Đề tài Ứng dụng công nghệ sinh học trong xử lý chất thải rắn

hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân rác các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm PH kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật kìm hãm sự phân hủy ligin và xenlulo. Nếu hệ thống trở nên yếm khí việc tích tụ acid có thể làm giảm PH xuống đến 4.5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới vi sinh vật. Vi sinh vật : Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau. Vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm :actinomcetes và vi khuẩn. những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ , có thể bổ sung them vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn. Chất hữu cơ: Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần ,kích thước , tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy hơn chất hữu cơ chất hữu cơ không hòa tan. Ligin và lingo cellulosics là những chất phân hủy rất chậm. Làm thoáng và kích thước hạt: Thông thường áp lực tĩnh là 0,10 – 0,15m cột nước, cần tạo ra để đấy không khí qua chiều sâu từ 2 – 2,5m vật liệu. Áp lực đó chỉ cần quạt gió là đủ chứ không cần máy nén. Các cửa sổ của lò ủ sẽ đủ đảm bảo cho làm thoáng, chỉ cần đảo cửa sổ lò ủ mỗi ngày một lần, hoặc nhiều ngày một lần. đối với các vật liệu nhỏ (kích thước < 25mm) oxy có thể xuyên thấm vào qua cửa sâu 0,15 – 0,2m, thậm chí hiệu ứng của cột vật liệu (ống khói) hâm nóng củng cải thiện được một ít. Tốc độ tiêu thụ oxy: Tốc độ tiêu thụ oxy tùy thuộc không chỉ nhiệt độ mà còn cả độ nghiền nhỏ của vật liệu, độ ẩm, thành phần vật liệu, quần thể vi sinh vật và mức độ xáo trộn. Người ta đã xác định rằng, nhu cầu oxy trong thời tiết ấm sẽ cao hơn trong lúc lạnh. Với thiết bị làm thoáng, người vận hành có thể kiểm tra nhiệt độ bằng cách đo lượng không khí thổi vào vật liệu, không khí dư sẽ được dùng để hạ nhiệt độ do làm nguội – lạnh trực tiếp và bay hơi. Một dung tích không khí khá lớn phải thổi qua vật liệu trong một số phút của từng nửa giờ một. củng có thể kiểm tra nhiệt độ bằng sự đói thiếu không khí. Nhưng khi đó thiếu oxy sẽ làm quá trình chậm lại, trở thành điểm không mong muốn. Để đạt kết quả tốt nhất, nên giữ nhiệt độ ban đầu là 40 – 50oC trong một số ngày đầu, sau đó tăng lên 55 – 70oC để cho giai đoạn lên men diễn ra mạnh. Lượng không khí cần thiết phải ứng với việc đảm bảo nhiệt độ này. Mức độ và tốc độ ủ: Bên ngoài, mùi và sờ mó cảm giác có thể xác định được hiệu quả của quá trình. Không nên để quá trình lên men diễn ra quá lâu vì sẽ còn ít chất hữu cơ là những chất làm giàu cho đất. Quá trình ủ không được quá nhiệt, không nên để mất nitơ, không nên quá lạnh. Chỉ dùng một chỉ tiêu (nhiệt độ) để đánh giá quá trình thì sẽ sai vì các chất ú có xu hướng nóng lại sau khi nó đã được ổn định ở điểm tối ưu pH = 5 – 6 đối với rác thô vừa ủ, sau nhiều ngày pH = 8-9. Việc giảm lượng chất hữu cơ là một chỉ thị tốt để đánh giá mức độ ủ, phân hủy tốc độ ủ có thể đo bằng tốc độ tiêu thụ oxy, có thể đo cả lượng CO2 tạo thành để đánh giá COD (NOH) củng là chỉ tiêu tốt để đánh giá nhưng ít khi dùng. Tốc độ ủ có thể là tốc độ cao, tốc độ thường, tốc độ thấp. Các chỉ tiêu đối với quá trình ủ tốc độ cao: Để chất thải hữu cơ có thể được ổn định với tốc độ cao và nhanh (4 – 6 ngày), cần các chỉ tiêu sau: Vật liệu phải có tỉ lệ C : N = 50 : 1 hoặc ít hơn, để sao cho không thiếu chất dinh dưỡng khác với pH = 5,5 – 8. Vật liệu phải được nghiền nhỏ (25 – 75mm) Độ ẩm phải được kiểm soát sao cho bảo đảm bằng 45 – 60% trong suốt quá trình ủ. Sử dụng tuần hoàn phần đã ủ - cấy (1 – 5% vật liệu hoạt tính đã được ủ một phần rồi) thì rất lợi. Xáo trộn nhẹ nhàng hoặc thỉnh thoảng xáo trộn để đề phòng hiện tường đóng bánh hoặc tạo những kênh không khí. Không khí phải được lọt tới tất cả mọi nơi của vật liệu ủ, hoặc ít nhất phải đảm bảo 50% oxy có trong đó. Nhiệt độ phải giử ở 45 – 70oC trong suốt quá trình ủ. Phải giử cho độ pH tăng lên để khỏi mất nitơ. Quá trình phải đảm bảo liên tục trong 3 hoặc 5 bậc (giai đoạn) kể cả tuần hoàn vật liệu đã ủ một phần, xáo trộn cho mỗi bậc. Bậc cuối cùng có thể hợp nhất với quá trình lên men và làm khô (khử nước) tự nhiên nhờ nhiệt tự tạo ra. Rác tươi Phân hầm cầu Cân điện tử Sàn tập kết Băng phân loại Nghiền Tái chế Bể chứa Trộn Băng chuyền Lên men Kiểm soát to tự động Cung cấp độ ẩm Thổi khí cưỡng bức Ủ chín Sàng Tinh chế Trộn phụ gia N, P, K Vê viên Đóng bao Máy xúc Máy xúc Công nhân nhặt thủ công 21 ngày Hình 5.8a. Quy trình công nghệ ủ sinh học quy mô công nghiệp Trong 2 – 4 ngày ủ không thể phân hủy được hoàn toàn protêin thối rữa, đường và phần lớn tinh bột sẽ bị phân hủy, các chất còn lại chứa: xenlulô, sợi len, lignin và các chất bền vững khác, có thể không cần thiết phải phân hủy tiếp, mà để chúng tự phân hủy ở đất, nơi sẽ trồng cây và nhờ sự có mặt của các loài sinh vật đất và các sản phẩm trao đổi chất của chúng. Hệ số nhiệt độ hô hấp hàng ngày (hiệu ứng hô hấp) Hiệu ứng hô hấp ngày được tính theo phương trình: RQ = Thể tích CO2 tạo ra Thể tích O2 bị khử từ pha khí Khi oxy hóa tinh bột thành CO2 và nước, RQ = 1,0; đối với protêin = 0,81; với mỡ = 0,71; đối với rác hữu cơ = 0,8 – 0,9. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ phản ứng được biểu thị bằng hệ số nhiệt độ Q10 Q10 = % CO2 ở khí kiệt ở ToC KT K(T-10) = % CO2 ở khí kiệt ở (T-10)oC Hệ số nhiệt độ ở 45oC khoảng 1,6. Từ 45 – 55oC nó giảm đáng kể và ở 55oC nó chỉ bằng 0,4 Nuôi cấy và xáo trộn: Không có gì lợi bằng sự tham gia của vi sinh vật đối với việc ủ nguyên liệu như rác hữu cơ, phân ngứa… vì trong đó đã chứa rất nhiều loại vi sinh vật. Cần có thời gian để các quần thể vi sinh vật thích nghi dần với điều kiện ủ và tăng trưởng lên. Quá trình ủ được trải ra theo nhiều giai đoạn và có thời gian thích ứng giữa các pha. Quá trình này có thể được rút ngắn bằng cách nuôi cấy và khuấy trộn. Khuấy trộn liên tục sẽ đạt mức phân giải tối ưu trong vòng 10 – 14 ngày. Khi tuần hoàn cặn chín đã ủ và khuấy trộn nữa thì quá trình ủ sẽ diễn ra nhanh hơn. Khuấy trộn mục đích làm đồng đều, điều hòa nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu và tránh tạo cột không khí củng như không tạo ra các bánh cứng. Nên xáo trộn không khí một lần một ngày hoặc nhiều lần một ngày để quá trình ủ diễn ra đến cùng. Sự thay đổi axit hữu cơ trong quá trình phân giải: Trong quá trình ủ củng như trong quá trình phân giải yếm khí, nồng độ dư của axit hữu cơ sẽ cản trở quá trình phân giải. Trong quá trình lên men yếm khí cặn bùn nước thải chứa hàm lượng axit hữu cơ khoảng 2ppm, quá trình sẽ dừng lại khi nồng độ axit hữu cơ đạt 5ppm. Trong quá trình ủ ít ảnh hưởng hơn đối với axit hữu cơ: phải tới 10ppm mới ảnh hưởng rõ nét. Quá trình ủ sẽ không thực hiện được triệt để khi nồng độ axit hữu cơ 4 – 5ppm tồn tại lâu. Tổn thất nitơ trong quá trình ủ: Nghiên cứu phân tích nitơ trong tất cả các giai đoạn ủ, từ lúc đưa vật liệu thô vào cho thấy nitrat, nitrit có mặt ở tất cả các mẫu: mẫu rác tươi mới, có trong lớp váng của bề mặt của bể phân hủy thí nghiệm. Nitrat, nitrit hoàn toàn không có ở các mẫu lấy ở dưới sau 70 giờ ở bể phân hủy thí nghiệm, điều này chứng tỏ rằng nitrat, nitrit bị sử dụng trong quá trình sinh hóa với tốc độ lớn hơn là tốc độ hình thành chúng. Phân tích nitơ ở vật liệu mới từ 3 – 8%, trung bình 6,3% theo tổng trọng