giờ lái xe), sử dụng trạm chuyển tiếp luôn luôn tiết kiệm được chi phí hơn so với một loại xe thu gom trong thành phố. Lưu ý rằng thời gian là đại lượng có tính quyết định hơn là khoảng cách. - 20 -
22. Chi phí (USD) Chuyển trực tiếp Chuyển bằng xe tải Chuyển bằng sà bằng xe thu gom lan hay tàu kéo Chi phí cố định và hoạt động của trạm chuyển tiếp (600m3/ngày) Các công việc thủ công 0 80.000 160.000 Thiết bị tĩnh 0 30.000 20.000 Các loại xe cộ 0 0 160.000 Khấu hao hàng năm 0 6.200 24.000 Vận hành và bảo dưỡng 0 6.200 36.000 Tổng các chi phí cố định và 0 12.200 60.400 hoạt động mỗi năm Tổng các chi phí cố định và 0 0,06/m3 0,27/m3 hoạt động tính cho 1m3 rác thải Các chi phí vận tải Các giả thiết Xe đổ rác kín 8 m3 Xe tải lớn 30m3 Xà lan 600 m3 2 chuyến/ngày 4chuyến/ngày 1 chuyến/ngày Sử dụng 7 năm Sử dụng 7 năm Sử dụng 30 năm (giá 15.000/xe) (giá 60.000/xe + (giá 810.000/tàu 2 toa rơmooc kéo + 2 xà lan) Khấu hao hàng năm 2.200 7.600 27.000 Lương cho lái xe 1.600 2.200 3.500 Lương cho đội ngũ công nhân 5,500(5 người) 1.100(1 người) 2.200(2 người) Bảo hiểm, thuế 1.500 2.000 6.000 Bảo dưỡng và vận hành hàng 3.800 15.000 80.000 năm Tổng chi phí vận chuyển hàng 14.600 28.900 118.700 năm Chi phí tính theo m3 rác thải 2,5/m3 0,66/m3 0,54/m3 Nguồn tài liệu S.J Coirnhau (1982). Quản lý môi trường chất thải rắn đô thị - Hướng dẫn dự án. Tài liệu kỹ thuật phát triển đô thị số 5, Ngân hàng thế giới, Washington. Ghi chú: Giá trị về tiền trong bảng 6.5 không còn đúng, vì thế các giá trị này chỉ nên xem như những giá trị tương đối hơn là giá trị tuyệt đối. - 21 -
23. 6.10. CÁC LOẠI TRẠM CHUYỂN TIẾP Chuyển tiếp không dùng thùng côngtennơ: là dạng đơn giản nhất và thường là hình thức chuyển tiếp có hiệu quả nhất khi rác thải được thu gom bằng những xe nhỏ và đổ xuống các bãi mà thường có nền bằng bêtông và đôi khi được xây bao quanh để tăng tính mỹ quan và hạn chế mùi hôi thối, sẽ được chở đến bãi chôn thải bằng các xe thu gom thứ cấp. Các loại rác thải củng có thể đổ trực tiếp vào thùng hở, hoặc các thiết bị có nén ép hay các băng tải chuyển thẳng tới nơi phân tách và xử lý. Các hoạt động ở đây thường làm bằng thủ công hay máy xúc. Chuyển tiếp dùng thùng côngtennơ hoặc các phương tiện lưu chứa: có 3 phương án của loại này sử dụng những xe vận chuyển tầm ngắn. Sơ đồ loại trạm chuyển tiếp có lưu trử được thể hiện ở hình 6.16. - Loại 1 : rác thải được thu gom trong những xe thu gom ban đầu sẽ được đổ trực tiếp vào những thùng côngtennơ và chuyển trực tiếp sau đó đến bãi chôn thải. Ở dạng đơn giản nhất, hệ thống này chỉ bao gồm một thùng côngtennơ tại một bãi phẳng và thường chỉ có tường bao xây lững để ngăn dọc theo vỉa hè. Mỗi ngày có một chuyến xe chở chúng đến bãi chôn lấp (hình 6.16a). - Loại 2 : gồm một bãi phẳng, với hai tuyến đường một chiều cho những xe thu gom ban đầu và thứ cấp. Các thùng côngtennơ được thu góp bởi những xe thu gom chính sẽ được đặt trên khoảng trống giữa các tuyến đường xe để rồi sau đó sẽ được một xe lớn hơn, có thể chở được một lúc nhiều côngtennơ bốc đi (hình 6.16b). - Loại 3 : gồm một bãi phẳng, có những hố chứa những thùng côngtennơ hở ở dưới. Các xe tải thu gom chính sẽ đổ rác trực tiếp xuống các thùng ở dưới đó. Thường có khoảng cách để đặt vài ba thùng một và một xe tải lớn sẽ chở vài thùng một đến bãi chôn thải hàng ngày (hình 6.16c). Thêm vào đó, khi bãi chôn lấp được đặt ở một nơi tương đối xa khu vực thu gom và trung tâm thành phố (thường trên 20 km), các bãi chuyển tiếp thường có thể sử dụng những phương tiện vận tải thứ cấp loại rẻ tiền về năng lượng, thí dụ như đường sắt và đường sông (xà lan). Cách vận chuyển này có thể áp dụng cho những khu vực trung tâm lớn nhất, mà tại đó rác thải có thể được chuyển đi đến những nơi tương đối xa. - 22 -
24. Chương 7: CHÔN LẤP VÀ TIÊU HỦY CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 7.1. BÃI CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH 7.1.1. Khái niệm Trong các phương pháp xử lý và tiêu hủy chất thải rắn, chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới. Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi và có phủ đất lên trên. Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của chất thải rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt. Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân hủy sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4 . Như vậy về thực chất chôn lấp hợp vệ sinh chất thải rắn đô thị vừa là phương pháp tiêu hủy sinh học, vừa là biện pháp kiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phân hủy chất thải khi chôn lấp. Theo quy định của TCVN 6696 – 2000, bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh(sau đây gọi là bãi chôn lấp) được định nghĩa là: Khu vực được quy hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư, đô thị và các khu công nghiệp. Bãi chôn lấp chất thải rắn bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử lý nước, trạm xử lý khí thải, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc 7.1.2. Điều kiện chôn lấp các chất thải rắn tại bãi chôn lấp Chất thải rắn được chấp nhận chôn lấp tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh là tất cả các chất thải không nguy hại, có khả năng phân hủy tự nhiên theo thời gian, bao gồm: - Rác thải gia đình - Rác thải chợ, đường phố - Giấy, bìa, cành cây nhỏ và lá cây - 23 -
25. - Tro, củi gỗ mục, vãi, đồ da (trừ phế thải da có chứa crôm) - Rác thải từ văn phòng khách sạn, nhà hàng ăn uống - Phế thải sản xuất không nằm trong danh mục rác thải nguy hại từ các ngành công nghiệp (chế biến lương thực, thực phẩm, thủy sản, rượu bia giải khát, giấy, giày, da ) - Bùn sệt thu được từ các trạm xử lý nước (đô thị và công nghiệp) có cặn khô lớn hơn 20% - Phế thải nhựa tổng hợp - Tro xỉ không chứa các thành phần nguy hại được sinh ra từ quá trình đốt rác thải - Tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu Rác thải không được chấp nhận chôn lấp tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh là tất cả các loại rác có các đặc tính sau: - Rác thải thuộc danh mục rác thải nguy hại (quản lý đặc biệt theo quy chế quản lý rác thải nguy hại được ban hành kèm theo nghị định của chính phủ) - Rác thải có đặc tính lây nhiễm - Rác thải phóng xạ bao gồm những chất có chứa một hoặc nhiều hạt nhân phóng xạ theo quy chế an toàn phóng xạ - Các loại tồn dư của thuốc bảo vệ thực vật và những phế thải có chứa hàm lượng PCB cao hơn 50 mg/kg - Rác thải dễ cháy và nổ - Bùn sệt từ các trạm xử lý nước (đô thị và công nghiệp) có hàm lượng cặn khô thấp hơn 20% - Đồ dùng gia đình có thể tích to, cồng kềnh như giường, tủ, bàn, tủ lạnh - Các phế thải vật liệu xây dựng, khai khoáng - Các loại đất có nhiễm các thành phần nguy hại vượt quá tiêu chuẩn TCVN 5941 – 1995 quy định đối với chất lượng đất - Các loại xác súc vật với khối lượng lớn 7.1.3. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn bãi chôn lấp a) Quy mô bãi Quy mô bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị phụ thuộc vào quy mô của đô thị như dân số, lượng rác thải phát sinh, đặc điểm rác thải Có thể căn cứ vào đặc điểm đô thị Việt Nam có - 24 -
26. tính đến khả năng phát triển đô thị để phân loại quy mô bãi và có thể tham khảo theo bảng 7.1. Bảng 7.1. Phân loại quy mô bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị Quy mô bãi Dân số Lượng chất thải rắn Diện tích bãi Thời hạn sử dụng TT chôn lấp (ngàn người) (tấn/năm) (ha) (năm) 1 Loại nhỏ 5 – 10 20.000 5 1000 > 20.000 > 50 > 50 b) Vị trí Vị trí bãi chôn lấp phải gần nơi phát sinh chất thải, nhưng phải có khoảng cách thích hợp với những vùng dân cư gần nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến các vùng dân cư này là loại chất thải (mức độ độc hại), điều kiện hướng gió, nguy cơ gây lụt lội Cần lưu ý thêm là bãi chôn lấp rất hấp dẫn với chim muông, một nguy cơ tiềm tàng đối với các loại máy bay thấp. Vì vậy địa điểm các bãi chôn lấp cần phải xa các sân bay, là các nơi có các khu vực đất trống vắng, tính kinh tế không cao. Vị trí bãi chôn lấp phải nằm trong tầm khoảng cách hợp lý, nguồn phát sinh rác thải. Điều này tùy thuộc vào bãi đất, điều kiện kinh tế, địa hình, xe cộ thu gom rác thải. Đường sá đi đến nơi thu gom rác thải phải đủ tốt và đủ chịu tải cho nhiều xe tải hạng nặng đi lại trong cả năm. Tác động của việc mở rộng giao thông củng cần được xem xét. Tất cả vị trí đặt bãi chôn lấp phải được quy hoạch cách nguồn nước cấp sinh hoạt và nguồn nước sử dụng cho công nghiệp chế biến lương thực thực phẩm ít nhất là 1000m. Ngoài ra chú ý các khoảng cách khác để đảm bảo an toàn cho khu vực xung quanh. Quy định về khoảng cách tối thiểu từ bãi chôn lấp tới các công trình được ghi ở bảng 7.2. - 25 -
