LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài : THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG SINH HỌC KHỬ NITƠ CHO BÃI RÁC CŨ CÔNG SUẤT 400 m3/NGÀY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài : THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG SINH HỌC KHỬ NITƠ CHO BÃI RÁC CŨ CÔNG SUẤT 400 m3/NGÀY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

KHOA MƠI TRƯỜNG

SVTH: PHẠM HẢI HÀ MSSV: 90000608

i

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TP HCM, 12/2004

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp là kết quả của sự đúc kết và rèn luyện trong suốt những năm ngồi trên giảng đường đại học Để tiếp thu vốn kiến thức phong phú và chuyên sâu về chuyên ngành của mình thì vai trò truyền đạt của giáo viên đóng góp một phần to lớn tạo nên hành trang vững vàng cho một sinh viên Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tập thể giáo viên của khoa Môi trường - Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và đóng góp kiến thức hữu ích để em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Phước Dân đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu và truyền đạt những kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài.

Con gứi lòng biết ơn đến mọi thành viên trong gia đình đã quan tâm tạo điều kiện thuận lợi về vật chất và tinh thần để con có thể hoàn thành tốt những năm học đại học.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn anh Phú, anh Thiện, anh Cường và bạn Hiệp đã giúp đỡ, động viên

và cung cấp tài liệu để tôi có thể hoàn thành luận văn này Xin chuyển lời cảm ơn đến các bạn lớp MO00 đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ iv

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU v

ĐẶT VẤN ĐỀ vii

Chương 1 : GIỚI THIỆU 1

1.1 LỜI GIỚI THIỆU 1

1.2 MỤC TIÊU 2

1.3 PHẠM VI GIỚI HẠN 2

Chương 2 : TỔNG QUAN 3

2.1 BÃI RÁC ĐÔNG THẠNH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 3

2.1.1 Giới thiệu bãi rác Đông Thạnh 3

2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường 4

2.2 NƯỚC RÒ RỈ 5

2.2.1 Khái niệm nước rò rỉ 5

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước rác 5

2.3 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RÁC 5

2.3.1 Thành phần và tính chất nước rác 5

2.3.2 Tính chất nước rò rỉ của bãi rác Đông Thạnh 8

2.4 SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AMMONIA 11

2.4.1 Phương pháp hoá lý 11

2.4.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học 13

2.4.3 Giới thiệu một số công trình sinh học ứng dụng khử nitơ 22

Chương 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ 26

3.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ 26

3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 27

3.3 TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 1 28

3.3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý phương án 1 28

3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ và vai trò các công trình đơn vị 28

3.3.3 Tính toán các công trình đơn vị 30

3.4 TÍNH TOÁN PHƯƠNG ÁN 2 65

3.4.1 Sơ đồ công nghệ xử lý phương án 2 65

3.4.2 Thuyết minh quy trình đơn vị và vai trò các công trình đơn vị 66

3.4.3 Tính toán các công trình đơn vị 66

Chương 4 : KHÁI TOÁN CHI PHÍ CÔNG TRÌNH 98

4.1 MÔ TẢ CÔNG TRÌNH 98

4.1.1 Phương án 1 98

4.1.2 Phương án 2 101

4.1.3 Thiết bị phụ 104

4.2 DỰ TOÁN 106

4.2.1 Chi phí xây dựng 106

4.2.2 Lựa chọn công nghệ 109

4.2.3 Chi phí xử lý 1 m3 nước rác cũ 110

Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113

5.1 KẾT LUẬN 113

iii

5.2 KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ

pH: Là chỉ số đo độ axit - kiềm của nước thải Thang đo của pH từ 0 – 14 Dung dịch

trung hoà có pH = 7, chỉ số pH của dung dịch càng cao hơn 7 thì tính kiềm càng lớn vàngược lại dung dịch có pH càng nhỏ hơn 7 thì có tính axit càng cao

DO (Dissolved oxygen): Hàm lượng oxy hoà tan trong nước Đơn vị đo: mg/l hoặc

ppm

BOD (Biological Oxygene Demand): Nhu cầu oxy sinh hóa, là chỉ tiêu nêu lên hàm

lượng các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải có khả năng phân huỷ bởi vi sinh vật.Đơn vị đo: mg/l hoặc ppm

COD (Chemical Oxygene Demand): Nhu cầu oxy sinh hoá, là chỉ tiêu phản ảnh tổng

lượng hữu cơ có trong nước thải có thể bị phân huỷ bởi phản ứng oxy hoá bằngphương pháp sinh học Đơn vị đo: mg/l hoặc ppm

SS (Suspended Solids): Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước Đơn vị đo: mg/l hoặc

ppm

F/M (Food to Microorganism): Tỷ số giữa lượng thức ăn và lượng vi sinh vật.

TDS (Total Dissolved Solids): Tổng chất rắn hòa tan.

UASB (Upflow Anaerobic Slugde Blanket): Bể kỵ khí đệm bùn dòng chảy ngược TOC (Total Organic Carbon): Tổng cacbon hữu cơ

TKN (Total Kjeldahl Nitrogen): Tổng nito Kjeldahl

VSS (Volatile Suspened Solids): Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

TSS (Total Suspened Solids): Tổng chất rắn lơ lửng

SBR (Sequencing Batch Reactor): Bể phản ứng từng mẻ

CENTEMA: Trung Tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường – Khoa Môi

Trường-Đại Học Văn Lang

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

2.1 Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo tuổi bãi rác 62.2 Thành phần và tính chất nước rác điển hình 82.3 Tính chất nước rác Đông Thạnh theo mùa 9

v

2.4 Tính chất nước rác Đông Thạnh 9

2.5 Tính chất nước rác Đông Thạnh 10

2.6 Tính chất nước rác cũ và mới của bãi chôn lấp Đông Thạnh 10

2.7 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại 16

2.8 Loài nitrobacter bị ức chế trong khoảng nồng độ ammonium và NO3- theo pH ở 200C 17

2.9 Các hợp chất hữu cơ gây ức chế quá trình nitrat hoá trong nước thải 18

3.1 Số liệu đầu vào của hệ thống xử lý 26

3.2 Thông số thiết kế song chắn rác kiểu lấy rác cơ khí 30

3.3 Các thông số thiết kế song chắn rác 33

3.4 Thông số động học quá trình bùn hoạt tính của vi khuẩn dị dưỡng ở 200C 38

3.5 Thông số động học quá trình nitrat hoá bùn hoạt tính ở 200C 38

3.6 Tóm tắt các thông số thiết kế bể SBR khử BOD và nitrat hoá 50

3.7 Tóm tắt các thông số thiết kế bể SBR khử nitrat 57

3.8 Tóm tắt các thông số thiết kế bể nén bùn ly tâm 61

3.9 Các thông số thiết kế song chắn rác 68

3.10 Bảng tóm tắt nồng độ MLSS và thể tích các vùng phản ứng 75

3.11 Kết quả tính toán MLSS và MLVSS 76

3.12 Bảng tóm tắt nồng độ MLSS và MLVSS theo từng bậc phản ứng 77

3.13 Bảng tóm tắt lưu lượng vào mỗi bậc phản ứng 78

3.14 Bảng tính toán nồng độ ammonia đầu ra và tốc độ nitrat hoá 79

3.15 Kết quả tính toán MLSS và MLVSS trong vùng thiếu khí 80

3.16 Nồng độ MLSS và MLVSS trong vùng thiếu khí 80

3.17 Kết quả tính toán F/Mb và tốc độ khử nitrat đặc trưng 81

3.18 Lượng nitrat được loại bỏ trong vùng thiếu khí 81

3.19 Bảng thể hiện cân bằng vật chất theo nitrat 81

3.20 Tóm tắt thông số thiết kế bể nén bùn ly tâm 95

4.1 Mô tả công trình và thiết bị phương án 1 106

4.2 Mô tả công trình và thiết bị phương án 2 107

4.3 Chi phí điện năng cho phương án 1 110

ĐẶT VẤN ĐỀ

vii

rong những năm gần đây, càng ngày mỗi con người chúng ta càng cảm thấy áplực của sự ô nhiễm môi trường đang đè nặng lên chính mình Đó chính là hậu quảcủa những hành động thiếu hiểu biết của con người nói riêng và từng bộ phận cộngđồng dân cư nói chung Dân số trên trái đất ngày càng tăng, hệ quả của sự gia tăng dân

số là sản xuất và tiêu dùng Sản xuất là đồng nghĩa với sử dụng tài nguyên, khai thác

và tàn phá các giá trị vật chất do môi trường thiên nhiên tạo dựng Không những thế

mà trong quá trình tồn tại và phát triển của mình con người đã thải ra ngoài môi trườnghàng loạt các chất thải vượt quá khả năng tự làm sạch của môi trường và làm cho môitrường ngày càng bị ô nhiễm trầm trọng Hiện tượng trái đất bị nóng lên, hiệu ứng nhàkính, các hiện tượng Elnino, Lanina, mưa axít chính là phản ứng của môi trường đáptrả lại những hành động xâm hại môi trường của con người Vì vậy, hơn lúc nào hết,mỗi người chúng ta đều nhận thấy cần phải chấn chỉnh lại những hành động của mình,cần phải quan tâm, chăm sóc cho môi trường sống xung quanh ta Đó chính là ngôinhà chung, là điều kiện cho sự tồn tại và phát triển của chính chúng ta và thế hệ concháu mai sau

