Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải

Đồ án chuyên ngành Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải với các thông số đầu vào chính: - Lưu lượng nước thải: 300 m3/ngày.đêm - Đặc tính của nước thải: pH: 7,5 á 8,5 COD: 3000 mg/l BOD5: 2000 mg/l SS: 500 mg/l NH4+: 11 mg/l * Nội dung chính của đồ án: 1. Phần tổng quan - Mở đầu Nêu đặc tính của nước rác, sự hình thành nước rác, các vấn đề môi trường do nước rác gây ra. 2. Phân tích lựa chọn phương án, giải pháp công nghệ xử lý nước rác. Nêu tóm tắt cơ sở lý thuyết về các công nghệ xử lý đối với nước rác. Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp, khả thi. Kết luận. Tài liệu tham khảo. Các bản vẽ : 1 bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý (khổ A4) 1-2 bản vẽ lắp các thiết bị chính (khổ A1) kèm theo tách các chi tiết, khung tên đúng quy định, đầy đủ chú thích các chi tiết và kích thước. Lời mở đầu Song song với sự phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ đô thị hoá và công nghiệp hoá cao, sự quan tâm, đầu tư chưa đúng mức của các cơ quan nhà nước, các xí nghiệp, nhà máy…và ý thức bảo vệ môi trường của đại bộ phận người dân chưa cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề môi trường, một trong những vấn đề môi trường đang được quan tâm hiện nay tại Việt Nam là việc gia tăng lượng chất thải. Trong những năm vừa qua, việc xử lý rác thải ở Việt Nam còn nhiều hạn chế. Nguyên nhân chính là nguồn kinh phí

Đ ồ ÁN CHUYÊN NGÀNH Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải với các thông

số đầu vào chính:

- Lưu lượng nước thải: 300 m3/ngày.đêm

- Đặc tính của nước thải: pH: 7,5 -ỉ- 8,5

COD: 3000 mg/1 BOD5: 2000 rng/1 SS: 500 mg/1

2 Phân tích lựa chọn phương án, giải pháp cồng nghệ xử lý nước rác.

• Nêu tóm tắt cơ sở lý thuyết về các công nghệ xử lý đối với nước rác

• Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp, khả thi

• Kết luận

• Tài liệu tham khảo

• Các bản vẽ : 1 bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý (khổ A4)

1-2 bản vẽ lắp các thiết bị chính (khổ Aị) kèm theo táchcác chi tiết, khung tên đúng quy định, đầy đủ chú thíchcác chi tiết và kích thước

LỜI MỞ ĐẦU

Song song với sự phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ đô thị hoá và công nghiệp hoá cao, sự quan tâm, đầu tư chưa đúng mức của các cơ quan nhà nước, các xí nghiệp, nhà m áy và ý thức bảo vệ môi trường của đại bộ phận người dân chưa cao

đã làm nảy sinh nhiều vấn đề môi trường, một trong những vấn đề môi trường đang được quan tâm hiện nay tại Việt Nam là việc gia tăng lượng chất thải

Trong những năm vừa qua, việc xử lý rác thải ở Việt Nam còn nhiều hạn chế Nguyên nhân chính là nguồn kinh phí đầu tư thấp Rác thải được xử lý chủ yếu bằng phương pháp chôn lấp, chỉ một phần được xử lý bằng phương pháp khác như tái chế, đốt hoặc làm phân vi sinh, tuy nhiên các phương pháp này cần phải có chi phí rất cao Phương pháp chôn lấp có ưu điểm là không tốn kém và là phương pháp xử lý cuối cùng của chất thải, đặc biệt phương pháp này rất có lợi cho những nơi có diện tích đất rộng, địa hình chôn lấp tốt Chính vì vậy, tính khả thi của phương pháp này ở nước ta

là rất cao Tuy nhiên, nếu chôn lấp không vệ sinh thì nước và khí rò rỉ thoát ra bên ngoài sẽ rất nguy hiểm cho môi trường và con người Ớ Việt Nam, hầu hết các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh nên chúng đã gây ra nhiều vấn đề đối với cuộc sống của dân cư và môi trường khu vực xung quanh

