Nghiên cứu công nghệ SBR xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn

Mặc dù bãi chôn lấp đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các bãi chôn lấp vẫn còn bộc lộ nhiều nhược điểm như: chất lượng nướ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LÊ VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SBR XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

TỪ BÃI CHÔN LẤP RÁC TẬP TRUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LÊ VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SBR XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

TỪ BÃI CHÔN LẤP RÁC TẬP TRUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TS Trịnh Thành

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Đặng Xuân Hiển

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

Lê Văn Thịnh

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của PGS.TS Đặng Xuân Hiển - người Thầyđã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt trong quá trình thực hiện luận văn Trong khoảng thời gian được học tập và làm việc, Thầy là người truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm vận hành hệ thống và luôn theo sát quá trình thực nghiệm của tôi;

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trường, các cán bộ hướng dẫn thí nghiệm tại C5-10 đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian vừa qua;

Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến bạn bè trong tập thể 13BKTMT cũng như các bạn cùng nhóm thực tập đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2015

Học viên

Lê Văn Thịnh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Nước rỉ rác 3

1.1.1 Nguồn gốc nước rỉ rác 3

1.1.2 Đặc trưng nước rỉ rác 6

1.2 Các biện pháp xử lý nước rỉ rác 8

1.2.1 Đặc trưng nước rỉ rác trên Thế Giới và Việt Nam 8

1.2.2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác 13

1.3 Xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ SBR (Sequence Bath Reactor) 20

1.3.1 Lý thuyết về công nghệ SBR 20

1.3.2 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ 21

1.3.3 Các quá trình sinh hóa diễn ra trong bể 23

1.3.4 Ưu, nhược điểm của công nghệ 27

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu 28

2.1.1 Mục đích nghiên cứu 28

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 28

2.2 Phương pháp nghiên cứu 29

2.2.1 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 29

2.2.2 Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong nước 30

2.3 Bố trí thí nghiệm 30

2.3.1 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 30

2.3.2 Tiến hành 31

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 34

3.1 Xác định đặc trưng nước rỉ rác trước sau xử lý hóa lý 34

3.1.1 Công đoạn tiền xử lý bằng hóa lý 34

3.1.2 Giai đoạn thích nghi của bùn với nước rác 34

3.1.3 Giai đoạn Oxic (hiếu khí) 36

3.1.4 Giai đoạn Anoxic (thiếu khí) 39

3.2 Thí nghiệm kiểm chứng 43

3.2.1 Trình tự tiến hành 43

3.2.2 Kết quả 44

KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 50

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sự hình thành nước rác trong bãi chôn lấp 4

Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước rác 4

Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức 13

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc 15

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Bãi chôn lấp Nam Sơn, Hà Nội 16

Hình 1.6 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt tại BCL Phước Hiệp 18

Hình 1.7 Các pha trong một chu kỳ hoạt động của SBR 21

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình xử lý nước rỉ rác 28

Hình 2.2 Giản đồ hệ thống SBR 31

Hình 3.1 Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính trong quá trình hoạt hóa 35

Hình 3.2 Biến thiên chỉ số lắng của bùn trong giai đoạn hoạt hóa 35

Hình 3.3 Đồ thị hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục khí 36

Hình 3.4 Đồ thị hiệu suất chuyển hóa thành Amoni theo thời gian sục khí 37

Hình 3.5 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí (thí nghiệm lần 1) 40

Hình 3.6 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí (thí nghiệm lần 2) 40

Hình 3.7 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí (thí nghiệm lần 3) 41

Hình 3.8 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí (thí nghiệm lần 4) 41

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới 9

11

– – 11

Bảng 1.4 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý 14

Bảng 1.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn, Hà Nội 17

Bảng 1.6 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp 19 Bảng 2.1 Các chỉ tiêu phân tích và phương pháp phân tích theo Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội 30

Bảng 3.1 Kết quả một số thông số chính trong nước rỉ rác Nam Sơn 34

Bảng 3.2 Nồng độ COD và Amoni sau quá trình xử lý hóa lý 34

Bảng 3.3 Tỉ lệ hình thành Nitrit/Nitrat sau quá trình oxic (6 giờ) 39

Bảng 3.4 Kết quả kiểm chứng một số thông số chính trong chu trình SBR 44

Bảng 3.5 Kết quả kiểm chứng của nhóm nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Kiêu Kỵ bằng công nghệ SBR 44

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DAF : Tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air Flotation);

MBBR : Công nghệ xử lý nước thải màng sinh học chuyển động đệm

(Moving Bed Biofilm Reactor);

Reactor);

SVI : Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index);

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

TSS : Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid);

