Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp trên cơ sở mô hình

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 đị

Trang 1

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp trên cơ sở mô hình ” là do tôi thực hiện với sự

hướng dẫn của PGS.TS Đặng Xuân Hiển Đây không phải là bản sao chép của bất

kỳ một cá nhân, tổ chức nào Các số liệu, kết quả trong luận văn đều do tôi làm thực hiện và đánh giá

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tôi đã trình bày trong Luận văn này

Hà Nội, ngày 19 tháng 09 năm 2013

HỌC VIÊN

Lê Văn Dần

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS.TS Đặng Xuân Hiển, người

đã luôn quan tâm động viên, giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện luận văn này Sự tận tình, tâm huyết của thầy đã giúp tôi hoàn thành tốt nghiên cứu của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường đã trang bị cho tôi những kiến thức, những kinh nghiệm thực tế và những nhận xét quý báu để tôi có khả năng hoàn thành luận văn, củng cố kiến thức của mình

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình và bạn bè đã dành nhiều sự quan tâm quý báu, sự giúp đỡ tận tình cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn và luôn cùng tôi chia sẻ, giải quyết những khó khăn, vướng mắc gặp phải

Xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Lê Văn Dần

Trang 3

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC NHỮNG KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4

1.1 Chất thải rắn sinh hoạt, công nghệ chôn lấp và sự hình thành nước rác 4

1.1.1 Chất thải rắn sinh hoạt 4

1.1.2 Công nghệ chôn lấp chất thải sinh hoạt 8

1.1.3 Sự hình thành nước rác 9

1.2 Thành phần, tính chất nước rác trên thế giới và ở Việt Nam 11

1.2.1 Thành phần, tính chất nước rác trên thế giới 11

1.2.2 Thành phần, tính chất nước rác ở Việt Nam 14

1.2.3 Đặc tính của nước rỉ rác mới và cũ được lựa chọn để nghiên cứu 18

1.3 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới và ở Việt Nam 19

1.3.1 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới 19

1.3.2 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam 23

1.3.3 Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phù hợp với điều kiện của Việt Nam 30

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CÁC CHẤT Ô NHIỄM 35

2.1 Khái quát về các phương pháp xử lý nước rỉ rác 35

2.2 Phương pháp cơ học 36

2.3 Phương pháp hoá học 38

2.3 Phương pháp sinh học 39

2.3.1 Nguyên lý chung của quá trình xử lý sinh học 39

2.3.2 Các quá trình diễn ra trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 39

2.3.3 Các công trình làm sạch nước thải bằng phương pháp sinh học 45

CHƯƠNG III: MÔ HÌNH HÓA TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG LỰA CHỌN CHO XỬ LÝ NƯỚC RÁC 54

Trang 4

3.1 Tìm hiểu chung về mô hình hóa 54

3.1.1 Định nghĩa 54

3.1.2 Vai trò của mô hình hóa hệ thống 54

3.1.3 Một số nguyên tắc khi xây dựng mô hình 55

3.2 Mô hình hóa trong nghiên cứu môi trường 57

3.2.1 Lịch sử phát triển của mô hình hóa quá trình xử lý nước thải 57

3.2.2 Các loại mô hình được sử dụng trong công nghệ môi trường 59

3.2.3 Nh÷ng c«ng thøc trong m« h×nh 63

3.2.4 Phương pháp trình bày mô hình bùn hoạt tính 65

3.3 Mô hình được lựa chọn để mô phỏng và các thông số động học 66

3.3.1 Mô hình động học ASM2d 67

3.3.2 Các chương trình ứng dụng mô hình bùn hoạt tính trong xử lý nước thải 72

3.3.3 Chương trình mô phỏng Biowin 75

CHƯƠNG IV: KẾT QỦA NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RÁC PHÙ HỢP THEO MÔ HÌNH BIOWIN 80

4.1 Các loại mô hình công nghệ sinh học đang ứng dụng trong xử lý nước rác 80

4.1.1 Thành phần các chất ô nhiễm trong nước rác sau quá trình xử lý hóa lý 80

4.1.2 Các loại mô hình công nghệ sinh học ứng dụng trong xử lý nước rác 81

4.2 Các tiêu chí để đánh giá, lựa chọn 85

4.2.1 Hiệu quả xử lý của công nghệ 86

4.2.2 Tiêu chí về kinh tế 86

4.3 Ứng dụng chương trình Biowin để tính toán và đánh giá công nghệ 87

4.3.1 Các giả thiết sử dụng trong đánh giá 87

4.3.2 Chi tiết tính toán các nhóm loại hình công nghệ bằng chương trình Biowin 87

4.3.3 Kết quả mô phỏng theo chương trình Biowin 89

4.3.4 Đánh giá lựa chọn công nghệ trên cơ sở kết quả tính toán theo Biowin 122 KẾT LUẬN 128

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129

Trang 5

DANH MỤC NHỮNG KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

AAO Anerobic Anoxic Aerobic (Yếm khí – Thiếu khí – Hiếu khí) ASM1 Activated Sludge Model No.1 (Mô hình bùn hoạt tính số 1)

ASM 2 Activated Sludge Model No.2 (Mô hình bùn hoạt tính số 2)

ASM 2d Activated Sludge Model No.2_deni (Mô hình bùn hoạt tính số 2 có

khử nitrat của PAO) ASM 3 Activated Sludge Model No.3 (Mô hình bùn hoạt tính số 3)

BOD Biological Oxy Demand (Nhu cầu oxy sinh học)

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

COD Chemical Oxy Demand (Nhu cầu oxy hóa học)

CTNH Chất thải nguy hại

CTR Chất thải rắn

CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt

DO Dissolved Oxy (Oxy hòa tan)

DOana. Oxy hòa tan trong bể yếm khí

DOano Oxy hòa tan trong bể thiếu khí

PAOs Phosphoruse Accumulating Organic (tích lũy photpho hữu cơ)

