Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị (Phần 2)
Hoạt động trung chuyển và vận chuyển cần thiết khi đoạn đường vận chuyển đến trung
tâm xử lý hoặc bãi chôn lấp (BCL) gia tăng làm cho việc vận chuyển trực tiếp không kinh
tế, cũng như khi trung tâm xử lý hoặc BCL nằm ở vị trí rất xa và không thể vận chuyển
trực tiếp CTR đến đó bằng đường quốc lộ. Trạm trung chuyển được sử dụng khi: (1) xảy
ra hiện tượng đổ CTR không đúng quy định do khoảng cách vận chuyển quá xa, (2) vị trí
thải bỏ quá xa tuyến đường thu gom (thường lớn hơn 16 km), (3) sử dụng xe thu gom có
dung tích nhỏ (thường nhỏ hơn 15 m3), (4) khu vực phục vụ là khu dân cư thưa thớt, (5)
sử dụng hệ thống thu gom kiểu thùng chứa di động với thùng chứa tương đối nhỏ để thu
gom chất thải từ khu thương mại và (6) sử dụng hệ thống thu gom thủy lực hoặc khí nén.
Đoạn đường vận chuyển lớn. Trước đây, khi xe ngựa được sử dụng để thu gom chất thải
rắn đô thị, thông thường chất thải thu gom được chuyển sang xe lớn hơn để vận chuyển
đến nơi xử lý hoặc chôn lấp. Tuy nhiên, khi xe tải ra đời và sẵn có nhiên liệu rẻ tiền, hoạt
động trung chuyển hầu như không tồn tại nữa, CTRĐT sau khi thu gom được vận chuyển
trực tiếp đến nơi thải bỏ. Ngày nay, khi chi phí nhân công, vận hành và nhiên liệu gia
tăng và không còn BCL gần nơi thu gom, hoạt động trung chuyển lại trở nên thông dụng.
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị (Phần 2)
![Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị (Phần 2) Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị (Phần 2)](https://s1.tailieubachkhoa.net/rl6k7x3q9zfh00j8/thumb/2021/11/21/giao-trinh-quan-ly-chat-thai-ran-do-thi-phan-2_4gIWLADqOM.jpg)
CHƯƠNG 5 TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN 5.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA HOẠT ĐỘNG TRUNG CHUYỂN Hoạt động trung chuyển và vận chuyển cần thiết khi đoạn đường vận chuyển đến trung tâm xử lý hoặc bãi chôn lấp (BCL) gia tăng làm cho việc vận chuyển trực tiếp không kinh tế, cũng như khi trung tâm xử lý hoặc BCL nằm ở vị trí rất xa và không thể vận chuyển trực tiếp CTR đến đó bằng đường quốc lộ. Trạm trung chuyển được sử dụng khi: (1) xảy ra hiện tượng đổ CTR không đúng quy định do khoảng cách vận chuyển quá xa, (2) vị trí thải bỏ quá xa tuyến đường thu gom (thường lớn hơn 16 km), (3) sử dụng xe thu gom có dung tích nhỏ (thường nhỏ hơn 15 m3), (4) khu vực phục vụ là khu dân cư thưa thớt, (5) sử dụng hệ thống thu gom kiểu thùng chứa di động với thùng chứa tương đối nhỏ để thu gom chất thải từ khu thương mại và (6) sử dụng hệ thống thu gom thủy lực hoặc khí nén. Đoạn đường vận chuyển lớn. Trước đây, khi xe ngựa được sử dụng để thu gom chất thải rắn đô thị, thông thường chất thải thu gom được chuyển sang xe lớn hơn để vận chuyển đến nơi xử lý hoặc chôn lấp. Tuy nhiên, khi xe tải ra đời và sẵn có nhiên liệu rẻ tiền, hoạt động trung chuyển hầu như không tồn tại nữa, CTRĐT sau khi thu gom được vận chuyển trực tiếp đến nơi thải bỏ. Ngày nay, khi chi phí nhân công, vận hành và nhiên liệu gia tăng và không còn BCL gần nơi thu gom, hoạt động trung chuyển lại trở nên thông dụng. Vị trí trạm xử lý hoặc BCL ở xa. Khi trạm xử lý hoặc BCL ở những nơi không thể vận chuyển bằng đường quốc lộ, cần xây dựng trạm trung chuyển (TTC). Nếu chất thải được vận chuyển bằng đường ống, nên xây dựng kết hợp TTC và trạm xử lý chất thải. Nhà máy tái chế/trạm trung chuyển. Khuynh hướng quản lý CTR hiện nay là kết hợp giữa nhà máy thu hồi, tái chế vật liệu với TTC, nơi có thể thực hiện nhiều hoạt động như phân loại, chế biến compost, sản xuất nhiên liệu từ chất thải và vận chuyển. Việc sử dụng một nhà máy thu hồi, tái chế vật liệu kết hợp với TTC lớn sẽ tiết kiệm được chi phí và có thể kết hợp nhiều hoạt động quản lý CTR trong một cơ sở đơn giản. Trạm trung chuyển ở BCL. Để đảm bảo an toàn, nhiều nhà vận hành BCL đã xây dựng các khu chứa tạm (gọi là TTC ở BCL) để chứa chất thải từ các xe vận chuyển nhỏ và riêng lẻ, nhờ đó nguy cơ xảy ra tai nạn