nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ

Nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, dịch vụ sau khi đã sử dụng đều trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa lại các nguồn nước nếu không sử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

Từ năm 1990 đến nay, cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của ngườidân ngày càng được nâng cao, vì thế lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày cànglớn, tại thành phố Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con sốhai triệu tấn năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang

“nóng lên” trong những năm gần đây.Với khối lượng 7.000 tấn chất thải rắn sinh hoạtphát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất là chôn lấp, thành phố có 2 bãi chônlấp (BCL) hợp vệ sinh, BCL Đa Phước và Phước Hiệp Cho đến nay tổng khối lượngrác đã được chôn lấp tại 2 BCL Đa Phước và Phước Hiệp 2 đã lên đến con số7.900.000 tấn, trong đó Đa Phước là 3.500.000 tấn, và Phước Hiệp 2 là 4.500.000 tấn

Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặcphát sinh từ các BCL đã phát tán hàng kilomét vào khu vực dân cư xung quanh vàmột vấn đề nghiêm trọng nữa là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước ráctại các BCL và cùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 -1.500m3 tại các BCL thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môitrường

Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phươngpháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các BCL vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhượcđiểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải, đặc biệt làchỉ tiêu BOD và N, P, các kim loại nặng (TCVN 5945-1995, cột B), tiêu tốn nhiềuhóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát, và công suất xử lý không đạt thiết kế.Nguyên nhân do sự thay đổi rất nhanh của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vậnhành của BCL, với thành phần rất phức tạp (các chất hữu cơ khó/không có khả năngphân hủy sinh học tăng dần và nồng độ ammonium tăng đáng kể theo thời gian),không ổn định, việc lựa 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 rất hạn chế trong khi lượngnước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Vấn đề được đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lýhết lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác hiệnhữu, và công nghệ tham khảo điển hình đối với xử lý nước rỉ rác của các BCL mớitrong tương lai Và với hiện trạng lượng chất thải rắn thải ra môi trường ngày càngnhiều và theo đó các công trình xử lý chúng cũng được xây dựng lên để đáp ứng nhucầu xử lý đặc biệt là các bãi chôn lấp, chính vì thế đặt ra vấn đề xử lý nước rác rò rỉ từcác bãi chôn lấp là xu thế đúng đắn hiện nay, mặc dù hiện nay lưu lượng thải ra làchưa lớn nhưng theo thời gian yêu cầu đặt ra cũng tăng nhanh, chúng ta cần có nhữngbiện pháp thích hợp để có kinh nghiệm thực tế sớm để có thể đối phó kịp thời vớinhững phát sinh trong thời gian tới Chính vì thế, tác giả đề xuất những nghiên cứu vàcác phương pháp xử lý và các công trình xử lý để tạo cơ sở cho các nghiên cứu saunày và qua đó các quy trình xử lý nước rác sẽ được hoàn chỉnh hơn

Với những lý do trên việc nghiên cứu công nghệ thích hợp bằng kết hợp giữacác quá trình hóa lý, sinh học, và hóa học nhằm đưa một giải pháp tối ưu về mặt côngnghệ (xử lý các chất cơ khó phân hủy sinh học và hợp chất nitơ), hiệu quả kinh tếcũng như đạt được tiêu chuẩn xả thải để giảm thiểu “hiểm họa ngầm” từ nước rỉ rácđối với môi trường

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ

- Đề xuất công nghệ xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn xả thải phù hợp với điềukiện thành phố Hồ Chí Minh nhằm giảm chi phí xử lý cho nước rỉ rác

1.3Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau đây được thựchiện:

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

- Phân tích, đánh giá các số liệu thu thập được nước rỉ rác trên thế giới;

- Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quátrình xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

- Phân tích chất lượng nước đầu vào và đầu ra của nước rỉ rác của BCL PhướcHiệp

- Xác định liều lượng hoá chất và nghiên cứu điều kiện tối ưu sử dụng hoá chất

để xử lý nước rỉ rác theo phương pháp keo tụ

- Tính toán và đề ra công nghệ xử lý hiệu quả nhất

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của các BCLchất thải bằng phương pháp keo tụ

- Phạm vi nghiên cứu : Nước rác nghiên cứu được lấy tại hồ chứa nước rỉ rác,BCL Phước Hiệp, Thành phố Hồ Chí Minh

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp luận

Nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, dịch vụ sau khi đã sử dụngđều trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa lại cácnguồn nước nếu không sử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường, chất lượng nước bị suygiảm, cạn kiệt nguồn nước sử dụng, làm ảnh hưởng đến sinh vật và địa tầng chất.Theo báo cáo hiện trạng môi trường hằng năm của Cục bảo vệ môi trường cho biếthơn 90% nhà máy, xí nghiệp đang hoạt động hoặc một số nhà máy được xây dựngđều không có hệ thống sử lý nước thải

Thông thường lượng nước rỉ rác từ các bãi rác chưa qua xử lý mà đi thẳng ramôi trường gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt, đất, không khí và ảnh hưởngđến sinh vật, sức khoẻ con người Lượng nước rỉ rác đó chính là mối đe doạ nghiêmtrọng đến hệ sinh thái môi trường tự nhiên Vì vậy phát triển kinh tế phải đi đôi vớibảo vệ môi trường là điều kiện cần và đủ

Hiện nay, Luật môi trường đang được xây dựng và triển khai, bắt buộc từng cơquan nhà máy, xí nghiệp trước khi xây dựng, đã và đang xây dựng phải có hệ thống

xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường tự nhiên Để xâydựng được hệ thống đó trước tiên phải lựa chọn được công nghệ xử lý phù hợp vàviệc xử lý sơ bộ cũng góp phần làm tăng hiệu quả của từng công trình

