Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học

Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. GIỚI THIỆU Ngày nay, cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, vì thế lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn. Tại thành phố Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con số một triệu tấn/năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây. Với khối lượng 7.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất là chôn lấp, thành phố có các bãi chôn lấp (BCL) hợp vệ sinh như: BCL Gò Cát, BCL Đông Thạnh, Phước Hiệp 1 và Phước Hiệp 1A (mới đi vào hoạt động). Cho đến nay tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL Gò Cát và Phước Hiệp 1 đã lên đến con số 7.900.000tấn, trong đó Gò Cát là 4.600.000tấn, và Phước Hiệp1 là 3.300.000tấn. Theo thiết kế lẽ ra BCL Gò Cát, Phước Hiệp phải đóng bãi nhưng BCL Phước Hiệp chỉ mới đóng bãi trong thời gian gần đây và BCL Gò Cát vẫn tiếp tục nhận hàng nghìn tấn rác mỗi ngày. Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ các BCL đã phát tán hàng kilômét vào khu vực dân cư xung quanh và một vấn đề nghiêm trọng nữa là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCL và cùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 - 1.500m 3 tại các BCL thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường. Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các BCL vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải, đặc biệt là hai chỉ tiêu COD và Nitơ (TCVN 5945-1995, cột B), tiêu tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát, và công suất xử lý không đạt thiết kế. Nguyên nhân do sự thay đổi rất nhanh của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần rất phức tạp(các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng độ ammonium tăng đáng kể theo thời gian), không ổn định, việc lựa chọn các công nghệ xử lý chưa phù hợp đã dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên. Vấn đề được đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hết lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác đang hiện hữu, và công nghệ tham khảo điển hình đối với xử lý nước rỉ rác của các BCL mới trong tương lai. Với những lý do trên việc nghiên cứu công nghệ thích hợp bằng kết hợp giữa các quá 1 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học trình hóa lý, sinh học, và hóa học nhằm đưa một giải pháp tối ưu về mặt công nghệ (xử lý các chất cơ khó phân hủy sinh học và hợp chất nitơ), hiệu quả kinh tế cũng như đạt được tiêu chuẩn xả thải để giảm thiểu “hiểm họa ngầm” từ nước rỉ rác đối với môi trường. 1.2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU − Xác định các thông số thiết kế cơ bản của quá trình oxy hóa Fenton cho xử lý nước thải đã xử lý sinh học. Loại nước thải lựa chọn: nước rỉ rác của bãi chôn lấp Phước Hiệp, Củ Chi. − Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy và các hợp nitơ trong nước rỉ rác. 1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU − Thí nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm Môi trường, tại cơ sở 1 của trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm Tp. HCM từ đầu tháng 5 đến cuối tháng 5. − Các thông số thiết kế cho quy trình xử lý nước rỉ rác: H 2 O 2 , pH tối ưu, thời gian phản ứng. − Mô hình quy mô phòng thí nghiệm, sử dụng mô hình sục khí để đành giá liều lượng H 2 O 2 , pH tối ưu, thời gian phản ứng thích hợp. 1.4. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp oxi hóa với tác nhân Fenton. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng tác nhân Fenton và xác định các điều kiện tối ưu. 2 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC 2.1. HIỆN TRẠNG CÁC BÃI CHÔN LẤP Ở VIỆT NAM Rác ở các BCL chủ yếu là rác sinh hoạt, chưa được phân loại, chưa được xử lý trước khi chôn lấp. Trong đó, phần lớn các loại rác có thể tái chế đã được người dân thu lượm, còn lại là rác hữu cơ, rác nilon cũ, các lọai rác khác không thể tái chế. Các công trình nghiên cứu rác thải ở TP. HCM cho thấy thành phần thực phẩm dư thừa và chất hữu cơ ( chủ yếu là rau, quả, thực phẩm…) 61 – 96.6%. Độ ẩm lên đến 70 – 80%, mùa mưa có thể lên đến 90% (CENTEMA, 2002). Các chất hữu cơ này dưới điều kiện phân hủy kị khí đã tạo ra các chất khí. Vấn đề ở đây là khí sinh ra không được xử ký vì chưa có hệ thống thu gom. Thành phần khí gồm 55% CH 4 , 45% CO 2 và một lượng nhỏ H 2 , H 2 S, NH 3 , Mercaptan. Khí mêtan là nguồn ô nhiễm nặng nhất. Mùi hôi do sự phân hủy protein của động vật, đặc trưng là: H 2 S, NH 3 , CO 2 . Nồng độ H 2 S vượt qua mức cho phép 6 – 1362 lần. Việc điều tra nghiên cứu cho thấy, ô nhiễm không khí tại bãi rác chủ yếu do mùi của nước rò rỉ. Vấn đề mùi và ruồi nhặng đang xử lý bằng vôi và thuốc diệt cỏ. Ngoài ra, còn chứa rất nhiều chất thải sinh hoạt nguy hại và chất thải công nghiệp nguy hại do không phân loại chất thải rắn đổ vào bãi chôn lấp. Hiện nay, Việt Nam có các BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh như: BCL Nam Sơn, Đông Thạnh, Phước Hiệp số 2, và BCL Gò Cát. Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác và đã xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng công suất xử lý của các hệ thống xử lý nước rỉ rác này hầu như không xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL. Do đó, hầu hết các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy và không thể tiếp nhận nước rỉ rác thêm nữa. Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi khác xử lý (BCL Gò Cát) hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa nước rỉ rác để giải quyết tình hình ứ đọng nước rỉ rác như hiện tại. Đây chính là một trong những nguyên nhân gây tồn đọng nước rỉ rác gây ô nhiễm đến môi trường. 2.2. THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RỈ RÁC 2.4.1. Sự hình thành nước rò rỉ Nước rò rỉ từ bãi rác (nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. 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. Quá trình tạo thành nước rò rỉ bắt đầu khi bãi rác đạt đến khả năng giữ nước hay khi nó bị bão hòa nước. Khả năng giữ nước của chất thải rắn là tổng lượng nước có thể lưu lại 3 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học trong bãi rác dưới tác dụng của trọng lực. Khả năng giữ nước của chất thải rắn là yếu tố rất quan trọng trong việc xác định sự hình thành nước rò rỉ. Khả năng giữ nước thay đổi tùy thuộc vào trạng thái bị nén của rác và việc phân hủy chất thải trong bãi chôn lấp. Cả rác và lớp phủ đều có khả năng giữ nước trước sức hút của trọng lực. Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ 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 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 (nước rò rỉ). 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 rỗng 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 trên mặt giữ nước làm giảm độ ẩm thấm vào. 2.2.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác Thành phần nước rác thay đổi rất lớn, từ bãi rác này tới bãi rác kia. Nước rỉ rác bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố sau : thành phần rác, tuổi bãi rác, chế độ vận hành của bãi rác, chiều cao bãi rác, thời tiết, điều kiện thủy văn khu vực, hoạt động hóa học, sinh học, lượng ẩm, nhiệt độ, pH và mức độ ổn định. Bảng 2.1 cho thấy sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo thời gian. Quá trình phân hủy chất thải rắn trải qua 3 giai đoạn, quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra trong giai đoạn 2 và 3. Giai đoạn 1 : Phân hủy hiếu khí xảy ra nhanh, khoảng thời gian đặc trưng ít hơn một tháng. Khí oxy có sẵn trong rác đực sử dụng hết ( trừ những vùng gần bề mặt) thì pha phân hủy hiếu khí sẽ ngưng. Giai đoạn 1 cũng có thế kéo dài một vài ngày hoặc một vài tuần. tuy nhiên, nó có thể kéo dài thêm một khoảng thời gian lâu hơn và tạo ra một lượng đáng kể CO 2 . Một lượng đáng kể H 2 cũng có thể tạo ra ( lên đến 20% thể tích), đặc biệt ở các khu vực chôn lấp khô ráo. Bảng 2.1. Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo tuổi rác( Chian và DeWalle 1976, 1977) Thành phần Nồng độ, mg/l 1 năm 5 năm 16 năm 4 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học BOD 7.500-28.000 4.000 80 COD 10.000-40.000 8.000 400 pH 5,2-6,4 6,3 - Độ kiềm (CaCO 3 ) 800-4.000 5.810 2.250 Độ cứng (CaCO 3 ) 3.500-5.000 2.200 540 Tổng P 25-35 12 8 Ammonia 56-482 - - Nitrat 0,2-0,8 0,5 1,6 Cl - 600-800 1.330 70 Ca 900-1.700 308 109 Fe 210-325 6,3 0,6 Mg 160-250 450 90 Mn 75-125 0,06 0,06 Cu - <0,5 <0,5 Zn 10-30 0,4 0,1 Giai đoạn 2: các vi sinh vật kị khí tùy tiện thủy phân và lên men cellulose, và các chất có thể phân hủy tạo ra các hợp chất đơn giản, hòa tan như là axits béo bay hơi (làm tăng giá trị BOD 5 ) và ammonia. Giai đoạn 2 có thể kéo dài sau một vài năm, thậm chí cả thập niên. Nước rò rĩ tạo ra trong giai đoạn này có giá trị BOD 5 cao (thường lớn hơn 10.000 mg/l), BOD 5 /COD > 0,7, tỷ số này cho thấy thành phần chất hữu cơ hòa tan chiếm tỷ lệ cao và dễ phân hủy sinh học. Trong giai đoạn này, nước rò rỉ có pH 5-6, đậm đặc, mùi, nồng độ ammonia cao ( <1.000 mg/l). Với đặc tính hóa học này, giúp hòa tan các thành phần khác trong rác dẫn đến nồng độ cao của Fe, Mn, Zn, Mg trong nước rác. Khí sinh ra chủ yếu CO 2 , mùi và hydrogen với lượng ít hơn. Giai đoạn 3 : Sự phát triển của vi khuẩn methane dần dần trở nên chiếm ưu thế và bắt đầu phân hủy những hợp chất đơn giản, tạo ra các hỗn hợp khí CO 2 và CH 4 ( cộng với 1 số thành phần vết khác ) tạo nguồn khí của bãi rác. Trong giai đoạn 3, vi khuẩn lên men 5 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học methane phát triển, chúng sử dụng những hợp chất hữu cơ hòa tan ( chủ yếu là những axit béo) là thành phần chính trong nước rò rỉ ở giai đoạn 2. Những vi khuẩn này là loại kị khí và chuyển đổi các hợp chất hữu cơ hòa tan thành methane và CO 2 , mà sau đó thoát ra ngoài như khí của bãi rác. Nước rò rỉ tạo ra trong suốt giai đoạn 3 thường ổn định. Trong giai đoạn này, hoạt động về mặt sinh học xem là hiệu quả nhất. Cân bằng động học cuối cùng tạo ra giữa vi khuẩn tạo methane và vi khuẩn tạo axit, chất thải tiếp tục phân hủy tạo ra khí với tốc độ tương đối cao, có thể sau nhiều năm. Sau đó dần dần giảm tốc độ sau nhiều thập niên trước khi thải rác đã bị phân hủy khối lượng rác. Nước rò rỉ tạo ra trong giai đoạn 3 có giá trị BOD 5 tương đối thấp, tỉ số BOD 5 /COD thấp. tuy nhiên, ammonia vẫn tiếp tục sinh ra bởi quá trình lên men axit theo bậc 1 và có nồng độ rất cao trong nước rò rỉ. Các chất vô cơ như : Fe, Na, K, SO 4 2- và Cl - tiếp tục tan và rỉ ra từ bãi rác trong nhiều năm. Ngoài ra còn có 2 giai đoạn phụ : Thời kỳ chuyển tiếp từ giai đoạn 2 sang giai đoạn 3 : có thể xảy ra trong nhiều năm, có thể không ngưng trong 1 thập niên ( đôi khi không bao giờ ngưng). Oxy cạn dần và điều kiện kị 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 N 2 và H 2 S. Trong pha này, pH của nước rác bắt đầu giảm do sự hiện diện của axit hữu cơ và ảnh hưởng của sự gia tăng nồng độ CO 2 trong bãi rác. Bảng 2.2. 