ĐỒ ÁN NƯỚC RỈ RÁC

nước thải

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Công Nghệ TP Hồ Chí Minh và các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ

SH – TP –MT nói chung, bộ môn Kỹ thuật môi trường nói riêng đã tận tình giảng

dạy, truyền đạt cho em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Cô Vũ Hải Yến, Cô đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn trong suốt quá trình làm đồ án Trong thời gian làm việc với

Cô, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho chúng em trong quá trình học tập và làm việc sau này

Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về đồ án, kiến thức của chúng em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn

Sau cùng, chúng em xin kính chúc quý Thầy Cô trong Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

MỤC LỤC

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

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 sinh hoạt Ước tính có khoảng 5.500 tấn rác sinh hoạt được thải ra mỗi ngày ở TP HCM, dự đoán vào năm 2010, lượng rác sẽ gia tăng lên tới 7.600 tấn/ngày Lượng rác sinh hoạt gia tăng dẫn đến lượng nước rỉ rác sinh ra ngày càng nhiều Ô nhiễm bởi nước rác từ lâu đã là vấn đề nan giải, được sự quan tâm của toàn xã hội Tại TP HCM, hàng loạt nghiên cứu, áp dụng nhiều 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

Bên cạnh vấn đề ô nhiễm nước rác sinh ra từ các bãi chôn lấp, nước rác phát sinh tại trạm trung chuyển cũng là một vấn đề đang được quan tâm rất nhiều bởi mức độ gây ô nhiễm cao: COD rất cao lên đến 75.000 mg/l, pH lại rất thấp dao động khoảng 4.3 – 5.4,

SS lên đến 3.500 mg/l, hàm lượng Nitơ cũng rất cao dao động từ 1.500 – 2.300 mg/l Nước có mùi hôi, chua nồng

Ô nhiễm bởi nước rác đang là vấn đề bức xúc, cần được giải quyết ngay tại các trạm trung chuyển Hiện nay, phần lớn nước rác tại các trạm trung chuyển đều thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước chung của thành phố, gây tác hại trực tiếp đến môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây ô nhiễm cho các nguồn tiếp nhận Tại một số trạm trung chuyển, nước rác được chở đến các bãi chôn lấp, với tổng chi phí vận chuyển

và xử lý khá cao Trước thực trạng trên, việc nghiên cứu tìm ra công nghệ thích hợp xử lýnước rác tại trạm trung chuyển là hết sức cần thiết

1.2 Tình hình nghiên cứu

Từ trước đến nay đã có nhiều đề tài nghiên cứu về đề xuất phương án xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp lớn ( như bãi chôn lấp Gò Cát, Đông Thạnh, Phước Hiệp…) nhưng hầu như chưa có hoặc rất ít đề tài nào nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác tại các

hố rác (hoặc các bãi rác có công suất nhỏ)

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC 2.1 Tổng quan về nước rỉ rác

2.1.1 Khái niệm

Nước rỉ rác là một loại chất lỏng được sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với các chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo các chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn

2.1.2 Nguồc gốc phát sinh

Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây:

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

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

+ Nước 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 được đóng lại)

Tuy nhiên, nước rỉ rác tại các bô rác 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

Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ phía trên bãi chôn lấp, độ

ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép

Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các

phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát

ra từ đáy bãi chôn lấp (nước rò rỉ)

Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,

lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra Tốc độ phát sinh nước

rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác Trong suốt

những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp

Lưu lượng nước rò rỉ sẽ tăng lên dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm

dần sau khi đóng cửa bãi chôn lấp do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng lên

trên mặt giữ nước làm giảm độ ẩm thấm vào

58.7-85.211.6-60.52.5-8.81.6-41.92.3-5.33.1-4.22.7-16.23.2-40.910.1-55.6-

0.8-0.0-0.820.1-66.7-

-10.0-

-3.4-12.30.00.07.0-7.5 -2.4-2.64.7-9.1 -12.5-13.0-

-

-Thùng đựng sơn

-Độ tro (% trọng lượng khô);

KĐK: không đáng kể khi % theo khối lượng ướt < 0,5%

[Nguồn: VITTEP, 2003]

2.1.2.2 Quá trình phân hủy sinh học

Rác thải sau khoảng thời gian 1 - 2 ngày ở điều kiện thuận lợi, vi sinh vật phát triển phân hủy và tổng hợp chất hữu cơ sinh ra nước thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ hòa tan Quá trình phân hủy sinh học sinh ra trong rác xảy ra ở những điều kiện hiếu khí và kỵ khí

Khi hàm lượng oxi trong rác giảm dần thì điều kiện kỵ khí bắt đầu hình thành, Nitrat

và Sunfat đóng vai trò là chất nhận điện tử các phản ứng sinh học hình thành nước được biểu diễn như phương trình sau:

2CH3CHOHCOOH + SO42- −> 2CH3COOH + S2- + H2O + CO2

4H2 + SO42-−> S2- + H2O

S + 2H+−> H2S

Các thành phần hữu cơ dễ bị phân hủy chiếm phần lớn khối lượng cũng như thể

tích của rác sinh hoạt Vì vậy nước ép rác tại bô rác có hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ phân hủy sinh học

2.1.3.Thành phần, đặc điểm tính chất nước rỉ rác

Nước rỉ rác tại các bô rác có thành phần phức tạp, khả năng gây ô nhiễm cao:

• Chất hữu cơ: Chất có phân tử lượng lớn (acid humic, acid fulvic,…), các hợp chất hữu cơ (phospho hữu cơ, 1,4- dioxan, bisphenol…)

• 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 rò rỉ 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 phospho rất nặng, môi trường nước có dấu hiệu chứa kim loại nặng nhưng chưa ở mức ô

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

pH trung tính

• Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác:

Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh cùng lúc xảy ra Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy từ rác Thànhphần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thảirắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta sẽ lần lược xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác

2.1.3.1 Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời gian Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần

Bảng 2.3 Thành phần nước rỉ

Nồng độ các axit béo dễ bay hơi(VFA)cao Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp

pH nghiêng về tính axit pH trung tính hoặc kiềm

Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao Nồng độ NH4+ thấp

Vi sinh vật có số lượng lớn Vi sinh vật có số lượng lớn

Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim

loại nặng cao Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng thấp

[Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự 1993]

2.1.3.2 Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ cũng có các đặc tính tương tự Chẳng hạnnhư, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại…

Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có những tác động đến tính chất nước rác Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền nhỏ Bởi vì, khi rác đượccắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không nghiền nhỏ rác Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay không

2.1.3.3 Chiều sâu bãi chôn lấp

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng

độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cầnnhiều thời gian để phân hủy Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm

2.1.3.4 Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi

Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nước Khi quá trình thấm xảy ranhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ …

2.1.3.5 Độ ẩm rác và nhiệt độ

Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt Khi bãi chôn lấp đạt trạng thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp Độ ẩm trong rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ Khi nhiệt độ môi trường caothì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn

2.1.3.6 Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại

Bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ Đồng thờichất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổnđịnh chất thải rắn Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH thấp và BOD5 cao hơn

Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến các quátrình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế như kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian các chất độc hại sẽ bị phân hủy

và theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác

• Một vài số liệu tính chất nước rỉ rác hiện nay tại Việt Nam:

Công ty Công Trình Công Cộng Vĩnh Long: Công suất 70.000 m 3 , kể cả nước

mưa, lưu trữ 05 năm

Bảng 2.4 Tính chất nước rỉ rác tại Công Ty Công Trình Công Cộng Vĩnh Long

Bảng 2.5 Kết quả phân tích chỉ tiêu nước thải trạm trung chuyển quận 7

[Nguồn: Công ty TNHH MTV VINA]

2.1.4 Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến con người và môi trường

2.1.4.1 Tác động của các chất hữu cơ

Các chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật thường được xác định gián tiếp qua thông

số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), thể hiện lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ có trong nước thải Như vậy, nồng độ BOD tỷ lệ với hàm lượng chất ô nhiễm hữu cơ, đồng thời cũng được sử dụng để đánh giá tải lượng và hiệu quả sinhhọc của một hệ thống xử lý nước thải

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

2.1.4.2 Tác động của các chất lơ lửng

Chất lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thờigây tác hại về mặt cảm quan do làm tăng độ đục nguồn nước và gây bồi lắng nguồn nướctiếp nhận Đối với các tầng nước ngầm, quá trình ngấm của nước rò rỉ từ các bãi rác cókhả năng làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước ngầm như: NH4, NO3,…đặc biệt là NO2, có độc tính cao đối với con người và động vật sử dụng nguồn nước đó

2.1.4.3 Tác động lên môi trường đất

Quá trình lưu giữ trong đất và ngấm qua những lớp đất bề mặt của nước rò rỉ từ bãi rác làm cho sự tăng trưởng và quá trình hoạt động của vi khuẩn trong đất kém đi, làm thuyên giảm quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất dinh dưỡng cho cây trồng, trực tiếp làm giảm năng suất canh tác và gián tiếp làm cho đất bị thoái hóa, bạc màu Nhìn chung, với nồng độ chất hữu cơ cao (COD = 2.000 - 30.000 mg/l; BOD = 1.200 - 25.000 mg/l) và chứa nhiều chất độc hại, nước rò rỉ có khả năng gây ô nhiễm cả ba môi trường nước, đất và không khí, đặc biệt là gây ô nhiễm đến nguồn nước ngầm

