Một số nguyên nhân chính đã được nhiều cơ quan quản lý và các nhà khoa học đánh giá là do: công nghệ xử lý không phù hợp, phương án thiết kế và vận hành không hợp lý… Xuất phát từ nhu cầ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -bèa - TẠ VĂN SƠN NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RÁC BẰNG HỆ THỐNG LỌC LIÊN HỢP VÀ THIẾT KẾ HỆT HỐNG XỬ LÝ CHO BÃI CHƠN LẤP HUYỆN PHÚ BÌNH – THÁI NGUN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Mã Số: HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ SƠN HÀ NỘI -2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113917991000000 MỤC LỤC Mở đầu Chương QÚA TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ ĐẶC TRƯNG NƯỚC RÁC 1.1 Quá trình hình thành nước rác 1.1.1 Khái niệm sở hình thành nước rác 1.1.1.1 Khái niệm nguồn gốc phát sinh 1.1.1.2 Q trình sinh học xảy q trình chơn lấp 1.1.1.3 Nguyên lý hình thành nước rác 1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng thành phần nước rác 11 1.1.2.1 Ảnh hưởng thành phần rác chôn lấp 11 1.1.2.2 Ảnh hưởng thời tiết khí hậu 12 1.1.2.3 Ảnh hưởng qui trình vận hành công nghệ chôn lấp 14 1.1.2.4 Ảnh hưởng từ hệ thống phụ trợ khác trình vận hành 16 1.1.2.5 Ảnh hưởng thời gian chôn lấp (tuổi bãi) 17 1.2 Đặc trưng nước rác 18 1.2.1 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp giới 19 1.2.2 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp Việt Nam 21 Chương MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RÁC ĐÃ ĐƯỢC ỨNG DỤNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 23 2.1 Các phương pháp sử dụng xử lý nước rác 23 2.1.1 Các phương pháp học 23 2.1.2 Các phương pháp hóa lý 23 2.1.2.1 Phương pháp đông keo tụ 24 2.1.2.2 Phương pháp keo tụ điện hóa 27 2.1.2.3 Phương pháp tuyển 28 2.1.3 Phương pháp xử lý hóa học 29 2.1.4 Các phương pháp sinh học 34 2.1.4.1 Xử lí sinh học hiếu khí 35 2.1.4.2 Xử lí nước thải phương pháp yếm khí 41 2.1.4.3 Khả xử lý nước rác điều kiện tự nhiên 46 2.2 Một số cơng nghệ xử lí nước rác áp dụng giới, khu vực Việt Nam 49 2.2.1 Công nghệ xử lý nước rác giới khu vực 50 2.2.1.1 Công nghệ xử lý kết hợp phương pháp sinh học 51 2.2.1.2 Công nghệ xử lý hỗn hợp 56 2.2.1.3 Một số công nghệ xử lý khác 62 2.2.2 Công nghệ xử lý nước rác Việt Nam 66 2.2.2.1 Công nghệ xử lý kết hợp phương pháp sinh học 67 2.2.2.2 Công nghệ xử lý hỗn hợp 68 2.2.2.3 Cơng nghệ xử lý có áp dụng phương pháp tiên tiến 74 Chương SƠ LƯỢC VỀ BÃI CHƠN LẤP CHẤT THẢI RẮN HUYỆN PHÚ BÌNH TỈNH THÁI NGUYÊN 76 3.1 Điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội huyện Phú Bình 76 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 76 3.1.2 Tình hình kinh tế xã hội 77 3.2 Tổng quan chất thải rắn huyện Phú Bình 79 3.2.1 Nguồn gốc phát sinh 79 3.2.2 Đặc trưng chất thải rắn huyện Phú bình 80 3.2.3 Tình hình thu gom rác 80 3.3 Hiện trạng khu vực bãi chôn lấp 81 3.3.1 Mặt quy hoạch bãi chôn lấp 81 3.3.1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực bãi chôn lấp 81 3.3.1.2 Cơ sở hạ tầng bãi chôn lấp 83 3.3.2 Cơ cấu quản lý vận hành bãi chơn lấp 85 3.3.3 Tính tốn lượng nước rác phát sinh 88 Chương NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RÁC BẰNG HỆ THỐNG LỌC LIÊN HỢP 91 4.1 Mục đích, nội dung đối tượng nghiên cứu 91 4.1.1 Mục đích nghiên cứu 91 4.1.2 Đối tượng nghiên cứu 91 4.1.3 Nội dung nghiên cứu 91 4.2 Phương pháp nghiên cứu 91 4.2.1 Thiết bị nghiên cứu 91 4.2.2 Các phương pháp phân tích 93 4.3 Kết nghiên cứu xử lý nước rác 96 4.3.1 Kết khảo sát đặc trưng nước rác bãi chôn lấp Đá Mài 96 4.3.2 Kết nghiên cứu xử lý nước rác phương pháp đông keo tụ 4.3.2.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng số chất trợ keo tới hiệu xử lý 4.3.2.2 97 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tác nhân đông keo tụ liều lượng tới hiệu xử lý COD độ mầu 4.3.2.3 97 99 Kết nghiên cứu ảnh hưởng COD dòng vào tới hiệu xử lý 103 4.3.3 Kết nghiên cứu xử lý nước rác hệ thống lọc liên hợp 105 4.3.3.1 Ảnh hưởng thời gian lưu tới hiệu xử lý 105 4.3.3.2 Ảnh hưởng hàm lượng COD đầu vào đến hiệu xử lý 108 Chương ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RÁC CHO BÃI CHƠN LẤP HUYỆN PHÚ BÌNH - THÁI NGUN 111 5.1 Đề xuất công nghệ xử lý 111 5.2 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý 114 5.3 Ước tính chi phí đầu tư xây lắp vận hành hệ thống xử lý 125 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC: Bản vẽ thiết kế DANH MỤC HÌNH trang Hình 1.1 Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm nước rác theo thời gian Hình 1.2 Sơ đồ cân nước rác cho m lớp rác Hình 1.3 Biến thiên BOD nước rác bãi chơn lấp thơng thường có thổi khí 15 Hình 1.4 Biến thiên hàm lượng amoni nước rác bãi chôn lấp thơng thường có thổi khí 15 Hình 1.5 Phương án bố trí ống thu nước rác 17 Hình 2.1 Điện tích hạt lơ lửng giải thích lí thuyết hai lớp 25 Hình 2.2 Cơng nghệ xử lí nước rác có BOD cao Phần Lan 52 Hình 2.3 Cơng nghệ hệ thống xử lí nước rác bãi Khmet’Yevo – Nga 54 Hình 2.4 Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Zapdnaya – Nga 56 Hình 2.5 Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Riverbend – Mỹ 57 Hình 2.6 Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Kemi Joesnuu – Phần Lan 57 Hình 2.7 Cơng nghệ xử lí nước rác có BOD cao Anh 59 Hình 2.8 Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Lapeyrouse – Pháp 60 Hình 2.9 Cơng nghệ xử lí nước rác bãi SudoKwon (cơng suất Q= 6.700 m /ngày) 62 Hình 2.10.Cơng nghệ xử lí nước rác bãi chơn lấp Sulaibiyah 63 Hình 2.11.Cơng nghệ xử lí nước rác số bãi miền tây nước Mỹ 65 Hình 2.12 Cơng nghệ xử lí nước rác phổ biến Nhật Bản 67 Hình 2.13.Cơng nghệ xử lí kết hợp: Yếm-hiếu khí hồ sinh học 69 Hình 2.14.Cơng nghệ xử lí bãi Nam Sơn Viện Cơ Học 71 Hình 2.15.Cơng nghệ xử lí rác cũ bãi Đơng Thạnh 72 Hình 2.16.Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Đá Mài Hình 2.17.Cơng nghệ xử lí nước rác bãi Nam Sơn cơng ty SEEN Hình 2.18.Cơng nghệ xử lí trung tâm ECO CENTEMA bãi Gị Cát 74 Hình 3.1 Sơ đồ quy trình vận hành bãi chơn lấp huyện Phú Bình 76 86 Hình 3.2 Sơ đồ tổ chức quản lý bãi chôn lấp 89 Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống pilot lọc liên hợp 92 Hình 5.1 Cơng nghệ đề xuất cho xử lí nước rác bãi chơn lấp Phú Bình 113 DANH MỤC BẢNG trang Bảng 1.1 Khoảng thời gian phân hủy giai đoạn Bảng 1.2 Thành phần rác thải sinh hoạt Hà Nội từ năm 1995 -1998 12 Bảng 1.3 Thành phần nước rác theo tuổi bãi chôn lấp 18 Bảng 1.4 Đặc trưng chất lượng nước rác số quốc gia giới 19 Bảng 1.5 Đặc trưng chất lượng nước rác số quốc gia giới 20 Bảng 1.6 Thành phần rác thải sinh hoạt số thành phố Việt Nam 21 Bảng 1.7 Đặc trưng nước rác số bãi chôn lấp rác Việt Nam 22 Bảng 2.1 Các phương pháp xử lý nước rác nước Tây Âu Bắc Mỹ 51 Bảng 2.2 Các dạng xử lý sinh học nước rác nước Tây Âu Bắc Mỹ 52 Bảng 2.3 Hiệu khử NH4-N COD q trình yếm khí- hiếu khí kết hợp bãi rác Ammassuo- Phần Lan 54 Bảng 2.4 Hiệu xử lý nước rác bãi Kemi, Joénuu - Phần Lan 57 Bảng 2.5 Hiệu xử lí nước rác bãi Arpley (cơng suất 360 m3/n ) 59 Bảng 2.6 Hiệu xử lí nước rác bãi Gairloch Deepmoor 60 Bảng 2.7 Kết xử lý nước rác bãi chôn lấp Sulaibiyah 63 Bảng 2.8 Công nghệ hiệu xử lý nước rác số bãi Phần Lan 65 Bảng 2.9 Thành phần nước ríc bãi chơn lấp GỊ CÁT 69 Bảng 2.10 Thành phần nước rác cũ BCL Đông Thạnh 72 Bảng 3.1 Thành phần rác Huyện Phú Bình Tỉnh Thái Nguyên 81 Bảng 3.2 Ước tính lượng rác phát sinh địa bàn huyện Phú Bình đến năm 2020 82 Bảng 4.1 Đặc trưng nước rác bãi rác Đá Mài 96 Bảng 4.2 Ảnh hưởng chất trợ keo tới trình khử COD, độ màu 99 Bảng 4.3 Ảnh hưởng lượng phèn nhôm đến hiệu xử lý COD độ màu 101 Bảng 4.4 Ảnh hưởng lượng phèn sắt đến hiệu xử lý COD độ màu 102 Bảng 4.5 So sánh hiệu xử lý phèn sắt phèn nhôm 103 Bảng 4.6 Ảnh hưởng COD đầu vào đến q trình xử lí đơng keo tụ 104 Bảng 4.7 Thành phần nước rác đầu vào hệ thống lọc liên hợp 106 Bảng 4.8 Ảnh hưởng thời gian lưu đến hiệu xử lý 107 Bảng 4.9 Các thông số đầu vào nghiên cứu 109 Bảng 4.10 Ảnh huởng hàm lượng COD đầu vào đến hiệu xử lý 110 Bảng 5.1 Thông số đầu vào hệ thống xử lí nước rác 112 Bảng 5.2 Các thông số đầu vào hiệu suất khử bể đông keo tụ: 116 Bảng 5.3 Tổng hợp thơng số hệ thống lọc liên hợp 119 Bảng 5.4 Thông số đầu vào hệ thống lọc liên hợp 119 Bảng 5.5 Thơng số dịng vào hiệu bãi lọc ngầm 123 Bảng 5.6 Đặc tính kỹ thuật thiết bị 125 Bảng 5.7 Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống 126 Luận văn cao học MỞ ĐẦU Cùng với phát phát triển kinh tế thị hóa, lượng chất thải không ngừng gia tăng đặc biệt chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt sinh từ nhu cầu sinh hoạt người dân đô thị, cụm dân cư sinh sống Hiện tổng lượng chất thải rắn phát sinh đô thị nước 64 triệu tấn/năm, chất thải rắn sinh hoạt chiếm khoảng 80% Tại đô thị, tập trung đông dân cư mức sống cao nên lượng rác sinh hoạt phát sinh mạnh khoảng 0,7 kg/người/ ngày như: Thành phố Hà Nội ngày phát sinh khoảng 3.490 tấn, Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 5.200 thành phố Hải Phòng khoảng 489 Đặc trưng rác thải sinh hoạt có thành phần phức tạp, đặc biệt hàm lượng chất hữu cao, nguồn gây nhiễm rác bị phân hủy Tùy theo khu vực, đô thị, hàm lượng chất hữu rác thải khác nhau, biến động khoảng 42 – 60%: thành phố Hà Nội, Thái Nguyên tỷ lệ 47-53%, thành phố Hồ Chí Minh khoảng 60% thấp thành phố Hải Phịng với 42% Trong năm qua, việc xử lí chất thải rắn sinh hoạt đô thị ngày quyền địa phương quan tâm Tuy nhiên cơng nghệ xử lí chất thải rắn chủ yếu chôn lấp không phân loại Với hàm lượng chất hữu cao, chôn lấp phát sinh lượng nước rác lớn Đặc trưng nước rác có lưu lượng, thành phần chất nhiễm biến động lớn, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thời tiết khí hậu, cơng nghệ vận hành chơn lấp, thành phần rác…Đặc biệt nước rác có hàm lượng chất ô nhiễm lớn như: COD = 1000-60.000 mg/l, BOD5 = 300 -40.000 mg/l … hàm lượng nittơ, phốt cao dễ gây phú dưỡng thủy vực thải vào môi trường Ở Việt Nam công nghệ xử lý nước rác đuợc nhiều nhà khoa học, đơn vị nghiên cứu áp dụng, công nghệ đề xuất đa dạng số áp dụng để xử lý nước rác bãi chôn lấp Nam Sơn – Hà Nội, bãi Gị cát, Đơng Thạnh – Thành phố Hồ Chí Minh, Tân Cương – Thái nguyên Tuy nhiên hầu hết công nghệ áp dụng không đạt hiệu chưa hoàn chỉnh, đặc biệt chưa xử lý triệt để hàm lượng nitơ, phốt nước rác có nguy gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận, nhiều cơng trình xây dựng tốn khơng Tạ Văn Sơn Khóa 2005-2007 Luận văn cao học hiệu đưa vào hoạt động Một số nguyên nhân nhiều quan quản lý nhà khoa học đánh giá do: công nghệ xử lý không phù hợp, phương án thiết kế vận hành không hợp lý… Xuất phát từ nhu cầu trạng công nghệ xử lý nước rác nay, luận văn “ Nghiên cứu xử lý nước rác hệ thống lọc liên hợp thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho bãi chôn lấp huyện Phú Bình – Thái Ngun” nhằm mục đích tìm hướng ngiên cứu xử lý nước rác, góp phần hồn thiện cơng nghệ, xây dựng cơng nghệ xử lý có hiệu qủa cao, tiết kiệm lượng, vận hành đơn giản, đặc biệt xử lý triệt để hàm lượng nito, phốt làm giảm nguy có gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận Mặt khác mục tiêu luận văn Kết nghiên cứu sở để thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho bãi chơn lấp huyện Phú Bình từ nghiên cứu áp dụng cho bãi chôn lấp khác Nội dung luận văn gồm chương: Chương Quá trình hình thành đặc trưng nước rác Chương 2: Một số công nghệ xử lý nước rác áp dụng giới Việt Nam Chương 3: Sơ lược bãi chơn lấp huyện Phú Bình – Thái Ngun Chương Nghiên cứu xử lý nước rác hệ thống lọc liên hợp Chương 5: Đề xuất cơng nghệ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho bãi chơn lấp Huyện Phú Bình – Thái Ngun Kết luận kiến nghị Tạ Văn Sơn Khóa 2005-2007