đồ án môn kỹ thuật môi trường, đề tài xử lý nước rỉ rác bằng PP sinh học

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG  ĐỒ ÁN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC GVHD: SINH VIÊN THỰC HIỆN: MỞ ĐẦU Môi trường và điều kiện sống luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Khi vấn đề môi trường đã trở thành sự thách thức đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội nói riêng hay đối với quá trình tiến hóa của nhân loại nói chung thì cũng là lúc người ta khẩn trương tìm kiếm những giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề bức bách được đặt ra. Tùy theo tình hình cụ thể của từng nơi, từng lúc, màu sắc của vấn đề mà các giải pháp này rất đa dạng. Đây là một trong những vấn đề hàng đầu mà hầu hết các nước trên thế giới quan tâm và tập trung giải quyết, nhằm cân bằng hệ sinh thái, bảo vệ môi trường sống trong lành cho con người trên thế giới. Theo số liệu thống kê hiện nay tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam ước tính khoảng 12,8 triệu tấn/1 năm, trong đó khu vực đô thị là 6,9 triệu tấn/1 năm (chiếm 54%) lượng chất thải rắn còn lại tập trung tại các huyện lỵ, thị xã, thị trấn. Dự báo tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt đô thị năm 2020 sẽ là khoảng 22 triệu tấn/1 năm. Như vậy với lượng gia tăng chất thải rắn sinh hoạt như trên thì nguy cơ ô nhiễm môi trường và tác động tới sức khỏe cộng đồng là rất đáng báo động. Trong khi đó, công tác xử lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam hiện nay chủ yếu vẫn là chôn lấp, với số lượng trung bình 1 bãi chôn lấp/ 1 đô thị, riêng Hà Nội và tp Hồ Chí Minh mỗi đô thị có từ 4 – 5 bãi chôn lấp và khu xử lý. Có tới 85% đô thị từ thị xã trở lên sử dụng phương pháp chôn lấp chất thải không hợp vệ sinh. [1] Thử hình dung, mỗi ngày có hàng ngàn tấn rác đổ về các bãi chôn lấp, nếu không được xử lý, tình trạng môi trường sẽ ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân khu vực xung quanh. Bãi chôn lấp rác trở thành nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi có một số thành phần rác thải có khả năng mang theo các hợp chất độc hại như: các vật liệu sơn, pin thải, dầu máy, các hóa chất, rác thải độc hại trong công nghiệp, thương mại…có thể mang theo các kim loại nặng và các hợp chất chứa thành phần hữu cơ độc hại, khó phân hủy sinh học. Các bãi chôn lấp rác thải hiện nay đang phát sinh nước rỉ rác lớn do độ ẩm tự nhiên, nước mưa và các quá trình sinh hóa. Nếu không xử lý tốt, nước rỉ rác sẽ ngấm vào nước mặt, nước ngầm, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy, để góp phần xử lý một lượng nước rỉ rác trên thì cần phải có phương pháp xử lý mang lại hiệu quả cao và ít tốn kém. Chính lý do đó đồ án sẽ đề cập và phân tích chặt chẽ những ưu, lợi của phương pháp sinh học. Hệ thống xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học vừa ít chi phí mà mang lại hiệu quả cao. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Chất thải rắn 1.1.1. Chất thải là gì? Chất thải là những vật và chất mà người dùng không còn muốn sử dụng và thải ra, tuy nhiên trong một số ngữ cảnh nó có thể là không có ý nghĩa với người này nhưng lại là lợi ích của người khác. Trong cuộc sống, chất thải được hình dung là những chất không còn được sử dụng cùng với những chất độc được xuất ra từ chúng. [2] 1.1.2. Chất thải rắn là gì? Chất thải rắn là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác. Chất thải rắn bao gồm chất thải rắn thông thường và chất thải rắn nguy hại. Chất thải rắn phát thải trong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng được gọi chung là chất thải rắn sinh hoạt. Chất thải rắn phát thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp, làng nghề, kinh doanh, dịch vụ hoặc các hoạt động khác được gọi chung là chất thải rắn công nghiệp. [3] 1.1.3. Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn và vấn đề môi trường: Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở quan trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải rắn thích hợp. Có nhiều cách phân loại nguồn gốc phát sinh chất thải rắn khác nhau nhưng phân loại theo cách thông thường nhất là: - Khu dân cư - Khu thương mại - Cơ quan, công sở - Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng - Khu công cộng - Nhà máy xử lý chất thải - Công nghiệp - Nông nghiệp Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, căn cứ vào đặc điểm chất thải có thể phân chia thành 3 nhóm lớn: chất thải đô thị, chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại. Nguồn thải của rác thải đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống, bởi vì tại các vị trí này sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán. Bảng 1.1. Nguồn gốc các loại chất thải [4] Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải Khu dân cư Hộ gia đình, biệt thự, chung cư. Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thủy tinh, can thiếc, nhôm. Khu thương mại Nhà khi, nhà hàng, chợ, khách sạn, nhà trọ, các trạm sửa chữa và dịch vụ. Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại Cơ quan, công sở Trường học, bệnh viện, văn phòng, công sở nhà nước. Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại. Công trình xây dựng và phá hủy Khu nhà xây dựng mới, sửa chữa nâng cấp mở rộng đường phố, cao ốc, san nền xây dựng. Gạch, bê tông, thép, gỗ, thạch cao, bụi… Khu công cộng Đường phố, công viên, khu vui chơi giản trí, bãi tắm. Rác vườn, cành cây cắt tỉa, chất thải chung tại khu vui chơi, giải trí. Nhà máy xử lý chất thải đô thị Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải và các quá trình xử lý chất thải công nghiệp khác Bùn, tro Công nghiệp Công nghiệp xây dựng, chế tạo, công nghiệp nặng, nhẹ, lọc dầu, hóa chất, nhiệt điện Chất thải do quá trình chết biến công nghiệp, phế liệu và các rác thải sinh hoạt Nông nghiệp Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn quả, nông trại Thực phẩm bị thối rửa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại. Bảng 1.2. Thành phần chất thải rắn đô thị (TPHCM) [4] Phân loại bậc 1 Phân loại bậc 2 Ví dụ 1. Giấy Giấy loại trừ báo và tạp chí Giấy photocopy Báo Tạp chí và các loại có in ấn khác Các tờ rơi quảng cáo Giấy bìa có lớp sơn gợn sóng Bìa có phủ sáp Giấy bìa không có lớp sơn gợn sóng Hộp đựng giày Giấy bìa dùng để đựng chất lỏng hoặc có nhiều lớp Túi chứa sữa, nước giải khát Khăn giấy và giấy vệ sinh Tả lót trẻ em 7. Chất dẻo PET Chai nước khoáng HDPE LDPE PVC Khác Phim ảnh Đa thành phần Nhựa ABS 8. Hữu cơ Xác gia súc, gia cầm Chất thải từ quá trình làm vườn: lá cây, cỏ và các chất thải khác từ quá trình cắt tỉa Thực phẩm Phân gia súc, gia cầm Phế thải từ các nông sản Vải và các sản phẩm dệt may Săm, lốp và các sản phẩm cao su Da Gỗ Bao bì gỗ, pallet, mạt cưa 9. Kim loại đen Sắt Bao bì thiếc 10.Kim loại màu Kim loại màu Bao bì nhôm Vỏ lon 11.Thủy tinh Chai thủy tinh có thể tái chế Vỏ chai bia, nước giải khát Chai thủy tinh trong Chai thủy tinh màu Kính 12.Xà bần Gạch ngói Bê tông Nát Gạch cao su và các sản phẩm dùng trong xây dựng khác 13.Khác, nguy hại tiềm tàng Các chất thải nguy hại dùng trong gia đình Sơn, các bao bì chứa hóa chất gia dụng Tro Chất thải y tế Chất thải công nghiệp Khác Hiện nay, thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn đang là vấn đề nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước. Với khối lượng phát sinh lớn nhưng tỷ lệ thu gom còn hạn chế, chất thải rắn sinh ra chưa được thu gom và xử lý triệt để là nguồn gây ô nhiễm cả ba môi trường: đất, nước và không khí. Tại các bãi rác, nước rỉ rác và khí bãi rác là mối đe dọa đối với nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Các vấn đề môi trường do chất thải rắn gây ra thường là hậu quả của việc không quản lý hợp lý chất thải rắn từ nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng. 1.1.4. Đặc điểm chung về bãi chôn lấp chất thải rắn: Rác thải đô thị bao gồm các loại rác thải sinh hoạt, công nghiệp, bệnh viện,…là nhóm chất thải rắn phổ biến nhất có xu thế tăng cùng với sự phát triển của xã hội. Số lượng rác thải được thu gom chủ yếu được xử lý bằng phương pháp chôn lấp. Bãi chôn lấp là một diện tích hoặc một khu đất được quy hoạch, lựa chọn, thiết kế, xây dựng để thải bỏ chất thải rắn. Bãi chôn lấp bao gồm các ô chứa chất thải, vùng đệm và các công trình phụ trợ khác nhau như trạm xử lý nước, khí thải, cung cấp điện, nước và văn phòng điều hành. Kỹ thuật chôn lấp là một kỹ thuật đơn giản nhưng khá phù hợp với điều kiện của nước ta hiện nay. Tuy nhiên công nghệ chôn lấp cần phải xây dựng bãi chông lấp chống thấm đúng quy cách, ngoài ra nước rỉ rác cần được thu gom để xử lý nhằm bảo vệ nguồn nước ngầm, cũng như nguồn nước mặt. Hình 1.1. Sơ đồ chung bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh Hình 1.2. Mặt cắt của bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh 1.2. Nước rỉ rác 1.2.1. Nước rỉ rác là gì? Chôn lấp là phương pháp phổ biến để xử lý sau cùng chất thải rắn đô thị ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Quá trình vận hành các bãi chôn lấp thường phát sinh nhiều vấn đề môi trường, trong đó đang quan tâm nhất là nước rỉ rác. Nước rỉ rác là loại nước thải phát sinh trong quá trình chôn lấp chất thải rắn ở các bãi chôn lấp; là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Việc hình thành nước rỉ rác trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình: - Đầm nén: lượng nước tự do chứa trong chất thải rắn được tách ra trong quá trình này. - Phân hủy sinh học: một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học (hiếu khí và kỵ khí) thành