Ứng dụng kỹ thuật oxy hóa xúc tác quang dựa trên hệ nano tio2 go để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước rỉ rác

Theo thống kê của Tổng cục Môi trường Bộ Tài nguyên và Môi trường, tại Việt Nam hiện có hơn 900 bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt, trong đó chưa đến 20% bãi chôn lấp hợp vệ sinh, trong qu

LUẬN VĂN THẠC SỸ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT OXY HÓA XÚC TÁC

MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC RỈ RÁC

ĐẶNG VĂN NAM

dangvannam.vfu@gmail.com

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Xuân Hiển

Hà Nội, tháng 05 năm 2021

==================

LUẬN VĂN THẠC SỸ ỨNG DỤNG KỸ THUẬT OXY HÓA XÚC TÁC

MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC RỈ RÁC

ĐẶNG VĂN NAM

dangvannam.vfu@gmail.com

Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Xuân Hiển

Chữ ký của GVHD

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Đặng Văn Nam

Đề tài luận văn: Ứng dụng kỹ thuật oxy hóa xúc tác quang dựa trên hệ

nano TiO2 – GO để xử lý một số chất ô nhiễm trong nước rỉ rác

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường - KH

Mã số SV: CA180241

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 28/04/2021 với các nội dung sau:

- Chỉnh sửa lại các thiếu sót về nội dung, bố cục, trình bày Bổ sung chỉnh sửa phần tổng quan

- Biện luận kết quả nghiên cứu cho rõ rang, chặt chẽ

- Chỉnh sửa các yêu cầu khác của phản biện và thành viên hội đồng (Chi tiết chỉnh sửa, bổ sung trong phần phụ lục đính kèm)

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Giáo viên hướng dẫn Phản biện Tác giả luận văn

Chủ tịch hội đồng

Chương 2: - Thống nhất cách viết hệ vật liệu TiO2-GO

- Sửa lại giá trị COD theo QCVN 25:2009 /BTNMT cột B tại bảng 2.1

Đã chỉnh sửa trang 31,35

46, 48, 50,61

ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Đặng Xuân Hiển

nhưng nhờ có sự giúp đỡ tận tình hướng dẫn của PGS.TS Đặng Xuân Hiển và các thầy cô tại Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường

Trước hết, tôi xin được gửi lời cám ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Đặng Xuân Hiển đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến các thầy cô tại Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Trường đại học Bách Khoa Hà Nội và đồng nghiệp tại Trung tâm Tư vấn và Truyền thông Môi trường (Hội bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam) các bạn cùng nhóm nghiên cứu đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn thạc sỹ

Trong luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót Tôi mong rằng sẽ nhận được nhiều đóng góp quý báu từ các thầy cô, đồng nghiệp

để tài được hoàn thiện và có ý nghĩa thiết thực trong thực tiễn

Tôi xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2021

Học viên

ĐẶNG VĂN NAM

a) Lý do chọn đề tài

Xuất phát từ việc gây ô nhiễm môi trường từ nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp rác thải hiện nay

b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu của luận văn : Ứng dụng giải pháp mới trong lĩnh vực

xử lý các chất có hàm lượng cao trong nước rỉ rác, nhằm xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con

người và hệ sinh thái tự nhiên

- Đối tượng nghiên cứu: Vật liệu TiO2 – GO, xử lý COD và độ màu trong

nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Sơn, Sơn Tây, Hà Nội

- Phạm vi nghiên cứu và thực nghiệm: Ứng dụng tổng hợp vật liệu TiO2 –

GO, đánh giá hiệu suất xử lý của vật liệu trên các yếu tố ảnh hưởng khác nhau,

ứng dụng phần mềm để tối ưu hóa thí nghiệm

c) Các nội dung chính của luận văn

Nội dung của luận văn gồm 03 chương :

- Chương II: Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Tổng hợp vật liệu TiO2 – GO theo phương pháp sol –gel, xác định cấu trúc vật liệu sau khi tổng hợp bằng phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và phương pháp tán sắc năng lượng tia X (EXD) Phân tích hàm lượng COD, độ màu trong mẫu nước rỉ rác thu được, khảo sát ứng dụng phương pháp để xử lý hàm lượng COD, độ màu theo các thí nghiệm thiết lập sẵn

- Chương III: Kết quả và thảo luận

Kết quả thu được xác định là dạng anatase của TiO2 TiO2 tổng hợp được là đơn pha anatase chiếm khoảng 98% tốt hơn TiO2 thương mại (anatase chiếm 80%) Kết quả đo EDX và thành phần các nguyên tố của mẫu vật liệu GO Phổ EDX của vật liệu GO chỉ gồm các đỉnh của 2 nguyên tố chính là C và O Đỉnh của nguyên tố C có cường độ lớn Phần trăm khối lượng của nguyên tử C là 77,15%

chỉ tồn tại trong pha lỏng, khí Trong phổ EXD không thấy nguyên tố lạ nào xuất hiện, điều này chứng tỏ trong mẫu vật liệu không bị lẫn tạp chất Các nguyên tố C

và O nằm ở trạng thái rắn thì chỉ có thể cấu thành nên những chất bển như GO, Graphen, kim cương

Dựa vào phổ XRD và công thức Scherrer, kích thước hạt chính xác của vật liệu TiO2- GO chế tạo được là 17 nm

Thực hiện thí nghiệm khảo sát khả năng ảnh hưởng của các yếu tố (thời gian tiếp xúc, tỷ lệ R/L, pH) đến hiệu suất xử lý của vật liệu TiO2 – GO trong nước rỉ rác Qua các thí nghiệm thay đổi các mức độ yếu tố khác nhau cho thấy hiệu quả

xử lý tối ưu tại các khoảng thời gian tiếp xúc là 6 giờ, tỷ lệ 2 g/L và pH=4

Tiến hành tối ưu hóa quá trình bằng phần mềm Modde 5 với tiêu chí hiệu suất khử COD:

X1: Thời gian tiếp xúc

X2: Tỷ lệ R/L

X3: pH

Phương trình hồi quy có dạng:

hCOD = 43,34 + 11,64x1 – 3,61x1x2 – 3,69x1x3

Mô hình có khả năng giải thích 93 % kết quả trên thực tế

=> Thu được một số kết quả sau:

 Thời gian tiếp xúc: 7,9 giờ

Nhằm pháp triển, tối ưu các phương pháp trong lĩnh vực xử lý nước rỉ rác Góp phần giảm thiểu ô nhiễm tới nguồn nước bảo vệ hệ sinh thái, đặc biệt sức khỏe con người

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Đặng Xuân Hiển

Học viên

Đặng Văn Nam

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 7

1.1 Tổng quan về vật liệu TiO2- GO 7

1.1.1 Mở đầu 7

1.1.2 Vật liệu quang xúc tác 7

1.1.3 Vật liệu TiO2 9

1.1.4.Tính chất hóa học của TiO2 12

1.1.5 Cơ chế quang xúc tác của TiO2 13

1.1.6 Vật liệu Graphene oxit (GO) 14

1.1.7 Các phương pháp tổng hợp 15

1.1.2 Ứng dụng của xúc tác nano TiO2 trong xử lý nước thải 16

1.2 Xúc tác quang (TiO2) trong xử lý nước thải 16

1.3 Tổng quan về nước rỉ rác 16

1.3.1 Sự hình thành nước rỉ rác 16

1.3.2 Các giai đoạn phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp 19

1.3.3 Đặc tính chung của nước rỉ rác trên thế giới 20

1.3.4 Đặc trưng nước rỉ rác tại một số thành phố lớn của Việt Nam 22

1.3.5 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác 25

1.3.6 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên Thế Giới 25

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ỨNG DỤNG KỸ THUẬT OXY HÓA XÚC TÁC QUANG D ỰA TRÊN HỆ NANO TIO 2 – GO ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 31

