Mô phỏng sự ảnh hưởng của tính chất đất đến quá trình lan truyền chất ô nhiễm xuống nước ngầm của các bãi rác khu vực nông thôn, lấy ví dụ một số bãi rác khu vực Giao Thủy, Nam Định

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

MÔ PHỎNG SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA TÍNH CHẤT ĐẤT ĐẾN

QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN CHẤT Ô NHIỄM XUỐNG NƯỚC NGẦM

CỦA CÁC BÃI RÁC KHU VỰC NÔNG THÔN, LẤY VÍ DỤ MỘT SỐ

BÃI RÁC KHU VỰC GIAO THỦY, NAM ĐỊNH

CN. PHẠM NGỌC ÁNH, TS. DƯƠNG THỊ TOAN

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên

Tóm tắt: Đối với các bãi rác thải được xây dựng

không đảm bảo thiết kế hợp vệ sinh, việc ô nhiễm

đất và nước xung quanh bãi rác thải là không thể

tránh khỏi. Tuy nhiên các bãi rác không hợp vệ sinh

còn tồn tại rất nhiều đặc biệt là các khu vực nông

thôn. Nghiên cứu này nghiên cứu khả năng ngăn

chặn chất ô nhiễm bằng cách sử dụng nguồn

nguyên liệu đất sét tại chỗ được đầm đảm bảo độ

chặt và tính thấm đạt tiêu chuẩn cho lớp đáy. Kết

quả từ mô hình thí nghiệm và mô hình lan truyền

bằng Geoslope đều cho thấy tầm quan trọng của

lớp đáy bãi rác, với độ chặt lớn, hệ số thấm nhỏ có

khả năng kìm hãm và ngăn chặn được các chất ô

nhiễm. Đối với bãi rác GT04 với đất nền có thành

phần độ hạt là 2% cát; 98% là hạt mịn (trong đó

58% là bột; 40% là sét) thì cần xử lý đầm chặt đạt

98% độ chặt tiêu chuẩn trở lên mới đảm bảo tiêu

chuẩn mức độ lan truyền chất ô nhiễm so với quy

chuẩn nước thải của bãi chôn lấp chất thải.

vấn đề nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và

sức khỏe cộng đồng. Lượng chất thải phát sinh gia

tăng về số lượng, đa dạng về thành phần. Vấn đề

quản lý và xử lý rác thải đã có nhiều tiến bộ, song

chưa đáp ứng với yêu cầu thực tế. Đặc biệt là xử lý

rác thải ở các vùng nông thôn, các bãi rác thải còn

thô sơ, không được xây dựng theo tiêu chuẩn, rác

thải đổ trực tiếp xuống nền đất, dẫn đến tình trạng

lan truyền các chất ô nhiễm vào đất và nguồn nước

khu vực quanh bãi rác thải. Mục tiêu của nghiên

cứu là mô phỏng sự lan truyền một chất ô nhiễm từ

các bãi rác thải xuống nước dưới đất ở khu vực

Giao Thủy với các điều kiện nền đất khác nhau.

Khu vực nghiên cứu là huyện Giao Thuỷ, là một

trong huyện có cơ cấu ngành nghề đặc trưng của

đồng bằng Bắc Bộ. Đây là huyện chủ yếu sản xuất

nông nghiệp, gần đây đang có nhiều chuyển đổi từ

nông nghiệp sang trồng trọt, chăn nuôi và các dịch

vụ ngành nghề. Sự thay đổi cơ cấu là sự phát triển

tất yếu và thúc đẩy phát triển kinh tế của khu vực.

Tuy nhiên kèm theo nó là vấn đề về môi trường về

rác thải chưa được quan tâm và phát triển một cách

đồng bộ. Khối lượng rác từ sinh hoạt, sản xuất nông

nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và các ngành nghề

khác nhau không được phân loại được thu gom vào

các bãi rác thải tập trung của từng xã [1].[2][1].[3].

Về bãi rác thải, tình trạng chung là các bãi rác thải

được thiết kế thô sơ (đánh giá theo tiêu chuẩn xây

dựng bãi rác thải rắn [1].[4]), được khoang vùng

được lót tấm vải địa kỹ thuật, nhưng có nhiều nơi

chỉ đổ trực tiếp ngay trên nền đất ruộng. Trong

nghiên cứu này lựa chọn 5 bãi rác để đánh giá tình

trạng lan truyền một số chất ô nhiễm, đó là bãi rác

xã Hồng Thuận, Giao Hương, Giao Thiện, Bình

Hòa, Giao Hà (bảng 1, hình 1).

