Đồ Án Nhập Môn Kỹ Thuật Hóa Học Nhập Môn Kĩ Thuật Hóa Học - Ch2000 Đề Tài Tìm Hiểu Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Của Một Bãi Chôn Lấp Rác.pdf

Nước thải rỉ rác là nước loại nước thải được sinh ra trong quá trình chôn lấp rácthải, được hình thành do sự rò rỉ nước mưa thấm vào trong lòng bãi rác, do rác thải có chứasẵn độ ẩm khi

TỔNG QUAN

Tổng quan về bãi chôn lấp và nước thải tại bãi chôn lấp

1.1.1 Bãi chôn lấp rác là gì?

Bãi chôn lấp rác là một diện tích hoặc một khu đất đã được quy hoạch, được lựa chọn, thiết kế, xây dựng để chôn lấp chất thải rắn nhằm giảm tối đa các tác động tiêu cực của bãi chôn lấp tới môi trường [1]

Nói cách khác bãi chôn lấp là một bãi đổ rác nhưng ít ô nhiễm hơn hoặc có các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm, ví dụ như: có hệ thống thu gom khí, hệ thống thu gom và xử lý nước rò rỉ.

Hình 1.1.1 Bãi chôn lấp Nam Sơn, Hà Nội

1.1.2 Nước rỉ rác là gì?

Nước rỉ rác được định nghĩa là bất cứ loại chất lỏng ô nhiễm nào trong rác thấm qua các lớp rác của các ô chôn lấp và kéo theo các chất bẩn dạng lơ lửng, keo hòa tan từ chất thải rắn thải ra trong hoặc ngoãi bãi rác.

Các nguồn chính tạo ra nước rỉ rác bao gồm: nước từ phía trên bãi chôn lấp, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu chôn lấp bùn Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp.

NRR được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp theo các cách sau:

- Nước sẵn có và sinh ra do quá trình phân hủy các chất hữu cơ;

- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm vào rác;

- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn lấp;

- Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm vào ô chôn lấp;

- Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp trước khi được phủ đất và sau khi ô chôn lấp được đóng lại, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn lấp bùn [2]

Những bãi chôn lấp tạo ra lượng nước rỉ rác vô cùng lớn, có khả năng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Hình 1.1.2 Bể chứa nước rỉ rác

Đặc điểm

Nước rỉ rác có thời gian vận hành khác nhau thì có những đặc trưng khác nhau, sau khi chôn lấp khoảng 2-3 năm nước rỉ rác có nồng độ tối đa, sau đó có khuynh hướng giảm dần Bởi vì, thành phần của nước rỉ rác 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 (một vài tuần hoặc kéo dài đến vài tháng), thì giai đoạn phân hủy kị khí tạo 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, khi rác mới được chôn hoặc có thể kéo dài vài năm, nước rỉ rác có những đặc điểm sau:

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao

- pH nghiêng về tính axit.

- Tỷ lệ BOD/COD cao.

- Nồng độ NH và nitơ hữu cơ cao.4 +

- 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 rỉ rác ở giai đoạn này:

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp.

- pH trung tính hoặc kiềm.

- Tỷ lệ BOD/COD thấp.

- Vi sinh vật có số lượng nhỏ.

- Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng thấp [3] Đặc biệt, nước rỉ rác ở các bãi chôn lấp lâu năm chứa nhiều hợp chất phức tạp khó phân hủy, hóa chất độc hại vừa gây màu tối vừa có mùi khó chịu.

Thành phần của nước rỉ rác gồm hai nhóm chính:

Các chất hữu cơ: các chất hữu hòa tan, axit humic (mùn), axit fulvic, các axit béo, các hợp chất của tanin và các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo Các chất này là nguyên nhân gây màu và mùi trong nước rỉ rác.

Các chất vô cơ: là các hợp chất của nitơ, photpho, lưu huỳnh, các ion kim loại hòa tan.

Các hợp chất khác có thể được tìm thấy trong nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp như: borat, sunfua, arsenat, selenat, bari, liti, thủy ngân và coban Tuy nhiên, các hợp chất này có nồng độ rất thấp [2]

Thành phần và tính chất của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian hoạt động của các bãi chôn lấp được thể hiện trong bảng 2.1:

Orthophotpho mg/l 4- 80 20 5- 10 Độ kiềm theo CaCO3 - 1000- 10000 3000 200- 1000

Bảng 1.2.1 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác theo độ tuổi của bãi chôn lấp [3]

Từ bảng số liệu cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác ở các bãi chôn lấp mới cao hơn nhiều so với bãi chôn lấp lâu năm Bãi chôn lấp mới có pH thấp, hàm lượng BOD , TOC, COD, kim loại nặng cao Tuy nhiên ở các bãi bãi chôn lấp lâu năm có5 pH cao, lượng chất hữu cơ giảm đi đáng kể là do hoạt động phân hủy bởi các vi sinh vật làm tăng quá trình metan hóa, đồng thời các kim loại nặng bị hòa tan bởi pH cao nên hàm lượng cũng giảm đi.

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng

Thành phần của nước rỉ rác chịu ảnh ảnh bởi các yếu tố:

- Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỉ trọng chất thải.

- Quy trình vận hành bãi chôn lấp: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp.

- Thời gian vận hành bãi chôn lấp.

- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí.

- Điều kiện quản lý chất thải

Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vận hành BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR như NRR cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc [4]

Bảng 1.2.2 Thành phần NRR ở các nước Châu Âu và Châu Mỹ [3]

Bảng 1.2.3 Thành phần NRR Việt Nam [3]

Về cơ bản nước rỉ rác ở các khu vực có thành phần và tính chất giống nhau, phụ thuộc vào thời gian và thành phần chất thải chôn lấp.

So sánh với các loại nước rỉ rác trên thế giới thì hàm lượng COD, BOD/COD, TSS và độ màu của nước rỉ rác Việt Nam thường cao hơn Nguyên nhân là chúng ta chưa áp dụng được phân loại rác tại nguồn, cách thức chôn lấp và vận hành bãi chưa được hợp vệ sinh, cộng với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều Dẫn đến thành phần nước rỉ rác của Việt Nam thay đổi theo thời gian, đa dạng, phức tạp hơn các nước khác [3]

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA MỘT BÃI CHÔN LẤP

Công nghệ xử lý bằng phương pháp cơ học

Công nghệ xử lý bằng phương pháp cơ học thường được áp dụng ở ngay giai đoạn đầu của quy trình xử lý nhằm loại bỏ những tạp chất bao gồm cả chất vô cơ và chất hữu cơ không tan có trong nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho các thiết bị xử lý nước thải ở các bước tiếp theo Những thiết bị được sử dụng trong phương pháp cơ học như: song chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể lắng cát, bể điều hòa

Song chắn rác là điểm đến đầu tiên của nước thải trước khi qua các công đoạn xử lý tiếp theo Ở vị trí của song chắn rác, các tạp chất như lá cây, cành cây, chai nhựa, đá,…và các vật có kích thước tương đối lớn sẽ được giữ lại.

Hình 2.1.1 Song chắn rác tại Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Hòa

Song chắn rác gồm các thanh kim loại ( thép không gỉ ) đặt trong một khung thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe ở thành mương dẫn, nghiêng một góc 60-75° Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp Dựa vào khoảng cách giữa các thanh, người ta chia song chắn thành hai loại: song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 đến 100mm và song chắn rác tinh có khoảng cách giữa các thanh từ 10 đến 25mm.

Ngoài ra còn có thể phân loại thành song chắn rác cố định và di động, song chắn rác thủ công và cơ giới.

Hình 2.1.2 Song chắn rác thô và song chắn rác tinh

Rác được lấy ra do song chắn rác giữ lại sẽ được đưa qua bộ phận nghiền, sau đó đốt hoặc chôn tùy theo kinh phí của công nghệ xử lý nước thải

Thiết bị nghiền rác có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể ( đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin ) Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng.

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cặn thô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau Bể lắng cát được chia thành: bể lắng cát ngang, bể lắng cát đứng,…

Trong đó bể lắng cát ngang thường được sử dụng phổ biến hơn bởi hiệu suất tối ưu.Cấu tạo bể lắng cát ngang gồm: mương dẫn nước vào, mương phân phối, tấm nửa chìm nửa nổi, máng thu nước, máng thu và xả chất nổi, mương dẫn nước ra

Hình 2.1.3 Mô phỏng cấu tạo của bể lắng cát ngang

Nguyên lý hoạt động của bể lắng cát ngang: Nước thải sẽ chảy từ đầu này qua đầu kia của bể theo máng phân phối qua đập tràn Vận tốc dòng chảy này được cố định vào khoảng 0.2 đến 0.3m/s và thay đổi đến 0.5m/s theo tác dụng của trọng lực Các hạt cặn lọc ra được ở quá trình này sẽ được gom lại ở hố thu cặn và xả ra ngoài theo ống xả cặn Các cặn nổi còn lại sẽ được giữ ở máng thu chất nổi Nước sau khi qua khu vực lắng sẽ vào máng thu nước và đẩy qua công trình tiếp theo Để nước được phân phối đều trên toàn bộ chiều rộng của bể, tấm chắn đầu bể phải đặt cách thành cửa vào khoảng 0.5 đến 1m và không cạn hơn 0.2m Để thuận lợi cho việc thu gom cặn, hố thu cặn cần có độ dốc không nhỏ hơn 45° Thời gian lưu nước trong bể từ 1 đến 3 giờ.

Bể điều hòa là bộ phận không thể thiếu trong công nghệ xử lý bằng phương pháp cơ học Bể điều hòa dựa vào lưu lượng và nồng độ của nguồn nước thải mà có những sự điều chỉnh nhất định, luôn đảm bảo chất lượng nước đầu ra cũng như tiết kiệm chi phí xây dựng thiết bị xử lý nước thải ở các bước tiếp theo Chức năng chính của bể điều hòa dùng để điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn có trong nước thải.Cấu tạo chính của bể điều hòa bao gồm:

Phần bể chứa: Bể thường làm bằng bê-tông cốt thép Tuy nhiên, cũng có trường hợp bể được xây bằng đất, như vậy bể phải cần thêm một lớp tấm chống thấm Thể tích bể thường được xác định theo biểu đồ lưu lượng và biểu dồ dao động nồng độ chất bẩn trong nước thải Với nước thải sản xuất, trong trường hợp không có biểu đồ thải nước thì cũng có thể xác định thể tích bể theo lưu lượng của một ca sản xuất.

Hệ thống chống lắng cặn: Bể điều hòa thường được đặt sau song chắn rác và bể lắng cát Tuy nhiên, không thể tránh khỏi việc nước thải vẫn còn chứa nhiều cặn cát sau khi lắng Chính vì vậy, hệ thống này giúp ngăn chặn những hạt cát và cặn lắng xuống dưới đáy bể điều hòa Ngoài ra, lượng BOD, COD cũng sẽ được ổn định hơn nhờ chế độ này, đảm bảo việc giảm tải cho các công trình xử lý sinh học ở phía sau Hệ thống sục khí chống lắng cặn thường sử dụng 2 loại cơ bản: Hệ thống khuấy trộn bằng khí nén: áp dụng với nước thải có nồng độ chất lơ lửng < 500 mg/l và hệ thống khuấy trộn cơ học: áp dụng với nước thải có nồng độ chất lơ lửng > 500 mg/l.

Nguyên lý hoạt dộng của bề điều hòa: Thông thường bể điều hòa nằm sau song chắn rác và bể lắng cát Nước sau bể lắng cát sẽ được chuyển đển bể điều hòa và tiếp tục đến các công trình xử lý phía sau theo một lưu lượng cho phép Tại bể điều hòa, hệ thống sục khí có chức năng chống lắng cặn sẽ làm nhiệm vụ sục khí với tốc độ thổi khí 10-15l khí/phút/m 3 Các đĩa thổi khí sẽ được phân phối đều trên bể mặt đáy tránh hiện tượng lắng cặn ở các góc chết.

Bể điều hòa áp dụng được cho hầu hết các các loại công suất, tuy nhiên nếu lưu lượng dòng chảy ổn định thì không nhất thiết phải dùng bể điều hòa.

Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hóa-lý

Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hóa-lý là phương pháp kết hợp phương pháp hóa học và phương pháp vật lý Các phương pháp hóa–lý rất đa dạng: từ gạn rác, lắng cặn, lọc, chỉnh pH tới kết tủa, keo tụ–tạo bông, lắng, ôxi hóa/khử, hấp phụ, lọc màng, bay hơi Phương pháp keo-tụ tạo bông được sử dụng rộng rãi và phổ biến do công nghệ đơn giản và chi phí tương đối thấp.

Quá trình keo tụ là quá trình bổ sung các ion mang điện tích trái dấu (điện tích dương) nhằm trung hòa điện tích các hạt keo có trong nước Qua đó, làm tăng thế điện động Zeta, phá vỡ độ bền của hạt keo, ngăn cản sự chuyển động ỗn loạn trong nước.

Quá trình tạo bông là quá trình liên kết các bông cặn với nhau sau khi quá trình keo tụ xảy ra Để thực hiện quá trình nầy, trong thực tế người ta sử dụng phương pháp khuấy, với tốc độ cánh khuấy nhỏ Qua đó nhằm tăng kích thước, khối lượng bông cặn để bông cặn có thể thắng được trọng lực và lắng xuống.

Các hóa chất trợ keo thường được sử dụng:

Các loại phèn nhôm, phèn sắt: Al2(SO4)3, Al2(OH)3Cl, FeSO , FeCl4 3,…

Các chất trợ keo: PAC, PFC, dextrin,

Cấu tạo của bể keo-tụ tạo bông bao gồm: Bể trộn hóa chất keo-tụ, bể phản ứng tạo bông, bể lắng,

Bể trộn hóa chất keo-tụ: Chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt, PAC sẽ được bỏ vào bể và được trộn đều Sau đó, cánh khuấy sẽ hoạt động đều và liên tục để giúp các hóa chất keo tụ tiếp xúc tối đa với các hạt keo trong nước Trộn thủy lực: Sử dụng cấu tạo của công trình để tạo ra dòng chảy rối, khi đó hóa chất được trộn đều với nước cần xử lý Phân loại:

- Trộn thủy lực: Sử dụng cấu tạo của công trình để tạo ra dòng chảy rối, khi đó hóa chất được trộn đều với nước cần xử lý

- Trộn cơ giới: Sử dụng thiết bị tạo dòng chảy rối trong ông trình như cánh quạt, cánh khuấy được nối với động cơ, từ đó hóa chất được trộn đều.

Hình 2.2.1 Máy khuấy trộn vôi và phèn

Bể phản ứng tạo bông: Bể tạo bông giúp các bông cặn có kích thước và khối lượng nhỏ kết hợp với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước và khối lượng lớn Cánh khuấy tại bể này có tốc độ khuấy nhỏ hơn, nhưng vẫn giữ được sự đều đặn Các bông cặn có khối lượng lớn sẽ tự động lắng xuống Phân loại : Bể phản ứng thủy lực( phản ứng xoáy, phản ứng zic zac, phản ứng có tầng cặn lơ lửng), bể phản ứng cơ khí

Hình 2.2.2 Bể phản ứng tạo bông

Bể lắng: Làm nhiệm vụ giữ lại phần lớn lượng cặm có trong nước, bông cặn thường được giữ 90-98 % sau khi nước đi ra khỏi bể lắng, hàm lượng cặn còn lại không quá 20mg/l trước khi đi qua bể lọc Một số loại bể lắng: Bể lắng đứng, bể lắng ngang, lắng trong có tầng cặn lơ lửng, lắng lớp mỏng (lamen)…

Quá trình keo tụ phụ thuộc vào hai cơ chế chính là trung hoà điện tích và hấp phụ tạo cầu nối Vì thế các yếu tố nào ảnh hưởng đến hai quá trình trên điện gây ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông: ảnh hưởng của pH, nhiệt độ nước, liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo tụ, tạp chất trong nước, tốc độ khuấy trộn, môi chất tiếp xúc,…

Phương pháp sinh học

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học (hay còn gọi là xử lý nước thải bằng vi sinh) là phương pháp xử lý dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là sinh vật hoại sinh có trong nước thải.

Cơ chế xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là vi sinh vật có trong nước thải sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo ra năng lượng Sản phẩm của các quá trình phân hủy này là khí CO2, H2O, N2, ion sulfite

Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có rất nhiều phương pháp đa dạng như phương pháp rác thải bằng sinh học hiếu khí hay sinh học kỵ khí nhằm giảm thiểu cho phí vận hành mà vẫn đạt được hiệu quả cao hay cũng là phương pháp dễ vận hành, thân thiện với môi trường.

2.3.1 Phương pháp sinh học hiếu khí a) Cơ sở quá trình phân huỷ hiếu khí

Xử lý nước bằng vi sinh hiếu khí: là quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy.

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn sau:

Quá trình oxi hóa các chất hữu cơ

Quá trình tổng hợp xây dựng tế bào mới

Quá trình phân hủy nô Ši bào

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc đô Š và hiệu suất cao hơn rất nhiều Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vâ Št, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vâ Št sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt đô Šng gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí.

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vâ Št sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate hóa với màng cố định. b) Xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí với hệ thống bể Aroten

*Đă ;c điểm và nguyên l= làm việc

Bể phản ứng sinh hoc Š hiếu khí – aeroten là công trình bê tông cốt thép hình khối chữ nhật hoặc hình tròn, hoặc chế tạo bằng sắt thép hình khối trụ.

Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào bể aeroten Các chất lơ lửng là nơi vi khuẩn bám dính để cư trú, sinh sản và phát triển, dần thành các hạt cặn bông cũng chính là bùn hoạt tính.Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ xảy ra trong bể aeroten qua ba giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất : tốc đô Šoxy hóa bằng tốc đô Štiêu thụ oxy Ở giai đoạn này bùn hoạt tính hình thành và phát triển Hàm lượng oxi cần cho vi sinh vật sinh trưởng, thức ăn nhiều, lượng sinh khối ít Sau khi thích nghi với môi trường, chúng sinh trưởng rất mạnh vì vâ Šy lượng tiêu thu Šoxy tăng dần.

Giai đoạn thứ hai : vi sinh vật phát triển ổn định, tốc độ tiêu thụ oxy ít thay đổi Ở giai đoạn này các chất hữu cơ bị phân hủy nhiều nhất.

Giai đoạn thứ ba : ở giai đoạn này tốc đô Š oxy hóa cầm chừng và có chiều hướng giảm, lại thấy tốc đô Š tiêu thụ oxy tăng lên Đây là giai đoạn nitrat hóa amon.

*Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm sạch nước thải cAa bể aeroten

Lượng oxy có thể coi là đủ khi nước thải ra khỏi bể lắng 2 có nồng đô Š oxy hòa tan là

2 mg/l Để đáp ứng được nhu cầu oxy hòa tan trong bể thường làm theo một trong các cách sau:

- Khuấy cơ học với các dạng khuấy ngang, khuấy đứng;

- Thổi và sục khí bằng hê Šthống nén khí với các hê Šthống phân tán khí thành các dòng hoặc tia lớn nhỏ khác nhau;

- Kết hợp nén khí với khuấy đảo.

Dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho vi sinh vật là nguồn cacbon (BOD), nitơ (NH4 + ) và photpho (muối photphat ) Ngoài ra, vi sinh vật cần tới một loạt các khoáng chất khác, như Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co… Nếu thiếu dinh dưỡng sẽ làm giảm mức độ sinh trưởng, phát triển tăng sinh khối của vi sinh vâ Št , kìm hãm và ức chế quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong nước thải Nếu thiếu nitơ kéo dài , ngoài việc cản trở quá trình sinh hóa còn làm bùn khó lắng , các hạt bông bị phồng lên trôi nổi theo dòng nước ra làm nước khó trong Nếu thiếu photpho, vi sinh vật dạng sợi phát triển và cũng làm bùn khó lắng và giảm hiệu quả xử lý Tỷ lệ thích hợp nhất là BOD : N : P = 100 : 5 : 1.

Nˆng đô ‰chất hữu cơ

Hàm lượng BOD thích hợp để xử lý bằng bể aeroten là 500 – 1000 mg/l.

Nồng đô Šmuối vô cơ trong nước thải không quá 10 g/l pH pH có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh hóa của vi sinh vật, quá trình tạo bùn và lắng pH thích hợp cho xử lý nước thải ở bể aeroten là 6.5 – 8.5.

Nhiệt đô Štrong nước thải có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của vi sinh vật. Hầu hết các vi sinh vật có trong nước thải là các thể ưa ấm vì vâ Šy nhiệt đô Š tối ưu là 15 –35° C.

2.3.2 Phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí là do sự hoạt động của các vi sinh vật trong môi trường mà không cần sự có mặt của oxi không khí và sản phẩm cuối cùng tạo ra gồm CH4, CO2, N2, H2,… và trong đó khí CH4(metan) chiếm tới 65% Quá trình này còn có thể gọi là quá trình lên men metan Quá trình phân hủy kỵ khí có thể mô tả bằng sơ đồ tổng quát:

(CHO)nNS → CO +H O + CH + NH + H + H S + tế bào vi sinh2 2 4 4 2 2

Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;

Các hệ thống xD l= nước thải bEng phương pháp kG khí

Các công nghệ xử lí mới

2.4.1 Phương pháp vi lọc (MF)

Vi lọc (viết tắt là MF) là một trong những công nghệ xử lý nước được điều khiển bằng áp suất trong chuỗi vi lọc, siêu lọc (UF), lọc nano (NF) và thẩm thấu ngược (RO) Quá trình lọc vi mô sử dụng một màng - một vật liệu dễ thấm nước - chỉ cho phép các hạt nhỏ hơn 0,1 micron đi qua Màng lọc vi sinh có thể bao gồm các vật liệu khác nhau như polysulfone, polyvinyldifluoride (PVDF), polyethersulfone (PES), ZrO và carbon.2

Các cấu hình màng có thể có bao gồm:

Màng hình tấm: tấm phẳng hoặc xoắn ốc.

Màng hình ống: mao quản, sợi rỗng hoặc hình ống;

2 phương pháp được sử dụng phổ biến nhất là thiết lập dòng chảy thẳng và dòng chảy chéo Các màng lọc được rửa sạch định kỳ để loại bỏ các cặn bẩn, đảm bảo hiệu quả lọc nước cũng như tuổi đời của hệ thống lọc Trong một số trường hợp, khi các cặn bẩn dày cộp, cứng đầu, cần dùng đến hoá chất để đảm bảo quá trình làm sạch màng Các chất tẩy rửa thường được dùng là: Thuốc tẩy, peroxit, axit và kiềm hoặc chất tẩy rửa.

Trong hệ thống lọc dòng chảy chéo, chất lỏng được truyền dọc theo bề mặt màng với một tốc độ cụ thể Các hạt tinh thể nước, hạt có kích thước nhỏ có thể đi qua màng và ra bên ngoài trong khi hạt có kích thước lớn bị giữ lại trên màng. Ưu, nhược điểm của phương pháp vi lọc: Ưu điểm:

Yêu cầu áp suất vận hành thấp.

Tiêu thụ năng lượng thấp so với lọc nano hoặc thẩm thấu ngược.

Yêu cầu ít thao tác thủ công.

Không cần chuyển pha tiêu tốn năng lượng.

Chỉ loại bỏ chất lơ lửng và vi khuẩn (loại bỏ ~ log 5).

Nhạy cảm với các chất oxy hóa như axit nitric, axit sulfuric, peroxit và persulphat ở nồng độ cao.

Các vật thể sắc nhọn có thể làm rách màng, do đó, nước trước khi xử lý màng cần được lọc thô.

Màng lọc bị hư hỏng nếu rửa ở áp suất vượt quá 1 bar.

2.4.2 Công nghệ màng siêu lọc (UF)

Siêu lọc UF là quá trình tách sử dụng các màng có kích thước lỗ trong khoảng 0,1 đến 0,0001 micron Thông thường, siêu lọc UF loại bỏ các chất có trọng lượng phân tử cao, vật liệu keo và các phân tử polymer hữu cơ và vô cơ Màng siêu lọc UF có thể loại bỏ các chất rắn lơ lửng, vi khuẩn, vi rút, nội độc tố và các mầm bệnh khác.

Hình 2.4.1 Sơ đG công nghệ màng siêu lọc

Từ trong ra ngoài: Vị trí màng nằm ở trong, lớp lọc nằm ngoài, dòng nước được đẩy từ bên ngoài vào trong, những tạp chất, cặn bẩn, vi khuẩn được giữ lại bên ngoài trong khi nước sạch đi vào và thu ở bên trong của màng siêu lọc.

Từ ngoài vào trong: Màng ở ngoài, lớp lọc ở trong, dòng nước chảy theo hướng đi từ trong màng ra, những tạp chất, cặn bẩn, vi khuẩn được giữ lại bên trong và chỉ có nước sạch sẽ chảy ra ngoài Ưu và nhược điểm của công nghệ siêu lọc: Ưu điểm:

Có khả năng loại trừ các tạp chất, chất độc còn lại trong nước sau khi lọc sơ bộ như chất rắn lơ lửng (SS), chất keo, chất hòa tan, độ đục, đặc biệt là các tác nhân gây bệnh như vi khuẩn, vi rút,…

Quy trình vận hành đơn giản, quá trình lọc diễn ra ở nhiệt độ bình thường và áp suất thấp nên ít hoặc không tiêu thụ điện năng, giảm đáng kể chi phí vận hành. Độ bền màng lọc cao.

Các vật chất bám trên bề mặt, quá trình tích tụ không được kiểm soát làm giảm hiệu suất, áp suất và tăng mức năng lượng tiêu thụ đáng kể.

GIỚI THIỆU VỀ DÂY CHUYỀN XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC CỦA MỘT BÃI CHÔN LẤP

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 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 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 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

Xử lý NITO và khử CANXI

Loại bỏ (N-NH3) bằng hệ thống Stripping và khử Canxi + tiền xử lý hóa lýNước thải sau khi lắng vôi được dẫn vào hồ bơm 1 Nước thải được tiếp tục bơm lên tháp Stripping 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 -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 ốngNước 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 quá trình hoạt động như tháp Stripping 1

Sau khi qua tháp Stripping 2 nước thải sẽ được đưa qua bể xử lý Canxi nhằm loại bỏ ion Ca2+ trước khí đi vào giải đoạn xử lý sinh học tại đây nước thải được trộn với hoá 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 khử Canxi có bố trí thêm hệ thống châm hóa chất (FeCl3,H2SO4,polymer) Lúc này bể Canxi 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 có châm dung dịch NaOH để nâng pH = 7-7,5 là điệu kiến thuận lợi cho xử lý sinh học hiếu khí

Xử lý sinh học công nghệ (MBBR)

Nước thải từ bể khử Canxi được dẫn sang ngăn Selector rồi chảy sang bể MBBR. 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 tính rút nước trong bể MBBR và 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 mŽ 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 thứ 4 : decanting 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 thôi 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 lương 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

Xử lý hóa lý

Nước thải sau khi xử lý sinh học sẽ được bơm sang bể xử lý hóa lý 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 + tao 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

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 ngăn 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 fenton bậc 1 và 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 ừng 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 ừng fenton 2 bậc, dung dịch NaOH được châm vào bể 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 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 rác Sau đó tại ngăn lắng bùn được lắng xuống đáy, nước trong chảy qua máng tràn vào bể lọc

Lọc và khử trùng nước

Bể lọc với lớp vật liệu lọc là cát thạch anh có chức năng loại bỏ các cặn còn lại sau bể lắng thứ cấp Nước rác sau khi qua bể lọc được dẫn sang bể khử trùng, 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

Xử lý bùn

Bùn lắng từ các bể và bùn sinh học dư được xả về bể nén bùn, tại bể nén bùn lắp đạt hệ thống phân phối khí đễ cấp khí trong quá trình phân hủy bùn (bùn sinh học) Trong bể phân hủy bùn duy trì bùn ở trạng thái thiếu 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 chuyển vào các ô chôn rác của bãi rác.