Nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác

Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải. Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây.

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đạihóa Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêucầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữgìn và bảo vệ môi trường Ngày nay, khi chất lượng cuộc sốngđược cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặcbiệt là vấn đề rác thải và nước thải Rác thải sinh ra từ mọi hoạtđộng của con người và ngày càng tăng về khối lượng Hầu hếtrác thải ở nước ta nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nóiriêng đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiềukhó khăn trong quản lý và xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại

nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác Những câu chuyện về

rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trongnhững năm gần đây

Theo thống kê của Sở Tài nguyên - Môi trường thành phố

Hồ Chí Minh thì với khối lượng khoảng 7.000 tấn chất thải rắnsinh hoạt phát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất được

áp dụng ở Việt Nam nói chung và ở thành phố Hồ Chí Minh nói

riêng là chôn lấp Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 bãichôn lấp (BCL) đang hoạt động là Đa Phước và Phước Hiệp.Tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL trên đã lên đếncon số 7.900.000 tấn, trong đó Đa Phước là 3.500.000 tấn, vàPhước Hiệp là 4.500.000 tấn Quá trình tiếp nhận rác liên tục và

có những thời điểm vượt xa khối lượng dự kiến trong thống kê

đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồngnặc phát sinh từ các BCL phát tán xa hàng kilomét vào khu vựcdân cư xung quanh Ngoài ra, một vấn đề nghiêm trọng khác là

sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCLcùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng1.000 - 1.500m3 thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầmđối với môi trường bởi tính chất phức tạp và có khả năng gây ônhiễm cao của nó

Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưngnhững phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng vẫncòn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lýthường không đạt tiêu chuẩn xả thải (TCVN 7733-2007, cột B),đặc biệt là các chỉ tiêu COD, BOD, N, P, các kim loại nặng, tiêu

tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát, vàcông suất xử lý không đạt thiết kế Nguyên nhân do sự thay đổirất nhanh của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành củaBCL, với thành phần rất phức tạp (nồng độ các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng độammonium tăng đáng kể theo thời gian), không ổn định, việclựa chọn các công nghệ xử lý chưa phù hợp đã dẫn đến nước sau

xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rấthạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tănglên hàng ngày

Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để

có thể xử lý hiệu quả lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lạicác hệ thống xử lý nước rỉ rác hiện hữu Với đặc trưng của nướcrác rò rỉ thường có chứa lượng lớn hợp chất hữu cơ khó/không

có khả năng phân huỷ sinh học, việc áp dụng đơn thuần phươngpháp sinh học để xử lý loại nước này trở nên không tưởng Dovậy, đối với nước rỉ rác việc phối hợp đồng bộ nhiều phươngpháp hóa lý – hóa học – sinh học để xử lý là điều dễ hiểu Trong

số các phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao đã

chứng tỏ được hiệu quả và ưu điểm của nó bởi nó có khả năngkhoáng hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khó hoặc không thểphân hủy sinh học với chi phí có thể chấp nhận được, lại dễdàng thực hiện.

Dựa trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương

pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác” đã hình thành với

mong muốn đưa ra một phương pháp xử lý đạt hiệu quả cao, dễdàng thực hiện ở nhiệt độ thường, thời gian xử lý nhanh, hoáchất dễ tìm và chi phí vận hành không quá lớn

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương phápoxy hóa bậc cao dùng tác nhân Fenton bằng quá trình Fentontruyền thống và cải biên

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiêncứu sau đây được thực hiện:

- Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thếgiới và Việt Nam

- Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hànhthực tế các quá trình xử lý nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam.

- Phân tích chất lượng nước rỉ rác sau bể xử lý sinh họchiếu khí của BCL Phước Hiệp hiện nay

- Xác định điều kiện tối ưu xử lý nước rỉ rác theo phươngpháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp thành phố Hồ Chí Minh,lấy sau bể Aeroten

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Khảo sát khu vực nghiên cứu (BCL Phước Hiệp)

Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương pháp xử

lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới, các phương pháp xử lýnước rỉ rác của những BCL ở Việt Nam

Tìm hiểu về thành phần tính chất của nước rỉ rác

Tham vấn ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các chuyêngia trong ngành môi trường và xử lý nước thải.

