Công nghệ xử lý nước rỉ rác

Công nghệ xử lý nước rỉ rác nghiên cứu công nghệ uvfenton nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chốt lấp chất thải rắn sở đồ công ngheej xử lý nước rỉ rác Công nghệ xử lý nước rỉ rác nghiên cứu công nghệ uvfenton nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chốt lấp chất thải rắn sở đồ công ngheej xử lý nước rỉ rác

GVHD: TS Trần Minh Chí 1

MỤC LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT……… 2

DANH MỤC BẢNG……… … 3

DANH MỤC HÌNH ……… 4

MỞ ĐẦU……… 5

1 Tính cấp thiết 5

2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 5

2.1 Nội dung nghiên cứu 5

2.2 Phương pháp nghiên cứu 5

3 Cấu trúc tiểu luận 6

CHƯƠNG 1 Tổng quan về nước rỉ rác 7

1.1 Sự hình thành nước rỉ rác 7

1.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác 7

Thành phần và tính chất nước rỉ rác 7

1.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ 10

1.2.2 Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn 13

1.2.3 CHƯƠNG 2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác 14

2.1 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 15

Xử lý cơ học 15

2.1.1 Xử lý sinh học 15

2.1.2 Xử lý hóa – lý 16

2.1.3 Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác 18

2.1.4 2.2 các công nghệ xử lý nước rỉ rác 28

Công nghệ AEROTANK 28

2.2.1 Công nghệ UASB 29

2.2.2 Công nghệ UNITANK 30

2.2.3 Công nghệ MBR 32

2.2.4 Công nghệ MBBR 35

2.2.5 2.3 Các mô hình xử lý đang được áp dụng tại một số bãi chôn lấp chất thải rắn trên thế giới và Việt Nam 36

Thế giới 36

2.3.1 Việt Nam 37

2.3.2 CHƯƠNG 3 Kết luận 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO ………50

GVHD: TS Trần Minh Chí 2

DANH MỤC VIẾT TẮT

CTR : Chất thải rắn

BCL : Bãi chôn lấp

BOD : Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá

COD : Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

GVHD: TS Trần Minh Chí 3

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm

Bảng 2.1: Các quá trình sinh học, hóa học, và vật lý xử lý nước rỉ rác

Bảng 2.2 Đặc trưng xem xét khi thiết kế cánh đồng lọc

GVHD: TS Trần Minh Chí 4

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm

Hình 2.2 Mô hình xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc chậm

Hình 2.3 Mô hình xử lý nước thải bằng cách lọc nhanh

Hình 2.4 Sơ đồ cánh đồng lọc dòng chảy ngầm

Hình 2.5 Cánh đồng lọc với dòng chảy đứng (VF)

Hình 2.6 Cánh đồng lọc với dòng chảy ngang (HF)

Hình 2.7 Một số loài thủy sinh thực vật tiêu biểu

Hình 2.8: Nguyên tắc hoạt động bể Aerotank

Hình 2.9: Nguyên tắc hoạt động bể UASB

Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động bể Unitank

Hình 2.11: Hiệu quả xử lý nước qua các bể trong công nghệ MBR

Hình 2.12 Sơ đồ dây chuyền công nghệ MBR

Hình 2.13 Làm sạch màng lọc bằng thổi khí

Hình 2.14: Làm sạch màng lọc bằng dung dịch hóa chất

Hình2.15 : Nguyên tắc hoạt động bể MBBR

Hình 2.16: Sơ đồ hoạt động bể ABR

Hình 2.17 : Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức

Hình 2.18 Rác được gom về đổ thành đống

Hình 2.19 Màng rêu xanh xuất hiện ở hồ nước nước sau giai đoạn xử lý kỵ khí

Hình 2.20 Nước kỵ khí qua lọc vi sinh và sục khí

Hình 2.21: Màng rêu xanh tại hồ sục khí

Hình 2.23: Quá trình lắng

Hình 2.24 Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước rỉ rác Song Nguyên

