nghiên cứu xử lý ammonium trong nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học kỵ khí

Bãi rác hợp vệ sinh là một công trình không thể thiếu được trong hệ thống quản lý và xử lý chất thải rắn đô thị, bởi vì các phương pháp xử lý khác như làm phân ủ, đốt … luôn luôn còn lại

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN 1

CHƯƠNG 1:MỞ ĐẦU 2

1.1 Tính cần thiết của đề tài 2

1.2.Mục tiêu- nội dung- phương pháp nghiên cứu 3

1.3.Phạm vi nghiên cứu 3

1.4.Ý nghĩa khoa học của đề tài 4

1.5.Nhu cầu kinh tế xã hội 4

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ Ø NƯỚC RỈ RÁC TỪ CÁC BÃI RÁC 5

2.1 Nguồn phát sinh, thành phần và tính chất nước rỉ rác 5

2.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước rỉ rác 5

2.1.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác 6

2.2.Thu gom- xử lý rác hiện nay 11

2.2.1 Xử lý sơ bộ để “không thải”, tuần hoàn nước rỉ rác 12

2.2.2 Xử lý sơ bộ để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị 13

2.2.3 Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận tự nhiên 14

CHƯƠNG 3:KHẢO SÁT - ĐÁNH GIÁ THỰC TẾ HIỆN TRẠNG NƯỚC RỈ RÁC 20

3.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác 21

3.1.1 Bãi rác Đông Thạnh Thành Phố Hồ Chí Minh 21

3.1.1.1 Giới thiệu chung 21

3.1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm tại bãi rác Đông Thạnh 22

3.1.1.3 "Đóng cửa "bãi rác Đông Thạnh 25

3.2 Một số phương án xử lý nước rỉ rác từ bãi rác Đông Thạnh của một số đơn vị 26

3.2.1 Phương án của Trung tâm bảo vệ môi trường (EPC)-1996 27

3.2.2 Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng thiết bị UASB 27

3.3 Một số quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác hoàn chỉnh để xả vào nguồn tiếp nhận 30

3.3.1 Quy trình công nghệ số 1- Hệ thống bể phản ứng tăng trưởng lơ lửng hai bậc 30

3.3.2 Quy trình công nghệ số 2 – SBR (bể phản ứng theo mẻ), lọc than hoạt tính sinh học (BAC), khử nitra 31

3.4 Một số nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của các tác giả 32

3.4.1 Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh bằng phương pháp sục khí 32

3.4.2 Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh bằng phương pháp hóa học 34

3.5 Phân tích và lựa chọn phương án 35

3.5.1 Phân tích 35

3.5.2 Lưa chọn 36

3.6 Xử lý ammonium trong nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học kỵ khí 36

3.6.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu thế giới 36

3.6.2 Môi trường phân lập 38

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH 39

4.1 Cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình 39

4.1.1 Nhóm vi khuẩn Annamox 40

4.1.2 Cơ chế chuyển hoá Annamox 41

4.2 Xây dựng mô hình nghiên cứu 43

4.2.1 Vật liệu 43

4.2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 43

4.2.1.2 Lấy mẫu 43

4.2.1.3 Mô hình thí nghiệm Biomass 43

4.2.1.4 Hoá chất phân tích định lượng 43

4.3 Phương pháp phân tích 44

4.4 Vận hành mô hình 45

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46

5.1 Phân tích mẫu từ môi trường phân lập 46

5.1.1 Giai đoạn 1 46

5.1.2 Giai đoạn 2 51

5.1.3 Giai đoạn 3 53

5.2 Phân tích mẫu thu từ bãi rác 57

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Xuân Hoàn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực tập để hoàn tất bài luận văn

Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ và gia đình của em đã nuôi nấng, dạy dỗ, quan tâm lo lắng và động viên để em có thể hoàn tất việc học trên ghế nhà trường

Cảm ơn tất cả các bạn lớp SH00A2 đã đóng góp ý kiến và động viên tôi thực hiện tốt bài luận văn

Sinh viên thực hiện Phạm Thị Việt Phương

Trang 2

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Môi trường là sự sống của mọi sinh vật trên trái đất, nó bao hàm nhiều ý nghĩa, mang đến cho con người bầu khí quyển trong lành, cung cấp nguồn nước sạch cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp Hiện nay trên toàn thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đều quan tâm đến vấn đề ô nhiễm môi trường Do nhịp độ đô thị hoá với sự ï phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp sản xuất đã làm cho môi trường biến đổi một cách rõ rệt Tất cả sự phát triển ấy đều hướng đến việc tạo ra các sản phẩm phục vụ cho nhu cầu của con người, tạo điều kiện cho cuộc sống ngày càng phong phú Nhưng qua đó lại thải vào môi trường một lượng chất thải độc hại như bụi, tiếng ồn, rác thải sinh hoạt… làm môi trường ngày càng ô nhiễm nặng Vì vậy vấn đề ô nhiễm hiện nay rất nan giải cho nên vấn đề bảo vệ môi trường đã được con người trên toàn thế giới quan tâm đến

1.1 Tính cần thiết của đề tài

Ngày này do sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp và sự đô thị hoá đã thải ra môi trường một số lượng chất thải lớn Để xử lý chất thải này, người ta dùng nhiều phương án xử lý trong đó bãi chôn lấp vẫn là một phương pháp kinh tế nhất để đổ chất thải rắn đối với các nước đang phát triển như Việt Nam Bãi rác hợp vệ sinh là một công trình không thể thiếu được trong hệ thống quản lý và xử lý chất thải rắn đô thị, bởi vì các phương pháp xử lý khác như làm phân ủ, đốt … luôn luôn còn lại một phần chất thải như vật liệu trơ, tro, xỉ … 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 xử lý nước rò rỉ từ các bãi rác vì chúng có nồng độ các chất gây ô nhiễm rất cao và có mùi đặc biệt khó chịu do vậy nếu không được quản lý và xử lý tốt sẽ là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị và sức khỏe cộng đồng

Trang 3

1.2 Mục tiêu -nội dung -phương pháp nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu

Khảo sát quá trình biến đổi Ammonium trong nước rỉ rác để biết hiệu quả

của phương pháp xử lý này như thế nào và khả năng ứng dụng vào thực tế

1.2.2 Nội dung

Nghiên cứu xử lý Ammonium trên môi trường thử nghiệm để phân tích, đánh

giá hiệu quả các chỉ tiêu NH4 , NO2- ở từng nồng độ Ammonium trong thời gian 3

tháng (từ tháng 4 đến tháng 6) Sau khi phân tích ở từng tháng, nếu hiệu quả xử lý tốt thì nâng nồng độ lên từ 100-200-300 mg/l