T

Ở Việt Nam, ô nhiễm môi trường đang là vấn đề bức xúc, đáng lo ngại và ngàycàng chiếm được sự quan tâm đúng mức của xã hội và các chính sách phát triển củanhà nước

Mối quan tâm lớn nhất hiện nay chính là rác thải và các vấn đề môi trường nảysinh xung quanh các bãi chôn lấp rác Theo ban chỉ đạo quốc gia về cung cấp nướcsạch và vệ sinh môi trường thì tổng lượng rác thải hiện nay trong cả nước mỗi ngàygần 20.000 tấn, nhưng có tới 50% chưa được xử lý hoặc xử lý triệt để Trong đó cóhơn 10.000 tấn chất thải công nghiệp, gần 9000 tấn chất thải sinh hoạt, hơn 200 tấnchất thải bệnh viện… Tuy nhiên cho đến nay đa số các thành phố chưa có quy hoạchbãi chôn và xử lý chất thải Ít có bãi chôn lấp chất thải nào được xây dựng theo đúngquy cách, đảm bảo vệ sinh môi trường Các bãi rác này đa số vừa quá tải vừa gây ônhiễm nặng nề đối với môi trường đất, nước, không khí khu vực xung quanh làm nguyhại tới sức khoẻ và chất lượng cuộc sống của dân cư quanh vùng

Sự biến đổi và phân huỷ của các thành phần chất thải trong bãi rác dẫn đến sựhình thành nước rò rỉ và khí Các nguồn ô nhiễm này đã, đang và sẽ gây ô nhiễm môitrượng nghiêm trọng Nước rò rỉ phát sinh từ bãi rác chất độc hại nếu không được thugom và xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường thì nó sẽ có thể làm ô nhiễm môitrường đất và môi trường nước các vùng lân cận bãi rác

Nước rò rỉ sinh ra trong bãi chôn lấp chất thải rắn thấm qua chất thải đang bịphân huỷ sẽ mang theo nhiều tác nhân ô nhiễm Nước rò rỉ sẽ theo nước mưa tràn vàosông, suối, hồ gây ô nhiễm đến nguồn nước mặt Nếu bãi chôn lấp đó không được xâydựng theo đúng quy cách thì nước ró rỉ có thể thấm qua đáy bãi chôn lấp đi vào nguồn

nước ngầm không chỉ gây ô nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nước này mà còn có khảnăng gây ô nhiễm cho nguồn nước mặt trong trường hợp các chất ô nhiễm theo dòngnước ngầm bổ sung nước cho các con sông, suối, hồ.

Nước rò rỉ có nồng độ các chất bẩn hữu cơ (COD, BOD) các muối vô cơ của

Cl-, SO42-, CO3 rất cao Nước rò rỉ cũng chứa các hợp chất hữu cơ độc hại bao gồmcác hydrocácbon alipatic và vòng thơm, các chất hữu cơ bị halogen hoá Cáchydrocacbon đa vòng thơm có tính gây ung thư cũng tìm được trong nước ró rỉ, cácchất này có thể gây đột biến gen Sự hoà tan trong nước các hợp chất hydrocacbon bịclo hoá như DDT có thể làm tăng khả năng tạo phức với axit humic và axit fulvic, vàkhi người dân sử dụng các nguồn nước có ô nhiễm bởi các chất này cho nhu cầu sinhhoạt thì sẽ bị ảnh hưởng đến sức khoẻ

Những tác hại của nước rò rỉ là rất nghiêm trọng Vì vậy vấn đề xử lý nước rò rỉcần được quan tâm và đầu tư thích hợp

Nước rác cũ chứa hàm lượng nitơ cao nếu không được xử lý thì khi thải rangoài môi trường thì sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hoá cho nguồn tiếp nhận Luận vănnày được thực hiện nhằm thiết kế hệ thống xử lý nitơ trong nước rác cũ bằng phươngpháp sinh học (quá trình nitrát hoá và khử nitrát) nhằm loại bỏ hàm lượng nitơ trongnước rác cũ đến mức cho phép

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU

1.1 LỜI GIỚI THIỆU :

ix

Từ năm 1990 trở lại đây, bên cạnh nước thải và khí thải từ các hoạt động cộng nghiệp

và sinh hoạt là hai nguồn gây ô mhiễm nặng đến môi trường sống của thành phố HồChí Minh Vấn đề ô nhiễm môi trường do các bãi rác gây ra ngày càng nghiêm trọng,gây ra nhiều vấn đề nan giải nhất là trong công tác vận hành và quản lý các bãi chônlấp,cụ thể là nước rò rỉ Nước rò rỉ có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nướcngầm và đất Nước rò rỉ có nồng độ chất ô nhiễm cao, một lượng lớn tràn ra ngoài vàomùa mưa sẽ gây phản ứng mạnh mẽ đối với cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn lấp

Và đó là vấn đề nan giải nhất hiện nay

Thành phố Hồ Chí Minh hiện nay có 3 bãi chôn lấp rác sinh hoạt: Đông Thạnh (HócMôn), Gó Cát (Bình Hưng Hoà- Bình Chánh) và Phước Hiệp (Tam Tân- Củ Chi) Bãirác Đông Thạnh hình thành tự phát từ năm 1989, từ những hố khai thác đất Cho đếnnăm 2002, bải chiếm diện tích đất gần 40 ha, trong đó tổng diện tích phần chôn lấp là

32 ha.Tổng lượng rác chôn lấp cho đến nay khoảng trên 8 triệu tấn Bãi chôn lấp GòCát rộng 25 ha, được xây dựng theo cộng nghệ hiện đại có lớp lót chống thấm, hệthống thu gom khí và hệ thống xử lý nước rỉ rác Bãi chôn lấp Gò Cát hàng ngày tiếpnhận trung bình khoảng 2002 tấn rác Hiện nay bãi chôn lấp này có 2 hệ thống xử lýnước rỉ rác: Trung Tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường và VERMEER của HàLan Bãi chôn lấp Phước Hiệp vừa mới khởi công đầu năm 2003 theo công nghệ bãichôn lấp vệ sinh như bãi chôn lấp Gò Cát

Nước rò rỉ từ bãi rác cũ thông thường có nồng độ ammonia rất cao Hàm lượng nitơcao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong rêu, tảo, gây ra hiện tượng phúdưỡng hoá làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt oxy hoà tan trong nước Khí NH3

hoà tan > 0,2 mg/l gây chết nhiều loại cá Vì vậy xử lý nitơ trong nước rác là vấn đềcần được quan tâm

Nước rỉ rác của bãi rác Đông Thạnhcó nồng độ NH3-N cao, dao động trong khoảng

700 – 1250 mg/l, hàm lượng nitơ hữu cơ thấp (90 – 150 mg/l) do trải qua thời gian dàiphân huỷ sinh học nên phần lớn các hợp chất nitơ hữu cơ đã bị chuyển hoá thành N-

NH3 Như vậy, vấn đề khử nitơ trong nước rác cũ, cụ thể là nước rò rỉ của bãi chôn lấpĐông Thạnh, đặt ra ở đây cũng chính là khử ammonia

1.2 MỤC TIÊU :

Thiết kế hệ thống xử lý nitơ trong nước rò rỉ rác cũ của bãi rác Đông Thạnh để đạt tiêuchuẩn thải đầu ra tiêu chuẩn loại B, BOD5 = 50 mg/l, Nitơ tổng = 60mg/l, ammonia =

2.1 BÃI RÁC ĐÔNG THẠNH TP.HỒ CHÍ MINH:

2.1.1 Giới thiệu bãi rác Đông Thạnh :

Theo kế hoạch bãi rác Đông Thạnh phải đóng cửa vào tháng 8/2001, chuyển rác về đổ

ở bãi rác Gò Cát Tháng 8/2001, bãi rác Gò Cát chỉ mới tiếp nhận thí điểm khối lượngrác từ 300 tấn đến 500 tấn/ngày, nhưng mùi hôi xuất hiện đã lan rộng, những hộ dângần đó đã phản ứng nên việc tiếp nhận rác ở đây cũng phải tạm ngưng Khu xử lý rác

Gò Cát cho đến tháng 11/2001 vẫn chưa đảm bảo các giải pháp kỹ thuật nên chưa thể

đổ rác theo đúng kế hoạch Rác lại dồn trở về bãi rác Đông Thạnh Bãi rác ĐôngThạnh hiện nay đã quá tải với khoảng trên 8 triệu tấn, cao ngất gần như lộ thiên, trongkhi sức chứa thực tế của bãi rác này chỉ 4 triệu tấn

Khu xử lý rác Đông Thạnh nằm trong xã Đông Thạnh, phía Bắc huyện Hốc Môn, trênranh giới giáp với xã Bình Mỹ huyện Củ Chi, xung quanh là ruộng Địa hình nơi đâydạng đồng bằng cao hơi nghiêng về hướng sông Sài Gòn ở phía Đông và hướng rạchTra ở phía Bắc

Suốt hơn 10 năm qua, hầu như toàn bộ rác thải từ khu vực nội thành của TP Hồ ChíMinh được chôn lấp tại đây Bãi rác Đông Thạnh bắt đầu hoạt động đổ rác một cách tựphát vào năm 1989, trước đó ở đây là hố khai thác đất Đến năm 1991, nó chính thứctrở thành công trường xử lý rác Đông Thạnh do Công Ty Xử Lý Chất Thải trực thuộc

