Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp phước hiệp bằng phương pháp keo tụ

Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp phước hiệp bằng phương pháp keo tụ

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Đặt vấn đề

Từ năm 1990 đến 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 hai 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 2 bãi chôn lấp (BCL) hợp vệ sinh, BCL Đa Phước và Phước Hiệp Cho đến nay tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL Đa Phước và Phước Hiệp 2 đã lên đến con số 7.900.000 tấn, trong đó Đa Phước là 3.500.000 tấn, và Phước Hiệp 2 là 4.500.000 tấn 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 kilomét 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 - 1.500m3 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 chỉ tiêu BOD và N, P, các kim loại nặng (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

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

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 hiện hữu, và công nghệ tham khảo điển hình đối với xử lý nước rỉ rác của các BCL mới trong tương lai Và với hiện trạng lượng chất thải rắn thải ra môi trường ngày càng nhiều và theo đó các công trình xử lý chúng cũng được xây dựng lên để đáp ứng nhu cầu xử lý đặc biệt là các bãi chôn lấp, chính vì thế đặt ra vấn đề xử lý nước rác rò rỉ

từ các bãi chôn lấp là xu thế đúng đắn hiện nay, mặc dù hiện nay lưu lượng thải ra là chưa lớn nhưng theo thời gian yêu cầu đặt ra cũng tăng nhanh, chúng ta cần có những biện pháp thích hợp để có kinh nghiệm thực tế sớm để có thể đối phó kịp thời với những phát sinh trong thời gian tới Chính vì thế, tác giả đề xuất những nghiên cứu và các phương pháp xử lý và các công trình xử lý để tạo cơ sở cho các nghiên cứu sau này và qua đó các quy trình xử lý nước rác sẽ được hoàn chỉnh hơn

Với những lý do trên việc nghiên cứu công nghệ thích hợp bằng kết hợp giữa các quá 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

- Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ

- Đề xuất công nghệ xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn xả thải phù hợp với điều kiện thành phố Hồ Chí Minh nhằm giảm chi phí xử lý cho nước rỉ rác

1.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau đây được thực hiện:

- Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam;

- Phân tích, đánh giá các số liệu thu thập được nước rỉ rác trên thế giới;

- Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quá trình xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam

- Tính toán và đề ra công nghệ xử lý hiệu quả nhất

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của các BCL chất thải bằng phương pháp keo tụ

- Phạm vi nghiên cứu : Nước rác nghiên cứu được lấy tại hồ chứa nước rỉ rác, BCL Phước Hiệp, Thành phố Hồ Chí Minh

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp luận

Nước dùng cho sinh hoạt, sản xuất công nghiệp, dịch vụ sau khi đã sử dụng đều trở thành nước thải, bị ô nhiễm với các mức độ khác nhau và lại được đưa lại các nguồn nước nếu không sử lý sẽ làm ô nhiễm môi trường, chất lượng nước bị suy giảm, cạn kiệt nguồn nước sử dụng, làm ảnh hưởng đến sinh vật và địa tầng chất Theo báo cáo hiện trạng môi trường hằng năm của Cục bảo vệ môi trường cho biết hơn 90% nhà máy, xí nghiệp đang hoạt động hoặc một số nhà máy được xây dựng đều không có hệ thống sử lý nước thải

Thông thường lượng nước rỉ rác từ các bãi rác chưa qua xử lý mà đi thẳng ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt, đất, không khí và ảnh hưởng đến sinh vật, sức khoẻ con người Lượng nước rỉ rác đó chính là mối đe doạ nghiêm trọng đến hệ sinh thái môi trường tự nhiên Vì vậy phát triển kinh tế phải đi đôi với bảo vệ môi trường là điều kiện cần và đủ

Hiện nay, Luật môi trường đang được xây dựng và triển khai, bắt buộc từng

cơ quan nhà máy, xí nghiệp trước khi xây dựng, đã và đang xây dựng phải có hệ thống xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải ra môi trường tự nhiên

Để xây dựng được hệ thống đó trước tiên phải lựa chọn được công nghệ xử lý phù hợp và việc xử lý sơ bộ cũng góp phần làm tăng hiệu quả của từng công trình

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

1.4.2 Phương pháp cụ thể

 Phương pháp điều tra thực địa

Điều tra thu thập số liệu có sẵn vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội Khảo sát khu vực nghiên cứu, biết được lưu lượng nước rỉ rác cũng như các thông số khác tại BCL Phước Hiệp