phần hữu cơ của chất thải rắn là nước. - Nước bên ngoài: nước bên ngoài thấm vào bãi chôn lấp • Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác • Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô chôn lấp • Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp • Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp chất thải rắn trước khi được phủ đất hoặc trước khi ô chôn lấp đóng lại. • Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp chất thải rắn sau khi các ô chôn lấp đã đầy (ô chôn lấp được đóng lại). Hình 1.3. Các giai đoạn phân hủy rác 1.2.2. Thành phần, tính chất nước rỉ rác và yếu tố ảnh hưởng: Nước rỉ rác sinh ra do nước mưa, nước bề mặt chảy tràn, nước tưới tiêu, nước ngầm ngấm vào bãi chôn lấp, hoặc là nước có sẵn trong chất thải rắn đem chôn lấp và nước sinh ra từ các phản ứng hóa sinh phân hủy các chất hữu cơ. Nước rỉ rác chứa nhiều tạp chất hóa học. Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìn chung thành phần nước rỉ rác chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính sau:  Thời gian chôn lấp Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời gian, theo thời gian [...]... đến cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn lấp Đây là vấn đề nan giải của các bãi rác không có trạm xử lý nước rỉ rác hiện nay Do thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rỉ rác đòi hỏi một dây chuyền công nghệ xử lý kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý như xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải Việc đề ra một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử lý nước rò rỉ từ các... nặng, các chất độc đối với vi sinh vật…Đồng thời, theo thời gian các chất độ hại sẽ bị phân hủy và theo nước rỉ rác thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rỉ rác Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác; song nước rỉ rác gồm hai thành phần chính... trình phân hủy sinh học Khi bãi chôn lấp đã hoạt động trong thời gian lâu thì tỷ số này sẽ giảm xuống khoảng 0,05 – 0,2 bởi vì nước rỉ rác chứa những thành phần khó hay hơi hay không phân hủy sinh học như axit humic, axit fulvic Do đặc tính của nước rỉ rác biến đổi rất lớn theo thời gian phân hủy nên việc thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác rất phức tạp Ví dụ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bãi... sẽ thấp hơn do khả năng hòa tan thấp ở pH trung tính Giá trị pH của nước rỉ rác không những phụ thuộc vào nồng độ của các axit mà còn phụ thuộc vào nồng độ khí CO2 khi tiếp xúc với nước rỉ rác Khà năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác biến đổi theo thời gian Sự thay đổi khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác có thể quan trắc bằng cách kiềm tra tỷ số BOD 5/COD, Lúc đầy, tỷ số này nằm trong khoảng... giảm (pha suy vong hay pha nội sinh) 1.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải Quá trình hoạt động của chúng cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất vô cơ, chất đơn giản và nước, còn các tạp chất vô cơ như sulfit,... 1.4.1 Một số quá trình chủ yếu trong xử lý nước thải Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải đều có xuất xứ trong tự nhiên,… Nhờ thực hiện các biện pháp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong các công trình nhân tạo, quá trình làm sạch các chất nhiễm bẩn diễn ra nhanh hơn Trong thực tế, hiện nay người ra vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phương phá sinh học ở điều kiện tự nhiên và điều... nhiễm lớn nhất đến môi trường, gây mất môi trường và mỹ quan Nước rỉ rác bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, nó có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt Hơn nữa, lượng nước rỉ rác có khả năng gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể Cũng như nhiều loại nước thải khác, thành... pH của nước rỉ rác nghiêng về tính axit Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rỉ rác có sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của axit fulvic và humic Khi bãi rác đã đóng của trong thời gian dài thì hầu như nước rỉ rác chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học  Thành phần và các biện pháp xử lý sơ... bào (sinh trưởng), tăng số lượng tế bào (sinh sản), tăng khối lương của hệ vi sinh vật (tăng sinh khối), và được gọi chung là “phát triển” Trong nước thải và quá trình xử lý nước thải, sự sinh thưởng cũng là sự tăng kích thước tế bào và sự tăng số lượng tế bào Vi sinh vật sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi tế bào, sự sinh sản của vi sinh vật phụ thuộc vào môi trường dinh dưỡng, pH, nhiệt độ và không... chất nước rỉ rác Khi nhiệt độ môi trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao hơn  Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rãnh và bùn của trạm xử lý nước