KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Sơ lược về nhà máy và quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác thải của
4.1.1 Sơ lược về bãi chôn lấp
Bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Sơn tọa lạc tại Sóc Sơn, Hà Nội, cách trung tâm thành phố khoảng 45km về phía Bắc Vị trí này nằm cách sân bay Nội Bài 15km về phía Đông Bắc, cách quốc lộ 3A khoảng 3km về phía Tây và cách sông Công khoảng 2km về phía Đông.
Hình 4.1 Địa điểm xây dựng bãi rác Nam Sơn
BCL Nam Sơn hoạt động từ năm 1999 với diện tích hoạt động 83,4ha
- Hoạt động gồm 2 giai đoạn:
- Công suất thiết kế: 3500 tấn rác/ngày
- Trạm cân điện tử 60 tấn
- Khối lượng rác tiếp nhận 4200 tấn rác/ngày
- Số lượt xe chở rác: 450
Rác thải chủ yếu được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh, trong đó rác thải vô cơ chiếm ưu thế Các thành phần hữu cơ như xác động thực vật, thức ăn thừa và cành lá cây chỉ chiếm một phần nhỏ, nhưng chúng lại là nguồn gây ô nhiễm nước rỉ rác do quá trình phân hủy Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới mưa nhiều của Việt Nam, việc chôn lấp rác thải trong môi trường kỵ khí tạo ra lượng nước rỉ rác lớn Tuy nhiên, với tỷ lệ rác hữu cơ thấp, nồng độ ô nhiễm tại các bãi chôn lấp vẫn không cao như những bãi chôn lấp không được xử lý đúng cách.
BCL Nam Sơn được thành lập với nhiệm vụ tiếp nhận và xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho thành phố Hà Nội và các huyện lân cận Công ty TNHH một thành viên môi trường đô thị Hà Nội - Chi nhánh Nam Sơn, hoạt động từ năm 1999, hiện có diện tích gần 85 ha và công suất xử lý lên tới 4.200 tấn rác/ngày Bãi rác hoạt động liên tục 24/24h, thu gom rác từ 27 đơn vị vận chuyển, đảm bảo quy trình xử lý nước rỉ rác đúng công nghệ và bảo vệ môi trường.
Hà Nội bao gồm 12 quận: Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Đống Đa, Thanh Xuân, Hoàng Mai, Tây Hồ, Cầu Giấy, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Long Biên và Hà Đông, cùng với 10 huyện: Hoài Đức, Thanh Trì, Gia Lâm, Mê Linh, Đông Anh, Sóc Sơn và Chương Mỹ.
Mỗi ngày, Nam Sơn tiếp nhận hàng chục tấn rác thải công nghiệp và rác thải nguy hại, bao gồm vải vụn, nhựa, dầu thải và chất thải y tế Để xử lý, khu vực này sử dụng lò đốt nhỏ nhằm hóa rắn rác thải trước khi tiến hành chôn lấp.
4.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác
Công nghệ xử lý hiện đang được áp dụng tại nhà máy như sau:
Hình 4.2 Sơ đồ vận hành hiện tại của trạm
Hệ thống xử lý nước thải sử dụng vôi để điều chỉnh pH Nước rỉ rác từ các hồ chứa được bơm vào bể trộn, nơi nước thải được khuấy trộn với vôi cục bằng máy gắp vôi và sục khí để đảm bảo trộn đều, nâng pH lên mức 11,5-12.
- Nước thải sau đó tự chảy sang bể lắng cặn vôi và được chia làm hai đường tự chảy điều khiển lưu lượng bằng van tay sang hai bể:
+ Bể điều chỉnh pH để cấp nước thải cho tháp stripping hệ 2
+ Bể đệm 1, ngăn lắng để cấp nước thải cho tháp stripping hệ 1
- Tại tháp Stripping, cùng với quá trình thổi khí để loại bỏ nito trong nước
- Nước sau khi loại bỏ một phần nito sẽ được đưa về mức 7,5-8 và sục khí khuấy trộn
Cụm công trình sinh học bao gồm bể SBR, UASB và Aeroten, tùy thuộc vào từng trạm Sau quá trình xử lý sinh học, nước sẽ được tách cặn và chuyển đến thiết bị keo tụ tuyển nổi.