Sở Giao Thông Công Chánh TP Hồ Chí Minh quản lý Diện tích ban đầu là 10 ha, sau

đó mở rộng thêm Tổng diện tích công trường xử lý rác Đông Thạnh đã lên đến 43,5ha

Rác chôn ở bãi rác Đông Thạnh chủ yếu là rác sinh hoạt, chưa được phân loại, chưađược xử lý trước khi chôn lấp Trong đó phần lớn các loại rác có thể tái chế đã đượcngười dân thu lượm trên bãi, còn lại là rác hữu cơ, rác nilon cũ, các loại rác kháckhông thể tái chế Các công trình nghiên cứu rác thải ở TP Hồ Chí Minh cho thấythành phần thực phẩm dư thừa và chất hữu cơ (chủ yếu là rau, quả, thực phẩm…) 61 –96,6% Độ ẩm lên đến 70 – 80%, mùa mưa có thể lên đến 90 % (CENTEME 2002).Ngoài ra còn chứa nhiều chất thải sinh hoạt nguy hại và chất thải công nghiệp nguy hại

do không phân loại chất thải rắn tại nguồn và không kiểm soát được chất thải rắn đổvào bãi chôn lấp

Khuôn viên công trường quy hoạch tuyến đường cho xe chở rác , trạm cân xe, các hồchứa nước rò rỉ, khu vực chôn rác… Khu vực chôn rác phân ra nhiều lô, mỗi lô đào

hố sâu khoảng 8m rồi đổ rác xuống theo từng lớp, sau đó rải một lớp vôi bột và lấp lênmột lớp đất dày khoảng 20 – 30 cm Sau một thời gian nhất định, lớp rác này xẹpxuống thì tiến hành đổ tiếp lên đó một lớp rác khác, cứ thế lớp rác và lớp đất xen kẽnhau Chiều cao chất rác lên tới 9m so với mặt đất

2.1.2 Hiện trạng ô nhiễm môi trường :

Bãi rác Đông Thạnh do hình thành tự phát nên đã không có khoảng cách ly vệ sinh vớikhu dân cư Theo quy định, khoảng cách ly vệ sinh bãi rác phải cách xa khu vực dân

cư từ 300 – 1000 m Cũng do không được quy hoạch, thiết kế như một bãi chôn lấphợp vệ sinh đạt tiêu chuẩn ngay từ đầu nên bãi rác hoạt động đã mắc phải những saiphạm Thực tế bãi rác Đông Thạnh chỉ là một bãi đổ hở, không có lớp lót chống thấm,không có hệ thống thu gom khí và nước rò rỉ….Hậu quả là ô nhiễm môi trường ở bãirác Đông Thạnh khá nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của cộngđồng dân cư, ảnh hưởng đến sức khoẻ của dân cư xung quanh Rác thải chứa vô sốmầm bệnh và là môi trường tốt cho sự lây lan các mầm bệnh truyền nhiễm khác Gầnđây, người ta phát hện trong nước rác chứa các độc tố gây ung thư, đột biến gen

Thành phần chất thải rắn ở bãi rác Đông Thạnh chứa phần lớn các chất hữu cơ nhưthức ăn, vỏ rau củ…và các chất này dưới điều kiện phân huỷ kỵ khí đã tạo ra các chấtkhí vấn đề ở đây là khí sinh ra không được xử lý vì chưa có hệ thống thu gom Thànhphần khí gồm 55% CH4, 45% CO2 và một lượng nhỏ khí H2, H2S, NH3, Mercaptan.Khí metan là nguồn ô nhiễm nặng nhất Mùi hôi do sự phân huỷ do sự phân huỷprotein của động thực vật, đặc trưng là: H2S, NH3, CO2 Nồng độ H2S vượt mức chophép 6 – 1362 lần Việc điều tra cho thấy, ô nhiễm không khí tại bãi rác chủ yếu domùi của nước rò rỉ Vấn đề mùi và ruồi muỗi được xử lý bằng vôi và thuốc diệt ruồi.Năm 2000 đã có 3 sự cố tràn nước rỉ rác ra môi trường xung quanh do bể bờ bao trongmùa mưa do bờ bao bằng đất, mực nước hồ cao hơn nền ruộng, gây thiệt hại nặng nềcho sản xuất nông nghiệp làm cho hàng nghìn cây xanh được trồng cách đó khoảng 4năm để cải thiện môi trường bãi rác Đông Thạnh cũng bị chết dần Lượng nước rò rỉsinh ra khoảng 600 m3/ngày, chưa kể nước mưa Khối lượng nước rác tồn đọng lên đếnhơn 200000 m3 chứa trong 4 hồ với diện tích khoảng 3 ha Khi trời mưa nước mưa hoàcùng nước rác chảy khắp nơi khó có thể tách nước mưa và nước rác Có khoảng

100000 m3 nước chưa xử lý đã rò rỉ và tràn ra xung quanh, đang có nguy cơ tràn rakênh rạch, ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm Sự chuyển dời làm ô nhiễm nguồnnước ngầm tuy xảy ra chậm nhưng khả năng thấm sẽ diễn ra liên tục và có thể ảnhhưởng lâu dài đến hàng thế kỷ sau do cấu tạo địa tầng thuộc loại đất sét (laterit thường,sét pha có độ dày chặt không lớn lắm)

2.2 NƯỚC RÒ RỈ :

2.2.1 Khái niệm nước rò rỉ :

xiii

Nước rò rỉ là lượng nước thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm ở dạng hoà tanhoặc lơ lửng từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp Nước rác được hình thành khi

độ ẩm của rác vượt quá độ giữ nước Độ giữ nước của chất thải rắn- Field Capacity- làlượng nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không phát sinh ra dòng thấmhướng xuống dưới tác dụng trọng lực Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp,nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của cácchất thải do các thiết bị đầm nén hoặc do quá trình phân huỷ chất thải rắn làm cho lớpchất thải rắn sẽ xẹp dần xuống và tạo ra nước rác

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước rác :

Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi vật lý, hoá, sinh xảy racùng một lúc Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hoá học, sinh học đã đượcphân huỷ từ rác Thành phấn chất ô nhiễm trong nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố:thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm, chiềusâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của lớp phủ trên cùng, tốc độ di chuyển củanước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có mặt của các chất

ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãichôn lấp, việc chôn chất thải rắn đô thị với bùn từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt hoặcchất thải độc hại…

 Điều kiện thuỷ văn khu vực

 Hoạt động hoá học, sinh học, lượng ẩm, nhiệt độ, pH, mức độ ổn định

Bảng 2.1 Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo tuổi bãi rác

1 năm 5 năm 16 năm

mg/l CaCO3

mg/l CaCO3

mg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l

7.500 – 28.00010.000 – 40.0005,2 – 6,4

800 – 4.0003.500 – 5.000

25 – 35

56 – 4820,2 – 0,8

10 - 30

4.0008.0006,35.8102.20012_0,51.3303086,34500,06

< 0,50,4

80400_2.2505408_1,6701090,6900,06

< 0,50,1

Nguồn : Chian và DeWalle 1976, 1977

Quá trình phân huỷ chất thải rắn trải qua 3 giai đoạn chính, amonia trong nước rỉ ráccao chủ yếu trong giai đoạn 2 và 3:

- Giai đoạn 1 : Phân huỷ hiếu khí xảy ra nhanh, khoảng thời gian đặc trưng ít hơn 1

tháng Khi oxy có sẵn trong rác được sử dụng hết (trừ những vùng gần bề mặt) thì phaphân huỷ hiếu khí sẽ ngưng Giai đoạn 1 cũng có thể kéo dài một vài ngày hoặc mộttuần Tuy nhiên nó cũng có thể kéo dài thêm một khoảng thời gian lâu hơn và tạo ramột lượng đáng kể CO2 Một lượng đáng kể H2 cũng có thể được tạo ra (lên đến 20%thể tích), đặc biệt là những nơi chôn lấp khô ráo

- Giai đoạn 2 : Các vi sinh vật kị khí và tuỳ tiện thuỷ phân và lên men cellulose và

các chất có thể bị phân huỷ tạo ra các hợp chất đơn giản, hoà tan như là axit béo bayhơi (làm tăng giá trị BOD5) và amonia Giai đoạn 2 có thể kéo dài sau một vài năm,thậm chí cả thập niên Nước rò rỉ tạo ra trong giai đoạn này có giá trị BOD5 cao(thường lớn hơn 10.000 mg/l), BOD5/COD > 0,7, tỷ số này cho thấy thành phần chấthữu cơ hoà tan chiếm tỷ lệ cao và rất dễ phân huỷ sinh học Trong giai đoạn này, nước

rò rỉ có pH 5-6 , đậm đặc, mùi, nồng độ amonia cao (=< 1000 mg/l) Với đặc tính hoáhọc này, giúp hoà tan các thành phần khác trong rác dẫn đến nồng độ cao của Fe, Mn,

xv

Zn, Ca, Mg trong nước rác Khí sinh ra chủ yếu là CO2, mùi và hydrogen với hàmlượng ít hơn.

