Công nghệ xử lý nước rỉ rác

GVHD: TS. Trần Minh Chí 1

MỤC LỤC

DANH MỤC VIẾT TẮT…………………………………………………………….....2

DANH MỤC BẢNG………………………………………………………………..…..3

DANH MỤC HÌNH ……………………........................................................................4

MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………..5

1. Tính cấp thiết ....................................................................................................... 5

2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu ................................................................ 5

2.1 Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 5

2.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 5

3. Cấu trúc tiểu luận ................................................................................................. 6

CHƯƠNG 1 Tổng quan về nước rỉ rác ........................................................................... 7

1.1. Sự hình thành nước rỉ rác ..................................................................................... 7

1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác ..................................................................... 7

Thành phần và tính chất nước rỉ rác .............................................................. 7 1.2.1.

Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ ......................... 10 1.2.2.

Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn .................................. 13 1.2.3.

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

2.1. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác .................................................................... 15

Xử lý cơ học ................................................................................................ 15 2.1.1.

Xử lý sinh học .............................................................................................. 15 2.1.2.

Xử lý hóa – lý .............................................................................................. 16 2.1.3.

Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác ..................................................... 18 2.1.4.

2.2. các công nghệ xử lý nước rỉ rác .......................................................................... 28

Công nghệ AEROTANK ............................................................................. 28 2.2.1.

Công nghệ UASB ........................................................................................ 29 2.2.2.

Công nghệ UNITANK ................................................................................ 30 2.2.3.

Công nghệ MBR .......................................................................................... 32 2.2.4.

Công nghệ MBBR ....................................................................................... 35 2.2.5.

2.3. Các mô hình xử lý đang được áp dụng tại một số bãi chôn lấp chất thải rắn trên

thế giới và Việt Nam.................................................................................................. 36

Thế giới ........................................................................................................ 36 2.3.1.

Việt Nam...................................................................................................... 37 2.3.2.

CHƯƠNG 3 Kết luận .................................................................................................... 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO .……………………………………………………………50


DANH MỤC VIẾT TẮT

CTR : Chất thải rắn

BCL : Bãi chôn lấp

BOD : Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá

COD : Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học

TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh


DANH MỤC BẢNG

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

mới và lâu năm.

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

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


DANH MỤC HÌNH

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

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

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

Hình 2.4 Sơ đồ cánh đồng lọc dòng chảy ngầm

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

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

Hình 2.7 Một số loài thủy sinh thực vật tiêu biểu

Hình 2.8: Nguyên tắc hoạt động bể Aerotank

Hình 2.9: Nguyên tắc hoạt động bể UASB

Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động bể Unitank

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

Hình 2.12 Sơ đồ dây chuyền công nghệ MBR

Hình 2.13 Làm sạch màng lọc bằng thổi khí

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

Hình2.15 : Nguyên tắc hoạt động bể MBBR

Hình 2.16: Sơ đồ hoạt động bể ABR

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

Hình 2.18 Rác được gom về đổ thành đống.

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

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

Hình 2.21: Màng rêu xanh tại hồ sục khí

Hình 2.23: Quá trình lắng

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

Hình 2.25 :Sơ đồ tổng thể hệ thống đất ngập nước tại bãi rác thị trấn Hùng

Quốc- huyện Trà Lĩnh – tỉnh Cao Bằng


MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết

Chất thải rắn đô thị là một vấn đề nóng bỏng tại nhiều thành phố. Với tốc độ gia

tăng dân số và mức sống, lượng rác thải sinh hoạt đầu người ngày càng tăng, đặc biệt là

tại các thành phố lớn như TP. Hồ Chí Minh. Hiện nay, mỗi ngày thành phố thải ra

khoảng 6.600 tấn rác thải sinh hoạt, trong đó tỉ lệ thu gom chỉ đạt 50-60% khu vực

ngoại thành và 80-95% khu vực nội thành.

Công tác thu gom vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn TP.HCM

tuy đã được quan tâm và đầu tư tuy nhiên công nghệ chủ yếu hiện nay vẫn là chôn lấp

tại các bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Theo Cục Cảnh sát Phòng chống tội phạm về môi

trường, hiện mức độ ô nhiễm trong lĩnh vực thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn

diễn biến rất phức tạp. Không chỉ tại TP.HCM mà trên phạm vi cả nước đã nảy sinh

tình trạng mất an ninh trật tự tại các bãi chôn lấp do người dân ngăn cản hoạt động vận

chuyển chất thải về các bãi chôn lấp. Lý do chính là do quy hoạch các bãi chôn lấp gần

khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường và tác động không nhỏ đến đời sống sinh hoạt của

người dân.

Một trong những vấn đề môi trường phát sinh tại các bãi chôn lấp là mùi hôi và

nước rỉ rác phát sinh trong quá trình tồn lưu và chôn lấp rác. Với đặc điểm độ ẩm cao

và lượng mưa lớn, lượng nước rỉ rác phát sinh là một vấn đề lớn tại các bãi chôn lấp.

Chính vì vậy, trong khuôn khổ tiểu luận này, nhóm chúng tôi muốn tìm hiểu các công

nghệ dùng để xử lý nước rỉ rác hiện nay.

2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1 Nội dung nghiên cứu

Đề tài thực hiện các nội dung nghiên cứu sau:

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

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

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

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu và tổng hợp tài liệu về nước rỉ rác và

các công nghệ xử lý nước rỉ rác.


3. Cấu trúc tiểu luận

Tiểu luận gồm các phần sau:

(1) Nguồn gốc và đặc điểm nước rỉ rác: Phần này trình bày nguồn gốc, quá trình

hình thành, tính chất và thành phần nước rỉ rác.

(2) Công nghệ xử lý nước rỉ rác: Phần này trình bày công nghệ xử lý nước rỉ rác

bằng công nghệ hóa lý và công nghệ sinh học (cánh đồng lọc, cánh đồng tưới).

Ưu và nhược điểm của từng loại công nghệ.


CHƯƠNG 1 Tổng quan về nước rỉ rác

1.1. Sự hình 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

Thành phần và tính chất nước rỉ rác 1.2.1.

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 hợp chất tananh, các loại hợp chất

hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo.

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

Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh

học xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu

là do hoạt động của các vi sinh vậy sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn

dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.


Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia

thành các nhóm chủ yếu sau:

- Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0 – 200C

- Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20 - 400C

- Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 - 700C

Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1 – giai đoạn thích nghi ban đầu

Chỉ sau một thời gian ngắn từ khi chất thải rắn được chôn lấp thì các quá trình

phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì trong bãi rác còn một lượng không khí nhất định

nào đó được giữ lại. Giai đoạn này có thể kéo một vài ngày đến vài tháng, phụ thuộc

vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí.

Giai đoạn 2 – giai đoạn chuyển tiếp

Oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy chuyển sang giai đoạn kị khí. Khi đó, nitrat

và sulphat là chất nhận điện tử cho các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành

khí nito và hydro sulfit. Khi thế oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm

phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành CH4, CO2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy

phân, lên men axit và lên men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các

sản phẩm trung gian khác. Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống do sự

hình thành các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO2 tăng lên trong bãi rác.

Giai đoạn 3 – giai đoạn lên men axit

Các vi sinh vật trong giai đoạn 2 được kích hoạt do việc tăng nồng độ các axit

hữu cơ và lượng H2 ít hơn. Bước đầu tiên trong quá trình 3 bước liên quan đến sự

chuyển hóa các enzim trung gian (sự thủy phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit,

polysacarit, protein) thành các chất đơn giản cho vi sinh vật sử dụng.