Hình 2.25 :Sơ đồ tổng thể hệ thống đất ngập nước tại bãi rác thị trấn Hùng Quốc- huyện Trà Lĩnh – tỉnh Cao Bằng

Công tác thu gom vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn TP.HCM tuy đã được quan tâm và đầu tư tuy nhiên công nghệ chủ yếu hiện nay vẫn là chôn lấp tại các bãi chôn lấp hợp vệ sinh Theo Cục Cảnh sát Phòng chống tội phạm về môi trường, hiện mức độ ô nhiễm trong lĩnh vực thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn diễn biến rất phức tạp Không chỉ tại TP.HCM mà trên phạm vi cả nước đã nảy sinh tình trạng mất an ninh trật tự tại các bãi chôn lấp do người dân ngăn cản hoạt động vận chuyển chất thải về các bãi chôn lấp Lý do chính là do quy hoạch các bãi chôn lấp gần khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường và tác động không nhỏ đến đời sống sinh hoạt của người dân

Một trong những vấn đề môi trường phát sinh tại các bãi chôn lấp là mùi hôi và nước rỉ rác phát sinh trong quá trình tồn lưu và chôn lấp rác Với đặc điểm độ ẩm cao

và lượng mưa lớn, lượng nước rỉ rác phát sinh là một vấn đề lớn tại các bãi chôn lấp Chính vì vậy, trong khuôn khổ tiểu luận này, nhóm chúng tôi muốn tìm hiểu các công nghệ dùng để xử lý nước rỉ rác hiện nay

2 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1 Nội dung nghiên cứu

Đề tài thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:

(1) Tổng quan nguồn gốc, thành phần và tính chất của nước rỉ rác

(2) Các công nghệ được sử dụng để xử lý nước rỉ rác

Đối tượng nghiên cứu: nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu và tổng hợp tài liệu về nước rỉ rác và các công nghệ xử lý nước rỉ rác

GVHD: TS Trần Minh Chí 6

3 Cấu trúc tiểu luận

Tiểu luận gồm các phần sau:

(1) Nguồn gốc và đặc điểm nước rỉ rác: Phần này trình bày nguồn gốc, quá trình hình thành, tính chất và thành phần nước rỉ rác

(2) Công nghệ xử lý nước rỉ rác: Phần này trình bày công nghệ xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ hóa lý và công nghệ sinh học (cánh đồng lọc, cánh đồng tưới)

Ưu và nhược điểm của từng loại công nghệ

Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước 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, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát

ra từ đáy bãi chôn lấp

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 hổng 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 bề mặt giữ nước, làm giảm độ ẩm thấm vào

- Các chất hữu cơ: Axit humic, axit fulvic, các hợp chất tananh, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo

- Các chất vô cơ: là các hợp chất của nito, lưu huỳnh, photpho

Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh học xảy ra trong bãi chôn lấp Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu

là do hoạt động của các vi sinh vậy sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng

GVHD: TS Trần Minh Chí 8

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 1 – 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 một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại Giai đoạn này có thể kéo một vài ngày 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 2 – 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 nito và hydro sulfit Khi thế oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành CH4, CO2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống do sự hình thành các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO2 tăng lên trong bãi rác

Giai đoạn 3 – giai đoạn lên men axit

Các vi sinh vật trong giai đoạn 2 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 enzim trung gian (sự thủy phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành các chất đơn giản 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 3 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

GVHD: TS Trần Minh Chí 9

sẽ được hòa tan trong giai đoạn này Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn thì nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi chôn lấp

Giai đoạn 4 – 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 và CO2 sẽ chiếm ưu thế Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiệm 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 hình thành axit giảm nhiều Do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển thóa thành metan và cacbonic nên pH của nó 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 nó rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này

Giai đoạn 5 – giai đoạn ổn định:

Giai đoạn ổn định này xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã được chuyến hóa thành CH4 , CO2 trong giai đoạn 4 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 được 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 rỉ chủ 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

GVHD: TS Trần Minh Chí 10

Bảng 1.1 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi

chôn lấp mới và lâu năm

1.2.2.1 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 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 (vài tuần hoặc vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếm khí 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 đoạn này, khí 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 bãi chôn 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

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

Rõ ràng thành phầ chất thải rắn là yếu tố quan trọng tác động đến tính chất nước

rỏ 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…

1.2.2.3 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, cần nhiều 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

1.2.2.4 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 ra 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 ra nhanh 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…

1.2.2.5 Độ ẩm rác và nhiệt độ

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ Khi nhiệt độ môi trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn làm 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

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

Việc chôn lấp 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 chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến các quá trình 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, 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

Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn

1.2.3.