+ Phân tích các thông số đầu vào của nước rỉ rác

+ Dùng phương pháp Fenton để xử lý các hợp chất hữu cơkhó phân hủy trong nước rỉ rác

6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

VI.1 Ý nghĩa khoa học

Bổ sung thêm dữ liệu vào các bài giảng đề cập đến ứngdụng của quá trình Fenton truyền thống và cải biên

VI.2 Ý nghĩa thực tiễn

Giúp xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môitrường nước

Hình thành một phương pháp xử lý phù hợp với nước rỉrác và đạt hiệu quả kinh tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ CÓ LIÊN QUAN 1.1 THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC

1.1.1 Thành phần nước rỉ rác trên thế giới

Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa làchất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa

tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous et al., 1993) Trong

hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vàobãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa,nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy cácchất thải Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số

Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấpkhác nhau, nhưng nhìn chung thành phần nước rỉ rác chịu ảnhhưởng bởi các yếu tố chính như sau:

- Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thànhphần chất thải và tỷ trọng chất thải;

- Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiềusâu chôn lấp;

- Thời gian vận hành bãi chôn lấp;

- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí;

- Điều kiện quản lý chất thải

Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác,đặc biệt là thời gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyếtđịnh được tính chất nước rỉ rác chẳng hạn như nước rỉ rác cũhay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năngphân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổicấu trúc Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nướctrên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2

Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trênthế giới

Clover Bar(Vận hành từnăm 1975)

BCLCTR đô

(ii): Diego Paredes, 2003

(iii): F Wang

et al., 2004

(iv): KRUSE, 1994

Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Thành

Phần

Đơn Vị

TháiLan

Hàn Quốc

BCLpathumthani

SukdowopNRR 1

SukdowopNRR 12

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khácnhau ở mỗi khu vực nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tínhchất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến

hàng chục ngàn mgO2/L) đối với nước rỉ rác mới Từ các số liệuthống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của nước rỉ rác tăngtheo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong nước

rỉ rác lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/L.Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ sắt

Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theothời gian, dễ phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL vàkhó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt động ổn định Sựthay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trongthời gian đầu tỷ lệ này có thể lên đến 80%, với tỷ lệ BOD5/CODlớn hơn 0.4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác có khảnăng phân hủy sinh học, còn đối với các bãi chôn lấp cũ tỷ lệnày thường rất thấp nằm trong khoảng 0.05 – 0.2; tỷ lệ thấp nhưvậy do nước rỉ rác cũ chứa các hợp chất lignin, axít humic vàaxít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học

1.1.2 Thành phần nước rỉ rác Việt Nam

Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 BCL chất thải rắnsinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động là BCL Đa Phước vàPhước Hiệp Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý

nước rỉ rác nhưng công suất của các hệ thống này hầu nhưkhông xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tạiBCL, do đó phần lớn các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiệnnay đều trong tình trạng đầy ứ và việc tiếp nhận nước rỉ rácthêm nữa là điều rất khó khăn Thậm chí còn có trường hợp phải

sử dụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi khác xử lý hoặc cónơi phải xây dựng thêm hồ chứa để giải quyết một cách tạm thờitình trạng ứ đọng nước rỉ rác Ngoài ra, việc vận hành BCL chưađúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và các sự cố xảy

ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉrác bị nghẹt, …) còn khiến cho thành phần nước rỉ rác thay đổirất lớn gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác phát sinh từ hoạt động của BCL là một trongnhững nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường Nó bốc mùihôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, nước rỉ rác có thể ngấmxuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dànggây ô nhiễm nguồn nước mặt vì nồng độ các chất ô nhiễm cótrong đó rất cao và lưu lượng đáng kể Cũng như nhiều loạinước thải khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3,

SO4, ) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kịkhí, ) của nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trongnhững thông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý,tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xácđịnh liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng qui trình vận hànhthích hợp Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố

Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng 1.3

Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại Thành phố

NRRmới1,4/2003

NRRcũ4/03 –8/06

NRRmới2,4/2002

NRRcũ8,11/2

003

6.2

7.5 –8.0

5.6 –6.5

7.3 –8.3

6.0 –7.5

18260–20700

6500–8470

10950–15800

9100 –11100

2740

40 –165

2031 –2191

110 –6570

1122 –11840

790 –6700

2950–7000

24000–57300

1510–4520

38533–65333

916 –1702

L

30000 –48000

1010–

18000–

240 –2.120

33570–

235 –735

760 –1550

1590–2190

1245 –1765

520 785

202 –319

767 –1150

Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉrác mới tại 3 BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độCOD cao có thể lên đến trên 50000 mO2/L, tỉ lệ BOD5/COD caotrong khoảng 0.5 – 0.9; nồng độ NH3 không cao và giá trị pHthấp Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn vận hành nồng độ