Như thế, nước rác với hàm lượng chất hữu cơ cao và các chất ô nhiễm khác sẽ là một nguồn ô nhiễm tiềm năng và là nguy cơ ô nhiễm môi trường Theo thống kê, bãi rác quản

lý không hợp vệ sinh có mối liên hệ đến 22 loại bệnh tật của con người (viêm xoang, đau đầu ) Do hàm lượng chất hữu cơ cao, quá trình kị khí thường xảy ra trong các bãi rác, gây mùi hôi thối nặng nề và là nơi nhiều loài sinh vật gây bệnh cũng như các loại động vật mang bệnh phát triển như chuột, bọ, gián, ruồi, muỗi Bên cạnh đó các bãi rác quản

lý không hợp lý sẽ làm mất mỹ quan của thành phố và khu vực

2.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác

2.2.1 Thành phần và tính chất

Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp, loại rác,khí hậu Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lênthành phần nước rác…Song nước rỉ rác gồm 2 thành phần chính đó là các hợp chất hữu

cơ và các hợp chất vô cơ

- Các chất hữu cơ : Axit humic,axit funlvic,các hợp chất tananh,các loại hợp chất hữu cơ

có nguồn gốc nhân tạo

- Các chất vô cơ : Là các hợp chất của nitơ,photpho,lưu huỳnh

Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong bãi chôn lấp Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt độngcủa các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia thành các nhóm chủ yếu sau:

• Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-200C

• Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-400C

• Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-700C

Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: chỉ sau một thời gian ngắn từ khi chất thải

rắn được chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì trong bãi rác còn

có một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại Giai đoạn này có thể kéo một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí

Giai đoạn II - giai đoạn chuyển tiếp: oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy chuyển sang

giai đoạn kị 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 đầuquá 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 rò rỉ 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

Giai đoạn III - giai đoạn lên men axit: 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 (sự thủy phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành các chất đơn giản thích hợp cho vi sinh vật sử dụng Tiếp theo là quá trình lên men axit Trong bước này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành ở bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn như là 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 kể trong suốt giai đoạn III do sự hòa tan các axit hữu cơ vào nước

rò rỉ Do pH thấp, 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 Bãi chôn lấp chất thải rắn

Giai đoạn IV – giai đoạn lên men metan: 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 kị 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 rò rỉ 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 rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này

Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ

phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai đoạn IV Nước 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 đựơc chuyển hóa Tốc độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2 Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉchủ yếu axit humic và axit fulvic rất khó cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa Tuy nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ

Rác được chọn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh cùng lúc xảy ra Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy từ rác Thànhphần chất ô nhiễm trong nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta sẽ lần lược xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rò rỉ :

*Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời gian Theo thời gian nồng

độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần Thành phần của nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần hoặc kéo dài đến vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếmkhí tạo ra axit xảy ra và cuối cùng là quá trình tạo ra khí metan Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản được hình thành như các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ Trong giai đọan này, khi rác mới được chôn hoặc có thể kéo dài vài năm, nước rò rỉ có những đặc điểm sau :

• Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao

• Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng cao

Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra Khi đó chất thải rắn trong bãichôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời gian Giai đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa Đặc điểm nước thải ở giai đoạn này :

• Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp

• pH trung tính hoặc kiềm BOD thấp

Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự thay đổi Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu axit béo bay hơi Các axit thường là acetic,propionic, butyric Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl và nhân vòng thơm Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của nước rác nghiêng về tính axit Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rò rỉ có sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của axit fulvic và humic Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học

*Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chất nước rò rỉ Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy

Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ cũng có các đặc tính tương tự Chẳng hạn như, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại…

Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có những tác động đến tính chất nước rác Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền nhỏ Bởi vì, khi rác đượccắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không nghiền nhỏ rác Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay không

*Chiều sâu bãi chôn lấp

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng

độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cầnnhiều thời gian để phân hủy

Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm

*Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi

Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nước Khi quá trình thấm xảy ranhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ …

*Độ ẩm rác và nhiệt độ

Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt Khi bãi chôn lấp đạt trạng thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp Độ ẩm trong rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ Khi nhiệt độ môi trường caothì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn

*Ảnh hưởng từ bùn cống rảnh và chất thải độc hại

Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm xử lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ Bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác

và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ

Đồng thời chất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn định chất thải rắn Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH thấp và BOD5 cao hơn

Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến các quátrình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế như kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian các chất độc hại sẽ bị phân hủy

và theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác

2.3 Đặc điểm chung về bãi chôn lấp chất thải rắn

Rác thải đô thị bao gồm các loại rác sinh hoạt, công nghiệp,bệnh viện…là nhóm chất thải rắn phổ biến nhất có xu thế tăng cùng với sự phát triển của xã hội Số lượng rác thải được thu gom chủ yếu được xử lí bằng phương pháp chôn lấp Kĩ thuật chôn lấp là một kĩthuật đơn giản nhưng khá phù hợp với điều kiện của nước ta hiện nay Tuy nhiên công nghệ chôn lấp cần phải xây dựng bãi chôn lấp chống thấm đúng quy cách, ngoài ra nước

rỉ rác cần được thu gom để xử lí để bảo vệ nguồn nước ngầm cũng như nguồn nước mặt Quản lí bãi chôn lấp bao gồm việc quy hoạch, thiết kế, vận hành đóng bãi và kiểm soát bãi chôn lấp