27. Bảng 7.2. Quy định về khoảng cách tối thiểu từ hàng rào bãi chôn lấp tới các công trình Công trình Khoảng cách tối thiểu (m) Khu trung tâm đô thị 3.000 Sân bay, hải cảng 3.000 Khu công nghiệp 3.000 Đường giao thông quốc lộ 500 Các công trình khai thác nước ngầm Công suất lớn hơn 10.000m3/ngđ ≥ 500 Công suất nhỏ hơn 10.000m3/ngđ ≥ 100 Công suất nhỏ hơn 100m3/ngđ ≥ 50 Các cụm dân cư ở miền núi 5.000 Cần đặc biệt lưu ý các vấn đề sau: - Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh không được đặt tại các khu vực ngập lụt; - Không được đặt vị trí bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh ở những nơi có tiềm năng nước ngầm lơn; - Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh phải có một vùng đệm rộng ít nhất 50m cách biệt với bên ngoài. Bao bọc bên ngoài vùng đệm là hàng rào bãi; - Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh phải hòa nhập với cảnh quan môi trường tổng thể trong vòng bán kính 1000m. Để đạt mục đích này có thể sử dụng các biện pháp như tạo vành đai cây xanh, các mô đất hoặc các hình thức khác để bên ngoài bãi không nhìn thấy được. c) Địa chất công trình và thủy văn Địa chất tốt nhất là có lớp đá nền chắc và đồng nhất, nên tránh vùng đá vôi và các vết nứt kiến tạo, vùng đất dễ bị rạn nứt. Nếu lớp đá nền có nhiều vết nứt và vỡ tổ ong thì điều cực kỳ quan trọng là phải đảm bảo lớp phủ bề mặt phải dày và thẩm thấu chậm. Việc lựa chọn vật liệu phủ bề mặt phù hợp là rất cần thiết trong suốt thời gian hoạt động của bãi thải. Đất cần phải mịn để làm chậm lại quá trình rò rỉ. Hàm lượng sét trong đất càng cao càng tốt để tạo ra khả năng hấp thụ cao và thẩm thấu chậm. Hỗn hợp giữa đất sét bùn và cát là lý tưởng nhất. Không nên sử dụng cát sỏi và đất hữu cơ. Dòng chảy nước mặt cần tập trung tại một nơi. Cần - 26 -
28. kiểm soát sự chuyển dịch của mạch nước ngầm và biết chắc chắn tất cả các giếng sử dụng làm nước uống trong khu vực. Khi xem xét cần sử dụng bản đồ địa chất, thủy văn, địa hình đồng thời tham khảo ý kiến của các cơ quan địa phương đang hoạt động trong lĩnh vực này. d) Những khí cạnh môi trường Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tại bãi chôn lấp có thể gây ra một số nguy hại cho môi trường. Các nguy hại này bao gồm: - Tạo ra một số vật chủ trung gian gây bệnh như ruồi, muỗi, các loại côn trùng có cánh và các loài gặm nhấm. - Mang rác rưởi cuốn theo gió gây ô nhiễm cho các khu vực xung quanh - Gây các vụ cháy, nổ. - Gây ô nhiễm nguồn nước. Ngoài các yếu tố đã nêu, cần xem xét thêm các tác động môi trường. Ví dụ một bãi chôn lấp sẽ tạo ra bụi do xử lý và vùi lấp chất thải, chất thải tươi và sự phân hủy của nó tạo ra mùi hôi thối. Gió có thể cuốn theo rác rưởi rơi vãi ra ngoài khu vực và các phương tiện chuyên chở củng làm rơi vãi rác trong quá trình vận chuyển đến nơi chôn lấp. Lưu lượng phương tiện xe cộ tăng lên có thể gây ách tắc. Tiếng ồn và khí xả gây xáo trộn. Điều quan trọng để chấp nhận đối với một bãi chôn lấp là cố gắng bố trí bãi chôn lấp xa khỏi tầm nhìn và xa các khu vực giải trí, địa điểm nên khuất gió và có hướng gió xa hẳn khu dân cư. Một điều quan trọng nữa là bãi chôn lấp không ở gần các ngã tư đường hoặc không gây cản trở nào khác đối với trục đường giao thông chính. Sau cùng là phải giử gìn khu vực sạch sẽ, đây là khả năng đạt được kết quả tốt nhất về chi phí, hiệu quả và làm giảm bớt sự phản kháng của công chúng. e) Các chỉ tiêu kinh tế Lựa chọn bãi chôn lấp phế thải còn phải chú ý đến kinh tế, cố gắng giảm mọi chi phí có thể được để đạt được yêu cầu về vốn đầu tư hợp lý nhưng không được giảm nhẹ lợi ích công cộng và hiệu quả xã hội. 7.1.4. Phân loại bãi chôn lấp hợp vệ sinh Hiện nay trên thế giới thường sử dụng các loại bãi chôn lấp sau (12): Loại 1 - Bãi chôn lấp rác thải đô thị: loại này đòi hỏi có hệ thống thu gom và xử lý nước rò rỉ; hệ thống thu gom nước bề mặt, thu hồi khí tạo thành; - 27 -
29. Loại 2 – Bãi chôn lấp chất thải nguy hại: loại bãi này đòi hỏi phải có nhiều đầu tư về quản lý và được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình thi công và vận hành; Loại 3 – Bãi chôn lấp chất thải đã xác định: thường chôn lấp các loại chất thải đã được xác định trước như tro sau khi đốt, các loại chất thải công nghiệp khó phân hủy Theo cơ chế phân hủy sinh học, bãi chôn lấp được phân thành các loại: - Bãi chôn lấp kị khí; - Bãi chôn lấp kị khí với lớp phủ hàng ngày; - Bãi chôn lấp vệ sinh kị khí với hệ thống thu gom nước rác; - Bãi chôn lấp yếm khí với hệ thống thông gió tự nhiên; hệ thống thu gom và xử lý nước rác; - Bãi chôn lấp hiếu khí với nguồn cấp khí cưỡng bức. Theo phương thức vận hành, bãi chôn lấp được phân loại thành: - Bãi chôn lấp khô: là dạng phổ biến nhất để chôn lấp chất thải sinh hoạt và chất thải công nghiệp. Chất thải được chôn lấp ở dạng khô hoặc dạng ướt tự nhiên trong đất khô và có độ ẩm tự nhiên. Đôi khi cần phải tưới nước cho chất thải khô để tránh bụi khi vận chuyển và tạo độ ẩm cần thiết. Bãi chôn lấp được xây dựng ở nơi khô ráo. - Bãi chôn lấp ướt: là một khu vực được ngăn để chôn lấp chất thải thường là tro, hoặc các phế thải khai thác mỏ có dạng bùn; Các dạng chính của bãi chôn lấp ướt là dạng bãi chôn lấp chất thải ẩm ướt như bùn nhão được để trong đất. Ở dạng này thường là một khu vực được đổ đất lên, chất thải nhão chảy tràn và lắng xuống. Bãi có cấu tạo để chứa các chất thải chứa nước như bùn nhão. Phương tiện vận chuyển là đường ống. Vì nước chảy ra thường bị nhiễm bẫn nên cần được tuần hoàn trở lại. Dạng thứ hai là dạng chôn lấp chất thải khô trong đất ẩm ướt. Ưu điểm: Bãi chôn lấp ướt chỉ thích hợp với vận chuyển chất thải nhão vì để hợp lý hóa vận chuyển bằng đường ống. Nhược điểm: Bề mặt thoát nước kém, đường ống dễ bị tắc và chi phí cho việc đào đắp lớn. - Loại kết hợp: Xử lý bùn ở bãi chôn lấp ướt là rất tốn kém nên thông thường người ta xử lý bùn tại bãi chôn lấp khô cùng với rác thải sinh hoạt. Điều cần lưu ý là đối với các ô dùng để chôn lấp ướt và kết hợp, bắt buộc không cho phép nước rác thấm đến nước ngầm trong bất kỳ tình huống nào. - 28 -
30. Ưu điểm: phương pháp này cho phép kinh phí đầu tư ban đầu củng như chi phí trong vận hành là tương đối nhỏ. Nhược điểm: làm tăng mức nguy hiểm của nước rác. Nếu bãi chôn lấp nằm ở khu vực có khả năng gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm thì bùn có hàm lượng hữu cơ và sắt cao không nên chôn lấp ở bãi này. Trong hai kiểu bãi chôn lấp khô và ướt thì bãi chôn lấp khô được áp dụng rộng rãi trên thế giới vì nó phù hợp với việc chôn lấp rác thải sinh hoạt, rác thải công nghiệp, rác thải thương nghiệp. Ở điều kiện Việt Nam , bãi chôn lấp khô là thích hợp nhất. Ngoài ra theo kết cấu và hình dạng tự nhiên củng có thể phân các bãi chôn lấp thành các loại sau: - Bãi chôn lấp nỗi: là các bãi được xây dựng ở những khu vực có địa hình bằng phẳng, bãi được sử dụng theo phương pháp chôn lấp bề mặt. Chất thải được chất thành đống cao từ 10 – 15m. Xung quanh các ô chôn lấp phải xây dựng các đê bao. Các đê này không có khả năng thấm nước để ngăn chặn sự thẩm thấu của nước rác ra môi trường xung quanh. - Bãi chôn lấp chìm: là các bãi tận dụng điều kiện địa hình tại những khu vực ao hồ tự nhiên, các moong khai thác mỏ, các hào, rãnh hay thung lũng sẵn có. Trên cơ sở đó kết cấu các lớp lót đáy bãi và hành bãi có khả năng chống thấm. Rác thải sẽ được chôn lấp theo phương thức lấp đầy. Sơ đồ các loại bãi chôn lấp được thể hiện ở hình 7.1. 7.1.5. Trình tự thiết kế bãi chôn lấp 7.1.5.1. Các tài liệu cần thiết cho việc thiết kế Thiết kế bãi chôn lấp khác với các loại thiết kế khác, tuy nhiên nó củng yêu cầu có những bản vẽ chi tiết và những chỉ dẫn kỹ thuật để hướng dẫn cho người vận hành bãi. Các tài liệu ban đầu cần thiết cho công việc thiết kế bao gồm: - Các tài liệu về quy hoạch đô thị; - Các tài liệu về dân số, kinh tế - xã hội hiện trạng và định hướng phát triển trong tương lai; - Các tài liệu về địa hình, địa chất công trình, thủy văn, điều kiện khí hậu của khu vực; - Các tài liệu khác có liên quan. - 29 -
31. 7.1.5.2. Các công trình chủ yếu Các công việc thiết kế cơ bản của một bãi chôn lấp chất thải rắn của bất kỳ một đô thị nào củng phải bao gồm: - Dọn mặt bằng; - Định hướng nước chảy; - Lót đáy (lớp chống thấm); - Đường ra vào; - Rào chắn, biển hiệu; - Hình thành đê, kè; - Hệ thống thu gom nước rác và khí ga; - Nơi vệ sinh gầm xe; - Các công trình phục vụ: văn phòng, nhà kho, hệ thống điện nước, công trình phong hỏa, trạm máy phát, nơi bảo dưỡng thiết bị, trạm cân a) Bố trí và chuẩn bị mặt bằng: Khi bố trí mặt băng bãi chôn lấp phải lưu ý đến các yếu tố sau: - Đường ra vào bãi thải; - Vị trí nhà cửa (gồm cầu cân, lán che thiết bị, nhà điều hành và nhà nghỉ của nhân viên); - Kho chứa vật liệu phủ bãi và lớp trên cùng; - Hệ thống thoát nước; - Rào chắn; - Nơi xử lý nước rác hoặc trạm bơm; - Các giếng khoan kiểm tra nước rác; - Các khu vực chôn lấp; - Khu vực chôn lấp rác đặc biệt; - Nơi thu hồi phế liệu; b) Hệ thống thu gom và xử lý nước rác: Hệ thống thu gom nước rác củng như hệ thống thoát nước nhất thiết phải được làm trong thời kỳ chuẩn bị bãi ban đầu và phải được kiểm soát chặt chẽ trước khi đổ rác, bởi vì đào hàng tấn rác lên để sửa chữa là không kinh tế. Nếu cần thu khí ga thì các công việc chuẩn bị cũng nên được làm trong thời kỳ này. - 30 -