UASB : Bể phản ứng sinh học kỵ khí (Upflow Anaerobic Sludge

Blanket);

VFAs : Axit béo dễ bay hơi (Volatile Fatty Acids);

MỞ ĐẦU

Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, đời sống dần được cải thiện, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng thì lượng rác sinh ra ngày càng lớn, đặc biệt là rác thải sinh hoạt Ước tính mỗi ngày có khoảng 5.700 tấn rác sinh hoạt được thải ra trên địa bàn thành phố Hà Nội Số lượng rác thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực đô thị khoảng 3.200 tấn/ngày và từ nông thôn khoảng 2.500 tấn/ngày Trong đó lượng rác thải sinh hoạt nông thôn cần phải thu gom, xử lý ước khoảng 1.200 tấn/ngày, chiếm 60,83 % trừ các huyện Thanh Trì, Gia Lâm, Từ Liêm, Sóc Sơn được thu gom toàn

bộ về các bãi chôn lấp Nam Sơn, Xuân Sơn, Kiêu Kỵ Lượng rác thải sinh hoạt tăng dẫn đến lượng nước rỉ rác sinh ra ngày càng nhiều

Ô nhiễm bởi nước rác từ lâu đã là vấn đề được sự quan tâm của toàn xã hội Tại thành phố Hà Nội, hàng loạt nghiên cứu công nghệ xử lý khác nhau đã được triển khai với mục tiêu cuối cùng là xác định phương án xử lý nước rác thích hợp, đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Nước rỉ rác đang là vấn đề nhức nhối trong xã hội

về mặt môi trường và mĩ quan Nước rỉ rác có nồng độ chất ô nhiễm cao, có mùi chua nồng và gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô nhiễm đất Khi không được tích trữ xử lý tốt, một lượng nước lớn tràn ra ngoài vào mùa mưa sẽ gây ô nhiễm cho các khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn lấp Đây là vấn đề nan giải của các bãi chôn lấp không có trạm xử lý nước rỉ rác hiện nay

Mặc dù bãi chôn lấp đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các bãi chôn lấp vẫn còn bộc lộ nhiều nhược điểm như: chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải, đặc biệt là chỉ tiêu BOD và nitơ, phốt pho, các kim loại nặng (TCVN 5954:1995, cột B), tiêu tốn nhiều hóa 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 các thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của bãi chôn lấp với các thành phần rất phức tạp

độ amonium tăng đáng kể theo thời gian) không ổn định Việc lựa chọn các công nghệ xử lý chưa phù hợp dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp thì tiếp tục tăng lên

Do thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rỉ rác từ bãi chôn lấp đòi hòi một dây chuyển xử lý kết kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý như:

xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải Thành phần và lưu lượng nước rỉ rác biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác cũng sẽ thay đổi đối với các loại nước rỉ rác có thời gian chôn lấp khác nhau Việc đề xuất một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử

lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp, thỏa mãn các vấn đề về kĩ thuậ, điều kiện kinh tế… là cần thiết

SBR (Sequence Bath Reactor) là công nghệ xử lý nước thải theo mẻ dựa trên phương pháp bùn hoạt tính với các giai đoạn chính: Tiếp nước, sục khí, khuấy trộn, lắng, rút nước cùng xảy ra trong cùng một thiết bị phản ứng Công nghệ SBR bao gồm nhiều giai đoạn xử lý khác nhau: Hiếu khí (xử lý COD, chuyển hóa Amoni); thiếu khí (khử Nitrit, Nitrat, COD) ; yếm khí (xử lý Photpho, Nitrat, COD) Từ khả năng xử lý đa dạng này nên nó phù hợp với đặc điểm phức tạp của nước rỉ rác Ngoài ra, với việc linh động trong từng giai đoạn xử lý (có thể tăng hoặc giảm thời gian phản ứng trong các pha để phù hợp với nồng độ nước thải) đã giải quyết được

sự biến động nồng độ nước thải theo mùa của nước rỉ rác Với những đặc điểm trên, công nghệ SBR sẽ là giải pháp phù hợp cho quá trình nghiên cứu và ứng dụng vào

xử lý nước rỉ rác

b Sự hình thành nước rỉ rác

Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp Nước có thể thấm vào rác theo một trong số các cách sau đây [11]:

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

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

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

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

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

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

Tuy nhiên, nước rỉ rác tại các BCL chủ yếu được hình thành do hai nguồn chính

là độ ẩm của rác và quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ tạo ra nước

Lượng nước rác sinh ra trong BCL phụ thuộc vào sự cân bằng nước trong một ô chôn lấp Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước rác được trình bày trong hình 1.1 và lượng nước rác được tính theo công thức:

LC = R + RI – RO – E – ∆V Trong đó:

LC : Nước rác

R : Nước mưa thấm vào ô chôn lấp

RI : Dòng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp (bao gồm dòng chảy mặt

và nước ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp)

RO : Dòng chảy ra khỏi khu vực ô chôn lấp

∆V : Sự thay đổi lượng nước chứa trong ô chôn lấp bao gồm: độ ẩm ban đầu

của rác và bùn thải mang đi chôn lấp; độ ẩm của vật liệu phủ; lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí; lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải, lượng nước thất thoát ra từ phía đáy bãi rác

Hình 1.1 Sự hình thành nước rác trong bãi chôn lấp

Phương trình cân bằng nước ở trên áp dụng cho một ô chôn lấp cho thấy: lượng nước rác từ của ô chôn lấp bằng tổng lượng nước đến và lượng nước sinh ra

do phân hủy rác trừ đi lượng bay hơi

Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước rác

Nước thâm nhập

từ ngoài (RI)

Nước mưa (R) Bay hơi (E)

Dòng chảy mặt (RO)

Nước rác (LC)

Nước trong CTR

Nước chảy trong lớp Vật liệu phủ

Nước Trong bùn

c Các giai đoạn phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp

Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp chủ yếu xảy ra nhờ sự có mặt của các vi sính vật phân hủy yếm khí do đó các vi sinh vật này sẽ sử dụng nguồn dinh dưỡng hữu cơ có trong bãi chôn lấp để phục vụ cho hoạt động sống của chúng Quá trình này bao gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi: Là giai đoạn khi mà chất thải rắn được chôn

lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra do vẫn còn một lượng không khí được lưu lại trong bãi chôn lấp trong một khoảng thời gian ngắn Giai đoạn thích nghi có thể kéo một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy và nguồn vi sinh vật

Giai đoạn II – giai đoạn chuyển tiếp: Ở giai đoạn này, oxy sẽ cạn kiệt dần dẫn tới

chuyển sang phân hủy yếm khí Khi đó, nitrat và sulphat là chất nhận điện tử cho các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nitơ và hydro sulfit Khi thế oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành CH4, CO2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác (giai đoạn III) Trong giai đoạn II, pH của nước rỉ rác sẽ giảm xuống do sự hình thành của các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO2 tăng lên trong bãi rác Thời gian trong giai đoạn này kéo dài từ 1 đến 6 tháng

Giai đoạn III – giai đoạn lên men axit: Giai đoạn này kéo dài từ 1 đến 3 năm Các

vi sinh vật trong giai đoạn II được kích hoạt do việc tăng nồng độ các axit hữu cơ và lượng H2 ít hơn Bước đầu tiên trong quá trình 3 bước liên quan đến sự chuyển hóa các enzym trung gian (thuỷ phân) của các hợp chất cao phân tử (protein, lipit, polysaccarit ) thành các chất đơn giản để vi sinh vật dễ sử dụng Tiếp theo là quá trình lên men axit, tại giai đoạn này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành

ở bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn axit acetic và nồng độ nhỏ axit fulvic, các axit hữu cơ khác Khí cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này, một lượng nhỏ H2S cũng được hình thành Giá trị pH của nước rò rỉ giảm xuống nhỏ hơn 5 do sự có mặt của các axit hữu cơ và khí CO2 có trong bãi rác Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD) và độ dẫn điện tăng lên đáng

nên một số chất vô cơ chủ yếu là các kim loại nặng sẽ được hòa tan trong giai đoạn này Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn thì nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi chôn lấp

Giai đoạn IV– giai đoạn lên men metan: Giai đoạn này kéo dài từ 8 đến 40 năm

Trong giai đoạn này, nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic và khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH4, CO2 sẽ chiếm ưu thế Đây là nhóm vi sinh vật yếm khí nghiêm ngặt, được gọi là vi khuẩn metan Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và các axit hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự tạo thành axit giảm nhiều Do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nước rỉ rác tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0 Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nước rỉ rác giảm xuống trong giai đoạn này

Giai đoạn V – giai đoạn ổn định: Là giai đoạn ổn định khi các vật liệu hữu cơ dễ

phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai đoạn trước đó Ở đây, nước rác sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân hủy sinh học trước đó chưa được phân hủy sẽ tiếp tục được chuyển hóa Tốc

độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH4 và

- Chất vô cơ: các hợp chất của nitơ, photpho và lưu huỳnh Nhưng chủ yếu là nitơ

và photpho vì chúng gây hiện tượng phú dưỡng hóa

Nước rỉ rác từ bãi rác có mùi hôi nồng nặc, mùi đen đậm Các kết quả phân tích cho thấy nước rỉ rác bị ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh, chất rắn lơ lửng, nitơ và photpho rất nặng, môi trường nước có dấu hiệu chứa kim loại nặng nhưng chưa có dấu hiệu ô nhiễm

Các đặc tính của nước rácthường được thểhiện bởi cácthông số đặc trưngcơ bản như COD, BOD, tỉlệ COD/BOD, pH, chất rắn lơ lửng(SS), nitơamoni (NH3-N), tổng sốnitơ Kjeldahl(TKN) và các kim loạinặng[6]

Ở những bãi rác mới, nước rỉ rác thường có pH thấp, nồng độ BOD, COD và kim loại nặng cao Còn ở những bãi rác lâu năm pH từ 6,5 – 7,5, nồng độ các chất ô nhiễm thấp hơn đáng kể, nồng độ kim loại nặng giảm do phần lớn kim loại nặng tan trong môi trường có pH trung tính

b Một số thông số đặc trưng của nước rỉ rác

- pH : Giá trị pH của nước rác thay đổi cùng với độ tuổi của bãi rác Nước rác tuổi

cao có giá trị pH lớn pH thấp trong giai đoạn III – giai đoạn lên men axit, và cao trong giai đoạn IV do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nước rỉ rác tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0 Ngoài ra, về mùa khô giá trị pH cao hơn so với mùa mưa pH cao của nước rác là do các nguyên nhân: độ kiềm cao, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do hoạt động của tảo ở các

hồ trữ nước rác

- Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ rất cao kể cả các BCL rác cũ hay

mới Nồng độ chất hữu cơ trong nước rác phụ thuộc lớn vào lượng nước pha loãng trong đống rác Mùa mưa nước thấm nhiều, nồng độ thấp và ngược lại về mùa khô

do vậy chúng khác nhau tới cả chục lần Khả năng phân hủy sinh học có thể xét thông qua tỉ lệ BOD5/COD Khả năng phân hủy của nước rác thay đổi theo thời gian Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường khoảng 0,7 hoặc lớn hơn Khi tỉ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4 – 0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rác dễ phân hủy sinh học Trong các bãi rác lâu năm, tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 – 0,2 Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit humic và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp

- Nồng độ của hợp chất nitơ: Là thành phần trong hợp chất hữu cơ (protein, axit

amin), dạng amoniac/amoni, nitrit, nitrat trong nước rác, hợp chất nitơ có thể tồn tại

ở các dạng khác nhau Ngoài các dạng chính nêu trên, một số dạng khác có thể tồn tại trong nước rác như NO, N2O, N2 (tan), trong một chất không tan như tảo, vi sinh vật, các dạng keo hữu cơ khác

- Axit hữu cơ dễ bay hơi: Axit hữu cơ dễ bay hơi có thể coi là thành phần COD dễ

sinh hủy, gần giống với giá trị BOD Giá trị VFA trong nước rác, từ các bãi khác nhau khá thấp, giá trị hay gặp nhất là 30 - 70 mg/l Mức độ dao động về giá trị VFA rất lớn, mức dao động khác nhau ở từng bãi rác, từng vị trí trong bãi rác và theo thời gian

- Hàm lượng kim loại nặng: Một số kim loại thông thường được tìm thấy trong

nước rác: Cadimi (Cd), Crôm (Cr), đồng (Cu), sắt (Fe), Chì (Pb), thủy ngân (Hg), niken (Ni), bạc (Ag), và kẽm (Zn) [2]

1.2 Các biện pháp xử lý nước rỉ rác

1.2.1 Đặc trưng nước rỉ rác trên Thế Giới và Việt Nam

a Đặc trưng nước rỉ rác ở một số quốc gia trên Thế Giới

Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous

et al., 1993) Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào

bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải

Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số

Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìn chung 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 tỉ trọng 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 gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó hoặc không

có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới [19]

BOD (mg/L) BOD/COD pH

SS (mg/L)

TKN (mg/L)

NH 3 –N (mg/L)

18420

6380 –

9660 0,52 – 0,59

7,7 – 8,2

b Đặc trưng nước rác ở một số thành phố của Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam có nhiều BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động và điển hình ở đây là ba BCL như: Nam Sơn, Phước Hiệp số 2, và BCL Gò Cát Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác và hầu hết các BLC

