Đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ nhà máy đốt rác Xuân Sơn làm vật liệu đắp nền đường ô tô

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn tại thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội làm vật liệu đắp nền đường ô tô thông qua công tác lấy mẫu và thực hiện các thí nghiệm trong phòng xác định các tính chất vật lý và cơ học của tro đáy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ nhà máy đốt rác Xuân Sơn làm vật liệu đắp nền đường ô tô

418 ĐÁNH GIÁ KHẢ N NG SỬ DỤNG TRO ĐÁY TỪ NHÀ MÁY ĐỐT RÁC XUÂN SƠN LÀM VẬT LIỆU ĐẮP NỀN ĐƢỜNG Ô TÔ Nguyễn Anh Tuấn*, Nguyễn Châu Lân, Phí Hồng Thịnh Trường Đại học Giao thông vận tải *Tác giả chịu trách nhiệm: anhtuandkt@utc.edu.vn Tóm tắt 85% lượng rác thải hiện nay tại Việt Nam đang được xử lý bằng công nghệ chôn lấp, đòi hỏi nhiều quỹ đất, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí. Rác thải sinh hoạt có thể tạo ra điện năng bằng cách đốt trong các nhà máy đốt rác. Tro đáy từ các nhà máy đốt rác có thể dùng làm vật liệu cho xây dựng nền đường ô tô. Một số lò đốt rác sinh hoạt đã được xây dựng tại các tỉnh và thành phố như Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh… Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn tại thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội làm vật liệu đắp nền đường ô tô thông qua công tác lấy mẫu và thực hiện các thí nghiệm trong phòng xác định các tính chất vật lý và cơ học của tro đáy. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn thỏa mãn mọi yêu cầu về chất lượng vật liệu đắp nền đường ô tô theo TCVN 9436:2012 và có tính chất cơ học giống vật liệu cát đắp thường dùng trong xây dựng nền đường ô tô. Từ khóa: nền đường ô tô; Nhà máy đốt rác Xuân Sơn; tro đốt chất thải rắn đô thị; tro đáy; vật liệu đắp đường. 1. Đặt vấn đề Theo thống kê của Vụ Năng lượng tái tạo (Tổng cục Năng lượng - Bộ Công Thương), với dân số hơn 93 triệu người, hằng năm, lượng rác được thải ra tại Việt Nam là rất lớn, trung bình có gần 35.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt đô thị và 34.000 tấn chất thải sinh hoạt nông thôn thải ra mỗi ngày. Riêng các thành phố lớn như Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh, mỗi ngày có từ 7.000 - 8.000 tấn rác thải. Nguồn thải lớn nhưng khoảng 85% lượng rác thải hiện nay tại Việt Nam đang được xử lý chủ yếu bằng công nghệ chôn lấp, vừa lãng phí, đòi hỏi nhiều quỹ đất, vừa gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường đất, nước, không khí, nhất là tại các thành phố lớn. Rác thải sinh hoạt/chất thải rắn đô thị có thể tạo ra điện năng bằng cách đốt trong các nhà máy đốt rác, đây là xu hướng trên thế giới. Sản phẩm tro xỉ sinh ra thường được xử lý theo hai cách: chôn lấp tại các bãi rác và tái sử dụng làm nguyên liệu thô thứ cấp. Các nghiên cứu trên thế giới cho thấy tro đáy từ các nhà máy đốt rác thường được dùng làm vật liệu cho xây dựng nền đường, các lớp móng đường, nền các bãi đỗ xe. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới về tính chất vật lý và tính chất cơ học của tro đáy từ các nhà máy đốt rác đã được thực hiện và đánh giá cho mục đích xây dựng công trình. Các thí nghiệm trong phòng như nén ba trục đã xác nhận rằng tro đáy từ nhà máy đốt rác có tính chất cơ học như cát xây dựng. Kết quả thí nghiệm cắt trực tiếp cho giá trị góc ma sát của tro đáy khoảng 38° đến 55°. Nắm bắt cơ hội, một số lò đốt rác sinh hoạt đã được xây dựng tại các tỉnh và thành phố như Hà Nội, Thái Bình, Nam Định, Bình Dương, Thành phố Hồ Chí Minh… Năm 2019 và 2020 Nhà máy xử lý chất thải rắn Xuân Sơn (Nhà máy đốt rác Xuân Sơn) tại thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội đã mạnh dạn đầu tư hàng chục tỉ đồng để cải tạo, nâng cấp hệ thống lò đốt rác và xử lý khí thải theo hướng hiện đại hóa. Công nghệ đốt rác tại Nhà máy Xuân Sơn hiện nay là công nghệ đốt thiêu hủy - ứng dụng công nghệ tiên tiến, hiện đại dựa trên công nghệ của Thụy Sỹ. Công nghệ này đã được Hội đồng Khoa học Công nghệ Hà Nội thẩm định, công nhận là phù hợp để ứng dụng xử lý rác thải đô thị. Hệ thống tổ hợp lò đốt của nhà máy hiện nay gồm 4 lò, tổng công suất vận hành tối đa 300 tấn rác/ngày đêm. Hiệu suất đốt thiêu hủy rác của các lò đang đạt ở mức 80%, 20% còn lại là các chất trơ không đốt được (gạch, đá, đất, than tổ ong) và trong số này có
. 419 5 - 7% là tro xỉ. Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn làm vật liệu đắp nền đường ô tô. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn làm vật liệu đắp nền đường ô tô thông qua công tác lấy mẫu và thực hiện các thí nghiệm trong phòng xác định các tính chất vật lý và cơ học của tro đáy như thí nghiệm xác định thành phần hạt, thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn và thí nghiệm xác định chỉ số CBR. 2. Cơ sở lý thuyết và phƣơng pháp nghiên cứu 2.1. Yêu cầu về chất lƣợng vật liệu đắp nền đƣờng ô tô theo TCVN hiện hành Theo TCVN 9436:2012 (Nền đường ô tô - Thi công và nghiệm thu), vật liệu đắp nền đường ô tô cần thỏa mãn các yêu cầu sau: * Yêu cầu về độ chặt: ảng 1. Độ chặt đầm nén yêu cầu đối với nền đường (phương pháp đầm nén tiêu chuẩn theo 22TCN 333:2006) Phạm vi độ sâu tính từ Độ chặt K của nền đường Loại và bộ phận nền đường đáy áo đường trở Đường Đường Đường xuống (cm) cao tốc cấp I - IV cấp V - VI Khi áo đường dày trên 60cm 30 ≥ 1,0 ≥ 0,98 ≥ 0,95 Khi áo đường dày dưới 60cm 50 ≥ 1,0 ≥ 0,98 ≥ 0,95 Cho đến hết thân nền đắp (trường hợp vật liệu ≥ 0,98 ≥ 0,95 ≥ 0,93 Nền Bên dưới mới đắp). đắp chiều sâu nói trên Cho đến 80 ≥ 0,93 ≥ 0,90 Đất nền tự nhiên Cho đến 100 ≥ 0,95 * Yêu cầu về vật liệu nền đường: Không được sử dụng trực tiếp các loại đất dưới đây để đắp bất cứ bộ phận nào của nền đường: - Đất bùn, đất than bùn (nhóm A-8 theo AASHTO M145); - Đất mùn lẫn hữu cơ có thành phần hữu cơ quá 10,0%, đất có lẫn cỏ và rễ cây, lẫn rác thải sinh hoạt (AASHTO T267-86); - Đất lẫn các thành phần muối dễ hòa tan quá 5%; - Đất sét có độ trương nở cao vượt quá 3,0% (thí nghiệm xác định độ trương nở theo 22TCN 332:2006); - Đất sét nhóm A-7-6 (theo AASHTO M145) có chỉ số nhóm từ 20 trở lên; Không được dùng đất bụi nhóm A-4 và A-5 (theo phân loại ở AASHTO M145) để xây dựng các bộ phận nền đường dưới mức nước ngập hoặc mức nước ngầm và không nên dùng chúng trong phạm vi khu vực tác dụng của nền đường.