Quản lí và xử lí chất thải rắn là một yếu tố quyết định cho việc thiết kế và vận hành bãi chôn lấp chất thải rắn an toàn Sự phân hủy tự nhiên của chất thải rắn kết hợp với quá trình thấm của nước mưa vào bãi chôn lấp kéo theo vô số các chất độc hại chảy xuống lớp đáy của bãi chôn lấp Các yếu tố về địa lí ,địa chất cũng ảnh hưởng tới việc lan truyềnnước rỉ rác ra môi trường

2.4 Những giải pháp xử lý nước rỉ rác ở thành phố Hồ Chí Minh.

2.4.1 Giải pháp xử lý nước rỉ rác ở công trường chôn lấp rác Đông Thạnh

Ở công trường chôn lấp rác Đông Thạnh, ngay từ đầu những năm 2000, rất nhiều đơn

vị tham gia nghiên cứu xử lý nước rỉ rác như Công ty Quốc Việt, Trung tâm Công nghệ

và quản lý môi trường CENTEMA, Công ty TNHH Đức Lâm, Trung tâm tư vấn công nghệ và môi trường CTA, Công ty Cổ phần nước và phát triển NUPHACO, Hội Hóa học Việt Nam Công nghệ xử lý chủ yếu dựa vào phương pháp phân hủy sinh học nhưng nói chung hoạt động không ổn định,luôn gặp trục trặc, thậm chí như Công ty Đức Lâm, cho đến nay vẫn chưa xả thảiđược mét khối nước rỉ rác nào đạt yêu cầu Tuy vậy, hiện nay hệthống này phải tiếp nhận thêm nước rỉ rác 700-700 m3/ngày chở từ công trường Gò Cát

về để xử lý tạm thời để hỗ trợ nhà máy xử lý nước Gò Cát trong thời gian bị sự cố kỹ thuật

2.4.2 Giải pháp xử lý nước rỉ rác ở công trường chôn lấp rác Gò Cát

Hệ thống xử lý nước rỉ rác ở công trường chôn lấp rác Gò Cát được xem là hệ thống

xử lý nước rỉ rác hoàn chỉnh và quy mô nhất hiện nay ở TP Hồ Chí Minh Hệ thống xử lý

do Công ty Vemier (Hà Lan) thiết kế, đầu tư thiết bị với công suất thiết kế 400 m3/ngày, với chất lượng nước sau khi xử lý phải đạt cột B theo TCVN 9545-1995, đã được Trung tâm Công nghệ môi trường ECO xây dựng Công trình bắt đầu tiến hành xây dựng từ năm 2003, đưa vào hoạt động từ năm 2003, nhưng nước xả thải không đạt yêu cầu so với thiết kế nên đã thay đổi công nghệ, bổ sung thiết bị để hoàn chỉnh

2.5.Lưu lượng nước rỉ rác của BCL CTR

2.5.1.Lượng nước chảy vào BCL

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

Nước ngầm có thể dâng lên và chảy vào bãi chôn lấp

Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp

2.5.2.Lượng nước đi ra khỏi BCL

Bốc hơi từ bề mặt bãi chôn lấp

Công dụng:

Làm tăng hiệu quả của hệ thống sinh học do nó hạn chế hiện tượng quá tải của hệ thống

về lưu lượng cũng như hàm lượng các chất hữu cơ, giảm được diện tích xây các bể sinh học (do được tính toán chính xác hơn) Hơn nữa các chất ức chế quá trình xử lý sinh học

sẽ được pha loãng hoặc trung hòa ở mức độ thích hợp cho cáchoạt độngcủa vi sinh vật Chất lượng nước thải sau xử lý và việc cô đặc bùn ở đáy bể lắng thứ cấp được cải thiện

do lưu lượngnạp chất rắn ổn định.Diện tích bề mặt cần cho hệ thống lọc nước giảm xuống và hiệu suất lọc được cải thiện, chu kỳlàm sạch bề mặt các thiết bị lọc cũngổn địnhhơn

• Bể lắng

Trong XLNT, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô

ra khỏi nước thải Theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp

• Bể lắng cát

Bể lắng cát được sử dụng nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải Trongnước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăngtần

số làm sạch các bể này Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát Bể lắngcát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp

• Bể lắng sơ cấp:

Để giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các

bể xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn

tỉ trọng của nước) Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại được 50÷ 70%

chấtrắn lơ lửng, 25÷ 40% BOD của nước thải

• Bể lắng thứ cấp: Đặt sau công trình xử lý sinh học

Căn cứ vào chiều nước chảy phân biệt các loại: bể lắng ngang (thường sử dụng khi mực nước ngầm thấp và công suất trạm đến 30.000 m 3 /ngày đêm) , bể lắng đứng, bể lắng radian (thường áp dụng khi công suất trạm lớn hơn 15.000 m 3 /ngàyđêm…)

• Bể Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải màcác bể lắng không thể loại chúng được, là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặcpha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp ngăn xốp, các hạt rắn sẽ bị gữi lại Lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hayáp suất thấp sau vách ngăn