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

1.4.2 Phương pháp cụ thể

 Phương pháp điều tra thực địa

Điều tra thu thập số liệu có sẵn vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội.Khảo sát khu vực nghiên cứu, biết được lưu lượng nước rỉ rác cũng như các thông sốkhác tại BCL Phước Hiệp

 Phương pháp phân tích tổng hợp

Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương pháp xử lý nước rỉ rác củacác nước trên thế giới, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của những BCL ở Việt Namhiện hữu

Tìm hiểu về thành phần tính chất của nước thải và phân tích các tài liệu tìmđược

 Phương pháp chuyên gia

Tham vấn ý kiến của thầy cô hướng dẫn, thầy cô trong khoa và các chuyên giatrong ngành môi trường và xử lý nước thải

 Phương pháp tính toán lựa chọn

Tính toán lựa chọn công nghệ xử lý tối ưu, sau đó chọn ra được công nghệ xử

lý hợp lý và hiệu quả

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 2TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC

2.1 TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC

2.1.1 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới

Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm quacác 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 vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nướcngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải Đặc tính của chấtthải phụ thuộc vào nhiều hệ số

Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìnchung thành phần nước rỉ rác chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính như sau:

- Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỷtrọng chất thải;

- Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu 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 gianvận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác chẳng hạnnhư nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phânhủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc Thành phần đặctrưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 2.1

và Bảng 2.2

Clover Bar (Vận hành từ năm 1975)

Nguồn: (i): Lee & Jone, 1993

(ii): Diego Paredes, 2003

(iii): F Wang et al., 2004

(iv): KRUSE, 1994

Bảng 2.2 Thành phần nước rỉ rác tại Đức (theo từng giai đoạn phân hủy)

Nguồn: (ATV, 1988 and ATV, 1993)

Bảng 2.3 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Thành Phần Đơn

Vị

Thái Lan

BCL phitsanulock NRR cũ (ii)BCL khon-

Kaen NRRmới (i)

BCL Suk NRR cũ(i)

Saen-Mùa Khô Mùa Mưa

Độ dẫn điện µS/cm 15.170 - 25.000- 26.500 9.700 – 20.500COD mgO2/L 13.240 1.075 – 1417 2.800 – 3.303 1.009 – 3.550BOD5 mgO2/L 9.170 145 – 533 600 – 700 100 – 850

Nguồn: (i): Chuleemus Boonthai Iwai and Thammared Chuasavath, 2002; Mitree

Siribunjongsak and Thares Srisatit, 2004;

Bảng 2.4 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

-GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

-Nguồn: (ii): Kwanrutai Nakwan, 2002.

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vựcnhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO3/L) đối với nước rỉ rác mới và nồng độCOD, BOD thấp đối với BCL cũ Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giátrị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trongnước rỉ rác giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng độ NH3 trong NRR cũ rất cao(nồng độ trung bình khoảng 1.800mg/L) Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp,ngoại trừ nồng độ sắt

Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phânhủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạnhoạt động ổn định Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trongthời gian đầy tỷ lệ này có thể lên đến 80-90%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học còn đối với cácbãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2, tỷ lệ thấp nhưvậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phânhủy sinh học

2.1.2 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam có 3 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạtđộng như: BCL Nam Sơn, Phước Hiệp số 2, và BCL Gò Cát Mặc dù các BCL đều cóthiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác, hầu hết các BLC đã nhận rác nhưng hệ thống xử lýnước rỉ rác vẫn chưa xây dựng, đây chính là một trong những nguyên nhân gây tồnđọng nước rỉ rác gây ô nhiễm đến môi trường Công suất xử lý của các hệ thống xử lýnước rỉ rác này hầu như không xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tạiBCL, do đó hầu hết các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạngđầy và không thể tiếp nhận nước rỉ rác thêm nữa Thậm chí còn có trường hợp phải sửdụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi khác xử lý (BCL Gò Cát) hoặc có nơi phảixây dựng thêm hồ chứa nước rỉ rác để giải quyết tình hình ứ đọng nước rỉ rác nhưhiện tại BCL là công trình tương đối mới với Việt Nam, do đó việc vận hành BCLchưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và sự cố xảy ra trong quá trình

Thời gian lấy mẫu

NRR mới 2,3,4/2002

Thời gian lấy mẫu

NRR mới 2,3,4/2002

NRR cũ 8/2006 NRR mới

1,4/2003

NRR cũ 8/06

Bảng 2.5 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh

Kết quả phân tích cũng cho thấy sự khác biệt giữa thành phần nước rỉ rác tạihai BCL Gò Cát và Phước Hiệp, cho đến nay sau hơn 5 năm vận hành BCL Gò Cátnồng độ COD trong nước rỉ rác vẫn còn khá cao trung bình dao động trong khoảng20.000 – 25.000mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD dao động trong khoảng 0,45 – 0,50; vớinồng độ NH3 cao nhất lên đến > 2.000mg/l, giá trị pH lớn hơn 7,3 Trong khi đó BCLPhước hiệp hoàn toàn khác biệt, chỉ sau gần một năm vận hành nồng độ COD giảmcòn rất thấp trung bình dao động trong khoảng 2.000 – 3.000 mgO2/L cao nhất đạt đến5.000 mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trong khoảng 0,15 - 0,30, nồng độ NH3tăng lên trên 1.000mg/L theo thời gian vận hành và giá trị pH lớn 8,0 Giải thích sựkhác biệt số liệu giữa giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và hệ thốngthu gom NRR ở BCL Phước Hiệp và BCL Gò Cát cũng khác nhau nên dẫn đến thànhphần các chất ô nhiễm trong NRR ở 2 BCL cũng khác nhau.

Các số liệu phân tích cho thấy một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đếnthành phần nước rỉ rác là thời gian vận hành Để nghiên cứu sự thay đổi thành phầnnước rỉ rác theo thời gian vận hành của bãi chôn lấp, BCL Phước Hiệp số 1 được lựachọn là do thời gian vận hành của BCL này phù hợp với thời gian nghiên cứu của đềtài

BCL Phước Hiệp bao gồm 4 ô chôn lấp và rác được chôn lấp theo phương phápcuốn chiếu Mỗi ô chôn lấp có một hố thu nước rỉ rác và từ đây nước rỉ rác được bơmvào các hồ chứa nước rỉ rác trước khi được xử lý Để theo dõi sự thay đổi thành phầnnước rỉ rác của BCL Phước Hiệp mẫu nước rỉ rác được lấy tại ô chôn lấp số 3 trongnhững khoảng thời gian xác định trong suốt quá trình vận hành của BCL

Thời điểm bắt đầu vận hành BCL Phước Hiệp từ tháng 1 năm 2003 Sau 4

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

giảm xuống còn 10.654 mgO2/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 1.346 – 2.408mgO2/l Trong thời gian từ tháng 04 năm 2006 đến tháng 08 năm 2006 có một số điểm

có nồng độ COD vượt quá 5.000mgO2/L,giá trị này xuất hiện phụ thuộc vào chu kỳ đổrác của BCL, cụ thể như khi rác được đổ trên ô chôn rác số 3 thì nước rỉ rác phát sinhtrong thời gian này của ô số 3 có nồng độ COD tăng lên từ 4.000 đến 5.000mg O2/L,

và khi rác được đổ sang các ô chôn rác khác thì nồng độ COD của nước rỉ rác trong ô

số 3 lại giảm xuống trung bình khoảng 2.000 mgO2/L Bên cạnh đó sự thay đổi thànhphần nước rỉ rác theo mùa cũng được khảo sát, thành phần nước rỉ rác biến thiên theomùa được trình bày trong Bảng 2.6

Bảng 2.6 Thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp biến thiên theo mùa (mẫu lấy

tại hố thu ô số 3, mẫu lấy từ tháng 12/2008 đến tháng 12/2009)

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

mgO2/L, BOD: 30.000 mgO2/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, cáchợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theothời gian vận hành Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càngcao Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 3TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

3.1 Tổng quan chung

Do đặc tính, tính chất nước rác là loại nước rác có màu tối, mùi khó khó chịu vàchứa hàm lượng rất cao chất hữu cơ trong phần lớn l à những chất phân huỷ vi sinh.Điều này làm cho việc xử lý nước rác trở nên khó khăn hơn xử lý nước sinh hoạt rấtnhiều và giá thành cao Đặc biệt ở Việt Nam có tính chất đặc thù của việc tiếp nhậncác nguồn rác không được phân loại, hầu hết nước rác từ các bãi rác ở nước ta cóthành phần rất phức tạp hàm lượng các thành phần độc hại cao làm cho việc xử lýnước rác bằng phương pháp sinh hoạt đạt hiệu quả rất thấp các chỉ tiêu chính cần xử

lý đối với nước thải là:

+ Các kim loại nặng độc hại đối với môi trường và đối với các hệ xử lý bằng visinh nếu áp dụng Điều nguy hiểm là các kim loại này chủ yếu nằm dưới dạng cácphức bền khó phân tích và khó xử lý

+ Hàm lượng chất hữu cơ ( biểu diễn bằng chỉ tiêu COD) rất cao Ngoài ra chỉtiêu này rất phù hợp với tuổi của bãi rác

+ Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn độ sạch để thải ra môi tr ường theo tiêu chuẩnTCVN 5945-1995( c ột B)

+ Hệ thống xử lý ổn định, được xử lý khép kín lâu dài toàn bộ lượng nước rác rĩ ra

từ bãi rác

+ Giá thành xử lý có thể chấp nhận được

Việc nghiên cứu đặc tính nước rác ở các bãi rác thiết lập mô hình chạy thử đểđưa ra phương án lựa chọn tối ưu cho xử lý nước rác đạt hiệu quả về kinh tế và đápứng được tiêu chuẩn môi trường là hết sức cần thiết và cấp bách Việc xử lý nước rác

rò rỉ cũng như một số loại nước thải khác có thể tiến hành theo phương pháp khácnhau

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

3.2 Tổng quan về các công nghệ xử lý nước rỉ rác

3.2.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới

Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức được tham khảo là côngnghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong côngnghệ xử lý là áp dụng các quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bên cạnh

đó bể lắng được áp dụng với mục đích lắng các bông cặn từ quá trình sinh học và đểgiảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng đến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được ápdụng để loại bỏ một phần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơ lửng Phầnchất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại sau quá trình khử nitơ được oxy hóa vớiozone nhằm cắt mạch các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khảnăng phân hủy sinh học làm tăng hiệu quả xử lý cho quá trình sinh học phía sau vàkhoáng hóa một phần chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O Sau bể oxy hóa bằng ozonecác thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bểtiếp xúc sinh học quay Bể lọc là bước cuối cùng của dây chuyền xử lý với mục đíchloại 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 được trình bày trong Hình 2.3 (công nghệ 1) Với quy trình xử

lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong nước rỉ rác như COD, NH4+, và AOx

(absorbable organic halides)sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận,nồng độ các chất ô nhiễm sau mỗi công đoạn xử lý được trình bày trong Bảng 2.7Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức.

Bảng 3.1 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

Nitrat hóa

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.2 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 cáchợp chất hữu cơ khó/không cókhả năng phân hủy sinh học, hai thành phần được khửchính trong quá trình oxy hóa là COD và AOX với hiệu quả là 85% và 91%, kết quảcho thấy trong bước oxy hóa các hợp chất AOX được xử lý triệt để hơn Đối với côngđoạn xử lý sinh học bằng bể sinh học lọc tiếp xúc hiệu quả xử lý không cao, COD chỉđạt 46% và AOX đạt 43% số liệu phù hợp với tính chất của nước rỉ rác là khó phânhủy Tuy nhiên, công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao do sử dụng ozone vàcông đoạn nitrate hóa và khử nitrate đòi hỏi năng lượng cao

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

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức.

