Khóa luận: Thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại huyện Bình Xuyên, Vĩnh Phúc – ...

• Tác giả: Nguyễn Thị Ngọc
• Người hướng dẫn: Th.S Thái Thị Thúy An
• Trường học: Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên rừng và Môi trường
• Đề tài: Thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Khái niệm và phân loại chất thải rắn
• 1.1.1. Các khái niệm liên quan
• 1.1.2. Một số tính chất cơ bản của chất thải rắn
• 1.1.3. Phân loại chất thải rắn
• 1.2. Ảnh hưởng của chất thải rắn tới môi trường
• 1.2.1. Ảnh hưởng tới môi trường đất
• 1.2.2. Ảnh hưởng tới môi trường nước
• 1.2.3. Ảnh hưởng tới môi trường không khí
• 1.2.4. Ảnh hưởng tới sức khỏe con người
• 1.3. Các phương pháp xử lý chất thải rắn
• 1.3.1. Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp thiêu đốt
• 1.3.2. Phương pháp xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học
• 1.3.3. Phương pháp tái chế chất thải rắn
• 1.3.4. Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh
• 1.4. Xu hướng công nghệ xử lý chất thải rắn tại Việt Nam
• 1.5. Hiện trạng quản lý và xử lý chất thải rắn của huyện Bình Xuyên
• 2. CHƯƠNG II: MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 2.1.1. Mục tiêu chung
• 2.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
• 2.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3.3. Thời gian nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu
• 2.4.1. Phương pháp kế thừa số liệu
• 2.4.2. Phương pháp điều tra ngoại nghiệp
• 2.4.3. Phương pháp điều tra nội nghiệp
• 3. CHƯƠNG III: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - KINH TẾ - XÃ HỘI
• 3.1. Điều kiện tự nhiên
• 3.1.1. Vị trí địa lý
• 3.1.2. Đặc điểm địa hình
• 3.1.3. Các nguồn tài nguyên
• 3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Hiện trạng quản lý chất thải rắn tại phía nam của huyện Bình Xuyên
• 4.1.1. Hiện trạng phát sinh chất thải rắn
• 4.1.2. Thành phần rác thải huyện Bình Xuyên
• 4.1.3. Khối lượng chất thải rắn trên địa bàn huyện Bình Xuyên
• 4.2. Thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt cho khu vực huyện Bình Xuyên
• 4.2.1. Dự báo dân số và lượng phát sinh rác thải sinh hoạt cho huyện Bình Xuyên
• 4.3. Tính toán lượng nước rác và thiết kế hệ thống thu gom nước rác, khí rác của các ô chôn lấp
• 4.4. Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý và xử lý chất thải rắn tại huyện Bình Xuyên
• 4.4.1. Giải pháp quản lý
• 4.4.2. Giải pháp về công nghệ
• 4.4.3. Giải pháp kinh tế
• KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan dự án bãi chôn lấp chất thải rắn Bình Xuyên

Sự phát triển công nghiệp hóa - hiện đại hóa tại huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc đã thúc đẩy kinh tế nhưng cũng làm gia tăng nhanh chóng lượng chất thải rắn (CTR). Thực trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết về một giải pháp xử lý rác thải bền vững. Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại huyện Bình Xuyên” ra đời nhằm giải quyết vấn đề này. Mục tiêu chính là xây dựng một công trình xử lý CTR tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, đặc biệt là TCVN 6696:2009, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Dự án không chỉ là một công trình hạ tầng kỹ thuật mà còn là một giải pháp chiến lược cho công tác quản lý chất thải rắn của huyện trong dài hạn. Thiết kế tập trung vào việc tính toán quy mô, công suất và các hạng mục kỹ thuật cốt lõi như hệ thống chống thấm, hệ thống thu gom nước rỉ rác và khí gas. Việc xây dựng một bãi chôn lấp hợp vệ sinh sẽ thay thế các phương pháp xử lý thủ công, manh mún hiện tại, vốn tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm đất, nước và không khí. Khóa luận tốt nghiệp này đã thực hiện các bước điều tra, khảo sát thực địa, phân tích số liệu và áp dụng các công thức tính toán chuyên ngành để đưa ra một mô hình thiết kế tối ưu, phù hợp với điều kiện tự nhiên và kinh tế - xã hội của địa phương. Mô hình này hướng tới việc giảm thiểu tối đa tác động tiêu cực của rác thải, đồng thời mở ra khả năng tái sử dụng mặt bằng sau khi bãi chôn lấp đóng cửa, phục vụ các mục đích công cộng như công viên hoặc khu vui chơi giải trí.