Tuyển nổi bằng khí phân tán : Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước chứa cặn Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt Tuyển nổi chân không: Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước ở áp suất chân không Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao

Tuyển nổi bằng khí hòa tan: Sục không khí vào nước ở áp suất cao (2 – 4 at), sau đó giảm áp giải phóng khí Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20 – 100

µm

Ưu điểm: Cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tư và chi phí năng lượng vận hành thấp,

có độ lựa chọn tách các tạp chất, tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng

Nhược điểm: Các lỗ mao quản hay bị bẩn, tắc

2.6.1.2 Phương pháp hóa học và hóa lý

• Phương pháp đông tụ- keo tụ

Để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo, người ta dùng phươngpháp đôngtụ, khiđó nồngđộ chất màu, mùi, lơ lửng sẽ giảm xuống Các chất đôngtụ thườngdùng là nhômsunfat, sắt sunfat, sắt clorua, (như

Al2(SO4)3.18H2O,NaAlO2,NH4Al(SO4)2.12H2O, KAl(SO4)2.12H2O, FeCl3,

Fe2(SO4)3.2H2O …) trong đó Al2(SO4)3 được dùng nhiều hơn vì dễ hòa tan trong nước.Hiệu suất đông tụ cao nhất khi pH 4 -8,5 Để tạo các bông lớn, dễ lắng người ta dùng thêm chất trợ đông Hay dùng là poliacrylamit (CH2CHCONH2)n , natri silicat hoạt tính,

Điều kiện: Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm, cần phải khuấy đều có thể sử

dụng các loại máy trộn khác nhau Loại hay dùng: cánh quạt cơ giới thì nước thải sẽ chuyển động vòng và tạo bông dễ dàngở toàn bộ thể tích

• Phương pháp oxy hóa bậc cao

- Quá trình Fenton

Cơ chế

Hệ tác nhân Fenton đồng thể (Fenton cổ điển) là một hỗn hợp gồm các ion sắt hóa trị

II và H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do * OH, còn Fe 2+ bị oxy hóa thành Fe 3+

Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng

Fe 2+ + H2O2 + RH → Fe 3+ + H2O + CO2

Mặc dù tác nhân Fenton được biết hàng thế kỷ nay và thực tế cũng chứng minh là mộttác nhân oxy hóa mạnh do sự hình thành gốc * OH trong quá trình phản ứng, nhưng cơ chế của quá trình Fenton cho đến nay vẫn còn nhiều tranh cãi và tuyệt đại đa số các nhà nghiên cứu thừa nhận sự hình thành gốc * OH là nguyên nhân của khả năng oxy hóa nâng cao của tác nhân Fenton

Ưu điểm

• Các tác nhân H2O2 và các muối sắt II tương đối rẻ và có sẵn, không độc hại, dễ vận chuyển, dễ sử dụng

• Hiệu quả oxy hóa được nâng cao lên rất nhiều so với H2O2 sử dụng một mình

• Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo

• Nâng cao hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống

• Tiêu diệt triệt đẻ các vi khuẩn thông thường, các tế bào vi khuẩn và virút gây bệnh

• mà các hợp chất khác khôngthể tiêu diệt được

Sự có mặt của H2O2 được xem như làm tác động khơi mào cho sự phân hủy O3 thông qua ion hydroperoxit HO2 -

Phương trình tổng hợp đặc trưng cho quá trình Peroxon

H2O2 + 2O3 → 2 * HO + 3O2 (2.25)

Ưu điểm

• Dễ thực hiện, thao tác đơn giản, ít tốn hóa chất;

• Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều sovới Ozon sử dụng một mình;

• Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp sau;

• Tiêu diệt triệt để các vi khuẩn thông thường, tiêu diệt các tế bào vi khuẩn và virút

• gây bệnh mà clo không thể diệt nổi

• Tăng hàm lượng DO sau quá trình xử lý;

• Nước thải sau xử lý không cần chỉnh pH và hàm lượng cặn thấp

Trong nước rác có những hạt lơ lửng, các hạt lơ lửng được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ mạnh Các hạtbông cặn này sẽ dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển

Sau khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính Các chất bẩn sẽ bị hấp phụ lên bề mặt của bùn hoạt tính Đối với những chất hữu cơ lơ lửng không tan trong nước cũng bị hấp phụ lên bề mặt bùn hoạt tính, một phần sẽ là thức ăn cho Protozoa, giun bọ…, một

phầnsẽ được vi sinh vật đồng hóa

Để cung cấp oxy cho vi sinh vật hoạt động thường ta dùng thiết bị khuấy trộn bằng khí nén hoặc cơ khí

