Đánh giá hiệu quả phương pháp xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt tại thành phố việt trì tỉnh phú thọ

Nguyên nhân do sự thay ñổi của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần phức tạp, không ổn ñịnh và việc lựa chọn công nghệ xử lý chưa phù hợp dẫn ñến tình t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-***** -

VY THỊ THANH HUYỀN

ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC

RỈ RÁC CỦA BÃI CHÔN LẤP RÁC THẢI SINH HOẠT

TẠI TP.VIỆT TRÌ – TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-***** -

VY THỊ THANH HUYỀN

ðÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC

RỈ RÁC CỦA BÃI CHÔN LẤP RÁC THẢI SINH HOẠT

TẠI TP.VIỆT TRÌ – TỈNH PHÚ THỌ

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

MÃ NGÀNH: 60 44 03 01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS NGUYỄN THANH LÂM

HÀ NỘI, 2013

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñăng báo hay công bố rộng rãi trên các phương tiện thông tin ñại chúng

Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 08 tháng 9 năm 2013

Người viết

VY THỊ THANH HUYỀN

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập, nghiên cứu và thực hiện Luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi còn nhận ñược rất nhiều sự giúp ñỡ của các thầy cô giáo, gia ñình và bạn bè Nhân dịp này tôi xin ñược bày tỏ những lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất của mình

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, các thầy cô giáo trong khoa Tài nguyên và Môi trường và các thầy cô giáo ñang công tác tại ngoài trường ñã tạo ñiều kiện cho tôi ñược học tập, nghiên cứu, trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích về chuyên ngành cũng như kiến thức về xã hội

Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Thanh Lâm, người ñã tận tình chỉ bảo, truyền ñạt cho tôi những kiến thức, kỹ năng làm việc và giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Tôi xin ñược gửi lời cảm ơn tới các anh chị, bạn bè trong lớp KHMTC – K20, những người ñã cùng tôi học tập, thảo luận và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài, cũng như trong suốt hai năm học vừa qua

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới gia ñình, bố mẹ, những người ñã sinh thành ra tôi, dạy dỗ tôi và luôn ở bên cạnh quan tâm, giúp ñỡ tôi trong học tập cũng như trong cuộc sống

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 08 tháng 9 năm 2013

Học viên

VY THỊ THANH HUYỀN

MỤC LỤC

1.1.2 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác 3

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ rác 101.3.1 Phương pháp cơ học (phương pháp vật lý) 11

1.4.1 Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác trong nước 231.4.2 Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài 261.5 Tình hình xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước 271.5.1 Tình hình xử lý nước rỉ rác ở trong nước 271.5.2 Tình hình xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài 291.4.3 Ứng dụng Fenton trong quá trình xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp 31

3.1 ðiều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội của TP Việt Trì 43

3.2.1 ðịa ñiểm xây dựng và kết cấu bãi chôn lấp rác thải: 473.2.2 Công suất và thành phần rác thải sinh hoạt ñã qua xử lý ñược

3.2.3 Lưu lượng và thành phần, tính chất nước rỉ rác 52

3.5 ðề xuất một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước rác

NH4+ Nitơ amoni NRR Nước rỉ rác QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TN Nitơ tổng

TP Thành phố TSS Tổng chất rắn lơ lửng UBND Ủy ban Nhân dân USEPA Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ VNð Việt Nam ðồng

WHO Tổ chức Y tế thế giới

DANH MỤC BẢNG

1.1 Sự biến thiên nồng ñộ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo tuổi 41.2 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Gò Cát 51.3 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Song Nguyên 6

2.1 ðặc ñiểm các ñiểm lấy mẫu nước rỉ rác trong khu vực nghiên cứu 40

3.2 Số liệu về thành phần của nước rò rỉ trong bãi rác 533.3 Kết quả phân tích mẫu nước ñầu ra tại BCL Việt Trì 623.4 Tính toán chi phí xử lý 1m3 nước rỉ rác 673.5 Kết quả khảo nghiệm xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp

1.9 Sự giảm TOC và COD trong nước ric tiền xử lý sinh học 35 1.10 Sự giảm TOC và COD trong nước rỉ rác tiền xử lý sinh học 36

3.2 ðịa ñiểm xây dựng BCL rác thải sinh hoạt TP.Việt Trì 47

3.5 Diễn biến lưu lượng nước rỉ rác xử lý năm 2012 52 3.6 Nồng ñộ COD tại các ñiểm lấy mẫu vào mùa mưa và mùa khô 55 3.7 Nồng ñộ BOD5 tại các ñiểm lấy mẫu vào mùa mưa và mùa khô 56 3.8 Nồng ñộ NH4+, N tổng tại các ñiểm lấy mẫu vào mùa mưa và

3.9 Quy trình xử lý nước rỉ rác tại BCL Việt Trì 59 3.10 Biểu ñồ diễn biến nồng ñộ COD sau xử lý 62

3.12 Diễn biến nồng ñộ NH4+ trong nước rỉ rác sau xử lý 64

ðẶT VẤN ðỀ

1 Tính cấp thiết của ñề tài

Bước sang thế kỉ 21, nền kinh tế Việt Nam ñang chuyển hướng mạnh mẽ sang nền kinh tế thị trường Những năm gần ñây do quá trình sản xuất, công nghiệp hoá – ñô thị hoá, dân số tăng nhanh ñã gây sức ép lớn về môi trường, ñặc biệt là gây ô nhiễm môi trường do rác thải ngày càng nghiêm trọng Song song với vấn ñề chôn lấp rác thải là vấn ñề xử lý nước rò rỉ từ bãi rác hay còn gọi là nước rỉ rác

Lượng nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp rất lớn ñã gây những tác ñộng môi trường nghiêm trọng ñến sức khỏe con người Nước rỉ rác xâm nhập vào nguồn nước mặt và nước ngầm khi chưa ñược xử lý ñạt tiêu chuẩn là nguy

cơ tiềm ẩn gây ảnh hưởng xấu tới con người và sinh vật Do vậy, vấn ñề xử lý nước rỉ rác ñang là vấn ñề cấp thiết hiện nay

Trước vấn ñề này thì nhiều công nghệ trong và ngoài nước ñược áp dụng

và ñưa vào xử lý nước rỉ rác trước khi ñược thải ra môi trường tiếp nhận Mặc dù mỗi BCL ñều có hệ thống xử lý nước rỉ rác riêng nhưng vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược ñiểm như chất lượng nước sau xử lý thường không ñạt tiêu chuẩn xả thải, ñặc biệt là các chỉ tiêu COD, N, P, các kim loại nặng, tiêu tốn nhiều hoá chất, chi phí xử lý cao và công suất không ñạt thiết kế Nguyên nhân do sự thay ñổi của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần phức tạp, không ổn ñịnh và việc lựa chọn công nghệ xử

lý chưa phù hợp dẫn ñến tình trạng nước sau xử lý không ñạt tiêu chuẩn xả thải trong khi lượng nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp ngày càng tăng lên

Vấn ñề cấp thiết ñặt ra là nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian và tìm ra công nghệ xử lý thích hợp ñể cải tạo lại các

hệ thống xử lý, xử lý hết lượng nước rỉ rác còn tồn ñọng tại các BCL Chính

vì thế, nhằm góp phần thúc ñẩy công tác quản lý và xử lý nước rác tại bãi

chôn lấp rác thải sinh hoạt trên ựịa bàn thành phố Việt Trì, tôi tiến hành nghiên cứu ựề tài:

Ộđánh giá hiệu quả phương pháp xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp

rác thải sinh hoạt tại thành phố Việt Trì Ờ tỉnh Phú Thọ.Ợ

2 Mục ựắch và yêu cầu của ựề tài nghiên cứu

2.1 Mục ựắch nghiên cứu

Nghiên cứu hiện trạng công nghệ xử lý, chất lượng nước rỉ rác tại BCL

rác Việt Trì và ựề xuất phương pháp xử lý hiệu quả hơn

2.2 Yêu cầu nghiên cứu

- Nghiên cứu hiện trạng công nghệ ựược áp dụng ựể xử lý nước rỉ rác tại khu xử lý của bãi chôn lấp rác Việt Trì

- đánh giá chất lượng nước ựầu vào và ựầu ra của nước rỉ rác

- đề xuất giải pháp xử lý hiệu quả hơn

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 ðặc trưng của nước rỉ rác

1.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước rỉ rác

Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng ñất dưới bãi chôn lấp (BCL) Nước rác ñược hình thành khi ñộ ẩm của rác vượt quá ñộ giữ nước ðộ giữ nước của chất thải rắn

là lượng nước lớn nhất ñược giữ lại trong các lỗ rỗng mà không phát sinh ra dòng thấm hướng xuống, dưới tác dụng của trọng lực Trong giai ñoạn hoạt ñộng của BCL, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra

từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị dầm nén Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh nước rò rỉ nhưng với lượng rất nhỏ.(Nguyễn Thị Thục Quyên, 2007)

ðiều kiện khí hậu thuỷ văn, ñịa hình, ñịa chất của bãi rác, nhất là khí hậu, lượng mưa ảnh hưởng ñáng kể ñến lượng nước rò rỉ sinh ra Tốc ñộ phát sinh nước rỉ rác dao ñộng lớn theo các giai ñoạn hoạt ñộng khác nhau của bãi rác Trong suốt những năm ñầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào ñược hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp

1.1.2 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác

Thành phần nước rỉ rác thay ñổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi BCL, loại rác, khí hậu Mặc khác, ñộ dày, ñộ nén và nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác ñộng lên thành phần nước rác

Thành phần nước rỉ rác ñược phân loại theo tính chất bãi chôn lấp ñang hoạt ñộng và bãi chôn lấp ñã ngưng hoạt ñộng Bảng 1.1 biểu diễn sự biến thiên nồng ñộ chất ô nhiễm trong nước rác theo thời gian, từ ngày bãi ngưng hoạt ñộng

Bảng 1.1 Sự biến thiên nồng ñộ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo tuổi

(Nguồn: Chian và DeWalle, 1996- 1997)

Sự thay ñổi về thành phần và tính chất nước rò rỉ theo thời gian sẽ dẫn ñến sự khác nhau trong việc lựa chọn công nghệ và thông số thiết kế Kết quả khảo sát các trạm xử lý nước rò rỉ cho thấy hầu hết các trạm có hiệu quả xử lý

thấp hoặc ban ñầu cao, sau ñó thấp dần là do công tác khảo sát sự thay ñổi thành phần nước rỉ rác không ñược thực hiện một cách kỹ càng (Nguyễn Thị Thục Quyên, 2007)

Hàm lượng chất hữu cơ nước rỉ rác của bãi rác mới chưa phủ ñầy (khoảng 08 tháng tuổi) có thể lên ñến 716000 mg/l Hàm lượng chất hữu cơ

và vô cơ giảm dần theo tuổi bãi rác Tương tự, tỷ số BOD:COD cũng giảm dần theo thời gian Mức ñộ giảm này cho thấy chất hữu cơ dễ oxy hoá sinh hoá giảm nhanh, trong khi ñó hàm lượng chất không phân huỷ sinh học gia tăng theo tuổi bãi rác (Nguyễn Thị Thục Quyên, 2007)

Thành phần và tính chất nước rỉ rác của một số bãi chôn lấp rác ñang hoạt ñộng trong nước ñược mô tả ở bảng 1.2 :

8 Cảm quang ðục, nhiều cặn, màu nâu ñến ñen, mùi hôi

Nguồn: Công ty môi trường ñô thị thành phố HCM,2003

Qua số liệu trên cho thấy bãi rác Công trường chôn lấp rác Gò Cát thuộc loại ñã chuyển sang tuổi trung bình, ñặc trưng ở ñộ pH không có tính axit (pH=7); hàm lượng COD không quá cao như nước rác bãi chôn lấp mới; tỷ số BOD/COD=0,5

Với nước rỉ rác ở ñộ tuổi này, trong thành phần ô nhiễm hữu cơ ngoài các chất axit hữu cơ bay hơi còn chứa một phần lớn là các axit trọng lượng

phân tử lớn như axit humic và axit fulvic ðây là những chất ô nhiễm hữu cơ khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học, do ñó, ñể việc xử lý nước rác không thể chỉ áp dụng các biện pháp sinh học

Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Song Nguyên – Bình Dương có nồng

ñộ các chỉ danh ô nhiễm rất lớn, ñược thể hiện như bảng 1.3 :

Bảng 1.3 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Song Nguyên

Dãy giá trị

Trung bình

Nguồn: Cù Huy ðấu, 2010

Theo kết quả trên cho thấy, nước rỉ rác BCL Song Nguyên có nồng ñộ

ô nhiễm cao, thành phần, tính chất nước rỉ rác thay ñổi theo thời gian Bãi rác mới có nồng ñộ ô nhiễm cao hơn, càng ñể lâu nồng ñộ chất ô nhiễm giảm ñi rất nhiều Tuy nhiên, nước rỉ rác có các thông số vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần và cần ñược xử lý ñể ñạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường Nước rỉ rác cũ có nồng ñộ ô nhiễm thấp hơn nước rỉ rác mới Tuy nhiên, các chất ô nhiễm khó phân huỷ sinh học lại chiếm ưu thế

Tuy vậy, ñặc tính chung của tất cả các loại nước rác bao giờ cũng có thành phần quan trọng sau ñây:

+ Thành phần các chất ô nhiễm hữu cơ: ñặc trưng ở tải lượng ô nhiễm

theo COD và BOD5 rất cao Trong thành phần chất ô nhiễm hữu cơ, bao giờ cũng chứa thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học và phần chất ô nhiễm hữu

cơ khó phân hủy sinh học Ở những bãi rác thời gian chôn lấp không lâu dưới

2 năm, nước rỉ rác có trị số COD rất cao (3000- 40.000mg/l), ñồng thời tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,6 tức là trong nước rác chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học Ngược lại ở các bãi chôn lấp có thời gian lâu (> 10 năm) nước rác có trị số COD tương ñối thấp (100 -500mg/l), ñồng thời tỷ số BOD/COD cũng thấp (< 0,3), tức là trong nước rác chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học ( Lê Trang Mỹ Dung , 2007)

Trong nước rỉ rác ở những bãi chôn lấp một vài năm, thành phần hữu cơ có trọng lượng phân tử thấp, các axit hữu cơ bay hơi chiếm phần lớn, trong khi

ñó, nước rỉ rác từ bãi chôn lấp thời gian từ 10 năm trở lên, thành phần hữu cơ

có trọng lượng phân tử cao lại chiếm phần chủ yếu ðiển hình là axit fulvic, axit humic, gọi chung là các chất humic Axit humic và fulvic trong nước rỉ rác chủ yếu do sự phân hủy sinh học các hợp chất lipid, protein, cacbohydrat, lignin có trong xác ñộng thực vật trong quá trình chôn lấp rác ( Lê Trang Mỹ Dung , 2007)

