Nghiên cứu công nghệ kết hợp để xử lý nước rỉ bãi rác

rds! ay G/e hoan Cond $0 KHOA HOC CONG NGHE MOI TRUGNG TP HO CHi MINH BAO CAO ĐỀ TÀI : "NGHIÊN CUU CONG NGHE KET HOP DE XU LY NUGC Ri BAI RAC" TP.HG CHi MINH 12/2001 AN defa4 SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ KẾT HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ BÃI RÁC (BÁO CÁO ĐÃ CHỈNH SỬA) CƠ QUAN CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI VIEN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI & BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG TP.Hồ Chí Minh 12/2001 SỞ KHOA HỌC CÔNG NGHE MOI TRUONG TP HỒ CHi MINH ĐỀ TÀI : " NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KET HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ BÃI RÁC " Cơ quan quan ly dé tai Cơ quan chi tri dé tai Chú nhiệm để tài Tham gia thực :_ SỐ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỐI TRƯỜNG TP.HCM :ˆ VIỆN KỸ THUẬT NHIỆT ĐỚI VÀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG Th.S Trần Minh Chí Th.S Nguyễn Như Dũng KS Bùi Quang Vinh CN Ngô Văn Thanh Huy KS.Nguyễn Tất Thắng KS Phùng Anh Toàn Th.S Lê Quang Hân Th.S Than Minh Hai KS.Nguyễn Thế Toàn Thắng KTV Hoàng Thị Hiển CN Trần Phương Liên cộng tác viên khác TP.Hồ Chí Minh 2001 LOIMG ĐẦU Nước rỉ bãi rác phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt cơng đưỡng nghiệp loại hình nước thải đặc biệt có hàm lượng chất hữu cơ, đinh cao, đồng thời chứa bên vững Từ năm 1990 chung TP Hỗ Chí Minh nói riêng, xúc, địi hỏi phải giải kim đến vấn sớm loại nặng chất hữu độc bại nay, thị lớn tồn quốc nói để nước rỉ bãi rác ngày trở nên tốt lý Do chất phức tạp nước rỉ bãi rác, việc triển khai công nghệ xử ứng hiệu có nghĩa vừa đáp ứng tiêu chuẩn mơi trường, vừa đáp chưa có tiêu chuẩn kinh tế điều kiện toàn quốc vào thời điểm 2000 — 2001 tiên lệ thành công lĩnh vực công việc không đơn giản Báo cáo trình bày kết để tài:”Nghiên cứu cơng nghệ kết TP Hỗ Chí hợp để xử lý nước rỉ bãi rác “do Sở Khoa học Cơng nghệ & Mơi trường Minh cp kinh phí sở hợp đồng Nghiên cứu khoa học va triển khai công nghệ số 30/2000/HĐ-KHCN ngày 9/5/2000 thực từ tháng 5/2000 đến tháng 11/2001 Theo hợp đồng nghiên cứu, nội dung nghiên cứu để tài tập trung chủ pháp yếu vào kỹ thuật khác cơng nghệ sinh học ky khí số giải công nghệ sinh học kết hợp thực phạm vi phịng thí nghiệm qui mô pilot bãi rác Đông Thạnh Mặc dù đối tượng nghiên cứu phức tạp đòi hỏi nhiều nghiên cứu tiếp theo, đặc biệt khả áp dụng khâu định vài loại hình cơng nghệ sinh học túy, kết để tài cho thấy việc phân hủy chất hữu cơng nghệ sinh học ky khí cơng nghệ sinh học kết hợp để loại đạt hiệu cao Ngoài sử dụng qui trình khử sulphat sinh học kỹ kim loại nặng dễ dàng triệt để, giải khó khăn thuật nẩy sinh vấn để kết tủa muối Ca bể mặt sinh khốt học Công Các tác gid để tài xin chân thành cảm ơn ủng hộ Sở Khoa nghệ & Mơi trường TP.Hê Chí Minh, Công ty xử lý chất thải thành phố tất n cá nhân, quan thể quan tâm để tài TOM TAT Đề tài thực thí nghiệm quy mơ phịng thí nghiệm quy mơ pilot, thời gian từ tháng 5/2000 đến tháng 11/2001 Để đảm bảo ổn định đối tượng nghiên cứu, nhằm kiểm sốt thơng số cơng nghệ cách chặt chẽ, quy mơ phịng thí nghiệm, nước rỉ rác lấy từ bến ủ, với chất thải rắn lấy từ bơ rác TP Hỗ Chí Minh Các bổn cách ly với bên vận hành theo hai mơ hình: có quay vịng nước rỉ rác khơng có quay vịng nước rỉ rác Các thí nghiệm ủ rác cho thấy việc cách ly chất thải rắn cấp ẩm cách quay vòng nước rỉ rác, nghĩa thực mô hinh “landfill reactor” làm cho trình phân hủy chất hữu tăng tốc đáng kể hàm lượng COD nước rỉ rác sinh thấp hẳn Những đặc trưng bật nước rỉ rác hàm lượng chất hữu hàm lượng hợp chất nitơ, chứa kim loại nặng số hợp chất hữu bến vững có độc tính cao Vì vậy, cần sử dụng nhiều loại hình cơng nghệ kết hợp q trình xử lý Quá trình thực nghiệm thiết bị ky khí cao tải dạng UASB, FB AF cho thấy khoảng thời gian từ 