Embed Size (px)
DESCRIPTION
công nghệ xử lý nước rỉ rác
Citation preview
UY BAN NHÂN DÂN TINH BINH DƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THU DÂU MÔT
KHOA TAI NGUYÊN-MÔI TRƯỜNG
_____________________
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC RỈ RÁC
TÊN SINH VIÊN :
LÊ TRÂN PHƯỚC AN
TRÂN MINH CƯỜNG
LÝ THỊ THU DIỆU
NGƯỜI HƯỚNG DẪN:
Th.S.ĐAO MINH TRUNG
Binh Dương, tháng 05 năm 2015
1
UY BAN NHÂN DÂN TINH BINH DƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THU DÂU MÔT
KHOA TAI NGUYÊN-MÔI TRƯỜNG
_____________________
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC RỈ RÁC
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: LỚP D13QM02
Th.S.ĐÀO MINH TRUNG LÊ TRẦN PHƯỚC AN
Mã số SV:1328501010130
TRẦN MINH CƯỜNG
Mã số SV:1328501010132
LÝ THỊ THU DIỆU
Mã số SV:1328501010133
Binh Dương, tháng 05 năm 2015
2
MỤC LỤC
DANH MỤC VIẾT TẮT .......................................................................................5
DANH MỤC BẢNG................................................................................................6
DANH MỤC HINH.................................................................................................7
MỞ ĐÂU..................................................................................................................8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RI RÁC...............................................9
1.1 . Sự hinh thành nước rỉ rác...........................................................................…91.2 . Thành phần và tính chất nước rỉ rác.............................................................9
1.2.1. Thành phần và tính chất nước rỉ rác ...........................................................9
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ.......................12
1.2.2.1. Thời gian chôn lấp.............................................................................13
1.2.2.2. Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn.....................14
1.2.2.3. Chiều sâu bãi chôn lấp.......................................................................14
1.2.2.4. Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi............................................. 14
1.2.2.5. Độ ẩm rác và nhiệt độ .......................................................................14
1.2.2.6. Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại ............................15
1.2.3. Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn ...............................15
1.2.3.1. Lưu lượng nước chảy vào bãi chôn lấp........................................... 15
1.2.3.2. Lưu lượng nước đi ra khỏi bãi chôn lấp.......................................... 15
1.3. Tổng quan công nghệ xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước....................15
1.3.1.Công nghệ xử lý nước rác ở nước ngoài...................................................15
1.3.1.1. Xử lý nước rác tại Mỹ.......................................................................16
1.3.1.2. Xử lý nước rác tại Nhật Bản.............................................................17
1.3.1.3. Xử lý nước tại Hàn Quốc..................................................................19
1.3.2. Công nghệ xử lý nước rác ở Việt Nam.....................................................19
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RI RÁC.......................21
2.1. Xử lý cơ học.................................................................................................. 22
3
2.2. Xử lý sinh học............................................................................................... 23
2.3. Xử lý hóa – lý................................................................................................ 26
2.4. Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác.................................................. 28
2.4.1. Cánh đồng tưới........................................................................................ 28
2.4.2. Cánh đồng lọc.......................................................................................... 34
2.4.3. Một số loài thủy sinh thực vật ..................................................................36
CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RI RÁC....................................40
3.1. Công nghệ xử lý nước rác mới................................................................... 40
(1) Song chắn rác........................................................................................ 43
(2) Bể keo tụ.................................................................................................43
(3) Công nghệ UASB...................................................................................44
(4) Bể bùn hoạt tính.....................................................................................45
(5) Quá trình lắng.........................................................................................46
(6) Oxy hóa với phản ứng fenton.................................................................47
3.2. Công nghệ xử lý nước rác cũ.......................................................................48
(1) Bể điều hòa.............................................................................................49
(2).Bể sục khí...............................................................................................50
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ...................................................51
4.1. Kết luận.........................................................................................................51
4.2. Kiến nghị.......................................................................................................51
TAI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................52
4
DANH MỤC VIẾT TẮT
BCL Bãi Chôn Lấp
BOD biochemical oxygen demand – nhu cầu oxy hóa
COD chemical oxygen demand – nhu cầu oxy hóa học
5
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: thành phần của nước rỉ rác…………………………………………………10
Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý cơ học…………………………………………….22
Bảng 2.2: Các phương pháp xử lý sinh học………………………………………….23
Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý hóa lý……………………………………………..27
Bảng 2.4 Đặc trưng xem xét khi thiết kế cánh đồng………………………………….33
Bảng 3.1: Thành phần nước rác mới………………………………………………….40
Bảng 3.2: Thành phần nước rỉ rác cũ…………………………………………………48
6
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Mô hình xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc chậm.....................................30
Hình 2.2 Mô hình xử lý nước thải bằng cách lọc nhanh……………………………...32
Hình 2.3 Cánh đồng lọc với dòng chảy đứng (VF)…………………………………...35
Hình 2.4 Cánh đồng lọc với dòng chảy ngang (HF)………………………………….35
Hình 2.5 Một số loài thủy sinh thực vật tiêu biểu…………………………………….37
Hình 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác mới…………………………………….41
Hình 3.2: Các loại song chắn rác……………………………………………………...43
Hình 3.3: song chắn rác tự động………………………………………………………43
Hình 3.4: Mô hình bể keo tụ…………………………………………………………..44
Hình 3.4: Bể UASB…………………………………………………………………...44
Hình 3.5: Bể bùn hoạt tính……………………………………………………………46
Hình 3.6: Phản ứng fenton…………………………………………………………….47
Hình 3.7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác cũ………………………………………...49
Hình 3.8: Bể điều hòa…………………………………………………………………50
Hình 3.9: Bể sục khí…………………………………………………………………..50
7
MỞ ĐẦU
Hiện nay cùng với ;sự phát triển của xã hội, đời sống dần được cải thiện, nhu cầu tiêu
dung ngày càng tăng thì lượng rác sinh ra ngày càng lớn, đặc biệt là rác sinh hoạt.
Lượng rác sinh hoạt gia tăng dẫn đến lượng nước rỉ rác sinh ra ngày càng nhiều. Ô
nhiễm bởi nước rỉ rác từ lâu đã là vấn đề nan giải, được sự quan tâm của toàn xã hội.
Hàng loạt nghiên cứu , áp dụng nhiều công nghệ xử lý khác nhau đã được triển khai,
với mục tiêu cuối cùng là xác định phương án xử lý nước rác thích hợp đảm bảo đạt
tiêu chuẩn thải, không gây ô nhiễm, nguy hại đến sinh thái môi trường và ảnh hưởng
đến sức khỏe cộng đồng.
Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý lượng nước rỉ
rác còn đang tồn động, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rác còn đang hiện hữu, và
công nghệ tham khảo điển hình đối với xử lý nước rỉ rác của các BCL mới trong
tương lai. Và với hiện trạng lượng chất thải rắn thải ra môi trường ngày càng nhiều và
theđó các công trình xử lý chúng cũng được xây dựng lên để đáp ứng nhu cầu xử lý
đặc biệt là các bãi chôn lấp là xu hướng đúng đắn hiện nay. Chính vì thế bài tiểu luận
này sẽ giúp mọi người một phần nào hiểu rõ hơn về nguồn gốc hình thành nước rỉ rác
và các công nghệ đã được áp dụng để xử lý nước rĩ rác.
8
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RI RÁC
1.1. Sự hinh thành nước rỉ rác
Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ
rác thải chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn
lấp, nước rỉ rác được hình thành chủ yếu do nước mưa và nước ép từ các lỗ rỗng của
chất thải do các thiết bị đầm nén gây ra.
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.
1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác
1.2.1. Thành phần và tính chất nước rỉ rác
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp,
loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng của bãi
rác cũng tác động đến thành phần nước rác… Song , về cơ bản nước rỉ rác gồm 2
thành phần chính: đó là các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ.
