Bài tập lớn quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại

WT = Độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý kg/m3 WCM= Độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ kg/m3 WA= lượng nước thấm từ phía trên nước mưa kg/m3 WLG= Lương nước thất thoát trong quá trình hình

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG

BỘ MÔN KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP LỚN

“Quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại”

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

DANH MỤC CÁC HÌNH 4

MỞ ĐẦU 5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC 6

CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 18

2.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới 18

2.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam 27

CHƯƠNG III: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ VÀ CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 51

3.1 Các phương pháp xử lý 51

3.2 Căn cứ lựa chọn phương án keo tụ bằng chất keo tụ 54

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 1: Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác bãi chôn lấp mới

và lâu năm [1] 7

Bảng 1 2: Hệ số thoát nước bề mặt đối với các loại đất phủ 11

Bảng 1 3: Các thành phần của nước rác cần được xác định khi thiết kế trạm xử lý nước rác [2] 15

Bảng 1 4: Tóm tắt phương pháp khử BOD trong nước rác 16

Bảng 1 5: Tóm tắt phương pháp khử COD và độ màu trong nước rác 17

Bảng 1 6: Tóm tắt phương pháp khử kim loại nặng trong nước rác 17

Bảng 2 1: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 1) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác 20

Bảng 2 2: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 2) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý 22

Bảng 2 3: Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý 25

Bảng 2 4: So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc 27

Bảng 2 5: Thành phần nước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội 33

Bảng 2 6: Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy ngày 31/8/06) 38

Bảng 2 7: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp 42

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1 1: Sơ đồ cân bằng nước 9

Hình 1 2: Sơ đồ điển hình của hệ thống thu gom nước rác 13

Hình 1 3: Các phương án bố trí đường ống thu gom nước rác 14

Hình 2 1: Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức 19

Hình 2 2: Nồng độ các chất ô nhiễm sau các công đoạn xử lý 20

Hình 2 3: Công nghệ xử lý nước rỉ rác 21

Hình 2 4: Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý 23

Hình 2 5: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc 24

Hình 2 6: Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn 28

Hình 2 7: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn 30

Hình 2 8: Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát 34

Hình 2 9: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát 36

Hình 2 10: Sơ đồ công nghệ BCL Phước Hiệp 39

Hình 2 11: Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt tại BCL Phước Hiệp 41

Hình 2 12: Sơ đồ Xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp vi sinh kết hợp hóa học 45

Hình 2 13: Đầu vào và bể pha trộn hóa chất số 1 46

Hình 2 14: Bể pha trộn hóa chất số 2 47

Hình 2 15: Hồ cỏ cấp I 49

Hình 2 16: Hồ cỏ cấp II 50

Hình 3 1: Sơ đồ công nghệ đề xuất để xử lý nước rỉ rác BCL Phước Hiệp 56

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 4

MỞ ĐẦU

Môi trường ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống con người và tác động không nhỏ đếnmôi trường xung quanh Trong lịch sử phát triển loài người, chưa bao giờ Môi Trường vàđiều kiện sống lại được quan tâm như những năm gần đây

Khi vấn đề Môi Trường đã trở thành sự thách thức đối với quá trình phát triển kinh

tế - xã hội nói riêng hay đối với quá trình tiến hóa của nhân loại nói chung thì cũng là lúcngười ta khẩn trương tìm kiếm những giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề Môi Trườngbức bách được đặt ra.Tùy theo tình hình cụ thể của từng nơi, từng lúc, màu sắc của cácgiải pháp này rất đa dạng Đây là một trong những vấn đề hàng đầu mà hầu hết các nướctrên thế giới quan tâm và tập trung giải quyết, nhằm cân bằng hệ sinh thái, bảo vệ MôiTrường sống trong lành cho con người trên thế giới