2.1 Mục đích nghiên cứu 31

2.2 Đối tượng nghiên cứu 31

2.3 Nội dung nghiên cứu 31

2.4 Quá trình thí nghiệm 32

2.4.1 Hóa chất và các thiết bị thí nghiệm 32

2.4.2 Phương pháp thí nghiệm 32

2.5 Xác định cấu trúc vật liệu 35

2.6 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)[19] 35

2.7 Phương pháp vi điện tử quét SEM[19] 36

2.8 Phương pháp phân tích 37

2.9 Phương pháp khảo sát xúc tác quang vật liệu 38

2.10 Hóa chất và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Kết quả tổng hợp vật liệu 41

ết quả tổng hợp vật liệu TiO

3.1.2 Kết quả tổng hợp vật liệu GO 42

3.1.3 Kết quả tổng hợp vật liệu TiO2/GO 43

3.2 Kết quả xử lý hóa lý nước rỉ rác tại Bãi rác Xuân Sơn 46

3.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng các yếu tố đến hiệu suất xử lý của vật liệu TiO2 TiO2 – GO trong nước rỉ rác 47

3.3.1 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý theo thời gian tiếp xúc của vật liệu 47

3.4 Kết quả khảo hiệu quả xử lý của vật liệu TiO2 – GO với các tỷ lệ rắn lỏng khác nhau 48

3.4.1 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý độ màu của vật liệu với các tỷ lệ rắn lỏng khác nhau 48

3.4.2 Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý COD của vật liệu với các tỷ lệ rắn lỏng khác nhau 49

3.5 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý của vật liệu 50

3.6 Xác định phương trình hồi quy 52

3.7 Tối ưu hóa thực nghiệm bằng phần mềm Modde 5 56

K ẾT LUẬN 57

DANH M ỤC TÀI LIỆU 58

PH Ụ LỤC HÌNH ẢNH 60

DANH M ỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cơ chế quang xúc tác của chất bán dẫn 9

Hình 1.2: Cấu trúc tinh thể TiO2 dạng anatas và rutile 10

Hình 1.3: Cấu trúc hình khối bát diện của TiO2 11

Hình 1.4: Cơ chế quang xúc tác của TiO2 14

Hình 1.5 Cấu trúc của GO theo Lerf – Klinowski [13] 14

Hình 1.6 Sơ đồ oxi hóa graphen thành graphene oxit 15

Hình 1.7: Các thành phần trong ô chôn lấp [5] 18

Hình 1.8 Sơ đồ cân bằng nước rác 19

Hình 2.1 Sơ đồ tổng hợp TiO2theo phương pháp sol – gel 33

Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp GO theo phương pháp Hummers 33

Hình 2.3 Sơ đồ khối tổng hợp TiO2-GO theo phương pháp sol-gel 34

Hình 2.4 Các bộ phận của Kính hiển vi điện tử 36

Hình 2.5 Cơ chế hoạt động của Kính hiển vi điện tử 36

Hình 2.6 Mô hình khảo sát hoạt tính xúc tác của vật liệu 39

Hình 3.1 Giản đồ XRD của vật liệu TiO2 41

Hình 3.2 Kết quả đo XRD và EDX của vật liệu GO 42

Hình 3.3 Giản đồ XRD của mẫu vật liệu TiO2/GO 44

Hình 3.4 Kết quả chụp SEM của vật liệu TiO2/GO ở độ phóng đại 15000 lần 44

Hình 3.5 Kết quả chụp SEM của vật liệu TiO2/GO độ phóng đại 50000 lần 45

Hình 3.6 Giãn đồ EDX của vật liệu TiO2/GO 46

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn hiệu suất loại bỏ COD nước rỉ rác của vật liệu TiO2, TiO2-GOtheo thời gian 47

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu theo thời gian của vật liệu TiO2 TiO2-GO 48

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý độ màu của vật liệu với tỷ lệ rắn lỏng khác nhau 49

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của vật liệu với tỷ lệ rắn lỏng khác nhau 50

Hình 3.11 Đồ thị diễn biến hiệu suất xử lý độ màu tại các giá trị pH khác nhau 51 Hình 3.12 Đồ thị diễn biến hiệu suất xử lý COD tại các giá trị pH khác nhau 51

Hình 3.13 Tương quan giữa mô hình và thực nghiệm 55

Hình 3.14 Kết quả tối ứu hóa theo phần mềm modde 5 56

Hình 3.15 Mô phỏng mặt đáp trị ảnh hưởng của liều lượng thời gian pH tỷ lệ R/L đến hiệu suất xử lý COD 56

DANH M ỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thông số vật lý của Anatas và Rutil 11

Bảng 1.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác điển hình 21

Bảng 1.3 Tổng hợp kết quả đo đạc chất lượng nước rác tại bãi rác Nam Sơn 23

Bảng 1.4 Kết quả phân tích chất lượng nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát, Phước Hiệp - TP Hồ Chí Minh và bãi chôn lấp Tràng Cát – Hải Phòng 24

Bảng 2.1 Các thông số nước rỉ rác tại bãi rác Xuân Sơn, Sơn Tây, Hà Nội 31

Bảng 3.1 Thành phần nước rỉ rác sau khi xử lý hóa lý bằng MAP và keo tụ 47

Bảng 3.2 Hiệu suất xử lý COD trong nước rỉ rác của TiO2/TiO2-GO theo thời gian 47

Bảng 3.3 Hiệu suất xử lý độ màu trong nước rỉ rác của TiO2/TiO2-GO theo thời gian 66

Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý độ màu trong nước rỉ rác theo các tỉ lệ rắn lỏng khác nhau của vật liệu 67

Bảng 3.5 Hiệu suất loại bỏ COD trong nước rỉ rác theo tỷ lệ rắn lỏng khác nhau của vật liệu 49

Bảng 3.6 Hiệu suất xử lý độ màu tại các giá trị pH khác nhau của vật liệu 68

Bảng 3.7 Hiệu suất loại bỏ COD tại các giá trị pH khác nhau của vật liệu 68

Bảng 3.8 Danh sách các biến mã hóa 52

Bảng 3.9 Bảng ma trận thực nghiệm 53

Bảng 3.10 Các hệ số của phương trình hồi quy 54

DANH M ỤC TỪ VIẾT TẮT

BCL Bãi chôn lấp

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

CA Axit Cytric (Cytric Acide)

HPLC Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao

(High Performance Liquid Chromatograhphy)

MAP Kết tủa Magie Amoni Photphat

MB Xanh-metylen (Methylene Blue)

PAC Poly-Aluminum Chloride

PAH Các hydrocacbon thơm đa vòng (Polycyclic

Aromatic Hydrocarbons)

PCB Polychlorinated Biphenyl

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RTSH Rác thải sinh hoạt

SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electronic

Microscope)

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

XRD Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffraction)

M Ở ĐẦU

Theo các thông tin, số liệu về dân số, phát triển các thành phần kinh tế, phát triển đô thị và nông thôn cũng như thu nhập bình quân của người lao động Việt Nam và những yếu tố khác cho thấy sự phát triển kinh tế - xã hội, phát triển đô thị

và nông thôn là những yếu tố tác động đang tạo áp lực rõ rệt đến việc phát sinh

chất thải rắn nói chung và chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam Theo thống kê của

Tổng cục Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường), tại Việt Nam hiện có hơn

900 bãi chôn lấp chất thải sinh hoạt, trong đó chưa đến 20% bãi chôn lấp hợp vệ sinh, trong quá trình chôn lấp các bãi rác này phát sinh lượng nước rỉ rác rất lớn

Do được sinh ra từ rác thải nên nước rỉ rác chứa các thành phần phức tạp, rất độc

hại, các chất ô nhiễm chủ yếu như nitơ, amoniac, sunfua, kim loại nặng, các vi trùng, vi khuẩn lây bệnh, BOD, COD nồng độ rất cao… Tình trạng ô nhiễm môi trường từ hàng trăm bãi chôn lấp này là hiện hữu Ngay tại các thành phố lớn, hiện rác chủ yếu vẫn được xử lý theo hình thức chôn lấp, với tỷ lệ là 90% và một số hệ

thống xử lý nước rỉ rác cũ không thể xử lý được các chất ô nhiễm đạt quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia vì tỷ lệ BOD/COD < 0,3, khả năng phân hủy sinh học kém, kèm theo độ cứng cao, gây khó khăn cho quá trình xử lý sinh học