đã nhận rác nhưng hệ thống xử lý nước rỉ rác vẫn chưa xây dựng Đây chính là một trong những nguyên nhân gây tồn đọng nước rỉ rác gây ô nhiễm đến môi trường Công suất xử lý của các hệ thống xử lý nước rỉ rác này hầu như không xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL, do đó hầu hết các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy và không thể tiếp nhận nước rỉ rác thêm nữa Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi khác xử lý hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa nước rỉ rác để giải quyết tình hình ứ đọng Nước rỉ rác như hiện tại BCL là công trình tương đối mới với Việt Nam, do đó việc vận hành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL

và sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …) đã làm thành phần nước rỉ rác thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt Hơn nữa, lượng nước rỉ rác có khả năng gây ô nhiễm nặng

nề đến môi trường sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể Cũng như nhiều loại nước thải khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3, SO4, ) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, yếm khí, ) của nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn

vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng qui trình vận hành thích hợp Dưới đây là các thông số ô nhiễm của bãi rác Nam Sơn – Hà Nội, Phước Hiệp – TP Hồ Chí Minh và bãi rác Tràng Cát – Hải Phòng

lệ BOD5/COD thấp, nồng độ NH4+ tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng

Dựa vào thành phần đặc trưng trong nước rỉ rác của các bãi rác tại Việt Nam cũng như trên thế giới ta thấy: Thành phần hữu cơ trong nước rác tại các bãi rác mới

là rất cao (COD nằm khoảng 10.000 – 70.000 mg/l) Nitơ (đặc biệt là amoni) ở trong nước rác rất lớn (dao động từ 1.000 – 2.000 mg/l), nếu không có các biện pháp tiền xử lý thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình xử lý sinh học Bên cạnh

đó, nồng độ Ca2+

trong nước rác khá cao sẽ làm ảnh hưởng tới việc vận hành và thiết kế các công nghệ xử lý

1.2.2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức:

Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức [10]

Công nghệ được áp dụng tại miền Bắc nước Đức để xử lý nước rỉ rác của 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 truyền thống với hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat, ammonium sẽ được nhóm vi sinh vật nitrosomonas oxy hóa thành nitrit và nitrit tiếp tục được nhóm vi sinh vật nitrobacter oxy hóa thành nitritate và khí nitơ tự do, hiệu quả khử nitơ đạt 99.9% và COD đạt 45% trong giai đọan này Bể lắng được ứng dụng để tách các bông bùn từ

bể sinh học, các chất hữu cơ còn lại sau quá trình khử nitơ chỉ là các chất khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học, do đó phương pháp hóa lý, cụ thể là quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính được áp dụng, tạo bông và kết tủa là bước tiếp theo sau công đoạn hấp phụ, trong giai đoạn này hiệu quả xử lý COD đạt 86% và AOX đạt 87% Trung hòa là công đoạn cuối của dây chuyền xử lý nước rỉ rác tại

Nước rỉ rác Nitrat hóa/ Khử nitrat

BCL Với dây chuyền công nghệ kết hợp 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 1.4 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào

nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý [10]

Thông số Đơn

vị

Đầu vào

Đầu ra sinh học Ra cuối cùng Nồng độ giới hạn

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Hàn Quốc:

Kể từ 12/1003 công đoạn oxy hóa Fenton được chuyển thành công đoạn đông keo tụ bằng phương pháp hóa học và hiện đang được hoạt động với hai công đoạn đông keo tụ Ở Hàn Quốc, lượng nước rác từ các bãi rác này lên tới 14000

m3/ngày Trong đó, lượng nước rác từ bãi rác SudoKwon là gần 5000 m3/ngày, chiếm khoảng 36% Kể từ khi ban hành quy định cho chỉ tiêu nitơ và amoni năm

1999 và sau đó năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý nước rác từ bãi rác sinh hoạt

đã được bổ sung hoặc lắp đặt mới các thiết bị xử lý nitơ, trong đó, phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE Cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ dùng phương pháp R/O sau công nghệ sinh học

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc [14]

Ở bãi rác SudoKwon, so với ban đầu (1-2 năm) thì sau khoảng 10 năm, BOD

đã giản 100 lần (20000 mg/l xuống còn 200 mg/l), nitơ tăng khoảng 4-8 lần

(300-500 mg/l lên 2200 mg/l), và chênh lệch lượng nước rác trong mùa khô và mua mưa

từ 2 đến 3 lần Khối lượng và chất lượng của nước rác thay đổi từng giờ theo thời gian Vì vậy, cần phải kết hợp giữa công nghệ sinh học với công nghệ hóa lý và phải thiết lập các điều kiện vần hành tối ưu phù hớp với đặc thù nước rác ở từng thời điểm khác nhau

Xét về mặt công suất, trạm xử lý nước rác tại SudoKwon lớn nhất thế giới trạm có công suất thiết kế 6700 m3/ngày, trong đố dự kiến 4700 m3/ngày là nước rác từ bãi rác mới và 2000 m3

