Bãi Chôn Lấp Rác TPHCM: Thách Thức Địa Kỹ Thuật và Giải Pháp Bền Vững

Hoạt động quản lý chất thải rắn, đặc biệt là tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, luôn đặt ra những thách thức địa kỹ thuật đáng kể. Việc quy hoạch, xây dựng và vận hành Bãi Chôn Lấp Rác ở Tphcm đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cơ học đất, thủy văn, địa chất công trình và các tác động môi trường. Một bãi chôn lấp được thiết kế và vận hành không đúng tiêu chuẩn không chỉ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng mà còn tiềm ẩn nguy cơ sụt lún, trượt mái taluy, ảnh hưởng đến kết cấu hạ tầng xung quanh và sức khỏe cộng đồng. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để xây dựng và quản lý những “nghĩa địa rác” này một cách khoa học, đảm bảo an toàn và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng?

Tổng quan và Lịch sử Phát triển của Bãi Chôn Lấp Rác ở TPHCM

Thành phố Hồ Chí Minh, với dân số đông đúc và hoạt động kinh tế sôi động, đối mặt với khối lượng rác thải khổng lồ hàng ngày. Trong nhiều thập kỷ, các bãi chôn lấp rác ở TPHCM đã đóng vai trò chính trong việc xử lý lượng chất thải này. Ban đầu, các bãi chôn lấp thường là những khu vực đất trống, đơn giản chỉ là nơi tập kết và vùi lấp rác mà ít quan tâm đến các yếu tố kỹ thuật hay môi trường.

Tuy nhiên, theo thời gian, nhận thức về tác động môi trường và các rủi ro địa kỹ thuật đã dần thay đổi. Các bãi chôn lấp truyền thống không được lót đáy, không có hệ thống thu gom nước rỉ rác và khí gas đã trở thành nguồn gây ô nhiễm đất, nước ngầm và không khí. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và các quy định pháp luật ngày càng chặt chẽ hơn, các tiêu chuẩn về thiết kế và vận hành bãi chôn lấp đã được nâng cao đáng kể. Các bãi chôn lấp hiện đại tuân thủ nguyên tắc san lấp hợp vệ sinh (sanitary landfill), áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm cô lập rác thải khỏi môi trường xung quanh.

Mặc dù vậy, những bãi chôn lấp cũ vẫn còn tồn tại và tiếp tục gây ra các vấn đề môi trường. Việc cải tạo, phục hồi hoặc chuyển đổi công năng các bãi chôn lấp này cũng đặt ra những bài toán địa kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật chuyên sâu.

Thiết kế bãi chôn lấp rác ở TPHCM tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường hiện đại

Nguyên lý Cơ bản của Thiết kế Bãi Chôn Lấp Hợp Vệ Sinh

Một bãi chôn lấp rác ở TPHCM được thiết kế theo tiêu chuẩn hợp vệ sinh nhằm giảm thiểu tối đa các tác động tiêu cực. Nguyên lý cốt lõi là tạo ra một “hệ thống cô lập” để ngăn chặn nước rỉ rác (leachate) và khí gas phát sinh từ quá trình phân hủy chất thải xâm nhập vào môi trường đất và nước.

Các thành phần chính trong thiết kế bao gồm:

• Lớp lót đáy (Liner System): Đây là “trái tim” của bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Lớp lót thường bao gồm nhiều lớp vật liệu khác nhau, có khả năng chống thấm cao và chịu được sự ăn mòn hóa học từ nước rỉ rác. Phổ biến là sự kết hợp giữa:
  • Lớp đất sét nén chặt: Đất sét tự nhiên hoặc đất sét nhân tạo có hệ số thấm thấp (thường dưới $10^{-7}$ cm/s).
  • Màng chống thấm HDPE (High-Density Polyethylene): Một tấm màng nhựa dày, có khả năng chống thấm gần như tuyệt đối.
  • Lớp cát bảo vệ: Bảo vệ màng HDPE khỏi bị hư hại cơ học trong quá trình thi công và vận hành.
  • Lớp địa tổng hợp có khả năng thấm nước (Geocomposite Drains): Đặt phía trên màng chống thấm để thu gom và dẫn nước rỉ rác về hệ thống thu.
• Hệ thống thu gom nước rỉ rác (Leachate Collection System): Bao gồm các đường ống đục lỗ, lớp vật liệu lọc và hệ thống bơm để thu gom toàn bộ nước rỉ rác phát sinh, sau đó được xử lý trước khi thải ra môi trường.
• Hệ thống thu gom và xử lý khí gas (Landfill Gas Collection and Treatment System): Khi chất hữu cơ trong rác phân hủy, sinh ra khí gas chủ yếu là metan (CH4) và carbon dioxide (CO2). Hệ thống này bao gồm các giếng thu khí được bố trí khắp bãi chôn lấp, dẫn khí gas đến các điểm xử lý (đốt hoặc sử dụng để phát điện).
• Lớp phủ bề mặt (Final Cover): Sau khi bãi chôn lấp đóng cửa, một lớp phủ phức tạp sẽ được đắp lên để ngăn nước mưa thấm xuống khối rác, kiểm soát xói mòn, và ngăn ngừa phát tán mùi. Lớp phủ này cũng bao gồm các lớp chống thấm, lớp thoát nước và lớp đất phủ trồng cây.