 Phương pháp phân tích tổng hợp

Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của những BCL ở Việt Nam hiện hữu

Tìm hiểu về thành phần tính chất của nước thải và phân tích các tài liệu tìm được

 Phương pháp chuyên gia

Tham vấn ý kiến của thầy cô hướng dẫn, thầy cô trong khoa và các chuyên gia trong ngành môi trường và xử lý nước thải

 Phương pháp tính toán lựa chọn

Tính toán lựa chọn công nghệ xử lý tối ưu, sau đó chọn ra được công nghệ xử

lý hợp lý và hiệu quả

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 2TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC

2.1 TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC

2.1.1 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới

Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng

(Tchobanoglous et al., 1993) Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm

chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số

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 như sau:

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

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

- Thời gian vận hành bãi chôn lấp;

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

- Điều kiện quản lý chất thải

Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính 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 chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 2.1 và Bảng 2.2

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Bảng 2.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới:

Pereira (5 năm vận hành)

Clover Bar (Vận hành từ năm 1975)

Nguồn: (i): Lee & Jone, 1993

(ii): Diego Paredes, 2003

(iii): F Wang et al., 2004

(iv): KRUSE, 1994

Bảng 2.2 Thành phần nước rỉ rác tại Đức (theo từng giai đoạn phân hủy)

Nguồn: (ATV, 1988 and ATV, 1993)

Bảng 2.3 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Thành Phần Đơn

Vị

Thái Lan

BCL phitsanulock NRR cũ (ii)BCL khon-

Kaen NRR mới (i)

BCL Saen- Suk NRR cũ (i)

Độ dẫn điện µS/cm 15.170 - 25.000- 26.500 9.700 – 20.500COD mgO2/L 13.240 1.075 – 1417 2.800 – 3.303 1.009 – 3.550

Nguồn: (i): Chuleemus Boonthai Iwai and Thammared Chuasavath, 2002; Mitree

Siribunjongsak and Thares Srisatit, 2004;

Bảng 2.4 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Thái Lan Hàn Quốc BCL

-GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Độ kiềm mgCaCO3/L - 2.000 10.000

-Nguồn: (ii): Kwanrutai Nakwan, 2002.

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vực nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO3/L) đối với nước rỉ rác mới và nồng

độ COD, BOD thấp đối với BCL cũ Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng độ NH3 trong NRR cũ rất cao (nồng độ trung bình khoảng 1.800mg/L) Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ nồng độ sắt

Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt động ổn định Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trong thời gian đầy tỷ lệ này có thể lên đến 80-90%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học còn đối với các bãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2, tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học

2.1.2 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam

Hiện nay, Việt Nam có 3 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động như: BCL Nam Sơn, Phước Hiệp số 2, và BCL Gò Cát Mặc dù các BCL đều

có thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác, hầu hết các BLC đã nhận rác nhưng hệ thống

xử lý nước rỉ rác vẫn chưa xây dựng, đây chính là một trong những nguyên nhân gây tồn đọng nước rỉ rác gây ô nhiễm đến môi trường 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 BCL là công trình tương đối mới với Việt Nam, do đó việc vận hành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và sự cố xảy ra trong

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …) đã làm thành phần nước rỉ rác thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, nước rỉ rác 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 phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3, SO4, ) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí, ) của nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng qui trình vận hành thích hợp Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng 2.5

Thời gian lấy mẫu

NRR mới 2,3,4/2002

Thời gian lấy mẫu

NRR mới 2,3,4/2002

NRR cũ 8/2006 NRR mới

1,4/2003

NRR cũ 8/06

Bảng 2.5 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉ rác mới tại 3 BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên 50.000mO2/L, tỉ lệ BOD5/COD cao trong khoảng 0,5 – 0,9; nồng độ NH3 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 BOD5/COD thấp, nồng độ NH4+ 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, cho đến nay sau hơn 5 năm vận hành BCL Gò Cát nồng độ COD trong nước rỉ rác vẫn còn khá cao trung bình dao động trong khoảng 20.000 – 25.000mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD dao động trong khoảng 0,45 – 0,50; với nồng độ NH3 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 mgO2/L cao nhất đạt đến 5.000 mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trong khoảng 0,15 - 0,30, nồng độ NH3 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

Các số liệu phân tích cho thấy một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thành phần nước rỉ rác là thời gian vận hành Để nghiên cứu sự thay đổi thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của bãi chôn lấp, BCL Phước Hiệp số 1 được lựa chọn là do thời gian vận hành của BCL này phù hợp với thời gian nghiên cứu của đề tài