- Các chất hữu cơ: Axit humic, axit fulvic, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn
góc 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.
9
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:
Bảng 1.1: thành phần của nước rỉ rác:
Thành phần Bãi mới Bãi lâu năm(>10 năm)
Khoảng giá trị Trung bình
BOD5 2000 - 20000 10000 100 – 200
TOC (mg/l) 1500 – 20000 6000 80 – 160
COD (mg/l) 3000 – 60000 18000 100 – 500
TSS (mg/l) 200 – 2000 500 100 – 500
Nitơ hữu cơ (mg/l) 10-800 200 80 – 120
Amoniac (mg/l) 10 – 800 200 20 – 40
Nitrat (mg/l) 5 – 40 25 5 – 10
Tổng photpho (mg/l) 5 – 100 30 5 - 10
Othophotpho (mg/l) 4 - 80 20 4 - 8
Độ kiềm, mg CACO3/L
1000 – 10000 3000 200 – 1000
Độ pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 7,5
Canxi, (mg/l) 50 – 1500 250 50 – 200
Clorua (mg/l) 200 – 3000 500 100 – 400
Tổng lượng sắt (mg/l) 50 – 1200 60 20 - 200
Sulfat (mg/l) 50 – 1000 300 20 - 50
10
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
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.
11
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 H 2 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.
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ
Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh học
cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy
từ rác.
Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên
liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt
và nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi
lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc
hại, bùn từ trạm xử lý.
12
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
- pH nghiêng về tính axit
- BOD cao Tỷ lệ BOD/COD cao
- Nồng độ NH4+ và nito hữu cơ cao
- Vi sinh vật có số lượng lớn
- 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
- pH trung tính hoặc kềm
- BOD thấp Tỷ lệ BOD/COD thấp
- Nồng độ NH4+
- Vi sinh vật có số lượng nhỏ
- Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng thấp
Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự thay
đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu là axit béo bay hơi. Các axit thường
là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl và nhân
vòng thơm. Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của nước rác nghiêng về
tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rò rỉ có sự biến đổi
thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của các axit fulvic và
13
humic. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa một
phần nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
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
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều.
Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình thành là
nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình
thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi
trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là m giảm lưu lượng nước rác. Đồng
14
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.
1.2.3. Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn
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
1.3. Tổng quan công nghệ xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước
1.3.1. Công nghệ xử lý nước rác ở nước ngoài
Có thể kể đến một số phương pháp và công nghệ hiện hành trên thế giới như sau:
15
- Với lượng nước rác ít, không bị ô nhiễm bởi kim loại nặng và các hóa chất độc
hại thì nước rác được bom trở lại bể chôn lấp để giúp quá trình phân hủy rác
hoặc sử dụng để tưới cho các vùng cây công nghiệp.
- Nếu không có các ô nhiễm đặc biệt, nước rác được đưa vào xử lý chung với hệ
thống xử lý nước thải đô thị (nếu gần vị trí trạm xử lý) như guồn cung cấp hữu
cơ. Phương pháp này được áp dụng nhiều ở các nước như Hà Lan, Thụy Điển.
- Tại các nước công nghiệp thì nươc rác được xử lý tại chổ và sau khi đạt tiêu
chuẩn ra hệ thống thoát nước chung. Có rất nhiều công nghệ được triển khai áp dụng,
phụ thuộc vào thành phần nước rác cần xử lý và yêu cầu của tiêu chuẩn thải. Các hệ
thống này có giá thành đầu tư, chi phí vận hành cao, vận hành phức tạp, và đòi hỏi kỹ
sư vận hành phải có tay nghề cao. Nói chung hệ thống xử lý gồm phần:
o Khối xử lý sinh học: nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ (BOD, COD, NH4+
) như: hệ xử lý hiếu khí, hệ xử lý kị khí, hệ xử lý kị khí ngược dòng
( Chảy ngược qua lớp bùn kị khí: Upflow Anaerobic Sludge Blauket –
UASB).
o Khối xử lý sử dụng phương pháp hóa – lý và ứng dụng công nghệ cao:
nhằm xử lý các chất ô nhiễm đặc biệt, chất vô cơ. Tùy công nghệ mà
gồm các mođun khác nhau như: oxy hóa – khử, keo tụ - kết tủa, lọc (vi
lọc, thẩm thấu ngược), hấp phụ, khử trùng.
1.3.1.1. Xử lý nước rác tại Mỹ
Để xây dựng hệ thống xử lý nước rác, ví dụ Công ty DEQ đã thực hiện:
- Đánh giá lưu lượng nước thải sinh ra từ bãi rác.
- Đánh giá đặc trưng ô nhiễm của nước rác, dự báo diễn biến ô nhiễm theo thời
gian. Đối với các bãi rác chưa vận hành sẽ thu thập các bãi rác gần nhất và so sánh với
điều kiện khí hậu, thời tiết, công nghệ chôn lấp của từng bãi chôn lấp.
- Xác định tình trạng của nguồn nước nhận, gia thành xử lý, hậu quả đối với môi
trường, khó khan về phương diện kỹ thuật, tiêu chuẩn thải, tính tương hợp với các
thành phần thiết bị và vận hành của bãi chôn lấp rác.
- Xác định các chỉ tiêu thải chung và đặc thù.
- Xác định giá thành xây dựng và vận hành hệ xử lý nước rác.
- Lựa chọn phương pháp xử lý tổng thể (nước, bùn…) tối ưu trên cơ sở giá thành
xây dựng và vận hành hệ thống.
16
Trên cơ sở đặc trưng của nguồn nước nhận sẽ tiến hành các công nghệ khác nhau.
Ví dụ hòa, trộn lẫn với hệ nước thải sinh hoạt, sử dụng để tưới tiêu, xử dụng tại chỗ và
xả vào nguồn nước mặt hoặc một phương thức nào khác.
Đối với phương pháp trộn lẫn với nước thải sinh hoạt, Cục Môi Trường Mỹ không
yêu cầu bất kỳ một giai đoạn xử lý và tiền xử lý nào. Phương pháp hòa trộn này được
thực hiện khá phổ biến ở vùng Tây Bắc nước Mỹ tại các bãi rác St. Johnson (Oregon),
Cedar Hills (Washington), Cathcart Snobomish County (Washington), Kent Highland
(Kent Washington)…
Đối với giải pháp sử dụng vào mục đích tưới tiêu, nước rác cần được xử lý sơ bộ
thei tiêu chuẩn “Standard for leachate spray irrigation management; October 28,
1992”. Xử lý sơ bộ được thực hiện phổ biến ở Oregon (Mỹ) tại các bãi rác Coffin
Sutte (Corvallis Oregen), Riverband (Yamhill County).
Đối với giài pháp xử lý nước rác tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt, xử lý nước rác
được thực hiện phối hợp các công nghệ thích hợp nhằm đạt tiêu chuẩn thải do
National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES) qui định và các tiêu chuẩn
đặc thù khác của vùng (ví dụ, phải sử dụng thêm công nghệ màng để tách loại phức
chất nickel tại một số bãi rác tại miền Tây nước Mỹ).