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 a Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm ( Trên 10 năm) Khoảng Trung bình BOD 5 COD Nitơ hữu cơ, mg/l Ammonia, mg/l Nitrat, mg/l Tổng P, mg/l Độ kiềm, mg/l CaCO 3 pH Canxi Clorua 2.000-30.000 3.000-60.000 10-800 10-800 5-40 5-100 1.000-10.000 4,5-7,5 50-1.500 200-3.000 10.000 18.000 200 200 25 30 3.000 6 250 500 100-200 100-500 80-120 20-40 5-10 5-10 200-1.000 6,6-7,5 50-200 100-400 6 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Tổng sắt 50-1.200 60 20-200 Nguồn : Tchobanoglous et – al, 1993) Giai đoạn chín mùi : xuất hiện sau khi các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã chuyển thành CH 4 và CO 2 . Lúc này, tốc độ sinh khí giảm đáng kể do phần lớn các chất dinh dưỡng đã dùng hết qua các pha trước và chất nền còn lại thì khả năng phân hủy sinh học khá chậm. khí sinh ra chủ yếu là CH 4 và CO 2 . Suốt pha này, nước rác chứa chất hữu cơ trơ như axit humic và fulvic rất khó xử lý sinh học.Nhìn chung, ở những bãi rác mới ( giai đoạn axit), nước rác thường có pH thấp, nồng độ BOD 5 , COD và kim lọai nặng cao. ở những bãi rác lâu năm ( giai đoạn metan 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 ít tan ở pH trung tính. Khả năng phân hủy sinh học của nức rác thay đổi theo thời gian, thể hiện qua tỉ số BOD 5 /COD. Ban đầu, tỉ số nó sẽ ở khoảng trên 0,5 ( Tỉ số 0,4-0,6 cho thấy chất hữu cơ trong nước rác đã sẵn để phân hủy). Ở những bãi chôn lấp lâu năm có ammonia cao ( >1.000 mg/l), tỉ số BOD 5 /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 của một số BCL tại Tp.HCM được trình bày trong bảng 2.3. Bảng 2.3. thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại Tp.HCM CHỈ TIÊU ĐƠN VỊ KẾT QUẢ Phước hiệp Gò Cát Thời gian lấy mẫu NRR mới 1,4/2003 NRR cũ 4/03 – 8/06 NRR mới 2,3,4/2002 NRR cũ 8 /2006 pH - 5,6 – 6,5 7,3 – 8,3 4,8 – 6,2 7,5 – 8,0 TDS mg/L 18.260 – 20.700 6.500 – 8.470 7 300 – 12.200 9.800 – 16.100 Độ cứng tổng mgCaCO 3 /L 5733 – 8.100 - 5 833 – 9 667 590 7 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Ca 2+ mg/L 2.031 – 2.191 110 – 670 1.670 – 2.740 40 – 165 SS mg/L 790 – 6.700 - 1.760 – 4.310 90 – 4.000 VSS mg/L - - 1.120 – 3.190 - COD mgO 2 /L 24.000 – 57.300 1.510 – 4.520 39.614 – 59.750 2.950 – 7.000 BOD mgO 2 /L 18.000 – 48.500 240 – 2.120 30.000 – 48.000 1.010 – 1.430 VFA mg/L 16.777 - 21.878 – 25.182 - N-NH 3 mg/L 760 – 1.550 1.590 – 2.190 297 – 790 1.360 – 1.720 N-Organic mg/L 252 – 400 110 – 159 336 – 678 - SO 4 2- mg/L 2.300 – 2.560 - 1600 – 2.340 - Humic mg/L 250 – 350 767 – 1.150 - 297 – 359 Lignin mg/L - 74,7 - 52 – 86 Dầu khoáng mg/L - - - - H 2 S mg/L 4,0 - 106 - Phenol mg/L - - - - Chất hoạt động bề mặt mg/L 1,71 - - - Phospho tổng mg/L 5 – 30 7 – 20 55 – 90 14 – 55 Mg 2+ mg/L - - 404 – 687 119 Fe tổng mg/L - - 204 – 208 13,0 Al mg/L - - 0,04 – 0,50 - Zn mg/L 0,25 - 93,0 – 202,1 KPH Cr tổng mg/L KPH - 0,04 – 0,05 KPH Cu mg/L 0,25 - 3,50 – 4,00 0,22 Pb mg/L 0,258 - 0,32 – 1,90 0,076 Cd mg/L 0,008 - 0,02 – 0,10 KPH Mn mg/L 33,75 - 14,50 – 32,17 0,204 Ni mg/L 0,762 - 2,21 – 8,02 0,458 Hg mg/L 0,01 - - - As mg/L - - - - Sn mg/L KPH - - - Nguồn: CENTEMA 03/2007 8 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉ rác mới tại 2 BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên 50.000mO 2 /L, tỉ lệ BOD 5 /COD cao trong khoảng 0,5 – 0,9; nồng độ NH 3 không cao và giá trị pH thấp đối với nước rỉ rác mới nhưng chỉ sau một thời gian ngắn vận hành nồng độ COD, BOD giảm rất đáng kể, tỉ lệ BOD 5 /COD thấp, nồng độ NH 4 + tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng. Kết quả phân tích cũng cho thấy sự khác biệt giữa thành phần nước rỉ rác tại hai BCL Gò Cát và Phước Hiệp, BCL Gò Cát nồng độ COD trong nước rỉ rác vẫn còn khá cao trung bình dao động trong khoảng 20.000 – 25.000mgO 2 /L, tỉ lệ BOD 5 /COD dao động trong