Xuất phát từ mục tiêu nâng cao chất lượng môi trường sống, giảm thiểu ảnh hưởng của các bãi chôn lấp tới môi trường, cũng như cuộc sống của dân cư khu vực xung quanh chứng em thực hiện đề tài: “Thiết kế hê thống xử ly nước rác của mổt bãi chôn lấp” Đề tài nhằm đưa ra một cái nhìn tổng quan về hiện trạng các bãi chôn lấp cũng như ưu, nhược điểm của các phương pháp đang được áp dụng để xử lý nước rác,

từ đó đề xuất giải pháp thích hợp trong việc kiểm soát những ảnh hưởng của nước rác đối với môi trường

MỤC LỤC

I - TỔNG QUAN VỀ VAN ĐỀ CHAT t h ả i r ắ n ở v i ệ t n a m 4

1.2 Hiện trạng chất thải rắn ở Thành phố Hà Nội 5

v l Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rác 20

VI - TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MỘT s ó THIÊT BỊ CHÍNH CỦA 24DÂY CHUYỀN XỬLÝ NƯỚC RÁC

I - TỔNG QUAN VỀ VAN ĐỀ CHAT t h ả i r ắ n ở v i ệ t n a m

1.1 Hiện trạng chất thải rắn ở nước ta

Hiện nay, ở Việt Nam có khoảng gần 1.000 bãi đổ chất thải rắn đô thị với các diện tích khác nhau (từ một vài ngàn mét vuông cho đến hàng trăm hecta), trong đó

chỉ có 3 bãi chôn lấp vệ sinh hiện đại, Nam Sơn (Hà Nội, 1998), Gò Cát (Tp Hồ Chí Minh, 2000) và Phước Hiệp (Tp Hồ Chí Minh, 2003) [7]

Theo số liệu điều tra, trên địa bàn toàn quốc có 149 bãi rác cũ không hợp vệ sinh, trong đó khoảng 2 1 bãi rác cấp tỉnh, thành phố, 128 bãi rác cấp huyện thị [6] Các bãi rác này đều ở tình trạng báo động, nhiều bãi đã, đang và sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đối với nước mặt, nước ngầm, gây ra mùi hôi thối, côn trùng phát triển, lây lan dịch bệnh V.V., cần phải được xử lý, nâng cấp cải tạo và xây dựng bãi chôn lấp chất thải mới hợp vệ sinh

Nhìn chung các bãi chôn lấp chất thải ở nước ta có các đặc điểm:

- Các bãi đã và đang hoạt động có vị trí mang tính tự phát, không có điều tra, khảo sát, lựa chọn vị trí hợp lý

- Không có luận chứng kinh tế kỹ thuật, các bản vẽ thiết kế thi công

- Được đổ tự nhiên theo phương thức hỗn hợp, nửa chìm, nửa nổi Đa số đều hình thành từ lâu trên nền các hố trũng, ruộng, ao, hồ bỏ hoang, sau phát triển dần thành bãi chôn lấp

- Không có các công trình phụ trợ

- Vận hành, xử lý không đúng quy trình kỹ thuật

- Đa số chưa có biện pháp xử lý hoặc ngăn chặn các quá trình gây ô nhiễm đến môi trường xưng quanh

Như vậy các bãi chôn lấp chất thải rắn đều không hợp vệ sinh và chưa có quá trình xử lý Các biện pháp xử lý các bãi chôn lấp của các tỉnh thành trên phạm vi cả nước trong thời gian tới được minh họa theo báng ĩ như sau:

Bảng I: Các biện pháp xử lý các bãi rác trên phạm vi cả nước [6]

lượng

bãi

Diện tích m

Sỏ lượng bãi

Diện tích m

K ế

hoạch

Sỏ

lượng bãi

Diện tích m2

Theo số liệu quan trắc của CEETIA:

Lượng chất thải rắn tạo thành trên toàn quốc từ năm 1997 - 1999 lần lượt là: 19.315 (tấn/ngày), 21.979 (tấn/ngày), 25.049 (tấn/ngày).[I - 25]

Theo điều tra mới đây, với 82 triệu người [10], mỗi năm lượng chất thải rắn phát sinh ở Việt Nam là hơn 15 triệu tấn Trong đó, rác thải sinh hoạt chiếm tới 80%

Tuy các khư đô thị có dân số chiếm ~ 24% dân số cả nước nhưng lại phát sinh hơn 6 triệu tấn rác thải mỗi năm (~ 50% tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt của cả nước) Dự báo, tới năm 2010 lượng chất thải rắn ở Việt Nam lên tới 20 triệu tấn, trong đó 63% từ các đô thị.[10]

1.2 Hiện trạng chất thải rắn ở Thành phô Hà Nội

Hiện nay, lượng chất thải rắn ở Hà Nội đang gia tăng một cách đáng báo động, đây cũng là vấn đề của tất cả các đô thị khác ở nước ta Sau đây là biểu đồ mô tả lượng chất thải rắn phát sinh trên địa bàn thành phố Hà Nội

Hình 1: Đồ thị minh họa lượng chất thải rắn phát sinh của Hà Nội theo thời gian (tân/năm) [11].