Tiếp theo là quá trình lên men axit. Trong bước này xảy ra quá trình chuyển hóa

các chất hình thành ở bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn như

là axit acetic và nồng độ nhỏ axit fulvic, các axit hữu cơ khác. Khí cacbonic được tạo

ra nhiều nhất trong giai đoạn này, một lượng nhỏ H2S cũng được hình thành.

Giá trị pH của nước rò rỉ giảm xuống nhỏ hơn 5 do sự có mặt của các axit hữu

cơ và khí CO2 có trong bãi rác. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học

(COD) và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn 3 do sự hòa tan các axit

hữu cơ vào nước rò rỉ. Do pH thấp, nên một số chất vô cơ,chủ yếu là các kim loại nặng


sẽ được hòa tan trong giai đoạn này. Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn thì nhiều

thành phần dinh dưỡng cơ bản cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi chôn lấp.

Giai đoạn 4 – giai đoạn lên men metan

Trong giai đoạn này nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit

acetic và khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH4 và CO2 sẽ chiếm ưu thế.

Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiệm ngặt, được gọi là vi khuẩn metan.

Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và các axit hữu cơ xảy ra đồng thời

mặc dù sự hình thành axit giảm nhiều. Do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển thóa thành

metan và cacbonic nên pH của nó rò rỉ tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá

trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nó rò rỉ giảm xuống trong

giai đoạn này.

Giai đoạn 5 – giai đoạn ổn định:

Giai đoạn ổn định này xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã

được chuyến hóa thành CH4 , CO2 trong giai đoạn 4. Nước sẽ tiếp tục di chuyển trong

bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân hủy sinh học trước đó chưa được phân hủy

sẽ tiếp tục được chuyển hóa. Tốc độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể,

khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2. Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit

humic và axit fulvic rất khó cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy

nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm

xuống.


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

chôn lấp mới và lâu năm.

Thành phần Giá trị, mg/l

Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm

(trên 10 năm) Khoảng Trung bình

BOD5 2.000 – 55.000 10.000 100 – 200

TOC 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160

COD 3.000 – 90.000 18.000 100 – 500

Chất rắn hòa tan 10.000 – 55.000 10.000 1.200

Tổng chất rắn lơ

lửng

200 – 2.000 500 100 – 400

Nito hữu cơ 10 – 800 200 80 – 120

Amoniac 10 – 800 200 20 – 40

Nitrat 5 – 40 25 5 – 10

Tổng lượng

photpho

5 – 100 30 5 – 10

Othophotpho 4 – 80 20 4 – 8

Đồ kiềm theo

CaCO3

1.000 – 20.900 3.000 200 – 1.000

pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 9

Độ cứng theo

CaCO3

300 – 25.000 3.500 200 – 500

Canxi 50 – 7.200 1.000 100 – 400

Magie 50 – 1.500 250 50 – 200

Clorua 200 – 5.000 500 100 – 400

Sulfat 50 – 1.825 300 20 – 50

Tổng sắt 50 – 5.000 60 20 – 200

Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ 1.2.2.

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.

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

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 làm giảm lưu lượng nước rác. Đồng

thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng

diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.

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

Việc chôn lấp nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ.

Bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ. Đồng thời

chất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và

ổn định chất thải rắn. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng

với bùn làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH thấp và BOD5 cao hơn.

Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến các

quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế như kim loại

nặng, các chất độc đối với vi sinh vật…Đồng thời, theo thời gian các chất độc hại sẽ bị

phân hủy, theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các

công trình sinh học xử lý nước rác.

Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn 1.2.3.

1.2.3.1. Lưu lượng nước chảy vào bãi chôn lấp

- Nước có sẵn và tự hình thành khi phân hủy chất hữu cơ có trong bãi chôn lấp.

- Nước ngầm có thể dâng lên và chảy vào bãi chôn lấp.

- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp.

1.2.3.2. Lưu lượng nước đi ra khỏi bãi chôn lấp

- Bốc hơi từ bề mặt bãi chôn lấp.

- Ngấm xuống tầng đất ngầm.

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

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

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


CHƯƠNG 2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác

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

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

phương pháp sau:

- 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.

- 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. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác

Xử lý cơ học 2.1.1.

Xử lý cơ học là quá trình xử lý sơ bộ, bao gồm các công trình và thiết bị như song

chắn rác. Lứi 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.

Ưu điểm: Xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao.

Thông thường xử lý cơ học chỉ là bước trước khi xử lý sinh học.

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

được kết tủa đối với các chất lơ lửng.

Xử lý sinh học 2.1.2.

Cũng như hầu hết các loại nước thải khác, nước rỉ rác cũng có thể áp dụng

phương pháp xử lý sinh học. Mục đích của phương pháp này là keo tụ và tách các hạt

keo không lắng và phân hủy các hợp chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV hiếu khí

hoặc kị khí nhằm làm giảm nồng độ của chất hữu cơ COD, BOD, giảm chất dinh

dưỡng như Nito, Photpho. Trong xử lý sinh học có 5 nhóm chính: quá trình hiếu khí

(aerobic process), quá trình yếm khí ( anoxic process), quá trình kị khí (anaerobic

process), quá trình hiếu khí – yếm khí – kị khí kết hợp, quá trình đồng hồ sinh học. Các

công trình thường sử dụng là : bể aerotank, hồ thổi khí, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh

học… Phương pháp này xử lý đồng thời BOD và N-NH4+

, P.

Ưu điểm:

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

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

- Thân thiện với môi trường;

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

- Thường không gây ô nhiễm thứ cấp;

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

sinh năng lượng ( khí methane) .

Nhược điểm:

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


- Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết: nhiệt độ, ánh sáng, pH, DO và

hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc hại khác;

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

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

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

Xử lý hóa – lý 2.1.3.

Nước rỉ rác thường chứa một lượng đáng kể các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và

một số kim loại nặng mang độc tính cao, khó phân giải nên sau khi xử lý sinh học và

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

ra các phản ứng hóa học, đồng thời kết hợp với công trình xử lý cơ học, để hóa rắn,

lắng, hấp phụ cacbon hoạt tính, ozon hóa để khử COD, độ màu, cặn lơ lửng và nhất là

kim loại năng có trong nước rỉ rác.

Ưu điểm:

- Hiệu quả xử lý cao.

- Không gian xử lý không lớn.

- Dễ sử dụng và quản lý.

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

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

Trên thực tế, thành phần nước rỉ rác rất phức tạp. Nếu trước khi chôn lấp, rác

không được phân loại thì xử lý nước rỉ rác gặp không ít khó khăn. Đa số các trường

hợp phải áp dụng kết hợp nhiều phương pháp mới có thể xử lý đảm bảo tiêu chuẩn xả

ra nguồn tiếp nhận.

