công nghệ xử lý nước rỉ rác
GVHD: TS. Trần Minh Chí 1 MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT…………………………………………………………… 2 DANH MỤC BẢNG……………………………………………………………… … 3 DANH MỤC HÌNH …………………… 4 MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………… 5 1. Tính cấp thiết 5 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 5 2.1 Nội dung nghiên cứu 5 2.2 Phương pháp nghiên cứu 5 3. Cấu trúc tiểu luận 6 CHƯƠNG 1 Tổng quan về nước rỉ rác 7 1.1. Sự hình thành nước rỉ rác 7 1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác 7 Thành phần và tính chất nước rỉ rác 7 1.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ 10 1.2.2. Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn 13 1.2.3. CHƯƠNG 2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác 14 2.1. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 15 Xử lý cơ học 15 2.1.1. Xử lý sinh học 15 2.1.2. Xử lý hóa – lý 16 2.1.3. Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác 18 2.1.4. 2.2. các công nghệ xử lý nước rỉ rác 28 Công nghệ AEROTANK 28 2.2.1. Công nghệ UASB 29 2.2.2. Công nghệ UNITANK 30 2.2.3. Công nghệ MBR 32 2.2.4. Công nghệ MBBR 35 2.2.5. 2.3. Các mô hình xử lý đang được áp dụng tại một số bãi chôn lấp chất thải rắn trên thế giới và Việt Nam 36 Thế giới 36 2.3.1. Việt Nam 37 2.3.2. CHƯƠNG 3 Kết luận 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .……………………………………………………………50 GVHD: TS. Trần Minh Chí 2 DANH MỤC VIẾT TẮT CTR : Chất thải rắn BCL : Bãi chôn lấp BOD : Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá COD : Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học TP.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: TS. Trần Minh Chí 3 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm. Bảng 2.1: Các quá trình sinh học, hóa học, và vật lý xử lý nước rỉ rác Bảng 2.2 Đặc trưng xem xét khi thiết kế cánh đồng lọc GVHD: TS. Trần Minh Chí 4 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ di chuyển của nước thải trong cánh đồng lọc chậm Hình 2.2 Mô hình xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc chậm Hình 2.3 Mô hình xử lý nước thải bằng cách lọc nhanh Hình 2.4 Sơ đồ cánh đồng lọc dòng chảy ngầm Hình 2.5 Cánh đồng lọc với dòng chảy đứng (VF) Hình 2.6 Cánh đồng lọc với dòng chảy ngang (HF) Hình 2.7 Một số loài thủy sinh thực vật tiêu biểu Hình 2.8: Nguyên tắc hoạt động bể Aerotank Hình 2.9: Nguyên tắc hoạt động bể UASB Hình 2.10 Sơ đồ hoạt động bể Unitank Hình 2.11: Hiệu quả xử lý nước qua các bể trong công nghệ MBR Hình 2.12 Sơ đồ dây chuyền công nghệ MBR Hình 2.13 Làm sạch màng lọc bằng thổi khí Hình 2.14: Làm sạch màng lọc bằng dung dịch hóa chất Hình2.15 : Nguyên tắc hoạt động bể MBBR Hình 2.16: Sơ đồ hoạt động bể ABR Hình 2.17 : Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức Hình 2.18 Rác được gom về đổ thành đống. Hình 2.19 Màng rêu xanh xuất hiện ở hồ nước nước sau giai đoạn xử lý kỵ khí Hình 2.20 Nước kỵ khí qua lọc vi sinh và sục khí Hình 2.21: Màng rêu xanh tại hồ sục khí Hình 2.23: Quá trình lắng Hình 2.24 Sơ đồ công nghệ nhà máy xử lý nước rỉ rác Song Nguyên Hình 2.25 :Sơ đồ tổng thể hệ thống đất ngập nước tại bãi rác thị trấn Hùng Quốc- huyện Trà Lĩnh – tỉnh Cao Bằng GVHD: TS. Trần Minh Chí 5 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Chất thải rắn đô thị là một vấn đề nóng bỏng tại nhiều thành phố. Với tốc độ gia tăng dân số và mức sống, lượng rác thải sinh hoạt đầu người ngày càng tăng, đặc biệt là tại các thành phố lớn như TP. Hồ Chí Minh. Hiện nay, mỗi ngày thành phố thải ra khoảng 6.600 tấn rác thải sinh hoạt, trong đó tỉ lệ thu gom chỉ đạt 50-60% khu vực ngoại thành và 80-95% khu vực nội thành. Công tác thu gom vận chuyển và xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn TP.HCM tuy đã được quan tâm và đầu tư tuy nhiên công nghệ chủ yếu hiện nay vẫn là chôn lấp tại các bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Theo Cục Cảnh sát Phòng chống tội phạm về môi trường, hiện mức độ ô nhiễm trong lĩnh vực thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn diễn biến rất phức tạp. Không chỉ tại TP.HCM mà trên phạm vi cả nước đã nảy sinh tình trạng mất an ninh trật tự tại các bãi chôn lấp do người dân ngăn cản hoạt động vận