Xử lý nước thải theo quá trình bùn hoạt tính bao gồmrất nhiều hệ thống khác nhau vớicách thức xây dựng khác nhau Tuy nhiên, tất cả các công trình có cùng chung một đặc điểm là: sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng Bùn hoạt tính được cung cấp thường là bùn tự hoại hoặc bùn hoạt tính lấy từ các nhà máy nước thải đang hoạt động Sau một thời gian thích nghi, các

tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển

Nước thải sau khi ra khỏi bể Aerotank sẽ được chuyển qua bể lắng đợt 2 Ở đây bùn hoạt tính đông tụ lại và lắng xuống Phần nước còn lại chứa ít chất ô nhiễm sẽ được thải

ra nguồn tiếp nhận như sông, hồ, biển, cũng có thể nuôi cá để tạo cảnh quan… Phần bùn

sẽ được tuần hoàn một phần, phần bùn còn lại sẽ được đưa đi xử lý Bùn tuần hoàn nhằm mục đích giữ cho nồng độ bùn trong bể luôn ở mức ổn định, chỉ xả đi lượng bùn dư tươngứng với lượng tăng sinh khối Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ

sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính có thể áp dụng trong xử lý nước rác:

• Bể Aerotank thông thường

• Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn

• Bể Aerotank mở rộng

Cấu trúc Aerotank phải thỏa mãn 03 điều kiện:

• Giữ được liều lượng bùn cao trong Aerotank

• Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn “ bùn trẻ ”

• Bảo đảm lượng oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của Aerotank

Như vậy quá trình XLNT bằng bùn hoạt tính bao gồm các giai đoạn sau:

• Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính

• Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ

• Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải

• Tái sinh bùn hoạt tính tuầnhoàn vàđưa chúngvề bể Aerotank

+ Hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí dạng mẻ (SBR)

SBR (sequencing batch reactor): Bể phản ứng theo mẻ là dạng công trình xử lý nước thải dựa trên phương pháp bùn hoạt tính , nhưng 2 giai đoạn sục khí và lắng diễn ra gián đoạn trong cùng một kết cấu

Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và nitơ cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình bơm nước thải – phản ứng – lắng – hút nước thải 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 chất nền trong nước thải đầu vào Nói chung, Công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệuquả do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy ra, xử

lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài

ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ thấp hơn

Các giai đoạn xử lý bằng SBR : Qui trình hoạt động: gồm 4 giai đoạn cơ bản:

1 Đưa nước vào bể (Filling): đưa nước vào bể có thể vận hành ở 3 chế độ: làm đầy tĩnh, làm đầy khuấy trộn, làm đầy sục khí (hình a)

2 Giai đoạn phản ứng (reaction): sục khí để tiến hành quá trình nitrit hóa, nitrat hóa

và phân hủy chất hữu cơ Trong giai đoạn này cần tiến hành thí nghiệm để kiểm soát các thông số đầu vào như: DO, BOD, COD, N, P, cường độ sục khí, nhiệt độ, pH… để có thể tạo bông bùn hoạt tính hiệu quả cho quá trình lắng sau này (hình b)

3 Giai đoạn 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

4.Giai đoạn xả nước ra (Draw): Nước đã lắng sẽ được hệ thống thu nước tháo ra

5 Giai đoạn thải bỏ bùn: Trong giai đoạn này bùn lắngđược tháo ra

Ngoài 5 giai đoạn trên, còn có thêm pha chờ, thực ra là thời gian chờ nạp mẻ tiếp theo (pha này có thể bỏ qua)

Ưu điểm

• Hệ thống SBR linh động có thể xử lý nhiều loại nước thải khác nhau với nhiều thành phần và tải trọng

• Dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng thiết bị mà không cần phải tháo nước cạn bể Chỉ tháo

• nước khi bảo trì các thiết bị như: cánh khuấy, motor, máy thổi khí, hệ thống thổi khí

• Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động

• TSS đầu ra thấp, hiệu quả khử photpho, nitrat hóa và khử nitrat hóa cao

• Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí

• Ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn

• Chi phí đầu tư và vận hành thấp (do hệ thống motor, cánh khuấy… hoạt động gián

• Công suất xử lý thấp (do hoạt động theo mẻ)

• Người vận hành phải có kỹ thuật cao

+ Mương oxy hóa

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể Aerotank khuấy trộn hoàn toàn, làm việc theo chế độ làm thoáng kéo dài, hỗn hợp bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương

+ Bể lọc sinh học nhỏ giọt

Bể lọc sinh học nhỏ giọt đã được dùng để xử lý nước thải hơn 100 năm Bể lọc nhỏ giọt đầu tiên xuất hiện ở Anh năm 1893, hiện nay được sử dụng ở hầu khắp các nước với các trạm xử lý công suất nhỏ Ở nước ta bể lọc sinh học nhỏ giọt đã được xây dựng tại nhà máy cơ khí Hà Nội, xí nghiệp chế biến thuốc thú y Hà Tây, bệnh viện đa khoa Gia Lâm v.v