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

Quá trình xử lý Áp dụng Chú dẫn

Quá trình xử lý sinh học

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

cần phân loại riêng rẽ

- Bể hoạt động gián

đoạn (SBR) Loại bỏ chất hữu cơ

Giống như bùn hoạt tính nhưng

không cần phân loại riêng, áp

dụng cho dòng thải tương đối

thấp


- Bể ổn định( ổn định

hiếu khí, kị khí, tùy

nghi)

Loại bỏ chất hữu cơ Đòi hỏi diện tích rộng

- Màng sinh học

(Phương pháp pháp lọc

và dĩa sinh học)

Loại bỏ chất hữu cơ

Thường dùng cho dòng thải

công nghiệp tương tự như nước

rác, nhưng không thử nghiệm

trên nước bãi rác cụ thể

- Hồ kỵ khí và bể tiếp

xúc Loại bỏ chất hữu cơ

Yêu cầu điện năng thấp hơn và

sinh ra bùn, cặn hơn là hệ

thống hiếu khí; đòi hỏi nhiệt,

tiềm năng lớn hơn cho tính bất

ổn định của quá trình; chậm

hơn hệ thống hiếu khí

- Nitrat hóa/ Khử nitrat Loại bỏ Nitrogen

Nitrat hóa/ Khử nitrat có thể

tiến hành đồnh thời với viêc

loại bỏ chất thải hữu cơ.

Quá trình xử lý hóa học

- Phương pháp trung

hòa Kiểm soát độ pH

Ứng dụng hạn chế đối với hầu

hết nước rỉ rác

- Lắng, kết tủa Loại bỏ kim loại và

một số anion

Sinh bùn cặn, có thể yêu cầu

phải xử lý loại bỏ như CTNH

- Oxy hóa

Loại bỏ chất hữu cơ,

phân giải độc tố của

một số loại vô cơ

Làm việc tốt nhất trên dòng

nước rác đã pha loãng, có thể

dùng Cl để tạo thành

Chlorinated hydro - cacbon

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

đối với chất hữu cơ trơ

Quá trình xử lý vật lý

- Lắng/ tách đãi Loại bỏ chất lơ lửng

Chỉ áp dụng hạn chế, có thể

dùng kết hợp với các quá

trình xử lý khác


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

việc làm trong nước

- Phun khí

( air stripping)

Loại bỏ chất

ammonia hoặc chất

hữu cơ dễ bay hơi

Cần thiết bị chống ô nhiễm

không khí

- Phun hơi nước

( steam shipping)

Loại bỏ chất hữu cơ

dễ bay hơi

Chi phí năng lượng cao,

ngưng hoi nước, đòi hỏi xử

lý tiếp

- Hấp thụ Loại bỏ chất hữu cơ

Công nghệ đã được chứng

minh, chi phí dao động tùy

thuộc từng nước rỉ rác

- Trao đổi ion Loại bỏ chất vô cơ

hòa tan

Chi phí có ích cho việc làm

trong nước

- Siêu lọc

(Ultrafiltration)

Loại bỏ vi khuẩn và

chất hữu cơ cao

phân tử

Hôi bẩn, ứng dụng hạn chế

với nước rỉ rác

- Thẩm lọc Lọc dung dịch vô

cơ

Chi phí cao, cần tăng cường

xử lý sơ bộ

- Bay hơi Nơi không được xả

nước rỉ rác

Bùn cặn sinh ra có thể có

hại, có thể chi phí cao trừ

vùng khô cằn.

Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác 2.1.4.

2.1.4.1. Cánh đồng tưới

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

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

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

tạo dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô và bở đất. Nước thải đươc

phân bố vào các ô bằng mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và

hệ thống tưới trong các ô.

Cánh đồng tưới nông nghiệp: nước thải được xử lý sơ bộ qua song chắn rác, bể

lắng cát, bể lắng được sử dụng như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông


nghiệp.

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

của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông

qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất nước thực vật của hệ thống.

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

năng giữ các cặn nước trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua các khe lọc, nhờ có

oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động

phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. Càng sâu xuống, lượng oxy ít và quá trình oxy

hóa các chất hữu cơ giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu giới hạn, ở đó chỉ xảy ra quá trình

khử nitrat. Quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1,5m. Vì vậy

các cánh đồng tưới thường được xây dựng ở những nơi nào có mực nguồn nước thấp

hơn 1,5m so với mặt đất.

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 loại 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.

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

Lưu lượng nạp cho hệ thống biến thiên từ 1,5-10 cm/tuần tùy theo loại đất và

thực vật. Trong trường hợp cây trồng được sử dụng làm thực phẩm cho con người nên


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.

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)

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

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

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc nhanh là việc đưa nước thải vào các kênh

đào ở khu vực đất có độ thấm lọc cao (mùn pha cát, cát) với một lưu lượng nạp lớn.

Các điều kiện địa lý như độ thấm lọc của đất, mực thủy cấp rất quan trọng đối với việc

ứng dụng phương pháp này. Nước thải sau khi thấm lọc qua đất được thu lại bằng các

ống thu nước đặt ngầm trong đất hoặc các giếng khoan. Mục tiêu của phương pháp xử

lý này là:

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

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

mùa.

Phương pháp này giúp xử lý triệt để các loại nước thải và ngăn chặn sự xâm nhập

mặn của nước biển vào các túi nước ngầm. Tuy nhiên các dạng đạm hữu cơ có thể

chuyển hóa thành đạm nitrat và đi vào nước ngầm. Nếu vượt quá tiêu chuẩn 10mg/L


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.

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

c) Xử lý nước thải trên tiến trình nước chảy tràn mặt

Là phương pháp xử lý nước thải trong đó nước thải được cho chảy tràn lên bề

mặt cánh đồng có độ dốc nhất định xuyên qua các cây trồng, sau đó tập trung lại trong

các kênh thu nước.

Mục đích:

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

- Tái sử dụng chất dinh dưỡng để trồng các thảm cỏ hoặc tạo các vành đai xanh.

Hiệu suất xử lý SS, BOD5 của hệ thống từ 95 - 99%, hiệu suất khử nitơ khoảng

70 - 90%, phospho khoảng 50 - 60%.

Các điểm cần lưu ý cho quá trình thiết kế:

- Đất ít thấm nước sét hoặc sét pha cát ;

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

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

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

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

Đặc trưng xem xét Kiểu công trình Ghi Chú

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


Thấm nhanh

Lọc chậm

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 dựng công

trình.

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

lại quy mô của tuyến công trình

Độ dốc Tất cả các tiên trình

Thấm nhanh

Độ dốc lớn có thể (1) gia tăng chi

phí cho công trình đất (2) gia tăng


Chảy tràn mặt hiểm nguy xói mòn trong mùa mưa

Độ dốc lớn có thể ảnh hưởng tính

chất dòng chảy ngầm

Độ dốc lớn có thể giảm thời gian

chảy trên vùng đất xử lý và ảnh

hưởng hiệu quả xủa lý

Độ dốc nhỏ thì lại yêu cầu tăng chi

phí công tác đất để tạo độ dốc lớn

hơn.

2.1.4.2. 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…

Hình 2.4 Sơ đồ cánh đồng lọc dòng chảy ngầm


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

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

Hệ thống xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật dựa trên nguyên tắc sinh học.

Nước thải được dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây. Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ,

tại đây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ cây sẽ hoạt động và tiêu hóa hoặc phân hủy các tạo

chất trong nước thải. Sau đó, nước tiếp tục thấm qua các lợp vật liệu lọc rồi chảy xuống

những ống thoát nằm phía dưới đát bể và thải ra tự nhiên. Hệ thống xử lý nước thải

bằng thực vật bao gồm bể cát và mặt bên được phủ một lớp nhựa chống thấm để chống

nước thải rò rỉ xuống hệ thống nước ngầm. Bên ngoài bể cát có hàng rào bao quanh để

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


2.1.4.3. 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 chìm

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.

Hình 2.7 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.

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 -15

0C. 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 48

0C.