Chúng là các axit hữu cơ cao phân tử, có trọng lượng phân tử rất cao,

từ 2.000 cho ñến 100.000-200.000, cấu trúc gồm nhiều nhân thơm ngưng tụ cao, chung quanh nhân thơm ngưng tụ có ñính các nhóm chức, chủ yếu là các nhóm cacboxyl (-COOH), hydroxyl (-OH), cacbonyl (>C=O) làm cho phân tử axit humic và fulvic có ái lực càng hóa với các ion ña hóa trị như Mg2+, Ca2+

và Fe2+ Axit fulvic có trọng lượng phân tử thấp hơn trọng lượng phân tử axit humic, ngược lại, tính axit của axit fulvic cao hơn của axit humic ðặc tính quan trọng nhất của chúng là những polyme mang màu (pigmented polymers), từ màu vàng ñậm ñến nâu ñen, làm cho nước rỉ rác luôn có màu nâu sẫm, là thành phần hữu cơ khó xử lý nhất trong nước rỉ rác

+ Thành phần các chất ô nhiễm vô cơ: chủ yếu là amoniac (NH3) nằm dưới dạng ion amoni (NH4+) trong nước rỉ rác, thành phần này ñược tạo ra do

sự phân hủy (thủy phân và lên men) thành phần protein xác ñộng thực vật trong rác thải ðặc tính quan trọng của thành phần amoniac trong nước thải là chúng có hàm lượng rất cao, ñến trên 2000mg/l và lại rất bền vững, không bị biến ñổi theo thời gian, thành phần vô cơ khó xử lý nhất trong nước rỉ rác (Lê Trang Mỹ Dung , 2007)

+ Thành phần các chất ñộc hại: vi trùng, vi khuẩn, mầm bệnh, virus

các loại và một số kim loại nặng

Trong một bãi chôn lấp rác trẻ hay già, quá trình phân hủy sinh học ñều xảy ra trong ñiều kiện yếm khí qua 3 giai ñoạn kế tiếp nhau trong toàn bộ khối rác bị chôn lấp: giai ñoạn tạo axit (pha axit), giai ñoạn metan (pha metan) và giai ñoạn trung gian (pha chuyển tiếp từ pha axit sang pha metan) Tùy theo thời gian chôn lấp rác mà ưu thế của từng giai ñoạn sẽ thay ñổi Thời gian chôn lấp càng lâu, tuổi bãi rác càng già, pha metan sẽ chiếm ưu thế Ngược lại, tuổi bãi rác chôn lấp càng trẻ, pha axit chiếm phần chủ yếu (Lê Trang Mỹ Dung , 2007)

Có thể căn cứ vào tỷ số BOD/COD trong các giới hạn ñể phân biệt các giai ñoạn xảy ra trong bãi chôn lấp rác:

- Pha axit: BOD/COD ≥ 0,4

- Pha chuyển tiếp: 0,4 > BOD/COD >0,2

- Pha metan: BOD/COD ≤0,2

1.2 Ảnh hưởng của nước rỉ rác

Nước rỉ rác chứa rất nhiều chất ñộc hại như khí nitơ , nồng ñộ ammoniac, kim loại nặng, vi khuẩn gây bệnh ñường ruột, BOD

Các chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật thường ñược xác ñịnh qua nhu cầu oxy sinh hóa BOD Nồng ñộ BOD tỷ lệ với hàm lượng ô nhiễm hữu

cơ, ñồng thời cũng ñược sử dụng ñể ñánh giá tải lượng và hiệu quả sinh học

của một hệ thống nước thải (Huỳnh Thị Mỹ Phi, 2005)

Ô nhiễm hữu cơ sẽ dẫn ñến sự suy giảm nồng ñộ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan ñể phân hủy các chất hữu cơ Sự cạn kiệt oxy hòa tan sẽ gây tác hại nghiêm trọng ñến tài nguyên thủy sinh

Chất lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực ñến tài nguyên thủy sinh ñồng thời gây tác hại về mặt cảm quan do làm tăng ñộ ñục nguồn nước và gây bồi lắng nguồn nước tiếp nhận (Huỳnh Thị Mỹ Phi, 2005)

ðối với tầng nước ngầm, quá trình ngấm của nước rò rỉ từ các bãi rác

có khả năng làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước ngầm như:

NH4, NO3, PO4, ñặc biệt là NO2, có ñộc tính cao ñối với con người và ñộng vật sử dụng nguồn nước ñó (Huỳnh Thị Mỹ Phi, 2005)

Ảnh hưởng của nước rò rỉ từ bãi rác ñến môi trường ñất ñặc biệt nghiêm trọng, mang tính chất lâu dài và rất khó khắc phục nếu nó ñược thấm theo mạch ngang Nếu ngâm nước rỉ rác lâu và các tầng chứa nước của bãi rác thi công không tốt , chắc chắn sẽ ngấm vào ñất, lan rộng ra các khu vực, ảnh hưởng nghiêm trọng ñến môi trường sinh thái và con người

Tại khu xử lý rác ða Phước nằm trên ñịa bàn xã ða Phước, huyện Bình Chánh, TP Hồ Chí Minh (gọi tắt là bãi rác ða Phước) có tổng diện tích là 128

ha Từ khi hoạt ñộng (tháng 11-2007) ñến nay, rác ở bãi này vẫn chủ yếu chôn lấp theo dạng truyền thống, chỉ một lượng nhỏ nước rỉ rác ñược xử lý, còn nhiều hạng mục quan trọng chưa hoàn thiện, làm mất vệ sinh, gây ô nhiễm môi trường không khí, môi trường nước (Lê Thắm, 2009)

Theo nhân viên y tế, khoảng hơn một năm nay tỷ lệ người dân, nhất là trẻ em dưới 10 tuổi mắc bệnh ñường hô hấp ở khu vực này có xu hướng tăng Các chuyên gia về môi trường cảnh báo, nếu bãi rác này hoạt ñộng hết công suất và nhà ñầu tư không khẩn trương có biện pháp xử lý triệt ñể thì một phần huyện Nhà Bè và huyện Cần Giuộc (Long An) cũng khó tránh khỏi ô nhiễm mùi hôi, ô nhiễm nguồn nước từ bãi rác ða Phước (Lê Thắm, 2009)

Nguyên nhân dẫn ñến tình trạng trên là do nước rỉ rác tồn ñọng gần hai năm nay chưa ñược xử lý là tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước ở khu vực này Theo tính toán, khi bãi rác ða Phước tiếp nhận 3.000 tấn rác/ngày thì lượng nước rỉ rác phát sinh tương ñương 800 m3/ngày Tuy nhiên, theo báo cáo của Phòng Quản lý chất thải rắn, ñến nay VWS chỉ mới vận hành hệ thống xử lý nước rỉ rác 280 m3/ngày Như vậy, trung bình mỗi tháng còn gần 20.000 m3 nước rỉ rác chưa ñược xử lý và trong hai năm qua lượng nước rỉ từ rác thải là rất lớn Báo cáo của Sở Tài nguyên - Môi trường (TN-MT) TP Hồ Chí Minh cho biết, từ khi hoạt ñộng ñến nay, tại bãi rác ða Phước tồn lưu một lượng lớn nước rỉ rác ñậm ñặc chưa ñược xử lý và mang nhiều yếu tố ñộc hại ảnh hưởng ñến môi trường Theo Phòng Cảnh sát môi trường thành phố thì một lượng lớn nước rỉ rác ñã ñược hòa vào nước mưa, nước thủy triều và thải ra môi trường làm các con sông, rạch gần ñó bị ô nhiễm (Lê Thắm, 2009)