khoảng 0,45 – 0,50; với nồng độ NH 3 cao nhất lên đến > 2.000mg/l, giá trị pH lớn hơn 7,3. Trong khi đó BCL Phước hiệp hoàn toàn khác biệt, chỉ sau gần một năm vận hành nồng độ COD giảm còn rất thấp trung bình dao động trong khoảng 2.000 – 3.000 mgO 2 /L cao nhất đạt đến 5.000 mgO 2 /L, tỉ lệ BOD 5 /COD thấp dao động trong khoảng 0,15 - 0,30, nồng độ NH 3 tăng lên trên 1.000mg/L theo thời gian vận hành và giá trị pH lớn 8,0. Giải thích sự khác biệt số liệu giữa giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và hệ thống thu gom NRR ở BCL Phước Hiệp và BCL Gò Cát cũng khác nhau nên dẫn đến thành phần các chất ô nhiễm trong NRR ở 2 BCL cũng khác nhau. CHƯƠNG 3 9 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 3.1. PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC Phương pháp này thường dùng trong xử lý sơ bộ nhằm để loại bỏ các tạp chất không tan trong nước. các phương pháp cơ học thường dùng là: lọc bằng song hoặc lưới, lọc bằng thiết bị lọc có áp suất như thiết bị lọc khung bản, éo tách nước bằng thiết bị ép dạng vít xoắn, lắng – lọc ly tâm. 3.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ Bao gồm các phương pháp: trung hòa, keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi, oxy hóa khử, trao đổi ion,….Phương pháp này ít được sử dụng vì hiệu quả xử lý không cao, chỉ dùng xử lý sơ bộ nước thải. Phương pháp trung hòa: dùng để đưa môi trường nước thải có chứa axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH=6,5 – 8,5. Phương pháp này để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học. Phương pháp keo tụ ( đông tụ keo): dùng để làm trong và khử màu nước thải bằng cách dùng các chất keo tụ ( phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước thải thành những bông có kịks thước lớn hơn. Hấp phụ: dùng để tách các hợp chất hữu cơ và khí hòa tan khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt vật rắn ( chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác chất bẩn hòa tan với chất rắn ( chất hấp phụ hóa học). Tuyển nổi: là phương pháp dùng để loại bỏ các tạp chất ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng để nổi lên mặt nước khi bám theo các bọt khí. Trích ly: dùng để tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước bằng cách bổ sung một chất dung môi không hòa tan vào nước, nhưng độ hòa tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước. Trao đổi ion: là phương pháp thu hồi các anion và cation bằng các chất trao đổi ion ( ionit) nhờ vào sự trao đổi ion trên bề mặt chất rắn với ion có cùng diện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng không hòa tan trong nước và trong dung môi hữu cơ, có khả năng trao đổi ion. Phương pháp oxy hóa khử: với mục đích chuyển các chất ô nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hại và được loại ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng 10 [...]... gốc hydroxyl cũng sẽ dễ dang khi có bức xạ tử ngoại UV 3.4.2 Phương pháp oxy hóa nâng cao Quá trình oxy hóa nâng cao được định nghĩa là quá trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl OH được tạo ra ngay trong quá trình xử lý, gốc hydroxyl là 12 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học một tác nhân oxy hóa mạnh nhất trong số các tác nhân oxy hóa được... Hệ thống xử lý nước rỉ rác được xây dựng vào năm 2003 với công suất 400m 3/ngày đêm Quá trình xử lý của hệ thống được thực hiện qua các bước: Nước rỉ rác Hồ chứa Trạm bơm Bể UASB 3.000 m3 Nguồn tiếp nhận Hệ thống hồ sinh học Bể ASSBR 19 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Hình 3.