- Giai đoạn 3 : Sự phát triển chậm của vi khuẩn methane dần dần trở nên chiếm ưu thế

và bắt đầu phân huỷ những hợp chất đơn giản, tạo ra các hỗn hợp khí CO2 và CH4

(cộng với một số thành phần dạng vết khác) tạo nguồn khí của bãi rác Trong giaiđoạn 3 vi khuẩn lên men methane phát triển, chúng sử dụng những hợp chất hữu cơhoà tan (chủ yếu là những axit béo) là thành phần chính trong nước rò rỉ ở giai đoạn 2.Những vi khuẩn này là loại kỵ khí và chuyển đổi các hợp chất hữu cơ hoà tan thànhmethane và CO2, mà sau đó thoát ra ngoài như là khí của bãi rác Nước rò rỉ tạo ratrong suốt giai đoạn 3 thường ổn định Trong giai đoạn này hoạt động về mặt sinh họcđược xem là hiệu quả nhất Cân bằng động học cuối cùng tạo ra giữa vi khuẩn methane

và vi khuẩn tạo axit, chất thải tiếp tục phân huỷ tạo ra khí với tốc độ phân huỷ tươngđối cao, có thể sau nhiều năm Sau đó dần dần giảm tốc độ sau nhiều thập niên trướckhi trước khi rác đã được phân huỷ phần lớn khối lượng rác Nước rò rỉ tạo ra tronggiai đoạn 3 có hàm lượng BOD5 tương đối thấp, tỷ số BOD5/COD thấp Tuy nhiênammonia vẫn tiếp tục sinh ra từ quá trình lên men axit theo bậc 1 và có nồng độ rất caotrong nước rò rỉ Các chất vô cơ như: Fe, Na, K, SO42- và Cl- tiếp tục tan và rỉ ra từ bãirác trong nhiều năm

Ngoài ra còn có 2 giai đoạn phụ:

- Thời kỳ chuyển tiếp từ giai đoạn 2 sang giai đoạn 3: có thể xảy ra trong

nhiều năm, có thể không ngưng trong một thập niên (đôi khi không bao giờngưng) Oxy cạn dần và điều kiện kỵ khí bắt đầu phát triển, nitrat và sunphatđóng vai trò chất nhận electron trong các phản ứng chuyển hoá sinh học,thường bị khử đến khí N2 và H2S Trong giai đoạn này pH của nước rác bắt đầugiảm do sự hiện diện của các axit hữu cơ và ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ

CO2 trong bãi rác

- Giai đoạn chín mùi : xuất hiện sau khi các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học

đã chuyển thành CH4 và CO2 Lúc này tốc độ sinh khí giảm đáng kể do phầnlớn các chất dinh dưỡng đã dùng hết qua các pha trước và chất nền còn lại thìkhả năng phân huỷ sinh học khá chậm Khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2 Suốtpha này, nước rác chứa các chất hữu cơ trơ như axit humic và fulvic rất khóphân huỷ sinh học

Nhìn chung ở những bãi rác mới (giai đoạn axit), nước rác thường có pH thấp, nồng độBOD5, TOC, COD và kim loại nặng cao Ở những bãi rác lâu năm (giai đoạn methanecủa quá trình phân huỷ), pH = 6,5 – 7,5 Nồng độ chất ô nhiễm cũng giao động theomùa trong năm (mùa mưa và mùa khô)

Thành phần nước rác từ chất thải rắn sinh hoạt có hàm lượng chất ô nhiễm sinh học và

vi sinh gây bệnh cao Trong khi đó nước rò rỉ từ bãi chôn lấp chứa chất thải côngnghiệp thường có hàm lượng ô nhiễm vô cơ và kim loại nặng cao Nói cách khác ,thành phần tính chất nước rò rỉ liên quan chặt chẽ với thành phần đặc trưng của rác

B ng 2.2 Thành ph n và tính ch t n c rác đi n hình ảng 2.2 Thành phần và tính chất nước rác điển hình ần và tính chất nước rác điển hình ất nước rác điển hình ước rác điển hình ển hình

Thành phần Đơn vị Bãi mới Bãi lâu năm

(Trên 10 năm)Khoảng Trung bình

mg/lmg/lmg/l

50 - 1500

200 - 3000

50 - 1200

100001800020020025303000625050060

50 – 200

100 – 400

20 - 200

Nguồn : Tchobanoglous et.al 1993

2.3.2 Tính chất nước rò rỉ của bãi rác Đông Thạnh:

Khác với bãi chôn lấp Gò Cát, bãi chôn lấp Đông Thạnh có cả phần chôn lấp cũ (năm1990) và phần chôn lấp mới (đanh hoạt động) Vì vậy bãi chôn lấp Đông Thạnh có cảnguồn nước rò rỉ cũ đang chứa trong các hồ và nước rò rỉ mới theo thời gian khác nhauđang tiếp tục sinh ra

Dưới đây là các bảng số liệu phân tích nước rò rỉ bãi rác Đông Thạnh ở những thờiđiểm khác nhau và trích từ các nguồn khác nhau sẽ giúp có cái nhìn khái quát về thànhphần và tính chất nước rò rỉ ở bãi rác Đông Thạnh, sự thay đổi tính chất nước rác theomùa, thời gian và đặc điểm ô nhiễm của nước rác hiện tại

Bảng 2.3 Tính chất nước rác Đông Thạnh theo mùa

xvii

pH 6,4 5,9Tổng chất rắn hoà tan mg/l 10.200 29.000Chất rắn lơ lửng mg/l 2.200 6.000

Độ kiềm (CaCO3) mg/l 8.600 10.800

N-NH4 mg/l 920 10.200BOD5 mg/l 13.200 31.000COD mg/l 17.600 47.000

Nguồn : EPC 1996

Bảng 2.4 Tính chất nước rác Đông Thạnh Thông số Đơn vị Giá trị thấp Giá trị cao

Từ các bảng trên ta thấy rằng: Chất lượng nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn rác,theo mùa (mùa khô nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác cao hơn 2-3 lần so vớimùa mưa) Phân tích từ các bảng số liệu cho thấy rằng sau một thời gian phân huỷ,hàm lượng BOD, COD khi bãi rác bắt đầu đóng cửa đã giảm nhiều so với thời giantrước đây Tỷ lệ BOD5/COD hiện nay đã giảm xuống rất thấp, chỉ còn khoảng 0,2-0,3.Hàm lượng SS cũng giảm vì nước rác đã lắng khá lâu Hiện nay pH dao động trongkhoảng 8-8,5 do nước rác có độ kiềm cao được tạo ra bởi các axit humic, fulvic,ammonia và một số hợp chất khác Tóm lại, nước rác lưu chứa trong các hồ và ứ đọng

ở một số chỗ bị ô nhiễm rất nặng, mùi hôi khó chịu Nước có hàm lượng chất hữu cơkhó phân huỷ sinh học, độ kiềm, ammonia và vi sinh gây bệnh cao

Kim loại nặng trong nước rỉ rác Đông Thạnh:

Theo EMS thuộc Bộ KH CNMT, 8/2000 thì hàm lượng Cd < 0,001 mg/l;Pb<0,02 mg/l; Hg < 0,01 mg/l; Cu < 0,01 mg/l

Theo công ty xử lý chất thải thành phố Hồ Chí Minh, 2000 phân tích các mẫunước rác lấy ở các vị trí khác nhau cho thấy nồng độ của Pb từ 0,05 – 0,37 ppm; Hg =0,02 ppm; Zn = (0.08 – 3,33) ppm

Theo các nghiên cứu trước đây về khả năng gây ức chế của kim loại nặng lênloài vi khuẩn nitrat hoá như: Skinner và Walker (1961) cho thấy các kim loại nặng với

nồng độ gây độc cho loài Nitrosomonas được tìm thấy như: niken = 0,25 mg/l; Crom =

0,25 mg/l; đồng = (0,1 – 0,5) mg/l Beckman (1972) cho biết 100% loài Nitrosomonas

bị ức chế với nồng độ niken và kẽm là 3mg/l Loveless và Painter (1968) cho biết loàiNitrosomonas bị ức chế hoàn toàn với nồng độ đồng là 0,1 mg/l

Theo các kết quả phân tích trên thì nồng độ các kim loại nặng trong nước rỉ rácĐông Thạnh chưa gây ức chế quá trình nitrat hoá

2.4 SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AMMONIA :

2.4.1 Phương pháp hoá lý :

a – Phương pháp clo hoá:

Ammonia bị oxy hoá thành khí nitơ Quá trình này liên quan đến một chuỗi phản ứng phức tạp hình thành các sản phẩm trung gian như: NH2Cl, NHCl2, NCl3 Ngoài khí nitocòn có NO3- Phản ứng đơn giản được viết như sau:

NH4 + 1,5 Cl2 = 0,5 N2 + 3Cl- + 4 H+

NH4 + 4 Cl2 + 3 H2O = NO3- + 10 H+ + 8 Cl

-Nhu cầu clo cho phản ứng là 7,6 mgCl2/mg NH4 -N bị oxy hoá Do ammonia chuyểnhoá thành nitrat và một số sản phẩm khác nên liều lượng Cl2 thực tế khoảng 10 mg/mg

NH4+-N Quá trình clo hoá tạo ra một lượng đáng kể axit HCl nên độ kiềm bị tiêu thụ

là 10,7 mgCaCO3/mg NH4+-N bị oxy hoá Khoảng pH tối ưu cho quá trình 6-7

Ưu điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư thấp, bảo đảm mức khử trùng cao, nếukiểm soát thích hợp hầu như tất cả NH4 -N trong nước thải có thể bị oxy hoá thành khí