Với tình hình như hiện nay, mỗi ngày ở khắp mọi nơi trên đất nước cũng như cácthành phố lớn đang thải ra những lượng rác khổng lồ.Chúng hầu hết được đem đến đếncác công trường và chôn xuống lòng đất với số tiền ngân sách chi ra để vận chuyển, xử lý

vô cùng lớn.Thử hình dung, mỗi ngày có hàng ngàn tấn rác đổ về các bãi chôn lấp, nếukhông được xử lý thì tình trạng môi trường sẽ ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sứckhỏe người dân khu vực xung quanh Tất cả mọi thứ được gom lại và chôn lấp, bãi chônlấp rác trở thành một nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi một lượng nước rỉ rác khổng lồ cóhàm lượng ô nhiễm hữu cơ cao do đó vùng đất này gần như trở thành một vùng đất chếtnếu như không được quan tâm xử lý, khắc phục các yếu tố gây ô nhiễm

Vì vậy, để góp phần xử lý một lượng lớn nước rỉ rác như trên thì cần phải có phươngpháp xử lý mang lại hiệu quả cao, đơn giản và ít tốn kém Bài luận dưới đây phần nào cho

ta thấy các phương pháp/công nghệ tiên tiến được sử dụng phổ biến hiện nay trên ViệtNam và thế giới

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC

Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của ô chôn lấp, kéotheo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chon lấp

Sự có mặt của nước rác trong bãi chôn lấp rác có cả mặt tích cực lẫn mặt tiêu cựccho hoạt động của bãi rác.Nước rất cần cho một số quá trình hóa học và sinh học xảy ratrong bãi chôn lấp để phân hủy rác.Mặt khác, nước có thể tạo ra xói mòn trên tầng đất nén

và có những vấn đề lắng đọng trong dòng nước mặt chảy qua.Nước rác có thể chảy vàocác tầng nước ngầm và các dòng nước sạch và từ đó gây ô nhiễm đến nguồn nướcuống.Vì vậy, vấn đề cần quan tâm khi thiết kế, xây dựng cho hoạt động của một bãi chonlấp là kiểm soát nước rác

Quá trình hình thành nước rác: Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chônlấp Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây:

- Nước có sẵn và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp;

- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác;

- Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác;

- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn rác;

- Nước mưa xuống khu vực chôn lấp rác trước khi được phủ đất và trước khi ô rácđóng lại;

- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đầy (ô rác được đónglại)

Nước có sẵn trong rác thải là nhỏ nhất Nước từ những khu vực khác chảy qua bãichôn lấp cần phải thu gom bằng hệ thống thoát nước Hệ thống thoát nước không chỉ bảo

vệ những khu vực chôn lấp rác khỏi bị xói mòn trong thời gian hoạt động mà còn tiêuthoát lượng nước thừa ngấm vào các ô rác và tạo ra nước rác.Nước mưa là không có cáchnào để ngăn chặn không cho chảy vào ô rác.Có thể hạn chế được lượng nước mưa ngấmvào ô rác bằng cách trồng thảm thực vật sau khi bãi đã đóng

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 6

Thành phần của nước rác: Việc tổng hợp và đặc trưng hóa thành phần nước rác là rấtkhó vì một loạt các điều kiện tác động lên sự hình thành của nước rác Thời gian chôn lấp,khí hậu, mùa, độ ẩm của bãi rác, mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm và loạirác chôn lấp, tất cả đều tạo nên thành phần của nước rác Độ nén, loại và độ dày củanguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần của nước rác Các số liệu tiêubiểu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm được trình bày ởbảng sau:

Bảng 1.1: Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác bãi chôn lấp

mới và lâu năm[1]

Thành phần

Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu

năm(trên 10năm)

Khoảng Trung bìnhNhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), mg/l

Tổng lượng carbon hữu cơ (TOC), mg.l

Nhu cầu oxy hóa học (COD), mg/l

50 – 200

100 – 400

20 – 200

20 – 50

Như vậy, sự hình thành khí và nước rác trong quá trình chôn lấp là những mối quantâm lớn trong công tác vận hành và quản lý các bãi chôn lấp ở các đô thị.