70 đến 90 ngày, sinh khối ky khí bắt đầu cố định hóa với mật độ cao, gần với dạng hạt Trong khoảng thời gian 190 - 200 ngày, sinh khối dạng hạt tiến triển phức tạp hình thái ảnh hưởng nhiều yếu tố khác chất nước thải, độc tố, đạt hoạt tính lên tới > 5g COD/g VSS.ngày, cho phép chịu tải trọng hữu lên tới 30 ~ 32 g COD/L.ngày với hiệu suất loại COD lên tới 90 -94% UASB FB, tới 96% AF Tải trọng hữu thiết bị UASB FB đạt cao đáng kể so với thiết bị AF Bù lại, thời gian hình thành thích nghỉ bùa thiết bị AF ngắn đáng kể so với UASB FB Khi hàm lượng NHạ¿-N nước rỉ rác mức 1000 mg/1 pH trì khoảng —7.5, hiệu phân hủy COD, với tải trọng thể tích khoảng g COD/Lngày, ghi nhận mức cao: 90 -95% Tuy nhiên, hàm lượng NH,-N nước rỉ rác tăng lên mức 1000 mg/1, hiệu phân hủy COD bắt đầu giầm rõ rệt, Với có mặt hàm lượng SO,Ÿ 2000 mg/L pH trì khoảng -7.5 q trình phân hủy hữu chưa có dấu hiệu suy giảm độc tính H;S Tuy nhiên, hàm lượng 2500mg/l SO.” trở lên, trình khử sulphat sinh học bất đầu có ảnh hưởng rõ rệt đến hoạt động vi sinh vật ky khí, độc tính làm hiệu phân hủy hữu giảm rõ rệt, xuống 60-70% Sinh khối có hình thái khác với hạt bùn kích cỡ nhỏ tỷ trọng cao Mặc dù thơng thường q trình khử sulphat sinh học gây nhiều vấn v.v hệ thống ky khí độc tính H;S, gây ăn mịn cao, gây mùi cao tải kết thí nghiệm dạng mẻ (batch experiment) dạng thiết bị liên tục cho thấy sử dụng q trình này, với sản phẩm tạo S”, để loại chóng cdc kim loai nang nhu Hg, Cd, Pb, Cr, nước rỉ rác cách nhanh triệt để, dạng muối sulphur MeS có tích tan thấp Khi có canxi nước rỉ rác, với hàm lượng khoảng 250 mg/1 trở lên, trình phân hủy ky khí dẫn đến kết tủa dang carbonat phosphat canxi Các muối kết tủa bể mặt sinh khối, ngăn cản trình trao đổi chất làm hệ thống phân hủy ky khí tê liệt vòng vai tuần hầm lượng Ca vượt 700mg/1 Các thí nghiệm để tài thực hiện, sử dụng điểu kiện pH khoảng phân 4.7 - 5.5, kết hợp với hạn chế dong hồi lưu, cho thấy trì hiệu hủy mức ~ 90% hàm lượng canxi khoảng 700 — 800 mg/L hạt Việc tạo lập trì bùn hạt - nghĩa sinh khối cố định hóa đạng vấn để quan trọng cơng nghệ sinh học ky khí Tuy nhiên thực tế vận hành cơng trình lớn, việc nhiều thời gian (khoảng tháng) ky khí bùn hạt khơng bên vững sinh khối bị rửa trôi, làm cho hiệu phân hủy suy giảm đáng kể Các thí nghiệm cho thấy sử dụng số loại polymer đặc dụng để cố định vi sinh dạng xốp (flocs), kết bùn hạt hình 75% Sử thành thời gian sau tháng, với hiệu phân hủy hữu đạt dụng vật liệu có đặc tính hấp phụ, cho kết khả quan tương tự Hậu xử lý thiết bị sinh học đệm cố dinh (FBR — fixedbed bioreactor) cho với hiệu thấy loại chất hữu cơ, cịn lại sau qua khâu phân hủy ky khí, chế suất tới 95 — 96%, trình cho phép loại hợp chất nitd nitro hóa phi nitro hóa sinh học Kết hợp hai q trình, ky khí (với q loại hình thiết bị UASB, FB hay AF, dạng kết hợp thiết bị này) cao chí trình FBR cho phép loại COD với hiệu cao, (khoảng 99% hơn), cho phép loại nitơ kim loại nặng, trình bày Các pilot sử dụng sơ đồ khác nhau: UASB FBR nối tiếp, TF (Trickling từ tháng 4/2001 Eilter) với UASB kế tiếp, lắp đặt bãi rác Đông “Thạnh, hoạt động có nhiều cho kết loại COD thấp hẳn: < 60% Nguyên nhân xây dựng Thứ nhất, thời gian vận hành pilot chưa đủ lâu, lại bị ngắt quãng đo việc dạng lưu cữu bãi rác Điểu quan nước rỉ rác bãi rác Đông Thạnh tự nhiên nhiều năm, chất hữu dễ phân hủy bị phân hủy trình Tuy nhiên chủng vi sinh EM đưa vào từ đầu năm 1999 đến gian ghi nhận hiệu loại tổng nitơ cải thiện đáng kể thời tương đối ngắn, với mơ hình TF UASB hạn Việc áp dụng cơng nghệ hóa học hóa lý cho khâu hậu xử lý, chẳng mặc siêu lọc đùng phần ứng oxy hóa có xúc tác, phần ứng Fenton, cho thấy cao dù đạt tiêu chuẩn xử lý, gặp phải vấn để giá vận hành số Trên sở thí nghiệm thử nghiệm quy mơ pilot, để xuất tiêu chuẩn thiết kế công nghệ cho thiết bị DAF, TF, UASB, AF, FB FBR đối để tài với đối tượng nước rỉ rác Việc để xuất