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RTSH Rác thải sinh hoạt

IAWPRC International Association on Water Pollution Research

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

UASB Upflow Anerobic Sludge Blanket (Chảy ngược qua lớp bùn yếm khí) XLNT Xử lý nước thải

Trang 6

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Định nghĩa thành phần của CTRSH 5

Bảng 1.2 Lượng CTRSH phát sinh ở các đô thị Việt Nam đầu năm 2007 6

Bảng 1.3 Đánh giá hiện trạng một số BCL điển hình ở Việt Nam 8

Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới 12

Bảng 1.5 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á 13

Bảng 1.6 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á 13

Bảng 1.7: Thành phần nước rác của các nước [WHO, Mỹ] 14

Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại TP Hồ Chí Minh 16

Bảng 1.9: Thành phần nước rác tại Bãi chôn lấp Nam Sơn-Sóc Sơn-Hà Nội 17

Bảng 1.10 Thành phần, tính chất của nước rác cũ và mới tại BCL 18

Bảng 1.11 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý của Đức 20

Bảng 1.12 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý 21

Bảng 1.13 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn - Hà Nội 26

Bảng 1.14 Thành phần nước rác trước và sau xử lý của BCL Gò Cát 28

Bảng 1.15 Nồng độ nước rác trước và sau trạm xử lý của BCL Phước Hiệp 29

Bảng 1.16 Phương pháp lựa chọn công nghệ xử lý nước rác 33

Bảng 2.1 Các phương pháp xử lý nước rác b ng cơ học 37

Bảng 2.2 Các phương pháp hóa học để xử lý nước rác 38

Bảng 3.1: Các mô hình bùn hoạt tính hiện nay 62

Bảng 3.2 Biểu thức động học của ASM2d,  rj ≥ 0 69

Bảng 3.3 Bảng mô tả các biến của mô hình ASM2d và BioWin 76

Bảng 3.4 Các thông số mặc định của mô hình BioWin 77

Bảng 3.5 Giá trị các thông số BioWin 78

Bảng 4.1 Nồng độ chất ô nhiễm của NR mới trước và sau xử lý hóa lý 80

Bảng 4.2 Nồng độ chất ô nhiễm của nước rác cũ trước và sau xử lý hóa lý 81

Bảng 4.3 Thông số đầu vào và yêu cầu đầu ra sử dụng cho tính toán 88

Bảng 4.4: Tóm tắt một số kết quả tính của các phương án cho nước rác mới với trường hợp nhiệt độ nước thải đầu vào T=210C 103

Bảng 4.5: Tóm tắt một số kết quả tính của các phương án cho nước rác cũ với trường hợp nhiệt độ nước thải đầu vào T=210 C 118

Bảng 4.6: Tổng hợp kết quả các thông số của nước rác mới và nước rác cũ (với trường hợp T=170 C) 119

Bảng 4.7: Tổng hợp kết quả các thông số của nước rác mới và nước rác cũ (với trường hợp T=210C) 121

Trang 7

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Các thành phần cân b ng nước trong ô chôn lấp 10

Hình 1.2 Sơ đồ cân b ng nước 11

Hình 1.3 Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý 19

Hình 1.4 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc 20

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác tại Bãi chôn lấp Koumyoji - thành phố Ichinomiya - Nhật Bản 21

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác tại URM - Nova Scotia - Canada 22

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 1 (USEPA) 22

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 2 (USEPA) 23

Hình 1.9 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn 25

Hình 1.10 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát 27

Hình 1.11 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác tại BCL Phước Hiệp 29

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học ứng dụng xử lý nước rác 31

Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học bổ sung tháp tripping trước công đoạn sinh học và AOP sau công đoạn sinh học 31

Hình 1.14 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học bổ sung tháp tripping và AOP trước công đoạn sinh học 32

Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ hóa lý-sinh học bổ sung AOP trước công đoạn sinh học 32 Hình 1.16 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học xử lý nước rác mới 34

Hình 1.17 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học xử lý nước rác cũ 34

Hình 2.1: Sơ đồ quá trình khử phốt pho trong nước thải b ng phương pháp sinh học 45

Hình 2.2: Sơ đồ hệ xử lý nước thải đô thị b ng kỹ thuật bùn hoạt tính 48

Hình 2.3: Sơ đồ cơ chế hoạt động của màng vi sinh 49

Hình 3.1 Sơ đồ mô tả lý thuyết hai lớp màng đối với quá trình hấp thụ oxi từ pha khí vào pha lỏng 71

Hình 3.2: Cấu trúc dòng của Trạm xử lý trong ASIM 72

Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý sinh học với cụm bể AO - MBR 82

Hình 4.2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý sinh học với cụm bể AO - MBBR 83

Trang 8

Hình 4.3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý sinh học với cụm bể Yếm khí - SBR 84

Hình 4.4: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý sinh học với cụm bể AOO 85