Tại các bãi chôn lấp rác ở TPHCM, việc áp dụng các nguyên lý này là cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn kỹ thuật và môi trường.

Các Phương pháp Khảo sát Địa kỹ thuật và Tiêu chuẩn Áp dụng

Trước khi thiết kế bất kỳ bãi chôn lấp rác ở TPHCM nào, công tác khảo sát địa kỹ thuật đóng vai trò then chốt. Mục tiêu là hiểu rõ đặc điểm của nền đất tại khu vực dự kiến xây dựng, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế phù hợp.

Các phương pháp khảo sát địa kỹ thuật chính bao gồm:

1. Khảo sát địa vật lý: Sử dụng các phương pháp như đo địa chấn, đo điện trở suất để xác định cấu trúc địa chất dưới lòng đất, chiều dày các lớp đất và các đặc điểm bất thường.
2. Khoan địa chất (Boreholes) và lấy mẫu: Thực hiện các mũi khoan để thu thập mẫu đất ở các độ sâu khác nhau. Các mẫu đất này sau đó được phân tích trong phòng thí nghiệm để xác định:
   • Phân loại đất: Xác định loại đất (cát, sét, bùn, hữu cơ…).
   • Tính chất cơ lý của đất: Độ ẩm tự nhiên, giới hạn Atterberg, sức kháng cắt (thông qua các thí nghiệm như cắt cánh, nén tam trục), độ nén lún (thông qua thí nghiệm cố kết), hệ số thấm.
   • Thành phần hóa học: Phân tích hàm lượng các chất gây ô nhiễm tiềm tàng trong đất.
3. Thí nghiệm tại hiện trường:
   • Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT – Standard Penetration Test): Xác định sức chống của đất đối với mũi khoan, cung cấp thông tin về độ chặt của đất rời và độ cứng của đất dính.
   • Thí nghiệm CPT (Cone Penetration Test): Đo liên tục sức kháng của mũi xuyên theo độ sâu, cung cấp dữ liệu chi tiết về các lớp đất.
   • Thí nghiệm đo thấm nước tại hiện trường: Xác định trực tiếp hệ số thấm của đất trong điều kiện tự nhiên.

Các tiêu chuẩn áp dụng cho việc thiết kế và xây dựng bãi chôn lấp rác ở TPHCM thường bao gồm:

• Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN):
  • TCVN 9211:2012 – Rác thải rắn – Yêu cầu về vệ sinh đối với bãi chôn lấp rác.
  • TCVN 10009:2013 – Bãi chôn lấp chất thải rắn – Yêu cầu thiết kế.
  • Các tiêu chuẩn liên quan đến khảo sát địa chất, thiết kế nền móng, kiểm soát ô nhiễm môi trường.
• Các quy chuẩn, hướng dẫn quốc tế: EPA (Environmental Protection Agency) của Hoa Kỳ, các hướng dẫn của World Bank, hoặc các tiêu chuẩn của Châu Âu có thể được tham khảo để bổ sung.

Hiểu biết về các điều kiện địa chất cụ thể của TPHCM, như sự tồn tại của các lớp đất yếu, đất sét mềm, đất than bùn, đòi hỏi phải có các phương pháp khảo sát và thiết kế địa kỹ thuật đặc biệt. KS. Nguyễn Văn An, một kỹ sư địa kỹ thuật với 15 năm kinh nghiệm, chia sẻ: “Ở các khu vực ven đô TPHCM, việc gặp phải các lớp đất sét dẻo mềm, có độ ẩm cao và sức chịu tải thấp là điều rất phổ biến. Điều này đòi hỏi chúng ta phải thiết kế hệ thống lót đáy vững chắc hơn, hoặc có thể cần các biện pháp xử lý nền đất yếu trước khi thi công bãi chôn lấp.”

Thách thức Địa kỹ thuật Thường gặp tại các Bãi Chôn Lấp Rác ở TPHCM

Việc vận hành bãi chôn lấp rác ở TPHCM không chỉ dừng lại ở giai đoạn xây dựng ban đầu. Các vấn đề địa kỹ thuật phát sinh trong quá trình vận hành và sau khi bãi chôn lấp đóng cửa đòi hỏi sự quản lý liên tục và chuyên nghiệp.