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ rác

Hiện nay trên thế giới rác ñược xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau, thế nhưng bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh vẫn là một phương pháp kinh tế nhất ñể

xử lý chất thải rắn sinh hoạt Thực tế, khoảng 95% khối lượng chất thải rắn sinh hoạt trên thế giới hiện nay ñược xử lý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh (sanitary landfill) Bãi rác vệ sinh là một công trình không thể thiếu ñược trong

hệ thống quản lý và xử lý chất thải rắn ñô thị, bởi vì các phương pháp xử lý khác như làm phân ủ, ñốt luôn luôn có một phần chất thải còn lại (vật liệu trơ khó phân hủy sinh học trong quá trình làm phân ủ, tro và xỉ từ quá trình ñốt rác) cần phải ñổ bỏ vào bãi chôn rác (Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

Một trong những vấn ñề môi trường ñược quan tâm ñặc biệt ở các bãi rác là việc kiểm soát nước rò rỉ Nước rỉ rác có nồng ñộ các chất bẩn rất cao, do ñó, nếu không quản lý tốt sẽ gây ô nhiễm môi trường nước và ñất xung quanh

1.3.1 Phương pháp cơ học (phương pháp vật lý)

Quá trình xử lý cơ học thường ñược áp dụng ở giai ñoạn ñầu của quá trình xử lý nước rỉ hay còn gọi là quá trình xử lý sơ bộ hay là quá trình tiền xử lý, quá trình này dùng ñể loại bỏ các tạp chất không tan có trong nước bao gồm các tạp chất vô cơ và hữu cơ có trong nước ðể tách các chất này ra khỏi nước thải thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm, và lọc Tùy theo kích thước, tính chất hóa lý và nồng ñộ chất lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức ñộ cần làm sạch mà lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp Nó là một bước ñệm nhằm ñảm bảo tính an toàn cho các công trình và thiết bị của các quá trình xử lý tiếp theo của hệ thống xử lý nước rỉ (Lâm Minh Triết, 2004)

Nói chung bản chất của quá trình xử lý nước rỉ bằng phương pháp hóa

lý là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học ñể loại bỏ các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước rỉ Các công trình tiêu biểu của việc áp dụng phương pháp hóa học bao gồm:

*Bể keo tụ, tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông ñược ứng dụng ñể loại bỏ các chất rắn lơ lững và các hạt keo có kích thước rất nhỏ (0,1- 10µm) Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khung hướng keo tụ do lực hút VanderWaals giữa các hạt Lực này có thể dẫn ñến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng ñủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy ra do chuyển ñộng Brown

và do tác ñộng của sự xáo trộn Tuy nhiên, trong trường hợp phân tán keo, các

hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực ñẩy tĩnh ñiện vì bề mặt các hạt mang ñiện tích, có thể là ñiện tích âm hoặc ñiện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo ñược bền hóa nhờ lực ñẩy tĩnh ñiện Do ñó, ñể phá tính bền của hạt keo cần trung hòa ñiện tích bề mặt của chúng, quá trình này ñược

gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo ñã bị trung hòa ñiện tích bề mặt có thể liên

kết với những hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng

hơn và lắng xuống, quá trình này ñược gọi là quá trình tạo bông (Lâm Minh Triết, 2004)

Quá trình thủy phân các chất keo tụ và tạo thành bông cặn xảy ra theo các giai ñoạn sau:

Me3+ + HOH = Me(OH)2+ + H+ (2.1)

Me(OH)2+ + HOH = Me(OH)+ + H+ (2.2)

Me(OH)+ + HOH = Me(OH)3 + H+ (2.3)

-

Me3+ + HOH = Me(OH)3 + 3H+ (2.4)

Các chất keo tụ dùng là phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,

Al2(OH)3Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O; phèn sắt:

Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3 hay chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên nhiên hay tổng hợp

Muối Nhôm

Trong các loại phèn nhôm, Al2(SO4)3 ñược dùng rộng rãi nhất do có tính chất tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt ñộng có hiệu quả trong khoảng pH= 5 – 7,5 Quá trình ñiện ly và thủy phân xảy ra như sau:

Al3+ + H2O =AlOH2+ + H+ (2.5)

AlOH+ + H2O = Al(OH)2+ + H+ (2.6)

Al(OH)2+ + H2O = Al(OH)3 + H+ (2.7)

Al(OH)3 + H2O = Al(OH)4- + H+ (2.8)

Tuy nhiên, các muối sắt cũng có nhược ñiểm là tạo thành phức hòa tan

có màu do phản ứng của ion sắt với các hợp chất hữu cơ Quá trình keo tụ sử dụng muối sắt xảy ra do các phản ứng sau:

Các chất trợ keo tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n Tùy thuộc vào nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ ñông

tụ có ñiện tích âm hoặc dương như polyacrylic acid (CH2CHCOO)n hoặc poludiallydimetyl-amon

Trong khi tiến hành quá trình keo tụ, tạo bông cần chú ý:

• pH của nước rỉ

• Bản chất của hệ keo

• Sự có mặt của các ion trong nước

• Thành phần của các chất hữu cơ trong nước

• Nhiệt ñộ

Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước rỉ vì sau

khi tạo bông cặn, các bông cặn lớn lắng xuống thì những bông cặn này có thể kéo theo các chất phân tán không tan gây ra màu

* Bể tuyển nổi

Tuyển nổi là phương pháp ñược áp dụng tương ñối rộng rãi nhằm loại

bỏ các tạp chất không tan, khó lắng Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn ñược sử dụng ñể tách các chất tan như chất hoạt ñộng bề mặt

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng ñược áp dụng trong quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện Các chất lơ lững như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng ñộ tạp chất cao hơn trong nước ban ñầu Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3mm Các phương pháp tạo bọt khí:

a Tuyển nổi với việc tách các bọt khí ra khỏi dung dịch:

Biện pháp này ñược sử dụng rộng rãi với nước chứa các chất bẩn nhỏ

vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch qua bảo hòa không khí Sau ñó không khí ñược tách ra khỏi dung dịch ở dạng các bọt cực nhỏ và lôi kéo các chất bẩn nổi lên trên mặt nước:

• Tuyển nổi chân không

• Tuyển nổi không áp lực

• Tuyển nổi áp lực

b Tuyển nổi với việc cung cấp khí nén qua tấm xốp, ống châm lỗ:

• Tuyển nổi với thổi khí nén qua các vòi

• Tuyển nổi với phân tán không khí qua tấm xốp

• Nhược ñiểm của phương pháp này là dễ tắc nghẽn và cần có bình nén khí

c Tuyển nổi với việc dùng các chất tạo bọt (tuyển nổi hoá học):

Mục ñích ñể có kích thước bọt ổn ñịnh trong quá trình tuyển nổi

Chất tạo bọt có thể là dầu thông, phenol, ankyl, sunfat natri, cresol

CH3C6H4OH

ðiều cần lưu ý là trọng lượng hạt không ñược lớn hơn lực kết dính với bọt khí và lực nâng của bọt khí

* Phương pháp hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước rỉ bằng cách tập trung các chất ñó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học)

Pương pháp hấp phụ ñược sử dụng rộng rãi ñể xử lý nước thải chứa kim loại chất bẩn khác nhau Có thể dùng ñể xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt ñể nước thải ñã qua xử lý sinh học hoặc qua các biện pháp xử lý hoá học