1.2.3.1 Lưu lượng nước chảy vào bãi chôn lấp

- 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

1.2.3.2 Lưu lượng nước đi ra khỏi bãi chôn lấp

- Bốc hơi từ bề mặt bãi chôn lấp

- Ngấm xuống tầng đất ngầm

- Tạo thành dòng chảy, chảy vào các dòng nước mặt.gấm xuống tầng đất ngầm

- Tạo thành dòng chảy, chảy vào các dòng nước mặt ngấm xuống tầng đất ngầm

- Tạo thành dòng chảy, chảy vào các dòng nước mặt

GVHD: TS Trần Minh Chí 14

CHƯƠNG 2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác

Tùy theo đặc điểm: Lưu lượng, thành phần, tính chất của mỗi loại nước rỉ rác

mà lựa chọn biện pháp xử lý khác nhau Để xử lý nước rác có thể áp dụng những phương pháp sau:

rỉ rác từ các bãi rác mới chôn lấp thường có thành phần hữu cơ phân hủy sinh học cao nên sự sử dụng các quá trình sinh học sẽ mang lại hiệu quả cao hơn Quá trình xử lý hóa học thích hợp với việc sử lý nước rỉ rác ở các bãi chôn lấp lâu năm

Các vấn đề phải xem xét khi xử lý nước rỉ rác là:

- Mức độ ô nhiễm của nước rỉ rác

- Sự thay đổi đặc tính của nước rỉ rác làm cho công nghệ xử lý nước rỉ rác ở trạm trung chuyển này không thể áp dụng trực tiếp cho trạm trung chuyển khác Cần

có nhiều điều tra kỹ càng để xác định công nghệ xử lý thích hợp đối với từng trạm trung chuyển

- Sự dao động của tính chất là lưu lượng nước rác là khá lớn, cần xem xét và nghiên cứu kỹ khi thiết kế hệ thống xử lý Lưu lượng và tính chất của nước rỉ rác phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, biến động trong thời gian làm việc của trạm trung chuyển Do đó,việc thiết kế hệ thống thu gom và hệ thống xử lý cần đảm bảo cho những biến động về lưu lượng và tính chất nước rác

- Hệ thống xử lý phải có tính kế thùa Nghĩa là hệ thống xử lý phải có khả năng thay đổi phù hợp khi công xuất của trạm ép rác tăng lên hay có những biến động

về thành phần của nước thải trong tương lai

- Công nghệ xử lý đảm bảo khả năng xử lý khi nước rỉ rác có những biến đổi theo thời gian Việc lựa chon và xây dựng hệ thống xử lý ban đầu phải xem xét đến

Ưu điểm: Xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Thông thường xử lý cơ học chỉ là bước trước khi xử lý sinh học

Nhược điểm: Xử lý cơ học chỉ hiệu quả đối với các chất không tan, không tạo

được kết tủa đối với các chất lơ lửng

Xử lý sinh học

2.1.2.