Abstract: In unhygienic landfill, the potention of

soil and water pollution transient from landfill could

not be avoided. This paper has objective is to

simulate the potential preventing pollution by using

high soil density layer. Results from experiment and

geoslope analyses indicate the role of the bottom

layer having low hydraulic conductivity in

decreassing pollution concentration. For soil layer in

GT04 landfill, with soil component as 2% of sand; 98

% of fine content (58% silt and 40% clay), it is

nessessary to soil treatment at 98% of the maximum

dry density.

1. Giới thiệu

Cùng với sự phát triển của xã hội, nhu cầu cuộc

sống của con người tăng cao đã làm nảy sinh nhiều

36

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Bảng 1. Điểm khảo sát và số lượng mẫu

Số lượng, kí hiệu

STT

Điếm khảo sát

Tọa độ

Hiện trạng

Mẫu đất

Mẫu nước

Bãi chôn lấp rác thải, có lớp

lót PE chống thấm

GT01- Bãi rác

xã Hồng Thuận

20°17’32,22’’ N

106°29’2,22’’ E

2 mẫu

GT01a,b

3 mẫu

HT1,2,3

1

2

3

4

5

Lò đốt rác, hố chôn rác chưa

có lớp lót chống thấm

GT02 - Bãi rác

xã Giao Hương

20°17’9,71’’ N

106°32’56,66’’ E

2 mẫu

GT02a,b

3 mẫu

GHG1,2,3

Bãi chôn lấp rác thải, có lớp

lót PE chống thấm

GT03 - Bãi rác

xã Giao Thiện

20°18’20,85’’ N

106°31’55,99’’ E

2 mẫu

GT03a,b

3 mẫu

GT1,2,3

Lò đốt rác, hố chôn rác có

lớp lót PE chống thấm

GT04 - Bãi rác

xã Bình Hòa

20°15’17,09’’ N

106°28’22,53’’ E

2 mẫu

GT04a,b

3 mẫu

BH1,2,3

Bãi chôn lấp rác thải, có lớp

lót PE chống thấm

GT05 - Bãi rác

xã Giao Hà

20°15’2,95’’ N

106°27’50,2’’ E

2 mẫu

GT05a,b

3 mẫu

GH1,2,3

Hình 1. Vị trí các điểm khảo sát và lấy mẫu

phương pháp môi trường (pH, DO, BOD₅, COD và

một số thành phần kim loại, theo tiêu chuẩn đánh

giá nước thải các bãi thải rắn) để xác định mức độ

của một số chất ô nhiễm có thể lan truyền dưới đáy

bãi rác. Các thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí

nghiệm Địa kỹ thuật, phòng thí nghiệm Địa môi

trường, khoa Địa chất và phòng thí nghiệm khoa

Sinh, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học

quốc gia Hà Nội. Phương pháp địa kỹ thuật, dựa

theo các tiêu chuẩn hiện hành (bảng 1). Kết quả

phân tích môi trường dựa theo tiêu chuẩn: quy

chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT, tiêu

chuẩn nước tưới tiêu QCVN 39:2011/BTNMT, quy

chuẩn nước thải của bãi chôn lấp chất thải QCVN

25:2009/BTNMT. Phân tích sự lan truyền một số

chất ô nhiễm bằng cách sử dụng mô hình thí

nghiệm (hình 2) và mô phỏng lan truyền bằng phần

mềm Geoslop.

2. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp gồm

khảo sát thực địa, xác định chỉ tiêu cơ lý của đất và

một số chỉ tiêu môi trường trong phòng thí nghiệm,

và phân tích sự lan truyền chất ô nhiễm trong đất và

nước. Công tác khảo sát ngoài thực địa gồm khảo

sát, đo đạc quy mô bãi rác, khối lượng thu nhận,

phương thức xử lý, ghi nhận các vấn đề liên quan

từ bãi rác gây nên. Thực hiện việc lấy mẫu nước và

mẫu đất, kỹ thuật lấy mẫu đất và nước thải dựa

theo các tiêu chuẩn TCVN 5999:1995, TCVN

5297:1995.

Phương pháp trong phòng thí nghiệm bao gồm:

các phương pháp địa kỹ thuật (dung trọng, độ ẩm,

khối lượng riêng, giới hạn chảy - dẻo, độ hạt, hệ số

thấm) để đánh giá nền đất khu vực bãi rác; các

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

37

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Phương pháp mô hình thí nghiệm dựa vào các

thí nghiệm để tìm kiếm nguyên vật liệu mới trên thế

giới như mô hình của R.T.K. Ariyawansha và nnk

(2010); Jenna R. Jambeck và nnk (2003). Vật liệu sử

dụng cho thí nghiệm gồm: (1) Mẫu đất lấy đất ruộng

khu vực GT04 (xã Bình Hòa), có thành phần sét cao

(thành phần hạt mịn 98%): đầm ở dung trọng 1,55;

1,6; 1,65; 1,7 g/cm³, tương ứng với hệ số đầm nện là

K85; K92; K95 và K98; (2) Mẫu nước: mẫu BH1,

BH3 lấy tại trung tâm bãi rác xã Bình Hòa. Mẫu nước

sau khi thấm qua đất được phân tích ô nhiễm và so

sánh với mẫu nước ban đầu.