Hiện tượng tăng nồng ñộ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện tượng hấp phụ Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa hai pha lỏng và pha rắn

Các chất hấp phụ có thể là: than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp có khả năng trao ñổi ion, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, than cốc, ñôlômit, cao lanh, tro và các dung dịch hấp phụ lỏng Bông cặn của những chất keo tụ (hydroxit của kim loại) bùn hoạt tính từ bể aerotank cũng có khả năng hấp phụ (Lâm Vĩnh Sơn,2003)

* Trích ly

Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước thải bằng dung môi nào ñó nhưng với ñiều kiện dung môi ñó không tan trong nước và ñộ hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước

Ngoài ra còn có các phương pháp khác như:

• Chưng bay hơi là chưng nước thải ñể các chất hòa tan trong ñó cùng bay lên theo hơi nước

• Trao ñổi ion là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất trao ñổi ion (ionit) các chất trao ñổi ion là các chất rắn trong thiên

nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo Chúng không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao ựổi ion Phương pháp trao ựổi ion cho phép thu ựược những chất quắ trong nước thải và cho hiệu suất xử lý khá cao

Ớ Tinh thể hóa là phương pháp loại bỏ các chất bẩn khỏi nước ở trạng thái tinh thể

Ngoài các phương pháp hóa lý kể trên, ựể xử lý Ờ khử các chất bẩn trong nước rỉ rác người ta còn dùng các phương pháp như: khử phóng xạ, khử khắ, khử mùi, khử muối trong nước.(Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

1.3.3 Phương pháp hóa học

Phương pháp này thường ựược dùng ựể thu hồi các chất quắ hoặc ựể khử các chất ựộc hoặc các chất ảnh hưởng xấu ựối với giai ựoạn xử lý sinh hóa sau này

Cơ sở của các phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho vào trong nước Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa - khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất ựộc hại Các phương pháp hóa học là oxy hóa, trung hòa và keo tụ (hay còn gọi là keo tụ tạo bông) Thông thường

ựi ựôi với trung hòa có kèm theo quá trình keo tụ và nhiều hiện tượng vật lý khác (Trần Mạnh Trắ , 2007)

* Phương pháp ozone hóa

đó là phương pháp xử lý có chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hòa tan và keo bằng ozon đặc tắnh của ozon là có khả năng oxy hóa rất cao, dể dàng nhường oxy nguyên tử hoạt tắnh cho các tạp chất hữu cơ So với phương pháp sinh học, kỹ thuật oxy hóa khử cũng ựược sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong nhiều trường hợp (Trần Mạnh Trắ , 2007)

* Phương pháp Fenton

- Theo số liệu thống kê của một nước trên thế giới, so với các phương pháp oxy hóa bậc cao khác (UV/ H2O2 , O3/UV, UV/xúc tácẦ) thì phương

pháp oxy hóa Fenton có chi phí xử lý thấp hơn cả ðồng thời, nước rác có màu ñen nên việc sử dụng hệ oxy hóa UV cũng không hiệu quả vì cản trở các tia UV H2O2 ñược chọn làm tác chất oxy hóa trong công nghệ ñang nghiên cứu bởi nó có nhiều ưu ñiểm như : là chất oxy hóa mạnh, hiệu quả, dễ tìm, dễ

sử dụng, linh hoạt, sản phẩm phản ứng không ñộc hại [Trần Mạnh Trí , 2007]

2 H2O2 -> 2H2O + O2 (2.11) Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton ñòi hỏi ñiều chỉnh pH nước thải khoảng 3-5, thêm xúc tác sắt (dạng dung dịch FeSO4), thêm từ từ H2O2 Nếu pH quá cao, sắt kết tủa hydroxit (Fe(OH)3) và nó sẽ phân hủy H2O2 thành oxy Các phản ứng như sau :

H2O2 + Fe2+ -> Fe3+ + OH- + *OH (2.12) Xúc tác sắt II (Fe2+) tan trong nước, cần thiết ñể tạo ra gốc hydroxyl có hoạt tính oxy hóa rất mạnh Sắt III (Fe3+) không tạo ra gốc hydroxyl và ít tan hơn ở pH 5-6 Dưới ñiều kiện pH thích hợp (ñệm), sắt III có thể ñược tái sinh trở lại thành sắt II nếu có H2O2 :

H2O2+Fe3+->Fe2++H++*OOH (2.13)

Có nhiều phản ứng oxy hóa chất hữu cơ xảy ra suốt quá trình:(Fe2+)

RHX + H2O2 -> H2O + CO2 + H+ + X- (2.14) RHX : hợp chất hữu cơ

X : ñại diện cho halide (chất gồm halogen và nguyên tố hay gốc khác) Nếu hợp chất không có halogen thì phản ứng chỉ tạo ra H2O và CO2

Các yếu tố ảnh hưởng ñến phản ứng Fenton :

- Ảnh hưởng của nồng ñộ sắt : Liều lượng sắt cũng có thể diễn tả dưới

dạng liều lượng H2O2 Khoảng ñiển hình là 1 phần Fe trên 1-10 phần H2O2

- Ảnh hưởng của dạng sắt : ðối với hầu hết các ứng dụng, muối Fe2+ hay

Fe3+ ñều có thể dùng xúc tác phản ứng các nghiên cứu cho thấy sắt II ñược ưa chuộng hơn Mặt khác, muối sắt chloride hay sulfat ñều có thể ñược sử dụng

- Ảnh hưởng của nồng ñộ H 2 O 2 : Khi liều lượng H2O2 bắt ñầu tăng dần,

sự khử COD có thể xảy ra với ít hoặc không có sự thay ñổi ñộc tính cho ñến khi ñạt một ngưỡng mà trên ngưỡng ñó, việc thêm H2O2 sẽ làm giảm nhanh chóng ñộc tính nước thải

- Ảnh hưởng của nhiệt ñộ : Tốc ñộ phản ứng Fenton tăng cùng với sự

gia tăng nhiệt ñộ, nhất là khi nhiệt ñộ nhỏ hơn 200C

- Ảnh hưởng của pH : pH tối ưu của phản ứng Fenton trong khoảng 3-6

(4-4,5 :tốt)

- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng : ðối với sự oxy hóa phenol ñơn

giản (<250 mg/l), thời gian phản ứng ñiển hình là 30-60 phút ðối với các dòng thải phức tạp hoặc ñậm ñặc hơn, phản ứng có thể mất vài giờ

* Phương pháp ñiện hóa học

Thực chất của phương pháp này là phá hủy các tạp chất ñộc hại trong nước rỉ rác hoặc trong dung dịch bằng oxy ñiện hóa trên ñiện cực anôt; hoặc cũng có thể phục hồi các chất quí (như ñồng, sắt,…) rồi ñưa về dùng lại trong sản xuất Thông thường hai nhiệm vụ phân hủy chất ñộc hại và thu hồi chất quí ñược giải quyết ñồng thời

Nhờ các quá trình oxy hoá – khử mà các chất bẩn ñộc hại ñược biến thành các chất không ñộc, một phần ở dạng lắng cặn, phần ở dạng khí dễ bay hơi Vì vậy ñể khử các chất ñộc hại trong nước thải thường dùng phương pháp nối tiếp: oxy hoá – lắng cặn và hấp phụ , tức là hoá học – cơ học và hoá lý