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

lý nước rỉ rác bao gồm công đoạn khử ammonium bằng phương pháp sinh hóa truyềnthống với 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 nitrobacteroxy hóa thành nitritate và khí nitơ tự do, hiệu quả khử nitơ đạt 99.9% và COD đạt45% trong giai đọan này Bể lắng được ứng dụng để tách các bông bùn từ bể sinh học,các chất hữu cơ còn lại sau quá trình khử nitơ chỉ là các chất khó/không có khả năngphân hủy sinh học, do đó phương pháp hóa lý, cụ thể là quá trình hấp phụ bằng thanhoạt tính được áp dụng, tạo bông và kết tủa là bước tiếp theo sau công đoạn hấp phụ,

Nguồn tiếp nhận

Nitrat hóaKhử nitrat

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

trong giai đoạn này hiệu quả xử lý COD đạt 86% và AOX đạt 87% Trung hòa là côngđoạn cuối của dây chuyền xử lý nước rỉ rác tại BCL Với dây chuyền công nghệ kếthợp các quá trình sinh học, hấp phụ và keo tụ nồng độ của các chất ô nhiễm chính sau

xử lý đều đạt nồng độ giới hạn

Bảng 3.2 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 sinhhọc

Ra cuối cùng Nồng độ giới hạn

Nguồn: ATV 7.2.26, Anonymus 1996.

Hình 3.4 Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý.

Hàn Quốc

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức là ápdụng quá trình sinh học (kị khí, nitrate hoá và khử nitrate) và quá trình xử lý hóa lý

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

(keo tụ hai giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/không có khảnăng phân hủy sinh học), sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon HànQuốc, công suất 3.500 – 7.500m3/ngày được trình bày trong Hình 2.5

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004

Hình 3.5 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: quátrình xử lý sinh học (quá trình phân hủy sinh học kị khí và quá trình khử nitơ) và quátrình hóa lý Trong giai 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 độ cao như nước rỉ rác phátsinh trong giai đoạn đầu vận hành bãi chôn lấp, đến năm 2004, do sự giảm tải trọng

Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh học

để được xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lýbao gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễm trongnước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lýkhông cao dao động từ

Bảng 3.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004.

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 phương pháp sinh học kết hợp hóa lý để xử lý chấthữu cơ và nitơ có trong nước rỉ rác Kết quả cho thấy bể oxy hóa amonium hoạt độngrất hiệu quả, nồng độ ammonium được xử lý đến 99% (N-NH4+ đầu ra dao độngkhoảng 1 – 20mg/L), tuy nhiên tổng nitơ đầu ra có khi lên đến 240mg/L Kết quảchứng minh rằng với nồng độ ammonium cao (2.000mg/L) thì phương pháp khử nitơ

ra dao động trong khoảng 200 – 300 mgO2/L Tuy nhiên trong quá trình vận hành cóhiện tượng bông cặn nổi lên, 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 trìnhkeo tụ - Fenton bằng quá trình keo tụ 2 bậc Số liệu cho thấy hiệu quả xử lý COD hầunhư tương tự nhau đối với cả hai quá trình, hiệu quả khử độ màu của quá keo tụ haibậc cao hơn (171 Pt-Co) quá trình oxy hóa (232 Pt-Co) Kết quả cũng cho thấy đối vớicác chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại trong nước rỉ rác thì oxy hóa bằngFenton 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 phícủa 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 trìnhkeo tụ So sánh quá trình xử lý bằng phương pháp keo tụ - Fenton và phương pháp keo

tụ 2 giai đoạn được trình bày trong Bảng 2.10

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Bảng 3.4 So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc

Liều lượng 350mgFe3+/L

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004

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 bắtđầu xử lý nitơ bằng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên vớinồng độ nitơ cao (2.000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạn chế Tùy thuộc vàothành phần nước rỉ rác cũng như tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo đượcthay đổi với việc áp dụng quá trình cơ học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bông) và oxyhóa nâng cao (fenton, ozone, ) Tiêu chuẩn xả thải đối với nước rỉ rác của các nướccao hơn so với tiêu chuẩn của Việt Nam như tiêu chuẩn giới hạn COD dao động từ200-300mgO2/l, trong khi của Việt Nam tương đương với cột B, COD là 100mgO2/l

Để đạt được nồng độ COD giảm từ 200-300mgO2/L xuống 100mgO2/L đòi hỏi chiphí cao và áp dụng các phương pháp tiên tiến

3.2.2 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 đangđược áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp, dễ vận hành và cũng là phương pháp chủyếu để giải quyết vấn đề xử lý chất thải rắn của cả nước Tuy nhiên, phương pháp này

đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạt động của các xe vậnchuyển rác gây ra bụi, rung và tiếng ồn, khí rác, mùi, đặc biệt là nước rỉ rác là nguyênnhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường của các bãi chôn lấp hiện nay.Công nghệ xử lýnước rỉ rác ở Việt Nam hiện 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

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

- 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 kêdưới đây:

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 củatrạm xử lý nước rỉ rác BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bày trong Hình2.6

Nước rỉ rác

xả vào nguồn nước mặt

Hình 3.6 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 chấthữu cơ và nitơ xuống giới hạn cho phép trước khi xả vào nguồn Trong giai đoạn khởiđộng, UASB hoạt động khá tốt, các quan sát cho thấy lượng khí sinh ra khá lớn, hiệuquả xử lý đạt đến 70-80% Tuy nhiên sau một thời gian ngắn, hiệu quả xử lý củaUASB giảm đáng kể và trạm xử lý đã phải ngừng hoạt động sau 8 tháng vận hành docác nguyên nhân chính sau đây:

- Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khi bãi chôn lấp đã hoạtđộng gần một năm, vào thời gian đó lượng nước rỉ rác trong bãi chôn lấp đã bị pha

Ngăn thu nước Trạm bơm UASB

Hồ sinh vật Bể lắng Bể thổi khí

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

loãng bởi nước mưa, làm cho nồng độ chất hữu cơ giảm đáng kể (từ COD = 50.000 70.000 mgO2/L còn 3.000 - 4.000 mgO2/L) và pH tăng đến trị số cao hơn 6,2; tạo điềukiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học kị khí xảy ra một cách tự nhiên trongbãi chôn lấp Cần ghi nhận là ở nồng độ chất hữu cơ cao và pH thấp tốc độ phân hủychất hữu cơ xảy ra rất chậm Cho nên đến khi trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vàohoạt động thì trong nước rỉ rác chỉ còn lại một lượng nhỏ chất hữu cơ có khả năngphân hủy sinh học Vì tỷ lệ BOD/COD quá thấp nên công nghệ xử lý sinh học khôngthích 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 sử dụngtrước 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 trong bùn,gây nên hiện tượng bê tông hóa và làm giảm dần hoạt tính của bùn Kết quả khảo sátcho thấy trong bể UASB có các khối bê tông tạo thành, trong bể thổi khí các tinh thểCaCO3 bám cứng trên các sợi vật liệu mang, thành phần hữu cơ VSS (vi sinh vật) củabùn giảm dần Hiện tượng trên dẫn đến việc hiệu quả xử lý giảm đáng kể

- Nồng độ các hợp chất chứa nitơ trong nước rỉ rác tăng khá cao, nhưng không

có các 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 Hình2.7 xả vào nguồn nước mặt

Nước rỉ rác

Hồ sinh học

Hình 3.7 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn.

Trong sơ đồ công nghệ trên nước rỉ rác được bơm trực tiếp từ các hố thu nướclên hồ sinh học, hồ sinh học có chức năng như bể điều hòa và xử lý một phần chất hữu

cơ Với nồng độ ammonium cao trong nước rỉ rác sẽ ảnh hưởng đến các công đoạnsinh học phía sau nên bước khử nitơ đuợc áp dụng Phương pháp xử lý nitơ được áp

Song chắn rác

Bể đệm 1

Bể lắng 1Striping(thổi khí)

Bể SBR 1 và 2UASB

Bể chứa bùn

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

dụng là phương pháp đuổi khí (air stripping) với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng pHcủa nước rỉ rác lên 10 –12 với tác dụng tăng chuyển hóa NH4+ sang NH3: Với nồng độammonium cao lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp xử lý nitơ bằng phương pháptruyền thống không cho hiệu quả cao nhưng đối với việc áp dụng quá trình airstripping sẽ có hiệu 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 quá bùn 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 ammonium còn lại sau quá trình air stripping cũng được khử triệt để hơn trong giaiđoạn này Kế tiếp nước rỉ rác lại được xử lý bằng hệ thống UASB đây là công trình xử

lý chất hữu cơ với tải lượng chất hữu cơ cao, đây chính là điểm không hợp lý của côngnghệ xử lý vì với nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là các hợp chất hữu cơkhó/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 hóabậc cao với áp dụng hệ Fenton, sau bước Fenton quá trình keo tụ/tạo bông kết hợplắng với chất keo tụ là PAC và chỉnh pH về ngưỡng tối ưu được thực hiện trong bểSemultech Bể Semultech có chức năng của bể keo tụ/tạo bông kết hợp lắng Với quátrình Fenton và keo tụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy được loại bỏ một phần màchủ yếu là axít humic Các chất hữu cơ khó phân hữu còn lại trong nước rỉ rác chủ yếu

là axít fulvic được xử lý triệt để bằng quá trình hấp phụ sử dụng than hoạt tính, saubước này nước rỉ rác được khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, thành phầnnước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội được trình bày trong Bảng2.11

Với công nghệ như trên có ưu điểm ở chỗ khi nồng độ ammonium của nước rỉrác đầu vào tăng cao thì các quá trình sinh học phía sau sẽ không bị ức chế, kết quảphân tích cho thấy tất cả các chỉ tiêu phân tích đều đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt Nam5945-1995, cột B Mặc dù đạt được tiêu chuẩn cho phép nhưng dây chuyền công nghệtrên cũng cho thấy có vài khuyết điểm:

- Với phương pháp thổi khí (air stripping), chuyển chất ô nhiễm (ammonium)

từ nước sang khí (NH3), phương pháp này mặc dù có khả năng xử lý nitơ có nồng độcao nhưng năng lượng tiêu tốn là rất lớn

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

- Quá trình xử lý sử dụng một lượng hóa chất rất lớn cho các công đoạn:

o Nâng pH của nước rỉ rác lên 10 – 12 trong quá trình air stripping;

o Chỉnh pH trước khi vào hệ thống sinh học (pH thích hợp cho vi sinh vật phát triểntốt là 6,5 ÷ 7,5); o Fenton (H2O2 + FeSO4 + H2SO4); o Semultech (PAC, NaOH)

- Vị trí của hệ thống UASB trong dây chuyền công nghệ không thích hợp vớithành phần nước rỉ rác; NH4 + NH3 + H+

- Trong nước rỉ rác sau quá trình xử lý vẫn có thể có sự hiện diện của các hợpchất humic do đó với sử dụng NaOCl, humic có thể phản ứng với chlorine tới tạothành chất gây ung thư (carcinogen chloroform) và những hợp chất hữu cơ halogenateđộc hại khác như trihalomethane(THM);

- Chi phí đầu tư cao: 20 - 25 tỷ (30 - 40 triệu đồng/m3 nước rỉ rác);