□ C hất thải công nghiệp □ C hất thải sinh hoạ t □ C hất thải bệnh viện

Từ biểu đồ trên ta thấy, nếu tính riêng thành phố Hà Nội lượng chất thải rắn phát sinh vào khoảng 1892,7 tấn/ngày tăng 1,5 lần so với năm 1996 [9] Trong đó, lượng chất thải sinh hoạt chiếm ~ 80%

Hình 2: Minh hoạ tỷ lệ phân bô nguồn phát sinh chất thải ở Hà Nội năm

1998 [11].

Chất thải sinh hoạt

1%

Với lượng rác thải lớn như vậy, để giảm thiểu tác động của nó tới môi trường cũng như sức khoẻ cộng đồng chúng ta cần có những biện pháp quản lý và xử lý một cách hữu hiệu Tại Hà Nội, tỷ lệ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn được minh hoạ như sau:

Hình 3: Sơ đồ về tỷ lệ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn ở Hà Nội năm 1998 [11].

C h ất thải sinh hoạt 544258,8( tấn/năm )

đã, đang và sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường cũng như sức khỏe cộng đồng

Trong những năm từ 1997 đến 1999, các tỉnh, thành phố đã quan tâm nhiều đến vấn đề thu gom và xử lý chất thải rắn, như đóng cửa các bãi chôn lấp đã quá tải và thiết kế xây dựng mới các bãi chôn lấp đúng kỹ thuật (như ở Hà Nội, Hải Phòng, Huế) Thành phố Hạ Long, Đà Nẵng đã xây dựng dự án khả thi cho việc thiết kế thi công các bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh với sự tài trợ của Ngân hàng Thế giới

WB Thành phố Hà Nội đầu tư xây dựng khu Liên hiệp xử lý chất thải rắn ở Nam Sơn, bãi chôn lấp Kiêu Kị v.v

Mặc dù, đã đưa ra nhiều phương án nhằm quản lý lượng chất thải rắn phát sinh Tuy nhiên, vấn đề quản lý chất thải rắn ở nước ta vẫn đang là một vấn đề bức xúc và nan giải, khả năng thu gom rác ở các địa phương chưa được cải thiện, trung bình chỉ thu gom được 50-80% và điều đáng quan tâm là các loại rác thải không được phân loại (rác thải công nghiệp, bệnh viện, sinh hoạt v.v.) đều chôn lấp lãn lộn

1.3 Vấn đề nước rác tại các bãi chôn lấp

Khi các bãi chôn lấp đi vào hoạt động nó sẽ phát sinh một lượng nước rác đáng

kể với thành phần và tính chất phức tạp gây nhiều tác hại đến môi trường xung quanh Hàng ngày một bãi chôn lấp có thể thải ra 100 - 500m3 Theo kết quả thống

kê trong 23 năm nước rác ở bãi Tây Mỗ là 634.902 tấn và hiện nay mỗi ngày thải ra 100m3 Còn ở Bãi Nam Sơn lượng nước rác hình thành và xử lý trong tháng 6 là 1055 m3, tháng 7 (3407m3), tháng 8 (4721 m3), tháng 9 (365 m3) với mức độ ô nhiễm cao thể hiện qua các chỉ số BOD gấp 60 lần, COD gấp 6 8 lần tiêu chuẩn cho phép [URENCO]

Trong những năm gần đây, các nhà quản lý bãi chôn lấp đã quan tâm tới việc thư gom và xử lý nước rác Tuy nhiên đây là một loại nước thải rất khó xử lý vì vậy

đã có rất nhiều hệ thống thiết kế nhưng không hoạt động được như hệ thống xử lý nước rác tại bãi Nam Sơn và cũng có một số hệ thống đã hoạt động nhưng vẫn không đạt được hiệu suất đề ra

II - THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHAT CỦA NƯỚC RÁC

II.1 Quá trình hình thành nước rác

Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp

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

+ Nước sẵn có và tự hình thành khi phân huỷ 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 của ô chôn rác;

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

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

+ Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đã được đóng;

* Lưu lượng nước rác phụ thuộc vào:

+ Lớp chống thấm: Lớp chống thấm có tác dụng ngăn cản quá trình thấm của nước rác từ trong bãi chôn lấp tới nguồn nước mặt và nước ngầm Do đó nó ảnh hưởng tới lưu lượng của nước rác Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lóp đất dưới bãi chôn lấp phải có tính đồng nhất và phải có hệ số thấm nhỏ hơn 1 0 7 cm/s

Dự đoán khối lượng nước rác: Khối lượng nước rác và đặc tính địa chất của tầng đất nằm dưới đáy bãi chôn lấp là những yếu tố chính, quyết định khả năng pha loãng

tự nhiên các chất ô nhiễm trong nước rác trước khi các chất này chảy đến nguồn nước ngầm Việc dự báo lượng nước rác tạo thành được dựa vào “Phương pháp cân bằng nước” Sơ đồ cân bằng nước biểu diễn như sau:

©

©(D

^ - ( D

©

Dòng 1: Nước thải phía trên bãi rác Dòng 2: nước từ vật liệu phủ bề mặt Dòng 3: Nước từ chất thải rắn Dòng 4: Nước có trong bùn Dòng 5: Vật liệu phủ trung gianDòng 6: Nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí ở bãi rác Dòng 7: Nước bay hơi

Dòng 8: Rác đã được nén Dòng 9: Nước thoát từ đáy

* Phương trình cân bảng nước cổ thể biểu diễn như sau:

ASsw = Wsw + WTS + W CM + W A - W LG - W wv - WE + W B(L)

Trong đó:

ASsw - Lượng nước tích trữ trong rác ở bãi rác (kg/m3)

W sw - Độ ẩm ban đầu của rác thải (kg/m3)

W TS - Độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3)

W CM - Độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3)

W A - Lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m3)

Wị Q - Lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m3)

W wv - Lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3)

W E - Lượng nước thất thoát do quá trìng hơi hoá bề mặt (kg/m3)

W B(L)- Lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m3)

Trên cơ sở phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ bốc hơi,

hệ số giữ nước của rác sau khi nén ta có thể tính được lượng nước rác rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ

+ Điều kiện khí hậu, mùa, độ ẩm: các yếu tố này ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng phân huỷ trong bãi chôn lấp do đó ảnh hưởng tới thành phần nước rác

+ Mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm

+ Loại rác chôn lấp

+ Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như : độ nén, chiều dày và nguyên liệu làm lóp phủ đều ảnh hưởng tới thành phần nước rác

Trong đó:

- Thành phẩn của nước rác luôn thay đổi theo các giai đoạn khác nhau cưa qúa trình phân huỷ sinh học.

+ Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit béo, amino axit, axit cacboxilic Giai đoạn này có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi cao;

- pH thấp;

- BOD cao;

- Tỷ lệ BOD/COD cao;

- Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao;

+ Đến giai đoạn tạo khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic Giai đoạn tạo khí metan có thẻ tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp;

- pH trung tính hoặc hơi kiềm;

Khoảng Trung bình (trên 1 0 năm)Nhu cầu oxy hoá sinh hoá (BOD5), mg/1 2 0 0 0 - 2 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 - 2 0 0Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/1 1500- 20000 6000 80-160Nhu cầu oxy hoá hoá học (COD), mg/1 3000-60000 18000 100-500Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), mg/1 2 0 0 - 2 0 0 0 500 100-400

Sunphat, mg/1 50-1000 300 20-50

II.3 Đặc điểm của nước rác ở Việt Nam

Do rác thải ở Việt Nam không được phân loại trước khi đem chôn lấp nên trong thành phần chất thải có chứa cả các chất hữu cơ có thể phân huỷ sinh học, các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học được, các chất vô cơ và đặc biệt là các chất độc hại từ chất thải nguy hại VI vậy, thành phần nước rác rất phức tạp, giá trị của các thông số