Thành phần của nước rác thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phânhủy sinh học Sau giai đoạn háo khí ngắn (một vài tuần), tiếp đến là hai giai đoạn phânhủy: giai đoạn phân hủy yếm khí tùy tiện tạo ra axit và giai đoạn phân hủy yếm khí tuyệtđối tạo ra khí metan

Trong giai đoạn tạo axit các hợp chất đơn giản được hình thành như axit béo, aminoaxit và carboxylic axit Giai đoạn axit có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, phụ thuộcvào bản chất không đồng nhất của rác Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

- Nồng độ cao các axit béo dễ bay hơi;

- pH nghiêng về tính axit;

- BOD cao;

- Tỉ lệ BOD/COD cao;

- Nồng độ NH4 và nito hữu cơ cao

Trong giai đoạn tạo metan, vi khuẩn tạo khí metan là nổi trội nhất Chúng thay thếcác axit bằng các sản phẩm cuối cùng là khí metan và cacbonic.Giai đoạn tạo thành khímetan có thể tiếp tục đến 100 năm sau hoặc lâu hơn nữa Đặc trưng chất lượng cửa nướcrác trong giai đoạn này:

- Nồng độ cao các axit béo dễ bay hơi rất thấp;

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 8

tạo thành được dựa vào “Phương pháp cân bằng nước” Sơ đồ cân bằng nước thể hiện ởhình sau:

Hình 1.1: Sơ đồ cân bằng nước

Phương trình cân bằng nước có thể biểu diễn như sau:

WT = Độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3)

WCM= Độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3)

WA= lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m3)

WLG= Lương nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m3)

W

W V = Lương nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3)

WE= Lương nước thất thoát do quá trình hơi hóa bề mặt (kg/m3)

( )

WB L = Lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m3)

Trên cơ sở của phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, dộ bốc hơi,

hệ số giữ nước của rác sau khi nén trong bãi rác, lượng rác rò rỉ có thể tính theo mô hìnhvận chuyển một chiều của nước rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ như sau:

.(W W ) [P.(1 - R) - E].A

Trong đó:

Q: là lưu lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi rác(m3/ngày);

M: khối lượng rác trung bình ngày(t/ngày);

W2: độ ẩm của rác sau khi nén (%);

W1: độ ẩm của rác trước khi nén (%);

P: lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất (mm.ngày);

R: hệ số thoát nước bề mặt, lấy theo bảng1.2;

E: lượng nước bốc hơi lấy bằng 5mm.ngày (thường 5-6mm/ngày)

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 10

Bảng 1.2: Hệ số thoát nước bề mặt đối với các loại đất phủ

Loại đất trên bề mặt Hệ số thoát nước bề mặtĐất pha cát, độ dốc 0 – 2%

Hệ thống thu gom nước rác: Khi sử dụng lớp chống thấm, nước rác sẽ được giữtrong bãi chôn lấp và phải được thu đi nếu không nó sẽ chảy tràn ra các cạnh của lớpchống thấm Bãi chôn lấp rác thải hợp vệ sinh cần phải có một hệ thống thu gom nước rác

từ đáy ô chôn lấp và được tập trung dẫn về nơi xử lý trước khi xả ra ngoài Hệ thống thugom này bao gồm: Tầng thu gom nước rác và mạng lưới ống thu gom

- Tầng thu gom nước rác được đặt ở trên đáy và thành ô chôn lấp và nằm trên tầngchống thấm của đáy ô chôn lấp hoặc trên màng tổng hợp chống thấm tùy theotừng trường hợp Tầng thu gom nước rác phải có chiều dày ít nhất 50cm vớinhững đặc tính như sau:

 Có ít nhất 5% khối lượng hạt có kích thước ≤ 0,075mm;

 Có hệ thống thấm tối thiểu bằng 1.10-2 cm/s

- Mạng lưới ống thu nước rác được đặt ở bên trong tầng thu gom nước rácnhư đã mô tả ở trên phủ lên toàn bộ đáy ô chôn lấp Mạng lưới đường ống thu nướcrác này phải đáp ứng các yêu cầu sau:

 Có thành bên trong nhẵn và đường kính tối thiểu là 150mm;

 Có độ dốc tối thiểu là 1%;

 Lớp bọc bao quanh đường ống thu gom nước rác bao gồm: một lớp đất có độhạt ít nhất 5% khối lượng hạt là hạt có đường kính 0,075 mm hoặc một màng

lọc tổng hợp có hiệu quả lọc tương đương để ngăn sự di chuyển các hạt quámịn xuống hệ thống thu gom sao cho nước rác tự chảy nhanh nhất xuống hệthống thu gom.