1.3.4 Phương pháp sinh học

Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học

Bản chất của quá trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học là

sử dụng khả năng hoạt ñộng của vi sinh vật ñể phân huỷ các chất hữu cơ hòa tan ñược các vi sinh vật sử dụng làm nguồn thức ăn cho sự tăng trưởng của chúng Trong quá trình tăng trưởng các vi sinh vật chuyển hoá chất ô nhiễm này thành dioxide cacbon, nước và các tế bào mới (sinh khối bùn) Các chất ô nhiễm ñược loại bỏ thông qua công trình lắng ñể tách bùn ra khỏi nước rỉ

Trong trường hợp một bình chứa ñược ñổ ñầy một hỗn hợp của nước rỉ rác và một lượng vi sinh vật ñã thích nghi (bùn hoạt tính), các vi sinh vật sẽ bắt ñầu chuyển hoá các chất ô nhiễm hữu cơ (cơ chất) Sự phân huỷ cơ chất bởi vi sinh vật sẽ làm giảm nồng ñộ chất ô nhiễm theo thời gian, ñồng thời làm tăng khối lượng tế bào Quá trình chuyển hoá cơ chất và tăng trưởng sinh khối ñược minh họa bằng ñường cong tăng trưởng

Hình 1.1 Quan hệ giữa sự tăng trưởng sinh khối và sự khử cơ chất

(Nguồn: Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

Phần thấp hơn của ñường cong gọi là pha tăng trưởng logarit: trong pha này sự tăng trưởng của tế bào cực ñại do nguồn thức ăn ñầy ñủ Do quá trình tăng trưởng tiếp tục nên nguồn thức ăn cạn dần và pha tăng trưởng suy giảm xảy

ra Tiếp theo sự thiếu hụt nguồn thức ăn, các tế bào vi khuẩn bắt ñầu chết và ñược sử dụng bởi những vi sinh vật còn lại Pha này gọi là pha hô hấp nội sinh hoặc pha tự oxy hoá và kết quả là khối lượng sinh khối giảm Trong một số trường hợp, có thể tồn tại một pha phía trước pha tăng trưởng logarite, ñây là giai ñoạn mà vi sinh vật thích nghi với nguồn thức ăn mới và môi trường mới

Trong một hệ thống xử lý sinh học tiêu biểu, nước rỉ rác có thể ñi vào một

bể chứa kín hoặc hở, hoặc ñược lưu lại trong một hồ chứa trong một khoảng thời gian nhất ñịnh, ñó là thời gian lưu nước Trong thời gian này, quá trình

Pha logarit Pha suy giảm Pha hô hấp nội sinh

Vi khuẩn

Cơ chất

phân huỷ và loại bỏ chất ô nhiễm bởi vi sinh vật xảy ra Pha tăng trưởng vi sinh vật ở công trình xử lý có thể ñược kiểm soát thông qua việc khống chế nồng ñộ cơ chất hoặc tải trọng hữu cơ.(Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

Tất cả các vi khuẩn sử dụng trong xử lý nước thải có thể ñược phân chia thành 3 nhóm tùy thuộc vào khả năng sử dụng oxy của chúng Các vi sinh vật

mà chỉ tồn tại khi ñược cung cấp oxy phân tử ñược gọi là nhóm hiếu khí nghiêm ngặt Các vi sinh vật có khả năng sống trong môi trường có hoặc không có oxy phân tử ñựơc gọi là nhóm tùy tiện Các hệ thống xử lý sinh học

sử dụng biện pháp làm thoáng ñể cung cấp oxy cho vi sinh vật gọi là các quá trình hiếu khí, trong ñó các hệ thống sử dụng vi sinh vật kỵ khí ñể thực hiện phản ứng sinh học gọi là các quá trình kỵ khí.(Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

Các phản ứng sinh hoá xảy ra bên trong các quá trình hiếu khí và kỵ khí

là khác nhau vì vậy sản phẩm cuối cùng của hai quá trình này cũng khác nhau Các sản phẩm cuối cùng của quá trình hiếu khí chủ yếu là H2O, Cacbon dioxide, Nitrat và Sulphate, trong khi ñó các sản phẩm của quá trình kỵ khí là khí Mêtan, Amonia, Carbon dioxide, Sulfit và các Mercaptan

Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám

Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có ñủ ñộ ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn bằng chất gelatin do chính vi khuẩn tiết ra

và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp gelatin dính bám này ðầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau ñó màng vi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp ñơn bào Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải cần xử

lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulo ñã tích luỹ ở sâu nhất mà

ở lớp ñó ảnh hưởng của oxy và chất dinh dưỡng không còn tác dụng

Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu

khí, ñược oxy khuếch tán xâm nhập, lớp trong là lớp yếm khí không có oxy

Bề dày của lớp này phụ thuộc vào loại vật liệu ñỡ (vật liệu lọc), cường ñộ gió

và nước qua lớp lọc

Các công trình sinh học có thể chia thành hai nhóm:

Công trình xử lý sinh học trong ñiều kiện tự nhiên

 Cánh ñồng tưới công cộng và bãi lọc

 Cánh ñồng tưới nông nghiệp

 Hồ sinh học (kỵ khí, hiếu khí)

Công trình xử lý nhân tạo

 Bể lọc sinh học (biôphin, nhỏ giọt, cao tải)

Nước sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học còn có thể chứa khoảng

105-106 vi khuẩn trong 1 ml nước Hầu hết các loại vi khuẩn có trong nước rỉ rác sau xử lý sinh học không phải là vi trùng gây bệnh, nhưng không loại trừ khả năng tồn tại của chúng Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuôi cá thì khả năng lan truyền bệnh sẽ rất lớn Do vậy, cần phải có biện pháp khử trùng nước rỉ trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Các phương pháp khử trùng

nước rỉ rác phổ biến hiện nay là:

• Dùng clo hơi qua thiết bị ñịnh lượng clo

• Dùng hypoclorit canxi dạng bột Ca(ClO) 2 hoà tan trong thùng dung dịch 3-5% rồi ñịnh lượng vào bể khử trùng

• Dùng hypoclorit natri; nước javen (NaClO)

• Dùng ozon ñược sản xuất từ không khí do máy tạo ozon tạo ra Phương pháp này phỉ cần chi phí khá cao

• Dùng tia UV do ñèn thủy ngân áp lực thấp sinh ra Phương pháp này cũng cần phải lưu ý về tính kinh tế của nó

Trong các phương pháp trên thì phương pháp dùng Clo hơi và các hợp chất của Clo là ñược sử dụng phổ biến vì chúng ñược ngành công nghiệp dùng nhiều, có sẵn với giá thành chấp nhận ñược và hiệu quả khử trùng cao nhưng cần phải có thêm các công trình ñơn vị như trạm cloratơ (khi dùng clo hơi), trạm clorua vôi (khi dùng clorua vôi), bể trộn, bể tiếp xúc Tuy nhiên, những năm gần ñây các nhà khoa học ñã ñưa ra khuyến cáo nên hạn chế dùng clo ñể khử trùng nước thải với lý do sau:

• Lượng clo dư khoảng 0,5 mg/l trong nước thải ñể ñảm bảo an toàn và

ổn ñịnh cho quá trình khử trùng sẽ gây hại ñến cá và các vi sinh vật nước khác

• Clo kết hợp với hydro cacbon thành các chất có hại cho môi trường sống

Ngoài các phương pháp hóa lý nêu trên còn có các phương pháp khác như: hấp phụ, trích ly, bay hơi, trao ñổi ion, tinh thể hóa, cô ñặc, khử hoạt tính phóng xạ, khử màu,…Với mỗi phương pháp ñều có ưu ñiểm và nhược ñiểm

Do ñó, tùy theo mức ñộ xử lý nước rỉ rác và mức ñộ yêu cầu xử lý cụ thể mà

ta có thể lựa chọn những phương pháp thích hợp (Lâm Vĩnh Sơn, 2003)

1.4 Một số sơ ñồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ñiển hình

1.4.1 Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác trong nước

Tế bào sinh vật + chất hữu cơ (C,O,N,P) + SO42- →

Bùn lắng

Hồ sinh học

hợp chất lơ lửng ở dạng keo và kim loại nặng nên nước thải sau khi xử lý qua

bể UASB sẽ tiếp tục ñược dẫn sang bể trộn hóa chất keo tụ Al2(SO4)3 và ñi vào bể phản ứng Các chất ở dạng hệ keo bị phá vỡ, các kim loại nặng kết hợp với gốc sulphate trong phèn nhôm tạo thành các bông cặn có thể tách ra khỏi nước thải nhờ lắng

Nước thải từ bể phản ứng có chứa các bông cặn mới hình thành ñược ñưa sang bể lắng ñể tách các chất lơ lửng ra khỏi nước Sau ñó nước ñược ñưa vào hồ sinh học hiếu khí, rong tảo hấp thụ năng lượng mặt trời, khí CO2 và

H2O thực hiện quá trình quang hợp tạo ra oxy trong nước Vi sinh vật sử dụng oxy do rong tảo quang hợp sinh ra ñể phân hủy các chất hữu cơ làm sạch nước thải

Trong hồ sinh học, nước rỉ rác ñược lưu lại khá lâu, khoảng 12 ngày, hàm lượng chất bẩn và vi sinh ở ñầu ra thấp, các vi sinh vật gây bệnh hầu hết

ñã bị tiêu diệt, do ñó nước rỉ rác sau khi xử lý trong hồ sinh học có thể thải ra nguồn tiép nhận Công nghệ trên ñảm bảo nước sau xử lý ñạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận.(Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

- Công nghệ xử lý phù hợp với loại nước thải có nồng ñộ ô nhiễm cao

- ðiều kiện kinh tế kỹ thuật

Hồ chứa Trạm bơm Bể UASB Bể

Bể lọc Nguồn tiếp

nhận

Bể nén bùn Sân phơi

bùn

Hình 1.3 : Sơ ñồ công nghệ hệ thống xử lý nước rò rỉ

(Nguồn: Lê TraS0 Mỹ Dung, 2007)

Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nước rác từ hệ thống ống, rãnh thu gom nước trong hố chôn lấp ñược ñưa về hồ chứa Từ hồ chứa nước rác sẽ ñược bơm qua bể UASB Bể UASB sẽ làm giảm hàm lượng BOD, COD từ hàm lượng rất cao xuống thấp hơn nhờ hoạt ñộng của các vi sinh vật kỵ khí và hỗn hợp nồng ñộ bùn hoạt tính trong bể sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hoà tan trong nước thải, phân huỷ và chuyển hoá chúng thành khí Sau

ñó nước rác sẽ ñược dẫn ñến bể Aerotank, tại ñây diễn ra quá trình oxy sinh hoá lượng chất hữu cơ còn lại có trong nước với sự tham gia của các vi sinh vật hiếu khí Trong bể có bố trí hệ thống sục khí ñể tạo ñiều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí phân giải các chất hữu cơ Hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính từ bể Aerotank sẽ ñi qua bể lắng Bể này có tác dụng lắng bùn hoạt tính ñã qua xử lý ở bể Aerotank Bùn ở

bể lắng sẽ ñược tuần hoàn lại bể Aerotank, phần bùn dư sẽ ñược ñưa qua bể nén bùn

Bể nén bùn có tác dụng tách nước trong bùn và làm giảm ñộ ẩm của bùn và thể tích bùn Nước sau khi tách bùn ñược ñưa về hồ chứa Bùn sau khi qua bể nén có ñộ

ðường nước ðường tuần hoàn bùn

ẩm 95% sẽ ñược ñưa ñến sân phơi bùn Sân phơi bùn có nhiệm vụ làm giảm ñộ

ẩm của bùn từ 95% xuống còn 70 – 80%, ñể thuận lợi hơn cho việc xử lý bùn Nước từ bể lắng sẽ ñi qua bể lọc ñể lọc các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải mà bể lắng không thể loại ñược chúng Nước thải sẽ ñược ñưa vào

bể khử trùng trước khi ra nguồn tiếp nhận (Lê Trang Mỹ Dung, 2007)

1.4.2 Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài

Hệ thống xử lý nước rác của hai BCL rác sinh hoạt ở Mỹ

 Hệ thống xử lý ở BCL 1:

Công nghệ xử lý bao gồm kết tủa hdroxyde, xử lý sinh học (tháp sinh học kị khí và hiếu khí) và cuối cùng xử lý bằng lọc nhiều lớp Sơ ñồ công nghệ thể hiện ở hình 1.3 Xử lý sinh học ñược sử dụng ở ñây chủ yếu ñể khử N-ammonia (99%) và COD (91%) Hàm lượng COD và N-ammonia còn lại trước khi xả ra sông là 159 mg COD/l và 1,2 mg N-ammonia/l Các hàm lượng chất hữu cơ ñộc và kim loại nặng giảm ñáng kể

Hình 1.4 Sơ ñồ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 1

(Nguồn: USEPA, 2006)

Hệ thống xử lý ở BCL 2:

Hệ thống gồm bể keo tụ vôi, sinh học từng mẻ (SBR), lọc cát, cột than hoạt tính và tiếp xúc chlorine Sơ ñồ công nghệ thể hiện ở hình 1.4

COD ñầu ra vẫn khoảng 160 – 250 mg/l Kết quả trên cho thấy với công nghệ xử lý bậc cao (sau xử lý sinh học) như trên (lọc, than hoạt tính) ñể ñạt COD <100 mg/l là không thể

Hình 1.5 Sơ ñồ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 2

(Nguồn: USEPA, 2006)

1.5 Tình hình xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước

1.5.1 Tình hình xử lý nước rỉ rác ở trong nước

* Trạm xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội) do công ty kỹ thuật SEEN thực hiện từ khâu thiết kế, cung cấp thiết bị, xây dựng, lắp ñặt và ñưa công trình vào vận hành từ 10/2005 ñến nay; công suất thiết kế 500m3/ngày Tại ñây, nước rác ñược xử lý qua nhiều bước: xử lý tự nhiên, xử lý sơ bộ, xử lý ñặc biệt (xử lý hoá lý ñể loại bỏ các thành phần kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ), xử lý sinh học Trong các công nghệ ñược áp dụng, công nghệ sinh học 1 bước xử lý nitơ/2 bể song song ñem lại hiệu quả cao; hiệu quả xử lý ñối với thành phần COD (>95%) và N-NH3 (>96%), kỹ thuật compact và oxy hoá kín bảo ñảm loại ñược >90% các chất khó phân huỷ sinh học với chế ñộ vận hành tự ñộng hoàn toàn Chất lượng nước rác sau khi xử

lý ñạt tiêu chuẩn môi trường xả ra môi trường tiếp nhận

* Công nghệ xử lý nước rác tại Bãi chôn lấp CTR Gò cát (TP Hồ Chí

Minh): Tại ựây, nước rác ựược xử lý qua 4 bậc: (1) bậc 1: xử lý sơ bộ ựể loại

bỏ canxi kết hợp xử lý sinh học kỵ khắ bằng bể xử lý kỵ khắ với dòng chảy ngược qua ựệm bùn (bể phản ứng UASB) Ngăn trộn nhận nước thô và nước tuần hoàn từ bể UASB Từ ựây nước thải ựược ựưa qua tháp khử canxi; (2) bậc 2: xử lý sinh học hiếu khắ bùn hoạt tắnh (ASP) kết hợp với quá trình Nitrat hoá và khử Nitrate ựể giảm thiểu BOD và COD và Nitơ tổng; (3)

bậc 3: xử lý hoá lý bằng keo tụ - tạo bông - kết tủa - lắng và lọc cát; (4) bậc 4;

xử lý bằng vi lọc và lọc nano Nước rác sau xử lý hoàn toàn ựạt tiêu chuẩn môi trường xả ra môi trường tiếp nhận