32. Thu gom nước rác: để tránh sự rò rỉ nước rác ra xung quanh cần phải có một hệ thống rãnh thoát. Hệ thống này dẫn nước rác ra khỏi bãi tới nơi xử lý. Nếu vì một lý do rủi ro nào đó, hệ thống gom nước rác không thực hiện được chức năng của nó thì sẽ tạo ra sự tích tụ nước rác với áp lực cao trong bãi, điều đó dẫn đến sự rò rỉ nước rác. Hệ thống thoát nước rác tại đáy bãi (hệ thống thoát đáy): hệ thống thoát nước đáy nằm bên dưới lớp rác và trên lớp chống thấm. Hệ thống này có chức năng dẫn nhanh nước rác ra khỏi bãi, đảm bảo hạn chế lượng nước trong bãi. Hệ thống thoát nước đáy có thể được làm bằng sỏi, vật liệu tổng hợp (vải địa chất) và các đường ống thoát nước. Rãnh thoát nước: rãnh thoát nước có thể là rãnh hở hoặc rãnh kín, được bố trí xung quanh bãi. Mục đích của nó là để thu gom nước rác không cho chảy vào nguồn nước mặt hoặc mạch nước ngầm nằm gần bề mặt đất. Ngay cả những bãi đã có hệ thống thoát nước đáy củng cần có hệ thống rãnh thoát nước xung quanh bãi. Điều kiện tiên quyết để hệ thống rãnh thoát nước có thể thay thế hệ thống thoát nước đáy là: bãi được bố trí trên nền đất tự nhiên, rác có độ thấm nước cao, bãi chôn lấp nhỏ và độ ngấm nước vào bãi thấp (khu vực có lượng mưa nhỏ và khả năng bốc hơi cao). Bơm nước rác từ giếng lên: việc thu gom nước rác bằng biện pháp bơm từ giếng ống mà chúng được đặt bên trong hoặc xung quanh bãi là phương pháp tương đối dễ làm ở những bãi đang tồn tại nơi mà thiếu hệ thống thu gom nước rác khác hoặc yêu cầu phải bổ sung thêm. Phương pháp này ngụ ý là nước ngầm bên dưới bãi bị giảm chất lượng và toàn bộ nước rác phát sinh bởi sự rò rỉ nước vào bãi và thẩm thấu vào mạch nước ngầm được bơm ra khỏi giếng. Điều bất lợi của phương pháp này là trong hầu hết các trường hợp nước rác sẽ bị pha loãng bằng nước ngầm dẫn đến lượng nước phải bơm lớn quá mức cần thiết. Thiết kế hệ thống thoát nước: hệ thống thoát nước đáy nên có diện tích tiếp xúc với rác lớn. Không nên đặt lớp vải địa chất ở giữa rác và hệ thống rãnh thoát. Hệ thống rãnh thoát nước đáy nên làm càng thẳng càng tốt và được lắp khít với đường ống ngang nằm từ bên ngoài dưới chân dốc của bãi. Hệ thống thoát đáy không nên làm dài quá 100m từ ống ngang bên ngoài rãnh. Rãnh hở có độ dốc tối đa 1:1,5 và có độ dốc tối thiểu 1:100. c) Các công trình phụ trợ: Đối với các bãi thải có quy mô lớn và cực lớn (lượng rác hàng năm trên 200.000 tấn, diện tích bãi từ 20ha trở lên) cần phải có đầy đủ các công trình phụ vụ: văn phòng, nhà kho, hệ - 31 -
33. thống điện nước, trạm cân, nơi vệ sinh gầm xe, trạm bảo dưỡng thiết bị, khu thu hồi phế liệu, khu phân loại phế thải Toàn bộ các công trình phục vụ cho bãi thải được bố trí bên trong cổng bãi. Thông thường văn phòng điều hành, nhà nghỉ cho nhân viên và chổ để xe nằm lân cận lối vào còn nhà để máy móc, chổ rửa xe máy, trạm bảo dưỡng thiết bị, bồn nước nằm ở bên trong. Nhà cân được đặt ở lối vào để có thể kiểm soát được lượng rác đưa vào bãi hàng ngày. Có nhiều loại cân của các hãng sản xuất khác nhau, trong đó loại cân nổi trên mặt đất được coi là dễ làm sạch nhất khi rác rơi vào. Hệ thống máy tính thường được sử dụng để ghi lại và in ra thẻ cân các thông tin về số xe, người lái, loại rác, số cân trọng lượng xe không tải của từng xe củng cần được lưu lại trong bộ nhớ của máy tính. Khu vực của nhân viên tùy thuộc vào số lượng nhân viên và mức độ hoạt động của bãi. Cần phải thiết kế hệ thống nước cấp, rãnh thoát nước và hệ thống phát thanh. Cần có máy phát điện diezen phòng khi mất điện. Củng cần phải có trạm bảo dưỡng thiết bị phục vụ bãi. Hệ thống phòng chữa hỏa hoạn đồng bộ và các biện pháp phòng ngừa sự cố củng được trang bị. Khu thu hồi phế liệu nên đặt ở chổ có thể quan sát được. Nó nên riêng rẽ với các hoạt động khác và có lối đi riêng. Nên có một vài bờ dốc thoai thoải để dễ dàng đưa phế liệu thu hồi lại vào các côngtennơ. Mỗi côngtennơ chứa một loại vật phẩm thu hồi riêng. Khu vực phân loại rác công nghiệp và rác xây dựng được thiết kế có nền cứng (bề mặt cứng) và được rào lại. Nên đặt khu kho để vật phẩm thu hồi ở những khu vực có hệ thống thoát nước mưa tốt. Sơ đồ của bãi chôn lấp hợp vệ sinh được trình bày ở hình 7.2. 7.2. KỸ THUẬT VẬN HÀNH BÃI CHÔN LẤP Trong vận hành bãi chôn lấp, việc đổ chất thải là khâu quan trọng. Phương pháp đổ chất thải tùy thuộc vào đặc tính của bãi như thông tin về lượng đất phủ bãi có sẵn, địa hình, địa lý và thủy văn của khu vực. Có 3 phương pháp đổ chủ yếu như sau: a) Phương pháp bề mặt Bản chất của phương pháp này là trải những lớp dày 40 – 80 cm lên mặt đất phẳng, đầm nén nó và tiếp tục trải những đợt khác lên trên. Cuối ngày hoặc khi lớp rác dày 2 – 2,2m thì phủ một lớp đất dày từ 10 – 60 cm lên trên rồi lại đầm nén. Một lớp hoàn chỉnh như vậy gọi là ô rác. Thông thường một con đập bằng đất được làm để rác đổ xuống tỳ vào và để dễ dàng đầm nén rác sau đó (hìn 7.3a). - 32 -
34. Phương pháp đổ bề mặt thường được sử dụng ở những nơi có địa hình bằng phẳng và ít nguy hiểm đến nguồn nước ngầm. Phương pháp này là phương pháp kinh tế nhất chỉ yêu cầu đào để có đủ lượng đất phủ. Phương pháp bề mặt thường được sử dụng bờ đập nhân tạo để rác tỳ vào. Với phương pháp này, sự di chuyển của xe thu gom và thiết bị bãi dễ dàng và an toàn. Các gò rác của phương pháp này thường có độ cao 15m, dễ dàng cho việc thoát tán khí metan qua bề mặt nên có thể không cần có thiết bị thu gom khí ga. b) Phương pháp mương rãnh Rác được đổ vào những mương đào. Vật liệu phụ lấy từ đất đào mương lên (hình 7.3b). Phương pháp này được vận hành cho đến khi đạt được độ cao mong muốn (thường là đến đỉnh của mương đào) mương phải đủ dài sao cho xe có thể đi lại và rác được đổ dễ dàng và đủ hẹp để có thể đổ rác được đầy mương vào cuối ngày. Nếu các mương được đào thành các hàng vuông góc với hướng gió thì sẽ làm giảm đáng kể lượng rác bay bừa bãi bởi gió. Đất đào có thể sử dụng để làm một bờ thềm tạm thời trên mặt mương để định hướng dòng nước chảy bề mặt. Đất có sét không thấm nước và mạch nước ngầm thấp là thích hợp đối với phương pháp mương rãnh. Độ sâu của mương tùy thuộc vào các điều kiện địa chất của đất và mạch nước ngầm. Thông thường độ sâu của mương khoảng 4 – 5m. Quá trình vận hành của phương pháp mương rãnh đắt hơn nhiều so với phương pháp bề mặt do chi phí cho việc đào mương và sử dụng thiết bị chuyên dùng. Một chi phí khác nữa là việc vận chuyển đất thừa được đào lên (cứ 1.000m3 đất được đào thì phải chở đi 800m3 đất thừa). c) Phương pháp hồ chứa Đây là phương pháp sử dụng những hố nhân tạo hoặc tự nhiên cho hoạt động chôn lấp rác (ví dụ: hố đã khai thác đất, khai thác mỏ hình 7.3c). Phương pháp hồ chứa thường sử dụng bề mặt đất tự nhiên. Việc đổ rác bắt đầu từ đầu cao của hố và kết thúc ở đầu thấp để tránh ứ đọng nước và tạo một đập tự nhiên cho đống rác tỳ vào để bắt đầu đầm nén. Hố đổ rác thường thấp hơn so với địa hình xung quanh nên gặp rất nhiều khó khăn cho việc kiểm soát nước bề mặt. Các hố khai thác thường thiếu vật liệu phủ nên sự sẵn có vật liệu phụ là mối quan tâm chính khi chọn bãi chôn lấp phế thải theo phương pháp này. - 33 -
35. d) Nguyên tắc vận hành Việc vận hành bãi được tuân thủ theo các nguyên tắc sau: - Toàn bộ rác chôn lấp được đổ thành từng lớp riêng rẽ. Độ dày của mỗi lớp không quá 60cm. - Khi các lớp rác đã đầm nén xong và gò rác đạt được độ cao thích hợp thì phủ một lớp đất hoặc vật liệu tương tự khác dầy khoảng 10 – 15cm. - Rác cần được phủ đất sau 24 giờ vận hành trong trường hợp bãi vận hành liên tục. - Tiến hành những biện pháp phòng ngừa thích đáng để tránh hỏa hoạn. - Tiến hành những biện pháp phòng ngừa để đảm bảo sâu bọ không thể sống trong bãi được. - Nên phủ một lớp đất hoặc vật liệu tương tự dày 20 – 30cm ở những ô rác dùng để chôn lấp rác hữu cơ dễ thối rữa. - Cần đào tạo và trang bị đầy đủ cho nhân viên làm việc tại bãi. Đảm bảo đủ số lượng công nhân để duy trì bãi theo sự chỉ dẫn. - Mỗi một gò rác cần phải kết thúc trước khi bắt đầu gò tiếp theo. Độ cao gò rác phù hợp nhất là khoảng 2 – 2,5m. e) Phương pháp vận hành Thực tế việc đổ rác, đầm nén và phủ bãi có thể được tiến hành theo một vài cách. Sự quyết định áp dụng phương pháp vận hành bãi phụ thuộc vào phương pháp chôn lấp (bề mặt, mương rãnh hay hồ chứa), phục thuộc vào khả năng tiếp cận vùng đổ của phương tiện đổ rác và thiết bị đang được sử dụng tại bãi. Ở những bãi áp dụng phương pháp mương rãnh, xe ô tô có thể đi trên những ô rác đã được đầm nén và đổ rác xuống bề mặt làm việc mới. Tuy nhiên kỹ thuật này không được sử dụng khi thiết bị đầm nén của bãi là máy đầm bánh thép. Việc phát triển hệ thống ô rác phải theo ý đồ thiết kế ban đầu và sau đó thực hiện từng bước sao cho toàn bộ kế hoạch được thực hiện đầy đủ. Hệ thống ô chôn lấp rác lại phụ thuộc vào phương tiện chôn lấp. Khi công việc trong ngày kết thúc, bề mặt đầm nén sẽ được đầm nén và phủ một lớp đất dày 20cm và sau đó lại được đầm nén lại. Ngày hôm sau, ô rác tạo thành từ ngày hôm trước có thể đóng vai trò như một bức tường cho bề mặt làm việc mới. - 34 -