Việc thiêt kế hệ thống thu gom nước rác phụ thuộc vào những đặc trưng của nướcrác phụ thuộc vào những đặc trưng của nước rác phải tuân thủ theo các nguyên tắc cơ bảnsau:

- Hệ thống thu gom nước rác phải được thiết kế và lắp đặt để hạn chế khả năng tích

tụ nước rác ở đáy ô chôn lấp Thông thường, khi sử dụng lớp chống thấm, nướcrác sẽ được giữ trong bãi chôn lấp và phải được thu đi nếu không nó sẽ chảy tràn

ra các cạnh của lớp chống thấm Việc thiết kế hệ thống thu gom nước rác phụthuộc và những đặc trưng của bãi chôn lấp nhưng có thể tuân thủ theo các hướngdẫn chung như sau:

 Hệ thống thu gom phải đủ lớn để có thể vận chuyển nước rác ra khỏi bãi Điềunày liên quan nhiều đến số lượng ống và khoảng cách đặt ống

 Hệ thống thu gom nước rác phải được thiết kế và lắp đặt để hạn chế khả năngtích tụ nước rác ở đáy ô chôn lấp và phải có độ dốc tối thiểu 1%

- Hệ thống thu gom phải có khả năng làm sạch vì chúng rất dễ bị kín Thườngthường, người ta sử dụng những ống được đục lỗ từ 15 – 20 cm có độ bền vững

về mặt cấu trúc khi đặt ở bất cứ độ sâu nào trong bãi chôn lấp Nếu hệ thống thugom này được đặt sâu trong bãi chôn lấp có nén ép thì phải sử dụng ống dày hơn

và phải thực hiện kỹ thuật làm đệm ống đặc biệt để tránh vỡ ống dưới áp suất lớn.Hình dạng chung nhất của hệ thống thu gom nước rác là chạy vòng quanh chu vicủa bãi chôn lấp nhằm hạn chế dòng chảy đi khỏi bãi chôn lấp sau này và sau đó

hệ thống này chạy chéo nhau bên trong bãi chôn lấp với đủ đường ống để đưadòng nước rác lớn nhất ra khỏi bãi Sơ đồ điển hình của hệ thống thu gom nướcrác được thể hiện ở hình1.2 Các phương án bố trí đường ống thu gom nước rácđược thể hiện ở hình 1.3

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 12

Hình 1.2: Sơ đồ điển hình của hệ thống thu gom nước rác

Hình 1.3: Các phương án bố trí đường ống thu gom nước rác

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 14

Xử lý nước rác: Để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, trước hết phải có được các sốliệu về thành phần và tính chất của nước rác Các thành phần của nước rác cần phải đượcxác định khi thiết kế trạm xử lý theo bảng1.3.

Bảng 1.3: Các thành phần của nước rác cần được xác định khi thiết kế trạm xử

pH, Coliform Yêu cầu đối với các công trình xử lý để đạt chất

lượng của dòng xả theo tiêu chuẩn quy định

Fe2+, Mn2+, các kim loại nặng,

màu, mùi

Không nhất thiết phải xem xét khi thiết lập cácthống số thiết kế vì những chất này sẽ được khửtrong quá trình xử lý các thành phần khác

Quá trình xử lý sơ bộ: Thông thường là các song chắn rác, hố lắng sơ bộ, ở quá trìnhnày pH của nước rác thường từ 6,0 – 8,0, tuy nhiên giá trị của pH có thể thay đổi tùythuộc vào thành phần của rác và tính chất của nền đất

Quá trình xử lý sinh học: Ở quá trình này, BOD, COD và các hợp chất của nito sẽđược giảm Các công trình thường được sử dụng là bể aerotank, hồ thổi khí, đĩa lọc sinhhọc, bể lọc sinh học…Tóm tắt cơ chế khử BOD trong nước rác được trình bày ở bảng 1.4