- Giá thành xử lý cho 1m3 nước rỉ rác cao: 80.000 - 90.000đồng/m3 nước rỉ rác(chưa tính giá chi phí cho xử lý bùn)

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Bảng 3.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội

Nguồn: Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN 01/2006

Công Nghệ Xử Lý Nước Rỉ Rác tại Bãi Chôn Lấp Gò Cát

Bãi chôn lấp Gò Cát có diện tích 25 ha với vốn đầu tư lên đến 22 triệu USD được xâydựng theo tiêu chuẩn cao hơn (tiêu chuẩn của bãi chôn lấp vệ sinh hiện đại), thời gianhọat động của BCL Gò Cát từ năm 2001 đến 2006 Hệ thống xử lý NRR tại BCL GòCát được xây dựng với công suất 400m3/ngày đêm Sơ đồ dây chuyền xử lý nước rỉrác của bãi chôn lấp Gò Cát theo công nghệ của Hà Lan được trình bày tóm tắt trongHình 2.8

Nước rỉ rác

Xả vào nguồn nước mặt

Bể lên men kị khí(1.000 m3)

Bể lên men kị khí(1.000 m3)

(17,8 m3/h) (1.000 m3)

Bể lọc áp lực(17,8 m3/h) (1.000 m3)

Bể thổi khí Thiết bị lọc màng UFThiết bị lọc màng UF

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát.

Với dây chuyền công nghệ trên, trong giai đoạn đầu vận hành BCL nước rỉ rác đã bịpha loãng bởi nước mưa và đã bị phân hủy sinh học (nồng độ COD chỉ còn trên dưới1.000 mg/L) cho thấy kết quả rất tốt, nồng độ COD còn lại khoảng 17-32 mg/L, cácthành phần khác đều đạt Nhưng khi BCL hoạt động với công suất 2.000 tấn/ngày vàlượng nước rỉ rác sinh ra có nồng độ COD lên đến 50.000-60.000 mg/L, thì hiệu quả

xử lý chỉ còn trên dưới 50%, nồng độ COD của nước rỉ rác sau khi xử lý còn hơn20.000 mg/L, thời gian hoạt động và công suất của thiết bị UF giảm đáng kể, thời gianhoạt động giảm từ 24 – 48 h còn 2 – 3 h và lưu lượng giảm từ 17,8 m3/h còn 8-9 m3/h.Sau đó toàn bộ hệ thống đã phải ngưng hoạt động và yêu cầu tư vấn Hà Lan hiệuchỉnh lại Nguyên nhân của sự cố này có thể kết luận như sau:

- Trong nước rỉ rác chứa một khối lượng lớn VFA (Volatile Fatty Acid), nhưaxít acetic, axít propionic, axít butyric, là sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí cácchất hữu cơ trong BCL Lượng VFA này chiếm khoảng 50% hàm lượng COD có trongnước rỉ rác và có thể xử lý dễ dàng bằng các thiết bị sinh học kị khí hoặc hiếu khí,trong khi đó các loại thiết bị lọc màng lại có hiệu quả rất kém khi xử lý VFA

- Bể lên men kị khí (Anaerobic Fermentation Tank) chỉ vận hành như bể điềuhòa (Equalization Tank), không có vi sinh vật, vì vậy hiệu quả xử lý hầu như khôngđáng kể

- Công trình xử lý sinh học thiết kế không hợp lý, sử dụng quá trình sinh học kị khí tảitrọng thấp Đây là nguyên nhân chính gây nên hiệu quả xử lý thấp của hệ thống xử lýnước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát trong giai đoạn đầu Với hiệu quả xử lý thấp, hệthống xử lý nước rỉ rác được thiết kế và xây dựng lại với sơ đồ công nghệ được trìnhbày trong Hình 2.9

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

FeCl3

H2SO4

Hình 3.9 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát.

Công nghệ xử lý được áp dụng bao gồm quá trình sinh học kết hợp hóa lý vàchức năng của mỗi công trình chính như sau:

− Khử Canxi: loại bỏ hàm lượng Canxi có trong nước rỉ rác để tránh hiện tượngbêtông hoá trong bể UASB;

− UASB: được ứng dụng với mục đích xử lý các hợp chất hữu cơ với tải trọngcao;

Bể khuấy trô ̣nKhử CaUASBTiền khử NitơBể hiếu khí

Hâ ̣u khử NitơNước rỉ rác

Bể lắng

Bể chứaXử lý hoá lý

Bể lọc cátMàng lo ̣c nanoNguồn tiếp nhâ ̣n

− Lọc màng Nano: xử lý các hợp chất hữu cơ còn lại sau quá trình hóa lý.

Như đã trình bày trong phần trên trong giai đoạn đầu vận hành BCL nước rỉ rác có độnhiễm bẩn rất cao, nồng độ chất hữu cơ của nước rỉ rác đạt đến trị số COD = 39.614 -59.750 mg/L, trong đó thành phần chất hữu cơ dễ bị phân hủy chiếm tỷ lệ 90 - 95%(BOD = 41.456 - 56.250 mgO2/L) Nồng độ các hợp chất chứa nitơ khá cao, hàmlượng nitơ hữu cơ Org-N = 336 - 678 mg/L, N-NH3 = 297 - 790 mg/L nhưng sau thờigian 1 năm vận hành nồng độ COD giảm nhanh , nồng độ COD trung bình khoảng3.000 - 5.000mgO2/l, tuy nhiên trong giai đoạn hiện nay nồng độ COD tăng lên từ10.000 - 20.000mg/L, giải thích cho hiện tượng tăng COD có thể là do BCL đã hếtthời gian nhận rác nhưng vẫn tiếp tục nhận rác do trong giai đoạn này BCL PhướcHiệp số 2 chưa nhận rác Nồng độ ammonia lại tăng rất cao theo quá trình vận hành,nồng độ ammonia đạt cao nhất là trên 2.000mg/L và trung bình khoảng 1.700 -1.800mg/L Nồng độ ammonia cao trong nước rỉ rác là nguyên nhân chính gây ức chếđối với các quá trình xử lý sinh học và quá trình nitrate hóa và khử nitrate Số liệuphân tích cho thấy hiệu quả xử lý COD của bể UASB đạt 57% và ammonia thì hầunhư không thay đổi, trong các bước khử nitơ số liệu cho thấy hiệu quả xử lý khôngđáng kể, nguyên nhân có thể là do nồng độ ammonium trên 1.000mg/L sẽ làm ức chếđến quá các quá trình chuyển hóa Ngoài ra đầu bài đặt ra khi thiết kế hệ thống xử lýnồng độ ammonia trong khoảng 800 - 1.000mg/L do đó với nồng độ ammonia cao nhưhiện nay thì thời gian lưu nước tại các công trình xử lý nitơ không đủ để thực hiện quátrình chuyển hóa Công nghệ nano có thể xử lý được các hợp chất hữu cơ khó/không