ở khu vực BCL giảm đi đáng kể. 5.2 CÁC DẠNG TRẠM TRUNG CHUYỂN TTC được sử dụng để trung chuyển chất thải rắn từ xe thu gom và những xe vận chuyển nhỏ sang các xe vận chuyển lớn hơn. Tùy theo phương thức vận hành có thể phân loại TTC thành 3 loại như sau: (1) chất tải trực tiếp, (2) chất tải-lưu trữ và (3) kết hợp chất tải trực tiếp và chất tải thải bỏ (Hình 5.1). TTC cũng có thể được phân loại theo công suất (lượng chất thải có thể trung chuyển và vận chuyển) như sau: loại nhỏ (công suất < 100 tấn/ngày), loại trung bình (công suất khoảng 100 – 500 tấn/ngày) và loại lớn (> 500 tấn/ngày). Chương 5 – Trung chuyển và vận chuyển 58 Hình 5.1 Sơ đồ định nghĩa các loại TTC: (a) chất tải trực tiếp, (b) chất tải-lưu trữ, (c) kết hợp chất tải trực tiếp – chất tải thải bỏ (Tchobanoglous và cộng sự, 1993). 5.2.1 Trạm trung chuyển chất thải trực tiếp Tại TTC chất tải trực tiếp, chất thải từ xe thu gom được chuyển sang xe vận chuyển hoặc chuyển sang thiết bị ép chất thải vào xe vận chuyển hoặc ép thành từng kiện chất thải để chuyển đến BCL (Hình 5.1 a). Trong một số trường hợp, chất thải được đổ ra bệ đổ và sau đó được đẩy vào xe vận chuyển sau khi đã tách loại các vật liệu có thể tái chế. Thể (a) Trạm trung chuyển chất tải trực tiếp (b) Trạm trung chuyển chất tải lưu trữ (c) Trạm trung chuyển kết hợp Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 59 tích chất thải có thể lưu trữ tạm thời ở bệ phân loại này được gọi là công suất lưu trữ khẩn cấp của TTC (emergency storage capacity of the station). TTC chất tải trực tiếp công suất lớn, không có thiết bị ép rác Trong các TTC chất tải trực tiếp công suất lớn, chất thải từ xe thu gom thường được đổ trực tiếp lên xe vận chuyển. Để thực hiện được như vậy, TTC loại này thường được xây dựng theo cấu trúc hai bậc. Bệ thải chất thải được nâng lên cao hơn để có thể đẩy chất thải từ bệ vào xe vận chuyển, hoặc xe vận chuyển có thể đậu ở vị trí dốc dưới thấp. Ở một số TTC chất tải trực tiếp, chất thải từ xe thu gom có thể đổ tạm thời trên bệ thải nếu như xe vận chuyển đã đầy hoặc đang trên đường vận chuyển chất thải đến nơi thải bỏ. Sau đó, chất thải này sẽ được đẩy vào xe vận chuyển. Hoạt động của TTC chất tải trực tiếp có thể tóm tắt như sau: khi đến TTC, tất cả các xe thu gom được cân và xác định vị trí đổ chất thải. Sau khi đã hoàn tất việc đổ chất thải, các xe này được cân lại một lần nữa và tính lệ phí. Xe vận chuyển có sức chứa rác lớn hơn. Khi xe vận chuyển đã chứa đầy chất thải và đạt tải trọng cực đại cho phép, chúng được chuyển đi và vận chuyển đến nơi thải bỏ. Thể tích và khối lượng chất thải trên xe vận chuyển phải được kiểm tra lại trước khi ra khỏi TTC. TTC chất tải trực tiếp công suất lớn, có thiết bị ép rác Trong trường hợp này, thiết bị ép được dùng để ép trực tiếp chất thải vào xe vận chuyển hoặc tạo thành kiện chất thải. Hoạt động của TTC chất tải trực tiếp có thiết bị ép chất thải cũng tương tự như hoạt động của TTC chất tải trực tiếp với xe tải thường, chỉ khác là chất thải được ép vào xe vận chuyển bằng máy ép cố định. Ở các TTC chất tải trực tiếp có thiết bị ép chất thải thành những kiện chất thải lớn, chất thải từ xe thu gom được đổ trực tiếp lên bệ thải hoặc trực tiếp vào phễu của hầm ép. Sau khi đã phân loại các vật liệu có khả năng tái chế, chất thải được đẩy vào máy ép. Kiện chất thải đã ép được chuyển sang các xe có toa kéo một cầu (semitrailer) để đưa ra BCL. Với cách tạo thành kiện chất thải có kích thước nhỏ hơn kích thước bên trong của các xe vận chuyển có toa kéo một cầu mui trần, chi phí vận chuyển có thể giảm đến mức thấp nhất. TTC chất tải trực tiếp công suất trung bình và nhỏ, có thiết bị ép rác Sau khi cân, xe thu gom đi vào TTC và đổ chất thải trực tiếp vào một trong các phễu nối liền với máy ép hoặc vào một hố chứa chất thải hình chữ nhật. Mỗi hố được trang bị bộ phận đẩy chất thải vào phễu của máy ép đặt ở vị trí cuối của hố. Nếu không có xe vận chuyển, chất thải sẽ được đổ tạm thời trên bệ thải, sau đó được đẩy vào phễu của máy