Cũng như hầu hết các loại nước thải khác, nước rỉ rác cũng có thể áp dụng phương pháp xử lý sinh học Mục đích của phương pháp này là keo tụ và tách các hạt keo không lắng và phân hủy các hợp chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV hiếu khí hoặc kị khí nhằm làm giảm nồng độ của chất hữu cơ COD, BOD, giảm chất dinh dưỡng như Nito, Photpho Trong xử lý sinh học có 5 nhóm chính: quá trình hiếu khí (aerobic process), quá trình yếm khí ( anoxic process), quá trình kị khí (anaerobic process), quá trình hiếu khí – yếm khí – kị khí kết hợp, quá trình đồng hồ sinh học Các công trình thường sử dụng là : bể aerotank, hồ thổi khí, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học… Phương pháp này xử lý đồng thời BOD và N-NH4+

, P

Ưu điểm:

- Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học;

- Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong tự nhiên;

- Thân thiện với môi trường;

- Chi phí xử lý thấp; ít tốn điện năng và hóa chất;

- Thường không gây ô nhiễm thứ cấp;

- Có khả năng tận dụng các sản phẩm phụ làm phân bón ( bùn hoạt hóa) hoặc tái sinh năng lượng ( khí methane)

Nhược điểm:

- Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục,

GVHD: TS Trần Minh Chí 16

- Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết: nhiệt độ, ánh sáng, pH, DO và hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc hại khác;

- Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau;

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

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

Xử lý hóa – lý

2.1.3.

Nước rỉ rác thường chứa một lượng đáng kể các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và một số kim loại nặng mang độc tính cao, khó phân giải nên sau khi xử lý sinh học và

cơ học vẫn chưa giải quyết triệt để Do vậy, người ta phải sử dụng các hóa chất để tạo

ra các phản ứng hóa học, đồng thời kết hợp với công trình xử lý cơ học, để hóa rắn, lắng, hấp phụ cacbon hoạt tính, ozon hóa để khử COD, độ màu, cặn lơ lửng và nhất là kim loại năng có trong nước rỉ rác

Ưu điểm:

- Hiệu quả xử lý cao

- Không gian xử lý không lớn

- Dễ sử dụng và quản lý

Nhược điểm: chi phí hóa chất cao và thường tạo ra các sản phẩm phụ độc hại ( chủ

yếu là do sự có mặt của một số hóa chất)

Trên thực tế, thành phần nước rỉ rác rất phức tạp Nếu trước khi chôn lấp, rác không được phân loại thì xử lý nước rỉ rác gặp không ít khó khăn Đa số các trường hợp phải áp dụng kết hợp nhiều phương pháp mới có thể xử lý đảm bảo tiêu chuẩn xả

ra nguồn tiếp nhận

Bảng 2.1: Các quá trình sinh học, hóa học, và vật lý xử lý nước rỉ rác

Quá trình xử lý sinh học

- Bùn hoạt tính Loại bỏ chất hữu cơ Có thể cẩn thiết phải khử bọt,

cần phân loại riêng rẽ

- Bể hoạt động gián

đoạn (SBR) Loại bỏ chất hữu cơ

Giống như bùn hoạt tính nhưng không cần phân loại riêng, áp dụng cho dòng thải tương đối thấp

Loại bỏ chất hữu cơ

Thường dùng cho dòng thải công nghiệp tương tự như nước rác, nhưng không thử nghiệm trên nước bãi rác cụ thể

- Hồ kỵ khí và bể tiếp

Yêu cầu điện năng thấp hơn và sinh ra bùn, cặn hơn là hệ thống hiếu khí; đòi hỏi nhiệt, tiềm năng lớn hơn cho tính bất

ổn định của quá trình; chậm hơn hệ thống hiếu khí

- Nitrat hóa/ Khử nitrat Loại bỏ Nitrogen

Nitrat hóa/ Khử nitrat có thể tiến hành đồnh thời với viêc loại bỏ chất thải hữu cơ

Quá trình xử lý hóa học

- Phương pháp trung

Ứng dụng hạn chế đối với hầu hết nước rỉ rác

- Lắng, kết tủa Loại bỏ kim loại và

Làm việc tốt nhất trên dòng nước rác đã pha loãng, có thể dùng Cl để tạo thành Chlorinated hydro - cacbon