Để đạt mục tiêu xử lý nước rác, các biện pháp kỹ thuật không chỉ sử dụng các công
nghệ hiện đại, thiết bị đắt tiền mà còn tận dụng mọi kha năng sẵn có. Một ví dụ về xử
lý nước rác tại đường cao tốc 101 tại Canada đã được xây dựng vào năm 1988 với giá
thành 4,2 triệu đôla Canada nhưng vẫn chưa đáp ứng với tiệu chuẩn mới ban hành nên
đã phải hoàn thiện thêm. Hệ thống xử lý duoc975 HMRs Solid Waste Depatment hoàn
thiện vào năm 1992 với giải pháp công nghệ đã được sử dụng hệ thống xử lý ngập
nước và ao hồ sinh học. nuoch71 rác với lưu lượng 130m3/ngày (COD: 30000 mgO2/L,
BOD:25000 mgO2/L) được điều chỉnh pH về 9,5 nhằm kết tủa các kim loại nặng sau
đó đươc xử lý hiếu khí ( hệ cao tải). Nước sau khi ra khỏi hệ thống yếm khí được dẫn
vào hai hồ hiếu khí nhằm xử lý tiếp tục BOD,COD. Nước được tiếp tục lắng trong hồ
rồi chảy qua vùng nước ngập mặt có nuôi trồng thực vật để xử lý nốt phần COD, BOD
dư đồng thời hợp chất Nitơ. Hệ thống trên sử dụng một phần diện tích 5 ha đất. Loại
hình công nghệ trên được sử dụng khá phổ biến ở Canada và Bắc Mỹ.
1.3.1.2. Xử lý nước rác tại Nhật Bản
Công nghệ xử lý nước rác có đặc thù riêng so với các nước tiên tiến khác. Từ năm
1995 trong chương trình hành động khẩn cấp về cải thiện điều kiện môi trường sống 17
(Emergency Establishment Act for Improvement Facilities) qui định: lượng rác thải
sinh hoạt được xử lý bằng phương pháp đốt. Nước rác thấm từ tro đốt chứa hàm lượng
muối vô cơ rất cao, hàm lượng chất hữu cơ và hợp chất nitơ thấp nhưng có chứa độc tố
hữu cơ (hợp chat71 hữu cơ có chứa Clo và Dioxin). Cho đến năm 1998, lượng rác
được đốt ở Nhật Bản không thấp hơn 78 % (240 triệu tấn rác trên năm). Do lượng
dioxin sinh ra khá cao nên năm 1997 hình thành điều luật “Hành động kiểm soát
dioxin”.
Đặc thù nước rác trên quyết định công nghệ xử lý nước rác của các hang trên cơ
sở thế mạnh của mình.
Công nghệ xử lý của hang Tsukishima kikai (TSK)
- Công nghệ tách ion canxi.
- Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh
học, tấm sục khí. Các thiết bị xử lý sinh học trên thích hợp cho nước thải loãng, tiết
kiệm năng lượng, không xử lý hợp chất nitơ (vì không có).
- Tách loại muối: sử dụng kĩ thuật thẩm thấu ngược hoặc điện thẩm tích.
- Kỹ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinhthu hồi muối, ly tâm,
sấy bốc hơi).
Công ngệ xử lý nước rác của Hãng Kubota Corporation
- Công nghệ chống kết tủa các chất lắng động từ nước rác trong đường ống hoặc
trong nguồn nước nhận.
- Công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý chất
hữu cơ có nồng độ thấp).
- Khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt hợp chất hữu cơ đã chuyển hóa thành nitrat).
- Tách loại chất hữu cơ có sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) clorua để tách
một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai đoạn hấp thụ trên than hoạt tính ghép
nối sau đó.
- Công nghệ thuận lợi cho giai đoạn vận hành, bảo trì, tiết kiệm năng lượng.
- Phân hủy dioxin.
Đó là những nét chung nhất của công nghệ xử lt1 nước rác tại Nhật Bản và là nét
riêng so với các nước tiên tiến khác.
18
1.3.1.3. Xử lý nước tại Hàn Quốc
Ở Hàn Quốc hiện tại coo1 284 bãi rác sinh hoạt, lượng nước rác từ các bãi rác
này lên đến 14000m3/ngày. Trong đó, lượng nước rác từ bãi rác SudoKwon là gần
5000m3/ngày, chiếm khoảng 36%. Về cách thức xử ký nước rác, ở các bãi rác đang
hoạt dộng hiện có 50 cơ sở dung caach1 xử lý sinh học trước sau đó mới dẫn về xử lý
chung; 92 cơ sở đưa thẳng nước rác về trạm xử lý chung; 102 cơ sở tự xử lý hoàn toàn
rồi cho thoát ra ngoài. Kể từ khi ban hành những qui định cho chỉ tiêu nitơ và amoni
năm 1999 và sau đó năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý rác từ bãi rác sinh hoạt đã
được bổ sung hoặc lắp dặt các thiết bị xử lý nitơ mới, trong đó, phần lớn công nghệ xử
lý nitơ vận hành theo kiểu MLE (Modified Ludzack - Ettinger ). Cũng có hơn 10 bãi
rác nhỏ dung công nghệ R/O sau công nghệ sinh học.
Ở bãi rác SudoKwon, so với ban đầu (1-2 năm) thì sau khoảng 10 năm, BOD đã
giảm 100 lần (20000 mg/L xuống còn 200 mg/L), nitơ tăng khoảng 4-8 lần (300-500
mg/L lên 2200 mg/L),và chênh lệch lượng nước rác trong mùa khô và mùa mưa từ 2-3
lần. Khối lượng và chất lượng của nước rác thay đổi theo từng giờ theo thời gian. Vì
vậy, cần phải kết hợp giữa công nghệ sinh học và công nghệ hóa lý và phải thiết lập
các điều kiện vận hành tối ưu phù hợp voi71dac985 thù nước rác ở từng thời điểm
khác nhau.
Xét về mặt công suất, trạm xử lý nước rác tại SudoKwon lớn nhất thế giới.
Trạm có công suất thiết kế 6700m3/ngày, trong đó dự kiến 4700m3/ngày là nước rác từ
bãi rác mới và 2000m3/ngày từ bãi rác cũ. Dây chuyền xử lý nước rác ở đây gồm 3
công đoạn sau: (1) khử nitrat/nitrat hóa bằng công nghệ MLE để xử lý nitơ; (2) đông
keo tụ bằng hóa chất để xử lý các chất hữu cơ khó tan còn lại trong nước đã xử lý qua
nitrat/nitrat hóa; (3) oxy hóa 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. Từ thang12/2003, công đoạn oxy hóa
fenton được chuyển thành công đoạn đông keo tụ bằng phương pháp hóa học và hiện
tại đang hoạt động với hai công đoạn đông keo tụ.
1.3.2. Công nghệ xử lý nước rác ở Việt Nam
Các bãi chôn lấp ở Việt Nam hiện nay đang tiến tới quá trình chôn lấp hợp vệ
sinh. Một số bãi rác ở thành phố lớn như Hà Nội (Nam Sơn), TP.Hồ Chí Minh (Tam
Tân, Gò Cát, Phước Hiệp) và một vài bãi chôn lấp khác đã bắt đầu tuân thủ qui trình
19
thiết kế, vận hành bãi chôn lấp hợp vệ sinh và áp dụng các biện pháp kỹ thuật như xây
dựng hệ thống lót đáy chống thấm, mạng lưới đường ống thu nước rác, xử lý nước rác,
vận hành có lớp phủ trung gian, đầm nén rác, thực hiện qui trình đóng bãi v.v. Nhưng
bài toán về công nghệ xử lý nước rác ở nước ta vẫn đang trong quá trình hoàn thiện. Cí
thể là sự tuân thủ của các kqui trình kỹ thuật từ khâu thiết kế, thi công, vận hành chôn
lấp vẫn chưa đạt yêu cầu hoặc không hoàn thiện và đồng bộ theo qui định của một bãi
chôn lấp hợp vệ sinh. Tại các bãi chôn lấp vẫn còn phổ biến hiện tượng nước ngập
trong rác, không hạn chế được sự gia nhập của nước mưa, nước ngầm vào ô chôn lấp.