tổng kết kết mà đạt được, khơng loại trừ cải tiến sau "_ Để xuất quy trình xử lý nước rỉ rác bãi chơn lấp Đơng thạnh nước Căn vào thí nghiệm tiến hành quy mô PTN quy mô pilot tượng rỉ rác Đơng thạnh, để xuất quy trình cơng nghệ kết hợp để xử lý đối nhằm đạt tiêu chuẩn loại A#B TCVN 5945,1995, bao gềm công đoạn sau: " Tuyển khí tan = Hé sinh hoc «Tháp lọc sinh học = UASB * FBR =» AOP/UF 70 Các trình cơng nghệ sinh học TF, UASB kết hợp có khả loại để hậu xử ~ 75%COD nitở hữu Khi kết hợp với DAF để tiển xử lý với FBR đối thấp lý, loại đến 90 — 92 % COD nitơ hữu với phí vận hành tương (~3.000 đ/m”) lý vượt 2000 Tuy nhiên, trường hợp COD nước rỉ rác trước xử TCVN 5945,1995 mg/L, nước sau xử lý đạt hầu hết tiêu tiêu COD chưa đạt loại B, chí loại A, đặc biệt BODs, nhiều khả tiêu chuẩn, với giá trị dao động từ 150 - 200 mg/L Các chất hữu lại tử lớn khó phân hủy sinh học (chẳng hạn hợp chất humic), có cấu trúc phân hệ sinh vững, không thuộc loại có độc tính mơi trường thái chẳng hạn Việc áp dụng cơng nghệ hóa học hóa lý cho khâu hậu xử lý, mặc siêu lọc dùng phản ứng oxy hóa có xúc tác, phần ứng Fenton, cho thấy dù đạt tiêu chuẩn xử lý, có giá vận hành cao Vì để xử lý nước rỉ rác Đơng Thạnh nên đầu tư làm hai giai đoạn: Giai dogn I 5.2.2., khơng gồm cơng đoạn Ap dung quy trình xử lý Sơ đổ mục môi trường Giai cho phép thải nước sau xử lý hậu xử lý AOP/UF đoạn kéo dài từ 2002 - 2005 Giai đoạn thêm công đoạn hậu xử lý AOP/UF, G giai đoạn này, bất đầu tư 2005, áp dụng cần thiết theo »= Để xuất bãi chôn lấp rác tiếp Chôn lấp rác hợp vệ sinh bãi rác Đơng Thạnh đóng cửa cân Các bãi chơn lấp rác TP HCM sau h sinh, cách ly rác với môi trường xung quan thực theo quy trình chơn lấp hợp vệ sé rac màng HDPE vv Khi lượng nước ri vật liệu cách ly thích hợp nước mặt, nước ngắm mùi hôi, ô nhiễm ẩn định, nhỏ vấn để mơi trường trở nên đễ kiểm sốt hẳn Quay vòng nước rỉ rác g lai, nên áp đụng chế độ quay vòng nước Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh tươn giúp thúc đẩy cho thấy, điểu tỉ rác, thí nghiệm mà đề tài thực nhanh đáng kể Khi đó, chất hữu q trình phân hủy rác xây với tốc độ đến trạm xử lý, đồng thời tuổi thọ nước rỉ rác bị loại nhiễu trước bãi rác kéo dài đáng kể Xử lộ sinh học phân chất hữu có nguồn gốc Trong điểu kiện Việt nam, nghĩa rác có thành thấp, nên ấp dụng cơng nghệ sinh phép hành vận phí lớn nhiên tự học hoá lý rỉ rác, tránh áp dụng cơng nghệ hố học kết hợp để xử lý nước tốn Tiêu chuẩn xử lý tiêu BOD, tổng N, kim loại nặng, số Nên áp dụng tiêu liên quan đến mức lớn nay, tạm thời trì vịng 5-8 năm, NH„ ~N, COD, nên N khơng mg/L cụ thể COD không 200 mg/L„ NHạ— Kết luận đê xuất Để tài bám sát thực nội dung yêu câu theo hợp đồng nghiên cứu khoa học triển khai công nghệ biên Hội đồng Giám định kỳ, nghiên cứu tiết nhiều khía cạnh khác q trình phân hủy ky khí đối tượng nước rỉ rác phịng thí nghiệm qui mô pilot Các kết nghiên cứu giúp hiểu thêm vẻ trình phân hủy ky khí đối tượng nước rỉ rác vốn phức tạp chịu nhiều tác động trình sinh hóa khác Các kết đạt làm sở để tối ưu hóa q trình này, tạo điều kiện áp dụng công nghệ sinh học để xử lý nước rỉ rác với hiệu ` cao Các thử nghệm pilot cho thấy kết bước đầu khả quan việc loại tổng N COD công nghệ sinh học Để đảm bảo tiêu chuẩn thải nước rỉ rác Đông Thạnh, loại nước rỉ rác lưu cữu nhiều năm có thành phẩn hữu khó phân hủy sinh học lớn, cần phải áp dụng cơng nghệ kết hợp sinh học hóa lý, đặc biệt q trình oxy hóa tăng cường hay kỹ thuật đặc biệt khác Việc tối ưu hóa q trình sinh học giúp giải phần lớn tải lượng COD N, kể kim loại nặng, khó đạt tiêu chuẩn thải Tuy nhiên thành phần lại nước rỉ rác sau xử lý sinh học chứa hợp chất hữu bến vững khó phân hủy tiếp (kể phương pháp hóa học) , khơng có độc tính mơi trường cao (ví dụ hợp chất humic) tạm thời xả môi trường Việc tiếp tục xử lý để đấm bảo đạt tiêu chuẩn B hay A theo TCVN - 5945, đoạn 1995 cách triệt để