Luận án tiến sĩ nghiên cứu lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội - Trường Đại học Xây dựng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Hoàng Ngọc Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn Mã số: 9520320-1 LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Hoàng Ngọc Hà NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM LAN TRUYỀN KIM LOẠI NẶNG TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN HỢP VỆ SINH TẠI KIÊU KỴ, GIA LÂM, HÀ NỘI Chuyên ngành: Công nghệ môi trường - Chất thải rắn Mã số: 9520320-1 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Nguyễn Thị Kim Thái 2. Nguyễn Văn Hoàng Hà Nội – 2022 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án Tiến sĩ “ Nghiên cứu đặc điểm lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh tại Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà Nội” là công trình do tôi nghiên cứu và thực hiện. Các kết quả, số liệu của luận án hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận án Hoàng Ngọc Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Xây Dựng Hà nội, Phòng Quản lý Đào tạo, Khoa Kỹ thuật Môi trường của Trường đã tạo điều kiện hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, sự kính trọng nhất đến GS.TS Nguyễn Thị Kim Thái và PGS. Nguyễn Văn Hoàng đã tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong thời gian tôi hoàn thành luận án. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các nhà khoa học, chuyên gia đã có những ý kiến đóng góp cho luận án trong quá trình thực hiện.

Cuối cùng, Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, động viên, chia sẻ của gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong quá trình thực hiện nghiên cứu. Tác giả luận án Hoàng Ngọc Hà LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii MỤC LỤC Lời cam đoan………………. ii Danh mục các chữ viết tắt. vii Danh mục các bảng.

viii Danh mục các hình vẽ, đồ thị. ix MỞ ĐẦU. Lý do lựa chọn đề tài. Mục đích và nội dung nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Cơ sở khoa học. Phương pháp nghiên cứu. Những đóng góp mới của luận án.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về chôn lấp chất thải rắn. Các khái niệm liên quan.

Hiện trạng chôn lấp chất thải rắn tại Việt Nam. Tổng quan khu vực nghiên cứu. Điều kiện tự nhiên khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Hoạt động của bãi chôn lấp.

Tổng quan sự hình thành chất ô nhiễm trong nước rỉ rác.1 Nguồn gốc phát sinh kim loại nặng trong chất thải rắn. Sự hình thành nước rỉ rác. 21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác.

Lượng phát sinh và thành phần nước rỉ rác. Sự ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất và nước dưới đất. Nguy cơ ô nhiễm từ nước rỉ rác. Các tác động của kim loại nặng trong môi trường đất.

Tổng quan nghiên cứu về lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp. Các nghiên cứu ở nước ngoài. Các nghiên cứu tại Việt Nam. Lựa chọn hướng nghiên cứu của luận án.

LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN Ô NHIỄM VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU. Chất ô nhiễm lan truyền trong đất. Nước trong đất và hiện tượng mao dẫn. Nước di chuyển xuống do trọng lực.

Quá trình lan truyền chất ô nhiễm và các yếu tố ảnh hưởng. Lưu lượng dòng thấm. Hệ số khuếch tán của chất ô nhiễm. Quá trình thấm nước và vận chuyển chất ô nhiễm.

Cơ chế đối lưu theo dòng hút mao dẫn. Cơ chế đối lưu theo dòng nước mao dẫn và khuếch tán. Các phương pháp nghiên cứu xác định lan truyền ô nhiễm. Xác định thành phần và tính chất nước rỉ rác.

Phương pháp xác định thành phần và tính chất của đất. Lời giải giải tích – phương trình vi phân xác định lan truyền ô nhiễm. 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Phương pháp phần tử hữu hạn.

Ưu điểm của phương pháp PTHH. Phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng lan truyền chất ô nhiễm trong không gian 3D. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự lan truyền của chất ô nhiễm từ nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp.

Lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian – phương pháp cân bằng nước. Xây dựng phương pháp mô hình hóa tính toán nước rỉ rác. Khảo sát hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Các hợp chất hữu cơ trong nước rỉ rác.

Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác. Các chất ô nhiễm khác. Khảo sát ô nhiễm kim loại nặng trong đất bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Đặc điểm mẫu đất tại lỗ khoan LK4 và LK5.

Kết quả phân tích mẫu đất. Nhận xét kết quả khảo sát ô nhiễm môi trường đất khu vực bãi chôn lấp. Đánh giá về các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình lan truyền kim loại nặng từ bãi chôn lấp. Dự báo nồng độ kim loại nặng lan truyền trong môi trường bãi chôn lấp bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Các nguy cơ ô nhiễm môi trường đất phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ, Gia Lâm. Dự báo và đánh giá nồng độ kim loại nặng lan truyền bằng mô hình 1D. Xây dựng phương trình đánh giá lan truyền kim loại nặng với mô hình 3D. 133 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.