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) (Chomchalow, 2000).


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 10

0C. Có thể sinh sản vô tính và hữu tính

d) Ngổ

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.

2.2. Các công nghệ xử lý nước rỉ rác

Công nghệ AEROTANK 2.2.1.

Nguyên tắc hoạt động:

Công nghệ Aerotank truyền thống là công nghệ được sử dụng nhiều nhất và lâu

đời nhất bởi tính hiệu quả của nó. Aerotank truyền thống là qui trình xử lý sinh học

hiếu khí nhân tạo, các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học được vi sinh vật hiếu khí sử

dụng như một chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Qua đó thì sinh khối vi

sinh ngày càng gia tăng và nồng độ ô nhiễm của nước thải giảm xuống. Không khí

trong bể Aerotank được tăng cường bằng các thiết bị cấp khí: máy sục khí bề mặt, máy

thổi khí… Qui trình phân hủy được mô tả như sau:

Vi sinh vật + chất hữu cơ + O2 -> CO2 + H2O +Vi sinh vật mới

Trong qui trình này, bể thiếu khí (Anoxic) được bổ sung nhằm xử lý triệt để hàm lượng

nitơ trong nước thải, đảm bảo nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải.

Hình 2.8: Nguyên tắc hoạt động bể Aerotank


Ưu điểm nổi bật

- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%;

- Loại bỏ được Nito trong nước thải;

- Vận hành đơn giản, an toàn;

- Thích hợp với nhiều loại nước thải;

- Thuận lợi khi nâng cấp công suất đến 20% mà không phải gia tăng thể tích bể.

Công nghệ UASB 2.2.2.

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). 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 phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí , tại đây sẽ diễn ra

quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết

định bởi tầng vi sinh này. Hệ thống tách pha phía trên bê làm nhiệm vụ tách các pha

rắn – lỏng và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống

đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo.

Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại

trong nước thải...


Hình 2.9: Nguyên tắc hoạt động bể UASB

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.

Công nghệ UNITANK 2.2.3.

Nguyên tắc hoạt động

Unitank là một quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí nhân tạo

gồm 3 bể hoạt động với 2 chu kỳ chính và 2 chu kì trung gian. Về cơ chế phân hủy chất

hữu cơ thì hoàn toàn như công nghệ Aerotank truyền thống. Ở các giai đoạn chính,

nước thải sẽ được phân phối lần lượt vào bể 1 hoặc bể 3, bể 2 sẽ luôn luôn sục khí.

Trong khi bể 1 và 2 sục khí thì bể 3 sẽ đóng vai trò là bể lắng và ngược lại, bể 2 và bể 3

sục khí thì bể 1 sẽ là bể lắng. Nhiệm vụ chính của các giai đoạn trung gian là chuyển

hướng dòng chảy.

Tùy thuộc vào lưu lượng, tính chất nước thải ban đầu và yêu cầu mức độ xử lý

có thể lựa chọn một trong những hệ Unitank phù hợp như: Unitank đơn, đôi, một bậc

hiếu khí, hai bậc hiếu khí, hai bậc yếm khí – hiếu khí. Hoạt động cũng giống như hệ

thống bùn hoạt tính truyền thống, hoạt động của hệ thống Unitank là liên tục. Ngoài ra,

Unitank còn làm việc theo một chu trình tuần hoàn bao gồm hai pha chính và hai pha

trung gian nối tiếp nhau cho phép xử lý được liên tục mà không cần bể lắng riêng và

hồi lưu bùn vào bể sục khí. Quá trình hoạt động này được tự động hóa hoàn toàn.


Mô tả chu trình

+ Pha chính thứ nhất :

Nước thải được nạp vào ngăn A. Lúc này, ngăn A đang sục khí. Nước thải vào

sẽ được hòa trộn với bùn hoạt tính. Các hợp chất hữu cơ được hấp thụ và phân huỷ một

phần. Quá trình này gọi là sự tích luỹ. Từ ngăn A, hỗn hợp bùn lỏng (nước + bùn) chảy

qua ngăn B và tiếp tục được sục khí. Bùn sẽ phân hủy nốt các chất hữu cơ đã được hấp

thụ ở ngăn A. Chúng ta gọi quá trình này là sự tái sinh. Cuối cùng, hỗn hợp bùn lỏng

tới ngăn C. Ở đây không sục khí và không khuấy trộn. Trong điều kiện tĩnh lặng, các

hạt bùn lắng xuống do trọng lực, còn nước trong được thu ra bằng máng tràn. Bùn sinh

học dư được loại bỏ tại ngăn C. Để tránh sự lôi cuốn bùn từ A, B và tích luỹ ở C,

hướng dòng chảy sẽ được thay đổi sau 120 – 180 phút (sự chuyển pha).

+ Pha trung gian thứ nhất

Mỗi pha chính được tiếp nối bằng một pha trung gian. Chức năng của pha này là

chuyển đổi ngăn sục khí thành ngăn lắng. Nước thải được nạp vào ngăn B và cả hai

ngăn A, C đều đang trong quá trình lắng. Trong thời gian này, pha chính tiếp theo (với

hướng dòng chảy ngược lại) được chuẩn bị, bảo đảm cho sự phân tách tốt, dòng ra

sạch.

+ Pha chính thứ hai

Pha này tương tự như pha chính thứ nhất với dòng chảy ngược lại. Nước thải được nạp

vào ngăn C, chảy qua B tới A. Ngăn A bây giờ đóng vai trò là ngăn lắng (không sục

khí, không khuấy trộn).

+ Pha trung gian thứ hai

Pha này đối nghịch với pha trung gian thứ nhất. Ngăn sục khí C bây giờ sẽ

chuyển thành ngăn lắng trong khi ngăn A đang ở phần cuối của quá trình lắng và ngăn

B sục khí. Pha này chẩn bị cho hệ thống bước vào pha chính thứ nhất và bắt đầu một

chu trình mới.


Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động bể Unitank

Ưu điểm nổi bậc:

- Công nghệ này tích hợp đượccác công đoạn Anoxic, hiếu khí và lắng vào 1 công

trình xử lý tiết kiệm được diện tích xây dựng và khối lượng betong.

- Không cần hệ thống bơm bùn hồi lưu.

- Có thể sử dụng được hệ thống phân phối khí theo kiểu nổi hoặc chìm.

- Cùng tạo ra các điều kiện hiếu khí, thiếu khí, yếm khí trong cùng một chu kì cho

phép xử lý tốt nhất các hợp chất nito trong nước thải.

Công nghệ MBR 2.2.4.


Công nghệ xử lý nước thải sử dụng màng lọc MBR ( Membrane bio reactor ) là

công nghệ hiện đại được sử dụng khá phổ biến hiện nay. Công nghệ MBR là sự kết hợp

của cả phương pháp sinh học và vật lý. Mỗi đơn vị MBR được cấu tạo gồm nhiều sợi

rỗng liên kết với nhau, mỗi sợi rỗng lại có cấu tạo giống như một màng lọc với các lỗ

lọc rất nhỏ mà một số vi sinh không có khả năng xuyên qua. Các đơn vị MBR này sẽ

liên kết với nhau thành những module lớn hơn và đặt vào các bể xử lý.