36. Khu vực đổ rác trong một bãi thải, bất kể theo phương pháp chôn lấp nào củng phải chia ra thành những khu nhỏ hơn để xử lý từng loại rác thải riêng và mỗi khu vực nhỏ lại được chia ra thành những ô nhỏ hơn để: giảm sự phát sinh rác thải, chi phí đầu tư đúng thời gian, đảm bảo sự vận hành bãi được kiểm soát và hạn chế trong những khu vực nhỏ, tránh phủ bãi với diện tích lớn, giảm đến mức tối đa chiều dài đường phải duy trì. Mặt cắt ngang đặc trưng của quá trình vận hành chôn lấp được trình bày ở hình 7.4. 7.3. THIẾT BỊ PHỤC VỤ BÃI CHÔN LẤP Việc lựa chọn thiết bị cho bãi chôn lấp rác thải là rất quan trọng cho việc vận hành một bãi chôn lấp có hiệu quả kinh tế và duy trì điều kiện thuận lợi của một bãi thải. Thường có hai loại công việc ở bãi cần đến các thiết bị nặng: - San, đầm nén và phủ rác - Chuẩn bị bãi, duy trì và tu bổ cuối ngày cho bãi thải. Loại thiết bị được chọn sẽ tùy thuộc vào phạm vi hoạt động, loại rác được chôn lấp, vấn đề kinh tế về người và máy và những đặc thù của nhiệm vụ được thực hiện ở bãi. Có ba dạng thiết bị chính để san ủi, đầm nén và phủ bãi: Máy ủi bánh xích: được thiết kế đặc biệt để làm đất. Nó có hiệu quả cao trong việc làm đường xây dựng bãi thải. Máy ủi bánh xích di chuyển dễ dàng trong điều kiện bùn lầy, tuy nhiên nó không có lợi trong công tác đầm nén rác. Máy đầm nén bánh thép: là sự kết hợp của đầm nén bánh xích và đầm nén bánh lốp. Bánh xe của chúng có những chiếc vấu hoặc những thanh thép được hàn vào do đó tạo được một lực ngang lên rác bị đầm nén. Máy đầm nén bánh thép đạt được hiệu quả đầm nén cao nhất vì lực nén chỉ tập trung vào bốn bánh xe có vấu. Máy ủi xúc bánh lốp: có thể là loại máy nông nghiệp nhưng những loại lớn hơn có thể được sử dụng ở bãi chôn lấp. Máy ủi xúc bánh lốp đầm nén tốt hơn máy ủi xích và nó có nhiều kiểu loại để làm hầu hết những công việc duy trì trên bãi như xây đập, dọn bụi cây. Máy này thường sử dụng phổ biến ở những bãi chôn lấp nhỏ. Bất lợi chính của nó là bánh lốp thường bị đâm thủng khi đầm nén rác do đó mất nhiều thời gian chết. Tỷ trọng rác sau khi đầm nén của ba dạng thiết bị trên được trình bày ở bảng 7.3. - 35 -
37. Bảng 7.3. Tỷ trọng rác sau khi đầm nén Dạng thiết bị Tỷ trọng rác sau khi đầm nén (kg/m3) Máy ủi xích 520 – 620 Máy ủi xúc bánh lốp 500 – 570 Máy đầm nén bánh thép 710 – 950 Năng suất thiết bị chủ yếu được đánh giá thông qua năng suất đầm nén của thiết bị vì đầm nén là công việc chủ yếu trong vận hành bãi. Năng suất thiết bị được xác định theo công thức sau: W.S.L/P = số m3 rác được nén/giờ (7.1) Trong đó: W: độ rộng nén bằng 2 lần độ rộng bánh xe hoặc dải xích của thiết bị S: tốc độ di chuyển của thiết bị: 3 – 4 km/h đối với máy bánh lốp 2 – 3 km/h đối với máy bánh xích L: độ dày lớp rác được đầm nén (thường khoảng 10cm) P: số lần phải đầm nén để đạt được tỷ trọng thiết kế, thường 4 – 6 lần Biết được những yếu tố này sẽ tính được tổng số m3 rác được đầm nén trong một giờ. Việc lựa chọn thiết bị phục vụ bãi chôn lấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Ngoài sự phân tích những điểm mạnh, điểm yếu của từng thiết bị , khi lựa chọn thiết bị cần phải xem xét những yếu tố sau đây: - Kích cỡ của bãi chôn lấp (quy mô); - Phương pháp chôn lấp vận hành bãi đã lựa chọn; - Giá của thiết bị, tuổi thọ của thiết bị; - Vốn đầu tư; - Lợi tức hàng năm do bãi chôn lấp mang lại được tính bằng giá trị trên một tấn rác đã chôn lấp trong bãi và sẽ được chôn lấp tại bãi. Sơ đồ một số thiết bị sử dụng tại bãi chôn lấp được thể hiện ở hình 7.6. - 36 -
38. 7.4. CHỐNG THẤM CHO CÁC Ô CHÔN LẤP RÁC THẢI Để ngăn cản sự ô nhiễm đất và nước ngầm do nước rác, đáy ô chôn lấp rác thải cần phải được đặt ở những nơi có lớp đất đá tự nhiên đồng nhất với hệ số thấm ≤ 1.10-7 cm/s và có chiều dày tối thiểu là 6m. Hệ số thấm này của đất đá phải được xác định tại chổ. Bề mặt của lớp đất tự nhiên của lớp đáy ô chôn lấp phải được xử lý sao cho đạt độ dốc ít nhất 2% để cho phép nước rác tự chảy tập trung về các rãnh thu gom nước rác. Thành ô chôn lấp củng phải thỏa mãn các điều kiện chống thấm như đáy ô chôn lấp đã nêu trên. Trong trường hợp lớp đất tự nhiên của thành ô chôn lấp không đáp ứng được các điều kiện chống thấm này, cần phải xây dựng một vành đai thành chắn (hoặc tường chắn) chống thấm theo một trong những giải pháp dưới đây: Một vành đai thành (hoặc tường) chắn chống thấm bao bọc xung quanh ô chôn lấp có kết cấu như sau: - Thành chắn này phải được cấu tạo bằng vật liệu có hệ số thấm ≤ 1.10-7cm/s. Chiều rộng của thành chắn ít nhất là 1m. Đỉnh của thành chắn tối thiểu phải đạt bằng mặt đất và đáy của nó phải xuyên vào lớp đất sét thỏa mãn các điều kiện về hệ số thấm ≤ 1.10-7 cm/s và về dầy trên 1m. Trường hợp nếu đáy ô chôn lấp có cấu tạo bởi lớp đất đá tự nhiên có hệ số thấm ≤ 1.10-7 cm/s nhưng chiều dầy của lớp đất đá này chỉ có từ 3 – 6m thì đáy và thành ô chôn lấp cần bổ sung một tầng bảo vệ chống thấm theo một trong những giải pháp dưới đây: - Tạo một lớp sét sao cho sau khi đầm chặt và xử lý phải có độ dốc bề mặt tối thiểu 2% và chiều dày 120cm với những đặc tính như sau: - Có ít nhất 50% khối lượng hạt có kích thước ≤ 0,075mm. - Có ít nhất 25% khối lượng hạt có kích thước ≤ 0,005mm. - Có hệ số thấm ≤ 1.10-7 cm/s. - Có độ ẩm nhiều nhất là 30%. - Có chỉ số dẻo ít nhất là 15%. Tạo một lớp sét sao cho khi đầm chặt và xử lý phải có chiều dày 60cm. Phủ lên lớp sét này một lớp màng tổng hợp chống thấm (HDPE) có chiều dày ít nhất 1,5m. Nếu sử dụng hệ thống chống thấm khác thì hiệu quả chống thấm của hệ thống này phải tuân thủ các điều kiện chống thấm như với đáy δ tự nhiên (k≤ 1.10-7 cm/s) của điều này. Trường hợp lớp đất đá tự nhiên ở đáy ô chôn lấp rác thải không thỏa mãn các yêu cầu về điều - 37 -
39. kiện chống thấm thì đáy và thành của ô chôn lấp phải được xử lý bằng một hệ thống hai tầng bảo vệ chống thấm như sau: 1) Tầng bảo vệ thứ nhất nằm phía dưới được cấu tạo: - Đáy ô chôn lấp phải được cấu tạo bởi một lớp đá cao ít nhất là 1,5m, sau đó là một lớp đất sét có chiều dày 60cm sau khi đã được đầm chặt. - Một màng tổng hợp chống thấm có chiều dày 1,5mm được đặt trên lớp sét 60cm này. 2) Tầng bảo vệ thứ hai ở phía trên là màng tổng hợp chống thấm có chiều dày ít nhất 1,5m. Hệ thống hai tầng bảo vệ bằng màng chống thấm nói trên phải được xử lý sao cho chúng có độ dốc bề mặt tối thiểu là 2%. Sơ đồ các dạng kỹ thuật điển hình của lớp lót đáy ô chôn lấp được thể hiện ở hình 7.7. Khi tận dụng moong, mỏ khai thác đá, khai thác quặng làm ô chôn lấp cần phải tuân theo những điều kiện sau đây: 1) Moong, mỏ khai thác phải lộ thiên. 2) Trường hợp moong hoặc mỏ có cao trình đáy nằm ở vị trí cao hơn so với mực nước ngầm, nếu lưu lượng nước thấm vào bình quân ngày tính cho một năm quan trắc liên tục nhỏ hơn 1,5.10-3 m3 nước trên 1m2 thì không cần thực hiện các biện pháp chống thấm cho đáy và thành ô chôn lấp. Nếu lưu lượng nước bình quân ngày thấm vào như đã nói trên lớn hơn 1,5.10-3 m3 nước trên 1m2 thì phải được thực hiện các biện pháp chống thấm. 3) Trường hợp moong hoặc mỏ có cao trình đáy nằm ở vị trí thấp hơn so với mực nước ngầm, các biện pháp xử lý chống thấm phải được thực hiện theo quy định. 7.5. QUÁ TRÌNH SINH HÓA DIỄN RA TẠI CÁC BÃI CHÔN LẤP RÁC THẢI Các quá trình sinh hóa diễn ra ở bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng. Các loại vi sinh vật bao gồm: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất. Các loại vi sinh vật phát triển tốt trong các điều kiện môi trường như bảng 7.4. - 38 -
40. Bảng 7.4. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới vi sinh vật [9] Yếu tố môi trường Khoảng giá trị Nhiệt độ, oC -8 ÷ +110 Nồng độ muối, %NaCl 0 – 3 pH 1,0 – 12 nồng độ oxy, % 0 – 30 Áp suất, Mpa 0 – 115 Ánh sáng Bóng tối – ánh sáng mạnh Các vi sinh vật tham gia vào quá trình tham gia vào quá trình phân giải tại bãi chôn lấp được chia thành 3 nhóm chủ yếu sau [9]: - Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 0 – 20oC. - Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 2 – 40oC. - Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 40 – 70oC. Sự phát triển của các loại vi sinh vật theo nhiệt độ ở hình 7.8. Cơ chế sinh hóa của các quá trình phân hủy trong các bãi chôn lấp được thể hiện ở hình 7.9. Giai đoạn I: giai đoạn thích nghi ban đầu Giai đoạn II: giai đoạn chuyển tiếp Giai đoạn III: giai đoạn tạo axit Giai đoạn IV: giai đoạn lên men metan Giai đoạn V: giai đoạn kết thúc - 39 -