1.1. Sự cấp thiết của việc xây dựng bãi chôn lấp hợp vệ sinh

Huyện Bình Xuyên là một trọng điểm công nghiệp của tỉnh Vĩnh Phúc, với 06 khu công nghiệp và nhiều làng nghề đang hoạt động mạnh mẽ. Sự phát triển này kéo theo lượng chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp tăng vọt, gây áp lực lớn lên môi trường. Các phương pháp xử lý hiện tại như đốt thủ công hoặc chôn lấp tại các bãi rác tạm thời đều không đảm bảo tiêu chuẩn, gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm môi trường đất và đặc biệt là nguồn nước ngầm do không có hệ thống xử lý nước rỉ rác. Tình trạng rác thải tồn đọng, vứt bừa bãi tại các khu vực công cộng vẫn còn diễn ra, ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị và sức khỏe người dân. Do đó, việc đầu tư thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh là một nhiệm vụ cấp bách, không chỉ giải quyết vấn đề trước mắt mà còn định hướng cho sự phát triển bền vững của huyện.

1.2. Mục tiêu cụ thể của đề án thiết kế tại Bình Xuyên

Đề án đặt ra các mục tiêu cụ thể và rõ ràng. Thứ nhất, đánh giá chính xác hiện trạng phát sinh, thành phần và công tác quản lý chất thải rắn trên địa bàn huyện Bình Xuyên. Thứ hai, đề xuất các giải pháp tổng thể nhằm nâng cao hiệu quả thu gom và xử lý CTR. Mục tiêu quan trọng nhất là thực hiện tính toán và thiết kế bãi chôn lấp (BCL) đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN 6696:2009. Các hạng mục thiết kế bao gồm việc dự báo khối lượng rác thải cho giai đoạn 15 năm, xác định diện tích và thể tích các ô chôn lấp, thiết kế chi tiết lớp lót đáy chống thấm, hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác, và hệ thống thu khí gas. Kết quả cuối cùng là một bộ hồ sơ thiết kế khả thi, làm cơ sở cho việc triển khai xây dựng thực tế.

II. Thách thức quản lý chất thải rắn tại huyện Bình Xuyên

Công tác quản lý chất thải rắn tại huyện Bình Xuyên đang đối mặt với nhiều thách thức lớn. Lượng rác thải phát sinh ngày càng tăng về khối lượng và phức tạp về thành phần, là hệ quả trực tiếp của tốc độ đô thị hóa và phát triển công nghiệp. Theo thống kê, lượng CTR cần chôn lấp mỗi ngày lên đến 98,24 tấn, chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân hủy (53,4%), tạo ra một lượng lớn nước rỉ rác (ước tính 42,85 m³/ngày). Hệ thống thu gom hiện tại, dù có nhiều nỗ lực, vẫn còn hạn chế. Hiệu suất thu gom chỉ đạt khoảng 65-70%, dẫn đến tình trạng rác thải còn tồn đọng tại các khu dân cư và nơi công cộng. Các phương tiện thu gom chủ yếu là xe kéo tay, chưa đáp ứng được yêu cầu về vệ sinh và hiệu quả. Các phương pháp xử lý đang áp dụng còn nhiều bất cập. Một số xã sử dụng lò đốt quy mô nhỏ nhưng công nghệ chưa hiện đại, có nguy cơ phát sinh khí thải độc hại như dioxin, furan. Phương pháp chôn lấp thủ công tại các bãi rác tạm không có lớp lót đáy, hệ thống thu gom nước rỉ rác, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ngầm và đất đai xung quanh. Nhận thức của một bộ phận người dân về phân loại rác tại nguồn còn hạn chế. Điều này gây khó khăn cho cả công tác tái chế và xử lý, làm tăng gánh nặng cho hệ thống. Việc thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh là giải pháp căn cơ để giải quyết đồng bộ những thách thức này.