NướcthảiN Bể sục vôi Lắng cặn vôi Stripping
Lắng Công trình sinh học Selector
Fenton Lắng Khử trùng bằng clo
Sau khi qua công trình sinh học, nước thải được đưa vào nhóm bể xử lý oxy hóa, nơi mà H2SO4 được thêm vào để giảm pH xuống mức 2.
Sau khi khuấy trộn đều H2O2 và Fe2SO4, nước thải sẽ được chuyển từ bể phản ứng oxy hóa sang bể trung hòa Tại đây, NaOH sẽ được thêm vào để điều chỉnh pH về mức 7-7,5.
- Nước sau trung hòa được bơm lên thiết bị keo tụ & tuyển nổi Semultech Nước ra từ máng thu của thiết bị semultech chảy về bể lọc cát
- Cuối cùng nước được lọc than hoạt tính và khử trùng bằng Javen
Các tồn tại chính hiện tại của nhà máy là:
Hệ điều khiển cần được kiểm tra và sửa chữa do các hạng mục như sensor pH, DO, bộ điều khiển và bơm định lượng đã xuống cấp, gây ra sự vận hành không chính xác Việc vận hành bằng tay sẽ làm giảm độ chính xác của hệ thống, vì vậy cần thay mới các thiết bị hư hỏng để đảm bảo hiệu suất hoạt động theo yêu cầu thiết kế.
Hệ thống đầu vào sử dụng vôi với hàm lượng cặn lớn, kết hợp với công đoạn lắng không hiệu quả, dẫn đến cặn vôi theo dòng nước thải vào các giai đoạn xử lý tiếp theo, làm giảm hiệu quả của các giai đoạn này.
Hệ thống phân phối nước và đệm đã bị hư hỏng và tắc nghẽn, làm giảm hiệu suất xử lý Nitơ so với thiết kế ban đầu Kết quả là nồng độ chất ô nhiễm trong giai đoạn tiếp theo vượt quá yêu cầu vận hành.
Aerotank và SBR không hoạt động hiệu quả do nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải từ các giai đoạn xử lý trước không đạt yêu cầu, cùng với lượng cặn vôi lớn Vi sinh hiếu khí có dấu hiệu chết, và hệ thống phân phối khí không đồng đều, kém hiệu quả do bị bục.
Các hệ thống bơm nước thải: hiện đang hoạt động kém hiệu quả, đã được quấn lại động cơ nhiều lần
Trạm Nam Sơn đã trải qua nhiều giai đoạn xây dựng, nâng cấp và sửa chữa, dẫn đến việc áp dụng công nghệ xử lý không đồng bộ Cụ thể, một số phần được xử lý bằng công nghệ UASB, trong khi những phần khác sử dụng SBR, gây khó khăn cho người vận hành trong việc quản lý chất lượng nước đầu ra sau hệ thống xử lý.
4.1.3 Hiện trạng bãi xử lý rác thải Nam Sơn
Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại BCL Nam Sơn như sau:
Bảng 4.1 Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại BCL Nam Sơn
TT Ô chôn lấp Cao độ chứa
Dung tích còn chứa được
(Báo cáo của Nam sơn)
* Công tác xử lý nước rỉ rác
Hệ thống thu gom nước rác được thiết kế với các ống HDPE D200 đục lỗ, được lắp đặt ở đáy các ô chôn lấp và rải lớp đá để thu gom nước rác Nước rác sau đó được dẫn về các giếng thu gom tập trung, nơi có các máy bơm để bơm nước rác về hồ chứa và các trạm xử lý.