41. ` - 40 -
42. Các hợp chất Các hợp chất hữu cơ dạng hữu cơ dạng rắn hòa tan hoàn toàn Thủy phân Các hợp chất hữu cơ dạng hòa tan Sunphát hóa Lên men Axit béo + Axetat Khử sunphát alcohol Axeton hóa Sunphuaro Carbonic Hydro (H S) (CO ) (H ) Mêtan hóa 2 2 2 (gđ axit) Mêtan hóa (gđ thủy phân) Metan (CH4) Hình 7.9b. Cơ chế sinh hóa của quá trình phân hủy sinh học trong các bãi chôn lấp [10] - 41 -
43. Bản chất sinh hóa của quá trình được diễn ra như sau: Thời kỳ ban đầu, chỉ một thời gian ngắn sau khi bãi rác đi vào hoạt động quá trình phân hủy hiếu khí được diễn ra, ở giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa sinh hóa thành dạng đơn giản như protêin, tinh bột, chất béo và một lượng năng lượng tỏa ra rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt. Lượng nhiệt năng được tạo thành bên trong các ô chôn lấp được tạo ra nhiều hơn so với lượng nhiệt năng được thoát ra bên ngoài và do đó nhiệt độ bên trong các ô được tăng lên. Giá trị nhiệt độ tăng tới 60oC – 70oC được kéo dài trong thời gian khoảng 30 ngày. Ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hóa học diễn ra sẽ trội hơn các phản ứng vi sinh vật bởi vì hầu hết các chủng sinh vật bị tiêu diệt ở nhiệt độ 70oC. Các phản ứng hóa học ở nhiệt độ này được diễn ra với tốc độ nhanh. Trong quá trình phân hủy hiếu khí, các polyme ở dạng đa phân tử được vi sinh vật chuyển hóa sang dạng đơn phân tử tồn tại ở dạng tự do. Các polyme đơn phân tử sau đó lại được vi sinh vật hấp thụ, sử dụng trong việc tiếp nhận năng lượng để kiến tạo nên tế bào mới. Khi oxy bị các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật yếm khí bắt đầu xuất hiện và nhiều quá trình lên men khác nhau được bắt đầu diễn ra trong các ô chôn lấp. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là nhóm vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện yếm khí lẫn kị khí nghiêm ngặt. Các chất hữu cơ dạng đơn giản, các amino axit, đường được chuyển hóa thành các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols, khí cacbonic và khí nitơ. Các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols sau đó lại được chuyển hóa tiếp tục với sự tham gia của cả các vi sinh vật axeton và các vi sinh vật khử sunphat. Các vi sinh vật axeton tạo ra axit axetic, khí cacbonic còn các vi khuẩn khử sunphat thì chỉ tạo ra khí nitơ và khí cacbonic. Các chất này là nguồn nguyên liệu ban đầu của quá trình lên men hóa. Các vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn tạo metan là những vi khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật kị khí bắt buộc. Có hai nhóm vi sinh vật chủ yếu tham gia vào quá trình tạo metan: phần lớn là nhóm các vi sinh vật tạo metan từ khí nitơ và khí cacbonic, phần nhỏ (gồm 2-3 chủng loài) là những vi sinh vật tạo metan từ axit axetic. Trong tổng hợp khí metan tạo thành từ bãi chôn lấp thì có tới 70% được tạo thành từ axit axetic. Nếu như có tồn tại nhiều sunphat trong các ô rác chôn lấp thì các vi khuẩn khử sunphat sẽ mang tính trội hơn vi khuẩn metan và như vậy sẽ không có khí metan tạo thành nếu sunphat vẫn tồn tại. Hàm lượng sunphat có nhiều trong chất thải xây dựng, vì vậy điều này phải được - 42 -
44. quan tâm tránh không đổ phế thải vào bãi chôn lấp rác đô thị để tạo điều kiện cho quá trình hình thàn khí metan. Trong quá trình chuyển hóa yếm khí và kị khí, nhiệt độ của các ô chôn lấp giảm xuống vì các chủng loài vi sinh vật ở giai đoạn này tạo ra ít nhiệt lượng hơn nhiều so với quá trình chuyển hóa hiếu khí (chỉ bằng 7% so với quá trình hiếu khí). Nếu nồng độ của các axit hữu cơ, axit béo dễ bay hơi (VFA) tạo ra càng nhiều thì trong nước rác sẽ có pH thấp (4-5) và có nồng độ COD, BOD5 cao. Như vậy, rác thải hữu cơ tại các bãi chôn lấp được phân hủy theo nhiều giai đoạn chuyển hóa sinh học khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng trong các bãi chôn lấp là khí metan, khí cacbonic và nước. 7.6. KHÁI NIỆM VỀ NƯỚC RỈ RÁC Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp. Sự có mặt của nước trong bãi chôn lấp rác có cả mặt tích cực lẫn mặt tiêu cực cho hoạt động của bãi rác. Nước rất cần cho một số quá trình hóa học và sinh học xảy ra trong bãi chôn lấp để phân hủy rác. Mặt khác, nước có thể tạo ra xói mòn trên tầng đất nén và những vấn đề lắng đọng trong dòng nước mặt chảy qua. Nước rác có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch và từ đó gây ô nhiễm đến nguồn nước uống. Vì vậy vấn đề cần quan tâm khi thiết kế, xây dựng cho hoạt động của một bãi chôn lấp là kiểm soát nước rác. Quá trình hình thành nước rác: Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây: - Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp; - Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác; - Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác; - Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác; - Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác trước khi được phủ đất và trước khi ô rác đóng lại); - Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đầy (ô rác được đóng lại). Nước có sẵn trong rác thải là nhỏ nhất. Nước từ những khu vực khác chảy qua bãi chôn lấp cần phải thu gom bằng hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước không chỉ bảo vệ những khu vực chôn lấp rác khỏi bị xói mòn trong thời gian hoạt động mà còn tiêu thoát lượng nước - 43 -
45. thừa ngấm vào ô rác và tạo ra nước rác. Nước mưa là không có cách nào để ngăn chặn không cho chảy vào ô rác. Có thể hạn chế được lượng nước mưa ngấm vào ô rác bằng cách trồng lại thảm thực vật sau khi bãi đã đóng. Thành phần của nước rác: việc tổng hợp và đặc trưng hóa thành phần nước rác là rất khó vì một loạt các điều kiện tác động lên sự hình thành của nước rác. Thời gian chôn lấp, khí hậu, mùa, độ ẩm của bãi rác, mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm và loại rác chôn lấp, tất cả đều tác động lên thành phần của nước rác. Độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng củng tác động lên thành phần của nước rác. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi chôn lấp mới và lâu năm được trình bày ở bảng 7.5. Bảng 7.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi chôn lấp mới và lâu năm [12] Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm Thành phần Khoảng T.bình (trên 10 năm) Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD5), mg/l 2.000 – 20.000 10.000 100 – 200 Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160 Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD), mg/l 3.000 – 60.000 18.000 100 – 500 Tổng chất rắn lơ lững (TSS), mg/l 200 – 2.000 500 100 – 400 Nitơ hữu cơ, mg/l 10 – 800 200 80 – 120 Amoniac, mg/l 10 – 800 200 20 – 40 Nitrat, mg/l 5 – 40 25 5 – 10 Tổng lượng photpho, mg/l 5 – 100 30 5 – 10 Othophotpho, mg/l 4 – 80 20 4 – 8 Độ kiềm theo CaCO3 1.000 – 10.000 3.000 200 – 1.000 pH 4,5 – 7,5 6,0 6,6 – 7,5 Canxi, mg/l 50 – 1.500 250 50 – 200 Clorua, mg/l 200 – 3.000 500 100 – 400 Tổng lượng sắt, mg/l 50 – 1.200 60 20 – 200 Sunphat, mg/l 50 – 1.000 300 20 - 50 - 44 -
46. Như vậy sự hình thành khí và nước rác trong quá trình chôn lấp là những mối quan tâm lớn trong công tác vận hành và quản lý các bãi chôn lấp ở các đô thị. Thành phần của nước rác thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học. Sau giai đoạn háo khí (một vài tuần), tiếp đến là hai giai đoạn phân hủy: giai đoạn phân hủy yếm khí tùy tiện tạo ra axit và giai đoạn phân hủy yếm khí tuyệt đối tạo ra khí metan. Trong giai đoạn tạo axit các hợp chất đơn giản được hình thành như axit béo, amino axit và carbôxilic axit. Giai đoạn axit có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này: - Nồng độ cao các axit béo dễ bay hơi; - pH nghiêng về tính axit; - BOD cao; - Tỷ lệ BOD/COD cao; - Nồng độ NH4 và nitơ cao. Trong giai đoạn tạo metan, vi khuẩn tạo ra khí metan là nổi trội nhất. Chúng thay thế các axit bằng các sản phẩm cuối cùng là khí metan và cacbonic. Giai đoạn tạo thành khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc trưng chất lượng của nước rác trong giai đoạn này là: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi rất thấp; - pH trung hòa/kiềm; - BOD thấp; - Tỷ lệ BOD/COD thấp; - Nồng độ NH4 cao. Dự đoán khối lượng nước rác: khối lượng nước rác và đặc tính địa chất của tầng đất nằm dưới đáy bãi là những yếu tố chính, quyết định khả năng pha loãng tự nhiên các chất ô nhiễm trong nước rác trước khi các chất này chảy đến nguồn nước ngầm. Việc dự báo chất lượng nước rác tạo thành được dựa vào “phương pháp cân bằng nước”. Sơ đồ cân bằng nước được thể hiện ở hình 7.6. - 45 -