lượng khô. Nitơ amôn ở vật liệu (rác) mới thay đổi từ 0,25 – 0,4%. Nếu tổng nitơ ban đầu rất cao thì pH = 5,0. Trung bình hàm lượng nitơ 8% ở khoảng pH = 8,0 – 8,5. Nếu không làm thoáng tốt, hàm lượng nitơ toàn phần trong quá trình không vượt qua 1,0 – 1,5%. Nitơ toàn phần vượt quá 3% sẽ mất nếu pH dưới 5 – 6. Có thể xác định cacbon theo phương trình: Đối với nguyên liệu tươi: độ tro khoảng 10% trọnglượng chất khô; nitơ: 6,3% trọng lượng chất khô. Tỷ lệ C:N tương ứng sẽ đạt giá trị 8. Đối với nguyên liệu sau khi ủ: độ tro khoảng 20% trọng lượng chất khô; nitơ: 3% trọng lượng chất khô thì tỷ lệ C:N vào khoảng 15. Tỷ lệ C:N yêu cầu phải bằng 20 nếu không sẽ làm giảm năng suất mùa mạng. Sự chuyển hóa photpho: Rác nghiền chứa 48% P2O5 (tương ứng với độ ẩm 70%), sau 336 giờ ủ ở nhiệt độ 40oC ở bể phân hủy gián đoạn, 96% photpho đã chuyển hóa từ dạng tan thành không tan hữu cơ. Quá trình ủ tốc độ cao không phân hủy được xenlulo, nhưng đa số đường tan bị biến mất rất nhanh, có thể do pH ban đầu rất thấp. Mặc dù hóa phân tích định tính chỉ rằng tinh bột biến đi khá nhanh nhưng kiểm tra vi sinh vật thì lại thấy còn nhiều hạt tinh bột còn lại ở cuối quá trình phân hủy. Chất lượng phân hữu cơ: Chất lượng phân hữu cơ được đánh gía dựa trên 4 yếu tố sau: Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh , plasic, đá kim loại nặng chất thải hóa học , thuốc trừ sâu,….) Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K, dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S, dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo,) Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp đến mức không ảnh hưởng có haỊ đến cây trồng) Độ ổn định (độ chín )và hàm lượng chất hữu cơ (độ ổn định liên quan đến nhiệt độ , độ ẩm ,và nồng độ oxy trong quá trình chế biến phân hữu cơ , độ ổn định thường tỷ lệ nghịch với hàm lượng chất hữu cơ khi thời gian ủ phân kéo dài độ ổn định của phân sẽ tăng tức là hàm lượng hữu cơ trong phân giảm. Các phương pháp chế biến phân: Phương pháp ủ phân theo luống dài: Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theo các luống dài , hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ. Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m(đối với nghuyên liệu có mật độ dày như phân )đến 3,5m (đối với nghuyên liệu nhẹ nhu lá cây). Chiều rộng luống ủ thay đổi từ 1,5-6m. Các luống phân thường xuyên được xáo trộn theo định kỳ nhằm trộn đều chất thải rắn trong luống phân trôn đều độ ẩm và hộ trợ cho thổi khí tự động. Ưu điểm: Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều. Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức. Kỹ thuật đơn giản Nhược điểm: Cần nhiều nhân công Thời gian ủ dài (3-6)tháng Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh Xáo trộn luống ủ thường gây thất thoát nito và gây mùi Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết ví dụ như mưa có thể ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với phương pháp khác. Diện tích đất cần thiết lớn. Phương pháp ủ phân theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức: Trong phương pháp này vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Không khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí. Chiều cao luống hay đống ủ khoảng 2-2.5m. Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ ,mỗi khối ủ thường được trang bị một máy thổi khí . lượng không khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu oxy cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ . Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3-5 tuần. phần mùn sau khi ủ được đem đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao. Ưu điểm: Dễ dàng kiểm soát khi vận hành hệ thống đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ oxy trong luống ủ. Giảm mùi hôi và mầm bệnh Thời gian ủ ngắn (3-6 tuần) Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động do đó nhu cầu sử dụng đất thấp hơn có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ. Nhược điểm: Hệ thống phân phối khí dễ bị tắc nghẽn cần phải bảo trì thường xuyên. Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí nên chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động. Phương pháp ủ trong container: Phương pháp ủ trong container :là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container hoặc thùng kín , túi đựnghay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này.có điều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay. Trong bể di chuyển theo phương ngang CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ. vật liệu ủ được di chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ. Còn đối với loại thùng quay vật liệu được ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang kèm theo thổi khí cưỡng bức. Ưu điểm: Ít nhạy cảm vói điều kiện thời tiết Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời Nhu cầu diện tích nhỏ hơn so với các phương pháp khác Chất lượng phân tốt hơn Nhược điểm: Vốn đầu tư cao Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao so sánh quá trình chế biến compost hiếu khí và phân hủy kỵ khí: Như đã trình bày trong chương này có hai phương pháp phân hủy sinh học của chất thải hữu cơ là chế biến compost hiếu khí và phân hủy kỵ khí. Trong chế biến compost ,chất hữu cơ được phân hủy bởi các vi sinh vật trong diều kiện có oxy,sản phẩm tạo thành là CO2 ,nước ,nhiệt và compost có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp. trong khi đó sự phân hủy kỵ khí xảy ra với quá trình phân hủy sinh học của chất hữu cơ được thực hiện bởi các vi sinh vật trong điều kiện không có oxy .sản phẩm của quá trình này là CH4 có thể được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng ,CO2 và một số sản phẩm trung gian như acid hữu cơ, alcohol,mùn. Quá trình chế biến compost là quá trình đơn giản với vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm của quá trình là compost có thể làm phân bón, do đó có thể thu hồi một phần vốn đầu tư của quá trình.bên cạnh đó nhiệt đọ cao trong hệ thống compost có thể cho phép loại bỏ được mầm bệnh do đó quá trình làm compost được đánh giá là ít ảnh hưởng tới môi trường hơn so với phương pháp phân hủy kỵ khí . tuy nhiên quá trình chế biến compost có một số bất lợi như: cần năng lượng cho quá trình vận hành và cần phải duy trì sự ổn định của hệ thống , cũng như khả năng lan truyền ô nhiễm do phát thải NH3 trong không khí nếu như thiết kế và vận hành không phù hợp. trái ngược với quá trình chế biến compost , phân hủy kỵ khí là quá trình phức tạp đòi hỏi những kỹ thuật đặc biệt và vốn đầu tư cao. Tuy nhiên giá thành vận hành thấp và sản phẩm khí sinh học có giá trị năng lượng. ngoài ra sản phẩm phụ của quá trình phân hủy kỵ khí là bùn ướt cần phải qua xủ lý bậc hai truocs khi loại bỏ, PH và khả năng đệm cũng rất quan trọng trong quá trình phân hủy kỵ khí vì vi khuẩn sinh metan rất nhạy cảm với PH. Khi PH giảm dưới 6 khả năng hoạt động của vi khuẩn bị ức chế.cả hai phương pháp chế biến compost và phân hủy kỵ khí sản xuất biogas đều có ưu và nhược điểm riêng do đó dưa trên những điều kiện sẵn có và những điều kiện khách quan phương pháp thích hợp được chọn cho từng hoàn cảnh cụ thể. BÃI CHÔN LẤP HỢP VỆ SINH 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… 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 - 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 Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn bãi chôn lấp 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 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 TT Quy mô bãi chôn lấp Dân số (ngàn người) Lượng chất thải rắn (tấn/năm) Diện tích bãi (ha) Thời hạn sử dụng (năm) 1 Loại nhỏ 5 – 10 20.000 5 < 10 2 Loại vừa 100 – 350 65.000 10 – 30 10 – 30 3 Loại lớn 350 – 1000 200.000 30 - 50 30 – 50 4 Loại rất lớn > 1000 > 20.000 > 50 > 50 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. 