* Phương pháp xử lý nước rỉ rác tại BCL cũ bằng các loại cây thực vật như dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal ựược TS Ngô Hoàng Văn (Hội Nước và Môi trường nước - Liên hiệp các hội khoa học -kỹ thuật TP Hồ Chắ Minh) nghiên cứu thành công, áp dụng thắ ựiểm ựể xử lý nước rác BCL đông Thạnh TP Hồ Chắ Minh đây là phương pháp xử lý sinh học, trong môi trường tự nhiên, không gây ô nhiễm môi trường Kết quả nghiên cứu cho thấy, nguồn nước rỉ rác ựậm ựặc có nồng ựộ các chất ô nhiễm cao sau khi ựược pha loãng với tỷ lệ 10%, bộ rễ một số cây thực vật như dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal có khả năng ựồng hoá và hấp thụ các chất gây ô nhiễm và phát triển trong ựiều kiện tự nhiên Theo ựánh giá của các chuyên gia, có thể áp dụng kết nghiên cứu này, nhân rộng mô hình ựể xử lý nước rác tại các bãi chôn lấp cũ

Thực trạng xử lý nước rác ở Việt Nam cho thấy, ở Việt Nam ựã có một số nhà máy xử lý nước rác có hệ thống xử lý ựược ựầu tư quy mô công nghiệp, hiện ựại ựể xử lý nước rác tươi, ựáp ứng yêu cầu xử lý nước rác, bảo vệ môi trường Tuy nhiên, ựể xử lý nước rỉ rác ựạt hiệu quả, ngoài yếu tố công nghệ xử lý cần ựặc biệt quan tâm ựến lưu lượng và nồng ựộ của nước rác khi có mưa và không mưa Công nghệ xử lý nước rác bằng cây thực vật tại các bãi chôn lấp cũ- công nghệ sinh học xử lý nước rác trong ựiều kiện tự nhiên Công nghệ sinh học: xử lý hiếu khắ nước rác tuần hoàn là công nghệ mới, thân thiện với môi trường Mô

hình này cần ñược nhân rộng ñể xử lý nước rác tại các BCL cũ, ñang gây ô nhiễm môi trường ở nước ta (Cù Huy ðấu, 2010)

1.5.2 Tình hình xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài

Hệ thống xử lý nước rác là tổ hợp các ñơn vị công nghệ khác nhau của các phương pháp vi sinh, hóa học, hóa lý, cơ học Tuy nhiên, ở các nước tiên tiến với trình ñộ kỹ thuật cao, thiết bị hiện ñại, luôn cải tiến, nâng cao và hoàn thiện các hệ thống ñang hoạt ñộng cũng như các hệ thống mới xây dựng, nét ñặc thù riêng về công nghệ xử lý là phổ biến

* Tại Mỹ: các nhà công nghệ ñã áp dụng các giải pháp công nghệ khác nhau như: Hòa trộn lẫn nước rác với nguồn nước thải sinh hoạt ñược thực hiện khá phổ biến ở vùng tây bắc nước Mỹ tại các bãi rác: St.Johnson

(Oregon), Cedar (Washington), Cathcart Snobomish County (Washington), Kent Highland (Kent Washington) (Văn Hữu Tập, 2012)

Sử dụng vào mục ñích tưới tiêu khi nước rác ñược xử lý sơ bộ theo tiêu chuẩn “Standard for leachate spray irrigation managent” October 28, 1992, ñược thực hiện phổ biến ở Oregon tại các bãi rác: Coffin Sutte (corvallis Oregon) Riverbend (Yamhill County)

Xử lý nước rác tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt ñược thực hiện bằng cách phối hợp các công nghệ thích hợp nhằm ñạt tiêu chuẩn thải do National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES) qui ñịnh và các tiêu chuẩn ñặc thù khác của vùng (ví dụ phải sử dụng thêm công nghệ màng ñể tách loại phức chất nickel tại một số bãi rác ở miền tây nước Mỹ) (Văn Hữu Tập, 2012)

* Tại Nhật Bản: công nghệ xử lý nước rác của Nhật Bản có ñặc thù riêng

so với các nước tiên tiến khác

ðặc thù ô nhiễm nước rác trên quyết ñịnh công nghệ xử lý nước rác của các hãng:

- Công nghệ xử lý nước rác của hãng Tsukishima Kikai (TSK): công nghệ tách ion canxi; công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, ñĩa quay sinh học, tấm sục khí; tách loại muối: sử dụng kỹ thuật

thẩm thấu ngược hoặc ñiện thẩm tích; kỹ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinh thu hồi muối, ly tâm, sấy bốc hơi)

- Công nghệ của hãng Kubota Corporation: công nghệ chống kết tủa các chất lắng ñọng từ nước rác trong ñường ống hoặc trong nguồn nước nhận; công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, ñĩa quay sinh học ñể xử lý thành phần hữu cơ có nồng ñộ thấp); khử nitrat nếu cần thiết (khi ñốt hợp chất nitơ

ñã chuyển hóa thành nitrat); tách loại chất hữu cơ: sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) clorua ñể tách một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai ñoạn hấp phụ trên than hoạt tính ghép nối sau ñó (Văn Hữu Tập, 2012)

* Tại Hàn Quốc: ở các bãi rác sinh hoạt có khoảng 50 ñiểm dùng cách

xử lý sinh học trước rồi sau ñó dẫn về trạm xử lý chung; 92 ñiểm ñưa thẳng nước rác về trạm xử lý chung; 102 ñiểm tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ra ngoài Kể từ khi ban hành quy ñịnh cho tiêu chuẩn Nitơ Amoni năm 1999 và sau ñó năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý nước rác từ bãi rác sinh hoạt ñã ñược bổ sung hoặc lắp ñặt mới các thiết bị xử lý Nitơ, trong ñó, phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE (Modified Ludzack-Ettinger); cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ dùng phương pháp RO sau công nghệ sinh học (Văn Hữu Tập, 2012)

Ở nước ngoài, vấn ñề xử lý nước rỉ rác ñã ñược ñề cập nghiên cứu trong rất nhiều công trình công bố trên các tạp trí hoặc các hội nghị khoa học [F.Wang, Daniel W.Smith, and M Gamal El-Din (2003)] Các công trình nghiên cứu ñều ñạt kết quả tốt, chất lượng nước sau xử lý ñạt tất cả các yêu cầu xả thải trực tiếp ra môi trường Thời gian gần ñây ngoài việc dựa vào các quá trình phân hủy sinh học và xử lý hóa lý, tất cả ñều ñã ñược dựa vào các quá trình phân hủy hóa học, chủ yếu là các quá trình phân hủy hóa học oxi hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes - AOPs) như ozon [Wu J.J., C.C Wu, H.W Ma, C.C Chang (2004).], Peroxon [R Stegmann, K.U.Heyer,

R Cossu (2005)], Fenton [J L De Morais, P.P Zamora (2005)]