ô nhiễm như: COD, BOD, ss, kim loại nặng, nitơ hữu cơ.v.v cao, nước rác có mùi tanh và màu đen Do trong nước rác có nhiều chất độc hại đối với vi sinh vật, nên rất khó xử lý bằng các phương pháp sinh học Vì vậy đối với nước rác ở Việt Nam không thể áp dụng các hệ thống xử lý nước rác như ở các nước phát triển - nơi mà chất thải

đã được phân loại ngay tại nguồn Hơn nữa, khí hậu nước ta là khí hậu nhiệt đới ẩm nên các chất hữu cơ rất dễ bị phân huỷ nên nước rác có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, như giá trị BOD5 có thể lên tới 20000 mg/1, COD ~ 60000mg/l Do vậy, nước rác tại Việt Nam có đặc điểm như sau:

+ Chứa hàm lượng Ca2+ khá cao, lên tới 1200 mg/1, có thể do vật liệu phủ rác gây ra

+ Hàm lượng tổng Nitơ lên tới 3200 mg/1

+ Có thể chứa hàm lượng kim loại nặng, hoá chất độc hại (thuốc bảo vệ thực vật, thuốc diệt chuột, sâu bọ ) là những chất có thể ảnh hưởng rất nặng đến quá trình xử lý sinh học của hệ thống xử lý nước rác

+ Hàm lượng COD, BOD rất cao, trong đó thành phần COD không phân hưỷ sinh học rất lớn (do rác thải không được phân loại trước khi đem chôn lấp)

III - CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC

Điều kiện hình thành nước rác phụ thuộc vào nguồn phát sinh, thành phần tính chất của rác thải cũng như điều kiện tự nhiên: nhiệt độ, thời tiết, thời gian như đã trình bày ở trên Do vậy, thành phần lý, hoá học, vi sinh của nước rác sinh ra rất khác nhau và thay đổi theo thời gian Nồng độ các chất COD, BOD5, TOC, các kim loại nặng, dao động trong phạm vi rất lớn

Mỗi loại nước rác, theo đặc điểm thành phẩn, tính chất của nó, yêu cầu cần loại

bỏ chất ô nhiễm mà đòi hỏi phải có các phương pháp xử lý phù hợp, sao cho phương

án đó đạt được hiệu quả cao nhất về chất lượng và kinh tế nhất Các phương pháp xử

+ Các phương pháp xử lý kết hợp (sử dụng kết hợp các phương án trên)Hiệu suất của các quá trình xử lý đối với một số thông số ô nhiễm được thể hiện trong bảng III [2]

Bảng III: Hiệu suất xử lý của một sô phương pháp

XPhương pháp

Thông số

Xử lý cơ học (%)

Xử lý sinhhọc (%)

Đông keo

tụ (%)

Hấp phụ bằng than hoạt tính

+ Song chắn ngăn chặn các vật rắn nổi có kích thước lởn đi vào máy bơm.+ Bể lắng cát: Sau khi nước thải đi qua song chắn được đưa đến bể lắng cát Nước vào theo phương ngang và dưới tác dụng của trọng lực các hạt vô cơ như c á t , đất, sẽ bị rơi xuống hố thư ở đáy bể và được xả ra ngoài

+ Bể lắng bậc m ộ t: Bể được đặt sau bể đông keo tụ Mục đích của bể là loại các hạt keo có kích thước lớn dưới tác dụng của trọng lực Nước thải sau khi qua lắng bậc

1 phái có s s < 150 mg/1 và đi vao công đoạn xử lý sinh học

+ Bể tuyển nổi loại bỏ dầu mỡ các chất hoạt động bề mặt và các chất rắn lơ lửng

111.2 Phương pháp xử lý hóa lý

Là quá trình dùng hoá chất và bể phản ứng nhằm tách ss, kim loại nặng, và một phần các chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau Có các phương pháp chính sau:

Phương pháp keo tụ tao bông: Là một thiết bị có 2 phần: bể phản ứng và bể tạo bông Nước thải được cho đi qua bể phản ứng để hoà trộn với hoá chất keo tụ như phèn nhôm hay phèn sắt Để hoà tan hoá chất keo tụ tiến hành khuấy trộn với tốc độ lớn trong thời gian ngắn Trong nước sẽ hình thành các bông keo nhỏ Sau đó nước

được đưa qua bể tạo bông và có bổ xưng chất trợ keo Nước thải sẽ được khuấy trộn với cường độ thấp và trong thời gian ngắn để các hạt bông nhỏ liên kết với nhau tạo thành bông keo tụ có kích thước lớn hơn và được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học.