kỹ thuật đất tiền nên thực giai nhằm giảm tối đa phí đầu tư vận hành cơng trình Kiến nghị Sở Khoa học Cơng nghệ Mơi trường TP Hỗ Chí Minh tăng cường đâu tư vào đề tài nghiên cứu triển khai công nghệ xử lý chất thải với độc tính qui mơ phịng thí nghiệm qui mé pilot dựng hệ Viện Kỹ thuật Nhiệt đới Bảo vệ Môi trường tham gia đấu thâu xây thống xử lý nước rỉ rác Bãi rác Đông Thạnh, qua giai đoạn chuẩn bị tham gia giai đoạn 2, với phương án dựa kết nghiên cứu để tài Kiến nghị Sở KHCNMT TP ủng hộ việc thực dự án để tài dang P phương diện khác công nghệ vấn để cố định hóa vi sinh, vấn để cạnh tranh q trình phân hủy khác nhau: axit hố, khử sulphat, metan hố, ảnh hưởng độc tính soi sáng qua nhiễu cơng trình nghiên cứu, làm sở cho việc xây dựng giải pháp công nghệ độc đáo với hiệu trước hình dung (Speece, 1996) việc áp dụng công nghệ trở nên đẩy triển vọng Đặc biệt kết hợp với công nghệ oxy hóa tăng cường (AOPs), cơng nghệ màng lọc (membrane technology) với kỹ thuật thẩm thấu nghịch đảo (RO) nanofiration xử lý loại nước thải vững (recalcitrant) với hiệu giá thành tương đối hợp lý.Việc áp dụng thành tựu nghiên cứu quốc tế vào đối tượng cụ thể Việt nam, quy mơ phịng thí nghiệm đặc biệt quy mô pilot, việc làm cần thiết để nhanh chóng triển khai áp dụng cơng nghệ tiên tiến nước ta 29 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU „3.1 Chương trình nghiên cứu 3.1.1 Lựa chọn vấn để nghiên cứu qui mơ PTN có « — Tốc độ phát sinh nước rỉ rác đặc trưng nước rỉ rác điều kiện khơng có quay vịng nước rỉ rác trọng để Tốc độ phát sinh nước rỉ rác đặc trưng yếu tố quan pháp chơn lấp xây dựng phương án xử lý Các thông số phụ thuộc vào phương nước rỉ rác hay rác, có cách ly chơn lấp hợp vệ sinh hay khơng có quay vịng thí nghiệm khơng Mặc dù thời gian thực để tài, tiến hành khu vực TPHCM với nước rỉ rác Đông Thạnh, cần nhận thấy rằng, pháp chôn lấp tỉnh lân cận, bãi rác cuối triển khai theo phương chưa hợp vệ sinh Mô trưng ủ rỉ rác đặc hình phân hủy rác thải sinh hoạt ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng hạn lý hóa nước rỉ rác Các mơ hình phân hủy rác thải khác nhau, chẳng nước hiếu khí (composting), ủ ky khí, chơn lấp hợp vệ sinh sinh loại có đặc trưng hóa lý khác Mơ hình phân hủy rác lựa chọn trình thực để tài mơ vật q trình chôn lấp hợp vệ sinh, nghĩa cách ly với môi trường xung quanh rỉ rác liệu chống thấm Có hai phương án chọn lựa: có quay vịng nước khơng quay vịng nước rỉ rác Lượng biogas sinh đo hàng ngày Nước rỉ rác "non" "già" nước rỉ hình trưng hóa lý nước Nước rỉ rác "già" gần phân hủy sinh học nước rỉ hình thành rỉ rác "non" với điểu kiện so với nước thành giai đoạn 1-2 năm đầu, nước rỉ rác giai đoạn cuối trình phân hủy rác Đặc nước rỉ rác "già" có khác biệt đáng kể thực tế hơn, thường chứa chất hữu khó rỉ rác "non" e — Quá trình hình thành phát triển sinh khối cố định có hỗ trợ Sinh khối cố định dạng hạt vấn để quan trọng giúp hệ thống hoạt động với hiệu suất cao nhiều dụng bùn loãng Tuy nhiên thực tế việc địi hỏi khơng có vật liệu hệ thống UASB Nó so với trường hợp sử thời gian khởi động bị suy (start up) lâu: khoảng tháng Ngoài ra, sinh khối dạng hạt việc nghiên thói phân tán nhiều yếu tố: chất nước thải, chế độ thủy lực phương pháp tạo cứu trình hình thành bùn hạt từ bùn loãng, nghiên cứu 30 bùn hạt nhanh cách sử dụng polymer cố định hóa vi khuẩn hay vật liệu có tính hấp phụ khác chẳng hạn than hoạt tính, có ý nghĩa thực tế lớn * _ Ảnh hưởng độc tố Vì nước thải có hàm lượng nitơ hữu lớn, q trình phân hủy sinh amonia đó, nước thải có hàm lượng NH; tự đo dạng tan Ở nông độ định NH; ức chế vi khuẩn sinh methan MB Và vi khuẩn kị khí khác, làm cho hiệu cuả hệ thống suy giảm nhanh chóng Tương tự ion SO¿ nước thải vi khuẩn khử sulfate SRB (sulfatr reducing bacteria) tiêu thụ sẵn xuất S`, môi trường nước có lượng H;S dạng tan ngỗi vấn để gây ăn mòn nghiêm trọng, gây mùi hơi, H;S cịn có độc