N2 giảm mức độc hại cho bầu khí quyển, tốc độ phản ứng nhanh, ít nhạy cảm với chấtđộc hay nhiệt độ, chiếm ít diện tích, đồng thời có tác dụng khử trùng

Nhược điểm là lượng clo dư cao gây độc cho thuỷ sinh, nhạy cảm với pH dẫn đến chiphí hoá chất và chi phí vận hành cao, tăng TDS dòng ra, sự hình thành các hợp chấthalogen hoá hữu cơ như trihalomethanes (CHCl3) là chất gây ung thư, lưu trữ và phânphối phải an toàn

Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế và hiệu quả của quá trình:

 Xáo trộn tạo sự tiếp xúc giữa nước thải va Cl2

 Thời gian tiếp xúc

Do đó, pH là một yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả quá trình Bên cạnh đó quátrình còn rất nhạy cảm với sự thay đổi của nhiệt độ, nhiệt độ cảng giảm thì độ hoà tanammonia càng tăng Vì vậy, nhiệt độ giảm thì lượng không khí cần cung cấp tăng đáng

kể nhu cầu năng lượng sử dụng

Ưu điểm là nếu vận hành thích hợp, quá trình có thể cho hiệu quả khử ammonia cao,không nhạy cảm với các chất độc hại, không tạo căn dư Tuy nhiên quá trình cũng tồntại những bất lợi như khi pH cao, CO2 bị hấp thụ từ không khí kết hợp với vôi (nếu sửdụng để nâng pH) tạo nên đóng cặn CaCO3 trong tháp Mặt khác, quá trình cho hiệuquả thấp ở điều kiện thời tiết lạnh

Các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế và hiệu quả quá trình:

 Hình dạng thiết bị

 pH

 Tải lượng

xxi

 Chiều cao và không gian thiết bị

 Lưu lượng không khí

 Cặn hình thành

c- Phương pháp trao đổi ion :

Một trong những loại nhựa tự nhiên dùng để khử ammonia tốt nhất là clinoptilolite(một dạng zeolit) bởi tính chọn lọc của nó đối với ion NH4 hơn là ion Ca2+, Mg2+, Na+.Năng suất của nhựa này tương đối ổn định trong khoảng pH từ 4 – 8

Phương trình tổng quát cho quá trình trao đổi ion:

R-A + NH4+  R-NH4 + A+

Phương pháp này có ưu điểm thực hiện ở nhiệt độ thấp (không thích hợp cho quá trìnhcho quá trình nitrat hoá/ khử nitrat sinh học hay tách khí), dòng ra có nồng độammonia và TDS thấp, khí NH3 thu hồi được tuần hoàn sử dụng cho sản xuất

Tuy nhiên phương pháp trao đổi ion có một số nhược điểm sau: hệ thống tái sinh phứctạp và vấn đề liên quan đến vòng đời của nhựa trao đổi, nồng độ của các cation khácnhau như Ca2+, Mg2+, Na+ cao làm giảm hiệu xuất của quá trình, yêu cầu phải tiền xử lýbằng lọc để ngăn ngừa tích luỹ cặn lơ lửng, chi phí đầu tư và vận hành cao

2.4.2 Xử lý bằng phương pháp sinh học:

Hai quá trình sinh học cơ bản khử nitơ trong nước thải là quá trình nitrat hoá và khửnitrat Hai quá trình này được thực hiện kết hợp với nhau để khử N-NH4 trong nướcthải, thực ra nó chỉ chuyển nitơ từ dạng này sang dạng khác Do đó cần phải thực hiệnbước tiếp theo là quá trình khử nitrat để chuyển chúng thành dạng khí nitơ thoát rakhỏi nước thải

A Quá trình Nitrat hoá ( Nitrification)

1- Mô tả quá trình:

Quá trình nitrat hoá là quá trình oxy hóa hợp chất chứa nitơ, đầu tiên là ammonia đượcchuyển hoá thành nitrit sau đó nitrit được oxy hóa thành nitrat Quá trình nitrat hoáđược diễn ra theo hai bước liên quan đến hai chủng loại vi sinh vật tự dưỡng

NO2- + 0,5 O2 → NO3- (2)Phương trình phản ứng (1) và (2) tạo năng lượng Theo Painter (1970), năng lượng tạo

ra từ quá trình oxy hoá ammonia khoảng 66-84 kcal/mol ammonia và từ oxy hoá nitrit

khoảng 17,5 kcal/mol nitrit Nitrosomonas và Nitrobacter sử dụng năng lượng này cho

sự sinh trưởng của tế bào và duy trì sự sống Tổng hợp hai phản ứng được viết lại nhưsau:

NH4+ + 2 O2 → NO3- + 2 H+ + H2O (3)

Từ phương trình (3), lượng oxy tiêu thụ là 4,57 g/g NH4+-N bị oxyhoá, trong đó 3,43 g/

g sử dụng cho tạo nitrit và 1,14 g/g sử dụng cho tạo nitrat, 2 đương lượng ion H+ tạo rakhi oxy hoá 1 mol ammonium, ion H+ trở lại phản ứng với 2 đương lượng ionbicacbonate trong nước thải Kết quả là 7,14 g độ kiềm CaCO3 bị tiêu thụ/g NH4 bịoxyhoá

Phương trình (3) sẽ thay đổi chút ít khi quá trình tổng hợp sinh khối được xem xét đến,nhu cầu oxy sẽ ít hơn 4,57 g do oxy còn nhận được từ sự cố định CO2, một sốammonia và bicacbonate đi vào trong tế bào Cùng với năng lượng đạt được, ionammonium được tiêu thụ vào trong tế bào Phản ứng tạo sinh khối đươc viết như sau:

4 CO2 + HCO3- + NH4 + H2O → C5H7O2N + 5 O2

- Theo U.S.EPA Nitrogen Control Manual (1975): toàn bộ phản ứng oxy hoá và tổng

hợp sinh khối được viết như sau:

NH4+ + 1,83 O2 + 1,98 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + 0,98 NO3- +

1,041 H2O + 1,88 H2CO3

Nhu cầu oxy là 4,2 g/g NH4+-N bị oxy hoá

- Theo Gujer và Jenkins (1974) : toàn bộ phản ứng oxy hoá và tổng hợp sinh khốiđược viết như sau:

1,02 NH4 + 1,89 O2 + 2,02 HCO3- → 0,021 C5H7O2N + NO3- +

1,06 H2O + 1,92 H2CO3

Nhu cầu oxy giảm xuống còn 4,3 gO2/gNH4+ bị oxy hoá, độ kiềm tiêu thụ tăng lên 7,2g/g NH4+ bị oxy hoá

2- Kết hợp hay tách riêng quá trình nitrat hoá với oxy hoá chất hữu cơ:

Oxy hoá cacbon và nitrat hoá có thể xảy ra trong một công trình đơn vị hay trong haicông trình riêng biệt Quá trình sinh trưởng lơ lửng hay sinh trưởng bám dính được ápdụng cho hai loại trên

xxiii

Vi khuẩn nitrat hoá có mặt hầu hết trong các quá trình sinh học hiếu khí, nhưng sốlượng bị hạn chế Khả năng nitrat hoá của các quá trình bùn hoạt tính khác nhau tuỳthuộc vào tỷ số BOD5/TKN Theo U.S.EPA: khi tỷ số BOD5/TKN ≥ 5 thì quá trìnhoxy hoá cácbon và nitrat kết hợp, BOD5/TKN < 3 hai quá trình oxyhoá cacbon vànitrat hoá được tách riêng.

3- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hoá:

a- Oxy hoà tan (DO) :

Phương trình động học của Monod:

DO N

K

N

O n

n n

max





Trong đó: DO là nồng độ oxy hoà tan, mg/l

Kn là hệ số bán bão hoà đối với nitơ, mg/l

Ko là hệ số bán bão hoà đối với DO, mg/l

Ảnh hưởng cùa DO lên quá trình nitrat hoá khác nhau được báo cáo từ các nghiên cứukhác nhau của Downing và Scragg (1958) cho thấy: nồng độ DO cần thiết cho quátrình nitrat hoá xảy ra ít nhất là 0,3 mg/l Schoberl và Angel nghiên cứu trong phòng

thí nghiệm (1964): tốc độ nitrat hoá đối với Nitrosomonas không phụ thuộc vào DO nếu DO trên 1mg/l và đối với Nitrobacter > 2mg/l Boon và Laudeluot (1962) nghiên cứu tốc độ sinh trưởng của Nitrobacter winogradki ở nồng độ DO là 1 mg/l và DO bão

hoà ở nhiệt độ 30 – 35 0C cho thấy tốc độ sinh trưởng ở nồng độ DO là 1 mg/l thì thấphơn ở nồng độ DO bão hoà và tuỳ thuộc vào nhiệt độ Tốc độ sinh trưởng ở DO =1mg/l bằng 97%, 80%, 70%, 58% ở DO bão hoà tương ứng với các nhiệt độ 20; 23,7;29; 35 oC Sự khác nhau của những nghiên cứu ảnh hưởng DO lên động học phản ứngđược giải thích dựa trên cơ chế vận chuyển và tiêu thụ oxy của các bông bùn hoạt tính

b- pH :

Một số nghiên cứu quan sát cho thấy rằng tốc độ nitrat hoá cực đại khi pH nằm trongkhoảng 7,2 – 9,0 Ảnh hưởng của pH lên tốc độ nitrat hoá khác nhau được báo cáo từcác nghiên cứu khác nhau như: U.S.EPA (1975) đề xuất phương trình ảnh hưởng của

pH lên tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn nitrat trong các hệ thống kết hợp oxy hoácacbon và nitrat hoá khi pH < 7,2

pH n,

 = n, 7 2(1 – 0,833(7,2 – pH))Angle và Alexander (1958) và Downing (1964) cho thấy ít có sự ảnh hưởng khi pH =7,2 – 8 và tốc độ nitrat hoá giảm tuyến tính khi pH < 7,2 Boon và Laudelout (1962)

cho thấy tốc độ nitrat hoá đối với Nitrobacter ở pH = 6,5 bằng 60% tốc độ ở pH = 7,5.