Bảng 1.4: Tóm tắt phương pháp khử BOD trong nước rác

Hấp phụ các chất hữu

cơ hòa tan bởi các hạtcarbon hoạt tính

Tuyển nổi và tách cácchất lơ lửng và cácchất hữu cơ hòa tanỨng dụng

Giảm hàm lượng BODtrong nước rác ở nồng độcao Hiệu suất > 90%

Giảm hàm lượngBOD trong nước rác

ở nồng độ thấp

Sử dụng khi nồng độ

SS trong nước rác rấtcao

Quá trình hóa – lý: Quá trình này chủ yếu khử COD, độ màu, lượng cặn lơ lửng, kimloại nặng và Coliform Các phương pháp ứng dụng bao gồm đóng rắn, lắng, hấp phụcarbon hoạt tính và hóa học Tóm tắt cơ chế khử kim loại nặng trong nước rác được trìnhbày ở bảng 1.5 Tóm tắt cơ chế khử kim loại nặng trong nước rác được trình bày ở bảng1.6

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 16

Bảng 1.5: Tóm tắt phương pháp khử COD và độ màu trong nước rác

Phân hủy sinhhọc các chất bẩnhữu cơ bởi hoạtđộng của các visinh vật

Tuyển nổi vàtách các chất lơlửng và cácchất hữu cơ hòatan

Ứng

dụng

Giảm hàm lượngBOD trong nướcrác ở nồng độ cao

Hiệu suất > 90%

Giảm hàm lượngBOD trong nướcrác ở nồng độthấp

lượng BODtrong nước rác ởnồng độ cao

Hiệu suất > 90%

Sử dụng khinồng độ SStrong nước rácrất cao

Bảng 1.6: Tóm tắt phương pháp khử kim loại nặng trong nước rác

Nguyên tắc

Xử lý keo tụ (kiềm) Hấp phụ carbon hoạt

tính

Keo tụ bằng chấthoạt tínhTạo ra dạng hidroxit của

kim loại sau đó lắng(môi trường kiềm)

Hấp phụ các ion kim loạihòa tan bởi các hạtcarbon hoạt tính

Tách ion kim loạikhỏi nước rác saulắng

Ứng dụng Thích hợp với nước rác

có nồng độ đâm đặc

Giá thành xử lý cao,thich hợp khử kim loạitrong nước rác có nồng

độ thấp

Sử dụng khi nồng

độ SS trong nướcrác rất cao

CHƯƠNG II: CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC2.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới

a Đức

Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức được tham khảo là công nghệkết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong công nghệ xử

lý là áp dụng các quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bên cạnh đó bể lắngđược áp dụng với mục đích lắng các bông cặn từ quá trình sinh học và để giảm ảnh hưởngcủa chất rắn lơ lửng đến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được áp dụng để loại bỏ mộtphần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơ lửng Phần chất hữu cơ khó phân hủysinh học còn lại sau quá trình khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chấthữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân hủy sinh học làm tănghiệu quả xử lý cho quá trình sinh học phía sau và khoáng hóa một phần chất hữu cơ tạothành CO2 và H2O Sau bể oxy hóa bằng ozone các thành phần hữu cơ có khả năng phânhủy sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bể tiếp xúc sinh học quay.Bể lọc là bước cuốicùng của dây chuyền xử lý với mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bể tiếp xúc sinh họcquay, sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức được trình bày trong Hình2.1 (công nghệ 1) Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong nước rỉrác như COD, NH4+, và AOX (absorbable organic halides)sau quá trình xử lý đạt tiêuchuẩn xả vào nguồn tiếp nhận, nồng độ các chất ô nhiễm sau mỗi công đoạn xử lý đượctrình bày trong bảng 2.1

Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức:

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 18

Khử nitratNước rỉ rác

Nitrat hóa

Hình 2.1: Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức

Bảng 2.1: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 1) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác

Thông số Đơn vị Đầu vào Ra khử Ra oxy Ra sinh học Nồng độ giới

Hình 2.2: Nồng độ các chất ô nhiễm sau các công đoạn xử lý

Với thành phần nước rỉ rác đầu vào có nồng độ COD thấp, AOX, NH4+ cao dâychuyền công nghệ kết hợp giữa sinh học, hóa học và cơ học là hợp lý Sau bước nitratehóa và khử nitrate, hiệu quả xử lý khử nitơ đạt cao nhất 99.9%, hiệu quả khử COD đạt65%, và AOX đạt hiệuquả 40% Mục đích chính của quá trình oxy hóa là oxy hóa các hợpchất hữu cơ khó/không cókhả năng phân hủy sinh học, hai thành phần được khử chínhtrong quá trình oxy hóa là COD và AOX với hiệu quả là 85% và 91%, kết quả cho thấytrong bước oxy hóa các hợp chất AOX được xử lý triệt để hơn Đối với công đoạn xử lýsinh học bằng bể sinh học lọc tiếp xúc hiệu quả xử lý không cao, COD chỉ đạt 46% vàAOX đạt 43% số liệu phù hợp với tính chất của nước rỉ rác là khó phân hủy Tuy nhiên,SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 20

công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao do sử dụng ozone và công đoạn nitratehóa và khử nitrate đòi hỏi năng lượng cao.

Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý:

Hình 2.3: Công nghệ xử lý nước rỉ rác

Một công nghệ khác cũng được áp dụng tại miền Bắc nước Đức để xử lý nước rỉ ráccủa BCL đã được vận hành trong thời gian dài (từ năm 1993), công nghệ áp dụng xử lýnước rỉ rác bao gồm công đoạn khử ammonium bằng phương pháp sinh hóa truyền thốngvới hai quá trình nitrate hóa và khử nitrate, ammonium sẽ được nhóm vi sinh vậtnitrosomonas oxy hóa thành nitrite và nitrite tiếp tục được nhóm vi sinh vật nitrobacter

Nguồn tiếp nhận

Nitrat hóaKhử nitrat

oxy hóa thành nitritate và khí nitơ tự do, hiệu quả khử nitơ đạt 99.9% và COD đạt 45%trong giai đọan này Bể lắng được ứng dụng để tách các bông bùn từ bể sinh học, các chấthữu cơ còn lại sau quá trình khử nitơ chỉ là các chất khó/không có khả năng phân hủy sinhhọc, do đó phương pháp hóa lý, cụ thể là quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính được ápdụng, tạo bông và kết tủa là bước tiếp theo sau công đoạn hấp phụ, trong giai đoạn nàyhiệu quả xử lý COD đạt 86% và AOX đạt 87% Trung hòa là công đoạn cuối của dâychuyền xử lý nước rỉ rác tại BCL.Với dây chuyền công nghệ kết hợp các quá trình sinhhọc, hấp phụ và keo tụ nồng độ của các chất ô nhiễm chính sau xử lý đều đạt nồng độ giớihạn.

Bảng 2.2: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 2) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý

Thông số Đơn vị Đầu vào Đầu ra sinh học Ra cuối cùng Nồng độ giới hạn

b Hàn Quốc

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức là

áp dụng quá trình sinh học (kị khí, nitrate hoá và khử nitrate) và quá trình xử lý hóa lý(keo tụ hai giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/không có khả năngphân hủy sinh học), sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc,công suất 3.500 – 7.500m3/ngày được trình bày trong Hình 2.5

Nguồn [4]

Hình 2.5: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc

Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Hàn Quốc bao gồm hai công trình chính: quá trình xử

lý sinh học (quá trình phân hủy sinh học kị khí và quá trình khử nitơ) và quá trình hóa lý.Trong giai đoạn đầu vận hành BCL (1992) quá trình phân hủy kị khí là một công đoạncần thiết để xử lý các chất hữu cơ có nồng độ cao như nước rỉ rác phát sinh trong giaiđoạn đầu vận hành bãi chôn lấp, đến năm 2004, do sự giảm tải trọng chất hữu cơ sau 12năm hoạt động (1992-2004) nên hiện tại quá trình phân hủy kị khí được thay thế bằng quátrình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng

Quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng được áp dụng trong công nghệ này làMLE(Modified Ludzack Ettinger), công nghệ MLE chủ yếu để xử lý nitơ trong nước rỉrác và gồm hai quá trình chính: quá trình nitrate hóa và quá trình khử nitrate, theo côngnghệ MLE nước được tuần hoàn trong bể anoxic với tỷ lệ tuần hoàn là 600% (100% tuầnhoàn trong bể khử nitrate và 500% tuần hoàn từ bể lắng) Đối với quá trình nitrate hóa(oxy hóa ammonia) nước rỉ rác được lưu trong bể 6,3 ngày, vi khuẩn chuyển hóaammonia thành nitrite và nitrate Sau giai đoạn nitrate hóa, nước rỉ rác được chuyển sanggiai đoạn khử nitrat, khi đó vi khuẩn chuyển hóa nitrate chuyển nitrate thành nitơ tự do,trong giai đoạn này nước rỉ rác được lưu trong 2,5 ngày

Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh học đểđược xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lý baoSVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 24

gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉrác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không caodao động trong khoảng dưới đây:

Bảng 2.3: Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý

lý sinh học quá trình keo tụ và oxy hóa bằng Fenton được áp dụng và vận hành khá thànhcông từ tháng 3 năm 2000 đến tháng 11năm 2003, nồng độ COD đầu ra dao động trongkhoảng 200 – 300 mg/l Tuy nhiên trong quá trình vận hành có hiện tượng bông cặn nổilên, dẫn đến độ màu sau xử lý cao Do đó từ tháng 12 năm 2003 cho đến nay công nghệ

xử lý nước rỉ rác của BCL Sudokwon đã thay quá trình keo tụ - Fenton bằng quá trình keo

tụ 2 bậc Số liệu cho thấy hiệu quả xử lý COD hầu như tương tự nhau đối với cả hai quátrình, hiệu quả khử độ màu của quá keo tụ hai bậc cao hơn (171 Pt-Co) quá trình oxy hóa(232 Pt-Co).Kết quả cũng cho thấy đối với các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại

trong nước rỉ rác thì oxy hóa bằng Fenton không thực hiện hoàn toàn.So sánh chi phí xử

lý của hai quá trình, chi phí xử lý của quá trình keo tụ-oxy hóa Fenton cao hơn 120 won(1.920 đồng) so với chi phí của quá trình keo tụ 2 bậc

Nồng độ COD đầu ra cao có thể được giải thích rằng một số hợp chất hữu cơkhó/không phân hủy sinh học như axít fulvic vẫn không thể khử được bằng quá trình keotụ.So sánh quá trình xử lý bằng phương pháp keo tụ - Fenton và phương pháp keo tụ 2giai đoạn được trình bày trong bảng 2.4

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 26

Bảng 2.4: So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc

Liều lượng

350mgFe3+/l150mgFe3+/l

Giai đoạn 1: 350mgFe3+/lGiai đoạn 2: 350mgFe3+/l

Nguồn [4]

Tóm lại, quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới đều kết

hợp các quá trình sinh học, hóa học và hóa lý, hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu xử

lý nitơ bằng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên với nồng độ nitơcao (2.000mg/l) thì phương pháp này cũng bị hạn chế Tùy thuộc vào thành phần nước rỉrác cũng như tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo được thay đổi với việc ápdụng quá trình cơ học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bông) và oxy hóa nâng cao (fenton,ozone ) Tiêu chuẩn xả thải đối với nước rỉ rác của các nước cao hơn so với tiêu chuẩncủa Việt Nam như tiêu chuẩn giới hạn COD dao động từ 200-300mg/l, trong khi của ViệtNam tương đương với cột B, COD là 100mg/l Để đạt được nồng độ COD giảm từ 200-300mg/l xuống 100mg/l đòi hỏi chi phí cao và áp dụng các phương pháp tiên tiến

2.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang được

áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp, dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giảiquyết vấn đề xử lý chất thải rắn của cả nước Tuy nhiên, phương pháp này đã gây ranhững ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạt động của các xe vận chuyển rác gây

ra bụi, rung và tiếng ồn, khí rác, mùi, đặc biệt là nước rỉ rác là nguyên nhân chủ yếu gây ônhiễm môi trường của các bãi chôn lấp hiện nay Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Namhiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểm nguyên nhân là do:

- Thiết kế hệ thống thu gom nước rỉ rác chưa tối ưu;

- Quy trình vận hành BCL;