tính vi khuẩn sinh methane (MB), Axít hóa (AB), thân SRB, nghĩa làm cho hệ thống có khả bị tê liệt nỗng độ cao Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng độ tố q trình gíup hạn chế tác động tiêu cực độc tố trì hiệu hệ thống mức độ cao ổn định Các thí nghiệm xây dựng nhằm xác định hiệu trình phân hủy sinh học mức hàm lượng ammonia sulphat cao va kha cao (500 - 1000 mg/L vdi ammonia va 1000 - 3000 mg/L sulphat) © Loại kim loại nặng trình khử sulphat sinh học Các thí nghiệm ngồi nước cho thấy nước rỉ rác có chứa hàm lượng kim loại nặng khác Cd, Hg, Pb, Cr cao hon dang kể so với tiêu chuẩn Thông thường để loại kim loại nặng cẩn áp dụngcác cơng nhệ hóa học, có đặc điểm gía thành vận hành cao, gây chất thải thứ cấp, làm hệ thốngxử lý nước thải phức tạp phải tách nhiều cơng đoạn riêng biệt Vì sulphat có mặt tất nguồn nước tự nhiên nước thải, q trình khử sulfate sinh học tận dụng để loại kim loại nặng đưới dạnh muối MeS có tính linh động (mobility) khơng đáng kể Đây vấn để tương đối so với nước cơng nghiệp hóa, nghiên cứu vấn để mang ý nghĩa lý thuyết vừa thực tiễn, Đề tài thực kết tủa sulfua kim loại trình khử sulfat sinh học với thí nghiệm dạng gián đoạn (mẻ) thí nghiệm dạng liên tục e Kiểm soát ảnh hưởng canxi nước rỉ rác Như trình bày mục tóm tắt (trang 4), Ca?" nước thải gây hậu trầm trọng hệ thống phân hủy kị khí cao tải Nghiên cứu phương pháp hạn chế kết tủa CaCO; hầm lượng can xi tương đối thấp (250 ~ 1000mg/) vấn để cần thiết e So sánh hoạt động loại hình cơng nghệ kị khí khác nhau: UASB, AF FB 31 Mỗi loại hình có ưu điểm nhược điểm định, chẳng hạn UASB có kế tương đối phức tạp vấn để trì sinh khối hạt không đơn giản Nghiên ưu điểm riêng rẻ chúng giúp cho việc sử dụng mơ hình kết (hybrid reator) vừa đơn giản thiết kế vừa thi cơng cơng trình, vừa có hiệu thiết cứu hợp cao ổn định « _ Nghiên cứu khả áp dụng FBR để hậu xử lý FBR có khả giải khơng vấn để loại COD, mà cịn có khả nitro hóa phi nitro hóa Ngồi thiết bị FBR gíup tiết kiệm lượng khí cung lượng cấp, sinh bùn so với hệ thống bùn hoạt tính vậy, giúp tiết kiệm mặt 3.1.2 Ấp dụng qui mô pilot án Các kết thu phịng thí nghiệm để xây dựngcác phương mục đích kiểm khác thí nghiệm quy mơ pilot Các thí nghiệm pilot có vấn nghiệm mơ hình khả loại nitơ hữu loại COD, phát giải pháp để tối ưu hóa, đồng thời cung cấp sở để xuất nghiên cứu hay Đề tài tiến hành thử nghiệm qui mô pilot sau đây: e _ Thử nghiệm áp dụng kỹ thuật siêu lọc Thửnghiệm mơ hình UASB e & AE, FBR Mơ hình mơ hình kết hợp (hybrid reactor) UASB & AF với Thử nghiệm mơ hình TF với UASB & AF ¢ nitro hố Thí nghiệm nhằm đạt biệu q loại nitơ thơng qua nitro hố phi loại COD cao » — Thử nghiệm kỹ thuật oxy hố có xúc tác phản ứng Fenton (H;O0z/FeCl;) tiêu chí Thí nghiệm nầy nhằm đánh giá khả áp dụng kỹ thuật theo kinh tế 3.2 Thiết bị mơ hình thí nghiệm Để làm sáng tỏ nội dung (mục 3.1), thí nghiệm tương ứng thiết lập cụ thể sau: l : 3.2.1 Mơ hình ủ rác yếm khí > Mục tiêu thí nghiệm vệ sinh có e Nghiên cứu q trình phân hủy rỏc bng phng phỏp chụn lp hp â_ ô khụng có quay vịng nước rỉ rác điều kiện Xác định yếu tố ảnh hướng đến q trình phân hủy rác yếm khí rác sinh So sánh kha phân hủy rác thải, đặc trưng hóa lý lưu lượng nước rỈ hai mơ hình 32 > e Các điều kiện thí nghiệm Rác thải sử dụng thí nghiệm rác thải sinh hoạt thông thường lựa chọn để đảm bảo không chứa chất ô nhiễm đặc biệt kim loại nặng chất hữu có độc tính sinh học cao Lượng nước rỉ rác đưa vào ban đầu lấy từ bãi rác không sử dụng chế phẩm EM @ @ Khí sinh @ 8@1-kEse= @=—+† Mơ hình Vật liệu : PVC 'Thể tích chứa rác : 4m” Hệ thống quay vòng nước rỉ để cấp ẩm 33 nước rỉ quay vòng Thiết bị đo lửa lượng Hệ thống gom nước d © © Thiết bị đo lưu lượng khí khí biogas Hệ thống gom đốt e © Sốlượng:4 > Chế độ vận hành n dau: e Tính tốn sơ ba ủ rác lựa chọn nh bì mơ hai , tài để u yêu cầu Dựa mục tiê g bảng hình đưa tron mơ hai a củ h ín ch