Trong nhưng năm gần đây công nghệ nano được ưa chuộng bởi nhiều tính năng ưu biệt Đặc biệt các hệ dựa trên nano TiO2 hoặc TiO2 biến tính đã được nghiên cứu tại rất nhiều Quốc gia bởi chúng xử lý hiệu quả các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, chuyển một số dạng chất hữu cơ thành chất hữu cơ đơn giản dễ phân hủy sinh học

Do vậy, việc nghiên cứu “Ứng dụng kỹ thuật ô xy hóa xúc tác quang dựa

phương pháp có tiềm năng trong ứng dụng xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp

có tuổi đời cao trước công đoạn xử lý sinh học, cũng như xử lý các chất hữu cơ trơ còn lại sau công đoạn xử lý sinh học, đảm bảo xả thải ra môi trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 T ổng quan về vật liệu TiO 2 - GO

1.1.1 M ở đầu

Titan dioxit (TiO2) là chất bán dẫn, bền hóa học, không độc và có khả năng

thực hiện các phản ứng quang xúc tác trong vùng tử ngoại được dung để xử lý các

hợp chất hữu cơ bền Tuy nhiên các ứng dụng trong thực tiễn của TiO2 còn hạn

chế vì chỉ có những bức xạ tử ngoại chiếm khoảng 4% bức xạ mặt trời, ứng với các photon có năng lượng lớn hơn 3,2 eV mới được hấp thụ và tạo ra hiệu quả quang hóa Do đó việc mở rộng vùng hoạt động của TiO2 từ tử ngoại sang khả kiến

là cần thiết

Graphen oxit (GO) là graphit đơn lớp có gắn thêm các nhóm chức chứa oxy như: hydroxyl, epoxy, cacbonyl, cacbonxyl,… trên bề mặt [10] Nhờ có thêm các nhóm chức chứa oxy nên khả năng phản ứng của oxy tăng lên rất nhiều, đồng thời làm tăng thêm khoảng cách giữa các lớp GO và làm tăng thêm tính ưa nước của

GO GO có những đặc điểm nổi bật như: diện tích bề mặt riêng lớn, tính ưa nước

và tính tương thích sinh học cao nên GO được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghệ vật liệu, công nghệ màng để sản xuất nhiên liệu sinh học, lĩnh vực y tế, công nghệ sinh học và xử lý môi trường[11]

GO có hiệu ứng rất tích cực tới TiO2, dẫn đến hình thành một hệ xúc tác có

hoạt tính quang hóa mạnh ngay trên bề mặt Biến tính TiO2 bằng GO được quan tâm nghiên cứu do TiO2/GO có hoạt tính xúc tác cao đối với quá trình phân hủy

hợp chất hữu cơ ở vùng khả kiến[12]

1.1.2 V ật liệu quang xúc tác

1.1.2.1 Cơ chế và điều kiện của phản ứng quang xúc tác

Năm 1930, khái niệm xúc tác quang ra đời Trong hóa học nó dùng để nói đến những phản ứng xảy ra dưới tác dụng đồng thời của chất xúc tác và ánh sáng, hay nói cách khác ánh sáng chính là nhân tố kích hoạt chất xúc tác giúp cho phản ứng xảy ra Việc sử dụng chất bán dẫn làm xúc tác quang hóa và áp dụng vào xử

lý môi trường đã và đang thu hút được sự quan tâm nhiều hơn so với các phương pháp thông thường khác Trong phương pháp này bản thân chất xúc tác không bị

biến đổi trong suốt quá trình và không cần cung cấp năng lượng khác cho hệ phản ứng Ngoài ra, phương pháp này còn có các ưu điểm như: có thể thực hiện ở nhiệt

độ và áp suất bình thường, có thể sử dụng ánh sáng nhân tạo hoặc bức xạ tự nhiên

của mặt trời, chất xúc tác rẻ tiền và không độc Vật liệu được sử dụng nhiều trong các phản ứng quang xúc tác là các chất bán dẫn (Semiconductor) [1]

Quá trình xúc tác quang dị thể có thể được tiến hành ở pha khí hoặc pha lỏng Cũng giống như các quá trình xúc tác dị thể khác, quá trình xúc tác quang dị thể được chia thành 6 giai đoạn như sau [1]

- Khuếch tán các chất tham gia phản ứng từ pha lỏng hoặc khí đến bề mặt xúc tác

- Các chất tham gia phản ứng được hấp phụ lên bề mặt chất xúc tác

- Vật liệu quang xúc tác hấp thụ photon ánh sáng, phân tử chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích với sự chuyển mức năng lượng của electron

- Phản ứng quang hóa, được chia làm 2 giai đoạn nhỏ: Phản ứng quang hóa

sơ cấp, trong đó các phân tử bị kích thích (các phân tử chất bán dẫn) tham gia trực

tiếp vào phản ứng với các chất bị hấp phụ Phản ứng quang hóa thứ cấp, còn gọi

là giai đoạn phản ứng “tối” hay phản ứng nhiệt, đó là giai đoạn phản ứng của các

sản phẩm thuộc giai đoạn sơ cấp

- Nhả hấp phụ các sản phẩm

- Khuếch tán các sản phẩm vào pha khí hoặc lỏng

Tại giai đoạn 3, phản ứng xúc tác quang hóa khác phản ứng xúc tác truyền

thống ở cách hoạt hóa xúc tác Trong phản ứng xúc tác truyền thống, xúc tác được

hoạt hóa bởi năng lượng nhiệt còn trong phản ứng xúc tác quang hóa xúc tác được

hoạt hóa bởi sự hấp thụ quang năng ánh sáng

- Có hoạt tính quang hóa

- Có năng lượng vùng cấm thích hợp để hấp thụ ánh sáng ngoại tử hoặc ánh sáng nhìn thấy

Quá trình đầu tiên của quá trình xúc tác quang dị thể phân hủy các chất hữu

cơ và vô cơ bằng chất bán dẫn (Semiconductor) là sự sinh ra của cặp điện tử - lỗ

trống trong chất bán dẫn Có rất nhiều chất bán dẫn khác nhau được sử dụng làm

chất xúc tác quang như: TiO2, ZnO, ZnS, CdS Khi được chiếu sáng có năng lượng photon (hυ) thích hợp, bằng hoặc lớn hơn năng lượng vùng cấm Eg (hv≥ Eg), thì sẽ tạo ra các cặp electron (e-) và lỗ trống (h+) Các electron được chuyển lên vùng dẫn (quang electron) còn các lỗ trống ở lại vùng hóa trị Các phân tử của

chất tham gia phản ứng hấp phụ lên bề mặt chất xúc tác gồm hai loại [2]

• Các phân tử có khả năng nhận electron (acceptor)

• Các phân tử có khả năng cho electron (donor)

Quá trình chuyển điện tử có hiệu quả hơn nếu các phân tử chất hữu cơ và

vô cơ bị hấp phụ trước trên bề mặt chất xúc tác bán dẫn (SC) Khi đó, các electron

ở vùng dẫn sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng nhận electron (A) và quá

trình khử xảy ra, còn các lỗ trống sẽ chuyển đến nơi có các phân tử có khả năng cho electron (D) để thực hiện phản ứng oxy hóa:

hυ + (SC)  e- + h+ A(ads) + e-  A- (ads) D(ads) + h+  D+ (ads) Các ion A- (ads) và D+(ads) sau khi được hình thành sẽ phản ứng với nhau qua một chuỗi các phản ứng trung gian và sau đó cho ra các sản phẩm cuối cùng Như vậy quá trình hấp phụ photon của chất xúc tác là gian đoạn khởi đầu cho toàn

bộ chuỗi phản ứng Trong quá trình xúc tác quang hiệu suất lượng tử có thể bị giảm

bởi sự tái kết hợp của các electron và lỗ trống

e- + h+  (SC) + E Trong đó (SC) là tâm bán dẫn trung hòa và E là năng lượng được giải phóng ra dưới dạng bức xạ điện tử (hυ’ ≤ hυ) hoặc nhiệt