Phương pháp mô phỏng lan truyền bằng phần

mềm Geoslop sử dụng hai modun là SEEP/W và

CTRAN/W. Trong đó modun SEEP/W để mô phỏng

quá trình thấm trong đất, còn CTRAN/W để mô

phỏng quá trình lan truyền các chất ô nhiễm. Cơ sở

của phương pháp này được kế thừa từ nghiên cứu

của Phạm Quang Hưng (2011) [1].[8], phương pháp

này cũng được áp dụng trong một số nghiên cứu

khác như trong tài liệu tham khảo từ [1].[9]-[1].[16].

3. Kết quả

3.1 Đặc điểm nền đất bãi rác

Hình 3 và bảng 2 trình bày kết quả độ hạt nền

đất của mẫu lớp đáy các bãi rác khu vực nghiên

cứu xã Hồng Thuận, Giao Hương, Giao Thiện, Bình

Hòa, Giao Hà. Trong khu vực nghiên cứu, loại đất

chủ yếu là sét nhỏ lẫn bụi hữu cơ (CL) có thành

phần hạt mịn lớn (từ 85 đến 98 %), thấp nhất ở xã

Hồng Thuận (85%) và đạt cao nhất ở xã Bình Hòa

(98 %). Dung trọng tự nhiên từ 1.89 đến 1,96 g/cm³,

cao nhất tại xã Hồng Thuận. Độ ẩm của đất cao, từ

30 đến 35 %. Độ sệt dao động từ 0,3 đến 1,4. Như

vậy đất tại khu vực nghiên cứu có trạng thái từ nhão

đến dẻo cứng.

Hệ số thấm dao động từ 10^-6đến 10^-5cm/s.

Trong khi đó, theo tiêu chuẩn TCXDVN 261:2001

hệ số thấm tối đa là 10^-7cm/s. Vậy hệ số thấm của

các bãi rác chưa đạt chuẩn.

Hình 2. Mô tả mô hình lan truyền ô nhiễm

Hình 3. Biểu đồ độ hạt các mẫu đất

Bảng 2. Tính chất cơ lý của đất (phân loại đất theo bảng phân loại USCS)

Kí hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu

GT01

GT02

GT03

GT04

GT05

Hồng

Thuận

Giao

Hương

Giao Thiện

Bình Hòa

Giao Hà

Tính chất

Thành

phần hạt

(%) kích

1 – 5

0

0,5 – 1

38

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Kí hiệu mẫu

Vị trí lấy mẫu

GT01

GT02

GT03

GT04

GT05

Hồng

Thuận

Giao

Hương

Giao Thiện

Bình Hòa

Giao Hà

Tính chất

thước hạt

(mm)

0,25 – 0,5

0,12

2,74

0,23

1,16

3.58

0,31

2,87

1,27

0,16

0,34

1,10

0,27

1,00

1,92

0,1 – 0,25

0,074 – 0,1

0.074 – 0,002

<0,002

12,64

43,00

41,5

63,73

31,3

58,35

37,2

58,4

40

60,5

36,3

Dung trọng tự nhiên γ (g/cm³)

Dung trọng khô γ_k(g/cm³)

1,96

1,5

1,89

1,4

1,95

1,5

1,92

1,4

1,92

1,4

Khối lượng riêng

γs (g/cm³)

2,673

2,675

2,677

2,674

2,672

Độ ẩm ω (%)

30,8

21

34,8

24,7

29,8

25,9

32,8

22,9

33,1

22,8

Giới hạn dẻo W_P(%)

Giới hạn chảy W_L(%)

Chỉ số dẻo I_P(%)

Độ sệt B

28

40,5

37,4

33,4

32,7

7

15,3

11,5

10,5

9,9

1,4

0,66

0,34

0,94

1,04

Hệ số thấm K (cm/s)

Phân loại

1,4x10^-5

8,28x10^-6

6,17x10^-6

4,05x10^-6

5,43x10^-6

CL – ML

CL

OL

CL

3.2 Chất lượng môi trường của nước xung

quanh bãi rác

phép, gấp 5-14 lần so với tiêu chuẩn nước tưới tiêu,

gấp 10-37 lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt.

Cao nhất ở xã Bình Hòa.