Các thách thức thường gặp bao gồm:

• Sự sụt lún không đều (Differential Settlement): Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác tạo ra các khoang rỗng, làm giảm thể tích của khối rác. Điều này dẫn đến hiện tượng sụt lún, đặc biệt là sụt lún không đều giữa các khu vực khác nhau của bãi chôn lấp. Sụt lún không đều có thể gây hư hỏng lớp phủ bề mặt, hệ thống thu gom khí, và các công trình phụ trợ khác.
• Trượt mái taluy (Slope Stability): Khối rác có bản chất không đồng nhất và dễ bị phá hoại. Độ dốc quá lớn, sự tích tụ nước trong khối rác, hoặc các biến động địa chấn có thể gây ra hiện tượng trượt mái, dẫn đến rác thải tràn ra ngoài, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Phân tích ổn định mái dốc là một bài toán địa kỹ thuật phức tạp, cần xem xét các điều kiện địa động lực và sức kháng của khối rác.
• Di cư của nước rỉ rác và khí gas: Mặc dù có hệ thống cô lập, nhưng nếu lớp lót bị hư hỏng (do vật sắc nhọn, do sự dịch chuyển của khối rác, hoặc do lão hóa vật liệu), nước rỉ rác có thể ngấm xuống đất và nước ngầm, hoặc khí gas có thể thoát ra ngoài. Điều này đòi hỏi việc giám sát định kỳ và hệ thống quan trắc hiệu quả.
• Tác động của nước mưa và nước ngầm: Lượng mưa lớn tại TPHCM làm tăng khối lượng nước thấm vào bãi chôn lấp, làm tăng áp lực thủy tĩnh trong hệ thống thu gom nước rỉ rác và tăng nguy cơ mất ổn định mái dốc. Sự thay đổi mực nước ngầm xung quanh bãi chôn lấp cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của hệ thống cô lập.
• Phục hồi các bãi chôn lấp cũ: Các bãi chôn lấp cũ, không được thiết kế theo tiêu chuẩn hợp vệ sinh, đặt ra bài toán lớn về xử lý ô nhiễm và chuyển đổi công năng. Các giải pháp có thể bao gồm việc che phủ, cải tạo bề mặt, hoặc thậm chí là khai quật để xử lý và tái chế rác.

Giải quyết các vấn đề này đòi hỏi sự kết hợp chặt chẽ giữa các kỹ sư địa kỹ thuật, kỹ sư môi trường và các nhà quản lý dự án. Việc áp dụng các giải pháp tiên tiến như sử dụng vật liệu địa kỹ thuật, mô hình hóa số để phân tích ổn định, và hệ thống quan trắc giám sát tự động là rất cần thiết.

Xu hướng và Công nghệ mới trong Quản lý Bãi Chôn Lấp Rác

Ngành địa kỹ thuật và quản lý chất thải rắn liên tục phát triển với những công nghệ và phương pháp tiếp cận mới nhằm nâng cao hiệu quả, giảm thiểu tác động môi trường và tăng tính bền vững.

Một số xu hướng và công nghệ mới nổi bật có thể áp dụng cho các bãi chôn lấp rác ở TPHCM bao gồm:

• Bãi chôn lấp Lò đốt Rác thành Năng lượng (Waste-to-Energy Landfills): Thay vì chỉ chôn lấp, các bãi chôn lấp hiện đại có thể tích hợp công nghệ thu hồi năng lượng từ khí gas phát sinh. Khí metan có thể được đốt để phát điện, biến rác thải thành một nguồn năng lượng tái tạo, đồng thời giảm lượng khí nhà kính thải ra môi trường.
• Vật liệu địa kỹ thuật tiên tiến: Việc sử dụng các vật liệu địa kỹ thuật mới như màng geosynthetic hiệu năng cao, địa lưới, địa màng composite, và các hệ thống thoát nước hiệu quả giúp cải thiện độ bền, khả năng chống thấm và hiệu quả thu gom nước rỉ rác, khí gas.
• Công nghệ giám sát thông minh: Việc ứng dụng các cảm biến (cảm biến đo độ nghiêng, cảm biến đo áp lực nước lỗ rỗng, cảm biến đo nhiệt độ, cảm biến khí gas) kết hợp với hệ thống truyền dữ liệu không dây (IoT) cho phép giám sát liên tục tình trạng của bãi chôn lấp. Điều này giúp phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời, giảm thiểu rủi ro.
• Chuyển đổi công năng bãi chôn lấp (Landfill Reclamation and Remediation): Đối với các bãi chôn lấp cũ, công nghệ khai quật và xử lý rác để tái chế vật liệu hoặc giảm thể tích chôn lấp đang được nghiên cứu và áp dụng. Sau đó, khu vực này có thể được phục hồi thành công viên, khu vui chơi giải trí hoặc các mục đích sử dụng khác sau khi đã được xử lý triệt để.
• Thiết kế bãi chôn lấp theo từng giai đoạn (Phased Design and Construction): Chia bãi chôn lấp thành các ô (cell) nhỏ hơn và chỉ vận hành từng ô một. Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng không gian, kiểm soát tốt hơn quá trình vận hành và giảm thiểu rủi ro môi trường.
• Sử dụng đất thay thế (Alternative Daily Cover – ADC): Thay vì sử dụng lớp đất dày để phủ bề mặt rác mỗi ngày, các vật liệu thay thế như bọt phun, màng phủ địa tổng hợp, hoặc tro bay có thể được sử dụng để giảm thiểu diện tích sử dụng đất và chi phí.