Bể cân bằng...|...Bể sục khí...|...Bể lọc tách bằng màng...|...Bể nước đầu ra

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

Cơ chế hoạt động của vi sinh vật trong công nghệ MBR cũng tương tự như bể

bùn hoạt tính hiếu khí nhưng thay vì tách bùn sinh học bằng công nghệ lắng thì công

nghệ MBR lại tách bằng màng. Vì kích thước lỗ màng MBR rất nhỏ (0,01-0,2µ) nên

bùn sinh học sẽ được giữ lại trong bể, mật độ vi sinh vật cao và hiệu suất xử lý tăng.

Nước sạch sẽ bơm hút sang bể chứa và thoát ra ngoài mà không cần qua bể lắng, lọc

khử trùng.

Hình 2.12 Sơ đồ dây chuyền công nghệ MBR

Chú thích:

Influent – đầu vào; Anaerobic reactor – bể kỵ khí; Dynamic state

bioreactor – bể sinh học thể động; Membrane separation tank – bể lọc tách bằng

màng; KMS hollow fiber membrane – màng sợi rỗng KMS; OER (oxygen


exhausted reactor) – bể yếm khí; Suction pump (permeate) – bơm hút (nước sau xử

lý); Effluent – đầu ra

Máy thổi khí ngoài cung cấp khí cho vi sinh vật hoạt động còn làm nhiệm vụ

thổi bung các màng này để hạn chế bị nghẹt màng.

- Làm sạch màng:

Để kéo dài tuổi thọ cho màng, cần làm sạch màng vào cuối hạn dùng. Chọn cách

rửa màng tối ưu tùy thuộc vào loại nước đầu vào. Thời điểm rửa màng xác định dựa

theo đồng hồ đo

áp lực.

(1) Làm sạch bằng thổi khí:

Cách đơn giản là dùng khí thổi từ dưới lên sao cho bọt khí đi vào trong ruột màng

chui theo lổ rỗng ra ngoài, đẩy cặn bám ra khỏi màng.

Hình 2.13 Làm sạch màng lọc bằng thổi khí

(2) Làm sạch bằng cách ngâm trong dung dịch hóa chất:

Nếu tổn thất áp qua màng tăng lên 25~30 cmHg so với bình thường, ngay cả khi

đã dùng cách rửa màng bằng thổi khí, thì cần làm sạch màng bằng cách ngâm vào

thùng hóa chất riêng khoảng 2~4 giờ. (Dùng chlorine với liều lượng 3~5g/L, thực hiện

6~12 tháng một lần).

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



- Tăng hiệu quả xử lý sinh học 10-30% so vớiAerotank truyền thống.

- Tiết kiệm diện tích xây dựng vì thay thế cho toàn cụm bể Aerotank lắng

lọc khử trùng.

- Hệ thống tinh gon, dễ quản lý do có ít công trình đơn vị.

Công nghệ MBBR 2.2.5.


MBBR là từ viết tắc của cụm Moving Bed Biofilm Reactor, được mô tả một cách

dễ hiểu là quá trình xử lý nhân tạo, trong đó các vật làm giá thể cho vi sinh vật dính

bám vào để sinh trưởng và phát triển, là sự kết hợp giữa Aerotank truyền thống và lọc

sinh học hiếu khí.

Hình2.15 : Nguyên tắc hoạt động bể MBBR

Công nghệ MBBR là công nghệ mới phát hiện nay trong lĩnh vực xử lý nước thải

vì tiết kiệm được diện tích và hiệu quả của lý cao. Vật liệu làm giá thể phải có tỷ trọng

nhẹ hơn nước đảm bảo điều kiện lơ lửng được. các giá thẻ này luôn chuyển dộng

không ngừng trong toàn bộ thể tích bể nhờ các thiết bị thổi khí và cánh khuấy. Qua đó

thì mật độ vi sinh vật ngày càng gia tăng, hiệu quả xử lý càng cao.

Tương tự bể Aerotank truyền thống, bể MBBR hiếu khí cũng cần một MBBR

thiếu khí (anoxic) để đảm bảo khả năng xử lý nito trong nước thải( Bể ABR). Thể tích

màng MBBR so với diên tích bể được điều chỉnh theo tỷ lệ phù hợp, thường là <50%

thể tích bể.


Hình 2.16: Sơ đồ hoạt động bể ABR


- Chịu được tải trọng hữu cơ cao, 2000-10000g BOD/m3 ngày.

- Hiệu suất xử lý lên đến 90%.

- Loại bỏ được nito trong nước thải.

- Tiết kiệm diện tích.

2.3. Các mô hình xử lý đang được áp dụng tại một số bãi chôn lấp chất thải rắn

trên thế giới và Việt Nam

Thế giới 2.3.1.

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 chất hữu cơ tạo thành CO2và 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 được trình bày trong hình dưới đây.


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

Việt Nam 2.3.2.

2.3.2.1. Bãi chôn lấp rác Đông Thạnh ( Xã Đông Thạnh, huyện Hóc môn)

Đây là bãi rác đã quá tải với trên 8 triệu tấn rác và hàng trăm nghìn mét khối nước rỉ

rác. Bên cạnh đó, lượng rác mỗi ngày của TP HCM đổ về đây ngày càng chất chồng.

Với lượng chất thải cao như vậy nên khi mùa mưa đến, người dân khu vực Đông

Thạnh lại càng đối mặt với tình trạng ô nhiễm nặng hơn. Vào thời điểm nay, thành

phố chưa có một công trình xử lý rác nào theo tiêu chuẩn, công nghệ tiên tiến, cũng

chưa có sự chuẩn bị về con người cũng như phương tiện kỹ thuật, vật chất cho việc xử

lý rác trước sự gia tăng về khối lượng. Đông Thạnh là nơi duy nhất để đổ rác sinh hoạt

của TP HCM.


Hình 2.18 Rác được gom về đổ thành đống.

Trung tâm tư vấn CTA là một trong các đơn vị tham gia xử lý nước rỉ rác.

Nguyên tắc xử lý của CTA là sử dụng chế phẩm sinh học GEM vào quy trình xử lý, kết

hợp bổ sung vi sinh và hoạt hóa tại chỗ bằng chính nguồn nước cần xử lý. Đây chính là

điều bất ngờ với các đơn vị tham gia vì: với thực trạng ô nhiễm như vậy, việc dùng chế

phẩm sinh học là điều không khả thi. Tuy nhiên, quy trình xử lý được vận hành và đạt

những kết quả ngoài mong đợi.

Quy trình công nghệ:

Nước rác được bơm từ hồ chứa nước ban đầu vào hồ kỵ khí tùy nghi có thể tích

khoảng 30.000m3. Mức độ ô nhiễm trung bình: COD: 3.000mg/l/ ; N-NH4: 2.500mg/l

Xử lý kỵ khí tùy nghi có bổ sung chế phẩm sinh học GEM, GEM – P,

GEM – K.

Sau thời gian xử lý (từ 50 đến 70 ngày), đã tạo ra môi trường thích hợp cho các

vi sinh vật hữu ích phát triển. Lúc này, mùi hôi giảm khoảng 80% , trên mặt nước xuất

hiện màng rêu xanh lam, chứng tỏ môi trường nước đã được phục hồi, mức độ ô

nhiễm đã giảm, đặc biệt chỉ số N-NH4 giảm là điều hầu như chưa xảy ra trong quá

trình xử lý kỵ khí thông thường.


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

Mức độ ô nhiễm chỉ còn: COD ~800 – 1.200 mg/l. N-NH4 ~300 – 500 mg/l.

Giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí:

Nước từ hồ kỵ khí được bơm qua giàn lọc vi sinh vào hồ hiếu khí có thể tích

khoảng 5.000m3.