có khả năng phân hủy sinh học, nước rỉ rác sau lọc nano rất trong và không màu nồng

độ COD sau xử lý đạt 127mgO2 /L nhưng nồng độ N-NH3 vẫn còn rất cao 1.024mg/L

Bảng 3.6 Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy ngày

31/8/06)

− Với nồng độ ammonia đầu vào cao ( 2.000mg/L) gây ức chế đối với các vi vi sinhvật trong hệ thống UASB, mặc khác với nồng độ ammonia cao hơn 1.000mg/Lphương pháp khử nitơ truyền thống không cho hiệu quả cao và gây ức chế đối vi sinhvật, do đó nồng độ ammonia sau quá trình khử nitơ vẫn còn rất cao lớn hơn1.000mg/L.

− Hiện tượng tắc lọc thường xảy ra đối với lọc nano do đó phải được thườngxuyên rửa lọc nên mặc dù công suất thiết kế là 400m3/ngày nhưng hiện tại hệ thống

xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát chỉ đạt công suất khoảng 15 – 20m3/ngày;

− Sử dụng một lượng lớn hóa chất cho rửa lọc

− Tuần hoàn của dòng đậm đặc là một trong những nguyên nhân làm tăng hàmlượng chất rắn hòa tan (TDS) của nước đầu vào đã dẫn đến khó khăn trong xử lý nước

rỉ rác

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Phước Hiệp

 Trung tâm CENTEMA

Xả vào nguồn nước mặt

Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ BCL Phước Hiệp

- Nước từ hồ 3.000 m3 được bơm vào bể chứa A1 (dùng để pha loãng nước rỉrác khinồng độ chất hữu cơ cao)

- Bơm nước từ bể A1 vào 8 bể UASB Thời gian lưu nước trong các bể UASB cóthể dao động từ 12-24 h

- Từ 8 bể UASB, nước sẽ tự chảy xuống 6 bể Aerotank, thời gian lưu nước trongbể

Aerotank từ 8 – 12 h Bể Aerotank hoạt động theo dạng mẻ

- Nước từ các bể Aerotank tự chảy vào hệ thống hồ sinh học từ hồ số 2 tới hồ số 5

và sau đó được xử lý triệt để hơn bằng hệ sinh thái rừng tràm Khi đó, nước đạt tiêuchuẩn xả vào kênh 15

Trong giai đoạn đầu vận hành BCL hàm lượng các chất hữu cơ rất cao COD57.325 mgO2/L, tỉ lệ BOD/COD rất cao 80 - 90% Công nghệ tổng hợp xử lý nước thải

rỉ rác thích hợp nhất là kết hợp giữa các quá trình xử lý sinh học (UASB, ASSBR, hệthống hồ sinh học) Với công nghệ này nước rỉ rác sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn tiêuchuẩn giới hạn cho phép xả vào nguồn loại B (5942-1995) Nhưng chỉ sau hơn 1 nămvận hành nồng độ COD giảm từ 50.574 – 57.325mg/L xuống 1.375 – 2.683mg/l, tỉ lệBOD/COD thấp, hàm luợng nitơ cao, và hàm lượng các chất khó phân hủy sinh họctăng làm cho hệ thống xử lý không còn hiệu quả và hiện tại hệ thống xử lý đang đượccải tạo

Trạm bơm

Hệ thống hồ sinh học

Hệ thống hồ sinh

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

 Công ty TNHH Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Quốc Việt

Năm 2004 Công ty Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Việt đầu tư xây dựng hệthống xử lý nước rỉ rác với công suất 800m3/ngày Công nghệ xử lý nước rỉ rác củaCông ty Quốc Việt áp dụng là kết hợp phương pháp sinh học và hóa lý, nước rỉ rác từ

hồ chứa của BCL được bơm vào hồ tiếp nhận, tại đây axít H2SO4 được cho vào nhằmlàm giảm pH của nước rỉ rác để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình kị khí diễn rađạt hiệu quả cao, để đảm bảo điều kiện kị khí toàn bộ mặt thoáng của hồ được phủbằng một lớp bạt nhựa Tiếp theo nước tự chảy sang hồ phản ứng, ở đây FeCl3 đượcđưa vào và sử dụng hệ thống thổi khí để hòa trộn phèn với nước rỉ rác, nước rỉ rácđược tiếp tục xử lý tại hồ hiếu khí sau đó tự chảy vào hồ lắng, và cuối cùng được dẫnvào hồ sinh học sử dụng thực vật nước, nước sau hồ sinh học nước rỉ rác có màu vàngnhạt Được sự cho phép của Công ty Môi Trường Đô Thị nước rỉ rác sau hồ sinh họcđược pha loãng bằng nước ngầm với tỉ lệ nước rỉ rác và nước sạch là 6:1 trước khi xảvào kênh 15 (tỉ lệ 6:1 được tính dựa vào bảng thống kê công suất xử lý nước rỉ rác củaCông ty Quốc Việt do Công Ty Môi Trường Đô Thị cung cấp)

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Nước sạch

Hình 3.11 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt tại BCL Phước Hiệp.