- Oxy hóa khí ẩm Loại bỏ chất hữu cơ Chi phí cao, làm việc tốt nhất

đối với chất hữu cơ trơ

Quá trình xử lý vật lý

- Lắng/ tách đãi Loại bỏ chất lơ lửng

Chỉ áp dụng hạn chế, có thể dùng kết hợp với các quá trình xử lý khác

GVHD: TS Trần Minh Chí 18

- Lọc Loại bỏ chất lơ lửng Có ích chỉ khi dùng cho

việc làm trong nước

- Phun khí

( air stripping)

Loại bỏ chất ammonia hoặc chất hữu cơ dễ bay hơi

Cần thiết bị chống ô nhiễm không khí

- Phun hơi nước

- Trao đổi ion Loại bỏ chất vô cơ

Hôi bẩn, ứng dụng hạn chế với nước rỉ rác

Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác

2.1.4.

2.1.4.1 Cánh đồng tưới

Mục đích: Tưới bón cây, xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp chứa nhiều chất

hữu cơ không chứa chất độc và vi sinh vật gây bệnh

Phân loại: Cánh đồng tưới công cộng: là những mảnh đất được san phẳng hoặc

tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô và bở đất Nước thải đươc phân bố vào các ô bằng mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và

hệ thống tưới trong các ô

Cánh đồng tưới nông nghiệp: nước thải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể lắng cát, bể lắng được sử dụng như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông

GVHD: TS Trần Minh Chí 19

nghiệp

Nguyên lý: Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới là việc tưới nước thải lên bề mặt

của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất nước thực vật của hệ thống

Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới dựa trên khả

năng giữ các cặn nước trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua các khe lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ giảm dần Cuối cùng đến độ sâu giới hạn, ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat Quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1,5m Vì vậy các cánh đồng tưới thường được xây dựng ở những nơi nào có mực nguồn nước thấp hơn 1,5m so với mặt đất

Độ dốc khu tưới chọn khoảng 0,02 và khu tưới nên để xa khu dân cư Dựa vào tốc

độ lọc mà chia 3 hình thức xử lý bằng cánh đồng tưới là:

- Lọc chậm (slow rate)

- Thấm nhanh (rapid infiltration)

- Chảy tràn mặt (overland flow)

a) Xử lý nước thải bằng cách lọc chậm qua đất

Cánh đồng lọc chậm là hệ thống xử lý nước thải thông qua đất và hệ thực vật ở lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống khoảng vài cm/tuần Các cơ chế xử lý diễn ra khi nước thải di chuyển trong đất và thực vật, một phần nước thải có thể đi vào nước ngầm, một phần sử dụng bởi thực vật, một phần bốc hơi thông qua quá trình bốc hơi nước và

GVHD: TS Trần Minh Chí 20

hô hấp của thực vật Việc chảy tràn ra khỏi hệ thống được khống chế hoàn toàn nếu có thiết kế chính xác

Hình 2.1 Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm

Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5-10 cm/tuần tùy theo loại đất và thực vật Trong trường hợp cây trồng được sử dụng làm thực phẩm cho con người nên

Lh: lưu lượng nước thải nạp cho hệ thống (cm/tuần)

Pp: lượng nước mưa (cm/tuần)

ET: lượng hơi nước bay hơi do quá trình bốc hơi nước và hô hấp của thực vật (cm/tuần)

W: lượng nước thấm qua đất (cm/tuần)

R: lượng nước chảy tràn (cm/tuần) (= 0 nếu thiết kế chính xác)

Hình 2.2 Mô hình xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc chậm

b) Xử lý nước thải bằng cách thấm nhanh qua đất

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn Các điều kiện địa lý như độ thấm lọc của đất, mực thủy cấp rất quan trọng đối với việc ứng dụng phương pháp này Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các ống thu nước đặt ngầm trong đất hoặc các giếng khoan Mục tiêu của phương pháp xử

lý này là:

- Nạp lại nước cho các túi nước ngầm, hoặc nước mặt;

- Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trử nước thải lại để sử dụng cho các vụ mùa

Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước biển vào các túi nước ngầm Tuy nhiên các dạng đạm hữu cơ có thể chuyển hóa thành đạm nitrat và đi vào nước ngầm Nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/L