420 * Yêu cầu về sức chịu tải (CBR) tối thiểu: Bảng 2. Quy định v sức chịu tải (CBR) tối thiểu Sức chịu tải (CBR%) tối thiểu Phạm vi nền đường tính từ đáy Nền cho đường cấp Nền cho đường các Nền cho đường áo đường trở xuống III, cấp IV có sử dụng cấp khác không sử cao tốc, cấp I, mặt đường cấp cao dụng mặt đường cấp cấp II A1 cao A1 Nền đắp - 30 cm trên cùng 8 6 5 - Từ 30 cm đến 80 cm 5 4 3 - Từ 80 cm đến 150 cm 4 3 3 - Từ 150cm trở xuống 3 2 2 Nền không đào, không đắp và nền đào - 30 cm trên cùng 8 6 5 - Từ 30 cm đến 100 cm với đường cao 5 4 3 tốc, cấp I, cấp II, cấp III và đến 80 cm với đường các cấp khác Chú thích: Trị số C R được xác định theo 22TCN 332:2006 tương ứng với độ chặt đầm nén yêu cầu tại ảng 1. 2.2. Lấy mẫu thí nghiệm Mẫu tro đáy được lấy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn, thị xã Sơn Tây, thành phố Hà Nội (Hình 1). Mẫu được đựng trong thùng nhựa khoảng 200 lít, được vận chuyển đến phòng thí nghiệm Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường Đại học Giao thông vận tải để thực hiện các thí nghiệm trong phòng. Hình 1. Mẫu tro đáy lấy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn dùng cho các thí nghiệm trong phòng. 2.3. Các thí nghiệm trong phòng Công tác thí nghiệm trong phòng trên mẫu tro đáy được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Công trình, Trường Đại học Giao thông vận tải trong tháng 4 và 5 năm 2023. - Thí nghiệm xác định thành phần hạt theo ASTM D7928 và D6913; - Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn theo 22TCN 333:2006; - Thí nghiệm xác định chỉ số CBR theo 22TCN 332:2006.
. 421 Hình 2. Mẫu tro đáy dùng cho thí nghiệm Hình 3. Thí nghiệm xác định xác định thành phần hạt. thành phần hạt mẫu tro đáy. Hình 4. Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn. Hình 5. Thí nghiệm xác định chỉ số CBR. 3. Kết quả thí nghiệm và thảo luận 3.1. Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt Thí nghiệm xác định được khối lượng riêng hạt là 2,64 g/cm3 và tro đáy thuộc loại Cát cấp phối kém lẫn sạn sỏi (SP-GP). Hình 6. Kết quả thí nghiệm xác định thành phần hạt của mẫu tro đáy.
422 3.2. Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn Thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn xác định được khối lượng thể tích khô lớn nhất γdmax = 1,57g/cm3 ứng với độ ẩm tối ưu Wopt = 19,0%. Hình 7. Kết quả thí nghiệm đầm nén tiêu chuẩn. 3.3. Kết quả thí nghiệm xác định chỉ số CBR Thí nghiệm xác định được: - Giá trị chỉ số CBR tại K = 1,00 là 44,35%; - Giá trị chỉ số CBR tại K = 0,98 là 35,42%; - Giá trị chỉ số CBR tại K = 0,95 là 22,44%. Hình 8. Kết quả thí nghiệm xác định chỉ số CBR. 3.4. Thảo luận - Đối chiếu với các yêu cầu về chất lượng vật liệu đắp nền đường ô tô theo TCVN 9436:2012 đã nêu ra trong mục 2.1, thấy rằng, tro đáy thí nghiệm thỏa mãn mọi yêu cầu về chất lượng. - So sánh với các kết quả nghiên cứu trước đây về vật liệu đắp nền đường ô tô, thấy rằng, tro đáy thí nghiệm có tính chất cơ học giống vật liệu cát xây dựng. 4. Kết luận Từ kết quả nghiên cứu, có thể đưa ra một số kết luận sau đây: - Tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn thỏa mãn mọi yêu cầu về chất lượng vật liệu đắp nền đường ô tô theo TCVN 9436:2012.