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 Sân bay, hải cảng Khu công nghiệp Đường giao thông quốc lộ Các công trình khai thác nước ngầm Công suất lớn hơn 10.000m3/ngđ Công suất nhỏ hơn 10.000m3/ngđ Công suất nhỏ hơn 100m3/ngđ Các cụm dân cư ở miền núi 3.000 3.000 3.000 500 ≥ 500 ≥ 100 ≥ 50 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. 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 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. 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. 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. 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; 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 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. Trình tự thiết kế bãi chôn lấp 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. 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… 3.4.2.1. 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; 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. 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. 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 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. IV. 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: 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 (hình 7.3a). 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. 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). 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. 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. 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. 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. V. 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. 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. 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 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: 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. 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: Moong, mỏ khai thác phải lộ thiên. 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. 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. 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. 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 Nồng độ muối, %NaCl pH nồng độ oxy, % Áp suất, Mpa Ánh sáng -8 ÷ +110 0 – 3 1,0 – 12 0 – 30 0 – 115 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 – 200C. Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 2 – 400C. Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 40 – 700C. 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 Các hợp chất hữu cơ dạng rắn Các hợp chất hữu cơ dạng hòa tan hoàn toàn Thủy phân Các hợp chất hữu cơ dạng hòa tan Lên men Sunphát hóa Khử sunphát Sunphuaro (H2S) Carbonic (CO2) Hydro (H2) Mêtan hóa (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] Axit béo + alcohol Axeton hóa Axetat 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 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. ` TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Quản lý và xử lý chất thải rắn, Nguyễn Văn Phước. [2]. www.tailieu.vn [3]. www.ebook.com.vn