Phương pháp hấp phụ: là quá trình dùng các chất hấp phụ như than hoạt tính, zeolit, để hấp phụ lên trên bề mặt các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học và các chất gây mầu Phương pháp này được sử dụng sau khi xử lý sinh học

III.4 Phương pháp xử lý sinh học

Xử lý sinh học: Là quá trình xử lý nước thải chính Là phương pháp dùng vi sinh vật chủ yếu là các vi khuẩn để phân hưỷ sinh học các chất hữu cơ thành các chất

ổn định với sản phẩm cuối cùng là C 0 2, nước và các chất vô cơ khác Mục đích chính của quá trình là khử COD, BOD, các hợp chất chứa nitơ, phốtpho Có 2 phương pháp

xử lý sinh học chính là phương pháp xử lý hiếu khí và phương pháp xử lý yếm khí.Phương pháp xử lý yêm khí : Được áp dụng với những loại nước thải có COD, BOD rất cao COD = 3000 - 1000 mg/1 Trong quá trình xử lý các vi khuẩn hô hấp yếm khí hoặc tuỳ tiện lên men các chất hữu cơ có trong nước thải để chuyển hoá thành các khí C 0 2 và CH4 và giải phóng năng lượng Thường dùng thiết bị UASB để

xử lý yếm khí Phương pháp xử lý này có hiệu quả rất cao nhưng thời gian xử lý lâu.Phương pháp xử lý hiếu khí: Thường áp dụng với những loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp COD = 500 - 2000mg/l Nguyên tắc xử lý như sau: các vi khuẩn hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện sẽ oxy hoá các chất hữu cơ tạo sinh khối và giải phóng khí C 0 2 Có nhiều phương pháp xử lý hiếu khí như : Sử dụng bể aeroten, lọc sinh học, mương oxy hoá v.v

Tuy nhiên thành phần và tính chất của nước rác rất phức tạp, nước rác phải xử lý không chỉ các chất hữu cơ tự nhiên mà còn chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loại nặng, các chất vô cơ hoà tan, chất tổng hợp hữu cơ trong đó cả chất độc nguy hiểm Mỗi thành phần đòi hỏi công nghệ xử lý khác nhau Do đó, để xử lý nước rác cần phải kết hợp các phương pháp xử lý trong một hệ thống xử lý hoàn chỉnh

IV - HIỆN TRẠNG CÁC HỆ THÔNG XỬLÝ NƯỚC RÁC TẠI VIỆT NAM Đối với các loại nước rác ở Việt Nam chúng ta có thể đưa ra mô hình xử lý chưng như sau:

Nước rác

Xử lý hoá lý

Xử lý sinh học kị khí

Xử lý sinh học hiếu khí, kết hợp quá trình Nitrat - khử Nitrat

Xử lý bằng phương pháp vật lý

Nước sau xử lý

Sơ đồ chung x ử lý nước rác tại Việt Nam

Trong sơ đồ này:

Công đoạn xử lý hoá lý được thực hiện nhằm làm giảm hàm lượng Ca2+ đến mức tối thiểu, tránh khả năng tạo thành vôi CaC03 trong các bể xử lý kị khí và hiếu

khí Đồng thời, làm giảm tối đa ảnh hưởng của kim loại nặng cũng như ánh hưởng của các chất độc hại khác.

Công đoạn xử lý sinh học kị khí nhằm loại bỏ phần lớn hàm lượng COD, BOD (loại bỏ từ 65% - 90% COD, 75% - 95% BOD5) nhằm làm cho hàm lượng các thông

số này đạt yêu cầu xử lý của cac thiết bị sau Tuỳ vào hàm lượng chất ô nhiễm (COD, BOD5) đầu vào mà ta có thể lựa chọn việc sử dụng bể UASB hay bể xử lý kị khí lai hợp (ƯASB + AF)

Công đoạn xử lý hiếu khí là công đoạn rất quan trọng trong hệ thống này, nó cho phép loại bỏ hàm lượng lớn COD, BOD5, nhưng nếu trong nước thải chứa hàm lượng Nitơ cao chúng ta nên sử dụng hệ thống xử lý kết hợp khử BOD, NH4+, NO3