ép. TTC chất tải trực tiếp công suất nhỏ ở vùng nông thôn Ở vùng nông thôn và nơi vui chơi giải trí, TTC công suất nhỏ được thiết kế sao cho các thùng chứa chất thải được đổ trực tiếp vào xe thu gom để vận chuyển thẳng đến nơi thải bỏ. Khi thiết kế và bố trí loại TTC như vậy, điều cốt yếu cần xem xét là tính đơn giản. Những hệ thống cơ khí phức tạp không thích hợp ở những nơi này. Số lượng thùng chứa sử dụng tùy thuộc vào phạm vi khu vực phục vụ và chu kỳ thu gom. Chương 5 – Trung chuyển và vận chuyển 60 TTC chất tải trực tiếp công suất nhỏ ở bãi chôn lấp Tại TTC này, những vật liệu có khả năng tái chế sẽ được thu hồi. Sau khi đã phân loại, chất thải được vận chuyển đến ô chôn lấp bằng các xe chuyên dùng. 5.2.2 Trạm trung chuyển chất tải – lưu trữ Trong TTC chất tải-lưu trữ, chất thải được đổ trực tiếp vào hố chứa, từ hố này chất thải sẽ được chuyển lên xe vận chuyển bằng nhiều thiết bị phụ trợ khác. Sự khác biệt giữa TTC chất tải trực tiếp và TTC chất tải-lưu trữ là TTC chất tải lưu trữ được thiết kế để có thể chứa chất thải trong khoảng từ 1 – 3 ngày. TTC chất tải – lưu trữ công suất lớn, không có thiết bị ép rác Trong TTC này, tất cả các xe thu gom đến trạm đều được hướng dẫn để đi theo một tuyến nhất định đến trạm cân. Thêm vào đó, những thông tin về tên của cơ sở thải chất thải, đặc điểm xe thu gom và thời gian đến TTC cũng được ghi lại. Sau đó, nhân viên của trạm cân sẽ điều khiển lái xe đi vào TTC và đổ vào hố chứa chất thải. Khi đã đổ chất thải, xe thu gom di chuyển ra khỏi TTC. Trong hố chứa, hai xe ủi được dùng để ủi chất thải về phía phễu nạp liệu ở phía cuối của mỗi hố. Hai cần trục dạng gầu xúc có khớp nối được lắp đặt phía bên kia của phễu dùng để tách loại những chất thải có thể làm hư hỏng xe. Chất thải rơi qua phễu vào xe vận chuyển đã chờ sẵn trên cân ở vị trí thấp hơn. Khi đã đạt khối lượng quy định, nhân viên vận hành sẽ ra hiệu cho người lái xe biết và vận chuyển xe ra khỏi khu vực chất tải. TTC chất tải – lưu trữ công suất trung bình, có thiết bị xử lý và thiết bị ép rác Đối với TTC loại này, chất thải đầu tiên được đổ vào hố chứa. Từ hố chứa, chất thải được đẩy vào hệ thống băng tải đến máy nghiền. Sau khi nghiền, kim loại có chứa sắt được tách riêng và chất thải còn lại được nén vào xe vận chuyển để chuyển đến vị trí thải bỏ. 5.2.3 Trạm trung chuyển kết hợp chất tải trực tiếp và chất tải thải bỏ Ở một số TTC, cả hai phương pháp chất tải trực tiếp và chất tải thải bỏ được sử dụng. Thường đây là những TTC có nhiều chức năng, hoạt động thu hồi vật liệu cũng có thể kết hợp ở TTC loại này. Hoạt động ở TTC dạng này có thể mô tả như sau: tất cả những người chuyển chở CTR đến TTC đều phải qua khâu kiểm tra ở trạm cân. Những xe thu gom lớn sẽ được cân, sau đó đổ chất thải trực tiếp sang xe vận chuyển, rồi trở lại trạm cân, cân xe và tính lệ phí thải bỏ. Đối với cư dân cũng như những người vận chuyển một lượng đáng kể rác vườn và chất thải cồng kềnh (tủ lạnh, máy giặt, lò sưởi,), không phải là nhóm thu gom dịch vụ, đến TTC, cũng đều được kiểm tra tại trạm cân, nhưng không phải cân. Người sử dụng TTC phải trả phí tại trạm cân. Nhân viên phục vụ ở đây sẽ kiểm tra tải lượng chất thải bằng cách quan sát để xem chất thải này có chứa những vật liệu có thể thu hồi không. Nếu có, nhân viên sẽ hướng dẫn lái xe đổ chất thải ở khu vực tái chế vật liệu trước. Nếu có thể dự Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 61 đoán được lượng vật liệu có khả năng tái chế, lái xe sẽ được cấp giấy vào cửa miễn phí. Sau khi đã thải bỏ vật liệu tái chế, lái xe mới tiếp tục thải bỏ phần chất thải còn lại đúng nơi quy định. Nếu không có vật liệu tái chế, lái xe sẽ vận chuyển thẳng đến nơi đổ chất thải chung. Khu vực này tách biệt với khu vực chất tải trực tiếp dùng cho các xe thu gom dịch vụ, ở đây có hai miệng phễu nạp liệu vào xe vận chuyển. Chất thải tích lũy ở đây sẽ được đẩy theo chu kỳ vào xe vận chuyển. 