Cùng với việc không phân loại rác từ nguồn nên thành phần rác thải đem đi chôn lấp
rất phức tạp và công nghệ xử lý nước rác chưa thực sự được nghiên cứu một cách bài
bản để phù hợp với đặc thù nước rác ở Việt Nam, nên hầu hết các công trình xử lý đều
không đạt được yêu cầu đề ra, nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn môi trường TCVN
5945-1995, cột B và TCVN 6984-2001.
Do xử lý nước rác ở Việt Nam mới được quan tâm từ khoảng thời gian không
quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chưa nhiều. Các hệ thống
được xây dựng để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là do tính bức xúc của xã
hội tại địa phương của nơi có bãi chôn lấp rác. Do tính chất địa phương nên công nghệ
xử lý nước rác cũng có tính đặc thù rất cao được xác lập bởi đơn vị thực hiện công
nghệ, năng lực công nghệ và điều kiện khả thi trong thực hiện của địa phương đó.
Một số hệ xử lý (Thái Nguyên và Nam Định) chỉ thực hiện bước tách một phần
cặn không tan, hoạt động không ổn định. Các hệ xử lý Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh được
xây dựng qui mô và đầy đủ hơn.
20
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RI 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:
- Xử lý cơ học
- Xử lý sinh học
- Xử lý hóa học
- Hệ thống lọc tự nhiên
- …
Và thông thường, để xử lý nước rỉ rác người ta thường áp dụng phương pháp cơ
học, kết hợp với phương pháp xử lý sinh học và hóa học vì quá trình cơ học có chi phí
thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính chất của nước rỉ rác. Tuy nhiên,
nước 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.
21
- 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 việc cải tiến, sửa đổi một cách dễ dàng và thuận tiện cho công nghệ
xử lý tiếp theo.
2.1. Xử lý cơ học
Xử lý cơ học là quá trình xử lý sơ bộ, bao gồm các công trình và thiết bị như
song chắn rác, lướii chắn rác, lưới lọc bể lắng, bể lọc với vật liệu là cát thạch anh để
tách các chất không hòa tan ra khỏi nước rác, nhiều khi người ta còn dùng bể tuyển nổi
để tách các chất lơ lửng không tan và dầu mỡ.
Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý cơ học
Phương pháp cơ học Đặc điểm
Song chắn Loại bỏ rác, vỏ đồ hợp, các mẫu đá, gỗ và các vật thải
khác. Song chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, cũng
có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ.
Lưới lọc Để khử các chất lơ lững có kích thước nhỏ. Lưới lọc có
kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm.
Điều hòa lưu lượng Duy trì dòng thải gần như không đổi, khắc phục những
vấn đề về vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải
gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây
chuyền xử lý.
Lắng Loại bỏ các tạp chất ở dạng huyền phù. Sự lắng của các
hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực
Xyclon thủy lực Khi chất lỏng chuyển động quay tròn trong các Xuclon
thủy lực, lực ly tâm tác dụng lên các hạt rắn làm văng
chúng ra ngoài
Máy ly tâm - Lọc ly tâm: tách huyền phù l\khi đòi hỏi có độ ẩm
không cao và cần rữa triệt để
- Lắng ly tâm: là quá trình phân riêng huyền phù nhờ lực
thể tích của pha phân tán
22
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.
2.2. Xử lý sinh học
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.
Bảng 2.2: Các phương pháp xử lý sinh học
Phương pháp xử lý Đặc điểm
A. Hiếu khí Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi có O2
a. Sinh trưởng lơ lửng
- Bùn hoạt tính Trong quá trình hoạt tính chất hữu cơ và vi sinh được
sục khí. Bùn hoạt tính lắng xuống và được tuần hoàn
về bể phản ứng. Các quua1 trình bùn hoạt tính bao
gồm: dòng chảy đều, khuấy trộn hoàn chỉnh, nạp nước
vào bể theo cấp, làm thoáng kéo dài, quá trình ổn định
tiếp xúc…
- Nitrat hóa Ammonia được oxy hóa thành nitrat. Quá trình khử
BOD có thể thực hiện trong cùng một bể hay trong bể
riêng biệt.
- Hồ sục khí Thời gian lưu nước trong hồ có thể vài ngày. Khí được
sục để tăng cường quá trình oxy hóa chất hữu cơ.
23
- SBR Các quá trình tương tự bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc
ổn định chất hữu cơ lắng và tách nước sạch sau xử ký
chỉ xảy rat ring một bể.
b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc sinh học
(Tricling Filter)
Nước được đưa vào bể có các vật liệu tiếp xúc…Bể lọc
sinh học gồm có các loại: tải trọng thấp, tảo trọng cao,
lọc hai bậc…Các vi sih vật sống trên bề mặt vật liệu
tiếp xúc, hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ. Cung cấp
không khí và tuần hoàn nước là rất cần thiết trong quá
rình hoạt động.
- Bể tiếp xúc sinh học
quay (RBC)
Gồm các đĩa tròn bằng vật liệu tồng hợp đặt sát gần
nhau. Các đĩa quay này một phần ngập trong nước.
B. Kị khí
a. Sinh học lơ lững Nước thải được trộn với sinh khối vi sinh vật. Nước
thải trong bể phản ứng thường được khuấy trộn và đưa
đến nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh học kị khí xảy
ra.
- Quá trình kị khí cổ điển
(conventional)
Chất thải nồng độ cao hoặc bùn được ổn định trong bể
phản ứng.
- Quá trình tiếp xúc Chất thải được phân hủy trong bể kị khí khuấy trộn
hoàn chỉnh. Bùn được lắng tại bể lắng và tuần hoàn trở
lại bể phản ứng.
- UASB Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể dưới
lực nặng của nước và khí biogas từ quá trình phân hủy
sinh học tạo thành lớp bùn lơ lững, khuấy trộn liên tục.
Vị sinh vật kị khí có điều rất tốt để hấp thụ và chuyển
đổi chất hữu cơ thành khí metan và cacbonic. Bùn
được tách và tự tuần hoàn lại bể UASB bằng cách xử
dụng thiết bị tách rắn- lỏng – khí.
- Khử Nitrat Nitrit và nitrat bị khử thành Nitơ trong môi trường
24
thiếu khí. Cần có một số chất hữu cơ làm nguồn cung
cấp cacbon nhu6 metanol, axit acetic, đường…
- Hệ thống kết hợp các
quá trình kị khí, thiếu
khí và hiếu khí.
Photpho và nitơ được loại bỏ trong hệ thống này. Nitơ
được loại trong quá trình thiếu khí. Photpho được giải
phóng nhờ các quá trình kị khí và thiếu khí. Việc xử
dụng Photpho, ồn định chất hữu cơ và nitrat hóa
ammonia được thực hiện trong bể phản ứng hiếu khí.
b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc khí Nước thải được đưa từ phía trên xuống qua các vật liệu
tiếp xúc trong môi trường kị khí. Có thể xử lý nước
thải có nồng độ trung bình và thời gian lưu nước ngắn.
- EBR và FBR Bể gồm các vật liệu tiếp xúc như các, than, sỏi. Nước
và dòng tuần hoàn được bom từ đáy bể đi lên sao cho
duy trì vật liệu tiếp xúa ở trạng thái trương nở hoặc già
lòng. Thích hợp vói khi xử lý nước thải có nồng độ cao
vì nồng độ sinh khối được duy trì trong bể khá lớn.
Tuy nhiên, thời gian strar – up tương đối lâu.
- Đĩa quay sinh học Các đĩa tròn được gắn vào trục trung tâm và quay
trong khi chìm hoàn toàn trong nước. Màng vi sinh vật
phát triển trong điều kiện kị khí và ổn định chất hữu
cơ.