2.1. Phân tích hiện trạng phát sinh và thành phần rác thải

Chất thải rắn tại huyện Bình Xuyên có nguồn gốc đa dạng: từ hộ gia đình, chợ, cơ quan, khu công nghiệp và các làng nghề. Thành phần rác thải sinh hoạt khá đặc trưng cho khu vực nông thôn và đô thị hóa, với tỷ lệ chất hữu cơ (thực phẩm thừa, rau củ) chiếm đa số (53,4%). Đáng chú ý, túi nilon chiếm 13,7%, cho thấy việc sử dụng sản phẩm nhựa dùng một lần còn phổ biến. Các thành phần có khả năng tái chế như giấy, kim loại, nhựa chiếm tỷ lệ nhỏ nhưng có giá trị kinh tế. Khối lượng CTR nguy hại từ công nghiệp và y tế cũng là một nguồn gây ô nhiễm tiềm tàng cần được quản lý chặt chẽ. Việc hiểu rõ thành phần rác là cơ sở quan trọng để lựa chọn công nghệ xử lý và thiết kế bãi chôn lấp phù hợp, tối ưu hóa việc phân loại và tái chế.

2.2. Bất cập của các phương pháp xử lý CTR hiện hành

Các phương pháp xử lý CTR hiện tại ở Bình Xuyên chưa đáp ứng được yêu cầu về bảo vệ môi trường. Các lò đốt rác quy mô nhỏ tại một số xã như Tam Hợp tuy giải quyết được một phần rác thải nhưng lại phát sinh vấn đề ô nhiễm không khí thứ cấp nếu không được kiểm soát chặt chẽ. Các bãi chôn lấp hiện có đều là bãi chôn lấp không hợp vệ sinh. Chúng được xây dựng thủ công, không có lớp lót đáy chống thấm, không có hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác. Điều này dẫn đến nguy cơ nước rỉ rác thấm trực tiếp xuống lòng đất, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Khí gas sinh ra từ quá trình phân hủy rác (chủ yếu là CH₄ và CO₂) không được thu gom, vừa gây mùi hôi, vừa có nguy cơ cháy nổ và góp phần vào hiệu ứng nhà kính.

III. Phương pháp tính toán quy mô bãi chôn lấp chất thải rắn

Để thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh, việc tính toán chính xác quy mô là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Quá trình này dựa trên các số liệu nền tảng về dân số, tốc độ phát triển kinh tế-xã hội và hệ số phát sinh rác thải. Nghiên cứu đã sử dụng công thức Euler cải tiến để dự báo dân số huyện Bình Xuyên trong vòng 15 năm, từ năm 2018 đến 2032. Dựa trên dự báo dân số và hệ số phát sinh rác thải (R) được điều chỉnh theo từng giai đoạn phát triển, tổng khối lượng CTR cần xử lý đã được xác định. Cụ thể, hệ số R tăng dần từ 0,59 kg/người/ngày lên 0,72 kg/người/ngày, phản ánh sự gia tăng mức sống. Tỷ lệ thu gom cũng được dự báo tăng từ 70% lên 80%. Từ đó, tổng khối lượng chất thải rắn cần chôn lấp trong 15 năm được tính toán là 537.868,187 tấn. Con số này là cơ sở để tính toán tổng thể tích bãi chôn lấp. Thể tích này không chỉ bao gồm thể tích rác đã được đầm nén (với tỷ trọng chọn là 0,52 tấn/m³) mà còn phải tính đến thể tích lớp đất phủ trung gian, chiếm khoảng 15% tổng thể tích rác. Việc tính toán chi tiết này đảm bảo bãi chôn lấp có đủ công suất hoạt động trong suốt vòng đời dự án.

3.1. Dự báo dân số và khối lượng CTR phát sinh đến năm 2032

Công tác dự báo là nền tảng cho mọi tính toán thiết kế. Dân số huyện Bình Xuyên năm 2016 là 123.540 người với tỷ lệ tăng là 1,1%. Áp dụng công thức dự báo, dân số được tính toán cho từng năm trong giai đoạn quy hoạch (2018-2032). Song song đó, khối lượng CTR phát sinh được tính toán theo từng giai đoạn 5 năm, với hệ số phát sinh rác và tỷ lệ thu gom tăng dần. Giai đoạn 2018-2022 có hệ số 0,59 kg/người/ngày, và giai đoạn cuối 2027-2032 là 0,72 kg/người/ngày. Tổng hợp các số liệu này cho ra khối lượng chất thải rắn cần chôn lấp là 537.868,187 tấn, một con số cụ thể và đáng tin cậy để quy hoạch.