BCL Phước Hiệp bao gồm 4 ô chôn lấp và rác được chôn lấp theo phương pháp cuốn chiếu Mỗi ô chôn lấp có một hố thu nước rỉ rác và từ đây nước rỉ rác được bơm vào các hồ chứa nước rỉ rác trước khi được xử lý Để theo dõi sự thay đổi thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp mẫu nước rỉ rác được lấy tại ô chôn lấp

số 3 trong những khoảng thời gian xác định trong suốt quá trình vận hành của BCL

Thời điểm bắt đầu vận hành BCL Phước Hiệp từ tháng 1 năm 2003 Sau 4

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

giảm xuống còn 10.654 mgO2/L, theo số liệu ghi nhận từ nhiều năm thì nồng độ COD của nước rỉ rác từ tháng 8 đến tháng 1 của năm 2004 dao động từ 1.346 – 2.408 mgO2/l Trong thời gian từ tháng 04 năm 2006 đến tháng 08 năm 2006 có một số điểm có nồng độ COD vượt quá 5.000mgO2/L,giá trị này xuất hiện phụ thuộc vào chu kỳ đổ rác của BCL, cụ thể như khi rác được đổ trên ô chôn rác số 3 thì nước rỉ rác phát sinh trong thời gian này của ô số 3 có nồng độ COD tăng lên từ 4.000 đến 5.000mg O2/L, và khi rác được đổ sang các ô chôn rác khác thì nồng độ COD của nước rỉ rác trong ô số 3 lại giảm xuống trung bình khoảng 2.000 mgO2/L Bên cạnh

đó sự thay đổi thành phần nước rỉ rác theo mùa cũng được khảo sát, thành phần nước

rỉ rác biến thiên theo mùa được trình bày trong Bảng 2.6

Bảng 2.6 Thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp biến thiên theo mùa (mẫu lấy

tại hố thu ô số 3, mẫu lấy từ tháng 12/2008 đến tháng 12/2009)

đến tháng 11)

(tháng 12 đến tháng 5)

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD: 45.000 mgO2/L, BOD: 30.000 mgO2/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian vận hành Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càng cao Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 3TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC

3.1 Tổng quan chung

Do đặc tính, tính chất nước rác là loại nước rác có màu tối, mùi khó khó chịu

và chứa hàm lượng rất cao chất hữu cơ trong phần lớn l à những chất phân huỷ vi sinh

Điều này làm cho việc xử lý nước rác trở nên khó khăn hơn xử lý nước sinh hoạt rất nhiều và giá thành cao Đặc biệt ở Việt Nam có tính chất đặc thù của việc tiếp nhận các nguồn rác không được phân loại, hầu hết nước rác từ các bãi rác ở nước ta có thành phần rất phức tạp hàm lượng các thành phần độc hại cao làm cho việc xử lý nước rác bằng phương pháp sinh hoạt đạt hiệu quả rất thấp các chỉ tiêu chính cần xử

lý đối với nước thải là:

+ Các kim loại nặng độc hại đối với môi trường và đối với các hệ xử lý bằng vi sinh nếu áp dụng Điều nguy hiểm là các kim loại này chủ yếu nằm dưới dạng các phức bền khó phân tích và khó xử lý

+ Hàm lượng chất hữu cơ ( biểu diễn bằng chỉ tiêu COD) rất cao Ngoài ra chỉ tiêu này rất phù hợp với tuổi của bãi rác

+ Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn độ sạch để thải ra môi tr ường theo tiêu chuẩn TCVN 5945-1995( c ột B)

+ Hệ thống xử lý ổn định, được xử lý khép kín lâu dài toàn bộ lượng nước rác rĩ

ra từ bãi rác

+ Giá thành xử lý có thể chấp nhận được

Việc nghiên cứu đặc tính nước rác ở các bãi rác thiết lập mô hình chạy thử để đưa ra phương án lựa chọn tối ưu cho xử lý nước rác đạt hiệu quả về kinh tế và đáp ứng được tiêu chuẩn môi trường là hết sức cần thiết và cấp bách Việc xử lý nước rác rò rỉ cũng như một số loại nước thải khác có thể tiến hành theo phương pháp khác nhau