Hình 4.5 Dữ liệu đầu vào tính toán trạm xử lý công nghệ PA1-1 89

Hình 4.6 Các thông số tính toán bể xử lý Anoxic của công nghệ PA1-1 90

Hình 4.7 Các thông số tính toán bể xử lý MBR của công nghệ PA1-1 90

Hình 4.8 Khối lƣợng bùn thải sau xử lý b ng cụm công nghệ PA1-1 91

Hình 4.9 Kết quả đầu ra sau xử lý sinh học b ng cụm công nghệ PA1-1 91

Hình 4.10 Dữ liệu đầu vào tính toán trạm xử lý b ng công nghệ PA1-2 92

Hình 4.12 Các thông số tính toán bể xử lý MBBR của công nghệ PA1-2 93

Hình 4.13 Các thông số tính toán bể lắng của công nghệ PA1-2 94

Hình 4.16 Dữ liệu đầu vào tính toán trạm xử lý của công nghệ PA1-3 96

Hình 4.17 Các thông số tính toán bể xử lý Anaerobic của công nghệ PA1-3 96

Hình 4.18 Các thông số tính toán bể xử lý SBR của công nghệ PA1-3 97

Hình 4.24 Các thông số tính toán bể xử lý Aerobic của công nghệ PA1-4 100

Hình 4.28 Dữ liệu đầu vào tính toán trạm xử lý công nghệ PA2-1 104

Hình 4.30 Các thông số tính toán bể xử lý MBR của công nghệ PA2-1 105

Hình 4.31 Khối lƣợng bùn thải sau xử lý b ng công nghệ PA2-1 106

Hình 4.32 Kết quả đầu ra sau xử lý sinh học b ng công nghệ PA2-1 106

Hình 4.33 Dữ liệu đầu vào tính toán trạm xử lý b ng công nghệ PA2-2 107

Trang 9

Hình 4.35 Các thông số tính toán bể xử lý MBBR của công nghệ PA2-2 108

Hình 4.37 Khối lượng bùn thải sau xử lý b ng công nghệ PA2-2 109

Hình 4.41 Các thông số tính toán bể xử lý SBR của công nghệ PA2-3 112

Hình 4.47 Các thông số tính toán bể xử lý Aerobic của công nghệ PA2-4 115

Hình 4.51: So sánh giữa các thông số tính toán của các phương án công nghệ với nước rác mới ở nhiệt độ nước thải 170 C 123

Hình 4.52: So sánh hiệu quả xử lý nước rác mới b ng công trình xử lý sinh học của các phương án ở nhiệt độ nước thải 170C 124

Hình 4.53: So sánh giữa các thông số tính toán của các phương án công nghệ với nước rác cũ ở nhiệt độ nước thải 170C 125

Hình 4.54: So sánh hiệu quả xử lý nước rác cũ b ng công trình xử lý sinh học của các phương án ở nhiệt độ nước thải 170C 126

Hình 4.55: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rác phù hợp nhất (Yếm khí – SBR) 127

Trang 10

MỞ ĐẦU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng Hầu hết rác thải ở nước

ta đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và

xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác - phát

sinh từ bãi chôn lấp

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, nước rỉ rác có thể 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, kị 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

Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải (QCVN 25:2009/BTNMT, cột B2), đặc biệt là các chỉ tiêu COD, BOD, N, P, các kim loại nặng, tiêu tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát, 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 vận hành của BCL, với thành phần rất phức tạp (nồng độ các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng độ ammonium tăng đáng kể theo thời gian), không ổn định, việc lựa chọn các công

Trang 11

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 lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên hàng ngày

Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác hiện hữu Với đặc trưng của nước rá thường có chứa lượng lớn hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân huỷ sinh học, việc áp dụng đơn thuần phương pháp sinh học để xử lý loại nước này trở nên không tưởng Do vậy, đối với nước rác cần phải xử lý kết hợp các phương pháp hóa lý - hóa học - sinh học để xử lý

Dựa trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp trên cở sở mô hình” đã hình thành với mong muốn đưa ra một công nghệ

xử lý đạt hiệu quả cao, dễ thực hiện và phù hợp với điều kiện của Việt Nam

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp với điều kiện ở Việt Nam

3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Để đạt được mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu sau đây cần thực hiện:

- Chất thải rắn sinh hoạt, công nghệ chôn lấp và sự hình thành nước rác

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

- Tổng hợp các sơ đồ về công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam

- Phân tích, lựa chọn các nhóm, loại hình công nghệ đặc trưng phù hợp cho

xử lý nước rác

- Mô phỏng tính toán động học và các thông số công nghệ của từng nhóm công nghệ đã lựa chọn

- Dựa trên ứng dụng mô hình Biowin để lựa chọn công nghệ phù hợp nhất

4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu: Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp ở Việt Nam

- Phạm vi nghiên cứu: Theo quy mô lý thuyết

Trang 12

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

* Phương pháp điều tra thu thập số liệu

Tìm hiểu thu thập các nguồn tài liệu trong nước và ngoài nước liên quan đến tính chất và công nghệ xử lý nước rác

* Phương pháp chuyên gia

Tham vấn ý kiến của giảng viên hướng dẫn và các chuyên gia trong ngành công nghệ môi trường xử lý nước thải

* Phương pháp nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý

- Phân tích, lựa chọn các nhóm, loại hình công nghệ đặc trưng phù hợp cho

Bổ sung thêm số liệu, tài liệu nghiên cứu khoa học đề cập đến ứng dụng của

mô hình hóa trong lựa chọn công nghệ xử lý nước rác

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Hình thành một công nghệ xử lý nước rỉ rác phù hợp, áp dụng vào thực tế đạt hiệu quả và mang tính khả thi cao, góp phần bảo vệ môi trường tạo đà phát triển bền vững

Trang 13

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Chất thải rắn sinh hoạt, công nghệ chôn lấp và sự hình thành nước rác 1.1.1 Chất thải rắn sinh hoạt

1.1.1.1 Khái niệm về rác và nước rỉ rác

Tại khoản 10 Điều 3 của Luật bảo vệ môi trường 2005 thì: “Chất thải là vật chất ở thể rắn, lỏng, khí được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác" [12] Như vậy, rác thải là tất cả những thứ vật chất từ đồ ăn,

đồ dùng, chất phế thải sản xuất, dịch vụ, y tế, mà mọi người không dùng nữa và thải bỏ đi

Rác thải sinh hoạt (chất thải rắn sinh hoạt) sinh ra từ mọi người và mọi nơi: Gia đình, trường học, chợ, nơi mua bán, nơi công cộng, nơi vui chơi giải trí, cơ sở y

tế, cơ sở sản xuất kinh doanh, bến xe, bến đò,

Rác thường được chia thành ba nhóm sau:

- Rác khô hay còn gọi là rác vô cơ: gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành sứ, kim loại, giấy, cao su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng

- Rác ướt hay thường gọi là rác hữu cơ: gồm cây cỏ loại bỏ, lá rụng, rau quả

hư hỏng, đồ ăn thừa, rác nhà bếp, xác súc vật, phân động vật

- Chất thải nguy hại (CTNH): là những thứ phế thải rất độc hại cho môi trường và con người như pin, bình ắc quy, hoá chất, thuốc trừ sâu, bom đạn, rác thải

y tế, rác thải điện tử

Nước rác (hay còn gọi là nước rỉ rác - leachate) là loại nước thấm qua các lớp rác trong các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới đáy bãi chôn lấp [14]

1.1.1.2 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt

Thành phần lý, hóa học của chất thải rắn sinh hoạt rất khác nhau tùy thuộc vào từng địa phương vào các mùa khí hậu, vào điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác Có rất nhiều thành phần chất thải rắn trong các rác thải có khả năng tái chế,

Trang 14

tái sinh Vì vậy mà việc nghiên cứu thành phần chất thải rắn sinh hoạt là điều hết sức cần thiết Từ đó ta có cơ sở để tận dụng những thành phần có thể tái chế, tái sinh để phát triển kinh tế

Mỗi nguồn thải khác nhau lại có thành phần chất thải khác nhau như: Khu dân cư và thương mại có thành phần chất thải đặc trưng là chất thải thực phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, cao su, rác vườn, gỗ, nhôm ; Chất thải từ dịch vụ như rửa đường và hẻm phố chưa bụi, rác, xác động vật, xe máy hỏng , chất thải thực phẩm như can sữa, nhựa hỗn hợp

Đồ dùng b ng gỗ như bàn, ghế, đồ chơi, vỏ dừa

- Chất dẻo Các vật liệu và sản phẩm được

chế tạo từ chất dẻo

Phim cuộn, túi chất dẻo, chai, lọ Chất dẻo, đầu vòi, dây điện

Vỏ hộp, dây điện, hàng rào, dao, nắp lọ

- Các kim loại phi

- Thủy tinh Các vật liệu và sản phẩm được

chế tạo từ thủy tinh

Chai lọ, đồ đựng b ng thủy tinh, bóng đèn

- Đá và sành sứ Bất cứ các vật liệu không cháy

ngoài kim loại và thủy tinh

kích thước lớn hơn 5 mm và loại nhỏ hơn 5 mm

Đá cuội, cát, đất, tóc

Trang 15

1.1.1.3 Hiện trạng quản lý, xử lý RTSH ở Việt Nam

Việt Nam đang bước vào giai đoạn phát triển công nhiệp hóa, hiện đại hóa đất nước Công nghiệp hóa, đô thị hóa và dân số tăng nhanh cùng với mức sống được nâng cao là những nguyên nhân chính dẫn đến lượng phế thải phát sinh ngày càng lớn Chính do tốc độ phát triển kinh tế - xã hội khả năng đầu tư có hạn, việc quản lý chưa chặt chẽ cho nên việc quản lý tại các khu đô thị, các nơi tập chung dân

cư với số lượng lớn, các khu công nghiệp, mức độ ô nhiễm do chất thải rắn gây ra thường vượt quá tiêu chuẩn cho phép nhiều lần Hầu hết các bãi rác trong các đô thị

từ trước đến nay không theo quy hoạch tổng thể, nhiều thành phố, thị xã, thị trấn chưa có quy hoạch bãi chôn lấp chất thải Việc thiết kế và xử lý chất thải hiện tại ở các đô thị đã có bãi chôn lấp lại chưa thích hợp, chỉ là những nơi đổ rác không được chèn lót kỹ, không được che đậy, do vậy đang tạo ra sự ô nhiễm nặng nề tới môi trường đất, nước, không khí… ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng [13]

Hiện nay ở các thành phố, thị xã, đã thành lập các công ty môi trường đô thị

có chức năng thu gom và quản lý rác thải Nhưng hiệu quả của công việc thu gom, quản lý rác thải còn kém, chỉ đạt từ 30-70% do khối lượng rác phát sinh hàng ngày còn rất lớn Trừ lượng rác thải đã quản lý số còn lại người ta đổ bừa bãi xuống các sông, hồ, ngòi, ao, khu đất trống làm ô nhiễm môi trường nước và không khí [13]

Lượng chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) tại các đô thị ở nước ta đang có xu thế phát sinh ngày càng tăng, tính trung bình mỗi năm tăng khoảng 10% Tỷ lệ tăng cao tập trung ở các đô thị đang có xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy mô lẫn dân số và các khu công nghiệp, như các đô thị tỉnh Phú Thọ (19,9%), thành phố Phủ Lý (17,3%), Hưng Yên (12,3%), Rạch Giá (12,7%), Khối lượng CTRSH phát sinh từ các đô thị được thể hiện tại Bảng 1.2 sau [13]

Bảng 1.2 Lượng CTRSH phát sinh ở các đô thị Việt Nam đầu năm 2007, [8]

STT Loại đô thị Lượng CTRSH bình quân/người

(kg/người/ngày)

Lượng CTRSH phát sinh Tấn/ngày Tấn/năm

Trang 16

Kết quả điều tra cho thấy lượng chất thải rắn đô thị phụ thuộc vào 2 yếu tố chính: Sự phát triển của nền kinh tế và dân số Theo thống kê mức chất thải rắn ở các nước đang phát triển trung bình là 0,3 kg/người/ ngày Tại các đô thị ở nước

ta, trung bình mỗi ngày mỗi người thải ra khoảng 0,5 kg - 0,8 kg rác Khối lượng rác tăng theo sự gia tăng của dân số Rác tồn đọng trong khu tập thể, trong phố xá phụ thuộc vào yếu tố như: địa hình, thời tiết, hoạt động của người thu gom… Rất khó xác định thành phần CTR đô thị, vì trước khi tập trung đến bãi rác đã được thu gom sơ bộ Tuy thành phần CTR ở các đô thị là khác nhau nhưng đều có chung 2 đặc điểm:

- Thành phần rác thải hữu cơ khó phân huỷ, thực phẩm hư hỏng, lá cây, cỏ trung bình chiếm khoảng 30 - 60 %, đây là điều kiện tốt để chôn, ủ hay chế biến CTR thành phân hữu cơ

- Thành phần đất, cát, vật liệu xây dựng và các chất vô cơ khác trung bình chiếm khoảng 20 - 40%

Bên cạnh đó, thành phần và khối lượng CTR thay đổi theo các yếu tố sau đây: điều kiện kinh tế - xã hội, thời tiết trong năm, thói quen và thái độ của xã hội, quản lý và chế biến trong sản xuất, chính sách của nhà nước về chất thải

Theo báo cáo môi trường quốc gia, tỷ lệ phát sinh chất thải rắn đã tăng tới 0,9 kg lên 1,2 kg/người/ngày ở các thành phố lớn, từ 0,5 kg lên 0,65 kg/người ngày tại các đô thị nhỏ Dự báo, tổng lượng chất thải rắn phát sinh có thể tăng lên đến 25 triệu tấn vào năm 2010; 35 triệu tấn vào năm 2015; 45 triệu tấn vào năm 2020 Trong khi đó, tỷ lệ thu gom chất thải rắn ở các vùng đô thị trung bình đạt khoảng 70%, ở các vùng nông thôn nhỏ đạt dưới 20% Và phương thức xử lý rác thải chủ yếu là chôn lấp Cả nước có 91 bãi chôn lấp rác thải thì có đến 70 bãi chôn lấp không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật, không hợp vệ sinh Do đó, chất thải cần phải được coi trọng, được thống kê, đánh giá, phân tích và phân loại để tái chế, tái sử dụng tốt trước khi đem tiêu hủy [13]

Trang 17

1.1.2 Công nghệ chôn lấp chất thải sinh hoạt

1.1.2.1 Tình hình chôn lấp ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam phương pháp xử lý CTRSH chủ đạo là chôn lấp chiếm 85% - 90% và hầu hết các BCL đều ở quá tải so với công suất tiếp nhận Việc chiếm nhiều quỹ đất cũng như khó kiểm soát vấn đề ô nhiễm môi trường trong quá trình vận hành, đặc biệt làm gia tăng phát sinh mêtan - một loại khí nhà kính gây ra biến đổi khí hậu Mùi hôi phát tán luôn là vấn đề được người dân quan tâm và phản ánh nhiều Bên cạnh đó chi phí xử lý nước rỉ rác từ BCL có nồng độ ô nhiễm cao tốn rất nhiều chi phí gặp khó khăn và phức tạp [14]

Bảng 1.3 Đánh giá hiện trạng một số BCL điển hình ở Việt Nam [14] Tên Địa điểm Quy

mô

Công suất Thông tin chung - hiện trạng

Nước rác tồn đọng rát cao trong khi khả năng

xử lý và sức chứa các hồ của hệ thống có giới hạn nên khi mưa xuống, phần nước rác dư này vẫn chảy rò rỉ ra bên ngoài mang theo nhiều chất độc hại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Mùi hôi ở vùng tiếp nhận cũng ảnh hưởng đến dân cư trong vùng

Vốn đầu tư 2.8 triệu USD, thời gian hoạt động

15 năm Mùi hôi của rác lan tỏa khắp nơi, ruồi muỗi bùng phát, tình hình ô nhiễm tại địa phương đang ở mức báo động cao Hệ thống xử

lý nước rò rỉ không đạt hiệu quả nên hiện nay người dân vẫn phải dùng nước ô nhiễm từ bãi rác cho các sinh hoạt khác trừ ăn uống

Thường xuyên phải tiếp nhận khối lượng rác quá tải so với công suất thiết kế (5.000 tấn/ngày) Do áp dụng công nghệ xử lý nước rác không phù hợp nên nước thải ra mặt kênh Thầy Cai sau xử lý vẫn có màu đen và mùi hôi đặc trưng của nước rác Hầu hết các chỉ tiêu như BOD, COD, Colifom đều vượt tiêu chuẩn cho phép

Tổng vốn đầu tư 107 triệu USD, chi phí xử lý 16,4 USD/tấn, thời gian hoạt động dự kiến 50 năm Đã bắt đầu tiếp nhận chất thải rắn từ tháng 7/2007 và vẫn phát sinh mùi hôi trong quá trình vận hành gây ảnh hưởng đến khu dân cư do một

số hạng mục trong khu xử lý vẫn chưa được hoàn thiện

Trang 18

1.1.2.2 Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân hủy của chất thải rắn khi chúng được chôn nén và phủ lấp bề mặt Chất thải rắn trong bãi chôn lấp sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân hủy sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất Amon và một

số khí như CO2, CH4

Như vậy về thực chất chôn lấp hợp vệ sinh chất thải rắn sinh hoạt vừa là phương pháp tiêu hủy sinh học, vừa là biện pháp kiểm soát các thông số chất lượng môi trường trong quá trình phân hủy chất thải khi chôn lấp

Phương pháp này được nhiều đô thị trên thế giới áp dụng trong quá trình xử

lý rác thải Ví dụ ở Hoa Kỳ trên 80% lượng rác thải đô thị được xử lý b ng phương pháp này; hoặc ở các nước Anh, Nhật Bản Người ta cũng hình thành các bãi chôn lấp rác vệ sinh theo kiểu này [14]