3.2. Tính toán tổng thể tích và diện tích cần thiết cho BCL

Từ tổng khối lượng rác, tổng thể tích cần chôn lấp được tính toán là 1.189.516,183 m³. Con số này đã bao gồm 15% thể tích dành cho các lớp đất phủ theo quy định của Thông tư 01/2001 TTLT - BKHCN & BXD. Dựa trên tổng thể tích và chiều sâu thiết kế của mỗi ô chôn lấp (12,5m), tổng diện tích khu vực chôn lấp (SCL) được xác định. Tuy nhiên, một bãi chôn lấp hợp vệ sinh còn bao gồm các khu vực phụ trợ. Theo TCXDVN 261:2001, diện tích khu phụ trợ, khu xử lý nước thải và đường giao thông chiếm khoảng 40% tổng diện tích. Vì vậy, tổng diện tích toàn bộ bãi chôn lấp (BCL) được tính toán và quy hoạch là 15,4 ha, đảm bảo không gian cho tất cả các hạng mục vận hành an toàn và hiệu quả.

IV. Hướng dẫn thiết kế kỹ thuật ô chôn lấp theo TCVN 6696 2009

Việc thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật, trong đó TCVN 6696:2009 và TCXDVN 261:2001 là kim chỉ nam. Thiết kế kỹ thuật tập trung vào cấu trúc của các ô chôn lấp, được xem là trái tim của toàn bộ hệ thống. Dự án tại huyện Bình Xuyên được thiết kế với 10 ô chôn lấp, mỗi ô có thời gian vận hành khoảng 2 năm. Mỗi ô có chiều sâu 12,5m, bao gồm 5 lớp rác, mỗi lớp dày 2m và được ngăn cách bởi một lớp đất phủ dày 0,2m. Cấu trúc này giúp ổn định khối rác, giảm thiểu mùi hôi và ngăn chặn sự phát tán của mầm bệnh. Hai thành phần quan trọng nhất trong thiết kế kỹ thuật là hệ thống lớp lót đáy và hệ thống lớp phủ bề mặt. Lớp lót đáy có vai trò ngăn chặn nước rỉ rác thấm xuống lòng đất, bảo vệ nguồn nước ngầm. Trong khi đó, lớp phủ bề mặt có nhiệm vụ ngăn nước mưa xâm nhập vào khối rác sau khi ô chôn lấp đã đầy, đồng thời kiểm soát khí gas thoát ra. Cả hai hệ thống này đều được thiết kế đa lớp, sử dụng các vật liệu tiên tiến như màng chống thấm HDPE, lớp đất sét, vải địa kỹ thuật và các lớp thoát nước bằng cát, sỏi, đảm bảo độ an toàn và bền vững cho công trình trong dài hạn.

4.1. Cấu trúc và vật liệu của hệ thống lớp lót đáy chống thấm

Hệ thống lớp lót đáy là hàng rào bảo vệ quan trọng nhất của một bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Theo thiết kế, hệ thống này được cấu tạo từ dưới lên trên bao gồm: lớp đất nền được đầm nén chặt; một lớp đất sét dày 0,6m có hệ số thấm cực thấp; một lớp màng chống thấm HDPE dày 2mm; một lớp thoát nước bằng cát/sỏi dày 0,3m để thu gom nước rỉ rác; một lớp màng HDPE thứ hai; và một lớp cát thô bảo vệ dày 0,3m trước khi đổ lớp rác đầu tiên. Cấu trúc phức hợp này đảm bảo khả năng chống thấm gần như tuyệt đối, đáp ứng yêu cầu hệ số thấm tối đa 10⁻⁷ cm/s theo tiêu chuẩn, ngăn chặn hiệu quả nguy cơ ô nhiễm môi trường nước ngầm.