5.2.4 Hoạt động trung chuyển-vận chuyển tại nhà máy thu hồi vật liệu Một cách tổng quát, hoạt động trung chuyển tại nhà máy thu hồi vật liệu bao gồm việc chất tải các vật liệu đã phân loại, đã xử lý và phần chất thải còn lại lên các các xe vận chuyển để chuyển đến BCL. Nếu chất thải chưa qua xử lý được chuyển trực tiếp sang xe vận chuyển để chuyển đến BCL, hoạt động trung chuyển được phân loại là dạng chất tải trực tiếp. Trái lại nếu chất thải đã xử lý như đóng thành kiện được chất lên xe vận chuyển, hoạt động trung chuyển này được xem là chất tải lưu trữ. 5.3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP VẬN CHUYỂN Xe vận chuyển đường bộ, xe lửa và tàu thủy là những phương tiện chủ yếu sử dụng để vận chuyển chất thải rắn. Một cách tổng quát, các xe vận chuyển sử dụng phải thỏa mãn những yêu cầu sau: (1) chi phí vận chuyển thấp nhất, (2) chất thải phải được phủ kín trong suốt thời gian vận chuyển, (3) xe phải được thiết kế để vận chuyển trên đường cao tốc, (4) không vượt quá giới hạn khối lượng cho phép, (5) phương pháp tháo dỡ chất thải phải đơn giản và có khả năng thực hiện độc lập. 5.4 NHỮNG YÊU CẦU THIẾT KẾ TRẠM TRUNG CHUYỂN Khi thiết kế TTC những yếu tố quan trọng sau đây cần được xem xét: - Loại TTC; - Công suất TTC; - Thiết bị, dụng cụ phụ trợ; - Yêu cầu về vệ sinh môi trường. Loại TTC. Với những loại TTC như đã trình bày trên, khi thiết kế cần xác định rõ hoạt động tại TTC có gồm cả công tác thu hồi vật liệu tái chế không. Nếu có, diện tích TTC phải đủ lớn để bảo đảm có thể thực hiện được chức năng này. Công suất TTC. Lượng CTR đưa về TTC và sức chứa của TTC phải được đánh giá một cách cẩn thận trong quá trình quy hoạch và thiết kế TTC. Lượng chất thải đưa về TTC phải được tính toán sao cho các xe thu gom không phải chờ đợi quá lâu để đổ chất thải. Do kinh phí đầu tư thiết bị vận chuyển gia tăng nên cần phân tích cân bằng giữa chi phí TTC và chi phí hoạt động vận chuyển bao gồm cả thiết bị và nhân công. Ví dụ có thể đạt hiệu quả kinh tế hơn khi tăng sức chứa của TTC và hoạt động với ít xe vận chuyển bằng cách tăng thời gian làm việc hơn là sử dụng TTC nhỏ hơn và mua nhiều xe vận chuyển hơn. Đối với TTC chất tải-lưu trữ, công suất của TTC thay đổi tương ứng với thể tích CTR thu gom trong ½ đến 1 ngày. Công suất của TTC cũng có thể thay đổi theo loại Chương 5 – Trung chuyển và vận chuyển 62 phương tiện sử dụng để chất tải lên xe vận chuyển. Tuy vậy, thông thường sức chứa của TTC không vượt quá thể tích CTR sinh ra trong 3 ngày. Yêu cầu về thiết bị và các dụng cụ phụ trợ. Thiết bị và các dụng cụ phụ trợ sử dụng ở TTC phụ thuộc vào chức năng của TTC trong hệ thống quản lý CTR. Ở TTC chất tải trực tiếp, một số thiết bị cần dùng để đẩy chất thải vào xe vận chuyển hoặc để phân bố đều chất thải trên các xe vận chuyển. Chủng loại và số lượng thiết bị, dụng cụ yêu cầu thay đổi theo công suất của trạm. Ở các TTC chất tải-lưu trữ, một hoặc nhiều xe ủi cần thiết để đập vụn và đẩy chất thải vào phễu nạp liệu. Một số dụng cụ khác cần dùng để phân bố chất thải và làm đồng đều tải lượng trên các xe vận chuyển. Cân là dụng cụ không thể thiếu được ở tất cả các TTC vừa và lớn để có thể giám sát hoạt động của trạm và để xây dựng hệ thống dữ liệu công nghệ và quản lý có ý nghĩa. Cân cũng cần thiết khi TTC tính lệ phí dựa trên khối lượng chất thải. Trạm cân cũng phải được trang bị điện thoại và hệ thống liên lạc hai chiều (intercom) để nhân viên điều hành trạm cân có thể liên lạc với lái xe. Yêu cầu về môi trường. Tại các TTC cần lắp đặt hệ thống xử lý khí thải. Đối với các TTC chất tải trực tiếp cần phải xây dựng mái che, sử dụng các lưới chắn để hạn chế hiện tượng bay các thành phần chất thải nhẹ theo gió. Hoạt động của TTC phải được giám sát chặt chẽ, các chất thải rơi vãi phải được vệ sinh ngay không để tích lũy lâu hơn 2 giờ. Ở những TTC lớn cần xây dựng hệ thống xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải bỏ vào hệ thống thoát nước của khu vực. Ở những vùng xa, cần xây dựng trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh để xử lý nước rỉ rác sinh ra tại TTC. Vấn đề sức