Hệ thống này có vùng thiếu khí (anoxic) Vùng thiếu khí nhận bùn tuần hoàn trộn với nước thải vào nhưng không cấp khí Hiệu suất loại bỏ N sinh học đạt tới 95% trong các điều kiện tối ưu [5]

Dưới đây là sơ đồ biểu diễn hệ thống Aeroten dòng chảy đều kết hợp 4 giai đoạn: [5 -217]

Tuần hoàn nước hỗn hợp

Nước thải

vào

Vùng Vùng Vùng Vùng Anoxic aerobic anoxic aerobic

Bùn tuần hoàn

Công đoạn xử lý vật lý đặt ở cuối hệ thống với mục đích chính là khử trùng Nó cho phép nguồn nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn về hàm lượng coliíorm cũng như loại

bỏ các loại vi khuẩn có khả năng gây bệnh đối với con người

IV 1 Công nghệ x ử lý nước rác tại bãi rác Tây M ỗ [3]

Nước rác này có BOD5 từ 3670 mg/1 đến 4600 mg/1 (gấp 74 đến 120 lần tiêu chuẩn cho phép), COD từ 5498 đến 25020 mg/1 (gấp 52 đến 250 lần tiêu chuẩn cho phép) Hàm lượng nitơ trong nước rác (chủ yếu ở dạng NH4+) lớn hơn tiêu chuẩn cho phép từ 314 đến 572 lần

Trạm xử lý nước rác của bãi chôn lấp Tây Mỗ được thiết kế theo yêu cầu công suất là 100m3/h Nước rác được xử lý theo sơ đồ dây truyền công nghệ:

Nước

rác

BomHố

thu

Bể xử lý sinh học yếm khí

Thuyết minh lưu trình: Nước rác được đưa đến hố thu gom bằng hệ thống thu

gom nước rác Hố thu gom có tác dụng điều hòa chất lượng và lưu lượng nước rác để quá trình xử lý ổn định đồng thời có tác dụng lắng các tạp chất thô có trong nước rác Sau khi ra khỏi bể điều hoà nước rác có BOD, COD tương đối ổn định, sẽ được đưa vào bể xử lý yếm khí để khử BOD, COD Bể này không có tác dụng khử Nitơ tổng Nước thải sau xử lý yếm khí được đưa qua bể lọc sinh học để khử tiếp BOD, COD và Nitơ tổng Cuối cùng nước thải được thải trực tiếp ra mương Cầu Ngà

* Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Tây Mỗ

Theo kết quả tính toán, lượng nước rác hình thành đối với bãi Tây Mỗ tính trong 23 năm vào khoảng 634902 tấn Trong thời điểm hiện nay, lượng nước rác hình thành trung bình mỗi ngày khoảng 90 tấn

Từ tháng 1/1998 trở đi, tuy hệ thống xử lý nước rác đi vào hoạt động nhưng hiệu suất xử lý không cao, nước rác chỉ được xử lý bằng sinh học qua bể xử lý yếm khí và hiếu khí mà không qua xử lý hóa học nhằm loại trừ ảnh hưởng của các kim loại nặng và các cấu tử độc hại khác nên nước rác sau xử lý còn chưa đạt tiêu chuẩn dòng thải loại B Đặc biệt, vào những ngày trời mưa, nước rác không được xử lý theo quy trình mà chỉ bơm qua bể lọc và xả trực tiếp vào mương Cầu Ngà

Như vậy, môi trường nước mặt xung quanh khu vực bãi có khả năng bị ô nhiễm

ở mức độ cao, đặc biệt là đối với chất lượng nước tại mương Cầu Ngà là nguồn nước cấp phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp

IV.2 Công nghệ x ử lý nước rác tại bãi rác Nam Sơn

Sơ đồ công nghệ hiện có tại Nam Sơn:

Nước rác hoà nổi

Hồ sinh học

Nguồn tiếp nhận

Hệ thống xử

lý bùn cặn

Thuyết minh lưu trình : Sơ đồ này được thiết kế để xử lý nước rác có công

suất 1000m3/ngày đêm, với giá trị BOD gấp 60 lần, COD gấp 6 8 lần tiêu chuẩn cho phép

Nước rác từ hố thư cho đi qua song chắn rác để tách các chất thải có kích thước lớn sau đó đi vào bể tuyển nổi để tách ss, kim loại nặng và một phần chất hữu cơ hoà

tan trong nước thái Tiếp đến nước thải được đưa vào hệ thống xử lý sinh học gồm 2 phần: hệ thống xử lý yếm khí để làm giảm COD, BOD và hệ thống xử lý hiếu khí để loại tiếp COD, BOD và Nitơ tổng Nước thảiáau khi qua bể aeroten có chứa một lượng bùn hoạt tính lơ lửng được cho vào bể lắng cấp 2 để tách bùn Cuối cùng nước được đưa đến hồ sinh học để ổn định nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận.