Sau 3 tháng xử lý trên môi trường thử nghiệm cho hiệu quả cao sẽ chuyển sang chạy mẫu nước rỉ rác được lấy từ bãi rác Đông Thạnh để đánh giá hiệu quả xử lý

1.2.3 Phương pháp nghiên cứu

⮚ Khảo sát thành phần, tính chất nước rỉ rác

⮚ Phân tích, đánh giá hiệu quả xử lý ammonium trên môi trường thử

nghiệm

⮚ Phân tích, đánh giá hiệu quả xử lý ammonium trong nước rỉ rác từ bãi

rác Đông Thạnh

⮚ Xây dựng, vận hành mô hình thí nghiệm

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Trong đề tài này xin được giới hạn chỉ đề cập đến nước rỉ rác tại bãi rác

Đông Thạnh và xử lý khí Ammonium trong nước rỉ rác từ bãi rác Đông Thạnh bằng phương pháp sinh học kỵ khí trên Biomass Quy mô thực hiện ở mô hình thí

nghiệm có dung tích là 10 lít được tiến hành ở phòng thí nghiệm

Trang 4

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Rác thải chứa vô số mầm bệnh và là môi trường tốt cho sự lây lan các bệnh truyền nhiễm Nếu không được kiểm soát hợp lý thì nước rỉ rác sẽ kết hợp với nước mưa tạo thành lượng ô nhiễm rất lớn Trong nước rỉ rác có chứa những thông số ô nhiễm như BOD, COD, SS, P, N-NH3 … rất cao và nguy cơ gây ô nhiễm về môi trường đất và nước ngầm rất lớn đặc biệt là mùa mưa Vì vậy vấn đề xử lý nước rỉ rác góp phần làm giảm sự ô nhiễm môi trường từ các bãi rác

1.5 Nhu cầu kinh tế xã hội

Phương pháp này ít tốn kém hơn nhưng có hiệu quả xử lý cao hơn so với những phương pháp xử lý hiện nay

Trong những vấn đề được đặc biệt quan tâm và đưa lên hàng yêu tiên đối với bãi chôn lấp rác là việc quản lý và xử lý nước rò rỉ từ các bãi rác vì chúng có nồng độ các chất gây ô nhiễm rất cao và có mùi đặc biệt khó chịu do vậy nếu không được quản lý và xử lý tốt sẽ là nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường, làm ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị và sức khỏe cộng đồng

2.1 Nguồn phát sinh, thành phần và tính chất nước rỉ rác

2.1.1 Nguồn gốc phát sinh nước rỉ rác

Nước rỉ rác là nước rất bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp Nước rác 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, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh nước rò rỉ nhưng với lượng nhỏ

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 rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác

Trang 6

Trong suốt năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lổ rỗng của chất thải chôn lấp Lưu lượng nước rỉ rác 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 trên mặt giữ nước để nó bốc hơi, làm giảm độ ẩm thấm vào

2.1.2 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác

Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, tùy thuộc vào độ tuổi của bãi chôn lấp, khí hậu, loại rác Ngoài ra, độ nén, độ dày và loại nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nước rác.Để hiểu rõ sự biến thiên các thành phần trong nước rỉ rác, ta xem xét quá trình hoạt động của bãi rác qua các giai đoạn (pha) như sau:

Pha I Pha II Pha III Pha IV Pha V

Hình 2.1: Sự biến thiên các thành phần trong nước rỉ rác

Đặc trưng của nước rỉ rác

Thời gian

COD

VFA (axit béo bay hơi) pH Fe, Zn

Trang 7

• Pha I – Pha thích nghi ban đầu (initial adjustment):

Các thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong rác bị phân hủy dưới điều kiện hiếu khí (nguồn vi sinh chủ yếu – cả hiếu khí lẫn kỵ khí – từ lớp đất phủ cuối mỗi ngày, từ bùn của các trạm xử lý nước thải hay từ chính nước rác tuần hoàn)

• Pha II – Pha chuyển tiếp (transition phase):

Oxy cạn dần và điều kiện kỵ khí bắt đầu phát triển Nitrat và sulphat đóng vai trò chất nhận electron trong các phản ứng chuyển hóa sinh học, thường bị khử đến khí N2 và H2S Trong pha II, pH của nước rác (nếu có) bắt đầu giảm do sự hiện diện các axit hữu cơ và ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ CO2 trong bãi rác

• Pha III – Pha axit (acid phase):

Hoạt động của vi sinh kỵ khí gia tăng tạo ra một lượng lớn các axit hữu cơ và một lượng ít khí hydro Bước đầu tiên của quá trình gồm 3 bước là sự

thủy phân (hydrolysis) các hợp chất cao phân tử (lipid, polysaccarit, protein và

axit nucleic) thành các hợp chất thích hợp cho vi sinh sử dụng Bước thứ hai

(acidogenesis) là sự chuyển hóa vi sinh các hợp chất này thành các hợp chất

có khối lượng phân tử thấp hơn như axit acetic, một ít fulvic và các axit hữu cơ phức tạp hơn khác CO2 là khí chính được tạo ra suốt pha III, một lượng nhỏ khí hydro cũng được sinh Vi sinh vật liên quan đến quá trình chuyển hóa này

được gọi chung là vi khuẩn phi mêtan (nonmethanogenic), bao gồm các vi khuẩn tùy tiện và kỵ khí bắt buộc, còn gọi là vi khuẩn tạo axit (acidogens,

acid formers)

Trong pha III, pH nước rác (nếu có) thường sẽ giảm xuống 5 hoặc thấp hơn do sự hiện diện các axit hữu cơ và sự gia tăng nồng độ CO2 trong bãi rác

Trang 8

BOD5, COD và độ dẫn điện tăng đáng kể suốt pha do sự hòa tan các axit hữu cơ trong nước rác Các thành phần vô cơ, nhất là kim loại nặng, dưới pH thấp cũng sẽ bị hòa tan Nhiều thành phần dinh dưỡng quan trọng cũng bị khử loại trong nước rỉ rác ở pha này

• Pha IV – Pha lên men mêtan (methane fermentation) :

Một nhóm vi sinh thứ hai chuyển axit acetic và khí hydro thành mêtan,

trở nên chiếm ưu thế Đây là những vi sinh kỵ khí hoàn toàn (vi khuẩn mêtan,

methanogenic) Trong pha IV, cả hai quá trình tạo mêtan và axit diễn ra đồng

thời, dù rằng tốc độ hình thành axit đã giảm đáng kể

Do axit và khí hydro đã chuyển thành CH4 và CO2, pH trong bãi rác sẽ tăng đến giá trị trung hòa khoảng 6,8 - 8 Vì thế, pH nước rác (nếu có) cũng tăng và BOD5, COD, độ dẫn điện sẽ giảm Với pH cao, chỉ còn lại vài thành phần vô cơ trong dung dịch, kết quả là, nồng độ kim loại nặng hiện diện trong nước rác cũng giảm

• Pha V – Pha “chín” (maturation phase):

Pha V xuất hiện sau khi các chất hữu cơ sẵn sàng phân hủy sinh học đã chuyển thành CH4 và CO2 Lúc này, tốc độ sinh khí giảm đáng kể do phần lớn các chất dinh dưỡng đã bị khử loại qua các pha trước và chất nền còn lại thì khả năng phân hủy sinh học khá chậm Khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2 Suốt pha này, nước rỉ rác thường chứa axit humic và fulvic (khó xử lý sinh học)

Như vậy, nói chung ở những bãi rác mới (giai đoạn axit), nước rác 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 trình phân hủy), pH = 6,5 - 7,5, nồng độ các chất ô nhiễm thấp hơn đáng kể, nồng độ kim loại nặng giảm do phần lớn kim loại

Trang 9

ít tan ở pH trung tính Khả năng phân hủy sinh học của nước rác thay đổi theo thời gian, thể hiện qua tỉ số BOD5/COD Ban đầu, tỉ số sẽ ở khoảng trên 0,5 (Tỉ số 0,4 - 0,6 cho thấy chất hữu cơ trong nước rỉ rác đã sẵn sàng để phân hủy) Ở những bãi chôn lấp lâu năm, tỉ số BOD5/COD thường là 0,05 - 0,2 Tỉ số giảm do nước rác từ các bãi lâu năm chứa axit humic và fulvic khó phân hủy sinh học Ngoài ra, nồng độ các chất ô nhiễm cũng dao động theo mùa trong năm (mùa mưa – mùa khô)

Thành phần nước rỉ rác từ chất thải rắn sinh hoạt có hàm lượng chất ô nhiễm sinh học, vi sinh cao, trong khi đó, nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp chất thải công nghiệp thường có hàm lượng ô nhiễm vô cơ và kim loại nặng cao Nói cách khác, thành phần tính chất của nước rò rỉ liên quan chặt chẽ với thành phần đặc trưng của rác

Bảng 2.1: Thành phần và tính chất nước rác điển hình

(Trên 10 năm) Khoảng Trung bình

Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD5), mg/l Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD), mg/l Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), mg/l Nitơ hữu cơ, mg/l

Amoniac, mg/l Nitrat, mg/l

2000 – 20 000 1500 – 20 000 3000 – 60 000 200 – 2000

10 – 800 10 – 800 5 – 40

10 000 6000 18 000

500 200 200 25

100 – 200 80 – 160 100 – 500 100 – 400 80 – 120 80 – 130 5 – 10

Trang 10 Tổng lượng Photpho, mg/l

Othophotpho, mg/l

Độ kiềm theo CaCO3, mg/l Độ pH

Canxi, mg/l Clorua, mg/l

Tổng lượng sắt, mg/l Sulfat, mg/l

5 – 100 4 – 80 1000 – 10 000

4,5 – 7,5 50 – 1500 200 – 3000

50 – 1200 50 - 1000

30 20 3000

6 250 500 60 300

5 – 10 4 – 8 200 – 1000

6,6 – 7,5 50 – 200 100 – 400

20 – 200 20 – 50

Tóm lại, nước rỉ rác có nồng độ các chất bẩn hữu cơ (BOD, COD), các muối vô cơ

(Cl-, SO42-, CO32-), các kim loại (Cu, Cd, Fe, Pb, Ni, Mn, Zn, …) và đặc biệt amoniac rất cao Nước rỉ rác cũng chứa các hợp chất hữu cơ độc hại khác bao gồm các hydrocacbon aliphatic (béo), vòng thơm, các chất hữu cơ bị halogen hóa như DDT, PCB có thể làm tăng khả năng tạo phức với axit humic và fulvic

Nước rác lưu chứa trong các hồ và ứ đọng ở một số chỗ bị ô nhiễm rất nặng, có mùi hôi khó chịu và màu đen kịt Nước có hàm lượng chất hữu cơ, độ kiềm, nitơ (ammonia), vi sinh cao hơn rất nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Trong nước rỉ rác có xuất hiện các kim loại nặng nhưng nồng độ không đáng kể Chất lượng nước rỉ rác còn thay đổi theo thời gian chôn rác, theo mùa Phân tích các bảng số liệu cho ta thấy rằng sau một thời gian phân hủy, cộng với tác dụng của EM, hàm lượng COD khi bãi rác bắt đầu đóng cửa đã giảm nhiều Mặt khác, vào mùa khô, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác cao hơn 2-3 lần so với mùa mưa

Trang 11

2.2 Thu gom - xử lý nước rỉ rác hiện nay:

Như phần trên đã đề cập, ta biết rằng, nước rỉ rác có nồng độ các chất ô nhiễm và độc hại rất cao Nước rỉ rác chảy tràn trên mặt đất hay thấm xuyên qua đáy bãi chôn lấp sẽ gây ô nhiễm môi trường nước và đất xung quanh bãi rác Vì vậy, một bãi chôn lấp hợp vệ sinh đúng tiêu chuẩn phải được trang bị hệ thống ống thu thập, tập trung nước rỉ rác để đưa đi xử lý và phải được lót bởi những lớp phủ (đất sét, vải địa chất …) có tính năng ngăn chặn sự di chuyển của nước rỉ rác thấm vào đáy bãi chôn lấp

Lớp lót đáy bãi chôn lấp được thiết kế để hạn chế sự thẩm thấu nước rò rỉ

qua lớp cát dưới đáy bãi chôn lấp, nhờ đó hạn chế mức gây ô nhiễm nguồn nước ngầm Lớp lót có thể gồm nhiều loại vật liệu khác nhau, mỗi vật liệu có tính năng riêng

- Lớp đất sét và màng địa chất: ngăn sự chuyển động của nước rò rỉ và khí - Lớp cát hoặc sỏi: dùng làm lớp thu gom và tháo nước rò rỉ sinh ra trong bãi

rác

- Lớp vải địa chất (geotextile): làm giảm sự xáo trộn giữa lớp đất và cát hay

sỏi

- Lớp đất cuối cùng: bảo vệ lớp chắn và lớp tháo nước rò rỉ

Bậc thềm dốc được thiết kế gồm một chuỗi các bậc dốc kế tiếp nhau để

tránh tích lũy nước rò rỉ Vì các bậc dốc nên nước rò rỉ sẽ tự chảy vào kênh thu gom Các ống châm lỗ ở mỗi kênh thu gom sẽ dẫn nước rò rỉ vào nơi tập trung để xử lý hoặc tưới lại bãi rác Độ dốc mỗi bậc từ 1 – 5%, độ dốc kênh thu dẫn nước từ 0,5 - 1%

• Bốc hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời

Phương pháp chỉ khả thi ở điều kiện khí hậu cho phép Lượng bốc hơi từ bề mặt phụ thuộc vào nhiệt độ, vận tốc gió và độ ẩm Tốc độ bốc hơi hàng ngày thay đổi đáng kể từ tháng này sang tháng khác, năm này qua năm khác Phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nên cần các hồ chứa lớn (nếu gặp khi mùa mưa, lượng mưa vượt trội hơn lượng bay hơi trong nhiều tháng) Vì vậy, cần lưu ý xem xét các yếu tố như lượng mưa, lượng bốc hơi, yêu cầu về sức chứa, độ thấm, việc bảo vệ nguồn nước ngầm Các chất hữu cơ, BOD, COD có trong nước rỉ rác một phần sẽ được giữ lại trong bãi chôn lấp để làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, góp phần làm sạch nước rỉ rác Có thể giảm mùi trong các hồ chứa bằng cách sục khí

Trang 13

• Ứng dụng quá trình tự làm sạch của đất (thu gom và tuần hoàn nước rỉ rác

trong bãi rác)

Đất là một hệ sinh thái phức tạp, trong đó không ngừng xảy ra các hoạt động lý, hóa, sinh học Các hoạt động này chính là cơ chế cho quá trình làm sạch tự nhiên của đất Người ta đã ứng dụng từ lâu các công trình như cánh đồng lọc, cánh đồng tưới, để vừa xử lý nước thải sinh hoạt và thậm chí, nước thải một số ngành công nghiệp, vừa dùng nước đầu ra phục vụ cho nông nghiệp

Đối với nước rỉ rác, sau khi qua bước xử lý sơ bộ ban đầu, có thể đem đi phun tưới trên các cánh đồng, cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho đất Trong giai đoạn đầu vận hành, nước rò rỉ có nồng độ TDS, COD, BOD, kim loại nặng và các chất dinh dưỡng khác khá cao Khi được tuần hoàn, nước rò rỉ sẽ biến đổi tính chất qua các phản ứng sinh học, hóa học, lý học Các chất hữu cơ sẽ chuyển thành khí CH4 và CO2 Do pH tăng trong quá trình hình thành khí CH4 nên kim loại sẽ bị kết tủa và giữ lại trong bãi rác Quá trình tuần hoàn còn giúp thu hồi khí chứa CH4. Tốc độ sinh khí CH4 ở bãi rác có tuần hoàn nước rỉ rác lớn hơn ở bãi rác không tuần hoàn

Tiến hành phương pháp này cần xem xét các yếu tố như: tính chất nước rỉ rác và cách thức tiền xử lý, điều kiện khí hậu, khả năng chứa của bãi tưới, dạng đất, tải lượng hữu cơ, loại hoa màu, hệ thống phân phối, nhất là phải lưu ý đến khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt

2.2.2 Xử lý sơ bộ để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị

Nước rỉ rác mang đặc trưng ô nhiễm cao, hơn nữa lại thay đổi theo tuổi bãi rác nên một hệ thống xử lý nước rỉ rác sẽ đòi hỏi bổ sung thêm nhiều thiết bị phụ theo thời gian Vì vậy, các nghiên cứu cho thấy, kết hợp giữa xử lý nước rác và nước thải đô thị là khuynh hướng được ưa chuộng hơn cả, trong đó, thể tích nước

Trang 14

rỉ rác có thể lên đến 20% vẫn xử lý thành công được Thông thường và đơn giản nhất, người ta dẫn nước rỉ rác sau khi xử lý sơ bộ vào hệ thống cống rãnh, nhập chung với nước thải đô thị đưa về trạm xử lý, bùn đặc đổ trở lại vào bãi rác Đây là phương án rất tốt, xét về nhiều mặt kinh tế – kỹ thuật, tuy nhiên với điều kiện hệ thống cống rãnh và trạm xử lý nước thải đô thị phải sẵn có và thuận tiện cho việc bơm nước vào

Nhiều hệ thống tiền xử lý đã được nghiên cứu như các bể phản ứng sinh học tăng trưởng lơ lửng (bùn hoạt tính), tăng trưởng dính bám (lọc sinh học) … Người ta nhận thấy, phương pháp tiền xử lý chi phí hiệu quả nhất là sử dụng hồ sinh học được sục khí rồi dẫn sang hồ ổn định Hệ thống khuấy cơ khí cung cấp oxy (2 - 5 ngày), bổ sung vôi hay chất đông tụ sẽ giúp nâng cao hiệu quả kết tủa kim loại nặng Hồ ổn định với thời gian lưu 4 -10 ngày để lắng và có tác dụng như hồ chứa

2.2.3 Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận tự nhiên

Nước rỉ rác được dẫn vào hệ thống gồm các quá trình sinh học, hóa lý, hóa học hay kết hợp để xử lý cho nước đầu ra đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận Hầu hết các công nghệ dùng xử lý nước thải có thể được dùng để xử lý nước rỉ rác

• Các quá trình sinh học: chủ yếu khử thành phần BOD trong nước rác + Xử lý hiếu khí: quá trình bùn hoạt tính (bể aeroten), hồ ổn định có sục

khí, cánh đồng tưới tự nhiên…

Nhận xét: Các công trình xử lý thường chiếm diện tích lớn Hơn nữa, nước

rác có hàm lượng ô nhiễm rất cao nên xử lý hiếu khí sẽ rất tốn kém, phương pháp

này chỉ thích hợp ở giai đoạn “đánh bóng” cuối cùng, khi nước rác đã qua các giai

đoạn xử lý chính

Trang 15

+ Xử lý kỵ khí: hệ thống lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở, công nghệ

đệm bùn kỵ khí dòng chảy ngược (UASB)

Nhận xét: So với xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí nước rỉ rác cho thấy tính khả thi

cao hơn và nhiều ưu điểm vượt trội hơn như:

- Chi phí đầu tư, vận hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng và còn có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas

- Lượng bùn sinh ra ít hơn, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm được diện tích công trình

Nhìn chung, quá trình sinh học có thể áp dụng để xử lý nước rỉ rác từ những bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa với hiệu quả khử cao, làm giảm phần lớn các chất hữu cơ (chất gây ô nhiễm chính) trong nước rỉ rác

Tuy nhiên, các nghiên cứu ban đầu cho thấy, quá trình sinh học không có khả năng xử lý nước rỉ rác từ những bãi chôn lấp đã đóng cửa hơn một năm, cũng như một số loại nước rỉ rác có hàm lượng ô nhiễm quá cao hay có tỉ số BOD/COD thấp Đối với những loại nước rỉ rác này, cần phải áp dụng các phương pháp khác

• Các quá trình hóa lý:

+ Tạo bông – Lắng tụ

Mục đích phương pháp là khử các chất ô nhiễm dạng keo (kích thước quá nhỏ) bằng cách sử dụng chất đông tụ để trung hòa điện tích các hạt keo rắn nhằm liên kết chúng lại với nhau, tạo nên các bông cặn lớn có thể lắng trọng lực Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, trong đó, phổ biến nhất là Al2(SO4)3 (phèn) vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 – 7,5

Trang 16

+ Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường sử dụng để tách tạp chất phân tán lơ lửng không tan, các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm Trong một số trường hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt (quá trình tách bọt hay làm đặc bọt)

Quá trình thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng Các bọt khí kết dính với các hạt, kéo chúng cùng nổi lên bề mặt và sau đó lớp váng này được thu gom nhờ thiết bị vớt bọt

Phương pháp tuyển nổi có nhiều ưu điểm như: cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tư và chi phí năng lượng vận hành thấp, có độ lựa chọn tách các tạp chất, tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng nhưng lại có nhược điểm là các lỗ mao quản hay bị bẩn, tắc

+ Lọc cơ học và hấp phụ than hoạt tính

Các chất lơ lửng nhỏ, mịn, các chất vi hữu cơ (micro-organic matter) bị khử

loại qua quá trình lọc cát (cơ học) hay hấp phụ (lý hóa) Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu cơ hòa tan sau xử lý sinh học mà chúng thường có độc tính cao hoặc không phân hủy sinh học

Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính (phổ biến nhất), các chất tổng hợp, một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, mạt sắt, khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm …

Phương pháp này cho hiệu quả lọc cao nhưng thường chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc cuối Nó cũng không hiệu quả bằng phương pháp sinh học đối với các bãi rác mới Ngoài ra, nó cần quá trình rửa, tái hồi phục chất hấp phụ

Trang 17

+ Trao đổi ion:

Phương pháp trao đổi ion ứng dụng làm sạch nước khỏi các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn, cũng như các hợp chất của asen, photpho, cyanua

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn (chất trao đổi ion – ionit, không tan trong nước) trao đổi với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi chúng tiếp xúc nhau Các ionit có thể là các chất vô cơ có nguồn gốc tự nhiên (zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét, fenspat, mica), chất vô cơ tổng hợp (silicagen, pecmutit, các oxyt khó tan và hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crôm, ziriconi…), chất hữu cơ tự nhiên (axit humic của đất (chất mùn), than đá) và các chất hữu cơ tổng hợp là các nhựa cao phân tử có bề mặt riêng lớn Phương pháp này cho hiệu quả cao, xử lý khá triệt để, song cũng chỉ có thể áp

dụng ở giai đoạn “đánh bóng” cuối cùng, và nó cũng đòi hỏi quá trình tái sinh các

ionit

+ Thẩm thấu ngược:

Thẩm thấu ngược ứng dụng để loại các chất vô cơ hòa tan (khử muối), làm loãng nồng độ vô cơ trong dung dịch Đây là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới áp suất cao hơn áp suất lọc thông thường nhiều Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các hạt (phân tử, ion bị hydrat hóa) có kích thước không lớn hơn kích thước phân tử dung môi Hiệu quả quá trình phụ thuộc nhiều vào tính chất màng lọc

Phương pháp này có ưu điểm là: tiêu hao năng lượng ít, có thể tiến hành ở nhiệt độ thường, kết cấu đơn giản Tuy nhiên, năng suất, hiệu quả làm sạch và thời gian làm việc của màng lọc giảm khi nồng độ chất tan trên bề mặt màng lọc tăng Hơn nữa, quá trình hoạt động dưới áp suất cao nên cần có vật liệu đặc biệt làm kín thiết bị Thẩm thấu ngược cũng thường chỉ được dùng ở giai đoạn cuối

+ Kết tủa

Là phương pháp thông dụng nhất để khử kim loại và một số anion Kim loại bị kết tủa dưới dạng hydroxide, sulfide và carbonate bằng cách thêm các chất làm kết tủa (precipitant) và điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình

Phương pháp này có thể dùng để khử hầu hết các kim loại (As, Cd, Cr3+, Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, Zn) và nhiều loại anion (PO43-, SO42-, F-…) Kết tủa sulfide cho hiệu quả khử tốt hơn nhưng mắc tiền và có thể tạo ra khí H2S nên thực tế người ta thường dùng vôi (tạo kết tủa hydroxide) hay xút, vừa rẻ vừa ít nguy hiểm hơn Các nghiên cứu cho thấy, hiệu quả khử COD bằng kết tủa vôi thì thấp nhưng hiệu quả khử màu, sắt và các cation đa hóa trị thì lại rất tốt với nồng độ vôi cao (300 – 1000 mg/l)

+ Oxy hóa – khử

Phương pháp oxy hóa-khử có khả năng phân hủy hầu hết các chất hữu cơ và vô cơ trong nước rác, chuyển các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành dễ phân hủy sinh học (giảm COD, nâng tỉ lệ BOD/COD), nó còn ứng dụng khử độc một số chất vô cơ (cyanide, ammonia, một số kim loại Fe, Mn, Se, Cr …)

Trang 19

Phương pháp được thực hiện bằng cách thêm vào nước rác các tác nhân oxy hóa, tác nhân khử dưới pH thích hợp Các chất oxy hóa có thể sử dụng là clo ở dạng khí hay hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi hay natri, pemanganat kali (KMnO4), bicromat kali, peroxyt hydro (H2O2), oxy không khí, ozon, pyroluzit (MnO2) Phương pháp khử dùng để tách các hợp chất thủy ngân, crom (chất khử: NaHSO3, FeSO4), asen … ra khỏi nước rác Quá trình tiêu tốn một lượng lớn hóa chất nên thường chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn không thể xử lý được bằng các phương pháp khác

Tóm lại: phương pháp sinh học xử lý nước rỉ rác từ các bãi rác mới cho hiệu

quả cao hơn các phương pháp lý hóa Phương pháp hóa lý và hóa học cho kết quả tốt với loại nước rò rỉ từ các bãi rác cũ (đã ổn định) hay nước rác đã qua xử lý sơ bộ bằng ổn định sinh học

Thành Phố Hồ Chí Minh hiện có 3 bãi chôn lấp rác sinh hoạt đó là: Đông Thạnh (Hốc Môn), Gò Cát (Bình Hưng Hòa – Bình Chánh) và Hiệp Phước (Tam Tân – Củ Chi) Theo kế hoạch bãi rác Đông Thạnh đóng của vào năm 2004 và cho đến nay sức chứa đã lên đến trên 8 trệu tấn, bãi rác này chỉ còn tiếp nhận xà bần Như vậy rác thải được đưa về 2 bãi chôn lấp còn lại và công tác xử lý nước rỉ rác được Trung Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường (CENTEMA) và VERMEER của Hà Lan thực hiện

Các trạm xử lý nước rỉ rác có công nghệ khả thi, ứng dụng quá trình sinh học kỵ khí UASB nối tiếp sinh học hiếu khí bùn hoạt tính và xử lý bổ sung bằng hệ hồ sinh học, riêng công nghệ của VERMEER có kết hợp khử nitơ (nitrate hóa và khử nitrate), keo tụ bằng phèn, lắng và lọc Cho đến nay hệ thống đang trong thời gian vận hành và thích nghi do vậy chất lượng nước ra chưa ổn định

Trang 21

3.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác

3.1.1 Bãi rác Đông Thạnh Thành Phố Hồ Chí Minh 3.1.1.1 Giới thiệu chung

Suốt hơn 10 năm qua, hầu như toàn bộ lượng rác thải từ các khu vực nội thành được chôn lấp tại đây Bãi rác Đông Thạnh bắt đầu hoạt động đổ rác một cách tự phát từ năm 1989, trước đó, đây là các hố khai thác đất Đến năm 1991, nó chính thức trở thành công trường xử lý rác Đông Thạnh do Công ty Xử lý chất thải trực thuộc Sở Giao thông Công chánh Thành Phố Hồ Chí Minh quản lý Diện tích ban đầu 10 ha, sau đó mở rộng thêm lần lượt 6 ha rồi 22,6 ha, đến nay, tổng diện tích công trường xử lý rác Đông Thạnh đã lên đến 43,5 ha với công suất xử lý hiện tại khoảng 4.000 tấn rác/ngày

Khuôn viên công trường quy hoạch tuyến đường cho xe chở rác, trạm cân xe, các hồ chứa nước rò rỉ, khu vực chôn rác … Khu vực chôn rác phân ra nhiều lô, mỗi lô đào hố sâu khoảng 8m rồi đổ rác xuống theo từng lớp, sau đó rải một lớp vôi bột và lấp lên một lớp đất dày khoảng 20 -30 cm Sau một thời gian nhất định lớp rác này xẹp xuống thì tiến hành đổ tiếp lên đó một lớp rác khác, cứ thế lớp rác và lớp đất xen kẽ nhau; trên cùng lấp đất tới cao trình 9m

Về mặt địa chất, trên diện tích mở rộng khu xử lý rác, người ta đã tiến hành khoan 5 lỗ khoan khảo sát địa chất (Địa Tầng 1, Địa Tầng 2, Địa Tầng 3, Địa Tầng 4, Địa Tầng 5), chiều sâu mỗi lỗ khoan 50m và đã xác định 3 địa tầng có tuổi khác nhau, thứ tự từ trên xuống cho kết quả sau:

- Lớp trầm tích Holocene trên mặt tương đối mỏng (1-3m), thành phần đất

là sét pha, cát pha, hệ số thấm tương đối lớn Lớp này khi đào hố sẽ bỏ đi nhưng cũng phải chú ý sự thấm theo chiều ngang

Trang 22

- Lớp sét trên cùng của trầm tích Pleistocene nằm rất nông, ở độ sâu cũng

từ 1-3m và chiều dày lớp sét phổ biến từ 1 - 1,5m đến 2m, nơi dày nhất cũng chỉ 3m Khi phải đào sâu tạo thành hầm rác, chắc chắn bốc đi một phần hay toàn bộ lớp này, lớp sét không còn tác dụng ngăn cách nước bên trên ngấm xuống dưới nữa

- Dưới lớp sét của trầm tích Pleistocene là lớp sét pha, cát pha nên vẫn có

khả năng thấm nước, cần lưu ý Kết quả thí nghiệm thấm ở độ sâu 6,6 - 7m,hệ số thấm k=0,0011-0,0062 m/ngày đêm tuy không cao nhưng xét về địa tầng vẫn chưa đảm bảo an toàn tuyệt đối cho nước ngầm

Rác chôn ở bãi Đông Thạnh chủ yếu là rác sinh hoạt, trong đó phần lớn các loại rác có thể tái chế đã được người dân thu lượm trên bãi, còn lại là rác hữu cơ, rác nilon cũ, các loại rác khác không thể tái chế Các công trình nghiên cứu rác thải ở Thành Phố Hồ Chí Minh cho thấy thành phần của các chất hữu cơ (chủ yếu là rau, quả, thực phẩm …) chiếm 60 - 62% (theo trọng lượng ướt) Hàm lượng nước trung bình trong rác khoảng 50% Lượng nước này chủ yếu nằm trong các chất thải hữu cơ

3.1.1.2 Hiện trạng ô nhiễm tại bãi rác Đông Thạnh

▪ Quá tải

Trên thực tế Thành Phố Hồ Chí Minh hiện chỉ có 2 khu xử lý rác chính là bãi rác Đông Thạnh (Hốc Môn) và bãi rác Gò Cát (Bình Hưng Hòa – Bình Chánh) Theo kế hoạch, bãi rác Đông Thạnh phải đóng cửa vào tháng 8/2001, toàn bộ rác sinh hoạt chuyển về đổ tại bãi rác Gò Cát Trong khi đó bãi rác Gò Cát tại thời điểm tháng 8/2001 mới chỉ tiếp nhận thí điểm khối lượng rác từ 300 đến 500 tấn/ngày, nhưng mùi hôi thố đã lan rộng quanh khắp khu vực khiến người dân xung quanh phản ứng nên việc tiếp nhận rác ở đây phải tạm ngưng

Trang 23

Khu xử lý rác Gò Cát cho đến nay vẫn chưa đảm bảo các giải pháp kỹ thuật nên chưa đổ rác đại trà theo đúng kế hoạch Do vậy áp lực rác lại đổ dồn về bãi rác Đông Thạnh Bãi rác Đông Thạnh hiện nay đã quá tải với mười mấy triệu tấn “núi rác” cao ngất gần như lộ thiên, trong khi sức chứa của bãi rác này chi khoảng 4 triệu tấn Vậy mà bãi rác Đông Thạnh vẫn phải tiếp nhận làm cho bãi rác này vốn đã quá tải lại càng quá tải thêm

▪ Ô nhiễm môi trường

Theo quy định, công trường xử lý rác phải cách xa khu vực dân cư từ 300 1000m (vành đai cách ly trồng cây xanh - vùng đệm) nhưng bãi rác Đông Thạnh do hình thành tự phát nên đã không tính đến điều kiện này Cũng do không được quy hoạch, thiết kế như một bãi chôn lấp hợp vệ sinh đạt tiêu chuẩn ngay từ đầu nên bãi rác hoạt động đã vấp phải những sai lầm về nguyên tắc Thực tế, công trường xử lý rác Đông Thạnh chỉ là một bãi đổ hở, không có lớp lót chống thấm, không có hệ thống thu gom khí và nước rò rỉ hoàn chỉnh Hậu quả là ô nhiễm môi trường ở bãi rác Đông Thạnh khá nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng dân cư và mỹ quan thành phố

-Năm 2000 đã có 3 sự cố tràn nước đen ra môi trường xung quanh do bể bờ bao trong mùa mưa (bờ bao bằng đất, mực nước hồ cao hơn nền ruộng), gây thiệt hại nặng nề đối với sản xuất nông nghiệp - hoa màu (hàng nghìn cây xanh được trồng cách đó khoảng 4 năm để cải thiện môi trường bãi rác Đông Thạnh cũng bị chết dần) Hiện nay, lượng nước rò rỉ sinh ra khoảng 600 m3/ngày, chưa kể nước mưa Khối lượng nước rác tồn đọng lên đến hơn 200.000 m3 chứa trong các hồ chưa xử lý, đã rò rỉ, tràn ra xung quanh, đang có nguy cơ tràn ra sông rạch, ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm Sự chuyển dời ô nhiễm nước ngầm tuy xảy ra chậm nhưng khả năng thấm sẽ diễn ra liên tục và ảnh hưởng có thể lâu dài đến

▪ Các loại bệnh tật liên quan đến bãi rác

Rác thải chứa vô số mầm bệnh và là môi trường tốt cho sự lây lan các bệnh truyền nhiễm Các tác nhân gây bệnh ở bãi rác rất nhiều (khoảng 22 loại bệnh)

Samonella, Shigella, V.cholera, E.Coli, sán lãi, … thuộc 5 nhóm bệnh sau:

- Nhiễm trùng đường tiêu hóa - Nhiễm trùng đường hô hấp - Ngoài da

- Nhiễm trùng mắt

- Nhiễm trùng đường sinh dục ở nữ

Bên cạnh đó, công nghệ xử lý chất thải rắn còn lạc hậu, các loại bao bì chứa hóa chất, chất ăn mòn, nilon, thủy tinh, xỉ kim loại, chất thải bệnh viện … không được xử lý thích hợp cũng gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Trang 25

3.1.1.3 “Đóng cửa” bãi rác Đông Thạnh

(Tổng hợp từ báo Người Lao Động ngày 5/9/2001 và 16/11/2001ø)

▪ “Đóng cửa” đúng nghĩa

Việc đóng cửa công trường xử lý rác Đông Thạnh hết sức cấp bách vì bãi đang trong tình trạng quá tải Đóng cửa bãi rác Đông Thạnh chỉ đúng nghĩa khi thực hiện đầy đủ các giải pháp đạt tiêu chuẩn kỹ thuật như: có hệ thống thu khí và nước rác thải, hệ thống mương thu nước mặt và nước đáy cũng như hệ thống bơm thu tất cả nước thải bãi rác về hồ xử lý Bề mặt bãi rác sẽ được sử dụng bùn của kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè bao phủ để vừa có thể chống thoát khí vừa có thể tận dụng trồng cây xanh Ngoài ra, dự án còn xây dựng hệ thống quan trắc theo dõi nước, không khí, hệ thống dẫn khí và nước ngầm của khu vực cho đến khi không còn ô nhiễm Tổng kinh phí để thực hiện các hạng mục trên khoảng 11 tỉ đồng

▪ Sẽ chấm dứt ô nhiễm ?

TS Nguyễn Đức Lượng – chủ nhiệm bộ môn công nghệ sinh học Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh khẳng định, không thể đòi hỏi giải quyết ô nhiễm một cách triệt để, vì từ khi bắt đầu đổ rác vào bãi, chúng ta đã không thực hiện theo một trình tự nào cả, nên không thể xác định rõ tuổi của rác để có cách xử lý cụ thể Giải quyết những hậu quả của bãi rác Đông Thạnh là một bài toán rất khó, tuy nhiên dứt khoát phải thực hiện Sở sẽ đề nghị Thành Phố xét duyệt nhanh kinh phí để khởi công giai đoạn đầu thực hiện các lớp phủ lấp dự kiến vào đầu năm 2002 Ngoài ra, Sở KH-CN-MT sẽ sẵn sàng hỗ trợ kinh phí cho các nhà khoa học nào thực hiện khâu xử lý nước thải của bãi rác này

Trang 26

Cũng tại cuộc họp này, Sở KH-CN-MT cho biết, bãi rác Đông Thạnh sẽ chấm dứt tiếp nhận rác khi Chính phủ Hà Lan chấp thuận nâng công suất xử lý rác bãi Gò Cát từ 2.000 tấn/ngày lên 4.000 tấn/ngày

▪ Chọn phương án nào ?

Một vấn đề được đa số các đại biểu quan tâm là sử dụng bãi rác vào mục đích gì sau khi đóng cửa Chủ đầu tư đưa ra nhiều phương án đã và đang được các nước áp dụng quy hoạch cho bãi rác sau khi đóng cửa như: xây dựng nhà cao tầng, công viên, sân golf … Tiến sĩ Nguyễn Đức Lượng đề nghị giải pháp trồng rau sạch, vừa phủ xanh mặt đất vừa hấp thu được lượng khí từ phía dưới thải ra, rễ cây sẽ giải quyết được lượng nước trên bề mặt Song song đó, sẽ tận dụng lượng nước rò rỉ sản xuất phân bón Đây là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế, đồng thời giải quyết được những tác động của bãi rác ảnh hưởng đến môi trường Tiến sĩ Nguyễn Văn Phước - chủ nhiệm khoa môi trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh mạnh dạn đưa ra phương án khôi phục lại bãi rác sau khi tất cả chất thải đã bị phân hủy Tất nhiên, bãi rác mới phải được xây dựng đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật để không xảy ra tình trạng ô nhiễm dẫn đến việc phải giải quyết hậu quả như hiện nay Các nhà khoa học đều tâm đắc với phương án biến bãi rác này thành mảng xanh cho thành phố

3.2 Một số phương án xử lý nước rỉ rác từ bãi rác Đông Thạnh của một số đơn vị:

3.2.1 Phương án của Trung Tâm Bảo Vệ Môi Trường (EPC) – 1996

Thành phần ô nhiễm trong nước rỉ từ bãi rác 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 … do vậy cần áp dụng các công đoạn công nghệ khác

3.2.2 Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng thiết bị UASB

Với nhiều ưu điểm vượt trội so với công nghệ sinh học hiếu khí, nhiều thiết

bị xử lý nước thải với hàm lượng chất hữu cơ cao theo công nghệ kỵ khí đã được

ứng dụng, trong đó, thiết bị UASB đã ứng dụng rất thành công trên thực tế Trung tâm CENTEMA -Đại học Văn Lang – TPHCM và trung tâm CERECE -Viện cơ

Nước rò rỉ từ bãi rác

Tuyển nổi bằng khí tan

Hóa chất tạo bông cặn Váng

Bể phân hủy yếm khí kết hợp đệm cố định và dòng chảy ngược

Sân phơi

Hồ ổn định và phân hủy tùy tiện

Chôn lấp

Thải ra

Trang 28

học - Hà Nội đã lựa chọn phương pháp sinh học kỵ khí UASB để nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt Nước thải được sử dụng trong thí nghiệm của CENTEMA chính là nước rỉ rác lấy từ bãi chôn lấp Đông Thạnh (2000) Nước thải trong thí nghiệm của CERECE lấy từ bãi chôn lấp Tây Mỗ, Nam Sơn, Sóc Sơn – Hà Nội Kết quả của nghiên cứu gồm 2 điểm chính như sau:

Điểm 1: Khả năng xử lý chất hữu cơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp sinh

học kỵ khí UASB:

Kết quả thí nghiệm khẳng định khả năng áp dụng quá trình UASB để xử lý nước rỉ rác, ngay cả với nồng độ COD ban đầu cao (11.000 mg/l) Tuy nhiên, kết quả này chỉ thành công đối với nước rò rỉ lấy từ những hố chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa

Kết quả thí nghiệm do trung tâm CERECE thực hiện đối với nước rỉ rác lấy từ những hố chôn lấp đang hoạt động cũng cho thấy hiệu quả xử lý chất hữu cơ của thiết bị UASB đạt hơn 90% ở trạng thái ổn định, nồng độ COD giảm từ 5.000 mg/l xuống còn 400 mg/l Tuy nhiên, hiệu quả xử lý nước rỉ rác lấy từ hố chôn lấp đã đóng cửa hơn 1 năm (Bãi Chôn Lấp Tây Mỗ - Hà Nội) rất thấp, chỉ từ 10 - 20% Mặc dù COD của nước rỉ rác đưa vào mô hình chỉ dao động trong khoảng 1.000 -1.500 mg/l nhưng nồng độ COD của nước ra khỏi thiết bị UASB vẫn rất cao (900 -1.200 mg/l) Điều này chứng tỏ thành phần chất hữu cơ còn lại trong nước rỉ rác ở những hố chôn lấp đã đóng cửa từ lâu là những chất khó phân hủy sinh học và việc áp dụng quá trình UASB để xử lý loại nước này dường như không khả thi và cần nghiên cứu kỹ hơn

Điểm 2: Ảnh hưởng của nồng độ các chất hòa tan, đặc biệt là nồng độ Ca2+

đến quá trình xử lý bằng mô hình UASB:

Trang 29

Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hiệu quả xử lý ổn định, giá trị tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) có trong nước rò rỉ trước và sau khi xử lý bằng mô hình UASB hầu như không thay đổi đáng kể Với nồng độ TDS dao động trong khoảng 1,12 - 5,11 g/l, hiệu quả xử lý trong tất cả các trường hợp đều đạt trên 90%

Trong trường hợp nồng độ TDS tăng từ 5,11 g/l lên 17,84 g/l, ứng với pH 7,7 - 8,29 và nồng độ Ca2+ trong nước thải rỉ rác đưa vào mô hình dao động trong khoảng 2.146 - 7.493 mg/l, hiệu quả xử lý chất hữu cơ giảm từ 79% xuống còn 6% và có những thời điểm hệ thống hoàn toàn không xử lý được

Tóm lại, kết quả nghiên cứu cho thấy thiết bị UASB có khả năng xử lý chất

hữu cơ trong nước rỉ rác từ những hố chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa với tải trọng lên đến 23 kg COD/m3.ngđ, đạt hiệu quả từ 91 - 94%, nồng độ COD giảm từ 10.380 -11.608 mg/l xuống còn 711 - 961 mg/l, với điều kiện nồng độ các chất hòa tan, đặc biệt là Ca2+ và các ion kim loại khác trong nước rỉ rác đưa vào thiết bị thấp (TDS = 1,12 - 5,11 g/l, Ca2+ < 2.000 mg/l) Nghiên cứu ban đầu cho

thấy quá trình UASB “không” có khả năng xử lý nước rò rỉ từ những hố chôn lấp

đã đóng cửa hơn 1 năm Đối với nước rỉ rác có hàm lượng Ca2+ cao (>2.000 mg/l) và pH của hỗn hợp nước thải - bùn cao (7,5 - 8,3), dù hàm lượng P-PO43- dư, quá trình cement hóa cũng xảy ra và toàn bộ hệ thống xử lý sinh học sẽ không hoạt động được nữa

Như vậy, theo nghiên cứu trên, để có thể xử lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp hiện nay bằng phương pháp sinh học kỵ khí UASB thì:

(1) Bắt buộc không sử dụng vôi khử mùi trong các bãi chô lấp (2) Lựa chọn loại đất phủ ít Canxi

(3) Phải có công trình khử Ca2+ trước khi xử lý sinh học

Sau đây là một số quy trình công nghệ tiêu biểu :

3.3.1 Quy trình công nghệ số 1 - Hệ thống bể phản ứng tăng trưởng lơ lửng hai bậc

Hình 3.2: Sơ đồ quy trình công nghệ số 1 (Bãi rác có tuổi nhỏ hay trung bình)

Bể phản ứng kỵ khí/ điều hòa

Sục khí kéo dài /Nitrat hóa (I)

Lắng trong (I)

Sục khí kéo dài / Nitrat hóa(II)

Lắng trong

Trang 31

3.4.1

Hình 3.3: Sơ đồ quy trình công nghệ số 1 (Bãi rác lâu năm)

3.3.2 Quy trình công nghệ số 2 – SBR (bể phản ứng theo mẻ), lọc than hoạt tính sinh học (BAC), khử nitrat

Quy trình công nghệ gồm bể kỵ khí/điều hòa, keo tụ tạo bông và lắng cho giai đoạn tiền xử lý, SBR, BAC và khử nitrat sẽ cho ta một dây chuyền xử lý nước rác từ các bãi chôn lấp có tuổi nhỏ đến trung bình khá hiệu quả

Quy trình được minh họa trên hình 3.4

Nước ra Bể

phản ứng kỵ khí/ điều hòa

Sục khí kéo dài/ Nitrat hóa

Lắng trong

Vôi

Bể keo tụ tạo bông

Lắng trong

Tái cacbonat hóa

Tách NH3

Lắng trong

Sân phơi bùn

Bùn dư

Bùn tuần hoàn Khí