Hình 1.1: Cơ chế quang xúc tác của chất bán dẫn 1.1.3 V ật liệu TiO 2

1.1.3.1 C ấu trúc vật liệu TiO 2

TiO2 tồn tại ở dạng bột thường có màu trắng tuyết ở điều kiện thường khi nung nóng có màu vàng Khối lượng phân tử là 79,87 g/mol, trọng lượng riêng từ 4,13 – 4,25 g/cm3 nóng chảy ở nhiệt độ cao 1780oC không tan trong nước và các axit như axit sunfuric và clohydric…ngay cả khi đun nóng Tuy nhiên với kích thước nanomet, TiO2 có thể tham gia một số phản ứng với axit và kiềm mạnh Các

dạng oxit, hydroxit và hợp chất của Ti (IV) đều có tính bán dẫn TiO2 tồn tại ở

dạng tinh thể thường có 3 loại thù hình là Rutile, Anatase và Brookite Trong tự nhiên dạng tinh thể Anatase và Rutile thường phổ biến hơn các dạng khác vì brookite khá là không bền Dạng brookite không thể sử dụng trong công nghiệp vì

nó không bền ở nhiệt độ phòng Dạng anatase gặp phải vấn đề về sự cản trở nhiệt

và ánh sáng và dưới tác động của môi trường màu trắng giảm dần Dạng rutile có

khả năng ứng dụng ngoài trời do khả năng cản trở ánh sáng tốt và có thể ứng dụng

bề mặt bằng cách sử dụng công nghệ hấp phụ mà không cần cải tiến các kỹ thuật hay các thiết bị tinh vi, phức tạp [8]

Hình 1.2: C ấu trúc tinh thể TiO 2 d ạng anatas và rutile

TiO2 dạng rutile đã được sử dụng hàng trăm năm nay trong vật liệu xây

dựng (là chất độn màu trắng (pigment) cho sơn) trong công nghiệp hóa chất, dược

phẩm mỹ phẩm…TiO2 với cấu trúc tinh thể dạng Anatase có kích thước tinh thể từ

5 – 50 nm có hoạt tính xúc tác mạnh nên gần đây đã được nghiên cứu rất nhiều để ứng dụng sử lý các chất dộc hại trong môi trường

Cấu trúc của dạng tinh thể Anatase và Rutile thuộc hệ tinh thể tetragonal

Cả hai dạng tinh thể trên đều được tạo nên từ các đa diện phối trí TiO2 cấu trúc theo kiểu bát diện, các đa diện phối trí sắp xếp khác nhau trong không gian Tuy nhiên trong tinh thể Anatase các đa diện phối trí 8 mặt bị biến dạng mạnh hơn so

với Rutile, khoảng cách Ti – Ti ngắn hơn và khoảng cách Ti – O dài hơn Điều này ảnh hưởng đến cấu trúc điện tử của hai dạng tinh thể kéo theo sự khác nhau về các tính chất vật lý và hóa học Ngay trong hệ tetragonal do sự gắn kết khác nhau của các đa diện phối trí mà tính chất của Anatase và Rutile cũng có sự khác nhau Các thông số vật lý của hai dạng thù hình được thể hiện trong Bảng 1.1

B ảng 1.1: Thông số vật lý của Anatas và Rutil

Nhóm không gian I41amd P42/mnm

Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ cao chuyển thành Rutile 1858oC

Dạng Anatase có cấu trúc tinh thể thuộc hệ tetragonal tại nhiệt độ khoảng

915oC dạng Anatase bắt đầu đầu chuyển thành dạng Rutile Vì vậy dạng Rutile

phổ biến nhất trong hai dạng thù hình trên của TiO2, dạng Anatase rất hiếm gặp trong tự nhiên TiO2 không tồn tại riêng biệt, Anatase được tìm thấy trong các khoáng vật cùng với Rutile, Brookite, Quarzt, Apatile, Hematile, Chlorite, Mica, Calcite…[9]

Hình 1.3: C ấu trúc hình khối bát diện của TiO 2

- Tính ch ất vật lý của TiO 2 :

 Tính dẫn điện

TiO2 pha anatase là chất bán dẫn loại n có độ linh động hại tải lớn, có độ truyển qua tốt trong vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại, hệ số khúc xạ lớn

Vật liệu TiO2 theo lý thuyết sẽ là vật liệu dẫn điện kém do có độ rộng vùng cấm

Eg > 3 eV Tuy nhiên sai hỏng mạng ở dạng nút mạng khuyết oxy đóng vai trò như các tạp chất donor, mức năng lượng tạp chất nằm ngay sát vùng dẫn khoảng 0.01

eV Bởi vậy, TiO2 dẫn điện bằng điện tử ở nhiệt độ phòng Mạng TiO2 pha anatase

và rutile đều có điện trở biến thiên theo quy luật hàm số mũ:

R = exp(Ea/KT) Trong đó:

A : là hệ số

Ea: Năng lượng kích hoạt

T: Nhiệt độ tuyệt đối

Khi pha tạp chất, điện trở màng TiO2 giảm đáng kể vì khi đó tạp chấy đóng vai trò là tâm donor và aceptor làm số hạt tải điện tăng mạnh và năng lượng Ea

giảm rõ rệt ở nhiệt độ phòng

• Tính chất từ của TiO2

TiO2 tinh khiết không có từ tính Khi pha tạp Co, Fe, V thì TiO2 thể hiện tính sắt từ ở nhiệt độ phòng Tính chất từ của TiO2 pha tạp phụ thuộc vào loại tạp

chất, nồng độ pha tạp và điều kiện hình thành tinh thể

• Tính nhạy khí của TiO2

Vật liệu TiO2 có khả năng thay đổi độ dẫn điện khi hấp thụ một số khí như

CO, CH4, NH3, hơi ẩm… Vì vậy, dựa trên sự thay đổi điện trở của màng sẽ xác định được loại khí và nồng độ khí Do đó TiO2 đang được nghiên cứu để làm cảm

biến khí

1.1.4.Tính ch ất hóa học của TiO 2

Ở điều kiện bình thường TiO2 là chất trơ về mặt hóa học, không phản ứng

với nước axit vô cơ loãng, kiềm, và các axit hữu cơ khác

TiO2 tan không đáng kể trong các dung dịch kiểm:

TiO2 + 2 NaOH → Na2TiO3 + H2O TiO2 tác dụng với HF

TiO2+ HF → H2TiF3 + H2O TiO2 bị khử về các oxit thấp hơn:

2 TiO2 + H2→ Ti2O3 + H2O (nhiệt độ 1000°C)

2 TiO2+ CO → Ti2O3 + CO2 (nhiệt độ 800°C)

TiO2 phản ứng với muối cacbonnat

TiO2 + MCO3 → MTiO3 + CO2 (nhiệt độ 800 đến 1000°C)

Với M: Ca, Mg, Ba, Sr

TiO2 phản ứng với oxit kim loại:

TiO2+ MO → MTiO3 (nhiệt độ 1200 đến 1300°C)

1.1.5 Cơ chế quang xúc tác của TiO 2

Tinh thể anatase TiO2 có hoạt tính quang xúc tác cao nhất so với hai dạng còn lại Khi đó, nếu chiếu ánh sáng có bước sóng thích hợp thì xảy ra sự chuyển điện tử từ vùng hóa trị lên vùng dẫn Tại vùng hóa trị có sự hình thành các gốc

OH* và RX+:

TiO2 (h+) + H2O  OH* + H+ + TiO2 TiO2 (h+) + OH  OH* + TiO2 TiO2 (h+) + RX  RX+ + TiO2

Tại vùng dẫn có sự hình thành của các gốc O2- và HO2*

TiO2 (e-) + O2  O2- + TiO2

O2- + H+  HO2* 2HO2  H2O2 + O2 TiO2 (h+) + H2O  OH* + H+ + TiO2 TiO2 (e-) + H2O2  HO* + HO- + TiO2

H2O2 + O2  O2 + HO2 + HO

Sự hấp thụ photon sinh ra electron và lỗ trống chính là yếu tố cần thiết cho quá trình xúc tác quang hóa Tuy nhiên có một quá trình khác cũng xảy ra đồng

thời trên bề mặt chất xúc tác đối lập với sự kích thích quang làm sinh ra cặp electron