Mỗi ô chôn lấp được bố trí các hố nhỏ 3-4m 2 để đặt máy bơm nước rác về trạm xử lý nước rác và các ô chứa
Các ô chôn lấp đã hợp nhất 4, 5, 6, 7 và 8 nên phương án thu gom nước rỉ rác phát sinh tại ô hợp nhất này như sau:
+ Trên mỗi ô chôn lấp được xây dựng 2 trạm bơm Tổng cộng có 10 trạm bơm nước rỉ rác
+ Trạm bơm sử dụng ống BTCT D00mm
Đánh giá hiệu quả xử lý nước rỉ rác
4.2.1 Số liệu thành phần của nước rò rỉ trong bãi rác
Mức độ ô nhiễm của nước rò rỉ từ bãi rác rất cao, đặc biệt trong giai đoạn đầu của bãi chôn lấp do hàm lượng chất hữu cơ lớn Mặc dù rác thải đã được xử lý sơ bộ, nhưng thành phần hữu cơ còn lại vẫn đáng kể Do đó, nước rỉ rác cần được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường để bảo vệ chất lượng nước và hệ sinh thái thủy sinh xung quanh khu vực bãi chôn lấp.
Chất lượng nước rò rỉ từ bãi rác phụ thuộc vào thành phần của rác thải, nhưng cũng chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố khác như loại bãi rác, phương pháp chôn lấp, kích thước bãi rác và thời gian chôn lấp Nồng độ các thành phần trong nước rò rỉ được trình bày và phân tích trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 Số liệu về thành phần của nước rò rỉ trong bãi rác
(Nguồn: Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường)
Kết quả phân tích cho thấy nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn đang có chỉ số ô nhiễm cao, với nồng độ COD lớn và tỷ lệ BOD5/COD luôn dưới 0,3 Hiện tại, bãi chôn lấp này đang trong giai đoạn chuyển tiếp từ pha axit sang pha metan, với pha metan chiếm ưu thế Điều này cho thấy sự gia tăng của các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học hoặc không thể phân hủy tự nhiên, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Theo bảng 4.2, tất cả các chỉ tiêu phân tích đều vượt tiêu chuẩn cho phép, cho thấy nồng độ ô nhiễm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và có sự chênh lệch lớn giữa hai mùa Vào mùa khô, lượng nước rỉ rác phát sinh ít do lượng mưa nhỏ, dẫn đến nồng độ ô nhiễm thấp hơn so với mùa mưa Ngược lại, mùa mưa có lượng nước rác phát sinh nhiều hơn do lượng mưa lớn, khiến nước mưa thấm sâu vào bãi chôn lấp Khi đó, các chất thải không còn khả năng chứa nước, dẫn đến việc nước rỉ ra ngoài, kéo theo nhiều chất ô nhiễm từ bãi chôn lấp.
Vào đầu mùa mưa, độ ẩm trong ô chôn rác tăng cao, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong rác nhanh chóng hơn so với mùa khô.
Nồng độ ô nhiễm nước rỉ rác thường cao hơn vào đầu mùa mưa so với mùa khô, do lượng nước rác phát sinh gia tăng Mùa mưa kéo dài làm cho nước rỉ rác trong mương và hố thu bị pha loãng, dẫn đến sự giảm dần nồng độ các chất ô nhiễm Đến mùa khô, nồng độ ô nhiễm sẽ thấp hơn.
Hình 4.7: Biểu đồ diễn biến pH đầu vào
Nhìn chung, pH của nước rỉ rác đầu vào tương đối đạt chuẩn theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường, ngoại trừ mẫu nước thải số 6 có pH vượt ngưỡng 9 Nguyên nhân của tình trạng này là do bãi rác tập trung chứa nhiều loại rác thải, dẫn đến khó kiểm soát pH của nước rỉ rác.
Hình 4.8: Biểu đồ diễn biến COD đầu vào
Hình 4.8 cho thấy chỉ số BOD đầu vào của nước rỉ rác vượt xa mức chuẩn cho phép, đặc biệt là ở mẫu nước thải số 4, 5, và 6, cao hơn 24 lần so với tiêu chuẩn Với hàm lượng cao của nước rỉ rác, việc xử lý sẽ gặp khó khăn trong việc áp dụng công nghệ, tạo ra thách thức lớn cho việc cải tiến công nghệ xử lý.