Kết quả phân tích nước thể hiện trong bảng 3,

từ đó có thể đánh giá chất lượng nước như sau:

Nồng độ cadimi khá đồng nhất dao động từ

0,016 đến 0,028 mg/l, trung bình 0,022 mg/l, cao

hơn gấp 2 lần so với tiêu chuẩn nước tưới tiêu, gấp

4 lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt.

- So với quy chuẩn nước mặt dùng cho mục

đích cấp nước sinh hoạt, nồng độ BOD₅và COD

của nước cạnh bãi rác đều vượt quá giới hạn cho

phép. COD cao nhất ở xã Bình Hòa, gấp 2 lần so

với quy chuẩn. Tuy nhiên, các chỉ tiêu này đều thấp

hơn so với giới hạn cho phép trong tiêu chuẩn nước

tưới tiêu. Như vậy nước quanh bãi rác chưa bị ảnh

hưởng nhiều, có thể dùng trong tưới tiêu.

Hàm lượng kẽm dao động trong khoảng 0,085

đến 3,9 mg/l, thấp nhất ở xã Giao Hương. Nồng độ

cao nhất và vượt ngưỡng ở xã Hồng Thuận, cao

hơn 1,9 lần so với tiêu chuẩn cho nước tưới tiêu,

gấp 4 lần so với tiêu chuẩn nước sinh hoạt.

- Đối với nước thải trực tiếp từ bãi rác:

Như vậy, chất ô nhiễm ở các bãi rác chủ yếu là

chì, cadimi và kẽm. Đặc biệt là chì. Những chất này

nếu lan truyền xuống nước ngầm sẽ gây ảnh hưởng

không nhỏ đến sức khỏe con người. Người bị

nhiễm độc lâu dài đối với chì có thể bị giảm trí nhớ,

giảm khả năng hiểu, xáo trộn khả năng tổng hợp

hemoglobin có thể dẫn đến bệnh thiếu máu. Chì

cũng được biết là tác nhân gây ung thư phổi, dạ dày

và u thần kinh đệm. Nhiễm độc chì có thể gây tác

hại đối với khả năng sinh sản, gây sẩy thai, làm suy

thoái nòi giống. Cadmium được biết gây tổn hại đối

thận và xương ở liều lượng cao. Tất cả những bệnh

nhân với bệnh này điều bị tổn hại thận, xương đau

nhức trở nên giòn và dễ gãy. Hấp thụ nhiều kẽm có

thể gây nôn, tổn hại thận, lách làm giảm khả năng

hấp thu đồng và gây bệnh thiếu máu liên quan đến

sự thiếu hụt đồng, gây nôn, sốt.

Độ pH, hàm lượng oxy hòa tan, nồng độ Cu đều

nằm trong giới hạn cho phép. Nồng độ Cu từ 0,002

– 0,06 mg/l, thấp hơn nhiều so với ngưỡng quy

định.

Nhu cầu oxy hóa học COD dao động từ 108 đến

152 mg/l, vượt quá giới hạn cho phép, gấp 2-3 lần

so với nước sinh hoạt. Cao nhất ở xã Bình Hòa.

Nồng độ BOD₅từ 40 đến 61 mg/l, vượt ngưỡng

gấp 2–10 lần so với tiêu chuẩn nước mặt ở các xã.

So với quy chuẩn cho nước thải bãi chôn lấp rác,

nồng độ BOD₅vượt ngưỡng ở các xã Giao Hương,

Bình Hòa, Giao Hà. Tuy nhiên mức độ ô nhiễm

không trầm trọng so với tiêu chuẩn.

Hàm lượng chì dao động từ 0,007 đến 0,74

mg/l. Tại các xã Hồng Thuận, Giao Thiện, Bình Hòa

nồng độ Pb cao hơn rất nhiều so với giới hạn cho

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

39

Bảng 3. Kết quả phân tích mẫu nước từ nguồn thải trực tiếp

DO

(mg/l)

BOD₅

(mg/l)

COD

(mg/l)

Pb

(mg/l)

Cu

(mg/l)

Cd

(mg/l)

Zn

(mg/l)