* Hiện nay công nghệ này hoạt động không hiệu quả bởi nhiều nguyên nhân:

Nguyên nhân chủ quan: Do đây là công nghệ mới do nước ngoài lắp đặt nên việc vận hành còn gặp nhiều khó khăn Hơn nữa do đặc điểm nước rác ở Việt Nam chưa phân loại tại nguồn nên việc áp dụng cũng có nhiều hạn chế không đạt đựơc hiệu quả như thiết kế

Nguyên nhân về kỹ thuật:

- UASB hoạt động không hiệu quả, có hiện tượng mất bùn hoạt tính đóng cặn Ca2+ thành từng mảng gây tắc hệ thống phân phối nước dưới đáy Dẫn đến hiệu quả không đạt như thiết kế là 70%

- AS hoạt động không hiệu quả cũng có hiện tượng đóng cặn Ca2+ từng mảng trong bé cản trở quá trình cấp khí vào bể Hàm lượng NH4+ cao làm bùn hoạt tính phát triển nhanh dẫn đến bùn hoạt tính khó lắng làm cho nước thải ra khỏi bể cuốn theo một lượng lớn bùn hoạt tính lơ lửng Tỷ lệ BOD/COD thấp cũng dẫn đến việc bùn bị đói dẫn đến việc bùn hoạt động không hiệu quả

IV 3 Công nghệ x ử lý nước rác tại bãi rác Gò Cát [7]

Hệ thống xử lý nước rò rỉ của bãi chôn lấp Gò Cát được thiết kế với công suất

Trong đó: ASSBR: Activated Sludge Sequencing Batch Reactor

Thuyết minh lưu trình: Nước rác qua hồ chứa Hồ này có tác dụng ổn định

thành phần và tính chất của nước rác Sau đó được bơm trực tiếp vào bể xử lý yếm khí, sau đó qua hệ thống hiếu khí rồi đi vào hệ thống hồ sinh học và thải ra nguồn nhận

* Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát:

Với hệ thống xử lý như trên, nước rác sau xử lý đạt chất lượng xả vào nguồn loại B theo TCVN 6984 - 2001, COD, BOD5 trước xử lý tương ứng là 2.645 - 6.851, 2.130-5.850mg/l và sau xử lý tương ứng là 56 - 71, 22 - 30mg/l Hồ sinh vật đạt hiệu

quả xử lý rất cao, COD ~ 90%, BOD ~ 95% Hiệu quả xử lý của UASB và ASSBR tương đối thấp, COD ~ 57% và 67%, BOD ~ 54% và 72% Hiệu quả xử lý tiếp tục tăng khi thời gian thích nghi cho vi sinh vật tăng.

Sau gần 4 tháng thi công, xây dựng lắp đặt và vận hành, cho đến 7/2003 trạm

xử lý đã xử lý và xả vào nguồn tiếp nhận hơn 76.000m3 nước rác đạt tiêu chuẩn loại B

IV 4 Công nghệ x ử lý nước rác tại bãi rác Phước Hiệp [7]

Hệ thống xử lý nước rác tai bãi chôn lấp Phước Hiệp với công suất 400m3/ng.đêm được xây dựng và lắp đặt dã đi vào vận hành ngày 17/11/2003

Sơ đồ hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp:

N ước rác

H ồ chứa

3000 m3

Trạm bơm

Bể UASB

Trong đó: quá trình xử lý hoá lý sử dụng các hoá chất keo tụ: FeCl3 và Ca(OH) 2

* Đánh giá hoạt động của hệ thông xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp:

Với công nghệ xử lý như trên nước rác sau xử lý đạt tiêu chuẩn giới hạn cho phép xả thải vào nguồn loại B (5942 - 1995) của Bộ KHCN - MT Việt Nam với một chi phí thấp nhất (6.000 - 7.000VNĐ/m3)