Hình 2.3 Mô hình xử lý nước thải bằng cách lọc nhanh c) Xử lý nước thải trên tiến trình nước chảy tràn mặt

Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng, sau đó tập trung lại trong các kênh thu nước

Mục đích:

- Xử lý nước thải đến mức của các quá trình xử lý cấp II, cấp III;

- Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng

70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60%

Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế:

- Đất ít thấm nước sét hoặc sét pha cát ;

- Lưu lượng nạp nước thải thô là 10 cm/tuần;

- Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp I là 15 - 20 cm/tuần;

- Lưu lượng nạp nước thải sau xử lý cấp II là 25 - 40 cm/tuần

Bảng 2.2 Đặc trưng xem xét khi thiết kế cánh đồng lọc Đặc trưng xem xét Kiểu công trình Ghi Chú

Tính thấm của đất Chảy tràn mặt Phù hợp với vùng đất có tính thấm

GVHD: TS Trần Minh Chí 23

Thấm nhanh Lọc chậm

Bị ảnh hưởng bởi (1) mức độ gần sát với các tầng nước mặt; (2) sự hiện diện của các công trình thủy ngầm; (3) hướng chảy của nước ngầm; (4) mức độ khôi phục lớp nước ngầm do giếng nước hoặc hệ thống tiêu ngầm

Sự hồi phục và trữ của

nước ngầm

Thấm nhanh Khả năng trữ lại nước qua lọc và

hồi phục bởi giếng và hệ thống tiêu ngầm dựa trên cơ sở độ sâu các tầng nước mặt, tính thấm của đất, tính liên tục của các công trình ngầm, chiều sâu xử lý hiệu ích và khả năng ngậm nước trong khu vực công trình

Sự sử dụng đất hiện tại Tất cả các tiến trình Có thể lien quan đến các sự cố tự

nhiên và mặt nào đó có thể mâu thuẫn đến việc sử dụng đất

Sự sử dụng đất tương

lai

Tất cả các tiến trình Việc phát triển đô thị tương lai có

thẻ bị ảnh hưởng do sự mở rộng hệ thống

Quy mô của tuyến công

trình

Tất cả các tiến trình Có thể gặp khó khăn khi mua hoặc

thuê đất cần thiết để xây dựng công trình

Độc chất do lũ mang đi Tất cả các tiến trình Đôi khi phải loại bớt hoặc giới hạn

lại quy mô của tuyến công trình

Độ dốc Tất cả các tiên trình

Thấm nhanh

Độ dốc lớn có thể (1) gia tăng chi phí cho công trình đất (2) gia tăng

GVHD: TS Trần Minh Chí 24

Chảy tràn mặt hiểm nguy xói mòn trong mùa mưa

Độ dốc lớn có thể ảnh hưởng tính chất dòng chảy ngầm

Độ dốc lớn có thể giảm thời gian chảy trên vùng đất xử lý và ảnh hưởng hiệu quả xủa lý

Độ dốc nhỏ thì lại yêu cầu tăng chi phí công tác đất để tạo độ dốc lớn hơn

Hình 2.4 Sơ đồ cánh đồng lọc dòng chảy ngầm

GVHD: TS Trần Minh Chí 25

Hình 2.5 Cánh đồng lọc với dòng chảy đứng (VF)

Hình 2.6 Cánh đồng lọc với dòng chảy ngang (HF)

Hệ thống xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật dựa trên nguyên tắc sinh học Nước thải được dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ, tại đây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ cây sẽ hoạt động và tiêu hóa hoặc phân hủy các tạo chất trong nước thải Sau đó, nước tiếp tục thấm qua các lợp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới đát bể và thải ra tự nhiên Hệ thống xử lý nước thải bằng thực vật bao gồm bể cát và mặt bên được phủ một lớp nhựa chống thấm để chống nước thải rò rỉ xuống hệ thống nước ngầm Bên ngoài bể cát có hàng rào bao quanh để

chống sự xâm nhập của người và các loại động vật khác