STT

Vị trí lấy mẫu

pH

1

2

3

4

5

Bã i rá c xã Hồng Thuận

Bã i rá c xã Giao Hương

Bã i rá c xã Giao Thiện

Bã i rá c xã Bì nh Hò a

Bã i rá c xã Giao Hà

9

8,5

8

3,22

3,04

2,4

40,4

60,8

48

112,4

94,67

106,67

152

0,500

0,007

0,260

0,740

0,007

0,002

0,060

0,043

0,041

0,019

0,028

0,016

0,025

0,026

3,884

0,085

0,215

0,620

0,225

8

2,78

3,06

53,6

57,2

8,5

108

A

-

30

100

50

-

Quy chuẩn nước thải của

bã i chô n lấp chất thải

QCVN 25:2009/BTNMT

B₁

B₂

400

300

1

Tiêu chuẩn nước tưới tiêu

QCVN 39:2011/BTNMT

5,5 - 9

≥ 2

-

0,05

0,5

0,01

2,0

A₁

A₂

B₁

B₂

6-8,5

≥ 6

≥ 5

≥ 4

≥ 2

4

6

10

15

30

50

0,02

0,05

0,1

0,2

0,5

1

0,005

0,01

0,5

1,0

1,5

2

Tiêu chuẩn nước mặt

QCVN 08-

MT:2015/BTNMT

5,5 - 9

15

25

0,01

Quy chuẩn nước mặt QCVN 08-MT:2015/BTNMT:

A₁- Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

A2 - Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

B1 - Dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi.

Quy chuẩn nước thải của bã i chô n lấp chất thải QCVN

25:2009/BTNMT:

A

- Dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

B1 - Khô ng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

B2 - Khô ng dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.

B2 - Giao thô ng thủy và cá c mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp.

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

3.3 Ảnh hưởng của độ chặt đến sự lan truyền mức

độ ô nhiễm dựa vào kết quả thí nghiệm trong phòng

(thành phần hạt mịn 98%, trong đó có 40% đất sét

và 58% đất bụi/bột): đầm ở dung trọng 1,55; 1,6;

1,65; 1,7 g/cm³tương ứng với hệ số nén chặt đạt

85%; 92%; 95%; 98% độ đầm chặt cao nhất theo thí

nghiệm đầm chặt (hình 4).

Vật liệu sử dụng cho thí nghiệm giảm sự lan

truyền các chất ô nhiễm gồm mẫu đất lấy đất ruộng

khu vực GT04 (xã Bình Hòa), có thành phần sét cao

1.80

1.76

1.72

1.68

1.64

1.60

1.56

14.18%,

1.735g/cm³

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

Độ ẩm (%)

Hình 4. Kết quả thí nghiệm đầm nện tiêu chuẩn mẫu đất nền bãi rác Bình Hòa

3.3.1 Kết quả phân tích sự thay đổi chất ô nhiễm khi

được nồng độ COD biến thiên từ 45 đến 104 (mg/l),

nồng độ kim loại từ 0.009-0.849 (mg/l). Nồng độ các

chất ô nhiễm cao nhất khi đất có dung trọng 1.55

(g/cm³) và thấp nhất khi đất có dung trọng 1.7

(g/cm³). Như vậy, mối tương quan giữa nồng độ các

chất ô nhiễm và độ chặt của đất rất chặt chẽ. Dung

trọng càng lớn (độ chặt càng lớn) thì nồng độ các

chất ô nhiễm càng giảm. Tuy nhiên nước thấm qua

đất dung trọng 1,55; 1,6; 1,65 (g/cm³) có nồng độ

COD, chì và cadimi vẫn vượt ngưỡng cho phép.

Nồng độ kẽm và đồng đạt chuẩn so với các tiêu

chuẩn cho nước sinh hoạt và tưới tiêu.

thấm qua đất có độ chặt khác nhau bằng mô hình

thí nghiệm trong phòng

Hình 5, 6, bảng 4 trình bày kết quả thí nghiệm

ảnh hưởng của độ chặt đến tốc hệ số thấm và sự

thay đổi chất ô nhiễm (COD, kim loại) khi đi qua lớp

đất đầm các dung trọng khác nhau tại 1,55; 1,6;

1,65; 1,7 g/cm³. Hình 4 cho thấy hệ số thấm dao

động từ 10^-9cm/s đến 6x10^-7cm/s. Dung trọng mẫu

1,55 g/cm³có hệ số thấm lớn nhất (6x10^-7cm/s).

Kết quả phân tích mẫu nước thu hồi được thể

hiện trong hình 5 và bảng 5. Từ biểu đồ, có thể thấy

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

41

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Hình 5. Mối tương quan giữa tốc độ thấm và dung trọng của đất

Hình 6. Mối tương quan giữa dung trọng của đất và nồng độ chất ô nhiễm

Nước thấm qua đất có dung trọng 1,7 (g/cm³)

chuẩn nước mặt và nước tưới tiêu, gấp 4-10 lần.

Nồng độ chì, đồng và kẽm đạt tiêu chuẩn cho nước

sinh hoạt và tưới tiêu. Nồng độ cadimi vượt ngưỡng

so với tiêu chuẩn cho nước sinh hoạt.