Antoniou et.al (1990) sử dụng các mẻ vi sinh nuôi cấy chưa thích nghi cho thấy tốc độnitrat hoá ở pH = 6,9 bằng 84% tốc độ ở pH = 7,0 tại 20oC Tốc độ nitrat hoá ở pH =6,8 bằng 42% tốc độ ở pH = 17,8 tại 150C, ở nhiệt độ thấp hơn thì ảnh hưởng của pHnhiều hơn Stankwich (1972), Haug và McCathy (1972) cho thấy tốc độ sinh trưởngriêng cực đại được phục hồi sau khi thích nghi với pH thấp hơn và thích nghi hoàntoàn sau 10 ngày khi pH giảm từ 7 – 6 trong các quá trình sinh trưởng bám dính.

c- Nhiệt độ :

Nhiệt độ ảnh hưởng lên tốc độ sinh trưởng riêng cực đại của vi khuẩn nitrat hoá Tốc

độ nitrat hoá suy giảm với sự suy giảm nhiệt độ Một số nghiên cứu đề xuất mối quan

hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại như sau:

Bảng 2.7 : Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại

Nguồn n, maxtheo nhiệt độ

max ,

n

 (ngày)-1

100C 150C 200CDowning (1964)

0,470,340,180,18

0,770,500,370,26Nhiệt độ ảnh hưởng đến hệ số bán bảo hòa Kn của quá trình nitrat hoá:

- Knowles et.el (1965) đề nghị mối quan hệ giữa Kn và nhiệt độ:

xxv

đến khi nồng độ khí ammonia từ 10 – 50 mg/l Beccari et.al (1979) cho thấy sự oxyhoá ammonia thành nitrit ít nhạy cảm hơn sự oxy hoá nitrit thành nitrat ở pH thấp Sự

ức chế quá trình oxy hoá nitrit thành nitrat ở pH thấp là do sự hiện diện của axit nitro(HNO2) tự do (FNA: Free Nitrous Acid) Anthonisen et.al (1976) cho thấy nồng độFNA từ 0,2 – 2,8 mg/l sẽ ức chế loài Nitrobacter Nồng độ khí ammonia tự do (FA:Free Ammonia) và FNA được biểu diễn như sau:

FA, mg/l =

W b

pH

K K

TA

/

) 14 / 17 )(

10 )(

(

Trong đó: Kb/Kw = e6344(273+T)

TA: tổng ammonia trong dung dịch gồm khí NH3 và ion NH4+, mg/l

Kb, Kw: Hằng số ion hoá của phương trình cân bằng ammonia và nước

)14/46)(

(

Trong đó: Ka = e-2300(273+T)

T: nhiệt độ, 0C

NO: tổng FNA và nitrat dạng ion hoá, mg/l

Bảng 2.8 Loài Nitrobacter bị ức chế trong khoảng nồng độ ammonium và NO 3

-theo pH ở 20 0 C

pH NH 4 + - N, mg/l NO 3 - - N, mg/l

6,06,57,07,58,0

Skinner và Walker (1961) cho thấy các kim loại với nồng độ gây độc cho loài

Nitrosomonas được tìm thấy như: Ni = 0,25 mg/l, Cr = 0,25 mg/l, Cu = 0,1 – 0,5 mg/l.

Beckman et.al (1972) cho thấy 100% loài Nitrosomonas bị ức chế với nồng độ niken

và kẽm là 3 mg/l Loveless và Painter (1968) cho thấy loài Nitrosomonas bị ức chế

hoàn toàn với nồng độ đồng là 0,1 mg/l Painter (1970) cho thấy các tác nhân nhưthioure, allyl-thioure, 8-hydroxyquinoline, salicyladotime và histidine gây độc cho loài

Nitrosomonas Pepton làm giảm tốc độ sinh trưởng của loài Nitrosomonas 25% ở nồng

Nguồn : Hockenburg và Grady, 1977

f- Thời gian lưu bùn (SRT):

Thời gian lưu bùn phải đủ lâu để đảm bảo cho vi khuẩn nitrat hoá phát triển ổn định.Thời gian lưu bùn rất quan trọng đối với nước thải chứa các hợp chất độc hại SRT đủlâu để cho vi khuẩn thích nghi dần với các chất độc hại Theo Bridle và cộng sự chothấy đối với một số nước thải công nghiệp chứa các hợp chất độc hại SRT > 160 ngàythì hiệu quả nitrat hoá đạt > 90% Thời gian lưu bùn ảnh hưởng tới nhu cầu oxy màloài vi khuẩn nitrat hoá nhạy cảm với yếu tố này

B- QUÁ TRÌNH KHỬ NITRAT (DENITRIFICATION) :

xxvii

1- Mô tả quá trình:

Khử nitrat là bước thứ hai theo sau quá trình nitrat hoá, là quá trình khử nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide (N2O) hoặc nitrit oxide (NO) được thực hiệntrong môi trường thiếu khí (anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơhoặc vô cơ

nitrat-Hai con đường khử nitrat có thể xảy ra trong hệ thống sinh học đó là:

 Đồng hoá: Con đường đồng hoá liên quan khử nitrat thành ammonia sử dụng

cho tổng hợp tế bào Nó xảy ra khi ammonia không có sẵn, độc lập với sự ứcchế oxy

 Dị hoá (hay khử nitrat): Khử nitrat bằng con đường dị hoá liên quan đến sự

khử nitrat thành oxide nitrite, oxide nitrous và nitơ:

NO3- → NO2- → NO(g) → N2O (g) → N2 (g)

Một số loài vi khuẩn khử nitrat được biết như: Bacillus, Pseudomonas,

Methanomonas, Paracoccus, Spirillum, Thiobacilus, Micrococcus, Denitrobacillus, Xanthomonas (Painter, 1970) Hầu hết vi khuẩn khử nitrat là dị dưỡng, nghĩa là chúng

lấy cacbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ các hợp chất hữu cơ Bên cạnh đó, vẫn còn

có một số loài tự dưỡng, chúng nhận cacbon cho quá trình tổng hợp tế bào từ các hợp

chất vô cơ Ví dụ loài Thiobacillus denitrificans oxy hoá nguyên tố lưu huỳnh tạo năng

lượng và nhận nguồn cacbon tổng hợp tế bào từ CO2 tan trong nước hay HCO3-

a- Phương trình sinh hoá của quá trình khử nitrat sinh học:

Phương trình sinh hoá sử dụng methanol làm nguồn cacbon chuyển nitrat thành khínitơ có ý nghĩa trong thiết kế: nhu cầu oxy bị khử 2,86 g/g nitrat bị khử Độ kiềm sinh

ra là 3,57 g CaCO3/ g nitrat bị khử nếu nitrat là nguồn nitơ cho tổng hợp tế bào Cònnếu N-NH4 có sẵn, độ kiềm sinh ra thấp hơn từ 2,9 – 3 g CaCO3/g nitrat bị khử

b- Nhu cầu chất hữu cơ :

Quá trình khử nitrat đòi hỏi phải cung cấp nguồn cacbon dễ phân huỷ sinh học Điềunày có thể thực hiện bằng một trong 3 cách sau đây:

 Cấp nguồn cacbon từ bên ngoài như methanol, nước thải đô thị hoặc acetat

 Sử dụng BOD của chính nước thải làm nguồn cacbon, thực hiện bằng cách :

Tuần hoàn lại một phần lớn nước sau khi sau khi đã nitrat hoá đến vùng thiếukhí ờ vị trí đầu sơ đồ

Dẫn một phần nước thải thô đầu vào hay đầu ra sau xử lý sơ bộ vào vùngchứa nitrat

 Sử dụng nguồn cacbon của chính tế bào do quá trình hô hấp nội bào

Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả quá trình khử nitrat sinh học :

 Nồng độ chất nhận electron hiện diện gồm nitrat, nitrit, DO và sulfate Sự hiệndiện của DO phải loại trừ trước khi tiến hành khử nitrat

 Bản chất tự nhiên của chất cho electron: Hợp chất hữu cơ được vi sinh sử dụngnguồn electron cho quá trình trao đổi năng lượng cũng như nguồn cacbon chotổng hợp tế bào nhựng hợp chất vô cơ như H2 và S2- chỉ cung cấp electron chotrao đổi năng lượng