- Khử nitrat Quá trình sinh trưởng dính bám trong môi trường kị
khí và có mặt của nguồn cung cấp cacbon, khử nitrit và
nitrat thành nitơ
c. Sinh trưởng lơ
lững và dính bám
kết hợp
Kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lững và dính bám để
ổn định chất hữu cơ
C. Hồ xử lý hiếu khí -
kị khí
Hồ xử lý dạng này thường là những hồ tự nhiên hoặc
nhân tạo và được lắp đặt lớp lót chống thấm. Quá trình
sinh học xảy ra trong hồ có thể là kị khí, tùy tiện hoặc
hiếu khí.25
D. Xử lý đất (land
treatment)
Tận dụng thực vật, đặc tính của đất và các hiện tượng
tự nhiên khác để xử lý nước rỉ rác bằng việc kết hợp
các quá trình lý - hóa – sinh cùng xảy ra.
E. Tuần hoàn nước Nước rỉ rác có nồng độ cao được tuần hoàn về bãi rác.
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,
- 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.
2.3. Xử lý hóa – lý
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.
Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý hóa lý
26
Phương pháp xử lý Đặc điểm
Keo tụ, tạo bông Hệ keo bị mất ổn định do sự phân tán
nhanh của hóa chất keo tụ. Chất hữu cơ,
SS, photphat, một số kim loại và độ đục
bị loại bỏ khoi nước. Các loại muối nhôm
sắt và polymer hay được sử dụng làm hóa
chất keo tụ.
Kết tủa Giảm độ hòa tan bằng các phản ứng hóa
học. Độ cứng, photphat và nhiều kim loại
nặng được tạo ra khỏi nước rỉ rác
Oxy hóa Các chất oxy hóa như ozon,H2O2, clo,
kali, permanganate… được oxy hóa các
chất hữu cơ, H2S, sắt và một số kim loại
khác. Ammonia và cianua chỉ bị oxy hóa
bởi các chất oxy hóa mạnh.
Phản ứng khử Kim loại được khử thành các dạng kết tủa
và chuyển thánh các dạng ít độc hơn (ví
dụ: Crom). Các chất oxy hóa cũng bị
khử( quá trình loại do clo dư trong nước).
Các hóa chất khử hay sử dụng: SO2,
NaHSO3, FESO4.
Trao đổi ion Dung để khử các ion vô cơ có trong nước
rỉ rác
Hấp thụ bằng cacbon hoạt tính Dung để khử COD, BOD còn lại, các chất
độc và các chất hữu cơ khó phân hủy.
Một số kim loại cũng được hấp thụ.
Cacbon thường sử dụng dưới dạng bột và
dạng hạt.
Ưu điểm: 27
- 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.
2.4. Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác
2.4.1. 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
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
28
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.
Nguyên tắc xây dựng:
Cánh đồng tưới thường xây dựng ở những nơi có độ dốc tự nhiên, cuối dòng
nước ngầm, cách công trình thu nước cấp không dưới 200m đối với đất á sét, 300m
với á cát và 500m với cát, cuối hướng gió và cách xa khu dân cư tùy thuộc vào loạ i
cánh đồng và lượng nước thải.
Phải xem xét nhu cầu nước của cây trồng theo các yếu tố loại cây trồng, thời vụ,
loại đất và giai đoạn sinh trưởng mà sử dụng nước thải để tưới.
Kích thước các ô tưới không nhỏ hơn 3ha, nếu ô hình chữ nhật thì bố trí tỉ lệ
chiều rộng/chiều dài khoảng 1:4 đến 1:8, chiều dài của ô khoảng 300-1.500m để thuận
lợi cho việc cơ giới hóa.
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 hô hấp của thực vật. Việc chảy tràn ra khỏi hệ thống được khống chế hoàn
toàn nếu có thiết kế chính xác.
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
khử trùng nước thải trước khi đưa vào hệ thống hoặc ngừng tưới nước thải 1 tuần trước
khi thu hoạch để bảo đảm an toàn cho sản phẩm.
29
Để thiết kế hệ thống này ta cần các công thức tính toán sau:
Lh + Pp = ET + W + R
Trong đó:
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)
Hinh 2.1 Mô hinh 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 30
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 khi sử dụng chúng làm nước sinh hoạt sẽ gây bệnh methemoglobinenia ở trẻ
em. Nếu khu vực xử lý nằm trong tình trạng yếm khí, H2S sẽ sinh ra làm nước ngầm
có mùi hôi.
Để xác định khả năng thấm lọc của đất người ta thường khoan các lỗ đường
kính 100-300 cm. Đáy của lỗ nằm ngang mực với tầng đất cần cho thiết kế, đổ đầy
nước, độ thấm lọc được xác định theo hai cách: độ sâu của lớp nước rút đi trong một
khoảng thời gian nhất định hay là thời gian cần thiết để nước trong lỗ rút xuống một
mức nào đó.
31
Hinh 2.2 Mô hinh 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 trinh 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 2.4 Đặc trưng xem xét khi thiết kế cánh đồng
32
Đặc trưng xem xét Kiểu công trình Ghi Chú
Tính thấm của đất Chảy tràn mặt
Thấm nhanh
Lọc chậm
Phù hợp với vùng đất có tính
thấm cao. Tốc độc tải thủy vực
gia tăng theo tính thấm của đất.
Ô nhiễm tầng nước
ngầm tiềm năng
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
33
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
Chảy tràn mặt
Độ dốc lớn có thể (1) gia tăng
chi phí cho công trình đất (2)
gia tăng 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 xử lý.
Độ dốc nhỏ thì lại yêu cầu
tăng chi phí công tác đất để tạo
độ dốc lớn hơn.
2.4.2. Cánh đồng lọc
Phân loại
Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành 2 nhóm chính:
- Cánh đồng lọc trồng cây ngập nước.
- Cánh đồng lọc trồng cây dòng chảy ngầm với dòng chảy ngang hoặc đứng.
Thực vật trồng trong các cánh đồng thường là các loại thực vật thủy sinh với
các đặc điểm: thân thảo, thân xốp, rễ chùm, nổi lên mặt nước, ngập hẳn…
34
Hình 2.3 Cánh đồng lọc với dòng chảy đứng (VF)
Hình 2.4 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 35
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.
2.4.3. Một số loài thủy sinh thực vật
Các loài thủy sinh vật thường sử dụng trong xử lý nước thải bao gồm:
(1). Thủy thực vật sống chim
Loại thủy thực vật này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở các
nguồn nước có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn
nước, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào nước. Do đó các loài thủy sinh thực
vật này không hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải.
(2). Thủy thực vật sống trôi nổi
Rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nước, thân và
lá của nó phát triển trên mặt nước. Nó trôi nổi trên mặt nước theo gió và dòng nước.
Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.
(3). Thủy thực vật sống nổi
Loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt
nước. Loại này thường sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định.
36
Hinh 2.5 Một số loài thủy sinh thực vật tiêu biểu
Chức năng của thủy sinh vật trong việc làm sạch nước:
- Rễ và /hoặc thân: Làm giá bám cho vi khuẩn phát triển; lọc và hấp thu chất rắn.
- Thân và /hoặc lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước: Hấp thu ánh mặt trời , do đó
ngăn cản sự phát triển của tảo; làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý; làm
giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển; chuyển oxy từ lá xuống rể.
a) Cây sậy
Loại sậy được chọn để xử lý nước thải có tên khoa học là Phragmites comminis.
Sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệp nhất. Hệ sinh
vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp
thụ kim loại nặng trong nhiều loại nước thải khác nhau. Các cánh đồng sậy có thể xử
lý được nhiều loại nước thải có độc chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn.
Cây sậy có thân dày và có thể cao 4m sau 5 năm. Rễ cây sậy có khả năng làm tăng
lượng oxy trong bể cát và bảo đảm khả năng chảy qua cát.