Các thơng số N2, nhóm đề hai ban ủ rác NI nh hà n vậ ày ng a củ thêm rác Dựa kết sơ để tiến hành bổ sung ần tu n gia i thờ ng oả kh lúc ban đầu (do tài tiến hành ngưng lượng rác cho vào 1/ ng bằ o o ch rác Lượng vào hai bén sé va a) ng nửa sau 79 ngày ục vụ cho thể tích rác giảm khoả N3 N4 để ph rác n bỗ êm th đặt tài lắp Đồng thời nhóm để e mục đích sau: bổn phần rác tương tự h àn th ủ m đe rác khối lượng Các thơng số hình học, ú rác số Ì Bên 3: ©_ bổn số : Mơ hình Ú : tương tự nh e_ hai giai đoạn: cho để Mụctiêu: chia làm sinh để phục vụ rác rỉ ớc nư u Th ; n) g đầu tiê rac” Giai đoạn (hai thán hợp để xử lý nước rỉ bãi e hệ kết tài “Nghiên cứu công ng n ủ rác số để khẳng bê nh g ốn gi ủ nh trì : LẶP lại qu Giai đoạn : thứ từ bên ủ rác định lại kết thu bổn h phần rác tương tự àn th ủ m đe rác g , khối lượn Các thông số hình học Bến 4: ©_ ủ rác số i gian ủ cấp Ẩm suốt thờ có g ôn kh ủ, để o Mô hình ủ: Chỉ đổ rác sinh tron bổn Ủ rác khí rỉ ớc nư ần ph ành © khối lượng, th Mục tiêu: Xác định e khơng có cấp ẩm phụ bôn ủ rác đưa a củ nh hà n vậ thông số Thành phân rác ủ luc > e_ t quả: Phương pháp ảo đạc kế t tân với tần suất ngày mộ COD nước rỉ 34 «Lượng khí rác sinh đo Gasometer hãng Ritter- Đức, tân suất đo ngày lần « Thể tích nước rỉ sinh đo thể tính thùng chứa, bơm định lượng ống đong có chia vạch, với tân suất tuân lần © _ Chiểu cao lớp rác ủ đo thước tháng lần © _ Nhiệt độ bổn ủ rác đo đầu nhiệt độ kết nối máy tính, đo liên tục 30 phút/lân 3.2.2 Tạo bùn hạt mơ hình UASB với chế độ thủy lực , đỉnh đưỡng thích hợp trợ giúp tạo hạt vật liệu polymer vật liệu trơ Thí nghiệm tiến hành hai cột với hai loại vật liệu khác polymer v than hot tớnh ôMụ â- e_ â hỡnh UASB thiết kế cột thủy tỉnh hai lớp với thể tích 5.0 L, đường kính 80mm Dịng hổi lưu sử dụng bơm Watson Marlow 505 Di, đồng nước thải dòng dinh dưỡng sử dụng bơm Watson Marlow 205 U Kiểm soát pH pH - controler E H Cột phản ứng UASB vận hành theo thông số Bùn ky khí Bùn hoạt tính lấy từ bể xử lý ky khí hoạt động nhà máy bia Heineken Bùn cấy vào cột phản ứng với dung lượng khoảng 2,0 lít với vật liệu trợ gíup tạo hạt polymer vật liệu trơ (than hoạt tính) © _ Nước rỉ rác lấy từ bổn ủ rác thí nghiệm 4m” e Môi trường dinh dưỡng Cột phân ứng hoạt động liên tục cung cấp đỉnh đưỡng suốt trình chạy bơm định lượng Thành phân dung dịch dinh dưỡng gồm nguyên tố đa lượng vi lượng điều chế theo bắng phụ lục 1&2 3.2.3 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng NH„-N đến hiệu loại COD Thí nghiệm tiến hành sau thí nghiệm nghiên cứu trình phân hủy chất hữu nước rỉ rác kết thúc e « Mơ hình UASB thiết kế cột thủy tỉnh hai lớp với thể tích 5.0 L, đường kính 80mm Dong héi lưu sử đụng bơm Watson Marlow 205 S, đồng nước thải dòng dinh đưỡng sử dụng bơm Watson Marlow 205 Ú Kiểm soát pH pH - controler E H e_ Cột phản ứng UASB vận hành theo thông số nêu bảng phụ lục I Riêng nỗng độ NH„-N đưa vào lúc đầu 240mgíl sau tăng lên 1400mg/l © - Bùn ky khí bùn thí nghiệm phân hủy chất hữu nước rỉ rác ©_ Nước rỉ rác lấy từ bổn ủ rác thí nghiệm 4mẺ 35 lục L&2 Môi trường dinh dưỡng : bảng phụ ên cứu trình khử sulfat độc 3.2.4 Thí nghiệm mơ hình UASB nghi tố H2S Các thông số vận hành đưa Thí nghiệm thiết kế cột UASB bang sau : khử suiphat độc tính HS Bang 4.10: Cdc thong số vận hành thí nghiệm Đơn vị Thơng số vận hành Thể tích cột L Nhiệt độ °C PH mh Tốc độ dòng Lưu lượng dịng tuẫn hồn Lưu lượng đầu vào Mức Mức 6.8-7.5 6.8-7.5 6.8-7.5 5 30°C 30°C 30°C 1.2-2 1.2-2 1.2-2 1.3 6.7 2.8 5.7 6.5 3.3 9.8 8.5 ml/ph 250 ml/ph 8.0 ml/ph ml/ph Lưu lượng nước thải Lưu lượng dinh dưỡng Mức 250 8.5 10.4 h Thời gian lưu nước Thông số giám sát: SO¿ `, COD, HS, CH¡, pH 250 9.8 vật chất, cân điện ly Tính tốn kết quả: Dựa phương trình cân dụng dịch cân pha Bùn ky khí : hoạt động nhà máy bia Bùn hoạt tính lấy từ bể xử lý ky khí dung lượng khoảng 2,0 lít Heineken Bùn cấy vào cột phản ứng với