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

Sau khi sục khí, có bổ sung chế phẩm sinh học GEM, GEM – K, GEM – P...,

màu nước tiếp tục chuyển đổi theo chiều hướng tốt hơn: nước trong và có màu đỏ nhạt.

Trên mặt hồ, màng rêu màu xanh lá cây cũng trở nên đậm hơn, chứng tỏ môi trường


nước đã phục hồi tốt hơn. Giai đoạn này làm giảm hẳn COD, N-NH4, SS...và thích hợp

để chuyển sang giai đoạn xử lý bằng hóa học.

Nồng độ ô nhiễm giảm xuống đáng kể: COD : 400 – 600mg/l; N – NH4 : 30 - 90 mg/l

Hình 2.21: Màng rêu xanh tại hồ sục khí

Giai đoạn xử lý hóa lý:

Hình 2.22: Quá trình keo tụ.

Sau keo tụ, độ ô nhiễm còn: COD: 120 – 220 mg/l; N – NH4: 0 – 60 mg/l.


Hình 2.23: Quá trình lắng

Nước sau giai đoạn keo tụ được bơm qua hồ oxy hóa bằng H2O2 xúc tác. Sau

giai đoạn này, độ ô nhiễm đã giảm còn: COD : 20 – 90 mg/l; N – NH4 : 0 – 45 mg/l.

Với chỉ tiêu này, nước xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải loại B – TCVN 5945 -1945.

2.3.2.2. Bãi chôn lấp rác Song Nguyên

Bãi rác Song Nguyên chôn lấp nhiều loại rác thải sinh hoạt - công nghiệp không

được phân loại trước nên đặc tính nước thải của bãi chôn lấp rác Song Nguyên rất khác

so với nước thải rỉ rác của các nước tiên tiến. Do đó, không thể áp dụng một cách máy

móc công nghệ nước ngoài cho bãi rác này được.

Dây chuyền xử lý nước thải được thiết kế đáp ứng được đặc tính rất riêng của

nước thải bãi rác Song Nguyên, đặc biệt là hàm lượng N cao, COD cao và khó xử lý.

Dây chuyền cũng linh hoạt đáp ứng được sự biến động lớn theo mùa: mùa mưa – mùa

khô với tính chất nước thải đầu vào khác nhau. Với mỗi loại nước thải nhất định các

bước xử lý và trình tự các bước xử lý có thể thay đổi 1 cách linh hoạt cho phù hợp.

Bên cạnh đó các thiết bị cũng được thiết kế dự phòng cao:máy thổi khí dự phòng 32%

(2máy hoạt động 100% công suất, 1 máy dự phòng); bơm nước thải chính dự phòng

100%.


Quy trình công nghệ được thể hiện như hình sau:

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


*Quy trình xử lý nước rỉ rác được diễn ra như sau:

a. Xử lý sơ bộ

Nước rác từ bãi chôn lấp được thu gom về hồ chứa nước rác. Tại hồ chứa nước rác có

bố trí hệ thống sục khí dạng treo nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ nước rỉ rác. Bên

cạnh đó thì hồ chưa nước rỉ rác còn có khả năng phân hủy sinh học.

- Nước rỉ rác từ hồ chứa được bơm đến máy tách rác để loại bỏ rác có kích

thước lớn hơn 2 mm và chảy vào bể trộn vôi có bố trí hệ thông máy khuấy vôi (hoặc hệ

thống sục khí).

- Bể trộn vôi A-02 được cấp vôi và sục khí gián đoạn để tránh lắng cặn vôi và

làm tăng hiệu quả nâng pH. Bể có vai trò khử 1 số ion kim loại nặng trong nước rỉ rác

và khử màu cho nước rỉ rác

- Nước thải sau bể trộn được tiếp tục được dẫn vào bể điều hòa (A-03). Tại bể

điều hòa có bố trí hệ thống sục khí nhằm tăng khả năng hòa trộn,đồng thời giảm mùi

phát sinh do quá trình yếm khí xảy ra. Nước thải từ bể điều hòa được bơm lên bể lắng

vôi (A-04) để tách cặn vôi trước khi vào công đoạn tiếp theo.

- Lưu lượng nước thải được đo tự động, tín hiệu thu được sau đó sẽ được truyền

vào hệ thống điều khiển PLC-SCADA để từ đó điều khiển lại bơm nước thải đễ vận

hành đúng lưu lượng yêu cầu.

b. Xử lý Nito và khử Canxi: loại bỏ ( N-NH3) bằng hệ thống Stripping và

khử Canxi + tiền xử lý hóa lý.

Nước thải sau khi lắng vôi được dẫn vào hố bơm (A-05).Nước thải được tiếp tục

bơm lên tháp Stripping (A-06) để loại bỏ N-NH3 từ >1000 mg/l xuống 10 mg/l. Tại

đây nước thải được bổ sung thêm hóa chất là dung dịch NaOH để duy trì giá trị pH

=10-11 cho quá trình xử lý tại tháp Stripping bằng bơm định lượng hóa chất. Quá trình

châm NaOH trên đường ống bơm lên tháp Stripping được điều khiển tự động qua thiết

bị đo pH được lắp trên đường ống.

Nước thải trong bể sẽ được bơm tự động lên tháp Stripping theo mực nước đo

được trong bể. Các thiết bị tháp Stripping được hoạt động hoặc dừng tự động theo sự

hoạt động của bơm cấp nước từ bể thu nước.

Khí được cấp cho 2 tháp Stripping hoạt động theo nguyên tắc nối tiếp: Nước

thải sau tháp Stripping 1 sẽ được thu vào hố bơm rồi được bơm tiếp lên tháp stripping

2, có quá trình hoạt động như tháp Stripping 1.


Sau khi qua tháp Stripping 2 nước thải sẽ được đưa qua bể xử lý Canxi (B-01)

nhằm loại bỏ ion Ca2+

trước khi đi vào giai đoạn xử lý sinh học. Tại đây nước thải

được trộn với hóa chất trên đường ống phần Ca2+

kết tủa sẽ lắng tại ngăn lắng, nước sẽ

tràn theo máng thu sang bể xử lý sinh học.

Trên đường ống dẫn nước thải từ bể Stripping 2 sang bể B-01 có bố trị thêm hệ

thống châm hóa chất (FeCl3,H2SO4,polymer). Lúc này bể B-01 đóng vai tròn là bể tiền

xử lý hóa lý (keo tụ – tạo bông- lắng) nhằm tăng điều kiện ổn định và tăng hiệu suất xử

lý cho hệ thống xử lý sinh học MBBR.

Nước rỉ rác sau quá trình tiền xử lý hóa lý có giá trị pH thấp nên đường ống dẫn

sang bể sinh học selector (B-02) có châm dung dịch NaOH để nâng pH = 7-7,5 là điều

kiến thuận lợi cho xử lý sinh học hiếu khí.

c. Xử lý sinh học (công nghệ MBBR)

Nước thải từ bể khử canxi được dẫn sang ngăn Selector (B-02) rồi chảy sang bể

MBBR (B-03). Ngăn đầu tiên của bể Selector có nhiệm vụ tiếp nhận và hòa trộn

nguồn nước thải đưa vào hệ thống cùng lượng hồi bùn và hồi lưu lắp đặt trong bể

MBBR, đảm bảo điều kiện tối ưu nhất cho quá trình xử lý ở bể MBBR. Lưu lượng

nước thải sẽ được tính toán thông qua lập trình căn cứ và thể tích rút nước trong bể

MBBR, thời gian hoạt động của mỗi chu kỳ xử lý.