Một bãi rác hợp vệ sinh, ngoài việc phải đáp ứng các tiêu chuẩn về an toàn

vệ sinh còn phải tuân thủ những quy định nh m bảo vệ môi trường, đặc biệt là việc thu gom và xử lý triệt để nước rác Bởi vậy muốn đạt được mục tiêu đề ra thì các nhân, tổ chức chịu trác nhiệm phải tuân thủ các quy định từ khâu thiết kế, vận hành, giám sát môi trường tại BCL rác Về thiết kế phải tuân thủ các quy định như hệ số thẩm thấu của đáy bãi, hệ thống đường thu gon nước rác, hệ thống lót đáy chống thấm, hệ thống kiểm soát nước mặt, hệ thống kiểm soát khí thải, hệ thống bờ bao

về quy trình chôn lấp cần phải tuân thủ các quy trình thiết lập giếng quan trắc nước ngầm, nước mặt, không khí và thực hiện xử lý nước rác rò rỉ đạt tiêu chuẩn thải vào môi trường [14]

1.1.3 Sự hình thành nước rác

Nước rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình lý, hóa

và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp Nước rác là loại nước chứa nhiều chất ô nhiễm hòa tan từ quá trình phân hủy rác và lắng xuống dưới đáy ô chôn lấp Lượng nước rác được hình thành trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình sau:

- Nước thoát ra từ độ ẩm nước: chất thải đô thị luôn chứa một hàm lượng ẩm Trong quá trình đầm nén lượng nước tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nước rác

Trang 19

- Nước từ quá trình phâm hủy sinh học các chất hữu cơ: nước là một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học

- Nước gia nhập từ bên ngoài vào là nước mưa thấm từ trên xuống qua lớp phủ bề mặt

Đối với các bãi chôn lấp hợp vệ sinh (có lót đáy b ng các vật liệu chống thấm b ng đất sét hoặc/lớp vải địa kỹ thuật HDPE, có hệ thống tách nước mặt, hệ thống thu gom và xử lý nước rác, khí thải và khi đóng bãi có phủ phía trên b ng vật liệu chống thấm) thì lượng nước rác thường ít hơn so với không áp dụng các biện pháp trên Như vậy, lượng nước rác sinh ra phụ thuộc vào:

- Điều kiện tự nhiên khu vực chôn lấp (lượng mưa, bốc hơi, nước ngầm )

- Độ ẩm chất thải chôn lấp

- Kỹ thuật xử lý đáy bãi chôn lấp và hệ thống kiểm soát nước mặt

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

LC = R + RI - RO - E - lkl∆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; E: Lượng nước bay hơi; ∆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 Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp [1]

Nước mưa (R) Bay hơi (E)

Dòng chảy mặt(RO)

Nước rác (LC)

Nước trong CTR

Nước chứa trong lớp vật liệu phủ

Nước trong bùn Nước gia nhập

từ ngoài (RI)

Trang 20

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

do phân hủy rác trừ đi lượng bay hơi

Sơ đồ cân b ng nước

Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước [24]

1.2 Thành phần, tính chất nước rác trên thế giới và ở Việt Nam

1.2.1 Thành phần, tính chất nước rác trên thế giới

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 tỷ 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;

Trang 21

- 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 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/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 cụ thể trong Bảng 1.4; Bảng 1.5; Bảng 1.6 và Bảng 1.7

Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới [5]

Thành Phần Đơn vị

Columbia(i) Cannada(i) Đức (ii)

Pereira (5 năm vận

hành)

Clover Bar (Vận hành từ năm 1975)

Trang 22

Bảng 1.5 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á [5]

Thành

Thái Lan BCL khon-

Kaen NRR mới (iii)

BCL Saen- Suk NRR cũ (iii)

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

(iv): Mitree Siribunjongsak and Thares Srisatit, 2004;

Bảng 1.6 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á [5]

Thành Phần

Đơn Vị

BCL pathumthani(v)

Sukdowop NRR 1 năm

Sukdowop NRR 12 năm

Trang 23

Bảng 1.7: Thành phần nước rác của các nước [WHO, Mỹ] [24]

độ COD, BOD thấp đối với BCL cũ Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng độ NH3 trong NRR

cũ rất cao (nồng độ trung bình khoảng trên 1.000mg/L) Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ nồng độ sắt

1.2.2 Thành phần, tính chất nước rác ở Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam có 3 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động như: BCL 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, hầu hết các BLC đã nhận rác nhưng hệ thống

Trang 24

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

h ng 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 (BCL Gò Cát) hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa nước rỉ rác để giải quyết tình hình ứ đọng nước rỉ rác 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 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, nước rỉ rác có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm

và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng 1.8

Trang 25

Bảng 1.8 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại TP Hồ Chí Minh [5]

NRR cũ 8/2006

NRR mới 1,4/2003

NRR cũ 4/03-8/06

Trang 26

Bảng 1.9: Thành phần nước rác tại Bãi chôn lấp Nam Sơn-Sóc Sơn-Hà Nội [11]

TT Chỉ tiêu Đơn vị Nước rác tươi tại

Ô4

Nước rác lưu 1 năm tại H3

(Nguồn: Mẫu lấy ngày 22/02/2009, phân tích ngày 25/02/2009 tại Phòng thí nghiệm

Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Đại học Bách khoa Hà Nội)

Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉ rác mới tại các BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên 50.000mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD cao trong khoảng 0,5 - 0,9; nồng độ NH3 không cao và giá trị pH thấp đối với nước rỉ rác mới nhưng chỉ sau một thời gian ngắn vận hành nồng độ COD, BOD giảm rất đáng kể, tỉ lệ BOD5/COD thấp, nồng độ NH4+tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng

*Nhận xét:

Nhìn chung thành phần nước rỉ rác mới của BCL ở Việt Nam cũng tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD, BOD lên

Trang 27

đến hàng vài chục nghìn mgO2/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian vận hành Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càng cao Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới

1.2.3 Đặc tính của nước rỉ rác mới và cũ được lựa chọn để nghiên cứu

Theo kết quả phân tích của Viện khoa học và công nghệ môi trường - Đại học Bách khoa Hà Nội thì đặc tính của nước rỉ rác mới và cũ được thể hiện tại bảng 1.10 sau đây:

Bảng 1.10 Thành phần, tính chất của nước rác cũ và mới tại BCL

TT Chỉ tiêu Đơn vị Nước rác cũ Hàm lượng Nước rác mới

Trang 28

1.3 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới

* Sơ đồ quy trình xử lý nước rỉ rác kết hợp sinh học và hóa lý của Đức

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

sơ đồ sau:

Hình 1.3 Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý [5]

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 giới hạn cho phép theo quy định của pháp luật

Nguồn tiếp nhận

Nitrat hóa Khử nitrat

Trang 29

Bảng 1.11 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý của Đức [5]

Thông số Đơn vị Đầu

vào

Đầu ra sinh học

Đầu Ra cuối cùng Nồng độ giới hạn

Nguồn: ATV 7.2.26, Anonymus 1996

* Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác của Hàn Quốc

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3.500 - 7.500m3/ngày được trình bày trong Hình 1.4

Hình 1.4 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc

(Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004) [5]

Trang 30

Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Hàn Quốc bao gồm hai công trình chính: Quá trình xử lý sinh học (quá trình phân hủy sinh học kị khí, quá trình khử nitơ) và quá trình hóa lý Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc trước và sau trạm xử lý được thể hiện tại bảng sau:

Bảng 1.12 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý [5]

Nguồn: Jong-Choul Won et al, 2004

* Qui trình xử lý nước rác tại Bãi chôn lấp Koumyoji - thành phố Ichinomiya - Nhật Bản

Hệ thống xử lý được thiết kế cho lưu lượng nước rác 100 m3/ngày

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác tại Bãi chôn lấp Koumyoji -

thành phố Ichinomiya - Nhật Bản [13]

Nước rác Bể điều

hòa

Bể điều hòa

Bể phản ứng Ca

Bể trung hòa Bể xử lý

BOD

Bể Nitrat hóa

Bể khử Nitơ

Bể hiếu khí

Hấp phụ Cacbon

Xử lý b ng màng

Khử trùng

Nước

sau xử

lý

Trang 31

* Qui trình xử lý nước rác tại URM - Nova Scotia - Canada:

Hệ thống xử lý được thiết kế cho lưu lượng nước rác 140 m3

/ngày, hàm lượng các chất ô nhiễm COD = 30.000 mg/l; BOD = 25.000 mg/l

Hình 1.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác tại URM - Nova Scotia - Canada [13]

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

Bể lọc cát Nước rác kết hợp tách Bể điều hòa

ammonia

SBR

NaOH

Bể tạo bông

Bể trộn

Bể Trung hòa

Bể Lắng

Bể nén bùn

Bể lưu bùn

Lọc ép

Bể lọc

Than hoạt tính

Bể tiếp xúc chlorine

chất keo tụ

H 3 PO 4

Bùn thải

Bùn thải vào BCL

Xả ra

Nước tách bùn

Bùn thải

Bể lọc cát Nước rác kết hợp tách Bể điều hòa

ammonia

SBR

NaOH

Bể tạo bông

Bể trộn

Bể Trung hòa

Bể Lắng

Bể nén bùn

Bể lưu bùn

Lọc ép

Bể lọc

Than hoạt tính

Bể tiếp xúc chlorine

chất keo tụ

H 3 PO 4

Bùn thải

Bùn thải vào BCL

Xả ra

Nước tách bùn

Bể yếm khí

Tuần hoàn Cấp O2

Bùn

Hồ lắng

Hồ hiếu khí 1

Hồ hiếu khí 2

Trang 32

Công nghệ xử lý ở BCL 1 bao gồm kết tủa hydroxyde, xử lý sinh học (tháp sinh học kị khí và hiếu khí) và cuối cùng xử lý b ng lọc nhiều lớp Xử lý sinh học được sử dụng ở đây chủ yếu để 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 độc và kim loại nặng giảm đáng kể

Hệ thống xử lý ở BCL 2 gồm bể keo tụ vôi, sinh học từng mẻ (SBR), lọc cát,

cột than hoạt tính và tiếp xúc chlorine

Bể bơm NT

Bể trộn

Bể Trung hòa

Bể Lắng

Bể nén bùn

Lọc ép

Tháp lọc kị khí

Tháp lọc hiếu khí

Polyme

H 3 PO 4

Bùn thải

tạo bông

Bể trộn

FeCl 3 , NaOCl, HCl

Bể Lắng 2

Bể bơm NT

Bể trộn

Bể Trung hòa

Bể Lắng

Bể nén bùn

Lọc ép

Tháp lọc kị khí

Tháp lọc hiếu khí

Polyme

H 3 PO 4

Bùn thải

tạo bông

Bể trộn

FeCl 3 , NaOCl, HCl

Bể Lắng 2

Hình 1.8 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 2 (USEPA) [24]

COD đầu 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) để đạt COD <100 mg/l là không thể

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

kết hợp các quá trình sinh học, hóa học và hóa lý, hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu xử lý nitơ b ng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên với nồng độ nitơ cao (2.000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạn chế Tùy thuộc vào thành phần nước rỉ rác cũng như tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo được thay đổi với việc áp dụng quá trình cơ học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bông) và oxy hóa nâng cao (fenton, ozone, )

1.3.2 Một số sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang được áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp, dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giải quyết vấn đề xử lý chất thải rắn của cả nước Tuy nhiên,

Trang 33

phương pháp này đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạt động của các xe vận chuyển rác gây ra bụi, rung và tiếng ồn, khí rác, mùi, đặc biệt

là nước rỉ rác là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường của các bãi chôn lấp hiện nay Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam hiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểm là do:

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

- Quy trình vận hành BCL

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

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

- Nhiệt độ cao của Việt Nam

- Giá thành xử lý bị khống chế

- Giới hạn về chi phí đầu tư

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

* Quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn (Hà Nội)