Việc áp dụng các công nghệ này đòi hỏi nguồn vốn đầu tư ban đầu lớn, nhưng về lâu dài sẽ mang lại hiệu quả kinh tế, môi trường và xã hội vượt trội.

Câu hỏi thường gặp (FAQ) về Bãi Chôn Lấp Rác ở TPHCM

Bãi chôn lấp rác ở TPHCM hiện nay được quản lý theo những tiêu chuẩn nào?

Hiện nay, các bãi chôn lấp rác ở TPHCM được quản lý theo các tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường của Việt Nam, đặc biệt là TCVN 9211:2012 và TCVN 10009:2013, tập trung vào nguyên tắc san lấp hợp vệ sinh và kiểm soát ô nhiễm.

Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp có nguy hiểm như thế nào?

Nước rỉ rác là dung dịch nước có chứa các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật từ quá trình phân hủy rác. Nếu không được xử lý đúng cách, nó có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước ngầm, nước mặt và đất, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.

Khí gas phát sinh từ bãi chôn lấp có thể gây ra những vấn đề gì?

Khí gas (chủ yếu là metan và CO2) có thể gây ô nhiễm không khí, mùi khó chịu, và là khí nhà kính góp phần vào biến đổi khí hậu. Metan cũng có khả năng gây cháy nổ nếu tích tụ với nồng độ cao.

Làm thế nào để giảm thiểu tác động môi trường từ các bãi chôn lấp rác ở TPHCM?

Để giảm thiểu tác động, cần áp dụng công nghệ thiết kế bãi chôn lấp hợp vệ sinh, hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác, khí gas hiệu quả, cùng với việc giám sát môi trường định kỳ. Ngoài ra, việc tái chế, tái sử dụng và giảm thiểu lượng rác phát sinh từ nguồn cũng là những giải pháp quan trọng.

Việc chuyển đổi công năng các bãi chôn lấp cũ có khả thi không?

Việc chuyển đổi công năng các bãi chôn lấp rác ở TPHCM đã đóng cửa là khả thi nhưng phức tạp. Nó đòi hỏi các biện pháp kỹ thuật địa kỹ thuật để xử lý ô nhiễm, ổn định nền đất, và đảm bảo an toàn trước khi sử dụng cho các mục đích khác.

Các chuyên gia địa kỹ thuật đóng vai trò gì trong việc xây dựng bãi chôn lấp rác?

Các chuyên gia địa kỹ thuật chịu trách nhiệm khảo sát địa chất, thiết kế hệ thống lót đáy chống thấm, phân tích ổn định mái dốc, dự báo và kiểm soát hiện tượng sụt lún, cũng như đảm bảo sự an toàn và bền vững về mặt kỹ thuật cho toàn bộ công trình bãi chôn lấp.

Kết luận

Việc quản lý bãi chôn lấp rác ở TPHCM là một bài toán tổng thể, đòi hỏi sự phối hợp đa ngành và áp dụng kiến thức chuyên môn sâu rộng, đặc biệt là trong lĩnh vực địa kỹ thuật. Từ việc khảo sát chi tiết điều kiện địa chất, thiết kế hệ thống cô lập hiệu quả, đến việc quản lý các thách thức phát sinh trong quá trình vận hành như sụt lún, mất ổn định mái dốc, hay di cư ô nhiễm, tất cả đều cần đến sự am hiểu và kinh nghiệm thực tiễn.

Trong bối cảnh đô thị hóa và gia tăng dân số không ngừng, việc áp dụng các công nghệ tiên tiến, tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật và môi trường, và không ngừng tìm kiếm các giải pháp sáng tạo sẽ là chìa khóa để đảm bảo các bãi chôn lấp rác ở TPHCM không chỉ là nơi xử lý chất thải mà còn là những công trình được quản lý bền vững, giảm thiểu tối đa tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Thương hiệu “Địa kỹ thuật công trình” cam kết đồng hành và cung cấp những giải pháp chuyên môn sâu sắc để giải quyết những thách thức phức tạp này, góp phần xây dựng một tương lai xanh và an toàn hơn.