Ưu điễm nổi bật của công nghệ MBBR là toàn bộ quá trình xử lý sinh học chỉ

diễn ra trong 1 bể, không cần sử dụng bể lắng và chu kỳ xử lý ngắn 4h/1 mẻ. Công

nghệ MBBR đã được áp dụng hơn 100 công trình trên thế giới và được cấp chứng nhận

độc quyền tại Mỹ. Chu trình xử lý tại bể MBBR được mô tả như sau:

+ Giờ 1-2h đầu: Fill and Aeration ( cung cấp và sục khí)

+ Giờ thứ 3: setting

+ Giờ thứ 4: decanting( gạn lọc)

Ở đây các chất ô nhiễm trong nước thải được xử lý bởi các tác nhân là vsv (bùn

hoạt tính) và được cấp khí từ máy thổi khí thông qua hệ thống phân phối khí dạng bọt

mịn được lắp đặt dưới đáy bể. Quá trình cấp khí diễn ra trong thời gian đầu của chu kỳ

nhằm cung cấp đủ lượng Oxy cần thiết cho quá trình cũng như khuấy trộn, tăng khả

năng tiếp xúc giữa vsv với chất ô nhiễm. Hệ thống đo lường và điều khiễn sẽ giúp

người vận hành nắm bắt được nhu cầu sử dụng oxy của hệ thống, từ đó quyết định mức

độ hoạt động của máy thổi khí sao cho vẫn đạt hiệu quả xử lý đồng thời tiết kiệm chi


phí điện năng cho quá trình xử lý. Sau thời gian sục khí vừa đủ, ngưng cung cấp không

khí vào bể MBBR và bể lắng, thời gian này sẽ diễn ra mãnh liệt quá trình khử Nito.

Cuối chu kỳ xử lý, nước được đưa sang bể trung gian bằng thiết bị dacentor.

d. Xử lý hóa lý

Nước thải sau khi xử lý sinh học sẽ được bơm sang bể xử lý hóa lý B-05 để loại

bỏ các căn lơ lửng trong nước rỉ rác và 1 phần tử màu. Lưu lượng nước thải bơm lên bể

xử lý hóa lý được điều khiển tự động nhờ thiết bị đo lưu lượng lắp trên đường ống. Bể

xử lý hóa lý gồm 3 ngăn đóng vai trò là cụm thiết bị keo tụ + tạo bông + lắng. Tại ngăn

đầu của bể xử lý hóa lý đóng vai trò là bể tạo bông, dung dịch phèn FeCl3 và

H2SO4 được châm vào ngăn này. Ngăn tạo bông được bổ sung polymer nhằm liên kết

các bông cặn lại với nhau tạo thành bông cặn có kích thước to hơn và dễ lắng hơn trước

khi chảy sang ngăn thứ 3 là ngăn lắng. Quá trình keo tụ, tạo bông với phèn Fe2+

diễn ra

ở pH=3-3,5

e. Oxy hóa fenton 2 bậc

Sau quá trình xử lý hóa lý nước thải sẽ được dẫn sang cụm xử lý fenton 2 bậc

(C-01–> C-02–>C-04–>C-05–>C-03) để tiếp tục xử lý màu và các chất không có khả

năng phân hủy sinh học trong nước rỉ rác.Tại cụm oxy hóa fenton 2 bậc, hóa chất Fe2+

,

H2O2 và H2SO4 được châm vào các ngăn C-01(fenton bậc 1) và C-04 (fenton bậc 2)

Hệ tác nhân fenton là 1 hỗn hợp gồm các ion Fe2+

và H2O2 chúng tác dụng với

nhau tạo thành các gốc tự do hydroxyl * OH,còn ion Fe2+

bị oxy hóa thành Fe3+

Chính các gốc *OH sinh ra trong quá trình phản ứng sẽ phản ứng với các gốc

hữu cơ mang màu theo phản ứng *OH + RH –> R* + H2O

Các gốc hữu cơ sau quá trình phản ứng sẽ trở nên linh động và dễ dàng tạo

thành các phản ứng cắt thành các mạch ngắn, mà sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O

Phản ứng fenton đối với nước rỉ rác diễn ra mạnh ở giá trị pH thích hợp. Sau

quá trình phản ứng fenton 2 bậc, dung dịch NaOH được châm vào bể C-03 nhằm nâng

pH =7-8 để khử Fe và hàm lượng H2O2 dư.

Quá trình sau khi phản ứng, nước được bơm lên thiết bị lắng gồm 3 ngăn C-06.

Tại đây hóa chất polymer được châm vào ngăn 1 nhằm liên kết tạo thành các bông cặn

có kích thước lớn và NaOCl sẽ được châm vào ngăn 2 để tăng cường quá trình oxy hóa

các chất ô nhiễm còn lại trong nước rỉ rác. Sau đó tại ngăn lắng, bùn được lắng xuống

đáy, nước trong chảy qua máng tràn vào bể lọc C-08


f. Lọc và khử trùng nước

Bể lọc C-08 với lớp vật liệu lọc là cát thạch anh có chức năng loại bỏ các cặn

còn lại sau bể lắng thứ cấp.

Nước rỉ rác sau khi qua bể lọc được dẫn sang bể khử trùng C-07. Tại ngăn đầu

tiên của bể khử trùng, bơm định lượng sẽ cấp dung dịch hóa chất để khử trùng nước

thải. Sau 1 thời gian phản ứng trong bể khử trùng, nước thải đạt theo tiêu chuẩn yêu

cầu và chảy vào hồ sinh thái.

g. Xử lý bùn

Bùn lắng từ các bể A-04,B-01,B-04 và bùn sinh học dư từ bể B-03 được xả về

bể nén bùn B-04. Tại bể nén bùn, lắp đạt hệ thống phân phối khí để cấp khí trong quá

trình phân hủy bùn (bùn sinh học).Trong bể phân hủy bùn duy trì bùn ở trạng thái hiếu

khí để làm tăng quá trình phân hủy vsv và tránh các mùi hôi thối sinh ra nếu để bùn ở

trạng thái yếm khí.

Bùn từ quá trình xử lý hóa lý, bùn sinh học được tự động thu gom về bể chứa

bùn. Bùn từ bể chứa sẽ được xe bồn hút thu gom và vận chuyễn vào các ô chôn rác của

bãi rác.

Nước sau khi xử lý đảm bảo luôn đạt chuẩn loại A TCVN trước khi thải bỏ ra

nguồn tiếp nhận.

2.3.2.3. Bãi chôn lấp chất rác tại thị trấn Hùng Quốc – Trà Lĩnh

Mô hình được xây dựng cho bãi rác thị trấn Hùng Quốc – Huyện Trà Lĩnh. Thị

trấn Hùng Quốc là thị trấn huyện lỵ miền núi, xuất phát từ điều kiện tự nhiên lý tưởng,

vị thế thuận lợi, vùng phía Đông Bắc của tỉnh Cao Bằng. Nơi đây đã thành lập khu kinh

tế cửa khẩu quốc gia Trà Lĩnh – Long Bang (Trung Quốc). Do đó lượng chất thải rắn

trong tương lai sẽ là vấn đề lớn đối với thị trấn Hùng Quốc. Trong khi đó, hiện này rác

thải sinh hoạt được thu gom và vận chuyển đến bãi chôn lấp rác thải của thị trấn chưa

được xử lý đạt tiêu chuẩn. Khi lượng rác được dự báo trong tương lại sẽ tăng cao, kéo

theo đó là lượng lớn nước rỉ rác không được xử lý. Trong khi đó nước rỉ rác là nước

thải có nồng độ COD, BOD, NH3-H,.. cao, vượt quá khả năng chịu đựng của thực

vật (điển hình như lúa), các thành phần môi trường và sức khỏe của con người. Vậy,

cần phải xử lý nước rỉ rác tại bãi rác thị trấn Hùng Quốc.