37
b) Cỏ Vetiver
Cỏ vetiver phát triển được ở mức nhiệt độ trung bình là 18-250C, nhiệt độ
tháng lạnh nhất trung bình là 50C, nhiệt độ tối thiểu tuyệt đối là -150C. Khi mặt đất
đóng băng, cỏ sẽ chết. Nhiệt độ mùa hè nóng 250C sẽ kích thích cỏ phát triển nhanh,
sự sinh trưởng thông thường bắt đầu ở nhiệt độ hơn 120C. Cỏ vetiver có sức chịu đựng
đối với sự biến động khí hậu cực kỳ lớn như hạn hán kéo dài, lũ lụt, ngập úng. Khả
năng chịu ngập úng kéo dài đến 45 ngày ở luồng nước sâu 0,6-0,8m và chịu được biên
độ nhiệt từ -100C đến 480C.
Lượng mưa phù hợp khoảng 300 mm, nhưng trên 700 mm có lẽ thích hợp hơn
để cỏ tồn tại suốt thời gian khô hạn.
Phát triển tốt ở điều kiện ẩm hoặc ngập nước hoàn toàn trên ba tháng. Tuy
nhiên, chúng cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện khô hạn nhờ hệ thống rễ đâm ăn sâu vào
đất nên cỏ vetiver có thể chịu đựng được khô hạn và trên các triền dốc.
Thích hợp trong vùng có lượng ánh sáng cao. Cỏ vetiver mọc tốt nhất ở đất cát
sâu.
Tuy nhiên, cỏ cũng phát triển được ở phần lớn các loại đất, từ đất vertisol nứt -
đen đến đất alfisol đỏ. Cỏ còn mọc trên đá vụn, đất cạn và cả đất trũng ngập nước.
Chịu đựng được pH có biên độ lớn từ 3,0 đến 11 hoặc 3-12,5 Ngoài ra, loài cỏ
này cũng có khả năng chịu đựng được mặn và các kim loại nặng ở nồng độ cao như
Arsenic (100-250 ppm), đồng (50-100 ppm), Cadminium (20-60 ppm), thuỷ ngân (5
ppm)
c) Lục bình
Bèo tây (Eichhrnia crassipes Solms) còn được gọi là lục bình hay bèo Nhật Bản
là loài thực vật thủy sinh, thân thảo, sống nổi theo dòng nước.
Tăng trường nhanh trong nhiệt độ nước từ 28 -300C và ngưng tăng trưởng khi
nhiệt độ nước lên tới 400C hoặc dưới 100C. Có thể sinh sản vô tính và hữu tính
d) Ngổ
38
Ngổ là cây thân thảo, mọc bò, thân rỗng giòn, dài 20-30cm, có nhiều lông, mùi
thơm, lá nhằn, mọc đối, không cuốn, hơi ôm thân. Rau ngổ thích hợp trên vùng đất
nhiều nước như ruộng lầy, ao hồ.
39
CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RI RÁC
3.1. Công nghệ xử lý nước rác mới
Bảng 3.1: Thành phần nước rác mới
STT Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
1. pH 4,8-6,2
2. Độ kiềm mg/l 1200-4500
3. TOC mg/l 18700-31900
4. COD mg/l 39614-59750
5. BOD mg/l 30000-48000
6. VFA mg/l 21878-25182
a.Axetic mg/l 2569-5995
a.Propionic mg/l 1309-2663
a.Butyric mg/l 4122-4842
a.Valeric mg/l 1789-2838
7. TSS mg/l 1760-4311
8. VSS mg/l 1120-3190
9. N tổng mg/l 336-2500
10. N-NH3 mg/l 297-2350
11. N-NO3- mg/l 5-8,5
12. P-tổng mg/l 55,8-89,6
40
13. Độ cứng mg/l 5833-9667
14. Ca2+ mg/l 1670-2739
15. Mg2+ mg/l 404-678
16. Cl- mg/l 4100-4890
17. SO42- mg/l 1590-2390
18. Fe mg/l 204-208
[Nguôn: Khoa Môi trường – Trường đại học Bách Khoa TPHCM &.ĐH Văn
Lang]
Hinh 3.1: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác mới
41
Thuyết minh công nghệ:
Nước rác sau khi thu gom bằng hệ thống ống dẫn , tập trung vào hố thu gom,
qua song chắn rác để loại bỏ cặn, tạp chất có thể gây tắc nghẽn hệ thống xử lý.
Nước rác mới có nồng độ hữu cơ cao nên thường được lưu trong hồ chứa với
thời gian dài ( khoảng vài chục ngày) để các chất hữu cơ tự phân hủy hoặc được sục
khí để tăng tốc độ phân hủy và đồng thời hạn chế mùi hôi. Tiếp theo, nước thải được
đưa vào bể keo tụ tạo bông nhằm loại bỏ Canxi và SS. Sau khi khử Canxi và cặn, nước
thải được đưa qua bể UASB để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ và chuyển hoá các
chất khó phân hủy, phức tạp thành những chất đơn giản dễ phân hủy hơn.
Hiệu quả khử COD trong UASB đối với nước rác khá cao, có thể lên
đến 95% (thông thường > 90%, tải trọng 20kg COD/(m3.ngày)). Sau UASB, nước
thải chảy qua hệ thống bùn hoạt tính để tiếp tục phân hủy các chất hữu cơ còn lại nhờ
vi sinh hiếu khí. Hiệu quả khử COD của bể bùn hoạt tính khoảng 70% (tải trọng
0,6 kg COD/(m3, ngày)). Tuy nhiên, mặc dầu hệ thống sinh học hoạt động rất hiệu
quả (BOD sau xử lý còn lại rất thấp < 10 mg/l) nhưng COD còn đến 400 – 1000 mg/l
(trung bình 600 mg/l) vì là các chất không phân hủy sinh học. Chính vì vậy, nước thải
phải được xử lý tiếp tục bằng phương pháp oxy hoá với phản ứng Fenton
(H2O2, xúc tác là sắt và mangan). Nước sau bể bùn hoạt tính được acid hóa đến pH =
3,5, bổ sung xúc tác và oxi già. Phản ứng xảy ra mãnh liệt trong khoảng 1 giờ. Sau đó,
nứơc thải được trung hòa đến pH trung tính, kết tủa phần sắt dư. Nước sau xử lý đạt
tiêu chuẩn loại B mất mùi, mất màu, trong suốt, sau đó tiếp tục xử lý trong hồ sinh
học để đạt tiêu chuẩn loại A. Bùn từ các bể oxy hoá, UASB, lắng 2 được tập trung về
bể chứa bùn, nén và được chôn lấp ngay trên bãi rác.
42
(1) Song chắn rác
Loại bỏ cận, tạp chất có thể gây tắc nghẽn hệ thống xử lý
Hình 3.2: Các loại song chắn rác Hình 3.3: song chắn rác tự động
(2) Bể keo tụ: Loại bỏ Canxi và SS.
Gồm có 3 bể:
- Bể trộn: Phương pháp khuấy trộn sẽ tạo dòng chảy rối trong nước và được
đánh giá dựa vào cường độ và thời gian khuấy trộn.
- Bể tạo bông: là nơi các hạt keo đã bị mất ổn định bắt dính lại với nhau để tạo
các hạt lớn.
- Bể lắng: các bông cặn sau khi tạo thành sẽ được loại bỏ khỏi nước nhờ tại bể
lắng.
43
Hinh 3.4: Mô hinh bể keo tụ
(3) Công nghệ UASB
Nguyên tắc hoạt động UASB là viết tắc của cụm từ Upflow Anearobic Sludge
Blanket, tạm dịch là bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí. UASB
được thiết kế cho nước thải có nồng độ ô nhiễm chất hữu cơ cao và thành phần chất
rắn thấp. Nồng độ COD đầu vào được giới hạn ở mức nhỏ nhất là 100mg/l, nếu
SS>3000mg/l không thích hợp để xử lý bằng UASB. UASB là quá trình xử lý sinh học
kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc
phù hợp (v<1m/h).