47. Nước thải phía trên bãi rác Nước từ vật liệu Vật liệu phủ trung gian phủ bề mặt Nước tiêu thụ trong quá trình Nước từ chất thải hình thành khí ở bãi rác rắn Nước bay hơi Nước có trong bùn Rác đã được nén Nước thoát ra từ phía đáy Hình 7.6. Sơ đồ cân bằng nước Phương trình cân bằng nước có thể biểu diễn như sau: ∆SSW = WSW + WTS + WCM + WA(R) – WLG – WWV – WE – WB(L) Trong đó: 3 ∆SSW : lượng nước tích trử trong rác ở bãi rác (kg/m ) 3 WSW : độ ẩm ban đầu của rác thải (kg/m ) 3 WTS : độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m ) 3 WCM : độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m ) 3 WA(R) : lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m ) 3 WLG : lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m ) 3 WWV : lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m ) 3 WE : lượng nước thất thoát do quá trình hơi hóa bề mặt (kg/m ) 3 WB(L) : lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m ) Trên cơ sở của phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ bốc hơi, hệ số giữ nước của rác sau khi nén trong bãi rác, lượng nước rò rỉ có thể tính theo mô hình vận chuyển một chiều của nước rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ như sau: Q = M(W1 – W2) + [P(1 – R) – E] ×A Trong đó: Q : lưu lượng nước rò rỉ phát sinh ra trong bãi rác (m3/ngày) M : khối lượng rác trung bình ngày (t/ngày) - 46 -
48. W2 : độ ẩm của rác sau khi nén (%) W1 : độ ẩm của rác trước khi nén (%) P : lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất (mm/ngày) R : hệ số thoát bề mặt, lấy theo bảng 7.6 E : lượng nước bốc hơi lấy bằng 5mm/ngày (thường 5 – 6 mm/ngày) Bảng 7.6. Hệ số thoát nước bề mặt đối với các loại đất phủ Loại đất trên bề mặt Hệ số thoát nước bề mặt Đất pha cát, độ dốc 0 – 2% 0,05 – 0,10 Đất pha cát, độ dốc 2 – 7% 0,10 – 0,15 Đất pha cát, độ dốc > 7% 0,15 – 0,2 Đất chặt, độ dốc 0 – 2% 0,13 – 0,17 Đất chặt, độ dốc 2 – 7% 0,18 – 0,22 Đất chặt, độ dốc > 7% 0,25 – 0,35 Hệ thống thu gom nước rác: Khi sử dụng lớp chống thấm, nước rác sẽ được giữ trong bãi chôn lấp và phải được thu đi nếu không nó sẽ chảy tràn ra các cạnh của lớp chống thấm. Bãi chôn lấp rác thải hợp vệ sinh cần phải có một hệ thống thu gom nước rác từ đáy ô chôn lấp và được tập trung dẫn về nơi xử lý trước khi xả ra ngoài . Hệ thống thu gom này bao gồm: tầng thu gom nước rác và mạng lưới ống thu gom. - Tầng thu gom nước rác được đặt ở trên đáy và thành ô chôn lấp và nằm trên tầng chống thấm của đáy ô chôn lấp hoặc trên màng tổng hợp chống thấm tùy theo từng trường hợp. Tầng thu gom nước rác phải có chiều dày ít nhất 50 cm với những đặc tính như sau: - Có ít nhất 5% khối lượng hạt có kích thước ≤ 0,075mm - Có hệ số thấm tối thiểu bằng 1.10-2 cm/s - Mạng lưới thu nước rác được đặt ở bên trong tầng thu gom nước rác như đã mô tả ở trên phủ lên toàn bộ đáy ô chôn lấp. Mạng lưới đường ống thu nước rác này phải đáp ứng yêu cầu sau: - Có thành bên trong nhẵn và đường kính tối thiểu là 150mm - Có độ dốc tối thiểu là 1% - Lớp lọc bao quanh đường ống thu gom nước rác bao gồm: một lớp đất có độ hạt ít nhất 5% khối lượng là hạt có đường kính 0,075mm hoặc một màng lọc tổng hợp có hiệu quả lọc - 47 -
49. tương đương để ngăn chặn sự di chuyển các hạt quá mịn xuống hệ thống thu gom sao cho nước rác tự chảy nhanh nhất xuống hệ thống thu gom. Việc thiết kế hệ thống thu gom nước rác phụ thuộc vào những đặc trưng của bãi chôn lấp, vì vậy khi thiết kế hệ thống thu gom nước rác phải tuân thủ theo các nguyên tắc cơ bản sau: - Hệ thống thu gom nước rác phải được thiết kế và lắp đặt để hạn chế khả năng tích tụ nước rác ở đáy ô chôn lấp. Thông thường, khi sử dụng lớp chống thấm, nước rác sẽ được giữ lại trong bãi chôn lấp và phải được thu đi nếu không nó sẽ chảy tràn ra các cạnh của lớp chống thấm. Việc thiết kế hệ thống thu gom nước rác phụ thuộc vào những đặc trưng của bãi chôn lấp nhưng có thể tuân thủ theo những hướng dẫn chung như sau : - Hệ thống thu gom phải đủ lớn để có thể vận chuyển nước ra khỏi bãi. Điều này liên quan nhiều đến số lượng ống và khoảng cách đặt ống. - Hệ thống thu gom nước rác phải được thiết kế và lắp đặt để hạn chế khả năng tích tụ nước rác ở đáy ô chôn lấp và phải có độ dốc tối thiểu 1%. - Hệ thống thu gom phải có khả năng làm sạch vì chúng rất dễ bị bịt kín. Thường thường, người ta sử dụng những ống được đục lỗ từ 15 – 20 cm có độ bền vững về mặt cấu trúc khi đặt ở bất cứ độ sâu nào trong bãi chôn lấp. Nếu hệ thống thu gom này được đặt sâu trong bãi chôn lấp có nén ép thì phải sử dụng ống dày hơn và phải thực hiện kỹ thuật làm đệm ống đặc biệt để tránh vỡ ống dưới áp suất lớn. Hình dạng chung nhất của hệ thống thu gom nước rác là chạy vòng quanh chu vi của bãi chôn lấp nhằm hạn chế dòng chảy đi khỏi bãi chôn lấp sau này và sau đó hệ thống này chạy chéo nhau bên trong bãi chôn lấp với đủ đường ống để đưa dòng nước rác lớn nhất ra khỏi bãi. Sơ đồ điển hình của hệ thống thu gom nước rác được thể hiện ở hình 7.10a, các phương án bố trí thu gom nước rác được thể hiện ở hình 7.10b Xử lý nước rác: để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, trước hết phải có được các số liệu về thành phần và tính chất của nước rác. Các thành phần của nước rác cần phải được xác định khi thiết kế trạm xử lý theo bảng 7.7. Quá trình xử lý sơ bộ: Thông thường là các song chắn rác, hồ lắng sơ bộ, ở quá trình này pH của nước rác thường 6,8 – 8, tuy nhiên giá trị của pH có thể thay đổi tùy thuộc vào thành phần của rác thải và tính chất của nền đất. Quá trình xử lý sinh học: Ở quá trình này, BOD, COD và các hợp chất của nitơ sẽ được giảm. Các công trình thường sử dụng là bể aeroten, hồ thổi khí, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học Tóm tắt cơ chế khử BOD trong nước rác được trình bày ở bảng 7.8. - 48 -
50. Quá trình hóa – lý: Quá trình này chủ yểu khử COD, độ màu, lượng cặn lơ lững, kim loại nặng và coliform. Các phương pháp ứng dụng bao gồm đóng rắn, lắng, hấp phụ cacbon hoạt tính và hóa học. Tóm tắt cơ chế khử COD và độ màu trong nước rác được trình bày ở bảng 7.9. Tóm tắt cơ chế khử kim loại nặng trong nước rác được trình bày ở bảng 7.10. Bảng 7.7. Các thành phần của nước rác cần được xác định khi thiết kế trạm xử lý nước rác [17] Thành phần nước rác Mức độ cần thiết + BOD5, cặn lơ lững (SS), COD, NH 4 , Rất cần khi thiết lập các thông số ban đầu để nitơ tổng số thiết kế và chọn công nghệ xử lý Yêu cầu đối với các công trình xử lý để đạt chất pH, coliform lượng của dòng xả theo tiêu chuẩn quy định Không nhất thiết phải xem xét khi thiết lập các Fe2+ , Mn2+ , các kim loại nặng, màu, thông số thiết kế vì những chất này sẽ được khử mùi trong quá trình xử lý các thành phần khác Bảng 7.8. Tóm tắt phương pháp khử BOD trong nước rác Nguyên tắc (2) Hấp phụ cacbon (1) Xử lý sinh học (3) Tuyển nổi hoạt tính Phân hủy sinh học các Hấp phụ các chất hữu Tuyển nổi và tách các chất bẩn hữu cơ bởi hoạt cơ hòa tan bởi các hạt chất lơ lửng và các động của các vi sinh vật cacbon hoạt tính chất hữu cơ hòa tan Ứng dụng Giảm hàm lượng BOD Giảm hàm lượng BOD Sử dụng khi nồng độ trong nước rác ở nồng độ trong nước rác ỏ nồng SS trong nước rác rất cao. Hiệu suất > 90% độ thấp cao - 49 -
51. Bảng 7.9. Tóm tắt phương pháp khử COD và độ màu trong nước rác (1) Xử lý keo tụ (2) Hấp phụ (3) Xử lý sinh học (4) Ozon hóa cacbon hoạt tính Nguyên Phân hủy sinh học Hấp phụ các chất Phân hủy sinh học Tuyển nổi và tắc các chất bẩn hữu hữu cơ hòa tan các chất bẩn hữu tách các chất lơ cơ bởi hoạt động bởi các hạt cơ bởi hoạt động lững và các chất của các vi sinh vật cacbon hoạt tính của các vi sinh vật hữu cơ hòa tan Giảm hàm lượng Giảm hàm lượng Giảm hàm lượng Sử dụng khi ứng BOD trong nước BOD trong nước BOD trong nước nồng độ SS dụng rác ở nồng độ cao. rác ở nồng độ rác ở nồng độ cao. trong nước rác Hiệu suất > 90% thấp Hiệu suất > 90% rất cao Bảng 7.10. Tóm tắt phương pháp khử kim loại nặng trong nước rác Xử lý keo tụ Hấp phụ cacbon hoạt Keo tụ bằng (kiềm) tính chất hoạt tính Nguyên tắc Tạo ra dạng hydroxyt Hấp phụ các ion kim Tác ion kim loại khỏi của kim loại sau đó loại hòa tan bởi các hạt nước rác sau lắng lắng (môi trường kiềm) cacbon hoạt tính Thích hợp với nước rác Giá thành xử lý cao, Sử dụng khi nồng độ có nồng độ đậm đặc thích hợp khử kim loại SS trong nước rác rất ứng dụng trong nước rác có nồng cao độ thấp 7.7. HỆ THỐNG THU GOM KHÍ SINH HỌC TỪ Ô CHÔN LẤP 7.7.1. Sự tạo thành khí Các bãi chôn lấp là nguồn tạo ra khí sinh học mà trong đó khí metan là thành phần chủ yếu và chiếm một tỷ lệ cao. Khí sinh học là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong bãi chôn lấp. Thành phần của khí ga trong giai đoạn đầu chủ yếu là carbon dioxit (CO2) và một số loại khí khác như N2 và O2 . Sự có mặt của khí CO2 ở trong bãi chôn lấp tạo điều kiện cho vi sinh vật kị khí phát triển và từ đó bắt đầu giai đoạn hình thành khí metan. Như vậy, khí ga có hai - 50 -