/ngày từ bãi rác cũ

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Nam Sơn:

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Bãi chôn lấp Nam Sơn, Hà Nội [9]

Trong sơ đồ công nghệ trên nước rỉ rác được bơm trực tiếp từ các hố thu nước lên 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 đoạn sinh học phía sau nên bước khử nitơ đuợc áp dụng

Phương pháp xử lý nitơ được áp dụng là phương pháp đuổi khí (air stripping) với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng pH của nước rỉ rác lên 10 –12 với tác dụng tăng chuyển hóa NH4+ sang NH3: với nồng độ ammonium cao lớn hơn 1.000 mg/l thì phương pháp xử lý nitơ bằng phương pháp truyền thống không cho hiệu quả cao nhưng đối với việc áp dụng quá trình air stripping 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 giai đoạn 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 công nghệ xử lý vì với nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là các hợp chất

Bể đệm 1

Bể lắng 1 Striping(thổi khí)

hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học thì áp dụng UASB sẽ không có hiệu quả

Các hợp chất hữu cơ khó hoặc không phân hủy sinh học được khử bằng quá trình oxy hóa bậc cao với áp dụng hệ Fenton, sau bước Fenton quá trình keo tụ/tạo bông kết hợp lắng với chất keo tụ là PAC và chỉnh pH về ngưỡng tối ưu được thực hiện trong bể Semultech (bể Semultech có chức năng của bể keo tụ/ tạo bông kết hợp lắng) Với quá trình Fenton và keo tụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy được loại bỏ một phần mà chủ yếu là axit humic

Các chất hữu cơ khó phân hữu còn lại trong nước rỉ rác chủ yếu là axit fulvic được xử lý triệt để bằng quá trình hấp phụ sử dụng than hoạt tính, sau bước này nước rỉ rác được khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, thành phần nước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội được trình bày trong Bảng 1.5

Bảng 1.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn, Hà Nội [9]

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Phước Hiệp:

Năm 2004 Công ty Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Việt đầu tư xây dựng

hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 800m3/ngày tại BCL Phước Hiệp Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Công 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 axit H2SO4 được cho vào nhằm làm giảm pH của nước rỉ rác để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình kị khí diễn ra đạt hiệu quả cao, để đảm bảo điều kiện kị khí toàn bộ mặt thoáng của hồ được phủ bằng một lớp bạt nhựa

Tiếp theo nước tự chảy sang hồ phản ứng, ở đây FeCl3 được đưa vào và sử dụng hệ thống thổi khí để hòa trộn phèn với nước rỉ rác, nước rỉ rác được tiếp tục xử

lý tại hồ hiếu khí sau đó tự chảy vào hồ lắng, và cuối cùng được dẫn vào hồ sinh học sử dụng thực vật nước, nước sau hồ sinh học nước rỉ rác có màu vàng nhạt Được sự cho phép của Công ty Môi Trường Đô Thị nước rỉ rác sau hồ sinh học được pha loãng bằng nước ngầm với tỉ lệ nước rỉ rác và nước sạch là 6:1 trước khi

xả vào kênh 15

Hình 1.6 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt

tại BCL Phước Hiệp [3]

Kết quả phân tích cho thấy hiệu quả xử lý COD của hệ thống hồ kị khí hầu như không đáng kể (3 – 5%) Điều này cũng có thể được giải thích là cho tới nay các chất hữu cơ còn lại trong nước rỉ rác được lưu trữ tại các hồ hầu hết là khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học, hồ kỵ khí COD giảm chủ yếu tại bước keo tụ với sử dụng FeCl3 hiệu quả khoảng 50%, ở các bước tiếp theo hiếu khí và hồ sinh học thì hiệu quả xử lý không cao, nồng độ COD trong hồ sinh học 2 vẫn còn rất cao (COD 600 mg/l)

Ammoni chỉ được xử lý tại bước phản ứng, nồng độ giảm từ 1.092 xuống

658 mg/l đạt hiệu quả xử lý 40%, trong quá trình này ammoni được xử lý chủ yếu là

do bay hơi vì ở pH 7 và được sục khí liên tục, kết hợp với bề mặt thoáng lớn của hồ phản ứng, ammoni chuyển thành ammoniac và pH của nước rỉ rác tăng lên trên 8 Tương tự ở các công đoạn hiếu khí, lắng và hồ sinh học, ammoni được khử thêm một phần do ammoniac bay hơi trong điều kiện pH trên 8 và bề mặt thoáng của các

hồ rất lớn

Bảng 1.6 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý

của BCL Phước Hiệp [3]