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

3.2 Tổng quan về các công nghệ xử lý nước rỉ rác

3.2.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới

Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức được tham khảo là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong công nghệ xử lý là áp dụng các quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bên cạnh đó bể lắng được áp dụng với mục đích lắng các bông cặn từ quá trình sinh học

và để giảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng đến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được áp dụng để loại bỏ một phần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơ lửng Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại sau quá trình khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân hủy sinh học làm tăng hiệu quả xử lý cho quá trình sinh học phía sau và khoáng hóa một phần chất hữu cơ tạo thành CO2 và H2O Sau bể oxy hóa bằng ozone các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học được tiếp tục loại

bỏ trong bể tiếp xúc sinh học quay Bể lọc là bước cuối cùng của dây chuyền xử lý với mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bể tiếp xúc sinh học quay, sơ đồ công nghệ

xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức được trình bày trong Hình 2.3 (công nghệ 1) Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong nước rỉ rác như COD,

NH4+, và AOx (absorbable organic halides)sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận, nồng độ các chất ô nhiễm sau mỗi công đoạn xử lý được trình bày trong Bảng 2.7

Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở miền Bắc nước Đức

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức.

Bảng 3.1 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 1) và giới hạn cho phép

xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác

Thông số Đơn vị Đầu

Nitrat hóa

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.2 Nồng độ các chất ô nhiễm sau các công đoạn xử lý.

Với thành phần nước rỉ rác đầu vào có nồng độ COD thấp, AOX, NH4+ cao dây chuyền công nghệ kết hợp giữa sinh học, hóa học và cơ học là hợp lý Sau bước nitrate hóa và khử nitrate,hiệu quả xử lý khử nitơ đạt cao nhất 99.9%, hiệu quả khử COD đạt 65%, và AOX đạt hiệuquả 40% Mục đích chính của quá trình oxy hóa là oxy hóa các hợp chất hữu cơ khó/không cókhả năng phân hủy sinh học, hai thành phần được khử chính trong quá trình oxy hóa là COD và AOX với hiệu quả là 85%

và 91%, kết quả cho thấy trong bước oxy hóa các hợp chất AOX được xử lý triệt để hơn Đối với công đoạn xử lý sinh học bằng bể sinh học lọc tiếp xúc hiệu quả xử lý không cao, COD chỉ đạt 46% và AOX đạt 43% số liệu phù hợp với tính chất của nước rỉ rác là khó phân hủy Tuy nhiên, công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao do sử dụng ozone và công đoạn nitrate hóa và khử nitrate đòi hỏi năng lượng cao

Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức.

Một công nghệ khác cũng được áp dụng tại miền Bắc nước Đức để xử lý nước rỉ rác của BCL đã được vận hành trong thời gian dài (từ năm 1993), công nghệ áp dụng xử

lý nước rỉ rác bao gồm công đoạn khử ammonium bằng phương pháp sinh hóa truyền thống với hai quá trình nitrate hóa và khử nitrate, ammonium sẽ được nhóm vi sinh vật nitrosomonas oxy hóa thành nitrite và nitrite tiếp tục được nhóm vi sinh vật nitrobacter oxy hóa thành nitritate và khí nitơ tự do, hiệu quả khử nitơ đạt 99.9% và COD đạt 45% trong giai đọan này Bể lắng được ứng dụng để tách các bông bùn từ

bể sinh học, các chất hữu cơ còn lại sau quá trình khử nitơ chỉ là các chất khó/không

có khả năng phân hủy sinh học, do đó phương pháp hóa lý, cụ thể là quá trình hấp

Nguồn tiếp nhận

Nitrat hóaKhử nitrat

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

đoạn hấp phụ, trong giai đoạn này hiệu quả xử lý COD đạt 86% và AOX đạt 87% Trung hòa là công đoạn cuối của dây chuyền xử lý nước rỉ rác tại BCL Với dây chuyền công nghệ kết hợp các quá trình sinh học, hấp phụ và keo tụ nồng độ của các chất ô nhiễm chính sau xử lý đều đạt nồng độ giới hạn

Bảng 3.2 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 2) và giới hạn cho phép

xả vào nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý

Thông số Đơn vị Đầu

vào

Đầu ra sinh học

Ra cuối cùng Nồng độ giới hạn

Nguồn: ATV 7.2.26, Anonymus 1996.

Hình 3.4 Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý.

Hàn Quốc

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức là

áp dụng quá trình sinh học (kị khí, nitrate hoá và khử nitrate) và quá trình xử lý hóa

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

lý (keo tụ hai giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học), sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3.500 – 7.500m3/ngày được trình bày trong Hình 2.5

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004

Hình 3.5 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc.

Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Hàn Quốc bao gồm hai công trình chính: quá trình xử lý sinh học (quá trình phân hủy sinh học kị khí và quá trình khử nitơ) và quá trình hóa lý Trong giai đoạn đầu vận hành BCL (1992) quá trình phân hủy kị khí là một công đoạn cần thiết để xử lý các chất hữu cơ có nồng độ cao như nước rỉ rác

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

trọng chất hữu cơ sau 12 năm hoạt động (1992-2004) nên hiện tại quá trình phân hủy

kị khí được thay thế bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng

Quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng được áp dụng trong công nghệ này là MLE (Modified Ludzack Ettinger), công nghệ MLE chủ yếu để xử lý nitơ trong nước rỉ rác và gồm hai quá trình chính: quá trình nitrate hóa và quá trình khử nitrate, theo công nghệ MLE nước được tuần hoàn trong bể anoxic với tỷ lệ tuần hoàn là 600% (100% tuần hoàn trong bể khử nitrate và 500% tuần hoàn từ bể lắng) Đối với quá trình nitrate hóa (oxy hóa ammonia) nước rỉ rác được lưu trong bể 6,3 ngày, vi khuẩn chuyển hóa ammonia thành nitrite và nitrate Sau giai đoạn nitrate hóa, nước rỉ rác được chuyển sang giai đoạn khử nitrat, khi đó vi khuẩn chuyển hóa nitrate chuyển nitrate thành nitơ tự do, trong giai đoạn này nước rỉ rác được lưu trong 2,5 ngày

Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh học để được xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không cao dao động từ

Bảng 3.3 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004.

Với tính chất nước rỉ rác của BCL Hàn Quốc có tỉ lệ BOD/COD khoảng 0,3 – 0,4; Hàn Quốc cũng đã áp dụng phương pháp sinh học kết hợp hóa lý để xử lý chất hữu cơ và nitơ có trong nước rỉ rác Kết quả cho thấy bể oxy hóa amonium hoạt động rất hiệu quả, nồng độ ammonium được xử lý đến 99% (N-NH4+ đầu ra dao động khoảng 1 – 20mg/L), tuy nhiên tổng nitơ đầu ra có khi lên đến 240mg/L Kết quả chứng minh rằng với nồng độ ammonium cao (2.000mg/L) thì phương pháp khử nitơ

ra dao động trong khoảng 200 – 300 mgO2/L Tuy nhiên trong quá trình vận hành có hiện tượng bông cặn nổi lên, dẫn đến độ màu sau xử lý cao Do đó từ tháng 12 năm

2003 cho đến nay công nghệ xử lý nước rỉ rác của BCL Sudokwon đã thay quá trình keo tụ - Fenton bằng quá trình keo tụ 2 bậc Số liệu cho thấy hiệu quả xử lý COD hầu như tương tự nhau đối với cả hai quá trình, hiệu quả khử độ màu của quá keo tụ hai bậc cao hơn (171 Pt-Co) quá trình oxy hóa (232 Pt-Co) Kết quả cũng cho thấy đối với các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại trong nước rỉ rác thì oxy hóa bằng Fenton không thực hiện hoàn toàn So sánh chi phí xử lý của hai quá trình, chi phí xử lý của quá trình keo tụ-oxy hóa Fenton cao hơn 120 won (1.920 đồng) so với chi phí của quá trình keo tụ 2 bậc

Nồng độ COD đầu ra cao có thể được giải thích rằng một số hợp chất hữu cơ khó/không phân hủy sinh học như axít fulvic vẫn không thể khử được bằng quá trình keo tụ So sánh quá trình xử lý bằng phương pháp keo tụ - Fenton và phương pháp keo tụ 2 giai đoạn được trình bày trong Bảng 2.10

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Bảng 3.4 So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc

Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004

Tóm lại, quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới đều

kết hợp các quá trình sinh học, hóa học và hóa lý, hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu xử lý nitơ bằng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên với nồng độ nitơ cao (2.000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạn chế Tùy thuộc vào thành phần nước rỉ rác cũng như tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo được thay đổi với việc áp dụng quá trình cơ học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bông)

và oxy hóa nâng cao (fenton, ozone, ) Tiêu chuẩn xả thải đối với nước rỉ rác của các nước cao hơn so với tiêu chuẩn của Việt Nam như tiêu chuẩn giới hạn COD dao động từ 200-300mgO2/l, trong khi của Việt Nam tương đương với cột B, COD là 100mgO2/l Để đạt được nồng độ COD giảm từ 200-300mgO2/L xuống 100mgO2/L đòi hỏi chi phí cao và áp dụng các phương pháp tiên tiến