 Mức độ khử nitrat, sự thiếu chất hữu cơ làm cho quá trình chuyển đổi bị ngưng,dẫn đến nitrat bị loại bỏ không hoàn toàn

 Ảnh hưởng của tốc độ sinh trưởng riêng của vi khuẩn khử nitrat đến nhu cầuchất hữu cơ Ảnh hưởng này đáng kể đối với các hệ thống sử dụng nguồncacbon bổ sung từ bên ngoài

c- Độ kiềm sinh ra:

Theo McCarty (1969) độ kiềm sinh ra được tính tóan từ cân bằng phản ứng sau:

NO3- + 1,08 CH3OH + 0,24 H2CO3 → 0,056 C5H7O2N + 0,47 N2 +

1,44H2O + 0,76 CO2 + OH

-Do đó độ kiềm sinh ra là 3,57 mg CaCO3/mg NO3—N bị khử khi NO3- được sử dụngcho tổng hợp tế bào Trong nước thải có sẵn ammonia thì độ kiềm sinh ra ít hơn domột phần nitrat chuyển thành ammonia cho tổng hợp tế bào được thay thế bởiammonia có sẵn

2- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat :

a- Loại và nồng độ chất hữu cơ chứa cacbon :

- Phương trình năng lượng sử dụng methanol làm chất nhận electron:

b- DO :

Quá trình khử nitrat xảy ra trong điều kiện thiếu khí nên sự hiện diện DO ảnh hưởngđáng kể đến hiệu quả quá trình vì sự hiện diện của oxy ức chế các enzyme khử nitrat,làm chậm tốc độ khử nitrat Oxy ức chế các enzyme nitrit mạnh hơn các enzyme khửnitrat , nhưng quá trình vẫn có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí như trường hợp củamương oxy hoá khử nitơ

Theo các nghiên cứu của Skerman và MacRae (1957), Terai và Mori (1975) cho biết

loài Pseudomonas bị ức chế ở DO ≥ 0,2 mg/l Nelson và Knowless (1978) cho biết

khử nitrat bị dừng khi DO là 0,13 mg/l Wheatland et.al (1959) chi thấy tốc độ khửnitrat ở DO = 0,2 mg/l chỉ bằng một nửa tốc độ khử nitrat ở DO là 0 mg/l DO tăng lên

2 mg/l thì tốc độ khử nitrat chỉ bằng 105 ở DO là 0 mg/l

c- Độ kiềm và pH :

Quá trình khử nitrat sinh ra độ kiềm, axit cacbonic chuyển thành bicarbonate Độ kiềmtạo ra trong phản ứng khử nitrat làm tăng làm pH thay vì giảm trong phản ứng nitrathoá Trái ngược với quá trình nitrat hoá, người ta ít quan tâm đến ảnh hưởng của pHlên tốc độ khử nitrat Một số nghiên cứu xác định pH tối ưu cho quá trình nằm giữa 7

và 8 Cụ thể còn tuỳ thuộc vào loài vi khuẩn hiện diện và đặc tính nước thải Phươngtrình sau đã được sử dụng để mô tả ảnh hưởng của pH lên tốc độ sinh trưởng riêng của

vi khuẩn khử nitrat:

max ,

Delwiche (1954), Bremmer và Shaw (1958) cho thấy tốc độ khử nitrat không bị ảnhhưởng khi pH từ 7 – 8, pH từ 8 – 9,5 và từ 4 – 7 thì tốc độ khử nitrat hoá giảm tuyếntính Điều kiện pH trung hoà, sự chuyển đổi oxide nitrous thành khí nitơ chiếm ưu thế.

d- Nhiệt độ :

Nhiệt độ ảnh hưởng lên cả tốc độ sinh trưởng của vi khuẩn và tốc độ khử nitrat Vikhuẩn khử nitrat phát triển ở nhiệt độ từ 5 – 25 0C Ở khoảng nhiệt độ này, tốc độ tănggấp đôi khi nhiệt độ tăng 10 0C

20 20 ,

e- Thời gian lưu bùn (SRT) :

Lượng nitrat sẽ được khử với quá trình ứng với lượng chất hữu cơ đã cho phụ thuộcvào SRT SRT lâu hơn, chất cho electron (chất hữu cơ) sẽ đi đến chất nhận electron(nitrat) nhiều hơn là đi vào sinh khối, lượng nitrat sẽ bị khử đi nhiều hơn Tỷ số

N

S 

 / là lượng chất hữu cơ sử dụng tính theo COD phải được cung cấp để loại bỏlượng nitrat đã cho phụ thuộc vào SRT Số lượng chất cho electron sẽ giảm khi thờigian lưu bùn tăng do xảy ra phân huỷ nội bào

2.4.3 Giới thiệu một số công trình sinh học ứng dụng khử nitơ :

1- Quá trình LUDZACK – ETTINGER hiệu chỉnh (1973) :

Quá trình này được đề nghị bởi Barnad (1973) Nitrat hoá và khử nitrat hoá xảy ratrong cùng một bể Nitrat hoá xảy ra trong vùng hiếu khí phía sau, khử nitrat xảy ratrong vùng thiếu khí phía trước Nguồn cacbon cần thiết cho quá trình khử nitrat hoáđược lấy từ dòng thải đầu vào Quá trình này có thể kiểm toàn bộ phần khử nitrat bằngcách thay đổi tỷ số dòng tuần hoàn nội Tổng hiệu suất khử nitơ và tốc độ khử nitrathoá của quá trình được gia tăng Thể tích vùng khử nitrat hoá nhỏ hơn khi so sánh vớiquá trình Wuhrmann và Ludzack- Ettinger

Anoxic

Tu n hoàn bùn dần và tính chất nước rác điển hình ư

Tu n hoàn bùn l ngần và tính chất nước rác điển hình ỏng

Bùn tu n hoànần và tính chất nước rác điển hình

N c vàoước rác điển hình

Hình 2.1 : Sơ đồ quá trình LUDZACK – ETTINGER hiệu chỉnh (1973) 2- Quá trình BARDENPHO TM :

Quá trình gồm bốn vùng hiếu khí và thiếu khí xen kẽ, dòng tuần hoàn từ vùng hiếu khíđầu tiên đến vùng thiếu khí đầu chuỗi với lưu lượng từ 4 – 6 lần lưu lượng vào Quátrình khử nitơ hoàn thiện hơn so với quá trình một, hai, ba bậc Vùng thiếu khí thứnhất không đạt được khử nitrat hoàn toàn thì vùng thiếu khí thứ hai khử bổ sung thêm

và hầu như khử lượng nitrat từ vùng hiếu khí thứ hai sang một cách hoàn toàn và sửdụng cacbon từ quá trình hô hấp nội sinh của vi sinh vật Vùng hiếu khí sau cùng đuổikhí nitơ ra khỏi hỗn hợp bùn lỏng để ngăn ngừa bùn nổi ở bể lắng đợt hai

Hình 2.2 : Sơ đồ quá trình BARDENPHO MT

3- SBR (Sequencing Batch Reactors)

Anoxic Oxic Oxic

N c vàoước rác điển hình Anoxic L ng

ắng

Bùn dư

N p đ yạp đầy ần và tính chất nước rác điển hình Ph n ngảng 2.2 Thành phần và tính chất nước rác điển hình ứng L ngắng Tháo Chờ

N c raước rác điển hình

Hình 2.3 : Các giai đoạn của quá trình SBR

Các giai đoạn của quá trình phản ứng từng mẻ (SBR) xảy ra nối tiếp nhau trong cùngmột bể Các giai đoạn của quá trình xử lý là một chuỗi nối tiếp: Nạp đầy, phản ứng,lắng, tháo, chờ

Khử nitơ trong SBR có thể chia làm hai giai đoạn sau:

 Giai đoạn 1: Giai đoạn đầu tiên là giai đoạn thổi khí nhằm kết hợp oxy hoácacbon và nitrat

 Giai đoạn 2: Giai đoạn này là giai đoạn thiếu khí nhằm thực hiện quá trình khửnitrat

4- Mương oxy hóa:

Quá trình oxy hoá cacbon, nitrat hoá và khử nitrat xảy ra trong cùng một mương trongcác vùng hiếu khí và thiếu khí được tạo ra theo chiều dài của mương Trong mươngoxy hoá, DO sẽ cao nhất trong vùng xáo trộn và giảm dần dọc theo chiều dài mương

do sự tiêu thụ oxy của sinh khối khi hỗn hợp bùn lỏng di chuyển quanh mương Saukhi đủ thời gian di chuyển, vùng thiếu khí sẽ được tạo ra phía sau tính từ thiết bị khuấytrộn cơ khí

Nhược điểm của mương oxy hóa ứng dụng để nitơ là tốc độ nitrat hoá và khử nitrat sẽthấp do thời gian lưu giữ bùn tương đối lâu cho quá trình nitrat hoá, nồng độ chất hữu

cơ dễ phân huỷ sinh học thấp và do nồng độ DO tiếp giáp giữa hai vùng thiếu khí vàhiếu khí Do đó lượng sinh khối phải lớn đề bù lại tốc độ phản ứng chậm

Hình 2.4 : Sơ đồ mương oxy hóa khử nitơ 5- BIOERG :