4.2. Thiết kế hệ thống lớp phủ bề mặt khi đóng bãi

Khi một ô chôn lấp đã đầy, việc đóng bãi đúng kỹ thuật là vô cùng quan trọng. Hệ thống lớp phủ bề mặt được thiết kế để cách ly hoàn toàn khối rác với môi trường bên ngoài. Cấu trúc lớp phủ tính từ trên xuống gồm: lớp đất trồng cây dày 0,6m để tái tạo cảnh quan; một lớp vải kỹ thuật (màng HDPE) dày 2mm để chống thấm nước mưa; một lớp cát thô thoát nước dày 0,2m; và một lớp đất sét dày 0,6m để tạo lớp đệm và tăng cường khả năng chống thấm. Toàn bộ bề mặt được tạo dốc khoảng 3% để tăng cường thoát nước bề mặt, giảm thiểu lượng nước thấm vào bãi rác, từ đó giảm lượng nước rỉ rác phát sinh.

V. Giải pháp thu gom xử lý nước rỉ rác và khí gas hiệu quả

Một thiết kế bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh hoàn chỉnh không thể thiếu các giải pháp quản lý hiệu quả nước rỉ rác và khí gas. Đây là hai sản phẩm phụ nguy hại nhất sinh ra từ quá trình phân hủy CTR. Nghiên cứu đã tính toán lưu lượng nước rỉ rác lớn nhất phát sinh trong một ngày là 42,85 m³. Để quản lý dòng thải này, một hệ thống thu gom và xử lý chuyên biệt được thiết kế. Hệ thống thu gom bao gồm một mạng lưới đường ống nhựa PVC đục lỗ đặt trong lớp sỏi/cát ở đáy mỗi ô chôn lấp. Các đường ống này có độ dốc phù hợp, dẫn toàn bộ nước rỉ rác về một hố thu tập trung trước khi được bơm đến khu xử lý. Bên cạnh đó, khí gas bãi rác, chủ yếu là metan (CH₄), cũng được kiểm soát. Hệ thống thu gom khí gas bao gồm các giếng thu khí được đặt thẳng đứng trong khối rác. Khí gas thu được có thể được xử lý bằng cách đốt trên đuốc cao hoặc tận dụng để phát điện, biến một yếu tố gây ô nhiễm thành nguồn năng lượng. Việc kiểm soát chặt chẽ hai yếu tố này đảm bảo bãi chôn lấp Bình Xuyên hoạt động an toàn, giảm thiểu tác động đến môi trường không khí và nguồn nước.

5.1. Thiết kế hệ thống thu gom và mạng lưới đường ống nước rác

Hệ thống thu gom nước rỉ rác được thiết kế dạng xương cá. Một tuyến ống chính chạy dọc theo trục dài và dốc của đáy ô chôn lấp. Từ tuyến chính, các tuyến ống nhánh tỏa ra hai bên. Các ống này là ống nhựa PVC đường kính 300mm, có khả năng chịu lực và chống ăn mòn hóa học. Nước rác sau khi thấm qua khối rác sẽ chảy vào các đường ống này và tự chảy theo độ dốc về các hố ga. Từ hố ga, nước rỉ rác được tập trung về hố thu tổng. Thiết kế này đảm bảo việc thu gom diễn ra liên tục và triệt để, ngăn không cho nước rác tích tụ dưới đáy bãi, giảm áp lực thủy tĩnh lên lớp lót đáy và ngăn ngừa rò rỉ.

5.2. Phương án quản lý và kiểm soát khí gas phát sinh

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp sinh ra một lượng lớn khí gas, tiềm ẩn nguy cơ cháy nổ và gây ô nhiễm không khí. Để quản lý rủi ro này, hệ thống thu gom khí gas được thiết kế song song với quá trình lấp rác. Các giếng thu khí thẳng đứng, làm bằng vật liệu bền, được lắp đặt khi khối rác đạt đến một độ cao nhất định. Khí gas theo các giếng này được dẫn về một trạm xử lý trung tâm. Tại đây, khí gas có thể được đốt bỏ an toàn hoặc được xử lý để thu hồi năng lượng. Giải pháp này không chỉ đảm bảo an toàn vận hành mà còn tuân thủ các quy định về bảo vệ môi trường, giảm phát thải khí nhà kính.