. 423 - Tro đáy từ Nhà máy đốt rác Xuân Sơn có tính chất cơ học giống vật liệu cát đắp thường dùng trong xây dựng nền đường ô tô. Lời cảm ơn Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Giao thông vận tải trong đề tài mã số T2023-CT-026. Tài liệu tham khảo M. Arm, 2000. Variation in mechanical properties of MSW incinerator bottom ash: Results from triaxial tests. Waste Manag. Ser., Vol. 1, pp 567-578. F. Becquart, F. Bernard, N. E. Abriak, and R. Zentar, 2009. Monotonic aspects of the mechanical behaviour of bottom ash from municipal solid waste incineration and its potential use for road construction. Waste Management, Vol. 29, pp 1320-1329. Kim Chiến, Nguyễn Hoàng, 2020. Hợp tác xã Thành Công tiên phong trong lĩnh vực xử lý rác thải https://congnghiepmoitruong.vn, ngày 09.3.2020. Văn Duẩn, Huy Thanh, Thu Hồng, 2022. Tài nguyên rác đang bị lãng phí rất lớn. https://nld.com.vn/moi- truong/tai-nguyen-rac-dang-bi-lang-phi-rat-lon-2022010421110423.htm, ngày 05.01.2022. H. Luo, S. Chen, D. Lin, and X. Cai, 2017. Use of incinerator bottom ash in open-graded asphalt concrete. Constr. Build. Mater., Vol. 149, pp 497-506. C. J. Lynn, G. S. Ghataora, and R. K. Dhir, 2016. Environmental impacts of MIBA in geotechnics and road applications. Environ. Geotech., Vol. 5, No. 1, pp 1-25. N. T. Mai và B. Q. Lập, 2015. Nghiên cứu thành phần và đề xuất cách thức sử dụng tro xỉ từ lò đốt rác sinh hoạt phát điện. Tạp chí khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường số 3 - 2015, trang 50-56. J. R. Minane, F. Becquart, N. E. Abriak, and C. Deboffe, 2017. Upgraded Mineral Sand Fraction from MSWI Bottom Ash: An Alternative Solution for the Substitution of Natural Aggregates in Concrete Applications. Procedia Engineering, Vol. 180, pp 1213-1220. L. C. Nguyen, T. Inui, K. Ikeda, and T. Katsumi, 2015. Aging effects on the mechanical property of waste mixture in coastal landfill sites. Soils Found., Vol. 55, No. 6, pp 1441-1453. G. Pecqueur, C. Crignon, and B. Quénée, 2001. Behaviour of cement-treated MSWI bottom ash. Waste Manag., Vol. 21, No. 3, pp 229-233. N.A. Tuấn, N.H. Hà và N. C. Lân, 2020. Sức chống cắt của vật liệu tro đáy từ Nhà máy đốt rác bằng thí nghiệm cắt trực tiếp đường kính lớn. Tạp ch Địa kỹ thuật, số 2 - 2020, trang 30-33. Z. Yang, R. Ji, L. Liu, X. Wang, and Z. Zhang, 2018. Recycling of municipal solid waste incineration by- product for cement composites preparation. Construction and Building Materials, Vol. 162, pp 794-801. Wiles .C. and P. Shepherd, 1999. Beneficial Use and Recycling of Municipal Waste Combustion Residues a comprehensive resource document. NREL/BK-570-25841, 143 p.
424 Evaluate the possibility of using bottom ash from xuan son incineration plant as material for road embankment Nguyen Anh Tuan1,*, Nguyen Chau Lan1, Phi Hong Thinh1 1 University of Transport and Communications * Corresponding author: anhtuandkt@utc.edu.vn Abstract 85% of the current waste in Vietnam is being treated by landfill technology, which requires a lot of land and causes environmental pollution and waste of resources. Domestic waste can generate electricity by burning it in waste incineration plants. Bottom ash from waste incineration plants can be used as material for road embankments. A number of domestic waste incinerators have been built in provinces and cities such as Hanoi, Thai Binh, Nam Dinh, Binh Duong, and Ho Chi Minh City... This paper presents the results of research to evaluate the possibility of using bottom ash from Xuan Son Incineration Plant in Son Tay town, Hanoi City as material for road embankment through sampling and carrying out laboratory tests to determine the physical and mechanical properties of bottom ash. The research results show that the bottom ash from Xuan Son Incineration Plant satisfies all requirements for the quality of road embankment materials according to TCVN 9436:2012 and has the same mechanical properties as the usual sand used in road construction. Keywords: road embankment, Xuan Son incineration plant, municipal solid waste incinerator ash, bottom ash, road embankment material.