- Thành phần chất thải rắn sinh hoạt và chất thải rắn đô thị đưa vào BCL;

- Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ô nhiễm có trong nước rỉ rác;

- Nhiệt độ cao của Việt Nam;

- Giá thành xử lý bị khống chế;

- Giới hạn về chi phí đầu tư

Ba quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện đang áp dụng tại các BCL như BCLNam Sơn (Hà Nội), Gò Cát, và Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) được liệt kê dướiđây:

Trạm Xử Lý Nước Rỉ Rác Bãi Chôn Lấp Nam Sơn (Hà Nội)

Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khi BCL đã hoạt động gần mộtnăm(1999) với công suất 500 - 700m3/ngày.đêm.Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử

lý nước rỉ rác BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bày trong hình 2.6

Hình 2.6: Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn

Trong sơ đồ dây chuyền công nghệ này UASB là công trình quan trọng nhất có khảnăng tiếp nhận nước thải với nồng độ và tải trọng rất cao (COD = 50,000 mg/l và L = 50 –

80 kgCOD/m3.ngđ) Bể thổi khí và hồ sinh vật có nhiệm vụ giảm nồng độ chất hữu cơ vànitơ xuống giới hạn cho phép trước khi xả vào nguồn Trong giai đoạn khởi động, UASBhoạt động khá tốt, các quan sát cho thấy lượng khí sinh ra khá lớn, hiệu quả xử lý đạt đến70-80% Tuy nhiên sau một thời gian ngắn, hiệu quả xử lý của UASB giảm đáng kể và

SVTH: Vũ Hồng Lan

Lớp: Kĩ thuật môi trường GT – K55 Page 28

trạm xử lý đã phải ngừng hoạt động sau 8 tháng vận hành do các nguyên nhân chính sauđây:

- Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khi bãi chôn lấp đã hoạt độnggần một năm, vào thời gian đó lượng nước rỉ rác trong bãi chôn lấp đã bị phaloãng bởi nước mưa, làm cho nồng độ chất hữu cơ giảm đáng kể (từ COD =50.000 - 70.000 mg/l còn 3.000 - 4.000 mg/l) và pH tăng đến trị số cao hơn 6,2;tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học kị khí xảy ra một cách tựnhiên trong bãi chôn lấp Cần ghi nhận là ở nồng độ chất hữu cơ cao và pH thấptốc độ phân hủy chất hữu cơ xảy ra rất chậm Cho nên đến khi trạm xử lý nước rỉrác được đưa vào hoạt động thì trong nước rỉ rác chỉ còn lại một lượng nhỏ chấthữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Vì tỷ lệ BOD/COD quá thấp nên côngnghệ xử lý sinh học không thích hợp hay nói cách khác hiệu quả xử lý rất thấp

- Do thành phần chất thải rắn sinh hoạt, do thành phần vật liệu phủ (đất) được sửdụng để phủ lấp mỗi ngày, và do một lượng vôi khá lớn (gần 2.000 kg) được sửdụng trước đó để khử mùi hôi, độ cứng có trong nước rỉ rác rất cao (1.500 - 2.500mgCaCO3/l) Trong quá trình phân hủy sinh học (kị khí và hiếu khí), do việc tạothành khí carbonic CO2 và tăng pH, canxi và các chất tạo độ cứng kết tủa trongbùn, gây nên hiện tượng bê tông hóa và làm giảm dần hoạt tính của bùn Kết quảkhảo sát cho thấy trong bể UASB có các khối bê tông tạo thành, trong bể thổi khícác tinh thể CaCO3 bám cứng trên các sợi vật liệu mang, thành phần hữu cơ VSS(vi sinh vật) của bùn giảm dần Hiện tượng trên dẫn đến việc hiệu quả xử lý giảmđáng kể

- Nồng độ các hợp chất chứa nitơ trong nước rỉ rác tăng khá cao, nhưng không cócác công trình hoặc thiết bị khử nitơ nên các quá trình sinh học bị ức chế

Cho đến nay, để khắc phục tình trạng trên, công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL NamSơn đã được cải tạo và xây dựng mới với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 2.7

xả vào nguồn nước mặt

Nước rỉ rác