Công nghệ BIOERG được đưa ra bởi công ty thiết bị môi trường Nhật Bản Ebara, ứngdụng để khử nitơ kết hợp với khử photpho Bể gồm 3 ngăn: kị khí, thiếu khí và hiếukhí kế tiếp nhau và có đặc trưng sau:

 Khử nitơ và photpho kết hợp

 Kết hợp giữa sinh trưởng lơ lửng và sinh trưởng bám dính bằng cách thêm vàocác giá thể dạng viên có đường kính từ 3 – 5 mm chế tạo từ polyethylen glycoltrong ngăn thổi khí để thúc đẩy và ổn định quá trình nitrat hoá

 Giảm thời gian xử lý

 Tiết kiệm năng lượng vận hành

 Tách các giá thể ở đầu ra bằng lưới chắn có kết cấu đặc biệt

 Dễ áp dụng cho các trạm xử lý đang hoạt động

Hình 2.5 : Sơ đồ công nghệ BIOERG kết hợp khử nitơ và photpho

L ngắngOxic

AnoxicAnearobic

Bùn tu n hoànần và tính chất nước rác điển hình

Bùn dư

N c vàoước rác điển hình Nước rác điển hình

c ra

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG

XỬ LÝ

3.1 THÔNG SỐ THIẾT KẾ :

xxxv

Bảng 3.1: Số liệu đần và tính chất nước rác điển hình u vào c a h th ng x lý ủa hệ thống xử lý ệ thống xử lý ống xử lý ử lý

Thông số đầu vào Đơn vị Giá trị Yêu cầu đầu ra (Tiêu

400

8 – 8,3280054013751100134108,920

4500 – 6000350220

5,5 – 910050601 -6-100-

-3.2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ:

Dựa vào số liệu nước thải đầu vào ta thấy nồng độ ammonia rất cao vì vậy ta lựa chọncông nghệ xử lý sinh học nitrat hoá ammonia thành nitrat rồi sau đó mới khử nitratthành khí N2 Quá trình nitrat hoá được áp dụng trong điều kiện hiếu khí nên ta có thể

kết hợp quá trình nitrat hoá và khử BOD trong cùng một bể, còn quá trình khử nitratthì được thực hiện trong điều kiện thiếu khí

Dựa vào điều kiện của bãi chôn lấp: diện tích dành cho khu xử lý nước thải là 3000 m2

không tính diện tích các hồ chứa nước rò rỉ, chỉ còn hồ số 7 là còn chứa nước thải cần

xử lý còn các hồ khác nước đã được xử lý nên ta có thể tận dụng lại các hồ chứa để xử

lý nước… và dựa vào tiêu chuẩn đầu ra của nước sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn loại Bnên công nghệ xử lý thích hợp đối với xử lý nước rác của bãi rác Đông Thạnh là:

Phương án 1: Sử dụng công trình xử lý là bể sinh học phản ứng từng mẻ (SBR) Ưu

điểm của SBR là không cần sử dụng bể lắng II và không cần bơm bùn tuần hoàn, hiệuquả xử lý cao, vận hành đơn giản, hệ thống kiểm soát tự động được gia tăng tuy nhiênđòi hỏi chi phí đầu tư lớn Đồng thời trong khi xảy ra quá trình nitrat hoá thì pH trongnước sẽ giảm vì vậy ta phải tốn chi phí hoá chất để trung hoà pH tạo điều kiện thuậnlợi cho vi khuẩn phát triển

Phương án 2: Sử dụng công trình xử lý là bể phản ứng sinh học khử nitơ từng bậc

(Step-Feed Biological Nitrogen-Removal Process) Bể gồm các vùng phản ứng hiếukhí và thiếu xen kẽ với nhau Nước thải đầu vào được phân phối vào các vùng thiếukhí của bể với tỷ lệ: 1:4:3:2 Ưu điểm của bể này là kết hợp các quá trình xử lý: khửBOD, nitrat hoá và khử nitrat Hơn nữa quá trình nitrat hoá và khử nitrat được thiết kếxen kẽ nhau nên ta có thể sử dụng lượng oxy và độ kiềm sinh ra từ quá trình khử nitrat

để cung cấp cho quá trình nitrat hoá do vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng sục khí vàchi phí hoá chất Tuy nhiên nếu áp dụng bể này ta phải sử dụng thêm bể lắng II tuầnhoàn bùn từ bể lắng II về để duy trì nồng độ bùn cần thiết trong bể Nhược điểm của

bể là vận hành phức tạp và hiệu quả xử lý không cao bằng SBR

NƯỚC TỪ CÁC HỒ CHỨA NƯỚC RỈ

HỒ XỬ LÝ BỔ SUNG

NGUỒN TIẾP NHẬN

SÂN PHƠI BÙN

CHÔN LẤP

3.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ và vai trò các công trình đơn vị:

1- Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước rỉ rác chứa trong các hồ chứa được bơm về trạm xử lý được đưa qua song chắnrác để loại bỏ rác có kích thước lớn có trong nước thải, nước qua song chắn rác đượcchứa trong các hầm bơm và được bơm lên các bể SBR khử BOD và nitrat hoá Sau khiđược khử BOD và amonia trong nước thải thì nước thải sẽ được đưa qua bể SBR khửnitrat Cuối cùng nước được đưa qua hồ hoàn thiện để ổn định tính chất của nước trướckhi thải vào nguồn tiếp nhận

Bùn lắng được thải bỏ từ các bể SBR khử BOD và nitrat hoá với bể SBR khử nitrathoá sẽ được đưa vể bể nén bùn trọng lực để giảm độ ẩm của hỗn hợp bùn còn 95%

Sau đó hỗn hợp bùn vừa được nén sẽ tiếp tục được khử nước ở sân phơi bùn Bùn khô

sẽ được đưa đi chôn lấp

2- Nhiệm vụ các công trình đơn vị:

a- Song chắn rác:

Song chắn rác với cấu tạo gồm các thanh inox đặt sát nhau và được đặt nghiêng mộtgóc 60o so với phương ngang Song chắn rác loại bỏ những rác có kích thước lớn đểbảo vệ các công trình xử lý tiếp theo và hệ thống bơm

b- Hầm bơm:

Hầm bơm có nhiệm vụ chứa nước thải để bơm lên các bể SBR khử BOD và nitrat hoá.Trong hầm bơm đặt hai bơm chìm Kích thước hầm bơm phải đủ lớn để cung cấp nước

đủ và kịp thời cho bể SBR

c- Bể SBR khử BOD và nitrat hoá:

Bể này hoạt động theo chu kỳ, mỗi chu kỳ gồm có các giai đoạn như: vô nước, sục khí,lắng, rút nước và rút bùn Trong giai đoạn sục khí thì có quá trình khử BOD và nitrathoá xảy ra và như vậy sẽ làm giảm được nồng độ BOD và ammonia trong nước thải.Ammonia trong nước thải sẽ chuyển thành dạng nitrit, nitrat và sẽ được tiếp tục xử lý

ở bể SBR khử nitrat Quá trình nitrat hoá sẽ làm cho pH của nước thải giảm, vì vậyNaOH được thêm vào để duy trì pH từ 7,2 – 8,3 để không ảnh hưởng đến các vi khuẩnhoạt động trong bể

d- Bể SBR khử nitrat:

Chu kỳ hoạt động của bể gôm các giai đoạn: vô nước, khuấy, đuổi khí, lắng, rút nước

và rút bùn Quá trình khử nitrat được thực hiện trong điều kiện thiếu khí nên ở bể này

ta chỉ khuấy chất lỏng với tốc độ khuấy 25 – 30 vòng/phút để tạo điều kiện vi khuẩnkhử nitrat tiếp xúc với các thành phần dinh dưỡng trong nước thải và để xáo trộn hoàntoàn không lắng bùn Trong bể này ta phải bổ sung thêm chất hữu cơ cho nước thải để

vi khuẩn có đủ thức ăn để sinh trưởng và phát triển, chất hữu cơ được thêm vào ở đây

là mật rỉ đường Các thành phần nitrat và nitrit trong nước thải sẽ được chuyển thànhdạng khí do quá trình khử nitrat trong giai đoạn thiếu khí và các khí này sẽ được đuổi

ra bằng cách khuấy nhanh trong 15 phút

e- Hồ xử lý bổ sung:

Nước thải từ bể SBR khử nitrat được dẫn vào hồ xử lý bổ sung nhằm ổn định tính chấtnước thải Hồ này thực chất là một hồ sinh học tự nhiên, được tính toán thiết kế vớithời gian lưu nước trong hồ là 1,5 ngày

xxxix

Nhằm làm giảm độ ẩm của bùn còn 75% và bùn khô sẽ được đem đi chôn lấp Nước

từ quá trình thấm của dung dịch bùn sẽ được thu gom bằng hệ thống ống đặt trong lớpsỏi đỡ của sân phơi và được dẫn về hầm bơm để tiếp tục quá trình xử lý

3.3.3 Tính toán các công trình đơn vị :

Bảng 3.2 Thông số thiết kế SCR kiểu lấy rác cơ khí

Kích thước song chắn

 Chiều rộng, mm

 Chiều sâu, mm

 Khoảng cách giữa các thanh song, mm

Độ dốc đặt thanh chắn so với phương thẳng đứng, độ

Vận tốc dòng chảy trong mương phía trước SCR, m/s

150 - 600

a- Số khe hở của song chắn rác được tính theo công thức:

n = K

v h l

Q



Trong đó: