Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 78 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
78
Dung lượng
875,5 KB
Nội dung
NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác Lời Mở Đầu Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước thì vấn đề môi trường cũng đang rất được quan tâm đến, đặc biệt là rác thải do các hoạt động sản xuất, buôn bán của con người . Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và ở khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh nói riêng đều chưa có sự phân loại tại nguồn. Do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý. Hiện nay, việc xửlýrác thải bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh được coi là biện pháp hữu dụng, bởi tính kinh tế cao và không làm ô nhiễm môi trường do mùi hôi gây ra. Tuy nhiên, lượng nướcrỉ ra từ bãi chôn lấp rác đã gây những tác động môi trường nghiêm trọng liên quan đến sức khỏe con người. Trước vấn đề này thì nhiều phương pháp công nghệ trong và ngoài nước được đề ra và áp dụngxử lý. Trong các biện pháp công nghệ đưa ra xửlý thì biện pháp xửlý sinh học kỵ khí được xem là nỗi trội bởi chi phí không cao, ít sinh ra bùn mà hiệu quả xửlý cao hơn những phương pháp khác. Nhưng do bởi tính chất nướcrỉrác vô cùng phức tạp, hàm lượng thành phần các chất ô nhiễm luôn ở mức báo động, đặc biệt là hàm lượng Canxi trongnướcrỉrác rất cao, đã gây ảnh hưởng xấu đến quá trình xử lý. Các thiết bò kỵ khí sau khi hoạt động một thời gian đã bò tê liệt bởi hiện tượng vôi hóa xuất hiện thành những tảng lớn, làm cho hiệu quả xửlý suy giảm đáng kể. Chính vì điều này cần phải có biện pháp xửlý thích hợp để loại bỏ thành phần ô nhiễm này trước khi vào các công trình xửlý tiếp theo. Urê là một hợp chất có khả năng xửlý Canxi trongnước thải, bản thân nó có nhiều ứng dụng quan trọng phục vụ trong đời sống xã hội. Tuy nhiên việc sửdụng nó như thế nào trongxửlý môi trường, đặc biệt là trongxửlýnước tải nói chung và nướcrỉrác nói riêng là điều cần phải nghiêncứu đến. GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 1 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 2 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊNCỨU 1.4 NỘI DUNGNGHIÊNCỨU 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước thải giàu calcium là một vấn đề đang được quan tâm trongxửlýnước thải hiện nay, đặt biệt là từ nướcrỉ rác. Do tính chất nướcrỉrác có nhiều thành phần phức tạp và có khả năng gây ô nhiễm cao (BOD, COD từ 10.000 - 50.000 mg/l ,Th.S Trần Minh Chí Chí năm 2001) nên đòi hỏi một dây chuyền công nghệ xửlý thích hợp. Nhiều loại hình công nghệ khác nhau đã được thử nghiệm và áp dụng để xử lý, nhưng công nghệ sinh học tỏ ra hấp dẫn vì có chi phí đầu tư vận hành thấp. Tuy nhiên, do tính chất nước thải từ bãi rỉrác thường chứa hàm lượng calcium rất lớn (>250mg/l) nên việc sửdụng công nghệ sinh học cổ điển như UASB gặp rất nhiều khó khăn trong suốt quá trình vận hành. Với hàm lượng calcium cao (>250 mg/l) có hiện tượng các muối CaCO 3 hay Ca 3 (PO 4 ) 2 kết tủa. Sự tạo thành kết tủa của các muối calciumtrong thiết bò kỵ khí đã dẫn đến nhiều vấn đề, chẳng hạn như hiện tượng đóng rắn trên thành bể phản ứng và trong thành ống, làm mất tính đệm của môi trường sinh hóa trong bể kỵ khí, giảm hiệu quả do bùn bò rửa trôi và đặc biệt là làm mất hoạt tính metan hóa đặc thù của sinh khối kỵ khí. Thật vậy, việc áp dụng công nghệ UASB thực tế tại trạm xửlýnướcrỉrác ở bãi chôn lấp Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội được đưa vào vận hành trong năm 1998 cũng đã cho thấy đây là một vấn đề lớn, khi bắt đầu vận hành, hệ thống hoạt động khá tốt, hiệu quả xửlý tăng. Tuy nhiên với hàm lượng Ca 2+ khoảng 500 mg/l trongnướcrỉ rác, chỉ hơn một tháng hoạt động sau đó, toàn bộ hệ thống đường ống phân phối nước thải vào thiết bò UASB bò đóng bởi lớp cặn vôi dày, còn bên trong là những tản vôi lớn ( Th.S Nguyễn Trung Việt, 2000). Sự suy giảm hiệu GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 3 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác quả phân hủy hữu cơ của bùn xảy ra rất đáng kể và nhanh chóng đã dẫn đến hệ thống UASB đã bò tê liệt trong thời gian vận hành ngắn. Như vậy hàm lượng Ca 2+ cao trongnước thải có thể gây những hậu quả trầm trọng đối với hệ thống sinh học kò khí, ảnh hưởng đến các công trình xửlý sinh học và đòi hỏi có những biện pháp thích hợp để xửlý hiệu quả. Từ tính cấp thiết đó, việc “Nghiên cứusửdụngurexửlýcalciumtrongnướcrỉ rác” của đề tài này đã tìm ra sựsửdụng có tiềm năng của Urê do việc loại bỏ canxi ở dạng hòa tan trongnước thải từ nướcrỉ rác. Phương pháp này dựa trên cơ chế kết tủa của muối vi sinh carbonat (MCP) đã được mô tả như khả năng kiềm hóa của các vi sinh vật, sự tăng độ pH và hòa tan hợp chất carbon vô cơ (DIC)) đối với môi trường nào đó thông qua nhiều hoạt động sinh lý học. Và trong cái nhìn này thì kỹ thuật được mô tả tốt nhất là quá trình thủy phân ezim của Urê, tạo ra NH 3 và CO 2 sau đó sẽ phản ứng xa hơn để tạo ra carbonate, như vậy đã hình thành điều kiện thích hợp cho kết tủa CaCO 3 cũng như dễ dàng trong việc loại bỏ chúng ra khỏi nguồn nướcxử lý. 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Nghiêncứu xác đònh hiệu quả và đề xuất phương án công nghệ sửdụngUrê để xửlý thành phần canxi trongnướcrỉ rác. 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊNCỨU 1.3.1 Phạm vi nghiêncứu Các thí nghiệm được tiến hành thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM 1.3.2 Đối tượng nghiêncứu Hàm lượng ô nhiễm Calciumtrongnướcrỉrác từ một số Bãi rác ở Thành Phố Hồ Chí Minh như bãi rác Đông Thạnh, Gò Cát… GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 4 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác 1.4 NỘI DUNGNGHIÊNCỨU + Nghiêncứu tổng quan: - Hiện trạng quản lýnướcrỉrác ở một số bãi rác của TP. HCM. - Thành phần tính chất của nướcrỉrác tại bãi rác ở TP.HCM. - Các công nghệ xửlýnướcrỉrác đang được áp dụngxửlý hiện nay. - Cơ sở lý thuyết về việc sửdụngUrê để sửlý Canxi trongnướcrỉ rác. + Lập kế hoạch thực nghiệm dựa trên cơ sở phân tích hàm lượng Canxi trongnướcrỉrác + Thực nghiệm xác đònh khả năng xửlý canxi của Urêtrongnướcrỉ rác. + Xác đònh sự ảnh hưởng và đưa ra các thông số (nồng độ Urê, thời gian xử lý) phù hợp cho công nghệ xử lý. + Xác dònh sự ảnh hưởng của công nghệ xửlý canxi bằng Urê đến công nghệ xửlý sinh học . 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNCỨU 1.5.1 Nghiêncứulý thuyết + Thu thập tài liệu trongnước và ngoài nước có liên quan đến nội dungnghiên cứu. + Thực tế ô nhiễm của nướcrỉrác tại bãi rác Đông Thạnh Tp. HCM ( hàm lượng Calciumtrongnước thải). + Các phương pháp xửlýnướcrỉrác chứa hàm lượng canxi cao. + Cơ sở lý thuyết về Urêdùng để xửlý Ca 2+ GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 5 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác + Tổng hợp phân tích, so sánh và lựa chọn hướng nghiêncứu phù hợp 1.5.2 Nghiêncứu thực nghiệm + Xác đònh thành phần ô nhiễm Ca 2+ trongnướcrỉrác của bãi rác Đông Thạnh Tp.HCM. + Thực hiện trên mô hình phòng thí nghiệm. + Phương pháp thí nghiệm. - Đối tượng thí nghiệm: nướcrỉrác cũ của bãi rác Đông Thạnh - Xác đònh hiệu quả xửlý của phương pháp bằng cách: • Thay đổi nồng độ xửlý của Urê khác nhau • Thực hiện ở các khoảng thời gian khác nhau - Xửlý số liệu bằng excel 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.6.1 Ý nghóa khoa học + Nghiêncứu và đề xuất một phương án xửlý Canxi trongnướcrỉrác hiệu quả, đơn giản và ít tốn kém, góp phần hoàn thiện hệ thống xửlýnướcrỉ rác. + Ngoài khả năng xửlý thành phần ô nhiễm cụ thể là Canxi, thì phương pháp còn mang ý nghóa trong việc loại bỏ thành phần ô nhiễm đặc trưng là COD. + Đây là một nghiêncứu xác đònh khả năng xửlý của một loại hợp chất có nguồn gốc dễ tìm, tương đối rẻ và không độc hại. 1.6.2 Ý nghóa thực tiễn + Hướng nghiêncứu khả thi sẽ mang lại hiệu quả trong công nghệ xửlýnướcrỉ rác. GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 6 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác + Giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường tự nhiên và sức khỏe con người do loại nước thải này gây ra. + Nghiêncứu khả thi sẽ áp dụngxửlý cho các loại nước thải chứa hàm lượng canxi cao như nước thải công nghiệp như: chế biến giấy, chế biến xương, … GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 7 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 8 2.1 NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚCRỈRÁC 2.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚCRỈRÁC VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ. NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác Cho đến nay, chôn lấp vẫn là một phương pháp kinh tế nhất để đổ bỏ chất thải rắn. Thực tế, có khoảng 90% khối lượng chất thải rắn trên thế giới được xửlý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh. Bãi rác hợp vệ sinh cũng là một hạng mục công trình không thể thiếu trong hệ thống quản lý và xửlý chất thải rắn đô thò, bởi vì các phương pháp xửlý khác như làm phân ủ, đốt …luôn luôn còn lại một phần chất thải như vật liệu trơ, tro, xỉ …và cũng phải được chôn lấp. Trong những vấn đề được đặc biệt quan tâm và đưa lên hàng ưu tiên đối với bãi chôn lấp rác là việc quản lý và xửlýnước rò rỉ từ các bãi rác vì chúng có nồng độ các chất gây ô nhiễm rất cao và có mùi đặc biệt khó chòu nếu không được quản lý và xửlý tốt. 2.1 NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚCRỈRÁC 2.1.1 Nguồn gốc nướcrỉrácNướcrỉrác là nước thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Nướcrác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ giữ nước (độ giữ nước của chất thải rắn- Field capacity – là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm hướng xuống dưới tác dụng của trọng lực). Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp, nướcrỉrác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bò đầm nén. Sự phân hủy chất hữu cơ trongrác cũng phát sinh nước rò rỉ nhưng với lượng nhỏ. Điều kiện khí tượng thủy văn, đòa hình, đòa 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 nướcrỉrác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong năm đầu tiên, phần lớn lượng nước thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng nướcrỉrác sẽ tăng GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 9 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác dần trong thời gian bãi chôn lấp hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa bãi chôn lấp. 2.1.2 Thành phần và tính chất nướcrỉrác Thành phần nướcrỉrác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi BCL, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nướcrỉ rác. Bảng 1 biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trongnướcrác theo thời gian, từ ngày bãi ngưng hoạt động. Bảng 1. Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trongnướcrỉrác theo tuổi Thành phần Đơn vò Giá trò 1 năm 5 năm 16 năm pH 5.2 – 6.4 6.3 COD mg/l 10000 - 40000 8000 400 BOD 5 mg/l 7500 - 28000 4000 80 TDS mgNaCl/l 10000 – 14000 6790 1200 TSS mg/l 100 – 700 Độ kiềm mgCaCO 3 /l 800 – 4000 5810 2250 Độ cứng mg/l 3500 - 5000 2200 540 P- tổng mg/l 25 – 35 12 8 N-NH 3 mg/l 56 – 482 N-NO 3 mg/l 0.2 – 0.8 0.5 1.6 Cl - mg/l 600 – 800 1330 70 SO 4 2- mg/l 400 – 650 2 2 Ca 2+ mg/l 900 – 1700 308 109 Na + mg/l 450 – 500 810 34 GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 10 [...]... Trọng Vỹ Trang 26 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác 2 mét , có hệ thống thu gom khí và tái sửdụng khí để phát điện, có hệ tống thu gom và xử lýnướcrỉrác Công suất thiết kế bãi rác 2000 tấn/ngày Nướcrỉrác từ bãi chôn lấp sinh ra từ 4 nguốn chủ yếu sau: nướcrỉrác từ các ô chôn lấp, nướcrỉrác từ các ô đổ rác tạm thời và xe vận chuyển rác, nước rửa xe chở rác trước khi ra... công trường này chỉ có thể xử 400 m3/ngày Lượng nướcrỉrác còn lại buộc phỉ chuyển qua bãi rác Đông Thạnh, Mặc dù bãi rác này đã đóng cửa từ lâu GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 27 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 28 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác 2.2.2 Bãi Chôn Lấp Rác Phước Hiệp Bãi chôn lấp... 21 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác Nhận xét: các công trình xửlý này thường chiếm diện tích lớn, xửlý hiếu khí sẽ rất tốn kém Phương pháp này chỉ thích hợp ở giai đoạn cuối cùng, khi nướcrác đã qua các giai đoạn xửlý chính Xửlý kỵ khí: hệ thống lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở, công nghệ đệm bùn kỵ khí chảy ngược (UASB) Nhận xét: so với xửlý hiếu khí, xửlý kỵ khí nước. .. rắn lơ lửng trongnướcrỉ rác, giảm bớt hàm lượng ô nhiễm + Loại bớt bọt có trongnướcrác để không gây ảnh hưởng đến chế độ hoạt động và hiệu suất của bể sinh học hiếu khí + Tạo điều kiện thuận lợi cho hoạt động của các vi sinh vật trong các công đoạn xửlý sinh học sau nó GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 31 Nghiên CứuSửDụng Urê XửLýCalciumTrong Nước RỉRácNướcrỉrác váng Tuyển... gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt 2.1.3.2 Xửlý để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thò Nướcrỉrác mang đặc trưng ô nhiễm cao, hơn nữa lại thay đổi theo tuổi bãi rác nên một hệ thống xử lýnướcrỉrác đòi hỏi bổ sung thêm nhiều thiết bò phụ theo thời gian Vì vậy, các nghiêncứu cho thấy có thể đưa hỗn hợp 20% nướcrỉráctrongnước thải đô thò vẫn đảm bảo xửlý thành công ở khu xửlý tập trung Thông... Trọng Vỹ Trang 30 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác 2.2.3.2 Một số phương án xử lýnướcrỉrác từ bãi rác Đông Thạnh 2.2.3.2.1 Phương án của Trung Tâm Bảo Vệ Môi Trường (EPC)- 1996 Do thành phần ô nhiễm trongnướcrỉrác rất đa dạng, bao gồm các chất rắn lơ lửng, các hợp chất hữu cơ khó hay dễ phân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng và các kim loại nặng…nên đã cần áp dụng các công đoạn... chỉ thích hợp với lượng nướcrỉrác nhỏ, còn về lâu dài khó khả thi, khi lượng nướcrỉrác ngày càng tăng Tuy khuynh hướng này làm giảm BOD, COD nhưng lại làm tăng nồng độ các chất vô cơ trongnướcrỉ rác, gây ra vấn đề về mùi, nguy cơ ô nhiễm nước ngầm Khuynh hướng gồm hai GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 18 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác phương án: bốc hơi tự... CaCO3 64 - 132 (Nguồn CENTENMA, 2002) Bảng 4: Đặc trưng của nướcrỉrác BCL Gò Cát Thành phần pH TDS mg/l GVHD: T.S Lê Đức Trung Nước rò rỉ mới Nước rò rỉ mới mùa khô mùa mưa 4.8 – 6.2 Đơn vò 6.5 – 6.9 7.81 – 7.89 7300 – 12200 5011 – 6420 6040 – 9145 Nước rò rỉ cũ SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 16 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác COD mg/l 39614 – 59750 6621 – 31950 1186 – 1436 BOD5 mg/l... oxy hoá sinh hoá giảm nhanh, trong khi đó hàm lượng chất không phân huỷ sinh học gia tăng theo tuổi bãi rác COD VAF ( axit béo bay hơi) Đặc trưng của pH nướcrỉrác Fe, Zn GVHD: T.S Lê Đức Trung Pha I Pha II SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 11 Pha IV Pha V Pha III Thời gian NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác Hình 1: Sự biến thiên các thành phần trongnướcrỉrác Hình 1 cho thấy giá trò... Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 13 NghiênCứuSửDụngUrêXửLýCalciumTrongNướcRỉRác học xảy ra khá chậm Khí sinh ra chủ yếu là CH 4 và CO2 Suốt pha này, nướcrác thường chứa acid humic và fulvic rất khó xửlý sinh học Nhìn chung ở những bãi rác mới (giai đoạn acid), nướcrỉrác thường có pH thấp, nồng độ BOD5, TOC, COD và kim loại nặng cao, còn ở những bãi rác lâu năm (giai đoạn mêtan của quá . tiễn + Hướng nghiên cứu khả thi sẽ mang lại hiệu quả trong công nghệ xử lý nước rỉ rác. GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ Trang 6 Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác +. Vỹ Trang 19 Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác loại sẽ bò kết tủa và giữ lại trong bãi rác. Tốc độ sinh khí CH 4 ở bãi rác có tuần hoàn nước rỉ rác lớn hơn ở bãi rác không. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác 1.1 TÍNH CẤP