Thực vật thủy sinh được lựa chọn là cỏ Vetiver (cỏ hương bài)

Dựa trên thiết kế bãi rác của thị trấn cùng với quỹ đất còn lại trong bãi rác và


lượng nước rác tạo ra mỗi ngày là 110 m3 nước rác để xây dựng hệ thống đất ngập

nước. Tại bãi rác đã xây đựng bể thu nước rác và nước mưa chảy tràn với S = 36m2,

các thông số như BOD, COD, … giảm đáng kể sau khoảng thời gian lưu tại bể chứa.

Chính vì vậy, trước khi đưa nước rác vào các ô đất ngập nước thì thu nước vào bể yếm

khí S= 122m2 (được mở rộng và cải tạo từ bể thu nước rỉ rác và nước mưa chảy tràn).

Kết quả điển hình khi nghiên cứu một số hệ thống đất ngập nước xử lý nước rỉ

rác:

Với hệ thống HF-VF là hệ thống dòng chảy ngang kết hợp với ô đất lọc sinh học

dòng thẳng đứng (S=75m2 ) trồng sậy và cỏ nến: loại bỏ NH3-N (Giá trị trung bình

dòng vào = 211 mg/L, dòng thải = 3,4 mg/L) và phốt pho (Giá trị TB dòng vào = 0,4

mg/L, dòng ra = không phát hiện). Hiệu quả xử lý khá tốt, đủ điều kiện sử dụng nước

cho tưới tiêu.

Với hệ thống HF là hệ thống dòng chảy ngang khi trồng sậy và cỏ nến

(S=215m2): loại bỏ NH3-N (Giá trị trung bình dòng vào = 275 mg / L, dòng ra = 151

mg/L) và phốt pho (Giá trị TB dòng vào = 6,9mg/L, dòng ra = 2,6). Các thông số chưa

đạt tiêu chuẩn dùng trong tưới tiêu, vậy nên cần kết hợp giai đoạn xử lý với hệ thống

VF để đạt hiệu quả tốt hơn.

Nhu cầu nước đầu ra yêu cầu quá trình nitrat hóa xảy ra hoàn toàn nhưng hệ

thống dòng chảy ngang xử lý thứ cấp không thể làm điều này vì khả năng vận chuyển

oxy hạn chế. Hệ thống dòng chảy thẳng đứng có khả năng vận chuyển oxy lớn hơn

nhiều, và do đó, tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa tốt hơn. Tuy nhiên, trong hệ

thống thẳng đứng sự khử nitrat xảy ra rất hạn chế. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, hệ

thống đất ngập nước dòng chảy ngang có hiệu quả xử lý thấp với nồng độ cao. Trong

khi đó, hệ thống kết hợp lại thể hiện ưu thế hơn.

Hệ thống kết hợp dòng chảy ngang và dòng thẳng đứng, sử dụng Cỏ Vetiver với

tổng diện tích là 186 m2. Trong đó, một hệ chảy ngang đặt ở đầu, bao gồm: 3 hệ thống

dòng chảy ngang nhỏ với kích thước (19m×1,9m×2m) và một hệ thẳng đứng, bao gồm:

2 hệ chảy thẳng đứng kích thước (19m×1,9m×2m) ở giai đoạn thứ hai.


Hình 2.25 :Sơ đồ tổng thể hệ thống đất ngập nước tại bãi rác thị trấn

Hùng Quốc- huyện Trà Lĩnh – tỉnh Cao Bằng


CHƯƠNG 3 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 0,05-

0,2. 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 ( ví dụ BCL Gò Cát, Phước Hiệp…). 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…


TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng Việt

1. Nguyễn Việt Anh (2006), “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng

cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam”, www.nea.gov.vn

Hồ Công Danh, Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp

Phước Hiệp bằng phương pháp keo tụ

2. Cù Huy Dấu, Trần Thị Hường, 2009, Quản lý chất thải rắn đô thị, NXB xây

dựng

3. Nguyễn Thị Loan (2009), Nghiên cứu sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân

tạo để xử lý nước sông Tô Lịch cho mục đích sản xuất nông nghiệp

4. Nguyễn Ngọc Nam (2009), Khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cỏ Vetiver

và bèo Lục bình bằng đất ngập nước.

5. Nguyễn Văn Phước, 2012, Quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất bản Đại

học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh

6. Nguyễn Văn Phước, 2008, Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất

bản Xây dựng Hà Nội.

7. Trung tâm Nghiên cứu Ứng dụng Công nghệ và Quản lý Môi trường

CENTEMA, 1999, Báo cáo đề tài nghiên cứu “Khảo sát, Qui hoạch bãi chôn

lấp chất thải rắn sinh hoạt và công nghiệp, Sở Tài nguyên và Môi trường Thành

Phố Hồ Chí Minh năm 1999.

8. Ngô Hoàng Văn (2009) - Hội Nước và môi trường nước thuộc Liên hiệp các

Hội khoa học kỹ thuật TPHCM, Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ

cánh đồng tưới và cánh đồng lọc.

Tài liệu tiếng Anh

1. IPPC, 2007, Guidance for the treatment ogg landfill leachate, Sector guidance

note IPPC S5.03, tháng 2/2007

2. R. Stegmann, K. U. Heyer, 2005, Leachate treatment, Hội thảo về quản lý chất

thải và bãi chôn lấp quốc tế tháng 10 năm 2005 ở Cagliari, Ytaly.


Trang web

1. Xử lý rác thải bằng ozon

http://moitruong.xaydung.gov.vn/moitruong/module/news/viewcontent.asp?ID=25

07&langid=1

2. Cơ sở học của quá trình xử lý ô nhiễm

http://www.voer.edu.vn/module/co-so-sinh-hoc-cua-qua-trinh-xu-ly-o-nhiem-moi-

truong

3. Xử lý nước thải bằng thủy sinh thực vật

http://www.khoahoc.com.vn/doisong/ung-dung/665_Xu-ly-nuoc-thai-bang-thuy-

sinh-thuc-vat.aspx

http://moitruong.xaydung.gov.vn/moitruong/module/news/viewcontent.asp?ID=2507&langid=1

http://moitruong.xaydung.gov.vn/moitruong/module/news/viewcontent.asp?ID=2507&langid=1

http://www.voer.edu.vn/module/co-so-sinh-hoc-cua-qua-trinh-xu-ly-o-nhiem-moi-truong

http://www.voer.edu.vn/module/co-so-sinh-hoc-cua-qua-trinh-xu-ly-o-nhiem-moi-truong

http://www.khoahoc.com.vn/doisong/ung-dung/665_Xu-ly-nuoc-thai-bang-thuy-sinh-thuc-vat.aspx

http://www.khoahoc.com.vn/doisong/ung-dung/665_Xu-ly-nuoc-thai-bang-thuy-sinh-thuc-vat.aspx

Documents

Công nghệ xử lý nước rỉ rác