khỏe và an toàn lao động. Để giảm nồng độ bụi trong khu vực chứa CTR ở TTC chất tải-lưu trữ, người ta sử dụng biện pháp phun nước trong không gian phía trên hố chứa. Các công nhân làm việc ở đây phải được trang bị mặt nạ chống bụi. Trong các TTC chất tải-lưu trữ, các máy ủi làm việc trong hố chứa phải có cabin kín, được trang bị máy điều hòa không khí và các thiết bị lọc bụi. Để hạn chế tai nạn, người dân không được phép đổ trực tiếp chất thải vào hố chứa ở các TTC lớn. 5.5 LỰA CHỌN VỊ TRÍ TRẠM TRUNG CHUYỂN TTC nên được bố trí (1) gần khu vực cân, (2) dễ dàng tiếp cận với tuyến đường giao thông chính và các trạm điều phối xe, (3) ở những nơi có thể hạn chế đến mức thấp nhất những ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư và môi trường do các hoạt động của TTC, (4) ở những nơi mà việc xây dựng và vận hành TTC sẽ có hiệu quả kinh tế cao nhấ ... bị phân hủy sinh học Lưu ý rằng phản ứng đòi hỏi sự có mặt của nước. Nhiều bãi chôn lấp thiếu ẩm được tìm thấy trong điều kiện “khô héo” với những tờ giấy báo vẫn còn đọc được. Do đó, mặc dù tổng lượng khí được tạo thành từ chất thải rắn có thể xác định theo phương trình cân bằng tỷ lượng, nhưng điều kiện thủy văn của địa phương có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ và khoảng thời gian để quá trình hình thành khí xảy ra. Thể tích khí sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí có thể ước tính theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, nếu các thành phần hữu cơ riêng biệt tìm thấp trong chất thải rắn sinh hoạt (loại trừ plastic) được biểu diễn bằng công thức tổng quát dạng CaHbOcNd, khi đó tổng thể tích khí có thể được ước tính theo phương trình sau, giả sử rằng quá trình chuyển hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học thành CO2 và CH4. CaHbOcNd + H2O CH4 + CO2 + dNH3 Thông thường, chất hữu cơ có trong rác thải được phân làm hai loại: (1) các chất có khả năng phân hủy nhanh (3 tháng đến 5 năm) và (2) chất hữu cơ có khả năng phân hủy chậm ( 50 năm). Tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tùy thuộc rất nhiều vào hàm lượng lignin của chất thải. Khả năng phân hủy sinh học của các chất hữu cơ khác nhau, trên cơ sở hàm lượng lignin, được trình bày trong Bảng 8.4. Dưới những điều kiện thông thường, tốc độ phân hủy được xác định trên cơ sở tốc độ sinh đạt cực đại trong vòng hai năm đầu, sau đó giảm dần và kéo dài trong vòng 25 năm hoặc hơn nữa. Bảng 8.4 Thành phần chất hữu cơ trong rác có khả năng phân hủy sinh học nhanh và chậm Thành phần chất hữu cơ Khả năng phân hủy sinh học Nhanh Chậm Rác thực phẩm Giấy báo Giấy loại Carton Plastic Vải Cao su Da Rác vườn Gỗ Các chất hữu cơ khác / / / / Không phân / hủy sinh học / / / / / Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. vi sinh vật 4 (4a - b- 2c - 3d) 8 (4a + b - 2c - 3d) 8 (4a – b + 2c +3d) Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 112 Bảng 8.5 Khả năng phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong rác sinh hoạt Thành phần chất hữu cơ Hàm lượng lignin (% VS) Phần % có khả năng phân hủy sinh học (%VS) Rác thực phẩm 0,4 0,82 Giấy báo 21,9 0,22 Giấy loại 0,4 0,82 Carton (Bìa) 12,9 0,47 Rác vườn 4,1 0,72 Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. VS: chất rắn bay hơi Phần có khả năng phân hủy sinh học = 0.83 - 0.028 LC LC là hàm lượng lignin 8.4.2 Quá trình di chuyển của khí bãi chôn lấp Mặc dù, hầu hết khí methane thoát vào không khí, cả khí methane và khí CO2 đều tồn tại ở nồng độ lên đến 40% ở khoảng cách 400 ft (khoảng 120 m) từ mép của bãi chôn lấp không có lớp lót đáy. Đối với những bãi chôn lấp không có hệ thống thu khí, khoảng cách này thay đổi tùy theo đặc tính của vật liệu che phủ và cấu trúc đất của khu vực xung quanh. Nếu không được thông thoáng một cách hợp lý, khí methane có thể tích tụ bên dưới các tòa nhà hoặc những khoảng không khác ở gần đó. Trái lại, khí CO2 có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng của không khí 1,5 lần và của khí methane 2,8 lần, do đó, khí CO2 có khuynh hướng chuyển động về phía đáy của bãi chôn lấp. Đó là nguyên nhân khiến cho nồng độ khí CO2 ở những phần thấp hơn của bãi chôn lấp ngày càng gia tăng theo thời gian. Khí chuyển động từ dưới lên Khí CH4 và CO2 có thể thoát qua lớp che phủ đi vào không khí do quá trình đối lưu và khuếch tán. Giả thiết rằng đất khô, lượng khí bay hơi qua một đơn vị diện tích bề mặt bãi rác trong một đơn vị thời gian (Flux) được xác định như sau: D 4/3 (CAtm - Cafill) NA = - ------------------------ L Trong đó: NA = flux của A, g/cm2.s (lb. mol/ft2.ngày) Catm = nồng độ của A ở bề mặt của lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3) Cafill = nồng độ của A ở đáy của lớp phủ bãi rác, g/cm3 (lb.mol/ft3) L = bề dày của lớp phủ, cm (ft) Các giá trị đặc trưng đối với hệ số khuếch tán khí methane và khí CO2 lần lượt là DCH4 = 0,20 cm2/s (=18,6 ft2/ngày) và DCO2 = 0,13 cm2/s (12,1 ft2/ngày). Khí chuyển động từ trên xuống Khí CO2, do khối lượng riêng lớn, nên có thể tích lũy ở đáy bãi chôn lấp. Nếu lớp lót đáy bãi chôn lấp là lớp đất, khí CO2 có thể khuếch tán qua lớp này và tiếp tục chuyển động Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 113 xuống phía dưới cho đến khi tiếp xúc với mạch nước ngầm. Khí CO2 dễ dàng hòa tan và phản ứng với nước tạo thành acid carbonic. CO2 + H2O H2CO3 Phản ứng này là nguyên nhân làm giảm pH và có thể làm gia tăng độ cứng và hàm lượng khoáng chất trong nước ngầm. Ở một nồng độ khí CO2 xác định, phản ứng sẽ tiếp tục cho đến khi đạt trạng thái cân bằng như sau: H2O + CO2 CaCO3 + H2CO3 Ca2+ + 2 HCO3- Chuyển động của các chất khí vi lượng Đối với các chất khí vi lượng, lượng khí bay hơi qua một đơn vị diện tích bề mặt bãi rác trong một đơn vị thời gian (Flux) được xác định như sau: D 4/3 (Ciatm - CisWi) Ni = - -------------------------- L Trong đó: Ni = Flux của i, g/cm2.s D = Hệ số khuếch tán, cm2/s = Độ xốp của đất khô, cm3/cm3 (ft3/ft3) Ciatm = Nồng độ của I ở bề mặt lớp che phủ, g/cm2 Cis = Nồng độ hơi bão hòa của chất I, g/cm2 CisWi = Nồng độ của chất I ở đáy lớp che phủ, g/cm2 L = Bề dày lớp che phủ, cm (ft) Một cách đơn giản có thể tính: D 4/3 CisWi Ni = ------------------ L 8.4.3 Thành phần và tính chất khí bãi chôn lấp Khí bãi chôn lấp được tạo thành từ những thành phần khí hiện diện với lượng lớn (các khí chủ yếu) và những thành phần khí chiếm lượng rất nhỏ (khí vi lượng). Các khí chủ yếu được hình thành trong quá trình phân hủy phần chất hữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt. Một số khí vi lượng, mặc dù tồn tại với lượng nhỏ có thể mang tính độc và nguy cơ tác hại đến sức khỏe cộng đồng cao. Thành Phần Các Khí Chủ Yếu Thành phần các khí chủ yếu sinh ra từ bãi chôn lấp bao gồm NH3, CO2, CO, H2, H2S, CH4, N2 và O2. Tỷ lệ thành phần các khí này được trình bày trong Bảng 3.3. Khí methane và khí CO2 là các khí chính sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong rác. Nếu khí methane tồn tại trong không khí ở nồng độ từ Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 114 5-15% sẽ phát nổ. Do hàm lượng oxy tồn tại bên trong bãi chôn lấp ít nên khi nồng độ khí methane đạt đến ngưỡng tới hạn vẫn có ít khả năng gây nổ bãi chôn lấp. Tuy nhiên, nếu các khí trong bãi chôn lấp thoát ra bên ngoài và tiếp xúc với không khí, có khả năng hình thành hỗn hợp khí methane ở giới hạn gây nổ. Các khí này cũng tồn tại trong nước rỉ rác với nồng độ tùy thuộc vào nồng độ của chúng trong pha khí khi tiếp xúc với nước rỉ rác. Bảng 8.6 Tỷ lệ thành phần các khí chủ yếu sinh ra từ bãi chôn lấp Thành phần % (thể tích khô) CH4 45 - 60 CO2 40 - 60 N2 2 – 5 O2 0,1 – 1,0 Mercaptans, hợp chất chứa lưu huỳnh, 0 – 1,0 NH3 0,1 – 1,0 H2 0 – 0,2 CO 0 – 0,2 Các khí khác 0,01 – 0,6 Tính chất Giá trị Nhiệt độ (0F) 100 - 120 Tỷ trọng 1,02 – 1,06 Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự , 1993. Thành phần khí vi lượng Một số chất khí vi lượng, mặc dù tồn tại với khối lượng nhỏ nhưng có tính độc và nguy cơ gây hại đến sức khỏe của cộng đồng dân cư rất cao. Các nghiên cứu ở Mỹ và Anh cho thấy tổng cộng 116 hợp chất hữu cơ có thể tìm thấy trong khí bãi chôn lấp như acetone, benzene, chlorobenzene, chloroform, vinyl chloride, Nhiều chất hữu cơ có thể được phân loại như các hợp chất hữu cơ bay hơi. Sự có mặt của các chất khí này trong nước rỉ rác từ bãi chôn lấp phụ thuộc vào nồng độ của chúng trong khí bãi chôn lấp khi tiếp xúc nước rỉ rác. Cần lưu ý là sự xuất hiện nồng độ đáng kể của các chất hữu cơ bay hơi trong khí bãi chôn lấp thường đi cùng với các bãi chôn lấp cũ đã tiếp nhận các loại chất thải công nghiệp và thương mại có chứa các chất hữu cơ bay hơi. Trong các bãi chôn lấp mới hơn, trong đó các chất thải nguy hại bị cấm đổ, nồng độ các chất hữu cơ bay hơi trong khí bãi chôn lấp cực kỳ thấp. Số liệu thống kê nồng độ các khí vi lượng có trong các mẫu khí lấy từ 66 bãi chôn lấp ở California được trình bày trong Bảng 8.7. Đây là thành phần các chất khí vi lượng có trong khí thải từ hầu hết các bãi chôn lấp. Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 115 Bảng 8.7 Nồng độ của các chất khí vi lượng trong các mẫu khí lấy từ 66 bãi chôn lấp ở California STT Khí vi lượng Nồng độ (ppbV *) Trung Bình Cực đại 01 Acetone 6.838 240.000 02 Benzene 2.057 39.000 03 Chlorobenzene 82 1.640 04 Chloroform 245 12.000 05 1,1-Dichloromethane 2.801 36.000 06 Dichloromethane 25.694 620.000 07 1,1-Dichloroethene 130 4.000 08 Diethylene Chloride 2.835 20.000 09 Trans 1, 2- Dichloroethane 36 850 10 2, 3-Dichloropropane 0 0 11 1,2-Dichloropropane 0 0 12 Ethylene bromide 0 0 13 Ethylene dichloride 59 2.100 14 Ethylene oxide 0 0 15 Ethylene benzene 7.334 87.500 16 Methyl ethyl ketone 3.092 130.000 17 1,1,2-Trichloroethane 0 0 18 1,1,1-Trchloroethane 615 14.500 19 Trichloroethylene 2.079 32.000 20 Toluene 34.907 280.000 21 1,1,2,2-Tetrachloroethylent 246 16.000 22 Tetrachloroethane 5.244 180.000 23 Vinyl Chloride 3.508 32.000 24 Styrenes 1.517 87.000 25 Vivyl acetate 5.663 240.000 26 Xylenes 2.651 38.000 * ppbV = phần tỷ theo thể tích Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. 8.4.4 Thu và xử lý khí bãi chôn lấp Để xử lý khí bãi chôn lấp có thể áp dụng các biện pháp sau: - Đốt - Thu Hồi – Sản Xuất Điện - Oxy hóa khí methane - Khử mùi Đốt – Sản Xuất Điện Khí sinh ra từ các ô chôn lấp được thu gom qua hệ thống ống thu khí được bố trí dạng thẳng đứng hoặc nằm ngang. Các giếng thu khí được bố trí sao cho có thể thu được khí sinh ra trên toàn bộ diện tích ô chôn lấp. Mỗi giếng thu khí gồm có ống thu khí đặt trong ống lồng, giữa hai ống này là lớp sỏi, làm lớp ngăn cách giữa rác và ống thu khí, nhằm hạn chế sự bít tắt các lỗ thu khí. Chiếu cao ống thu khí đứng sẽ được nối dài dần theo chiều dày lớp rác được chôn lấp. Sau khi phủ đỉnh, toàn bộ khí thu được từ các ống thu khí hoặc sẽ đốt bằng flare hoặc sẽ tái sử dụng để chạy máy phát điện nếu đủ công suất. Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 116 Hình 8.3 Sơ đồ cấu tạo giếng thu khí (pilot scale- BCL Đông Thạnh). Lớp đất phủ bề mặt bãi chôn lấp Lớp bê tông cố định miệng giếng Mặt bích PVC, Ống bơm hút nước rò rỉ Lớp chất thải rắn trong bãi chôn lấp Lớp đá 4 x 6 đệm thân ống giếng Thân giếng thu khí Clappe ống bơm hút nước rò rỉ Thân giếng thu khí Nút bịt đáy ống PVC Lỗ thu khí d = 22 mm Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 117 Hình 8.4 Sơ đồ thiết bị đốt flare. 150 250 70 2300 250 250 150 950 Ống dẫn khí, STK – 34 mm Ống gió, STK – 114 mm Ống CT3 – 170 mm Lưới chắn gió, INOX; a = 0,1mm Gân thép lá CT3; b = 18 mm Cửa gió gia công trên thân oáng Ống điều chỉnh lưu lượng gió Ống hướng dòng hình côn Van chặn, đường dẫn khí từ giếng thu Ống thép đen, 168 mm Ống bơm hút nước rò rỉ, STK 49mm Mặt bích nối với miệng giếng, CT3 – 168 mm 2500 3750 Giáo trình Quản lý chất thải rắn đô thị 118 Oxy hóa khí methane Với một khối lượng khổng lồ của khí nhà kính được tạo ra hàng ngày, oxy hoá sinh học gián tiếp bởi vi khuẩn methanotrophic là một quá trình quan trọng trong việc giảm thiểu dòng methane đối với khí quyển. Trong môi trường bãi chôn lấp khí CH4 được tạo thành khi điện thế oxy hóa khử dao động trong khoảng từ –150 đến –300 mV. Khi điện thế oxy hóa khử tiếp tục giảm, thành phần tập hợp vi sinh vật chuyển hóa các chất hữu cơ có trong rác thành CH4 và CO2 bắt đầu quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ phức tạp thành các acid hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác. Một khối lượng rất lớn của CH4 hiện diện trong thành phần của khí bãi chôn lấp với tỉ lệ 55%á thể tích trong lớp đất phủ bề mặt, những khí này sẽ gây ra hiệu ứng nhà kính đặc biệt là CH4 có khả năng gây hiệu ứng nhà kính gấp 30 lần so CO2. Nếu lượng khí thải này không được thu gom và tái sử dụng chúng sẽ góp phần ảnh hưởng đến sự nóng lên của khí hậu toàn cầu. Xấp xỉ một nửa CH4 tạo ra có thể bị oxy hoá bởi tập hợp của vi sinh vật methane hoá. Quá trình oxy hoá sinh học của methane được tìm thấy hầu như rất khó xảy đối với dòng methane phát sinh từ các đầm lầy, trong khi đối nguồn CH4 phát sinh từ bãi chôn lấp được đáng giá giảm từ 10-70%. Tại điều kiện áp suất riêng phần cao, vắng mặt của oxygen, khi đó oxy hoá CH4 không có thể xảy ra. Tốc độ oxy hoá của CH4 phụ thuộc vào độ ẩm của đất điều này đã được chứng minh trong phòng thí nghiệm với sử dụng đất phủ bãi chôn lấp. Trong điều kiện này tốc độ oxy hoá cao hơn dưới điều kiện độ ẩm vừa phải so với những điều kiện ngập nước. Vì thế sự khuếch tán của CH4 và O2 ngang qua nước có thể gây ra giới hạn oxi hoá CH4 trong đất. Quá trình này dẫn đến oxy hoá CH4 và NH4 cũng có thể bị tương tác, khi đó những hợp chất này sẽ cạnh tranh cơ chất đối với những enzym tương ứng của chúng, điều này cũng chỉ ra rằng cả hai quá trình nitrification và denitrification sẽ tăng lên bởi thêm CH4 vào bùn lắng. Cho tới nay những tương tác giữa CH4 và chu trình N trong đất phủ bãi chôn lấp vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Những quan sát tại hiện trường đã chứng minh rằng đất phủ bãi chôn lấp có hàm lượng chất hữu cơ cao có khả năng giảm sự phát tán CH4 vào môi trường. Điều cũng được chứng minh bởi những kết quả nghiên cứu từ phòng thí nghiệm. Hơn nửa khả năng oxy hoá CH4 trong đất có thể tăng khi thêm chất hữu cơ vào lớp phủ ví dụ như bùn sinh học. Vi khuẩn methanotrophic dường như oxy hoá CH4 có hiệu quả nhất khi chúng ở trong một tập hợp nhiều vi khuần. Trong điều kiện này vi khuẩn methanotrophic có thể chiếm 90% mật độ của vi khuẩn. Trong sự phân lập nhóm vi khuẩn oxy hoá methane từ đất , sự hấp thu và một lượng thừa của methanol, nitrite và hydroxylamin bởi những vi sinh vật trong cùng một tập hợp cộng đồng thì rất quan trọng đối với hoạt tính của vi khuẩn methanotrophic. Xử lý mùi Các phương pháp có thể áp dụng để xử lý mùi từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: - Dùng chất khử mùi. Thực tế sử dụng chế phẩm EM để giảm mùi hôi tại các bãi chôn lấp và trạm trung chuyển chất thải rắn sinh hoạt cho thấy giảm đáng kể mùi trong quá trình vận hành bãi chôn lấp. Theo Bình (2003), một công nghệ mới hiện nay đang nghiên cứu áp dụng để khử mùi là sử dụng một số tinh dầu thực vật đặc biệt phun vào không khí tại các khu vực cần xử lý với nồng độ thích hợp. Các hạt tinh dầu này sẽ Chương 8- Bãi chôn lấp hợp vệ sinh 119 tác dụng với các phân tử gây mùi tạo thành các chất mới không có mùi và không độc hại. - Che phủ. Che phủ hàng ngày, che phủ trung gian và che phủ khi đóng bãi là một giải pháp khác có thể hạn chế sự phát tán mùi hôi ra môi trường xung quanh. Vật liệu che phủ hàng ngày có thể là tấm nilon, giấy loại sau khi nghiền nhỏ trộn với nước để tạo thành dạng bột nhão, đất có hàm lượng Ca thấp, - Thu khí. Mùi phát sinh từ bãi chôn lấp thật ra là từ thành phần khí tạo thành do quá trình phân hủy chất hữu cơ có trong rác chôn lấp. Do đó, thu khí để xử lý, hạn chế sự phát tán khí bãi chôn lấp vào môi trường cũng là một trong những giải pháp công nghệ hữu hiệu trong xử lý mùi.
File đính kèm:
giao_trinh_quan_ly_chat_thai_ran_do_thi_phan_2.pdf