dua 1&2 riêng nông độ SO,” dude Môi trường dinh dưỡng : bang phụ lục vào từ 1600mg/1 sau tăng lên 3000mgi/1 tục khử sulphate kết hợp loại kim 3.2.5 Thí nghiệm mơ hình UASB liên loại nặng (Hg”*, Ca, Pb”, Fe”, cr®) Thí nghiệm tiến hành sau thí nghiệm nghiên cứu q trình khử sulphate độc tố H;S Mơ hình thí nghiệm : mơ hình UASB thí nghiệm nổng độ soe Các thơng số vận hành thí nghiệm khoảng 600mg/1 kim loại nặng được đưa vào với nông độ thấp loại bổ sung vào với nông độ 20mg/1 cho kim Môi trường dinh dưỡng : bảng phụ lục 1&2 Can xỉ đến hiệu xử lý 3.2.6 Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng mơ hình thí nghiệm UASB thí nghiệm Mơ hình thí nghiệm : mơ hình UASB ệm địng hồi lưu Các thơng số vận hành thí nghi hình thái bùn ta quan sát thay đổi tuỳ theo hiệu xuất xử lý thiết bị 36 «_ trì nh thí nghiệm Mơi trường dinh dưỡng cung cấp liên tục suốt vào với hàm lượng từ 250 — bảng phụ lục Riêng nồng độ Can xỉ đưa 840 mgil Hình 3.2 Mơ hình UASB ¬ h 18 ~ >| m «_ Ỳ Chú thích: Cột phản ứng Lớp vỏ kép 10 Hệ thống kiểm soát pH 11 Dung dịch NaOH HCI Nền bùn Bình tam giác 13 Bơm hỗi lưu 14 Bơm chất Ống đựng Silicagel Bình Mariotte 16 Bơm dinh dưỡng 17 Dung dịch dinh dưỡng Phễu tách khí 12 Bể điều nhiệt Bình tam giác chứa NaOH 30% 15 Dung dịch chất Điện cực pH 18 Vòi lấy mẫu 37 3.2.7 Thi nghiém hiéu qua loai COD trén mé hinh AF, FB, FBR > Thiết bị lọc ky khí (AE): Mơ hình AF thiết kế gồm khối tương tự mô hình UASB, điểm khác cột AF lắp đặt vật liệu đệm Polyacrylamid, có diện tích bể mặt ~200m?/m? lam gid thể cho vi sinh vật bám dính Bùn ky khí lấy từ bể xử lý ky khí boạt động nhà máy bia Heineken Bùn cấy vào cột AF với dung lượng khoảng 0,2 lít Chế độ vận hành: tương tự thiết bị UASB > Thiết bị đệm giãn nở (Fluidized bed -FB) Mơ hình FB thiết kế cột thuỷ tỉnh hai lớp với thể tích 4,1 lít, đường kính 60mm, bên lắp đặt vật liệu cao su dang hat nhỏ 1-1,5mm, có tỉ 1.1 - 1.3 g/cm?, với lượng 200 gr/thiết bị Chế độ vận hành : tương tự cột UASB, riêng dịng tn hồn thực với bơm lớn có lưu lượng 3000 ml/phút > FBR Cột FBR cột thủy tỉnh dùng mơ hình UASB, tích lít, bên lắp đặt vật liệu đệm trơ động có bê mặt lớn làm giá thể cho vi sinh vật bám dính Cung cấp khí máy thổi khí hiệu RAMBO EP-9000, với lưu lượng khí dư Chế độ vận hành : nước thải đâu vào cột nước đấu cột UASB Dinh dưỡng điều chỉnh hợp lý theo tải lượng đầu vào 3.3 Hệ thống thiết bị thí nghiệm mẻ (gián đoạn) Các thí nghiệm mẻ bắt đầu tiến hành từ tuần thứ thí nghiệm độc tính sulfat 3.3.1 Dụng cụ hóa chất Máy lắc Ta say Nổi khử trùng autoclave Chai thủy tỉnh 250ml, 500ml, 1000ml: loại 10 Xylanh lấy mẫu Hóa chất để làm mơi trường dinh dưỡng (như thí nghiệm liên tục} Na,SO, Muối cdc kim loai nang : Hg”, Cd, Pb**, Fe?” Thudc thit COD Thuốc thử DMP 3.3.2 Phương pháp tiến hành Thí nghiệm mẻ tiến hành chai thủy tỉnh thể tích 250ml chứa 200ml mơi trường đinh dưỡng có thành phần thí nghiệm liên tục Nước rỉ rác châm vào lượng tương đương với COD = 1500 - 2000mg/L Na;SO¿ châm vào lượng tương đương với 1000 - 1500mg/L Bùn ky khí : châm ml bùn lấy từ cột UASB khử sulfat 38 Các chai thổi hỗn hợp N,/CO, « « với hàm lượng: ppm ~ 50 Các kim loại nặng châm (dưới dang muối tan) e_ Thời gian thí nghiệm: ngày ppm thiết bị lắc nhiệt độ phịng © _ Trong suốt q trình thí nghiệm chai c gi â ôe_ Mau dude ly I lần/ngày Các tiêu phân tích: Cac thong s6 ddu vao: COD, SO,”, Hg”, Cd”, Pb?