- lỗ trống, đó là quá trình tái kết hợp của electron - lỗ trống Đây là yếu tố chính làm hạn chế hiệu quả quá trình quang xúc tác Phương trình mô tả quá trình tái kết

hợp có thể coi là ngược lại với phương trình sau:

e- + h+  (SC) + E

Trong đó (SC) là tâm bán dẫn trung hòa và E là năng lượng được giải phóng

ra dưới dạng một photon (bức xạ quang) hoặc phonon (nhiệt) Quá trình này có thể

diễn ra dưới hình thức tái kết hợp bề mặt hoặc tái kết hợp thể tích Sự khác biệt

giữa TiO2 dạng anatas với rutile là: dạng anatase có khả năng khử O2 thành O2còn rutile thì không Do đó, TiO2 anatase có khả năng nhận đồng thời oxy và hơi nước từ không khí cùng ánh sáng để phân hủy các hợp chất hữu cơ Tinh thể TiO2anatase dưới tác dụng của ánh sáng tử ngoại đóng vai trò như một cầu nối trung chuyển điện tử từ H2O sang O2, chuyển hai chất này thành dạng O2- và OH* là hai

-dạng có hoạt tính oxi hóa cao có khả năng phân hủy chất hữu cơ thành nước và cacbonic [2]

Hình 1.4: Cơ chế quang xúc tác của TiO 2

1.1.6 V ật liệu Graphene oxit (GO)

Graphene (GE) là graphit (than chì) đơn lớp được tạo từ các nguyên tử Carbon

sắp xếp theo cấu trúc lục giác trên cùng một mặt phẳng hay còn gọi là cấu trúc tổ ong GE được hai nhà khoa học Geim và Novoselov tìm ra bằng phương pháp bóc tách (scotch tape) Theo đó các lớp graphite được tách ra bằng băng dính và được

ổn định trên nền SiO2 Trong đó mỗi nguyên từ carbon liên kết với 3 nguyên từ carbon gần nhất bằng liên kết 𝜎𝜎 tạo thành bởi các obitan lai hóa sp2, tất cả các độ dài liên kết trong GE là bằng 1,42 Ao

Graphene oxit (GO) là GE có gắn thêm các nhóm chức oxy ưa nước như hydroxy (-OH), epoxy (-O-), carbonyl (-C=O), carboxy (-COOH-)… trên bề mặt

cơ bản và cạnh tranh của chúng như hình sau:

Hình 1.5 C ấu trúc của GO theo Lerf – Klinowski [13]

GO thu được bằng cách xử lý than chì với chất oxy hóa mạnh theo các phương pháp khác nhau: Brodie (KCLO3 trong HNO3, Staudenmaier (KCLO3, NaClO3 trong H2SO4 và HNO3) và phương pháp Hummers (KMnO4 NaNO3 và

H2SO4) [14]

Hình 1.6 Sơ đồ oxi hóa graphen thành graphene oxit

Nhờ có thêm những nhóm chức chứa oxygen trên đã làm tăng thêm rất nhiều khả năng phản ứng của GO, đồng thời làm tăng khoảng cách giữa các lớp

GO và tăng tính ưa nước của GO Do đó GO được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau: như công nghệ vật liệu, công nghệ màng để sản xuất nhiên liệu sinh học, lĩnh vực y tế, công nghệ sinh học và trong xử lý môi trường [15]

GO có những ưu điểm nổi bật như: diện tích bề mặt riêng lớn, tính ưa nước cao và có tính tương thích sinh học nên GO là vật liệu có tiềm năng ứng dụng trong

xử lý nước thải với vai trò như là chất hấp phụ

Bên cạnh đó thì GO còn một số hạn chế như: các lớp dễ bị kết dính trở lại,

độ chọn lọc thấp, hiệu quả hấp phụ và khả năng thu hồi chưa cao

1.1.7 Các phương pháp tổng hợp

GO được tổng hợp từ than chì bằng các phương pháp chính là Hummer, Hummer cải tiến, Staudenmaier, Hofmann Các phương pháp trên đều liên quan đến quá trình oxi hóa của than chì với các mức độ khác nhau Trong phương pháp Staudenmaier và Hofmann sử dụng sự kết hợp giữa Kali clorat (KClO3) và axit nitric (HNO3) để oxi hóa than chì Phương pháp hummer và hummer cải tiến sử dụng thuốc tím và axit sunfuric Than chì kết hợp với axit mạnh như axit H2SO4,HNO3, HClO4cũng được sử dụng như tiền chất để tạo ra GO [16]

 Tổng hợp GO bằng phương pháp Hummer

5g than chì và 2,5g natri nitrat NaNO3 được khuấy với 115ml dung dịch

H2SO4 98% Hỗn hợp được làm lạnh Sau đó cho 15g KMnO4được thêm vào hỗn hợp, khuấy từ từ trong hai giờ Hỗn hợp được để ở nhiệt độ phòng trong bốn giờ sau trước khi được đun nóng đến 350C trong 30 phút Hỗn hợp tiếp tục được đun nóng tới 700C trong một bình chứa 250ml nước cất Sau khi giữ nhiệt độ ổn định

trong vòng 15 phút, hỗn hợp được đổ thêm một lít nước cất KMnO4 còn dư và MnO2 sinh ra trong quá trình phản ứng được loại bỏ bằng cách thêm 3% H2O2 Hỗn hợp phản ứng sau đó được lọc gạn, GO dạng huyền phù được sấy khô trong

lò chân không ở 600C trong 48 giờ trước khi sử dụng HNO3 [3]

1.1.8 Ứng dụng của xúc tác nano TiO 2 trong x ử lý nước thải

Xúc tác nano TiO2đã được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực môi trường đặc biệt là xử lý nước thải Rất nhiều các nghiên cứu và công trình khoa học về

việc ứng dụng nano xúc tác TiO2 trong xử lý nước thải đã được công bố cho thấy

rằng hiệu quả tổng thể của một quá trình xử lý nước thải bằng quang xúc tác phụ thuộc rất nhiều vào cấu hình và các thông số vận hành của thiết bị phản ứng quang Hai cấu hình thường được sử dụng là: thiết bị phản ứng huyền phù và thiết bị phản ứng sử dụng TiO2 cố định Kỹ thuật phân tán/thu hồi (đối với thiết bị phản ứng huyền phù) hay kỹ thuật cố định xúc tác (đối với thiết bị phản ứng sử dụng TiO2

cố định) đang được theo đuổi để tối đa hóa hiệu quả của nó

Xúc tác quang (Photocatalyst) là 1 nhánh trong nghành vật lý – hóa học có liên quan đến các hiệu ứng hóa học của ánh sáng Nói chung, thuật ngữ này được

sử dụng để mô tả phản ứng hóa học do hấp thụ tia cực tím (có bước sóng từ 100 -

400 nm), hấp thụ ánh sáng khả kiến (400 – 750nm) hoặc bức xạ hồng ngoại (750 – 2500 nm) Chất xúc tác (ở đây là TiO2) không tự thay đổi hoặc mất đi trong phản

ứng hóa học, nó chỉ đóng vai trò là xúc tác

Hình 1.9 Sơ đồ xúc tác quang

Quang xúc tác làm gia tăng tốc độ của quá trình oxy hóa và phân hủy các

chất hữu cơ độc hại để tạo thành CO2, nước và các chất vô hại khác

1.3.1 S ự hình thành nước rỉ rác

Nước rỉ rác (NRR) là phần nước thấm qua lớp rác kéo theo các chất ô nhiễm

từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn

lấp nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của

chất thải do các thiết bị đầm nén

Nước rỉ rác có nồng độ các chất ô nhiễm rất cao, đặc biệt các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như PAH, PCBs…, các axit hữu cơ như axit humic, axit fulvic

Việc hình thành nước rò rỉ trong BCL chủ yếu do các quá trình:

- D ầm nén: Lượng nước tự do chứa trong CTR được tách ra trong quá trình

này;

- Phân h ủy sinh học: là một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy

sinh học (hiếu khí và kỵ khí) thành phần hữu cơ của CTR;

- Nước bên ngoài: Nước bên ngoài thấm vào BCL:

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

+ Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô chôn lấp;

+ Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp; + Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR trước khi được phủ đất

hoặc trước khi ô chôn lấp đóng lại;

+ Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR sau khi các ô chôn lấp đã đầy (ô chôn lấp được đóng lại)

Đối với BCL hợp vệ sinh (có lót đáy bằng các loại vật liệu chống thấm bằng đất sét hoặc lớp vải địa kỹ thuật, HDPE, có hệ thống tách nước mặt, hệ thống thu gom và xử lý nước rác, khí rác và khi đóng bãi có phủ phía trên bằng vật liệu chống

thấm) thì lượng nước rác thường ít hơn so với không áp dụng các biện pháp trên Lượng nước rác sinh ra trong mùa khô chủ yếu là nước tự do chứa trong CTR và lượng nước tạo thành trong quá trình phân hủy thành phần chất hữu cơ của CTR, còn trong mùa mưa lượng nước rò rỉ sinh ra chủ yếu là do nước mưa thấm qua bề

mặt của phần BCL đang hoạt động [4]

Lượng nước rỉ rác sinh ra trong bãi chôn lấp phụ thuộc vào sự cân bằng nước trong ô chôn lấp Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước rỉ rác được trình bày trong Hình 1.7 và lượng nước rỉ rác được tính theo công thức sau [5]

LC = R + RI – RO – E - ∆V

Trong đó:

LC: Nước rỉ rác;

R: Nước mưa thấm vào ô chôn lấp;

RI: Dòng nước từ bên ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp (bao gồm dòng chảy

mặt và nước ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp);

RO: Dòng chảy khỏi khu vực chôn lấp;

E: Sự bay hơi nước;

∆V: Sự thay đổi lượng nước chứa trong ô chôn lấp: độ ẩm ban đầu của rác

và bùn thải mang đi chôn lấp, độ ẩm của vật liệu phủ, lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí, lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải, lượng nước thất thoát từ đáy bãi chôn lấp chất thải rắn, sự chênh lệch về hàm lượng nước trong cấu trúc hóa học của rác

Hình 1.7: Các thành ph ần trong ô chôn lấp [5]

Phương trình cân bằng nước trên áp dụng cho một ô chôn lấp cho thấy, lượng nước rỉ rác của ô chôn lấp bằng tổng lượng nước đến và lượng nước sinh ra do phân hủy rác trừ đi lượng bay hơi Sơ đồ cân bằng nước rác:

Hình 1.8 Sơ đồ cân bằng nước rác 1.3 2 Các giai đoạn phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp

Bãi chôn rác là lò ủ vi sinh yếm khí, trong đó vi sinh vật hoạt động phân huỷ một phần chất hữu cơ trong chất rắn Các vi sinh vật này sử dụng các chất hữu cơ

từ chất thải làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng

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, CO2sẽ 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 (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 H2ít hơn Bước đầu tiên trong quá trình 3 bước – thuỷ phân (bẻ gãy) các phân tử hữu cơ lớn như

polyme, lipit, protein, hydrat carbon thành các phân tử nhỏ như monosacharid, axit amin, chúng là những nguyên liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao đổi chất của loại vi sinh tạo axit thuộc nhóm acidogens ở bước tiếp theo Tiếp theo

là quá trình lên men axit – giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành axit (loại vi sinh acidogens như Clotridium spp, Peptococus anaerobus, Difidobacterium spp, Desulphovibrio spp ) Sản phẩm chính được tạo ra là axit axetic và một loạt axit khác như crotonic, adipic, pyruvic, phthalic, fumaric, lactic, succinic, mallonic, gallic, aconitic, oxaclic Khí cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này, một lượng nhỏ H2S cũng được hình thành

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 Chúng có tốc độ phát triển chậm vì vậy giai đoạn hình thành khí metan là bước chậm nhất 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 H2bị 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, CO2trong 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 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 [6]

1.3.3 Đặc tính chung của nước rỉ rác trên thế giới

Thành phần hoá học trong nước thải thấm ra từ bãi rác sinh hoạt (chủ yếu là rác hữu cơ) phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của rác, điều kiện thời tiết, độ ẩm và

tuổi của bãi rác Các đặc tính của nước rác thường được thể hiện bởi các thông số đặc trưng cơ bản như COD, BOD, tỷ lệ COD/BOD, pH, chất rắn lơ lửng (SS), nitơ amoni (NH3-N), tổng số nitơ Kjeldahl (TKN) và các kim loại nặng [20]

Nồng độ chất ô nhiễm trong nước rò rỉ của bãi rác mới chôn lấp thường cao hơn rất nhiều so với bãi rác chôn lấp lâu năm Bởi vì, trong bãi chôn lấp lâu năm,

chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài,

các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi [20]

Việc tổng hợp và đặc trưng thành phần nước rác là rất khó vì có nhiều yếu tố khác nhau tác động lên sự hình thành nước rò rỉ Nên tính chất của nó chỉ có thể xác định trong một khoảng giá trị nhất định

B ảng 1.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác điển hình

Đơn vị:mg/L

Thành ph ần

Giá tr ị Bãi m ới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm

( Trên 10 năm) Kho ảng Trung bình

BOD5(mg/l) 2.000-55.000 10.000 100-200 TOC (mg/l) 1.500-20.000 6.000 80-160 COD (mg/l) 3.000-90.000 18.000 100-500

 Một số thông số đặc trưng của nước rỉ rác:

- pH: Giá trị pH của nước rác thay đổi cùng với độ tuổi của bãi rác Nước rác tuổi cao có giá trị pH lớn, pH thấp trong giai đoạn III – giai đoạn lên men axit và cao trong giai đoạn IV 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

Ngoài ra về mùa khô giá trị pH cao hơn so với mùa mưa, pH cao của nước rác là do các nguyên nhân độ kiềm cao, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do hoạt động của tảo ở các hồ trữ nước rác

- Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ rất cao kể cả các bãi rác cũ hay

mới chôn lấp Nồng độ chất hữu cơ trong nước rác phụ thuộc lớn vào lượng nước pha loãng trong đống rác, mùa mưa nước thấm nhiều nồng độ thấp và ngược lại về mùa khô chúng khác nhau tới cả chục lần

Khả năng phân hủy sinh học có thể xét thông qua tỷ lệ BOD5/COD, khả năng phân hủy của nước rác thay đổi theo thời gian Khi mới chôn lấp tỷ lệ này thường khoảng 0,7 hoặc lớn hơn Khi tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4-0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rác dễ phân hủy sinh học Trong các bãi rác lâu năm tỷ

lệ BOD5/COD rất thấp khoảng 0,005 – 0,2 Khi đó nước rò rỉ chứa nhiều axit humic

và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp

- Nồng độ của hợp chất nitơ: Trong nước rác hợp chất nitơ có thể tồn tại ở

các dạng khác nhau là thành phần trong hợp chất hữu cơ (protein, axit amin) dạng amoniacc/amoni, nitrit, nitrat Ngoài các dạng chính nêu trên một số dạng khác có thể tồn tại trong nước rác như NO, N2O, N2 (tan) trong một chất không tan như tảo, vi sinh vật, các dạng keo hữu cơ khác

- Axit hữu cơ dễ bay hơi: Axit hữu cơ dễ bay hơi có thể coi là thành phần

COD dễ sinh hủy gần giống với giá trị BOD Giá trị VFA trong nước rác từ các bãi khác nhau khá thấp giá trị hay gặp nhất là 30 - 70 mg/l Mức độ dao động về giá trị VFA rất lớn mức dao động khác nhau ở từng bãi rác từng vị trí trong bãi rác

và theo thời gian

- Hàm lượng kim loại nặng: Một số kim loại thông thường được tìm thấy

trong nước rác: Cadimi (Cd), Crôm (Cr), đồng (Cu), sắt (Fe), Chì (Pb), thủy ngân (Hg), niken (Ni), bạc (Ag), và kẽm (Zn)

1.3.4 Đặc trưng nước rỉ rác tại một số thành phố lớn của Việt Nam

Mặc dù khả năng phân loại của hệ thống thu gom chất thải rắn tại các đô thị

của Việt Nam còn rất yếu kém nhưng các thành phần chất thải có giá trị tái chế cao được thu hồi tương đối triệt để bởi những người thu gom cá nhân Vì thế tỉ lệ các

chất thải như giấy, kim loại, nhựa, thủy tinh… chiếm tỉ lệ không cao, trong khi đó

các chất hữu cơ chiếm tỉ lệ rất cao Điều này phản ánh một phần đặc trưng nước rác tại các bãi chôn lấp ở Việt Nam