Hình 4.9: Biểu đồ diễn biến BOD 5 đầu vào
BOD5 của mẫu nước thải số 4, 5, 6 vượt tiêu chuẩn cho thấy mức độ phân hủy chất hữu cơ rất cao, là nguyên nhân chính khiến BOD5 tăng cao Thêm vào đó, lượng mưa trong thời gian này có thể cao hơn so với các thời điểm khác trong năm, dẫn đến sự gia tăng nước rỉ rác, góp phần vào sự gia tăng BOD5.
Hình 4.10: Biểu đồ diễn biến Nitơ đầu vào
Biểu đồ ni tơ cho thấy sự chênh lệch rõ rệt trong các mẫu nước thải, với kết quả gần đạt chuẩn ở đầu mùa nhưng lại tăng cao ở các mẫu nước rỉ rác sau này Nguyên nhân được giải thích là do lượng mưa nhiều và lượng rác thải tăng cao vào thời điểm này trong năm.
Hình 4.11: Biểu đồ diễn biến Amoni đầu vào
Biểu đồ cho thấy nồng độ amoni trong mẫu nước rỉ rác từ 1 đến 3 chỉ cao gấp 3 lần so với mức chuẩn cho phép, nhưng ở mẫu số 4, 5, 6, nồng độ này tăng lên gấp 8 lần Nguyên nhân của sự gia tăng này được giải thích bởi các yếu tố như thời tiết và khối lượng rác thải vào bãi xử lý không đồng đều.
4.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn
Bảng 4.3 Kết quả phân tích mẫu nước đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn Chỉ tiêu
(Nguồn: Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường)
Theo bảng 4.3, chất lượng nước rỉ rác đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn đã đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 25:2009/BTNMT Tuy nhiên, các chỉ tiêu COD và BOD5 vẫn còn tương đối cao, gần sát với ngưỡng quy chuẩn cho phép, với COD dao động từ 25-200 mg/l và BOD5 từ 13-96 mg/l Tổng nitơ và NH4+ nằm trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn.
4.2.3 Đánh giá chất lượng nước sau xử lý so sánh với QCVN 25:2009/ BTNMT
Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện COD sau xử lý
Kết quả cho thấy, 5/6 mẫu nước rỉ rác sau xử lý đạt quy chuẩn 25:2009/BTNMT, mặc dù các mẫu nước thải NT07, NT10, NT11 vẫn có nồng độ COD cao gần mức giới hạn cho phép Chất lượng nước đầu ra có sự biến động theo mùa, với chất lượng ổn định hơn vào mùa khô, nhưng lại tăng nồng độ ô nhiễm vào đầu mùa mưa Dù vậy, hầu hết mẫu nước xả ra môi trường vẫn đạt tiêu chuẩn xả thải về nồng độ COD.
Hình 4.13 Diễn biến nồng độ BOD 5 sau xử lý
Tất cả mẫu nước sau xử lý đều đạt tiêu chuẩn xả thải với nồng độ BOD5, cho thấy hiệu quả của quy trình xử lý Chất lượng nước rỉ rác có sự biến động theo mùa, với nồng độ BOD5 tăng từ mùa khô sang đầu mùa mưa, đạt mức cao nhất 96 mg/l, và giảm dần khi mùa mưa kéo dài, với mức thấp nhất là 13 mg/l Các mẫu nước sau xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí và keo tụ tạo bông đều tuân thủ tiêu chuẩn QCVN25:2009/BTNMT trước khi thải ra môi trường.
Hình 4.14 Diễn biến nồng độ NH 4+ trong nước rỉ rác sau xử lý
So với QCVN 25:2009/BTNMT, 5/6 mẫu nước sau xử lý trong mùa khô đạt tiêu chuẩn xả thải, trong khi một mẫu nước đầu mùa mưa vượt tiêu chuẩn cho phép 1.15 lần Quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí chuyển đổi nitơ amôn thành nitrit và nitrat nhờ hệ vi sinh vật trong nước thải, bao gồm vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacteria Nồng độ NH4+ sau xử lý hầu hết đều đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường tiếp nhận.
NT7 NT8 NT9 NT10 NT11 NT12
Hình 4.15 Diễn biến nồng độ Nitơ tổng sau xử