ST

T Thông số Đơn vị

NRR vào

Ra kỵ khí

Ra phản ứng

Ra hiếu khí

hơn so với tỉ lệ 6:1 đã ghi nhận tại bảng theo dõi của Công ty Môi trường đô thị Thành phố

1.3 Xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ SBR (Sequence Bath Reactor)

1.3.1 Lý thuyết về công nghệ SBR

SBR đã được nghiên cứu từ những năm 1920 và được sử dụng ngày càng rộng rãi trên toàn thế giới Ở Châu Âu và Trung Quốc, Hòa Kỳ, họ đang áp dụng công nghệ này để xử lý nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, đặc biệt là trong những khu vực đặc trưng có lưu lượng nước thải thấp và biến động Các khu đô thị, khu nghỉ dưỡng, khu nghỉ mát và một số ngành công nghiệp như sản xuất sữa, bột giấy, thuộc da đang sử dụng công nghệ SBRs để xử lý nước thải Sự cải tiến trong thiết bị và công nghệ, đặc biệt là các thiết bị sục khí và hệ thống điều khiển tự động như hiện nay thì việc lựa chọn SBR là một lựa chọn khả thi hơn bể bùn hoạt tính thông thường Một số lý do mà các công trình này được lựa chọn là:

- Tất cả các quá trình xảy ra trong một bể, hàm lượng tổng chất rắn lơ lững đầu ra có thể đạt 10 mg/l thông qua hiệu quả của việc sử dụng decanter mà không cần đến bể lắng 2

- Trong một chu kỳ xử lý có thể điều chỉnh được ba điều kiện hiếu khí, yếm khí, thiếu khí trong việc loại bỏ chất dinh dưỡng sinh học, bao gồm quá trình nitrat hóa, khử nitrat hóa và loại bỏ photpho Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) đầu ra có thể đạt được mức 5 mg/l, hàm lượng nitơ tổng cũng có thể đạt được 5 mg/l thông qua quá trình chuyển hóa ammoniac thành nitrat trong điều kiện hiếu khí và chuyển hóa nitrat thành nitơ trong điều kiện thiếu khí trong cùng một bể Hàm lượng photpho sau cùng củng có đạt được mức nhỏ hơn 2 mg/l nhờ sự kết hợp của xử lý sinh học

và các tác nhân hóa học

- SBR đáp ứng được nước thải đầu ra chứa nồng độ ô nhiễm thấp.Trong trường hợp đòi hỏi nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn cao thì sử dụng thêm bể lọc sinh học Xem xét này là một phần quan trọng trong thiết kế để đáp ứng được giấy phép

để xả nước thải ngày càng đòi hỏi nghiêm ngặt,

Bể SBR (Sequencing Batch Reactor): là bể phản ứng làm việc theo mẻ dạng công trình xử lý bùn hoạt tính nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra trong cùng một bể Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa hợp chất

hữu cơ và nitơ cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước ra, trong đó quá trình phản ứng hay còn gọi là quá trình tạo hạt (bùn hạt hiếu khí) quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm của chất nền trong nước thải đầu vào Hệ thống SBR là một hệ thống xử lý có hiệu quả cao do trong quá trình sử dụng ít năng lượng, dễ kiểm soát các sự cố xảy ra, xử

lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với các trạm xử lý có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn

1.3.2 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ

Bể SBR là một dạng cải tiến của bể bùn hoạt tính, khác với các công trình bể bùn hoạt tính khác, SBRs kết hợp cả các giai đoạn và quá trình xử lý trong một bể trong khi đó các công trình kia thì sử dụng nhiều bể

Chu kỳ vận hành của bể SBR gồm có 4 pha cơ bản: pha làm đầy – pha phản ứng

– pha lắng – pha xả nước [21]

Hình 1.7 Các pha trong một chu kỳ hoạt động của SBR

Pha làm đầy (Filling): Trong pha này, nước thải sẽ được nạp đầy bể, nước thải

ra một môi trường cho phản ứng sinh hóa xảy ra Đưa nước thải vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí

- Làm đầy tĩnh: Nước thải đưa vào bể ở trạng thái tĩnh Nó không cung cấp thiết

bị khuấy trộn và sục khí Trạng thái này thường áp dụng trong công trình không cần quá trình nitrat hóa và quá trình khử nitrat trong những công trình lưu lượng nước thải thấp để tiết kiệm năng lượng, chi phí vận hành, bảo dưỡng

- Làm đầy có khuấy trộn thì giúp điều hòa nồng độ, ổn định thành phần nước thải, đồng thời xảy ra các quá trình oxy hóa cơ chất trong điều kiện hiếu khí và thiếu khí, tăng hiệu quả xử lí nitơ trong nước thải