Phần lớn các bãi rác ở Việt Nam đều có hàm lượng COD, BOD, độ màu, NH3cao Ngoài ra hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác biến động mạnh theo mùa, mùa khô có lượng nước rác phát thải ít hơn mùa mưa rất nhiều nhưng hàm lượng các chất ô nhiễm lại rất cao Các thông số ô nhiễm của bãi rác Nam Sơn –

Hà Nội, Gò Cát TP Hồ Chí Minh và bãi rác Tràng Cát – Hải Phòng

B ảng 1.3 Tổng hợp kết quả đo đạc chất lượng nước rác tại bãi rác Nam Sơn [5]

Ch ỉ tiêu Đơn vị H ố thu gom

Cu ối hệ thống hồ sinh

h ọc Mùa khô Mù a mưa Mùa khô Mù a mưa

Nhiệt độ oC 22 – 28 33 – 35 17 – 22 30 – 34

pH - 6,8 – 7,6 7,1 – 7,8 7,7 – 8,3 8,1 – 8,6

Độ dẫn mS/cm 21,4 – 23,2 11,2 – 14,4 5,0 – 10,0 4,6 – 5,7 TSS mg/l 950 – 2240 425 – 1546 126 – 375 86 – 275

Canxi (Ca) mg/l 314 – 650 186 – 520 24 – 71 40 – 160

COD mg/l 9225– 2780 2152 – 6245 892 – 395 392 – 690

BOD5

(20oC) mg/l 6055– 2300 780 – 4250 291 – 557 140 – 240 TOC mg/l 2500 – 6800 470 – 2700 120 – 210 70 – 170

Hợp chất cơ

Clo mg/l < 1 < 1 < 1 < 1

B ảng 1.4 Kết quả phân tích chất lượng nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát, Phước

Hi ệp - TP Hồ Chí Minh và bãi chôn lấp Tràng Cát – Hải Phòng [5]

Ô chôn l ấp mới Ô chôn l ấp cũ

 Nh ận xét chung về đặc trưng của nước rỉ rác:

Dựa vào thành phần đặc trưng trong nước rác của các bãi rác tại Việt Nam cũng như trên thế giới ta nhận thấy:

- Thành phần hữu cơ trong nước rác tại các bãi rác mới là rất cao (COD dao động trong khoảng 10.000 – 70.000 mg/l) còn trong các bãi rác cũ thì thành phần

hữu cơ thấp và chủ yếu là các thành phần hữu cơ khó phân hủy sinh học

- Nitơ trong nước rác mà đặc biệt là amoni ở trong nước rác rất lớn (dao động

từ 1.000 – 2.000 mg/l) nếu không có các biện pháp tiền xử lý thì sẽ ảnh hưởng rất

lớn đến các quá trình xử lý sinh học

- Bên cạnh đó nồng độ Ca2+trong nước rác khá cao sẽ làm ảnh hưởng tới việc

vận hành và thiết kế các công trình xử lý

1.3.5 Các công ngh ệ xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp chứa lượng lớn các chất độc hại khó

bị phân hủy sinh học có mùi hôi thối và màu nâu đậm thành phần của nó gồm có các hợp chất hữu cơ, vô cơ các khác hòa tan kim loại nặng… tất các đều gây độc

hại tới con người và môi trường Có thể sử dụng các phương pháp như lọc lắng tuyển nổi, oxi hóa, trao đổi ion, keo tụ, điện hóa, oxi hóa nâng cao, lọc màng để

xử lý loại nước thải này

Theo bản chất của phương pháp xử lý nước rác có thể chia chúng thành phương pháp lý học phương pháp hóa học, phương pháp sinh học… Một hệ thống hoàn chỉnh để xử lý nước rỉ rác cần kết hợp các quá trình trên sao cho đạt hiệu quả

xử lý cao nhất Tùy theo mức độ ô nhiễm và năng lực tài chính mà lựa chon phương

án thích hợp nhất

1.3.6 Công ngh ệ xử lý nước rỉ rác trên Thế Giới

 Quy trình xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc [7]:

Ở Hàn Quốc hiện nay có tổng cộng 284 bãi rác sinh hoạt lượng nước rác từ các bãi rác này lên tới 14.000 m3/ngày Trong đó lượng nước rác từ các bãi rác SudoKwon là gần 5.000 m3/ngày chiếm khoảng 36% Về cách thức xử lý nước rác

ở các bãi rác sinh hoạt hiện đang hoạt động có 50 cơ sở dùng cách xử lý sinh học trước rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung 102 cơ sở tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát

ra ngoài Ở bãi rác SudoKwon so với ban đầu thì khoảng 1-10 năm lượng BOD

giảm khoảng 100 lần (từ 20.000 xuống còn 200mg/l) Nitơ tăng lên khoảng 4-8 lần (300-500mg/l lên đến 2.200mg/l) và chênh lệch lượng nước rác giữa mùa mưa và mùa khô lên đến 2 đến 3 lần Khối lượng và chất lượng nước cũng thay đổi theo

thời gian Vì vậy cần phải thiết lập các công nghệ sinh học kết hợp lý hóa và các cách thức vận hành tối ưu cho từng thời điểm khác nhau

Xét về mặt công suất của trạm tại SudoKwon là lớn nhất thế giới trạm có công suất thiết kế lên đến 6.700m3/ngày trong đó dự kiến 4.700 m3/ngày là nước

rác từ bãi rác mới và 2.000 m3/ngày là từ bãi rác cũ Dây chuyền xử lý nước rác ở đây gồm 3 công đoạn sau:

- Khử Nitrit/Nitrat hóa bằng công nghệ MLE để xử lý Nitơ

- Đông keo tụ bằng hóa chất để xử lý các chất hữu cơ khó tan còn lại trong nước đã qua công đoạn 1

- Oxy hóa bằng Fenton và cuối cùng là các bể lọc cát và than hoạt tính để lọc

và đưa nước qua xử lý vào tái sử dụng

- Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại nhà máy SudoKwon:

Kênh dẫn nước rỉ rác  Bể chứa  Điều hòa lưu lượng (phân hủy chất khó tan)  Trộn hóa chất  Khử nitrat/nitrat hóa (nước) Lắng 01 (cô đặc bùn, ép bùn)  Keo tụ lần 01  Lắng 02 (cô đặc bùn, ép bùn)  Fenton  Lắng 03 (lọc cát  lọc than hoạt tính  Tái sử dụng)  Xả nước

 Quy trình xử lý nước rỉ rác tại miền Bắc nước Đức [7]:

Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức được tham khảo là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong công nghệ xử lý là áp dụng các quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat để loại bỏ nitơ bên cạnh đó bể lắng được áp dụng với mục đích lắng các bông cặn từ quá trình sinh học và để giảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng đến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được áp dụng để loại bỏ một phần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơ lửng Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại sau quá trình

khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân hủy sinh học làm tăng hiệu quả xử lý cho quá trình sinh học phía sau và khoáng hóa một phần hữu cơ tạo thành CO2 và

H2O Sau bể oxy hóa bằng ozone các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bể tiếp xúc sinh học quay Bể lọc là bước cuối cùng của dây chuyền xử lý với mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bể tiếp xúc sinh

học quay sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức đươc trình bày trong hình Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong nước rỉ rác như COD, NH4+ sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức:

Nước rỉ rác  Nitrat hóa  Khử Nitrat  Lắng  Lọc  Oxy hóa với ozone  Bể tiếp xúc sinh học  Lọc  Nguồn tiếp nhận

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

Hệ thống xử lý được thiết kế cho lưu lượng nước rác 100 m3/ngày hàm lượng các chất ô nhiễm BOD = 250 mg/l

Thuyết minh công nghệ:

Nước rác được xử lý theo qui trình các bước:

- Xử lý hóa lý: sử dụng tinh thể Canxi

- Xử lý sinh học: kết hợp quá trình xử lý hiếu khí và khử nitơ

- Xử lý bậc cao: xử lý màng kết hợp hấp phụ bằng cacbon hoạt tính

Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Koumyoji/Ichinomiya: Nước rỉ rác  Bể điều hòa  Bể phản ứng Ca (CaCO3  thải bỏ)  Bể trung hòa  Bể xử lý BOD  Bể Nitrat hóa  Bể khử Nito  Bể hiếu khí  Xử

lý bằng màng (Bùn  Ép  Thải bỏ)  Hấp phụ cacbon  Khử trùng  Nước sau xử lý

 Quy trình xử lý nước rác tại URM – Nova Scotia – Canada

Hệ thống xử lý được thiết kế cho lưu lượng nước rác 140 m3/ngày hàm lượng các chất ô nhiễm COD = 30.000 mg/l; BOD = 25.000 mg/l

Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại URM – Nova Scotia – Canada:

Nước rỉ rác  Bể cân bằng  (NaOH) Bể điều chỉnh pH (Bùn  Máy ép bùn)  (HCl) Điều chỉnh pH  Bể yếm khí  (Cấp O2) Hồ hiếu khí 01  Hồ hiếu khí 02 (Bùn  Máy ép)  Hồ lắng  Bãi lọc tự nhiên

Nước rác sau khi thu gom được bơm qua bể cân bằng để điều hòa lưu lượng

và nồng độ Sau đó được điều chỉnh tới pH = 9,5 bằng NaOH để kết tủa các kim loại nặng và giảm các chất rắn hòa tan trong nước thải Bùn thải thu được từ quá trình này được đưa qua máy ép bùn Tiếp đó sử dụng HCl để điều chỉnh pH thích hợp trước khi đưa nước thải qua bể xử lý yếm khí Nước thải được tiếp tục qua hồ hiếu khí 1 tại đây có sử dụng máy thổi khí để cấp Oxi,oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Hồ hiếu khí 2 có kết hợp quá trình lắng bùn lượng bùn một phần được tuần hoàn Sau đó nước được đưa qua hồ lắng để loại bỏ các chất rắn rồi cuối cùng đi vào bãi lọc tự nhiên Bãi lọc này chia 2 ngăn một là ao nước một sử dụng cây thực vật để xử lý các chất hữu cơ còn lại đồng thời khử nitơ, photpho có trong nước thải Tổng diện tích của bãi lọc lên tới 5,5 ha

 Nhận xét chung về công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới:

Qua một số công nghệ xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp trên thế giới ta nhận thấy một hệ thống xử lý nước rỉ rác bao gồm những công đoạn sau:

- Xử lý các ion kim loại trong nước rỉ rác mà chủ yếu Ca2+bằng cách sục khí

CO2

- Xử lý các chất hữu cơ và ni tơ trong nước rác bằng công nghệ sinh học như: yếm khí, thiếu khí, hiếu khí

- Xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy bằng các phương pháp hóa lý như: keo

tụ - tạo bông; than hoạt tính và quá trình màng

1.3.7 Công ngh ệ xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang được áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giải quyết vấn đề xử lý chất thải rắn của cả nước Tuy nhiên phương pháp này đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạt động của các

xe vận chuyển rác gây ra bụi, rung và tiếng ồn, khí rác, mùi đặc biệt là nước rỉ rác

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

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

- Quy trình vận hành bãi chôn lấp;

- Thành phần chất thải rắn sinh hoạt và chất thải rắn đô thị đưa vào bãi chôn lấp phức tạp;

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

- Nhiệt độ cao của Việt Nam;

- Giá thành xử lý bị khống chế;

- Giới hạn về chi phí đầu tư

Hai quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện đang áp dụng tại các bãi chôn lấp: Nam Sơn (Hà Nội), Gò Cát (thành phố Hồ Chí Minh) được liệt kê dưới đây:

 Trạm xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn

Nước rác từ các ô chôn lấp đang hoạt động (hoặc hồ hiếu khí) được bơm qua song chắn rác đặt ở miệng hố thu để loại bỏ rác có kích thước lớn hơn 1 – 1,5 mm sau đó nước rác được dẫn vào bể sục vôi và có hệ thống sục khí bằng máy thổi khí riêng với mục đích loại bỏ kim loại nặng và khử Nitơ ở bước tiếp theo Nước rác được điều chỉnh pH nhờ hệ thống cấp NaOH hoặc CaO Sau khi qua bể sục vôi nước thải chảy qua 2 bể lắng ngang để lắng cặn vôi Nước sau khi tách cặn vôi được bơm vào bể điều hòa, bùn cặn vôi sau khi được tách ở bể lắng ngang được bơm sang bể chứa bùn vôi Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên lên bể tách Cacbonat (bể lắng) và được cho chảy về hố bơm 1 để điểu chỉnh pH trong khoảng

10 – 12 sau đó được bơm lên tháp Stripping

Nước thải sau khi đã được nâng pH (pH = 12) để lượng N-NH4 chuyển thành N-NH3 sẽ được xử lý bằng tháp stripping (có khả năng loại bỏ N-NH3 từ 360 mg/l

xuống còn 10mg/l) trước khi được cho qua bể SBR Tiếp đó nước thải được đưa qua hệ thống bể xử lý sinh học bao gồm có bể đệm Selector và bể sinh học hiếu khí Việc thiết kế bể đệm Selector nhằm đảm bảo ổn định môi trường cho cụm xử

lý vi sinh vật sau đó đồng thời bổ sung thêm các chất dinh dưỡng như phosphos và nguồn carbon (đường/rỉ đường…) bùn sinh học sẽ được hồi lưu trực tiếp từ Bể

lắng thứ cấp về bể này Hệ thống sục khí sẽ cung cấp ôxy cho quá trình ôxy hoá cũng như xáo trộn đều các hóa chất và các chất dinh dưỡng bổ sung

Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn:

Nước rỉ rác  Bể trộn vôi  Bể lắng cặn vôi  Bể điều hòa  Bể điều hòa

 Tháp Stripping  Bể Selector  Bể xử lý sinh học  Bể lắng  Cụm bể oxy hóa  Bể lọc cát  Bể khử trùng  Nước đầu ra

Nước thải sau khi qua xử lý sinh học vẫn còn độ màu cao và còn chứa các

hợp chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học Do đó chúng được cho qua hệ thống xử

lý oxy hoá bậc cao để khử màu và xử lý triệt để các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ còn lại Nước thải sau khi cho qua hệ thống xử lý oxy hoá này được bơm lên thiết

bị lắng Semultech trên Semultech có ngăn được gắn máy khuấy để khuấy trộn nước thải với polymer nhằm tăng khả năng lắng để tách hoàn toàn cặn bùn ra khỏi nước trước khi qua bể lọc cát Bùn lắng xuống đáy bể Semultech được định kỳ xả

về bể chứa bùn

Nước thải sau khi được tách bùn ở bể Semultech được dẫn đến hệ thống lọc cát Bể lọc cát có tác dụng loại bỏ hoàn toàn các cặn lơ lửng trước khi qua bể khử trùng Quá trình rửa ngược bể lọc cát bằng hệ thống bơm rửa ngược lấy nước từ

bể chứa nước sạch Nước sau khi tách cặn ở bể lọc cát được cho qua bể khử trùng

rồi thải bỏ

 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát

Nước rác từ bãi chôn lấp theo mương dẫn chảy về hố thu gom và lắng cặn sau đó nước tự chảy tràn qua lưới chắn rác và vào hồ sinh học yếm khí có chứa xơ dừa, tại đây diễn ra quá trình phân huỷ các chất ô nhiễm bằng các vi sinh vật yếm khí dính bám trên xơ dừa Nước rác sau khi qua cụm xử lý sinh học yếm khí đã được loại bỏ một phần đáng kể chất ô nhiễm sẽ được bơm vào hệ thống bể vôi tại đây hầu hết các kim loại sẽ được giữ lại đồng thời cũng làm giảm đáng kể các chất

ô nhiễm trước khi được đưa vào hệ thống Tháp Stripping xử lý nitơ Tiếp theo nước thải được đưa vào hệ thống xử lý sinh học hiếu khí tại bể Selector sẽ được điều chỉnh môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật rồi được đưa vào