Ý nghĩa của mô hình tính toán lan truyền KLN từ bãi chôn lấp chất thải rắn. 142 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ .144 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt BCL Bãi chôn lấp BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa BXD Bộ Xây dựng COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học CTR Chất thải rắn CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt HELP Hydrologic Evaluation of Định lượng thủy văn bãi chôn Landfill Performance lấp KLN Kim loại nặng PTHH Phần tử hữu hạn SWB Serial Water Balance Cân bằng nước nối tiếp TOC Total organic carbon Tổng lượng cacbon hữu cơ US EPA United State Environmental Cơ quan bảo vệ Môi trường Protection Agency Hoa kỳ VFA Volatile Fatty Acid Axit béo dễ bay hơi WBM Water Balance Method Phương pháp cân bằng nước LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1. Tổng hợp khối lượng, số lượng bãi chôn lấp CTR tại Việt Nam.

Mô tả đặc điểm các lớp đất khu vực bãi chôn lấp chất thải rắn Kiêu Kỵ. Chú giải - Các tầng chứa nước. Độ ẩm, lượng mưa và lượng bốc hơi trung bình. Hàm lượng kim loại nặng trong rác thải.

Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo thời gian. Tóm tắt so sánh các phương pháp tính toán nước rỉ rác. Thành phần nước rỉ rác với các khoảng giá trị nồng độ. Nồng độ kim loại nặng trong nước rỉ rác tại các nước đang phát triển.

Hàm lượng kim loại nặng trong nước rỉ rác .Thành phần nước rỉ rác ở một số BCL ở Châu Mỹ và Châu Âu. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Á. Thành phần nước rỉ rác một số BCL ở Châu Phi. Khả năng linh động của một số nguyên tố kim loại nặng trong đất.

Hệ số thấm của các thành phần đất. Chất ô nhiễm và hệ số khuếch tán trong đất. Thành phần chất thải rắn sinh hoạt tại huyện Gia Lâm. Tính toán nước rỉ rác phát sinh theo thời gian.

Mối quan hệ của lớp che phủ ô chôn lấp và xâm nhập nước mưa. Tỷ trọng rác sau khi đầm nén. Hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Kết quả phân tích mẫu kim loại nặng trong nước rỉ rác.

Hàm lượng Nitơ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Hàm lượng tổng P, tổng Coliform, dầu mỡ trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ từ 2008-2017. Mô tả mẫu đất khoan trong lỗ khoan L4 và L5. Hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu đất tại lỗ khoan L4 và L5.

112 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ix DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. Cấu tạo ô chôn lấp chất thải. Vị trí bãi chôn lấp Kiêu Kỵ, Gia Lâm, Hà nội. Cấu tạo địa chất khu vực bãi chôn lấp Kiêu Kỵ.

Bản đồ địa chất thủy văn khu vực nghiên cứu. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 93-93'. Mặt cắt địa chất thủy văn tuyến 103-103'. Nguồn gốc hình thành kim loại nặng trong chất thải rắn.

Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất nước rỉ rác. Đồ thị biểu diễn lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian. Chất ô nhiễm lan truyền trong đất. Quá trình lan truyền và các yếu tố ảnh hưởng.

Vị trí lấy mẫu đất và nước rỉ rác. Trường gradient của hàm nồng độ C (x, y, z, t) trong hệ tọa độ Oxyz. Sơ đồ nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo lan truyền KLN trong đất. Sơ đồ tổng quát về cân bằng nước trong ô chôn lấp.

Sự biến thiên của nước rỉ rác ô 9AB theo thời gian. Sơ đồ mô tả dòng nước trong ô chôn lấp. Kết cấu ô chôn lấp rác theo chiều dọc. Kết cấu lớp che phủ cuối cùng.

Sự biến đổi của lượng nước trong rác khi chôn lấp. Sự biến thiên hàm lượng BOD5 theo thời gian. Sự biến thiên hàm lượng COD theo thời gian. Sự biến thiên tỉ lệ BOD/COD theo thời gian.

Sự biến thiên pH theo thời gian. Nồng độ của kim loại nặng trong nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Kiêu Kỵ. Sự biến thiên của amoni theo thời gian. Sự biến thiên Nitrat theo thời gian .