COD, BOD giảm rất đáng kể, tỉ lệ BOD5/COD thấp, nồng độ

NH4+ tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng

Kết quả phân tích cũng cho thấy sự khác biệt giữa thànhphần nước rỉ rác tại hai BCL Đa Phước và Phước Hiệp, sau hơn

5 năm vận hành BCL Đa Phước nồng độ COD trong nước rỉ rácvẫn còn khá cao, trung bình dao động trong khoảng 20000 –25000mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD dao động trong khoảng 0.45 –0.50; với nồng độ NH3 cao nhất lên đến > 2000mg/l, giá trị pHlớn hơn 7.3 Trong khi đó BCL Phước Hiệp hoàn toàn khác biệt,chỉ sau gần một năm vận hành nồng độ COD giảm còn rất thấptrung bình dao động trong khoảng 2000 – 3000 mgO2/L, caonhất đạt đến 6000 mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trongkhoảng 0.15 – 0.30, nồng độ NH3 tăng lên trên 1000mg/L theothời gian vận hành và giá trị pH lớn 8.0 Giải thích sự khác biệt

số liệu giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và

hệ thống thu gom nước rỉ rác ở BCL Phước Hiệp và BCL ĐaPhước cũng khác nhau nên dẫn đến thành phần các chất ô nhiễmtrong nước rỉ rác ở 2 BCL cũng khác nhau

Nhìn chung thành phần nước rỉ rác mới của BCL ở ViệtNam cũng tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơcao trong giai đoạn đầu (COD: 45000 mgO2/L, BOD: 30000mgO2/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợpchất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy

và tăng dần theo thời gian vận hành Khi thời gian vận hànhBCL càng lâu hàm lượng amonium càng cao Giá trị pH củanước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới.

1.1.3 Tính chất nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp

BCL Phước Hiệp bao gồm 4 ô chôn lấp và rác được chônlấp theo phương pháp cuốn chiếu Mỗi ô chôn lấp có một hố thunước rỉ rác và từ đây nước rỉ rác được bơm vào các hồ chứanước rỉ rác trước khi được xử lý Để theo dõi sự thay đổi thànhphần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp mẫu nước rỉ rác được lấytại ô chôn lấp số 2 trong những khoảng thời gian xác định trongsuốt quá trình vận hành của BCL

Thời điểm bắt đầu vận hành BCL Phước Hiệp từ tháng 1năm 2003 Sau 4 tháng vận hành BCL, nồng độ COD trongnước rỉ rác từ trên 50000mgO2/l bắt đầu giảm xuống còn 10654mgO2/L, theo số liệu ghi nhận từ nhiều năm thì nồng độ CODcủa nước rỉ rác từ tháng 8 đến tháng 1 của năm 2004 dao động

từ 1346 – 2408 mgO2/l Trong thời gian từ tháng 04 năm 2006đến tháng 08 năm 2006 có một số điểm có nồng độ COD vượtquá 5000mgO2/L, giá trị này xuất hiện phụ thuộc vào chu kỳ đổ

rác của BCL, cụ thể như khi rác được đổ trên ô chôn rác số 2 thìnước rỉ rác phát sinh trong thời gian này của ô số 2 có nồng độCOD tăng lên từ 4000 đến 5000mg O2/L, và khi rác được đổsang các ô chôn rác khác thì nồng độ COD của nước rỉ rác trong

ô số 2 lại giảm xuống trung bình khoảng 2000 mgO2/L Bêncạnh đó sự thay đổi thành phần nước rỉ rác theo mùa cũng đượckhảo sát, thành phần nước rỉ rác biến thiên theo mùa được trìnhbày trong Bảng 1.4

Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp

biến thiên theo mùa (mẫu lấy tại hố thu ô số 2, mẫu lấy từ tháng12/2008 đến tháng 12/2009)

(tháng 6 đếntháng 11)

Mùa nắng(tháng 12

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

1.2.1 Phương pháp xử lý cơ học

Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi là:song/ lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hoà, khuấy trộn,

bể lắng, bể tuyển nổi Mỗi công trình được áp dụng đối với từngnhiệm vụ cụ thể

- Ưu điểm:

+ Tạo được kết tủa với các chất lơ lửng

+ Loại bỏ được các tạp chất nhẹ hơn nước.

xử lý sinh học có thể được thực hiện trong 2 điều kiện hiếu khíhoặc kị khí

- Ưu điểm:

+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học

+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵntrong tự nhiên

+ Thân thiện với môi trường

+ Chi phí xử lý thấp

+ Ít tốn điện năng và hoá chất

+ Thường không gây ra chất ô nhiễm thứ cấp

- Nhược điểm:

+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục,chịuảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh sáng, pH, DO, hàm lượng cácchất dinh dưỡng, các chất độc hại khác

+ Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đóviệc vận hành và quản lý khó, hầu như chỉ sử dụng ở giaiđoạn xử lý bậc 2, 3

+ Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứanhiều thành phần khác nhau

+ Hạn chế khi thành phần nước đầu vào biến độngtrong một dải rộng

+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các côngtrình

+ Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độctính với VSV

1.2.4 Phương pháp xử lý hoá học

Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử

lý nước thải Các công trình xử lý hoá học thường kết hợp vớicác công trình xử lý lý học Các công trình thường được áp dụnglà: trung hòa, khử trùng, oxi hóa bậc cao

+ Chi phí hoá chất cao

+ Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp

1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC HIỆN NAY

1.3.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới

Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đứcđược tham khảo là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học,

cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong công nghệ xử lý là ápdụng các quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bêncạnh đó bể lắng được áp dụng với mục đích lắng các bông cặn

từ quá trình sinh học và để giảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửngđến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được áp dụng để loại

bỏ một phần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơlửng Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại sau quátrình khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chấthữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phânhủy sinh học làm tăng hiệu quả xử lý cho quá trình sinh học phíasau và khoáng hóa một phần chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O.Sau bể oxy hóa bằng ozone các thành phần hữu cơ có khả năngphân hủy sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bể tiếp xúc sinhhọc quay Bể lọc là bước cuối cùng của dây chuyền xử lý vớimục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bể tiếp xúc sinh học quay,

sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức đượctrình bày trong Hình 1.1 Với quy trình xử lý trên các thànhphần ô nhiễm chính trong nước rỉ rác như COD, NH4+ sau quátrình xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận

Nguồn tiếp nhận

Khử nitrat Lắng Lọc

Oxy hóa với Ozone

Bể tiếp xúc sinh học Lọc Nitrat hóa Nước rỉ rác

Hình 1.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức

Bảng 1.5 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức

đối với nước rỉ rác

Sau khửNitrat

Sauoxy

Sau xử

lý sinh

Nồng độgiới hạn

hóa học

(Nguồn: ATV 7.2.26, Anonymus 1996)

Tuy nhiên, công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao

do sử dụng ozone và công đoạn nitrate hóa và khử nitrate đòihỏi năng lượng cao

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của một số BCL ở Hàn Quốccũng 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 haigiai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơkhó/không có khả năng phân hủy sinh học) Sơ đồ công nghệ xử

lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3500 –7500m3/ngày được trình bày trong Hình 1.2

Nước rỉ rác sau xử lý

Bể ổn định

Thiết bị phân hủy kỵ khí

Nitrat hóa Khử nitrat

Bể keo tụ 1 Nước rỉ rác

(Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004)

Hình 1.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon,

Hàn QuốcCông nghệ xử lý nước rỉ rác ở Hàn Quốc bao gồm haicông trình chính: quá trình xử lý sinh học (quá trình phân hủysinh học kị khí và quá trình khử nitơ) và quá trình hóa lý Tronggiai đoạn đầu vận hành BCL (1992) quá trình phân hủy kị khí làmột công đoạn cần thiết để xử lý các chất hữu cơ có nồng độcao như nước rỉ rác phát sinh trong giai đoạn đầu vận hành bãichôn 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 kịkhí được thay thế bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng

Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theosau quá trình sinh học để được xử lý triệt để các thành phần ônhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậcvới sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễmtrong nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng

độ COD đầu vào trạm xử lý không cao

Bảng 1.6 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý

Với tính chất nước rỉ rác của BCL Hàn Quốc có tỉ lệ BOD/COD khoảng 0.3 – 0.4; Hàn Quốc cũng đã áp dụng phươngpháp sinh học kết hợp hóa lý để xử lý chất hữu cơ và nitơ cótrong nước rỉ rác Kết quả cho thấy bể oxy hóa amonium hoạtđộng rất hiệu quả, nồng độ ammonium được xử lý đến 99% (N-

NH4+ đầu ra dao động khoảng 1 – 20mg/L), tuy nhiên tổng nitơđầu ra có khi lên đến 240mg/L Kết quả chứng minh rằng vớinồng độ ammonium cao (2000mg/L) thì phương pháp khử nitơbằng phương pháp truyền thống không đạt hiệu quả cao là do sự