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của BCL Nam Sơn hiện nay đã được cải tạo và xây dựng mới với công suất 500 - 700m3/ngày.đêm được trình bày trong Hình 1.9

Trang 35

Thành phần nước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn - Hà Nội được trình bày trong Bảng 1.13

Bảng 1.13 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn - Hà Nội [5]

Trang 36

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

Hệ thống xử lý NRR tại BCL Gò Cát được xây dựng với công suất 400m3/ngày đêm, được thiết kế và xây dựng lại với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 1.10

FeCl3

H2SO4

Hình 1.10 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát [5]

Bể khuấy trộn Khử Ca UASB

Tiền khử Nitơ

Bể hiếu khí Hậu khử Nitơ Nước rỉ rác

Trang 37

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

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

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

− Tiền hiếu khí, và hậu khử Nitơ: đây là các quá trình chính để xử lý các hợp chất nitơ;

− Hóa lý (keo tụ): khử các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học như humic, lignin;

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

Bảng 1.14 Thành phần nước rác trước và sau xử lý của BCL Gò Cát [5]

STT Thông số Đơn vị NRR vào Lọc nano

TCVN 5945-1995, CộT

Trang 38

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

Năm 2004 Công ty TNHH Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Việt đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 800m3/ngày Công nghệ xử lý nước

rỉ rác của Công ty Quốc Việt áp dụng tại bãi chôn lấp Phước Hiệp là kết hợp phương pháp sinh học và hóa lý, được thể hiện theo sơ đồ công nghệ sau:

H2SO4

FeCl3

Nước sạch

Hình 1.11 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác tại BCL Phước Hiệp [5]

Bảng 1.15 Nồng độ nước rác trước và sau trạm xử lý của BCL Phước Hiệp [5]

STT Thông số Đơn vị NRR vào Đầu ra TCVN 5945: 1995 cột B

Trang 39

Tóm lại, tuy thành phần chất thải rắn sinh hoạt và công nghệ vận hành bãi

chôn lấp khác nhau ở mỗi nước nhưng nước rỉ rác phát sinh từ các BCL nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên hàng vài chục nghìn mgO2/L) đối với nước rỉ rác mới, và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL đã vận hành trong thời gian dài Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, sự thay đổi này có thể được giám sát b ng việc kiểm tra tỷ

lệ BOD5/COD Vào thời gian đầu, tỷ lệ này sẽ n m trong khoảng 0,5 hoặc lớn hơn

Tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học Trong các bãi chôn lấp đã vận hành lâu, tỷ lệ này thường rất thấp n m trong khoảng 0,05 - 0,2 Tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học Theo thời gian vận hành BCL giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian thì nồng độ NH3 trong nước

rỉ rác tăng lên rất cao (2.000mg/L)

1.3.3 Đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phù hợp với điều kiện của Việt Nam

1.3.3.1 Đề xuất một số công nghệ xử lý nước rỉ rác

Với thành phần phức tạp và thay đổi rất nhanh thì công nghệ xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới và ở Việt Nam đều kết hợp các quá trình sinh học, hóa học và hóa lý Hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu với xử lý nitơ b ng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), với nồng độ ammonia nhỏ hơn 1.000mg/L phương pháp nitrate hóa và khử nitrate cho hiệu quả khử cao nhưng với nồng độ nitơ lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp này cũng bị hạn chế điều này được chứng minh trong trường hợp của BCL Sudokwon Hàn Quốc, BCL Nam Sơn, Gò Cát và Phước Hiệp của Việt Nam Phụ thuộc vào tiêu chuẩn xả thải của mỗi nước các bước

xử lý tiếp theo sau (hoặc trước) quá trình sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy thường được áp dụng là hóa lý (keo tụ/tạo bông, than hoạt tính), oxy hóa nâng cao (fenton, ozone, ), màng lọc

Các sơ đồ công nghệ được đưa ra để xử lý nước rác mới và nước rác cũ được trình bày dưới dây:

Trang 40

* Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác 1:

Nước rác sau khi được xử lý sơ bộ (qua hệ thống chắn rác, lắng cát, lắng bậc

1, ) được đưa vào công đoạn xử lý hóa lý (keo tụ, kết tủa hóa học bậc 1, kết tủa hóa học bậc 2) tiếp theo nước thải được đưa vào xử lý b ng công đoạn sinh học, sau

đó nước thải sẽ được chảy sang bể lắng 2 để loại bỏ bùn cặn rồi chảy ra môi trường

Hình 1.12 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học ứng dụng xử lý nước rác

* Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác 2:

Nước rác sau khi được xử lý sơ bộ (qua hệ thống chắn rác, lắng cát, lắng bậc

1, ) được đưa vào công đoạn xử lý hóa lý (keo tụ, kết tủa hóa học bậc 1, kết tủa hóa học bậc 2) Sau quá trình xử lý hóa lý nước thải được bơm lên tháp Stripping để

xử lý Nito amoni, tiếp theo nước thải được đưa vào xử lý b ng công đoạn sinh học, cuối cùng nước thải được xử lý b ng quá trình oxy hóa nâng cao (AOP), trước khi nước thải được chảy về bể lắng 2 để loại bỏ bùn cặn rồi chảy ra môi trường

Hình 1.13 Sơ đồ công nghệ hóa lý - sinh học bổ sung tháp tripping trước

công đoạn sinh học và AOP sau công đoạn sinh học

Kết tủa hóa học I

Kết tủa hóa học II

Sinh học

Keo tụ

Bể lắng II

Bể lắng I Dòng

vào

Dòng ra

Tuần hoàn bùn Bùn thải

Bùn thải

Kết tủa hóa học I

Kết tủa hóa học II

vào

Dòng ra Bùn thải

Tuần hoàn bùn

Bùn thải

Định dạng
Số trang	139
Dung lượng	5,44 MB

Nghiên cứu lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phù hợp trên cơ sở mô hình

Phƣơng pháp hoá học

Vai trò của mô hình hóa hệ thống