Ở phương pháp này, dòng nước được chảy ngược từ trên xuống qua tầng vật liệu lọc Lọc sinh học nhỏ giọt gồm một bể tròn hay chữ nhật có chứa lớp vật liệu lọc (đá, ống nhựa, nhựa miếng…), nước thải được tưới liên tục hay gián đoạn từ một ống phân phối thích hợp đặt trên bể Khi nước thải vào liên tục và đi qua lớp vật liệu lọc, lớp màng vi sinh vật tiếp xúc với nước thải và phát triển trên vật liệu lọc nên nước thải được làm sạch.Nước thải được phân phối đều trên bề mặt nguyên liệu lọc (hoạt động như giá bám cho vikhuẩn: đá, ống nhựa, nhựa miếng…) theo kiểu nhỏ giọt hoặc phun tia Lượng không khí cần thiết cho quá trình được cấp vào nhờ quá trình thông gió tự nhiên qua bề mặt hở phía trên và hệ thống thu nước phía dưới của bể lọc Ngày nay người ta thường sử dụng chu trình lọc 2 pha bao gồm 2 bể lọc nối tiếp nhau

Phân loại bể lọc sinh học:

• Bể lọc sinh học nhỏ giọt chia ra bể lọc vận tốc chậm, bể lọc vận tốc trung bình và nhanh,

bể lọc cao tốc, bể lọc thô (xử lý nước thải sơ bộ trước giai đoạn xử lý thứ cấp), bể lọc haipha

• Bể lọc vận tốc chậm: Hiệu suất khử BOD cao và cho ra nước thải chứa lượng nitrat cao Tuy nhiên cần phải lưu ý đến vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi Psychoda Nguyênliệu lọc thường dùng là đá sỏi, xỉ

• Bể lọc vận tốc trung bình và nhanh: Lưu lượng nạp chất hữu cơ cao hơn, nước thải được bơm hoàn lưu trở lại bể lọc và nạp liên tục, việc hoàn lưu nước thải giảm được vấn đề mùi hôi và sự phát triển của ruồi Psychoda Nguyên liệu lọc là đá sỏi, plastic

• Bể lọc cao tốc: Lưu lượng nạp nước thải và chất hữu cơ rất cao, khác với bể lọc vận tốc nhanh ở điểm có chiều sâu cột lọc sâu hơn do nguyên liệu lọc làm bằng plastic, do đó nhẹ hơn so với đá sỏi

• Bể lọc thô: Lưu lương nạp chất hữu cơ lớn hơn 1,6 kg/m 3 d, lưu lượng nước thải là 187m 3 /m 2 d bể lọc thô dùng để xử lý sơ bộ nước thải trước giai đoạn xử lý thứ cấp

• Bể lọc hai pha: Thường sử dụng để xử lý nước thải có hàm lượng chất ô nhiễm cao và cần nitrat hóa đạm trong nước thải Giữa 2 bể lọc thường có bể lắng để loại bỏ bớt chất rắn sinh ra trong bể lọc thứ nhất Bể lọc thứ nhất dùng để khử BOD của các hợp chất chứa carbon, bể thứ hai chủ yếu cho quá trình nitrat hóa

+ Đĩa tiếp xúc sinh học (RBC)

Dùng để khử BOD của các hợp chất carbon kết hợp với nitrat hóa nước thải, 5% dùng

để nitrat hóa nước thải sau quá trình xử lý thứ cấp

Đĩa sinh học gồm hàng loạt đĩa tròn, phẳng, bằng polystyren hoặc polyvinylclorua (PVC) lắp trên một trục Các đĩa được đặt ngập trong nước một phần và quay chậm Trong quá trình vận hành, vi sinh vật sinh trưởng, phát triển trên bề mặt đĩa hình thành một lớp màng mỏng bám trên bề mặt đĩa Khi đĩa quay, lớp màng sinh học sẽ tiếp xúc vớichất hữu cơ trong nước thải và với khí quyển để hấp thụ oxy Đĩa quay sẽ ảnh hưởng đến

sự vận chuyển oxy và đảm bảo cho vi sinh vật tồn tại trong điều kiện hiếu khí RBC cho phép kết hợp khử nitơ và phospho trong nước thải để tránh xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa các nguồn tiếp nhận nước thải cũng như khi có yêu cầu xử lý cao để tái sử dụng nguồn nước thải; Trong công trình xử lý nước thải RBC nằm ở giai đoạn xử lý sinh học tức là sau bể lắng I

Cách sắp xếp các đĩa tiếp xúc sinh học: Người ta dùng các vách ngăn để chia bể xử lý thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có một đĩa sinh học hoạt động độc lập, hoặc sử dụng nhiều

bể chứa các đĩa sinh học nối tiếp nhau Người ta thường sử dụng các hệ thống xử lý từ ba giai đoạn đĩa sinh học trở lên, việc sử dụng nhiều giai đoạn đĩa sinh học nhằm nitrat hóa nước thải

- Phương pháp kỵ khí

+ Bể UASB

Nguyên lý hoạt động

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2 sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí – lỏng – rắnxảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5 – 10 % Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo.

• Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

- Hồ sinh học hiếu khí

Hồ sinh vật hiếu khí đơn giản nhất là các hồ bằng đất dùng để xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên dưới tác dụng của cả vi sinh vật và tảo Hồ hiếu khí chứa vi sinh vật và tảo ở dạng lơ lửng, và điều kiện hiếu khí chiếmưu thế suốt độ sâu hồ

Có hai loại hồ hiếu khí cơ bản:

Hồ hiếu khí tự nhiên: Oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán ở mặt thoáng và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxy Để đảm bảo ánh sáng qua nước thì chiều sâu hồ phải nhỏ, vì vậy diện tích hồ phải lớn

Hồ có sục khí: Nguồn oxy trong nước là do khuấy trộn cơ học hoặc khí nén Trong thực tế, xây dựng ngăn hồ sục khí với trang bị bộ sục khí hiện đại sẽ cho hiệu quả xử lý cao

- Hồ sinh học tùy tiện

Đây là loại hồ rất phổ biến trong thực tế, kết hợp 2 quá trình song song: phân hủy yếmkhí cặn lắng dưới đáy và phân hủy hiếu khí chất hữu cơ hòa tan Đặc điểm của hồ tùy nghi xét theo chiều sâu có 3 vùng : lớp trên là cùng hiếu khí, lớp giữa là vùng tùy tiện, và phía dưới là vùng kỵ khí

Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước nhờkhuếch tán qua mặt thoáng và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời Nồng độ oxy hòa tan vào ban ngày cao hơn ban đêm

- Hồ sinh học kỵ khí

Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2,CH4…Hồ kỵ khí thường sâu, ít hoặc không có điều kiện tiếp xúc với không khí, sử dụng oxi hở các hợp chất như CH4, H2S…

để oxy hóa các chất hữu cơ thành acid hữu cơ, các loại rượu…và nước

2.6.2.Xử lý sơ bộ để không thải, tuần hoàn nước

Phương pháp tuần hoàn nước rác làm gia tăng tốc độ ổn định bãi rác, giảm thời gian lên men chất hữu cơ và sinh khí Đây là phương pháp đơn giản, chi phí thấp nhưng chỉ dùng được khi khối lượng rác nhỏ Mặc khác, nó chỉ làm giảm hàm lượng COD, BOD nhưng với những chất vô cơ thì tăng rõ rệt, và làm tăng sự tích lũy các chất hữu cơ khó phân hủy Ngoài ra nó còn tạo mùi và có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm vì khảnăng thấm của nó

2.6.3.Xử lý sơ bộ nước rác để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị

Hiện nay, việc kết hợp giữa xử lý nước rác và nước thải đô thị đang được quan tâm khá nhiều Người ta dẫn nước rác sau khi đã xử lý sơ bộ vào hệ thống cống rãnh, nhập chung với nước thải đô thị để đưa về trạm xử lý, bùn sau khi xử lý được chuyển trở lại bãi rác

Đây là một phương pháp thích hợp, nhưng phải có hệ thống cống rãnh và trạm xử lý nước thải đô thị, cần có sự đầu tư vốn và kỹ thuật nên rất tốn kém trong việc xây dựng hệ thống

2.6.4 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác

Trong điều kiện thực tế ở Việt Nam, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rác phải theocác nguyên tắc sau:

Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn Nước sau khi xử lý có thể xả vào sông hoặc hồ gần nhất,ngoài ra có thể dùng cho trồng trọt;

Công nghệ xử lý phải đảm bảo mức độ an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ nước rò rỉ giữa mùa khô và mùa mưa;

Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, vốn đầu tư và chi phí quản lý phải là thấp nhất;

Công nghệ xử lý phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhưng phải mang tính hiện đại

và có khả năng sử dụng trong một thời gian dài;

Công nghệ xử lý phải dựa vào: Lưu lượng và thành phần nước rác; tiêu chuẩn thải nước rác sau khi xử lý vào nguồn; điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận hành của bãi chôn lấp; điều kiện về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp và vận hành); khả năng về vốn đầu tư ;

Công nghệ xử lý phải có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quá trình xử lý mới có hiệu quả cao;

Công nghệ xử lý phải có khả năng tái sử dụng các nguồn chất thải (năng lượng, phân bón )

Nước rác từ các ô chôn lấp Bể trộn

2.7 Đề xuất sơ đồ công nghệ :

2.7.1 Thuyết minh sơ đồ công nghệ :

Nước rỉ rác từ các hố chôn lấp của bãi rác theo mạng lưới thoát nước riêng , nước

rĩ rác qua song chắn rác, ở đây nước rĩ rác sẽ được loại bỏ các tạp chất hữu cơ có kích

thước lớn như bao ni lông, giấy, rác hữu cơ, … nhằm tránh gây hư hỏng bơm và tắc nghẽn các công trình phía sau Tiếp đến là bể trộn nhẳm trộn điều hóa chất với NRR

Sau đó nước thải được dẫn vào bể điều hòa để ổn định lưu lượng và nồng độ, giúp

hệ thống xử lý làm việc ổn định và giảm kích thước các công trình đơn vị tiếp sau Trong

Bể tiếp nhận