ức chế của các vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter

Nồng độ COD đầu ra cao có thể được giải thích rằng một

số hợp chất hữu cơ khó/không phân hủy sinh học như axít fulvicvẫn không thể khử được bằng quá trình keo tụ

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 vàhóa lý, hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu xử lý nitơ bằngphương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên vớinồng độ nitơ cao (2000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạnchế Tùy thuộc vào thành phần nước rỉ rác 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) vàoxy hóa nâng cao (Fenton, ozone, )

1.3.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạtthích hợp nhất đang được áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp,

dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giải quyết vấn

đề xử lý chất thải rắn tại nước ta Tuy nhiên, phương pháp này

đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạtđộng 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 Nam hiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểmnguyên nhân là do:

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

- Giới hạn về chi phí đầu tư

Ba quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác được coi là điểnhình hiện đang áp dụng tại các BCL Nam Sơn (Hà Nội), Gò Cát,

và Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) được liệt kê dưới đây:

Nội)

Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khiBCL đã hoạt động gần một năm (1999) với công suất 500 -700m3/ngày.đêm Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lýnước rỉ rác BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bàytrong Hình 1.3

Nước rỉ rác Ngăn thu nước

Trạm bơm

Bể lắng

Bể UASB

Bể thổi khí

Hình 1.3 Sơ đồ dây chuyền công nghệ ban đầu của trạm xử lý

nước rỉ rác Nam SơnTrong sơ đồ dây chuyền công nghệ này, bể UASB là côngtrình quan trọng nhất có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng

độ và tải trọng rất cao (COD = 50000 mg/L và L = 50 – 80kgCOD/m3.ngđ) Bể thổi khí và hồ sinh vật có nhiệm vụ giảmnồng độ chất hữu cơ và nitơ xuống giới hạn cho phép trước khi

xả vào nguồn Trong giai đoạn khởi động, UASB hoạt động khátốt, các quan sát cho thấy lượng khí sinh ra khá lớn, hiệu quả xử

lý đạt đến 70-80% Tuy nhiên sau một thời gian ngắn, hiệu quả

xử lý của UASB giảm đáng kể và trạm xử lý đã phải ngừng hoạtđộng sau 8 tháng vận hành Cho đến nay, để khắc phục tìnhtrạng trên, công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Nam Sơn đãđược cải tạo và xây dựng mới với sơ đồ công nghệ được trìnhbày trong Hình 1.4

Hồ sinh vật

Nguồn tiếp nhận

từ các hố thu nước lên hồ sinh học, hồ sinh học có chức năngnhư bể điều hòa và xử lý một phần chất hữu cơ Với nồng độammonium cao trong nước rỉ rác sẽ ảnh hưởng đến các côngđoạn sinh học phía sau nên bước khử nitơ đuợc áp dụng.Phương pháp xử lý nitơ được áp dụng là phương pháp đuổi khí

Bể chứa bùn

(air stripping) với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng pH củanước rỉ rác lên 10 –12 để tăng cường chuyển hóa NH4+ sang

NH3 Với nồng độ ammonium lớn hơn 1.000mg/L thì phươngpháp xử lý nitơ bằng phương pháp truyền thống không cho hiệuquả cao nhưng đối với việc áp dụng quá trình air stripping sẽ cóhiệu quả hơn Sau quá trình air stripping nước rỉ rác được chỉnh

pH (6.5 ÷ 7.5) trước khi vào hệ thống xử lý sinh học bằng quábùn hoạt tính lơ lửng dạng mẻ, trong quá trình này các chất hữu

cơ có khả năng phân hủy sinh học sẽ được khử và ammoniumcòn lại sau quá trình air stripping cũng được khử triệt để hơntrong giai đoạn này Kế tiếp nước rỉ rác lại được xử lý bằng hệthống UASB đây là công trình xử lý chất hữu cơ với tải lượngchất hữu cơ cao, đây chính là điểm không hợp lý của công nghệ

xử lý vì với nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là cáchợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học thì

áp dụng UASB sẽ không có hiệu quả Các hợp chất hữu cơ khó/không phân hủy sinh học được khử bằng quá trình oxy hóa bậccao (hệ Fenton) Sau bước Fenton quá trình keo tụ/tạo bông kếthợp lắng với chất keo tụ là PAC và chỉnh pH về ngưỡng tối ưu