đạt 98% độ chặt tiêu chuẩn, có nồng độ COD đạt

tiêu chuẩn so với quy chuẩn nước thải của bãi chôn

lấp chất thải, tuy nhiên vẫn vượt ngưỡng so với tiêu

Bảng 4. Kết quả phân tích mẫu nước thu được (mg/l)

STT

1

Dung trọng khô (g/cm³)

COD

104

86,4

68

Pb

0,365

0,300

0,220

0,010

0,740

-

Cu

0,035

0,029

0,022

0,020

0,041

-

Cd

0,019

0,017

0,013

0,009

0,025

-

Zn

0,489

0,404

0,391

0,358

0,620

-

1,55

2

1,6

1,65

3

4

1,7

45,6

152

50

Nồng độ ban đầu

A

Quy chuẩn nước thải của bãi chôn

lấp chất thải QCVN

B₁

B₂

400

300

-

25:2009/BTNMT

-

42

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

STT

Dung trọng khô (g/cm³)

COD

Pb

Cu

Cd

Zn

Tiêu chuẩn nước tưới tiêu QCVN

-

0,05

0,5

0,01

2,0

39:2011/BTNMT

A₁

A₂

10

15

0,02

0,1

0,2

0,005

0,5

1,0

Tiêu chuẩn nước mặt QCVN 08-

MT:2015/BTNMT

B₁

B₂

30

50

0,05

0,5

1

0,01

1,5

2

Bì nh Hò a. Bã i rá c xã Bì nh hò a có diện tí ch 5000 m²,

vị trí gần nhất đến khu dân cư là 800 m. Lượng rá c

phá t sinh khoảng 3,5 tấn/ngày[1].[2]. Đáy bã i chứa

rác đã được ló t bằng lớp vải kỹ thuật PE chống thấm,

được sử dụng từ năm 2012. Tuy nhiên lớp vải có

nhiều chỗ bị rách, nước thải có thể thấm qua và gâ y

ảnh hưởng đến môi trường đất, nước xung quanh.

Đến nay bã i rá c vẫn chưa được quy hoạch xâ y dựng

lại và rác đổ tràn trên bề mặt đất (hì nh 7).

3.3.2 Kết quả phâ n tí ch sự thay đổi chất ô nhiễm khi

thấm qua đất có độ chặt khá c nhau bằng mô hì nh số

Sử dụng modun SEEP/W và CTRAN/W trong

phần mềm Geoslope để phân tí ch sự lan truyền chất

ô nhiễm theo chiều sâu và theo thời gian. Cơ sở

phân tích này đã được kế thừa theo quy trì nh tí nh

toá n của tác giả Phạm Quang Hưng (2011). Phâ n

tí ch này á p dụng cho cùng bã i rá c đã lấy đất thí

nghiệm mô phỏng trong phò ng thí nghiệm là bã i rá c

Hì nh 7. Khu vực đổ rác xã Bì nh Hò a, Giao Thủy, Nam Định

Do không được chô n lấp và thu gom đúng quy

cá ch, nước phâ n hủy từ bã i rá c chảy tràn xung

quanh và ngấm xuống đất. Khu vực này do chưa có

quy hoạch xâ y dựng nên hiện chưa có khảo sá t chi

tiết về địa chất cô ng trì nh và địa chất thủy văn.

Thô ng tin lớp đất dưới bã i rá c thu thập thô ng qua

khảo sá t thực tế và mẫu lấy từ đào hố và khoan tay

xuống độ sâ u 5-7m xung quanh bã i rá c. Với độ sâ u

này lớp đất khá đồng nhất, tí nh chất cơ lý đất được

trì nh bày trong hì nh 3, bảng 2 cho mẫu GT04-Bì nh

Hò a. Cá c tí nh chất đất này được sử dụng là thô ng

số đầu vào cho phần phâ n tí ch trong Geoslope.

Bảng 5. Điều kiện đầu của các tính chất cơ lý lớp đất bên dưới bã i rá c

Tí nh chất của đất

Đường cong độ hạt

Lớp ló t bã i rá c

D₆₀= 0.0097; D₁₀=0

W=0.4

Lớp đất tự nhiên

D₆₀=0.0097; D₁₀=0

W=0.4

SEEP/W

Độ bã o hò a

Giới hạn chảy

W_L= 0.34

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

43

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Tính chất của đất

Lớp lót bãi rác

k = 10^-7

Lớp đất tự nhiên

k = 10^-5

Hệ số thấm không bão hòa (tính

theo hình 3.15)

k = 10^-9

CTRAN/W

Nồng độ chất ô nhiễm

COD = 152 (mg/l)