- Làm đầy có thổi khí nhằm duy trì vùng hiếu khí trong bể Tạo ðiều kiện cho vi sinh vật sinh trýởng và phát triển mạnh mẽ, trong bể xảy ra quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ, loại bỏ một phần COD/BOD trong nước thải Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa xảy ra

Pha phản ứng (Reaction): Sau khi cho nước vào bể, hệ thống bơm nước thải vào

sẽ ngừng hoạt động, thay vào đó hệ thống sục khí sẽ được khởi động để tiến hành quá trình nitrit hóa, nitrat hóa và phân giải các hợp chất hữu cơ Do trong pha này, không có nước thải vào trong bể vì vậy thể tích nước thải và tải trọng hữu cơ không được bổ sung, quá trình sục khí được duy trì, các vi sinh vật hiếu khí sẽ oxi hóa các hợp chất hữu cơ để sinh trưởng và phát triển Vì vậy các hợp chất hữu cơ sẽ được loại bỏ Trong pha này còn xảy ra quá trình nitrat hóa, ammoniac có trong nước thải

sẽ được chuyển hóa thành nitrit và nitrat

Pha lắng (Settling): Các thiết bị sục khí ngừng họat động, quá trình lắng diễn ra

trong môi trường tĩnh hoàn toàn, thời gian lắng thường nhỏ hơn 2 giờ Trong pha này, các bông bùn đã được hình thành sẽ lắng xuống bể, đồng thời xảy ra quá trình khử nitrat, nitrat và nitrit được tạo ra ở pha trên sẽ bị khử thành nitơ

Pha xả nước (Discharge): Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra đến

giai đoạn khử tiếp theo, đồng thời trong quá trình này bùn lắng cũng được tháo ra Ngoài 4 giai đoạn trên, còn có thêm pha chờ: là thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo (có thể bỏ qua pha này)

1.3.3 Các quá trình sinh hóa diễn ra trong bể

Theo Sotirakou và cộng sự [13], hợp chất nitơ trong nước rác tồn tại dưới các dạng chính là các hợp chất nitơ hữu cơ (protein, peptid, acid amin) và nitơ vô cơ (NH3, NH4+, NO2–, và NO3–) Quá trình chuyển hoá sinh học nguồn nitơ hữu cơ trong tự nhiên nhờ vi khuẩn, một phần lượng nitơ này được đồng hóa quay trở lại thành nguồn nitơ hữu cơ trong cấu trúc tế bào (hấp thu dưới dạng các acid amin, hay nhờ năng lực khử nitrat đồng hóa các muối NH4+ và NO3– làm nguồn dinh dưỡng nitơ, để tổng hợp tế bào hay năng lực tự dưỡng amin có ở nhiều loài vi sinh vật), phần còn lại trong điều kiện hiếu khí cuối cùng thường dẫn tới tích tụ muối nitrat (do quá trình oxy hóa - khử sinh học để thu nhận năng lượng của các vi khuẩn

nitrit và vi khuẩn nitrat hoá, với hai giống điển hình là vi khuẩn Nitrosomonas, vi khuẩn Nitrobacter) Tiếp theo, nhờ quá trình phân huỷ sinh học thiếu khí hoặc kỵ

khí (do quá trình oxy hóa - khử sinh học để thu nhận năng lượng của các loài vi khuẩn khử nitrat hóa) các muối nitrat này có thể chuyển hóa đến sản phẩm cuối cùng là N2 Nitơ vô cơ tồn tại ở 3 dạng chính là: ion amoni (NH4+), nitrit (NO2–) và nitrat (NO3–)

a Quá trình amon hóa protein

Quá trình amon hóa protein là quá trình phân huỷ và chuyển hóa protein (cũng như các sản phẩm thủy phân trung gian của protein) thành NH4+, dưới tác dụng của các loài vi sinh vật:

Các hợp chất hữu cơ chứa N → NH3 hoặc NH4+ (1.1)

Quá trình chuyển hoá sinh học protein thành acid amin do nhiều vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí có năng lực sinh tổng hợp hệ enzym protease ngoại bào gây ra, theo

sơ đồ cơ chế:

Quá trình chuyển hoá tiếp theo, các acid amin này một phần sẽ được vi sinh vật hấp thu làm nguồn vật liệu cấu trúc nitơ để sinh trưởng và phát triển, còn một phần

sẽ bị chuyển hóa theo cơ chế khử amin hóa (trong trường hợp vi sinh vật sử dụng nguồn acid amin này làm vật liệu chỉ để thu nhận mạch khung cacbon vào mục tiêu