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Phước Hiệp - Nước từ hồ... quá trình: sinh học hồ kị khí, tiếp nối keo tụ khử màu bằng vôi, sau đó tiếp tục xử lý sinh học hồ hiếu khí hai bậc và hệ hồ sinh học có sự tham gia của thực vật nước Cuối cùng khử trùng bằng H2O2 hoặc bằng Chlorine Nước rác tươi Nước rác hồ số 7 (có hóa chất) Hồ sinh học Nước rác hồ số 3 (có hóa chất) Hồ xử lý hóa chất Hồ lắng vôi Hồ kị khí Hồ xử lý vôi Xả Khử trùng Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước. .. nồng độ ammonia cao (2.000mg/L) phương pháp xử lý sinh học không mang lại hiệu quả cao; - Giá thành xử lý cao; - Giới hạn về chi phí đầu tư CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học 4.1 Phương pháp tiền xử lý Nitơ Mô hình sục khí Mô hình được vận hành với nước rỉ rác đã qua xử lý sinh học ( bể Aerotank) Đây là phương pháp khá đơn... công trình đơn vị và xử lý bùn lắng, công nghệ này có nhiều điểm chưa rõ ràng và chưa có tính thuyết phục cao 17 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Công nghệ xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh của NUPHACO thể hiện ở hình 3.3 nước thải đầu tiên qua hồ sinh học, sau đó được xử lý qua hấp phụ ba bậc hồ bằng bùn lắng từ nhà máy nước Thủ Đức Công đoạn cuối cùng là khử. .. thành xử lý 1 m3 nước rỉ rác là 81.875đ để xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945 -1995 cột B 22 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Nước rỉ rác Bể điều hòa Bể đuổi khí Bể UASB Hồ hiếu khí + lắng H2SO4 FeCl3 Máy thổi khí Tuần hoàn bùn Bể chứa bùn Bể phản ứng 1(Keo tụ) Bể tạo bông 1 Bể chứa bùn Bể lắng 1 H2SO4 H2O2 FeSO4 Bể phản ứng 2 Bể oxy hóa( Fenton) ... 24 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học - BCL hợp vệ sinh vẫn còn là vấn đề mới đối với Việt Nam nên sự thay đổi nhanh chóng thành phần nước rỉ rác đã ảnh hưởng công nghệ xử lý; - Tính chất phức tạp của nước rỉ rác, đặc biệt là nồng độ ammonia cao và sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học (hợp chất humic) trong nước rỉ rác; ... thêm vào và nước sẽ sạch hơn khi quá trình phản ứng hoàn tất 15 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học 3.4.2.2 Oxy hóa bằng ozon với hydrogen peroxit (O3/ H2O2) Peroxon là quá trình oxy hóa của ozone (O 3) với sự có mặt của hydrogen peroxit (H 2O2), quá trình Peroxon thực hiện oxy hóa chất ô nhiễm gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ phản ứng giữa ozone... loãng bằng nước ngầm với tỉ lệ nước rỉ rác và nước sạch là 6:1 trước khi xả vào kênh 15 (tỉ lệ 6:1 được tính dựa vào bảng thống kê công suất xử lý nước rỉ rác của Công ty Quốc Việt do Công Ty Môi Trường Đô Thị cung cấp) 20 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Hồ chứa NRR H2SO4 Hồ tiếp nhận Hồ kỵ khí FeCl3 Hồ phản ứng Hồ hiếu khí Hồ lắng Nước sạch Hồ sinh học Kênh... phân hủy sinh học như axit fulvic và humic có kích thước phân tử lớn và có cấu trúc phức tạp Do đó, nước sau các quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học cần phải tiếp tục xử lý với hóa lý và hóa học để giảm nồng độ COD để đạt được tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận Quá trình oxy hóa Fenton Đối với các hợp chất hữu cơ khó/ không có khả năng phân hủy sinh học sẽ tiếp tục xử lý bằng phương pháp oxy hóa bậc . vôi Hồ lắng vôi Hồ sinh học Hồ xử lý hóa chất Nước rác Khử trùng Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Công nghệ xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh của NUPHACO. những lý do trên việc nghiên cứu công nghệ thích hợp bằng kết hợp giữa các quá 1 Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học trình hóa lý, sinh học, và hóa học. Feton Bể tuyển nổi hóa học Xả Lắng Hồ sinh vật (Tảo) Nước vào Nghiên cứu quá trình oxy hóa Fenton khử COD trong nước rác sau xử lý sinh học Bảng 3.3Chất lượng nước rĩ rác Đông Thạnh của NUPHACO