Bảng 5 tóm tắt một số thông số cơ bản sử dụng

cho phân tích sự lan truyền chất COD dưới bãi rác

Bình Hòa (mẫu GT04). Dựa vào số liệu khảo sát,

trong phân tích trình bày giả thuyết dưới bãi rác lớp

đất là đồng nhất và có độ sâu khá lớn để mô phỏng

sự lan truyền COD trong cùng điều kiện và các

trường hợp nền đất có độ chặt và hệ số thấm khác

nhau. Các trường hợp sau đây được giả thiết sử

dụng trong phân tích:

nhiễm lựa chọn để mô phỏng là COD. Nồng độ của

chất ô nhiễm phân tán trong môi trường dưới đất và

nước ngầm trong nghiên cứu này giả sử chỉ mô

phỏng quá trình lan truyền trong đất và nước không

bị ảnh hưởng bởi quá trình hóa học. Do đó sự phân

tán các chất ô nhiễm sẽ phụ thuộc lớn nhất vào áp

lực nước cấp cho nước qua ranh giới của đáy bãi

rác.

Kết quả trình bày trong hình 8, 9, 10 tương ứng

với các với các trường hợp: bãi rác không có lớp lót

(TH1), bãi rác có lớp lót có k = 10^-7cm/s (TH2) và

bãi rác có lớp lót k = 10^-9cm/s (TH3). Kết quả cho

thấy:

‐ TH1: Bãi rác chưa được xử lý;

‐ TH2: Bãi rác có lớp đáy dầy 1m, có hệ số thấm k

=10^-7cm/s, hệ số đầm nện K92;

‐ TH3: Bãi rác có lớp đáy dầy 1m, có hệ số thấm k

=10^-9cm/s, hệ số đầm nện K98.

‐

Bãi rác TH1: chất ô nhiễm ngấm xuống đất ngay

khi có rác đổ xuống.

Bãi rác TH2: chất ô nhiễm lan truyền chậm hơn,

Trong SEEP/W, bãi rác được mô phỏng như là

vùng trũng (pond), biên đáy bãi rác được đặt để

nước trong bãi rác sẽ được ngấm xuống dưới đất.

Trong CTRAN/W, đặt biên tại đáy bãi rác có nồng

độ biên chất ô nhiễm lớn nhất tương ứng với nguồn

ô nhiễm, từ đó lan truyền trong tầng nước ngầm

bên dưới bãi rác. Trong nghiên cứu này chất ô

‐

sau 10 năm đất dưới bề mặt đất, chất ô nhiễm lan

truyền xuống độ sâu 14m.

‐

Bãi rác TH3: chất ô nhiễm không bị phát tán

hoặc phát tán với độ sâu rất nhỏ sau 10m.

Hình 8. TH1: Bãi rác không có lớp lót

44

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

Hì nh 9. TH2: Bã i rá c có lớp ló t có k = 10^-7(cm/s)

Hì nh 10. TH3: Bã i rá c có lớp ló t k = 10^-9(cm/s)

Từ đó có thể thấy được tầm quan trọng của tí nh

bã i rá c, với độ chặt lớn, hệ số thấm nhỏ có khả

năng kì m hã m và ngăn chặn được các chất ô

nhiễm. Tuy nhiên nước thấm qua đất dung trọng

1,55 (g/cm³); 1,6 (g/cm³); 1,65 (g/cm³) có nồng độ

COD, chì và cadimi vẫn vượt ngưỡng cho phép.

Nước thấm qua đất có dung trọng 1,7 (g/cm³), đạt

98% độ chặt tiêu chuẩn có nồng độ COD đạt tiêu

chuẩn so với quy chuẩn nước thải của bã i chô n lấp

chất thải, tuy nhiên vẫn vượt ngưỡng so với tiêu

chuẩn nước mặt và nước tưới tiêu, gấp 4-10 lần.

Nồng độ chì , đồng và kẽm đạt tiêu chuẩn cho nước

sinh hoạt và tưới tiêu. Nồng độ cadimi vượt ngưỡng

so với tiêu chuẩn cho nước sinh hoạt.

chất lớp đáy, với độ chặt lớn, hệ số thấm nhỏ có

khả năng kì m hã m và ngăn chặn được cá c chất ô

nhiễm. Để có được độ chặt đạt tiêu chuẩn, có thể

sử dụng bentonite (10%), màng chống thấm HPPE,

lưới địa kỹ thuật hoặc có thể sử dụng nền đất sẵn

có và đạt được độ đầm chặt với hệ số né n là K98.

KẾT LUẬN

Từ kết quả nghiên cứu đáy các bã i rá c cho thấy

hầu hết các bã i rá c chưa được xây dựng đúng tiêu

chuẩn. Hệ số thấm của nền đất dưới các bã i rá c

khoảng 10^-6đến 10^-4cm/s chưa đạt yêu cầu kỹ

thuật. Hầu hết các bã i rá c đều gây ô nhiễm môi

trường nước xung quanh và vượt ngưỡng yêu cầu

so với quy chuẩn nước thải của bã i chô n lấp chất

thải

Kết quả mô phỏng sự lan truyền chất ô nhiễm

theo chiều sâu dưới đáy bã i rá c bằng Geoslope cho

thấy với nền đất được đầm chặt đạt hệ số nén K98,

hệ số thấm đạt khoảng k = 10^-9cm/s: thì chất ô

nhiễm khô ng bị phá t tá n hoặc phá t tá n với độ sâ u

rất nhỏ dưới 10m.