Bảng 3.7 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp

Raphảnứng

Rahiếukhí

Lắng Ra

HSH2

Đầura

tự ở các công đoạn hiếu khí, lắng và hồ sinh học, ammonia được khử thêm một phần

do ammoniac bay hơi trong điều kiện pH trên 8 và bề mặt thoáng của các hồ rất lớn.Dựa vào kết quả ở Bảng 2.13 cho thấy đối với mẫu lấy tại điểm cuối của hồ sinh học 2(công đoạn xử lý cuối cùng) nồng độ COD là 600mg/L, và N-NH3 258mg/L nhưng

Hồ lắng

Hồ sinh họcKênh 15

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

nồng độ các chất ô nhiễm ở đầu ra COD 77mg/L, N-NH3 22mg/L, như vậy có thể nói

tỉ lệ nước sạch dùng pha loãng với nước rỉ rác trước khi xả thải nhiều hơn so với tỉ lệ6:1 đã ghi nhận tại bảng theo dõi của Công ty Môi Trường Đô Thị TP Ngoài những

ưu điểm của công nghệ là chi phí đầu tư và vận hành thấp, công nhân vận hành khôngcần trình độ cao thì công nghệ này cũng có những nhược điểm như:

- Chiếm diện tích đất lớn;

- Công nghệ không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải;

- Phải pha loãng nước thải;

- Vận hành thủ công, không kiểm soát được quá trình dẫn đến thành phần nước rỉrác đầu ra không ổn định

Cho đến nay, hầu hết các HTXL nước rỉ rác của các BCL ở Tp HCM đềukhông đạt tiêu chuẩn xả thải (đặc biệt là hai chỉ tiêu COD và ammonia) cũng như côngsuất xử lý, công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam hiện nay còn bộc lộ rất nhiềunhược điểm nguyên nhân là do:

- BCL hợp vệ sinh vẫn còn là vấn đề mới đối với Việt Nam nên sự thay đổi nhanhchóng thành phần nước rỉ rác đã ảnh hưởng công nghệ xử lý;

- Tính chất phức tạp của nước rỉ rác, đặc biệt là nồng độ ammonia cao và sự hiệndiện của các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học (hợp chấthumic) trong nước rỉ rác;

- Với nồng độ ammonia cao (2.000mg/L) phương pháp xử lý sinh học không manglại hiệu quả cao

- Giá thành xử lý cao

- Giới hạn về chi phí đầu tư

Tóm lại tuy thành phần chất thải rắn sinh hoạt và công nghệ vận hành bãi chôn lấpkhác nhau ở mỗi nước nhưng nước rỉ rác phát sinh từ các BCL nhìn chung đều có tínhchất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên 50.000mgO2/L) đối vớinước rỉ rác mới, và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL đã vận hành trong thời giandài Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, sự thay đổinày có thể được giám sát bằng việc kiểm tra tỷ lệ BOD5/COD Vào thời gian đầu, tỷ lệnày sẽ nằm trong khoảng 0,5 hoặc lớn hơn Tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

vận hành lâu, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2 Tỷ lệ thấp nhưvậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phânhủy sinh học Theo thời gian vận hành BCL giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thờigian thì nồng độ NH3 trong nước rỉ rác tăng lên rất cao (2.000mg/L)

Với thành phần phức tạp và thay đổi rất nhanh của nước rỉ rác, công nghệ xử lýnước 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 với xử lý nitơ bằng phương pháp cổđiển (nitrate hóa và khử nitrate), với nồng độ ammonia nhỏ hơn 1.000mg/L phươngpháp nitrate hóa và khử nitrate cho hiệu quả khử cao nhưng với nồng độ nitơ lớn hơn1.000mg/L thì phương pháp này cũng bị hạn chế điều này được chứng minh trongtrường hợp của BCL Sudokwon Hàn Quốc, BCL Nam Sơn, Gò Cát và Phước Hiệp củaViệt Nam Phụ thuộc vào tiêu chuẩn xả thải của mỗi nước các bước xử lý tiếp theo sauquá trình sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủythường được áp dụng là hóa lý (keo tụ/tạo bông, than hoạt tính), oxy hóa nâng cao(fenton, ozone, ) màng lọc

3.3 Các phương pháp xử lý

 Các phương pháp xử lý cơ học:

Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm được áp dụng

để tách các chất hoà tan ra khỏi nước Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộngrãi là: song/ lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác , bể điều hoà , khuấy trộn,bể rắn, bểtuyển nổi Mỗi công trình được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể

+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan

+ Không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng

 Phương pháp xử lý sinh học.

Nguyên lý của phơng pháp này là dựa vào hoạt động sống của các loài vi sinhvật sử dụng các chất có trong nước thải như: Photpho, nitơ và các nguyên tố vi lượng

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

làm nguồn dinh dưỡng có khả năng phân huỷ , phá huỷ các mạch phân tử của các chấthữu cơ có mạch cabon lớn thành các phân tử có mạch cacbon đơn giản hơn nhiều vàsản phẩm cuối cùng là CO2 (hiếu khí) , CH4 + CO2 (kị khí) Vậy phương pháp này xử

lý đồng thời BOD và N- NH4+, P

- Ưu điểm:

+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học

+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong 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

+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các công trình

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

 Phương Pháp xử lý hoá học

Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải Cáccông trình xử lý hoá học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Nhờ các phảnứng hoá học mà các chất lơ lửng có khả năng kiên kết với nhau tạo ra các bông cặn lớn