*, Fe?" Các thông số đầu ra: Đối với mẫu nghiên cứu : SO,”, Hạ”, Cả”, Pb””, Fe? Đối với mẫu trắng : COD, Hg”*, Ca’*, Pb”, Fe* m có sulfat, thí nghiệm Tổng số thí nghiệm phải thực là: 10 (8 thí nghiệ e khơng có sulfat) 3.4 Các phương pháp thiết bị thí nghiệm khác 3.4.1 Lắng: e e_ e_ máy khuấy có tốc độ Mơ hình lắng tĩnh thiết kế cốc 1000ml, với thay đổi từ 20 — 300 víph Hóa chất trợ lắng PAC polymer Các thông số đo đạc la: SS, COD 3.4.2 Tuyển khí tan: nghiệm bình PVC vỗ dày e Mơ hình tuyển khí tan tĩnh thiết kế phịng thí tạo máy nén 1cm, lắp áp kế van nước khí vào, Bọt khí tan Khí, đưới áp suất atm mẻ e Vận hành theo mẻ, đo hiệu suất loại SS COD theo 39 3.5 Các mơ hình cơng nghệ kết hợp quy mơ pilot 3.5.1 Mơ hình UASB FBR Rinoas BREESE BES ACERS EKCEG Hình 3.3 : Mơ hình thi nghiệm UASB va FBR 3.5.2 Mơ hình TE UASB GRRE ECE, EEOC CEE TF thi nghiém TF va UASB hinh Mé 3.4: Hinh UASB 40 Kích thước pilot: Mơ hình UASB & AF có kích thước : Cao : 3000mm Đường kính : 2300mm Mơ hình TF FBR có kích thước : Cao : 1700mm Đường kính : 3200mm 3.5.3 Mơ hình Flocculation ultrafiltration Mục đích thử nghiệm : Xác định hiệu trình lọc nước rỉ rác keo tụ phương pháp lọc UF Phương pháp thử nghiệm Thiết bị —_ Bổn chứa PE 200L ~ — Bơm lọc : 6001/h x 4,7 at x 1HP ~ Ebara - ý Đêng đo lưu lượng Khoảng đo ~ 200 lit/h, 46 xác 0,1 lit — —_ Rơle áp lực: 1— kg/cm2 - Korea Van điện từ, Ø 2l —- Korea — Các phụ kiện khác ~ —_ —_ Đông hồ áp suất : — kg/cm? Van điểu chỉnh lưu lượng, PVC, Ø 21 —- Ø34 Cột lọc 25um x 4ống x 125líƯh/ống - Nga Ngun liệu, hóa chất Nước thải : Nước rỉ rác bãi rác Đông Thạnh sau xử lý sinh học keo tụ phèn polyme hay hai đưa thẳng vào hệ thống lọc UF Nước rửa : Nước cấp Các thông số theo đối — Lưu lượng —_ Tỷ lệ dòng nước sau lọc “dịng đặc” — Áp suất — COD trước sau lọc —_ Thời gian trình lọc 4I Sơ đồ nguyên lý hệ thống lọc UE | ị oo | i ved |^ > or | 3, | Gì #ˆ Nước xử Ghi Bổn chứa nước thải Đông hỗ đo lưu lượng Đồng hỗ đo áp suất Van điều chỉnh lưu lượng ị Bơm lọc Rơ le áp lực Van điện từ Cột lọc ÚF 3.5.4 Oxy hod c6 xtic tac (H,0./FeCh) Thí nghiệm tiến hành nước rỉ bãi rác Đông Thạnh trước sau qua xử lý sinh học qui mô pilot đặt bãi rác Đơng Thạnh cách ơxy hố có xúc tác với phần ứng Fenton (H;Oz/FeC];) 3.6 Lấy mẫu phân tích 3.6.1 Lấy mẫu bảo quản mẫu e Mẫu lấy hai ngày/1 lần điểm lấy mẫu đỉnh cột phân tích bảo quản điểu kiện lạnh 4oC Các tiêu đo đạc: COD, pH, SÓ4, H,S, CHy, NH4, VFAs, Ca, Hg, Cr, Cd, Pb, Fe e e_ Mẫu để phân tich H,S duge cố định dung dịch Zn(CH;COO);2H;O 0.1M theo tỷ lệ 2:100 giai đoạn tăng lên 6:100 giai đoạn lượng HạS tăng Mẫu phân tích SO,Ÿ cố định dung dịch Zn(CH;COO);2H;O 0.1M theo tỷ lệ 2:100 © _ Mẫu kim loại sau lấy ly tâm loại bổ phần cặn, phần nước axit hoá đến pH = H;SO, Hg, Cr, Cd, Fe va bing HNO; Pb, Ca 42 e Mẫu bùn lấy ống xi phông qua đấu cột, vị trí lấy bùn tùy thuộc mục đích nghiên cứu bùn Mẫu bùn sau lấy gạn bỏ phẩn nước bảo quần điều kiện lạnh 4°C 3.6.2 Phân tích COD phân tích phương pháp bicromat theo phương pháp tiêu chuẩn phân tích Nước Nước thải Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ xuất (1995) SO, phân tích phương pháp đo độ đục theo Các phương pháp tiêu chuẩn phân tích Nước Nước thải Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ xuất ban (1995) H;S phân tích phương pháp xanh methylen theo Các phương pháp tiêu chuẩn phân tích Nước Nước thải Hiệp hội sức khỏe cộng Mỹ xuất (1995) NH, phân tích phương pháp so màu với Indophenol theo Các phương pháp tiéu chuẩn phân tích Nước Nước thải Hiệp hội sức khỏe cộng đồng Mỹ xuất (1995) Canxi phân tích phương pháp sắc ky Iéng cao dp trén may WATERS USA -_ Đâu đò Điện dẫn 432 - Cét Hod chat (p.a) IC- PAKC EDTA (loai acid), HNO3 - Pha dong EDTA/HNO; - _ Thể tích iêm mẫu -_ Khoảng đo -_ Nhiệt độ cột 20A1 2000uS 35°C - âm Phancye Téc 46 dong (ml/min) — VFAs phân tích phương pháp sắc ký khí máy HP 6890 PLUS (HEWLETT PACKARD - USA) - _ Bộ tiêm mẫu chia dịng/ khơng chia dòng, tỉ lệ chia dòng = 20 : -_ - - 1, Pi (ap suất đầu cột) = 40 kpa, Tinj.(nhiét 46 buéng tiém mau) = 250°C Dầu đò : FID (lon héa ngon lita), Tdet (nhiét dau dd) = 270°C, Fy (Iuu lượng dòng hydro) = 35ml/min, F,i, (tuu lugng khong khi) = 400m//min, Fy2 (lưu lượng dòng phụ trợ) = 25mi/min CétHP- INNOWAX 30m x 0,32mm x 0,32um Chuong trình nhiệt : 120°C (imin) , ting lên 230°C (10/min), ổn định 230°C (Smin) Định lượng theo phương pháp ngoại chuẩn 43