chuyển chất thải về các bãi chôn lấp. Lý do chính là do quy hoạch các bãi chôn lấp gần khu dân cư, gây ô nhiễm môi trường và tác động không nhỏ đến đời sống sinh hoạt của người dân. Một trong những vấn đề môi trường phát sinh tại các bãi chôn lấp là mùi hôi và nước rỉ rác phát sinh trong quá trình tồn lưu và chôn lấp rác. Với đặc điểm độ ẩm cao và lượng mưa lớn, lượng nước rỉ rác phát sinh là một vấn đề lớn tại các bãi chôn lấp. Chính vì vậy, trong khuôn khổ tiểu luận này, nhóm chúng tôi muốn tìm hiểu các công nghệ dùng để xử lý nước rỉ rác hiện nay. 2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu 2.1 Nội dung nghiên cứu Đề tài thực hiện các nội dung nghiên cứu sau: (1) Tổng quan nguồn gốc, thành phần và tính chất của nước rỉ rác (2) Các công nghệ được sử dụng để xử lý nước rỉ rác. Đối tượng nghiên cứu: nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp. 2.2 Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu và tổng hợp tài liệu về nước rỉ rác và các công nghệ xử lý nước rỉ rác. GVHD: TS. Trần Minh Chí 6 3. Cấu trúc tiểu luận Tiểu luận gồm các phần sau: (1) Nguồn gốc và đặc điểm nước rỉ rác: Phần này trình bày nguồn gốc, quá trình hình thành, tính chất và thành phần nước rỉ rác. (2) Công nghệ xử lý nước rỉ rác: Phần này trình bày công nghệ xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ hóa lý và công nghệ sinh học (cánh đồng lọc, cánh đồng tưới). Ưu và nhược điểm của từng loại công nghệ. GVHD: TS. Trần Minh Chí 7 CHƯƠNG 1 Tổng quan về nước rỉ rác 1.1. Sự hình thành nước rỉ rác Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác thải chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp, nước rỉ rác được hình thành chủ yếu do nước mưa và nước ép từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén gây ra. Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước phía trên bãi chôn lấp, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép. Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp. 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 rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ hổng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng nước rò rỉ 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 lên bề mặt giữ nước, làm giảm độ ẩm thấm vào. 1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác Thành phần và tính chất nước rỉ rác 1.2.1. Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng của bãi rác cũng tác động đến thành phần nước rác… Song , về cơ bản nước rỉ rác gồm 2 thành phần chính: đó là các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ. - Các chất hữu cơ: Axit humic, axit fulvic, các hợp chất tananh, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo. - Các chất vô cơ: là các hợp chất của nito, lưu huỳnh, photpho. Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh học xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu là do hoạt động của các vi sinh vậy sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng. GVHD: TS. Trần Minh Chí 8 Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia thành các nhóm chủ yếu sau: - Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0 – 20 0 C - Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20 - 40 0 C - Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 - 70 0 C Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau: Giai đoạn 1 – giai đoạn thích nghi ban đầu Chỉ sau một thời gian ngắn từ khi chất thải rắn được chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì trong bãi rác còn một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại. Giai đoạn này có thể kéo một vài ngày đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí. Giai đoạn 2 – giai đoạn chuyển tiếp Oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy chuyển sang giai đoạn kị khí. Khi đó, nitrat và sulphat là chất nhận điện tử cho các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nito và hydro sulfit. Khi thế oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành CH 4 , CO 2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác. Trong giai đoạn này, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống do sự hình thành các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO 2 tăng lên trong bãi rác. Giai đoạn 3 – giai đoạn lên men axit Các vi sinh vật trong giai đoạn 2 được kích hoạt do việc tăng nồng độ các axit hữu cơ và lượng H 2 ít hơn. Bước đầu tiên trong quá trình 3 bước liên quan đến sự chuyển hóa các enzim trung gian (sự thủy phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành các chất đơn giản cho vi sinh vật sử dụng. Tiếp theo là quá trình lên men axit. Trong bước này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành ở bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn như là axit acetic và nồng độ nhỏ axit fulvic, các axit hữu cơ khác. Khí cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này, một lượng nhỏ H 2 S cũng được hình thành. Giá trị pH của nước rò rỉ giảm xuống nhỏ hơn 5 do sự có mặt của các axit hữu cơ và khí CO 2 có trong bãi rác. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD 5 ), nhu cầu oxy hóa học (COD) và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn 3 do sự hòa tan các axit hữu cơ vào nước rò rỉ. Do pH thấp, nên một số chất vô cơ,chủ yếu là các kim loại nặng GVHD: TS. Trần Minh Chí 9 sẽ được hòa tan trong giai đoạn này. Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn thì nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi chôn lấp. Giai đoạn 4 – giai đoạn lên men metan Trong giai đoạn này nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic và khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH 4 và CO 2 sẽ chiếm ưu thế. Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiệm ngặt, được gọi là vi khuẩn metan. Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và các axit hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự hình thành axit giảm nhiều. Do các axit hữu cơ và H 2 bị chuyển thóa thành metan và cacbonic nên pH của nó rò rỉ tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD 5 , COD, nồng độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nó rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này. Giai đoạn 5 – giai đoạn ổn định: Giai đoạn ổn định này xảy ra khi các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã được chuyến hóa thành CH 4 , CO 2 trong giai đoạn 4. Nước sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân hủy sinh học trước đó chưa được phân hủy sẽ tiếp tục được chuyển hóa. Tốc độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH 4 và CO 2 . Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit humic và axit fulvic rất khó cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống. GVHD: TS. Trần Minh Chí 10 Bảng 1.1 Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm. Thành phần Giá trị, mg/l Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm (trên 10 năm) Khoảng Trung bình BOD5 2.000 – 55.000 10.000 100 – 200 TOC 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160 COD 3.000 – 90.000 18.000 100 – 500 Chất rắn hòa tan 10.000 – 55.000 10.000 1.200 Tổng chất rắn lơ lửng 200 – 2.000 500 100 – 400 Nito hữu cơ 10 – 800 200 80 – 120 Amoniac 10 – 800 200 20 – 40 Nitrat 5 – 40 25 5 – 10 Tổng lượng photpho 5 – 100 30 5 – 10 Othophotpho 4 – 80 20 4 – 8 Đồ kiềm theo CaCO 3 1.000 – 20.900 3.000 200 – 1.000 pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 9 Độ cứng theo CaCO 3 300 – 25.000 3.500 200 – 500 Canxi 50 – 7.200 1.000 100 – 400 Magie 50 – 1.500 250 50 – 200 Clorua 200 – 5.000 500 100 – 400 Sulfat 50 – 1.825 300 20 – 50 Tổng sắt 50 – 5.000 60 20 – 200 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ 1.2.2. Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh học cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy từ rác. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: [...]... của nước rỉ rác Tuy nhiên, nước rỉ rác từ các bãi rác mới chôn lấp thường có thành phần hữu cơ phân hủy sinh học cao nên sự sử dụng các quá trình sinh học sẽ mang lại hiệu quả cao hơn Quá trình xử lý hóa học thích hợp với việc sử lý nước rỉ rác ở các bãi chôn lấp lâu năm Các vấn đề phải xem xét khi xử lý nước rỉ rác là: - Mức độ ô nhiễm của nước rỉ rác - Sự thay đổi đặc tính của nước rỉ rác làm cho công. .. đặc điểm: Lưu lượng, thành phần, tính chất của mỗi loại nước rỉ rác mà lựa chọn biện pháp xử lý khác nhau Để xử lý nước rác có thể áp dụng những phương pháp sau: - Xử lý cơ học - Xử lý sinh học - Xử lý hóa học - Hệ thống lọc tự nhiên - … Và thông thường, để xử lý nước rỉ rác người ta thường áp dụng phương pháp cơ học, kết hợp với phương pháp xử lý sinh học và hóa học vì quá trình cơ học có chi phí thấp... xử lý cần đảm bảo cho những biến động về lưu lượng và tính chất nước rác - Hệ thống xử lý phải có tính kế thùa Nghĩa là hệ thống xử lý phải có khả năng thay đổi phù hợp khi công xuất của trạm ép rác tăng lên hay có những biến động về thành phần của nước thải trong tương lai - Công nghệ xử lý đảm bảo khả năng xử lý khi nước rỉ rác có những biến đổi theo thời gian Việc lựa chon và xây dựng hệ thống xử. .. lý ban đầu phải xem xét đến GVHD: TS Trần Minh Chí 14 việc cải tiến, sửa đổi một cách dễ dàng và thuận tiện cho công nghệ xử lý tiếp theo 2.1 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 2.1.1 Xử lý cơ học Xử lý cơ học là quá trình xử lý sơ bộ, bao gồm các công trình và thiết bị như song chắn rác Lứi chắn rác, lưới lọc bể lắng, bể lọc với vật liệu là cát thạch anh để tách các chất không hòa tan ra khỏi nước rác, ... tan và dầu mỡ Ưu điểm: Xử lý cơ học thường đơn giản, rẻ tiền, hiệu quả xử lý chất lơ lửng cao Thông thường xử lý cơ học chỉ là bước trước khi xử lý sinh học Nhược điểm: Xử lý cơ học chỉ hiệu quả đối với các chất không tan, không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng 2.1.2 Xử lý sinh học Cũng như hầu hết các loại nước thải khác, nước rỉ rác cũng có thể áp dụng phương pháp xử lý sinh học Mục đích của... nước rỉ rác rất phức tạp Nếu trước khi chôn lấp, rác không được phân loại thì xử lý nước rỉ rác gặp không ít khó khăn Đa số các trường hợp phải áp dụng kết hợp nhiều phương pháp mới có thể xử lý đảm bảo tiêu chuẩn xả ra nguồn tiếp nhận Bảng 2.1: Các quá trình sinh học, hóa học, và vật lý xử lý nước rỉ rác Quá trình xử lý Áp dụng Chú dẫn Quá trình xử lý sinh học - Bùn hoạt tính Loại bỏ chất hữu cơ Có... nước rỉ rác làm cho công nghệ xử lý nước rỉ rác ở trạm trung chuyển này không thể áp dụng trực tiếp cho trạm trung chuyển khác Cần có nhiều điều tra kỹ càng để xác định công nghệ xử lý thích hợp đối với từng trạm trung chuyển - Sự dao động của tính chất là lưu lượng nước rác là khá lớn, cần xem xét và nghiên cứu kỹ khi thiết kế hệ thống xử lý Lưu lượng và tính chất của nước rỉ rác phụ thuộc vào rất nhiều... với công trình xử lý cơ học, để hóa rắn, lắng, hấp phụ cacbon hoạt tính, ozon hóa để khử COD, độ màu, cặn lơ lửng và nhất là kim loại năng có trong nước rỉ rác Ưu điểm: - Hiệu quả xử lý cao - Không gian xử lý không lớn - Dễ sử dụng và quản lý Nhược điểm: chi phí hóa chất cao và thường tạo ra các sản phẩm phụ độc hại ( chủ yếu là do sự có mặt của một số hóa chất) Trên thực tế, thành phần nước rỉ rác. .. độc hại sẽ bị phân hủy, theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác 1.2.3 Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn 1.2.3.1 Lưu lượng nước chảy vào bãi chôn lấp - Nước có sẵn và tự hình thành khi phân hủy chất hữu cơ có trong bãi chôn lấp - Nước ngầm có thể dâng lên và chảy vào bãi chôn lấp - Nước mưa rơi xuống khu vực bãi... hoi nước, đòi hỏi xử lý tiếp Công nghệ đã được chứng - Hấp thụ Loại bỏ chất hữu cơ minh, chi phí dao động tùy thuộc từng nước rỉ rác - Trao đổi ion - Siêu lọc (Ultrafiltration) - - Thẩm lọc Bay hơi Loại bỏ chất vô cơ Chi phí có ích cho việc làm hòa tan trong nước Loại bỏ vi khuẩn và chất hữu cơ cao phân tử Hôi bẩn, ứng dụng hạn chế với nước rỉ rác Lọc dung dịch vô Chi phí cao, cần tăng cường cơ xử lý . hình thành, tính chất và thành phần nước rỉ rác. (2) Công nghệ xử lý nước rỉ rác: Phần này trình bày công nghệ xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ hóa lý và công nghệ sinh học (cánh đồng lọc, cánh. 2.1.1. Xử lý sinh học 15 2.1.2. Xử lý hóa – lý 16 2.1.3. Sử dụng thực vật trong xử lý nước rỉ rác 18 2.1.4. 2.2. các công nghệ xử lý nước rỉ rác 28 Công nghệ AEROTANK 28 2.2.1. Công nghệ UASB. chất nước rò rỉ 10 1.2.2. Lưu lượng nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn 13 1.2.3. CHƯƠNG 2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác 14 2.1. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 15 Xử lý cơ học 15