Hinh 3.4: Bể UASB
44
NGUYÊN LÝ :
Cấu tạo của bể UASB thông thường bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể,
tầng xử lý và hệ thống tách pha..
Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể dưới lực nặng của nước và khí biogas
từ quá trình phân hủy sinh học tạo thành lớp bùn lơ lững,, xáo trộn liện tục.
Vi sinh vật kị khí có điều kiện rất tốt để hấp thụ và chuyển đổi chất hữu cơ thành chất
khí metan và cacbonic. Bùn được tách và tự tuần hoàn lại bể UASB bằng cách sử dụng
thiết bị tách rắn- lỏng- khí.
Trong bể lọc ngược qua tầng bùn kị khí UASB, các chất bẩn hữu cơ trong nước thải
được giữ lại và ô xy hoá trong điều kiện yếm khí ngay tại trong lớp bùn hoạt tính kỵ
khí ở vùng đáy bể.
Các chất khí tạo thành trong quá trình lên men trong lớp bùn này sẽ nổi lên, cuốn theo
các hạt bùn và được tách khỏi chúng khi va phải tấm chắn phía trên. Các hạt bùn được
quay rơi trở lại tầng cặn.
Khí được thu và dẫn ra ngoài về thùng chứa khí. Nước thải sau khi lắng tách bùn cặn
được thu về máng nước trong phía trên và dẫn ra khỏi bể.
Ưu điểm nổi bật:
-Xử lý các loại chất thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao, COD-15000mg/L;
-Hiệu suất xử lý BOD có thể đến 80%
-Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống
(4) Bể bùn hoạt tính
- Bùn hoạt tính kỵ khí trong bể đóng vai trò quyết định trong việc phân hủy và
chuyển hoá chất hữu cơ.
- Thời gian để hình thành các tầng bùn hoạt tính kỵ khí trong bể UASB thường
kéo dài từ 2 đến 3 tháng.
- Bùn cặn dư thừa trong bể được định kỳ xả ra ngoài. Lượng bùn cặn này phần
lớn đã được ổn định nên có thể đưa trực tiếp đến các thiết bị làm khô.
- Hiệu quả khử COD của bể bùn hoạt tính khoảng 70% (tải trọng 0,6
kgCOD/(m3, ngày)).
45
- Tuy nhiên, mặc dù hệ thống sinh học hoạt động rất hiệu quả (BOD sau xử lý
còn lại rất thấp < 10 mg/l) nhưng COD còn đến 400 – 1000 mg/l(trung bình 600
mg/l) vì là các chât không phân hủy sinh học.
Hinh 3.5: Bể bùn hoạt tính
(5) Quá trinh lắng:
Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm giảm COD, màu,
mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước
thải chủ yếu là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung
bằng phương pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.
Nước trong - sạch, chứa rất ít chất hữu cơ, sau khi được khử trùng sẽ xả ra
nguồn nước sông hồ. Bùn hoạt tính lắng xuống, phần lớn được tuần hoàn trở lại bể bùn
hoạt tính, một phần gọi là bùn hoạt tính dư được tiếp tục đưa đi xử lý.
Nước thải chảy vào bể được hòa trộn với bùn hoạt tính tuần hoàn. Để cung cấp
oxy cho vi sinh vật - bùn hoạt tính và khuấy trộn đều hỗn hợp, người ta dùng thiết bị
khuấy trộn bằng không khí nén hoặc cơ khí.
Các chất bẩn trong nước thải sẽ hấp phụ lên bề mặt bùn hoạt tính..
Các chất lơ lửng không tan trong nước cũng hấp phụ lên bề mặt tế bào - bùn
hoạt tính
Bùn hoạt tính lắng xuống ở bể lắng hai còn chưa khá nhiều chất chưa được
chuyển hóa. Trước khi tuần hoàn về bể bùn hoạt tính, người ta cho tái sinh.
46
Tái sinh bùn hoạt tính bao gồm làm thoáng - sục khí vào bùn mà không cho
thêm chất bẩn vào nữa. tiết kiệm được nhiều dung tích chung của bể bùn hoạt tính,
tránh được hiện tượng yếm khí trong bể
(6) Oxy hóa với phản ứng fenton
- H2O2, xúc tác là sắt và mangan.
- Nước sau khi qua bể bùn ht, được acid hóa Ph=3,5 bổ sung xúc tác và oxy già.
- Phản ứng xảy ra mãnh liệt trong 1h.
- Trung hòa Ph, kết tủa phần sắt dư.
Hinh 3.6: Phản ứng fenton
Sử dụng phản ứng oxy hóa để phá hủy các chất độc hại là một phương pháp xử
lý ô nhiễm có hiệu quả.
Từ đầu những năm 70 người ta đã đưa ra một quy trình áp dụng nguyên tắc
phản ứng Fenton để xử lý ô nhiễm nước thải mà theo đó hyđro peroxyt phản ứng với
sắt (II) sunfat sẽ tạo ra gốc tự do hyđroxyl có khả năng phá hủy các chất hữu cơ.
Trong một số trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ
chuyển hóa thành CO2 và nước
Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại B mât mùi, mât màu, trong suôt, sau đó tiếp
tục xử lý trong hồ sinh học để đạt tiêu chuân loại A.
47
Bùn từ các bể oxy hoá, UASB, lắng 2 được tập trung vế bể chứa bùn, nén và
được chôn lâp ngay trên bãi rác.
3.2. Công nghệ xử lý nước rác cũ
Bảng 3.2: Thành phần nước rỉ rác cũ
STT Thành phần Đơn vịNước rác Đông
Thạnh
1. pH 7,8-8,4
2. Độ kiềm mg CaCO3/l 2.000 – 8.000
3. COD mg O2/l 1.080 – 4.000
4. BOD mgO2/l 384-1100
5. TSS mg/l 125-640
6. N tổng mg/l 450-1450
7. N-NH3 mg/l 400-1360
8. N-NO3- mg/l 1-3,2
9. P tổng mg/l 10-31
10. Ca2+ mg/l 980-2000
11. Cl- mg/l 4200-4500
12. SO42- mg/l 1100-2640
13. Fe tổng mg/l 160-300
14. Coliform mg/l 5.10^6-40.10^6
48
Hinh 3.7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác cũ
Thuyết minh công nghệ:
Nước rác được gom từ các hố thu, sau khi qua song chắn rác để loại tạp chất có
thể ảnh hưởng đến các công trình xử lý tiếp theo, đi vào bể điều hoà nhằm điều hoà
lưu lượng và chất lượng nước. Từ bể điều hoà, nước thải được đưa vào bể sục khí
nhằm giảm lượng COD dễ phân hủy, nhưng chủ yếu là để khử nitơ. Sau đó, nước thải
đưa qua bể keo tụ và tiến hành keo tụ với tác chất là phèn bùn ở pH 5 và hàm lượng
phèn là 2000 - 2500mg/l. Tiếp theo, COD trong nước thải sẽ bị oxy hoá bằng H2O2
với xúc tác là mangan và sắt (II) . Liều lượng H2O2 và FeSO4 tương ứng là 2 – 3 l/m3
và 3 - 5 kg/m3. Nước sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn loại B. Bùn từ bể keo tụ và bể
oxy hoá sẽ được thu gom, xử lý, chôn lấp ngay tại bãi rác.