52. thành phần chủ yếu là CH4 và CO2 trong đó CH4 có khoảng từ 50 – 60% và CO2 chiếm khoảng 40 – 50%. Khí metan có thể trở thành mối nguy hiểm gây ra cháy, nổ, ô nhiễm môi trường ở bãi chôn lấp và các khu vực xung quanh. Vì vậy việc kiểm tra khí bằng phương pháp thoát tán hoặc thu hồi và chuyển thành nguồn năng lượng là một phần quan trọng trong thiết kế và vận hành bãi chôn lấp phế thải hợp vệ sinh, vì vậy các bãi chôn lấp rác thải hợp vệ sinh nhất thiết phải có một hệ thống thu gom và xử lý tất cả các khí sinh học sinh ra từ bãi đảm bảo yểu cầu giới hạn cho phép sao cho: Nồng độ của khí metan sinh ra không được vượt quá 25% giới hạn thấp về cháy nổ - LEL – “Lower Explosive Level”, có nghĩa là nồng độ metan sinh ra không được vượt quá 1,25% tính theo thể tích ở những nơi sau: 1) Ở trong nhà, hoặc các công trình thuộc phạm vi bãi chôn lấp 2) Trong không khí xung quanh thuộc phạm vi bãi chôn lấp Thuật ngữ “giới hạn thấp về cháy nổ” được hiểu là ở nồng độ thấp, tính theo thể tích, một chất khí trong hỗn hợp khí ở nhiệt độ 25oC và ở áp suất 101,325 kPa sẽ gây ra cháy trong không khí . bảng 7.11 chỉ ra các thành phần của khí tạo thành từ hoạt động của bãi chôn lấp. Bảng 7.11. Thành phần của khí tạo thành ở bãi chôn lấp % Thể tích khô Thành phần Nguồn dẫn liệu: Nguồn dẫn liệu: Theo Ham R.K (1984) Theo Hocks – J (1985) Metan (CH4) 47,5 55,5 Carbon dioxit (CO2) 47,0 41,2 Nitơ (N2) 3,7 2,1 Oxy (O2) 0,8 1,1 Hydro (H2) 0,1 0,01 Đặc thù Nhiệt độ (tại nguồn) 41oC Nhiệt lượng 17.700KJ/m3 Trọng lượng riêng 1,04 (so với khí H2) Độ ẩm Bão hòa Ghi chú: trích dẫn từ Ham R.K (1984) trong Robinson (1986)và Hocks.J (1983) trong Van Den Broek (1985). - 51 -
53. Ngoài ra, trong thành phần của khí còn chứa một số khí khác nữa như hydrocacbon (CH2); Toluend (C6H5CH3); Benzen (C6H6) trong điều kiện bãi chôn lấp hoạt động ổn định sau thời gian từ 1 – 2 năm. Tốc độ sản sinh khí thải ở bãi chôn lấp phụ thuộc vào một số yếu tố sau: - Sự thẩm thấu của lượng cacbon trong thực vật đã cùng axit và rượu hình thành trong quá trình chôn lấp phế thải làm giảm khả năng tạo khí. - Lượng nước ở bên ngoài túi khí, nếu nhiều quá sẽ làm vi khuẩn có thể không đạt được chức năng cao trong quá trình tạo khí. - Nếu có độ kiềm tăng làm độ pH giảm do sản sinh axit trong phế thải củng làm giảm lượng khí. - Khi nhiệt độ trong phế thải tăng củng làm giảm lượng khí. - Do phế thải đóng bánh thành khối quá dầy hoặc quá nhiều mãnh vụn và bột củng làm giảm quá trình sinh khí. - Nếu trong phế thải có chứa hóa chất độc hại củng ngăn cản các vi khuẩn tạo khí metan do thiếu hụt dinh dưỡng. Thông thường khí ga ở bãi chôn lấp có sản lượng lớn nhất là 5 năm đầu tiên, đạt được 3 khoảng từ 4 – 14 m CH4/1 tấn phế thải khô, và kéo dài khoảng 20 năm kể từ khi giai đoạn yếm khí đầu tiên xuất hiện. Sau đó khả năng sản sinh khí bị giảm dần, thậm chí có bãi chỉ còn là hiện tượng nhỏ giọt (thu hồi khí trong tình trạng ngắt quảng), khi đó có thể tạm dừng việc thu hồi khí một thời gian. Để dự báo về khả năng thu hồi khí, có thể áp dụng phương pháp tính toán sau đây: dL = −KL (7.3) dt Trong đó: L : khối lượng của khí metan còn lại được sinh ra (m3/tấn phế thải khô) t : thời gian sau khi bãi chôn lấp trở thành yếm khí (năm) K: hằng số sinh khí (năm) dL = −Kdt (7.4) L Tích phân: -kt Lt = Lo.e G = Lo - Lt - 52 -
54. –kt –kt G = Lo – Lo.e = Lo(1 – e ) (7.5) Trong đó: G : khối lượng khí metan sản sinh ra đến thời gian t Lo : khối lượng cuối cùng của khí metan sản sinh ra Lt : khối lượng khí metan sản sinh ra sau thời gian t L20 : khối lượng khí metan sản sinh ra sau thời gian 20 năm K, k : hằng số tốc độ sinh khí 3 Nếu chúng ta giả sử rằng Lo = 130 m khí/tấn phế thải khô và 90% lượng khí metan sẽ sản sinh ra trong 20 năm sau khi bãi chôn lấp trở nên yếm khí. 3 L20 = 10%(130) = 13 m /tấn phế thải khô. –kt Lt = Lo.e ⎡ Lt ⎤ –kt ln ⎢ ⎥ = ln.e = - kt.lne = - kt ⎣ Lo ⎦ 13 ln( ) = - k.20 130 3,2 k = - ( ) = 0,11 năm -1 (7.6) 20 sử dụng tỷ lệ không đổi này chúng ta có thể lập theo bảng sau(bảng 7.12) bảng 7.12 Các năm sau khi Khí ga sinh ra được Khí ga tạo ra trong Khí ga sản sinh trung bãi trở nên yếm tích lũy giai đoạn 2 năm bình hàng năm trong khí (m3/tấn phế thải khô) (m3/tấn phế thải khô) từng thời kỳ ở cột 1 2 27 27 13,5 4 48 21 10,5 6 65 17 8,5 8 78 13 6,5 10 89 11 5,5 20 117 - 2,8 30 126 - 0,9 - 53 -
55. Thí dụ trên đây chỉ là phương pháp ước tính xác định tỷ lệ sản sinh khí tạo thành. Để thu gom khí tạo thành ở bãi chôn lấp cần phải có sự kiểm soát chặt chẽ bãi chôn lấp phế thải hợp vệ sinh từ khâu thiết kế đến khâu điều hành chôn lấp phế thải và phải đạt các yêu cấu sau: - Đảm bảo độ ẩm của phế thải rắn từ 40% trở lên; trong trường hợp cần thiết cần phải tưới hoặc phun nước cho phế thải. - Giữ pH ≈ 7,0 như môi trường xung quanh, pH < 6,2 sẽ làm ngừng quá trình tạo khí metan trong phế thải. - Nếu có hiện tượng thiếu hụt dinh dưỡng có thể bù đắp bằng cách phun lên phế thải bùn đặc biệt vét từ cống ngầm. - Đảm bảo lớp đất phủ phải đủ dầy và lèn, nén chặt chống thẩm thấu khí qua tầng đất phủ. 7.7.2. Thoát tán và thu gom khí Khí metan ở các bãi thải có thể coi là một nguồn gây nguy hiểm, không an toàn nếu không được phát tán hoặc thu gom để chuyển thành nguồn năng lượng khác, vì nó dễ gây cháy, nổ và ngạt thở đối với người hay động thực vật ở bãi chôn lấp và các khu vực xung quanh. Vì vậy vấn đề phòng ngừa an toàn cho tất cả những người điều hành hoặc làm việc trên bãi chôn lấp, nhất là các khu vực thoát tán khí ga, các khu vực có thể tích tụ khí ga, các ống dẫn thoát nước, nơi xử lý khí và nơi có hệ thống tập trung khí metan là rất cần thiết. Việc không ngừng tạo ra khí ga ở trong bãi chôn lấp có nghĩa là sự nguy hiểm vẫn còn đang tiếp tục và cần phải có sự quan tâm đặc biệt đến hệ thống thông khí khi thiết kế. Hai loại hệ thống cơ bản được thiết kế để kiểm soát và thu hồi năng lượng từ khí metan là : hệ thống thoát khí bị động và hệ thống thoát khí chủ động. Sơ đồ của hai hệ thống này được thể hiện ở hình 7.11. Hệ thống thoát khí bị động: Đối với những bãi chôn lấp quy mô nhỏ và vừa, người ta thường thiết kế một hệ thống thoát khí bị động. Đây là một hệ thống dựa trên các quá trình tự nhiên để đưa khí vào khí quyển hoặc ngăn cản không cho nó chuyển động vào các khu vực không mong muốn. Hệ thống này được xây dựng bằng các tường đất sét không thấm nước dầy từ 0,7 – 1 m để ngăn chặn khí thấm qua. Tường đất sét được đắp từ đáy khoang chứa kéo dài lên tận lớp đất phủ và luôn được giữ ẩm sao cho nó không bị khô và nứt tạo ra các khe thoát khí. Phía trong tường có đào rãnh thoát khí, được phủ đáy bằng một lớp sỏi, đá đường - 54 -
56. kính 20 – 40 cm. Từ các giếng khoan, khí được dẫn tới rãnh thoát khí để đưa vào không khí bằng các rãnh nhỏ hơn hoặc ống nhựa, ống cao su Khu vực thoát khí bị động phải cách biệt hẳn các khu dân cư, các khu sản xuất công nghiệp. Thông thường khu vực này được xây dựng ngay cạnh bãi chôn lấp và được quy định là vùng cấm. Nếu khu vực thoát khí ở xa nơi chôn lấp thì phải thiết kế hệ thống máy hút khí để đưa khí theo hệ thống ống ra nơi thoát khí. Những yêu cầu cần đạt được trong hệ thống thoát khí bị động bao gồm: - Tường đất sét phải luôn được giữ ẩm, chống được nứt nẻ. - Hệ thống mương rãnh thoát phải sạch sẽ và khô ráo, không được để rác, đất lấp vào lòng mương rãnh. - Lớp sỏi, đá và hệ thống ống dẫn khí (nếu có) phải luôn được giữ khô để việc thoát khí thực hiện dễ dàng. - Hệ thống thoát khí ga đơn giản là khoan giếng vào lớp phế thải sâu tối thiểu là 1m rồi đặt ống thu, thoát khí. Chiều cao ống thoát khí phải cao hơn đỉnh lớp đất tối thiểu là 0,20 m để khí thoát thẳng ngay trên bãi chôn lấp. Hệ thống thông khí chủ động: Hệ thống thu hồi khí chủ động có thể được thiết kế ở những bãi chôn lấp phế thải lớn, có nhiều phế thải. Chúng thường được xây dựng ở những nơi được xem là có khả năng nguy hiểm nếu như khí thoát vào những tòa nhà ở gần đó hoặc ở những nơi mà sự thu khí ga được xem là có hiệu quả. Khoảng cách đặt giếng thu gom khí: Khoảng cách đặt giếng thu hồi khí thông thường từ 70 – 100m. Giới hạn bán kính của giếng thu hồi khí được xác định theo công thức: Q R = (7.7) π D h q Trong đó: R : bán kính thu hồi (m) Q : sản lượng khí (m3/h) D : tỷ trọng của rác thải (tấn/m3) h : chiều sâu của rác thải (m) q : tốc độ tạo khí (m3/tấn.giờ) Thực tế cho thấy nếu chiều sâu lớp rác h = 15m, bán kính thu hồi khí R = 25÷30m thì sản lượng khí thu được sẽ là Q = 20m3/h. Công thức (7.7) chỉ áp dụng với những bãi chôn lấp đã - 55 -