Mô hì nh lan truyền bằng thực nghiệm và

Geoslope đều cho thấy tầm quan trọng của lớp đáy

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018

45

VẬT LIỆU XÂY DỰNG - MÔI TRƯỜNG

[7].Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ

Pháp chế (2011), QCVN 39:2011/BTNMT – Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước dùng cho

tưới tiêu, Bộ tài nguyên và Môi trường, Hà Nội.

Để đảm bảo ngăn chặn sự lan truyền chất ô

nhiệm nền đất tự nhiên ở GT04 (Bình Hòa), nền đất

khu vực này phải được đầm chặt đạt hệ số nén là

K98. Ngoài ra có thể sử dụng bentonite (10%),

màng chống thấm HPPE, lưới địa kỹ thuật dưới đáy

bãi rác. Nghiên cứu này cũng kiến nghị các cấp

chính quyền nên quan tâm đến việc xây dựng bãi

rác theo đúng quy chuẩn, đảm bảo an toàn vệ sinh

cho khu vực nông thôn.

[8].Phạm Quang Hưng (2011), “Tính toán lan truyền của

chất ô nhiễm trong đất với điều kiện Việt Nam”, Tạp chí

Khoa học công nghệ xây dựng, số 9/5-2011, Hà Nội.

[9].Phan Thành Bắc (2012), Mô phỏng quá trình lan

truyền vật chất ô nhiễm dưới tác động của các yếu tố

động lực tại vịnh cam ranh bằng mô hình số, trường

Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].Phòng Tài nguyên và môi trường huyện Giao Thủy

(2012), Báo cáo Thực trạng môi trường và công tác

quản lý sau một năm thực hiện Đề án của UBND

huyện về xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn huyện

đến năm 2015, Nam Định.

[10].Phạm Ngọc Dũng, Bùi Tá Long (2008), Tính toán mô

phỏng lan truyền chất sử dụng phần mềm ANSYS, Hà

Nội.

[11].Nguyễn Thùy Dương (2012), Nghiên cứu sinh thái

cảnh quan huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định cho phát

triển bền vững nông-lâm nghiệp và du lịch, luận văn

thạc sĩ khoa học, Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội.

[2].Phòng Tài nguyên và môi trường huyện Giao Thủy

(2012), Báo cáo Tình hình quản lý chất thải rắn tại các

xã, thị trấn trên địa bàn huyện Giao Thủy, Nam Định.

[12].Lê Đức (2004), Một số phương pháp phân tích môi

trường, Nhà Xuất bản Đại học quốc gia Hà Nội, Hà Nội.

[3].Phòng Tài nguyên và môi trường huyện Giao Thủy

(2012), Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội huyện Giao

Thủy, Nam Định.

[13].Cao Thu Trang và nnk (2014), Mô phỏng lan truyền

chất ô nhiễm khu vực phá Tam Giang - Cầu Hai, Thừa

Thiên-Huế bằng mô hình Delft-3D, Huế.

[4].Công ty Tư vấn xây dựng Công nghiệp và Đô thị Việt

Nam (2001), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN

261:2001 – Bãi chôn lấp chất thải rắn – Tiêu chuẩn

thiết kế, Bộ Xây dựng, Hà Nội.

[14].Ngô Thị Ngọc Tuyền (2014), Ứng dụng mô hình Mike

11 đánh giá chất lượng nước trên lưu vực hạ lưu sông

Đồng Nai, Tp.Hồ Chí Minh.

[5].Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ

Pháp chế (2015), QCVN 08-MT:2015/BTNMT - Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, Bộ

tài nguyên và Môi trường, Hà Nội.

[15].R.T.K. Ariyawansha và nnk (2010), “Open Dump

Simulation for Estimation of Pollution Levels in Wet

Tropical Climates”, Sri Lanka.

[16].Ernest Hodgson, Patricia E, Levi (2000), Modern

nd

[6].Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ

Pháp chế (2009), QCVN 25:2009/BTNMT – Quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải của bãi chôn lấp

chất thải rắn, Bộ tài nguyên và Môi trường, Hà Nội.

Toxicology, 2 Edition, McGraw Hill.

Ngày nhận bài: 4/7/2018.

Ngày nhận bài sửa lần cuối:13/7/2018.

46

Tạp chí KHCN Xây dựng - số 1,2/2018