(1) Bể điều hòa: Nhằm điều hòa lưu lượng và chất lượng nước
Cấu tạo bể điều hòa khá đơn giản, bể điều hòa có thể có thêm hệ thống thổi khí
hoặc khuấy trộn nhằm đồng đều dòng thải, oxy hóa sơ bộ các chất hữu cơ và tránh sự
phát sinh vi khuẩn kị khí phân hủy gây mùi hôi thối
49
Hinh 3.8: Bể điều hòa
(2).Bể sục khí
Sục khí với tốc độ cao, tạo ra quá trình sinh học hiếu khí.
Hinh 3.9: Bể sục khí
50
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Tóm lại tuy thành phần chất thải rắn và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác
nhau ở mỗi nước những nước rỉ rác phát sinh từ các BCL nhìn chung đều có tính chất
giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao đối với nước rỉ rác mới, và nồng độ COD,
BOD thấp đối với BCL đã vận hành trong thời gian dài. Khả năng phân hủy sinh học
của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, sự thay đổi này có thể được giám sát bằng việc
kiểm tra tỉ lệ BOD5/COD. Vào thời gian đầu, tỉ lệ này sẽ nằm khoảng 0,5 hoặc lớn
hơn. Tỉ số BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ thành phần hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị
phân hủy sinh học. Trong các BCL vận hành lâu, tỉ lệ này rất thấp, nằm trong khoảng
0,050,2. Tỷ lệ thấp như vậy là do nước rỉ rác cũ chứa lignin, acid humic và acid fulvic,
là những chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Theo thời gian vận hành BCL, giá trị pH
của nước rỉ rác tăng theo thời gian thì nồng độ NH3 trong nước rỉ rác tăng lên rất cao (
2.000mg/L).
Với thành phần phức tạp và thay đổi nhanh của nước rỉ rác, công nghệ xử lý nước
rỉ rác của các nước trên thế giới đều kết hợp các quá trình sinh học, hóa học, và hóa lý.
Hầu hết công nghệ xử lý đều bắt đầu với xử lý nito bằng phương pháp cổ điển (Nitrat
hóa và khử nitrat), với nồng độ ammonia nhỏ hơn 1.000mg/L. Phương pháp này cho
hiệu quả khử cao nhưng với nồng độ nito lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp này bị
hạn chế. Phụ thuộc vào điều kiện tiêu chuẩn xả thải của mỗi nước , các bước xử lý tiếp
theo sau quá trình sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân
hủy thường được áp dụng là phương pháp hóa –lý (keo tụ/ tạo bông, tha hoạt tính),
oxy hóa nâng cao ( fenton, ozone…), màng lọc…
4.2. Kiến nghị
- Siết chặt quản lý hoạt động của BQL.
- Đầu tư, hỗ trợ nghiên cứu và phát triển các công nghệ xử lý rác thải cũng
như nước rỉ rác.
- Có chính sách hỗ trợ nguồn nhân lực làm việc tại khu xử lý.
- Phối kết hợp với các tổ chức môi trường khác để giảm thiểu lượng rác phát
sinh.
51
TAI LIỆU THAM KHẢO
1. Hồ Công Danh, Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp Phước Hiệp bằng phương pháp keo tụ
2. Đào Sỹ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan, ngày 25 tháng 05 năm 2009, Xử lý nước thải giấy bằng phản ứng fenton, tạp chí KH và CN, tập 12, số 05-2009, trang 37-45.
3. Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2002, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải. Nhà xuất bản Khoa Học và Kĩ Thuật
4. Nguyễn Văn Phước, 2008, Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
52
CÂU HỎI CUA CÁC NHÓM
Nhóm 4: Nêu tên các công nghệ xử lý nước rỉ rác,phương pháp xử lý( sinh học, hóa,lý…)
Các công nghệ xử lý nước rỉ rác là:
Công nghệ xử lý nước rỉ rác mới
Công nghệ xử lý nước rỉ rác cũ
Các phương pháp xử lý:
Phương pháp sinh học
+ Bể UASB
+ Bể bùn hoạt tính
+ khử Nitrat
Phương pháp hóa học:
+ Bể keo tụ
+ Bể oxy hóa
Phương pháp hóa lý:
Nhóm 3: Mô hình xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc chậm thì nước thải cần đạt các tiêu chuẩn như thế nào khi xử dụng mô hình này để xử lý nước?
- 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 nghiệp.
Nhóm 10: Trong quá trình xử lý nước rỉ rác qua bể uasb thì có thể xử lý được các chất gì, khả năng xử lý của bể uasb có hiệu quả không?
Xử lý các loại chất thải có nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao, COD, BOD
Hiệu quả xử lý:
Có thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống
Hiệu suất xử lý BOD có thể đến 80%
Nhóm 9: Quá trình công nghệ mới có mang lại hiệu quả cao hay không? vì sao? nó có ưu điểm như thế nào?
Nhóm mình không có trình bày công nghệ mới hay cũ, mà là công nghệ xử lý nước rác mới, nước rác cũ
Mỗi công nghệ thì để xử lý các loại nước rác mới và nước rác cũ, các công nghệ để xử lý mỗi loại khác nhau nên hiệu quả khác nhau nên không so sánh được.
53
Nhóm14: Tại sao bể UASB chỉ dành cho nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao và hàm lượng chất rắn thấp?
Mục đích thiết kế để xử lý được chất hữu cơ: có các vi sinh sinh vật kị khí để xử lý các chất hữu cơ.
Nhóm 7: Ưu nhược điểm của CNXL nước rỉ rác mới và cũ
Nhóm 6: Sự khác nhau xử lý nước thải bằng cách lọc châm và nhanh? Mô hình nào hiệu quả hơn? Ưu nhược điểm từng loại?
Ưu nhược điểm của từng loại:
Lọc nhanh:
Ưu điểm
- Đỡ tốn thời gian- Xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập mặn của nước
biển vào các túi nước ngầm- Tái sử dụng các chất dinh dưỡng và trử nước thải lại để sử dụng cho các vụ
mùa.
Nhược điểm:
- Dạng đạm hữu cơ có thể chuyển hóa thành đạm nitrat và đi vào nước ngầm. Nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/L khi sử dụng chúng làm nước sinh hoạt sẽ gây bệnh methemoglobinenia ở trẻ em.
- Nếu khu vực xử lý nằm trong tình trạng yếm khí, H2S sẽ sinh ra làm nước ngầm có mùi hôi
Lọc chậm:
Ưu điểm:
- Xử lý nước rỉ rác- Ít tốn chi phí để đầu tư công nghệ xử lý
Nhược điểm:
- Thời gian xử lý chậm- Nước thải có thể thấm xuống nước ngầm
Nhóm 2: CNXL nước rác cũ nếu bỏ qua chuyển nước qua hồ sinh học , vậy khi đo quy chuẩn có đạt tiêu chuẩn để thải ra ngoài không? vì sao?
Nếu không xử lý qua hồ sinh học thì nước thải chỉ đạt tiêu chuẩn loại B, cũng có thể thải ra ngoài nhưng qua xử lý hồ sinh học sẽ đạt tiêu chuẩn loại A tốt hơn cho các mục đích xử lý khác.
Nhóm 5: Khi xử lý bằng phương pháp hóa học thì sẽ sinh ra các chất độc hại khác , phải xử lý các chất đó như thế nào?
54
Nhóm 1: So sánh 2 công nghệ xử lý? ưu và nhược điểm?
Nhóm 8: Phương pháp nào trong xử lý nước rác là phương pháp chính? quá trình xử lý ra sao?
- Phương pháp sinh học là phương pháp chính
Nhóm 13 giống Nhóm 6
Nhóm 11: Xử lý ở bể fenton nước loại B vậy có thể thải ra môi trường trực tiếp chưa hay phải xử lý ra loại A?
- Xử lý ở bể fenton nước loại B có thể thải ra môi trường trực tiếp nhưng qua xử lý hồ sinh học sẽ đạt tiêu chuẩn loại A tốt hơn cho các mục đích xử lý khác.
55