57. đầy. Nếu đủ điều kiện tạo khí củng như đảm bảo khoảng cách các giếng thu khí từ 70 – 100m thì một giếng thu khí có thể đạt được sản lượng từ 40 – 200m3/h. Phương pháp đặt các ống thu khí phun thẳng là khoan các giếng vào rác thải đã được chôn lấp sâu tối thiểu là 1m, tối đa có thể khoan sâu tới đáy lớp lót. Nếu rác thải đã đóng kết thành khối vững chắc, người ta có thể đặt trực tiếp ống thu khí ga vào giếng khoan bằng ống nhựa PVC đường kính tối thiểu là 50mm. Xung qunh ống là các tầng đá lọc đảm bảo độ rỗng để thu được tối đa lượng khí ga tạo thành và ngoài ra còn tạo đủ không khí cần thiết để chống lại việc dò khí. Để khí đi vào ống nhựa được dễ dàng, người ta khoan lỗ xung quanh ống nhựa khoảng cách là 15cm. Khi rác kết thành khối vững chắc thì phải đóng các ống thép củng được khoan lỗ xung quanh vào giếng khoan. Ống thép phải có đường kính lớn hơn ống nhựa. Hình 7.12 thể hiện chi tiết giếng thu khí ga. Đối với từng loại bãi chôn lấp khác nhau, các phương pháp đặt các ống thu khí củng khác nhau. Ngoài hệ thống thu hồi khí ga thẳng đứng như đã trình bày ở trên, ở những bãi chôn lấp đắp cao theo kiểu cầu vồng có thể áp dụng phương pháp đặt hệ thống thu hồi khí kiểu nằm ngang. Kích thước ống và vị trí đặt ống tương tự như phương pháp phun thẳng. Hệ thống thu khí nằm ngang ít được áp dụng. Để đảm bảo việc thu hồi khí ga được tốt hơn, người ta còn thiết kế hệ thống phun nước vào bãi chôn lấp nhằm đảm bảo độ thủy phân của rác thải, giữ không cho oxy lọt vào các túi khí tạo ra các vi sinh vật ưa khí và kéo theo vi sinh vật kỵ khí ra ngoài và làm chậm quá trình sản sinh khí metan. Mặt khác việc phun nước vào rác thải sẽ giữ cho độ ẩm của rác đảm bảo không cho khí metan thoát vào không khí. Ngược lại nếu độ ẩm quá cao sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm trong khí thu hồi, để khắc phục tình trạng này người ta thiết kế hệ thống rút nước thải từ bãi chôn lấp (nước tro). Hệ thống thu hồi nước tro được đặt ở phía ngoài và thấp hơn bãi chôn lấp. Nhiều hệ thống rút nước tro qua xử lý lại được bơm phun trở lại cho phế thải. Hệ thống rút khí nối với các bơm chân không hay quạt gió bằng một hệ thống ống dẫn đến nơi xử lý thường có hiện tượng ngưng tụ nước ở thành ống vì vậy cần có những vị trí thải nước thích hợp trên hệ thống thu hồi khí. Điểm cần chú ý trong việc thiết kế hệ thống thu hồi khí là chỉ nên thiết kế hệ thống rút được khoảng từ 20 – 70% thể tích khí tạo ra từ bãi thải vì thực tế cho thấy nếu rút quá 70% thể tích khí tạo ra, sẽ có hiện tượng không khí lọt vào hệ - 56 -
58. thống thu khí. Sức ép của áp suất nước bên trên khí phun ra khoảng 60cm nước là hoàn toàn phù hợp cho việc tạo khí ở phía dưới. Để thiết kế hệ thống thu hồi khí ga có hiệu quả, cần có cách nhìn tổng quát về khả năng rút được khí ga ở bãi chôn lấp bằng phương pháp dùng sức nén của áp suất không khí cao để xác định vị trí tập trung của khí ga và kiểm tra mức độ phun thẳng lên được của khí ga. Nếu xây dựng bãi chôn lấp mới gần với bãi chôn lấp đã đầy và có hệ thống thu hồi khí ga thì việc thiết kế hệ thống thu hồi khí ga cho bãi chôn lấp mới phải hợp nhất cả hai hệ thống làm một. Xây dựng một hệ thống thu hồi khí ga cho bãi chôn lấp cần phải sử dụng số tiền vốn khá lớn, vì vậy kiểm tra xác định chắc chắn khả năng thu hồi khí ga ở bãi chôn lấp là rất cần thiết và phải được chứng minh cụ thể. Lưu ý rằng: phần này mới chỉ giới thiệu về việc thu hồi khí ga ở bãi chôn lấp. Để sử dụng được khí ga như một nguồn năng lượng có giá trị còn phải qua các công đoạn xử lý khác theo công nghệ riêng. Chỉ dẫn an toàn đối với khí metan: trong trường hợp chưa có khí thoát tán hoặc thu hồi khí thì ở các vị trí có khả năng tập trung khí có thể gây ra cháy, nổ - do vậy cần phủ lên rác một lớp đất dầy để giảm khí tập trung. Khí ga có thể loại bỏ khí oxy trong đất và trong phế thải làm rễ cây không phát triển được (bị nghẹt thở), nếu bãi chôn lấp được phủ một lớp đất dầy 1m trở lên thì tình trạng trên sẽ được khắc phục. Các thành phần hydrosunphit (H2S), methyl mecaptans (CH3SH) trong khí gây mùi thối khác biệt. Mùi này sẽ được loại bỏ nếu khí được thoát tán hoặc đốt cháy. Có thể sử dụng một lớp lọc bằng đá dầy 1 – 2m để làm giảm mùi. Trong quy trình quản lý bãi chôn lấp rác thải đô thị cần phải được đưa vào các quy định an toàn sau: 1. Không được để một người làm việc trên bãi chôn lấp như đắp đất lên nơi chưa phủ kín phế thải, đào mương hoặc làm sạch mương rãnh mà phải luôn có ít nhất là hai người và phải được trang bị bảo hộ lao động đầy đủ. Trong trường hợp một trong hai người bị ngạt khí ga, người còn lại có thể đưa người kia về nơi an toàn. Người làm việc trên bãi chôn lấp phải được đào tạo riêng về sự nguy hiểm của khí và cách cấp cứu. - 57 -
59. 2. Phải có biển báo, rào chắn hoặc ít nhất là có dây thừng bao quanh các thiết bị phun khí ga hoặc các giếng khoan đặt thiết bị thu khí. 3. Cấm hút thuốc hoặc đốt lửa trên bãi chôn lấp khí đã có các giếng khoan hoặc khi đã lắp đặt các thiết bị thu khí hay thu hồi khí trên bãi thải. 4. Khi đã có hệ thống thu hồi khí trên bãi chôn lấp, phải kiểm tra nghiêm ngặt để xác định rõ mức độ giảm ô nhiễm ở bãi thải và các khu vực lân cận, củng như ngăn chặn khả năng gây cháy, nổ ở nơi tập trung khí metan, đồng thời tìm mọi biện pháp giảm các hiện tượng trên đến mức tối thiểu. 5. Những nơi khí metan có khả năng tập trung tới 5 – 15%, cần lắp đặt thiết bị đo để báo trước sự tập trung khí metan mà tìm cách khắc phục hoặc báo cho mọi người đề phòng tránh xa những nơi này. Trong hoàn cảnh cho phép có thể xây tường, rào chắn để đảm bảo an toàn. 7.8. ĐÓNG BÃI VÀ SỬ DỤNG LẠI MẶT BẰNG BÃI CHÔN LẤP RÁC THẢI ĐÔ THỊ 7.8.1. Điều kiện đóng bãi Việc đóng cửa bãi chôn lấp được thực hiện khi: - Lượng rác thải được chôn trong bãi chôn lấp đã đạt được dung tích lớn nhất như thiết kế kỹ thuật. - Cơ quan vận hành (chủ vận hành) bãi chôn lấp không muốn tiếp tục vận hành bãi rác. - Bãi rác đóng cửa với những lý do khác. Việc đóng cửa bãi chôn lấp phải được tuân thủ theo các nguyên tắc sau: 1) Trong mọi trường hơp, cơ quan vận hành bãi chôn lấp phải gửi công văn tới cơ quan có thẩm quyền quản lý môi trường để thông báo chính xác thời gian đóng bãi chôn lấp. 2) Trong thời hạn 6 tháng kể từ ngày đóng bãi chôn lấp, chủ vận hành bãi chôn lấp phải đệ trình tới cơ quan có thẩm quyền quản lý môi trường một báo cáo hiện trạng đóng bãi. Báo cáo này phải do một tổ chức chuyên môn độc lập thực hiện, bao gồm các nội dung sau: - Hiện trạng hoạt động, hiệu quả và khả năng vận hành của tất cả các công trình trong bãi chôn lấp bao gồm: hệ thống chống thấm của bãi chôn lấp, hệ thống thu gom và xử - 58 -
60. lý nước rác, hệ thống quản lý nước mặt, nước ngầm, hệ thống thu gom khí sinh học củng như toàn bộ hệ thống giám sát chất lượng nước ngầm. - Việc tuân thủ các tiêu chuẩn thải về thải nước ra môi trường, về chất lượng nước ngầm củng như về phát thải khí sinh học. - Việc tuân thủ những quy định hiện hành của quy chế này hoặc giấy phép liên quan đến lớp phủ cuối cùng củng như phục hồi cảnh quan khu vực bãi chôn lấp. - Báo cáo phải làm rõ các trường hợp không tuân thủ các quy định của quy chế này hoặc của giấy phép vận hành và phải chỉ rõ các biện pháp khắc phục. - Tại các bãi đã đóng cửa phải dựng rào chắn và gắn biển thông báo. Biển báo được đặt ở vị trí dễ nhìn thấy, ghi rõ ràng bãi chôn lấp này đã đóng cửa, không thực hiện các hoạt động chôn lấp rác. Hàng rào chắn nhằm ngăn chặn sự xâm nhập tự do. 7.8.2. Phục hồi và sử dụng lại mặt bằng bãi chôn lấp Việc sử dụng lại mặt bằng bãi chôn lấp phế thải cần được quan tâm ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu. Cần có kế hoạch đầy đủ cho việc sử dụng lại mặt bằng bãi chôn lấp, có lợi cho cộng đồng để có thể thuyết phục được những ý kiến phản đối của dân chúng khi tiến hành xây dựng bãi. Bãi thải sau khi kết thúc chôn lấp (khoảng 15 năm) sẽ được xây dựng thành một công viên, một sân bóng, bãi đỗ xe hoặc nơi vui chơi giải trí. Khi quyết định sự lựa chọn sử dụng lại bãi thải cần chú ý những mục tiêu chính liên quan đến việc cải tạo bãi chôn lấp như sau: - Khôi phục lại sự màu mỡ và lành mạnh của cảnh quan. - Cho phép sử dụng lại đất một cách linh hoạt trong tương lai và đảm bảo đúng theo quy hoạch. - Làm hài hòa với cảnh quan xung quanh. - Đảm bảo môi trường cho hệ động thực vật và cân bằng sinh thái. - Đem lại lợi nhuận sau khi tái sử dụng. Những vật liệu thỏa mãn các điều kiện sau đây mới được sử dụng làm vật liệu phủ trung gian giữa các lớp rác thải: 1) Có hệ số thấm ≤ 1.10-4cm/s và có ít nhất 20% khối lượng có kích thước ≤ 0,08mm. 2) Vật liệu phủ phải có các đặc tính sau: - Có khả năng ngăn mùi. - không gây cháy. - 59 -