3.2.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam

Bãi chôn lấp là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang được áp dụng ở Việt Nam do chi phí thấp, dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giải quyết vấn đề xử lý chất thải rắn của cả nước Tuy nhiên, phương pháp này đã gây ra những ảnh hưởng rất lớn đối với môi trường như hoạt động của các xe vận chuyển rác gây ra bụi, rung và tiếng ồn, khí rác, mùi, đặc biệt là nước rỉ rác là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường của các bãi chôn lấp hiện nay.Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam hiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểm nguyên nhân là do:

- Thiết kế hệ thống thu gom nước rỉ rác chưa tối ưu

- Quy trình vận hành BCL

- Thành phần chất thải rắn sinh hoạt và chất thải rắn đô thị đưa vào BCL

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

- Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ô nhiễm có trong nước rỉ rác

- Nhiệt độ cao của Việt Nam

- Giá thành xử lý bị khống chế

- Giới hạn về chi phí đầu tư

Ba quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện đang áp dụng tại các BCL như BCL Nam Sơn (Hà Nội), Gò Cát, và Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) được liệt

kê dưới đây:

Trạm Xử Lý Nước Rỉ Rác Bãi Chôn Lấp Nam Sơn (Hà Nội)

Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khi BCL đã hoạt động gần một năm(1999) với công suất 500 - 700m3/ngày.đêm Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bày trong Hình 2.6

Nước rỉ rác

xả vào nguồn nước mặt

Hình 3.6 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn.

Trong sơ đồ dây chuyền công nghệ này UASB là công trình quan trọng nhất có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng độ và tải trọng rất cao (COD = 50.000 mg/L và L

= 50 – 80 kgCOD/m3.ngđ) Bể thổi khí và hồ sinh vật có nhiệm vụ giảm nồng độ chất hữu cơ và nitơ xuống giới hạn cho phép trước khi xả vào nguồn Trong giai đoạn khởi động, UASB hoạt động khá tốt, các quan sát cho thấy lượng khí sinh ra khá lớn, hiệu quả xử lý đạt đến 70-80% Tuy nhiên sau một thời gian ngắn, hiệu quả

xử lý của UASB giảm đáng kể và trạm xử lý đã phải ngừng hoạt động sau 8 tháng vận hành do các nguyên nhân chính sau đây:

Ngăn thu nước Trạm bơm UASB

Hồ sinh vật Bể lắng Bể thổi khí

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

- Trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào vận hành sau khi bãi chôn lấp đã hoạt động gần một năm, vào thời gian đó lượng nước rỉ rác trong bãi chôn lấp đã bị pha loãng bởi nước mưa, làm cho nồng độ chất hữu cơ giảm đáng kể (từ COD = 50.000 - 70.000 mgO2/L còn 3.000 - 4.000 mgO2/L) và pH tăng đến trị số cao hơn 6,2; tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy sinh học kị khí xảy ra một cách tự nhiên trong bãi chôn lấp Cần ghi nhận là ở nồng độ chất hữu cơ cao và pH thấp tốc độ phân hủy chất hữu cơ xảy ra rất chậm Cho nên đến khi trạm xử lý nước rỉ rác được đưa vào hoạt động thì trong nước rỉ rác chỉ còn lại một lượng nhỏ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học Vì tỷ lệ BOD/COD quá thấp nên công nghệ xử lý sinh học không thích hợp hay nói cách khác hiệu quả xử lý rất thấp

- Do thành phần chất thải rắn sinh hoạt, do thành phần vật liệu phủ (đất) được

sử dụng để phủ lấp mỗi ngày, và do một lượng vôi khá lớn (gần 2.000 kg) được sử dụng trước đó để khử mùi hôi, độ cứng có trong nước rỉ rác rất cao (1.500 - 2.500 mgCaCO3/L) Trong quá trình phân hủy sinh học (kị khí và hiếu khí), do việc tạo thành khí carbonic CO2 và tăng pH, canxi và các chất tạo độ cứng kết tủa trong bùn, gây nên hiện tượng bê tông hóa và làm giảm dần hoạt tính của bùn Kết quả khảo sát cho thấy trong bể UASB có các khối bê tông tạo thành, trong bể thổi khí các tinh thể CaCO3 bám cứng trên các sợi vật liệu mang, thành phần hữu cơ VSS (vi sinh vật) của bùn giảm dần Hiện tượng trên dẫn đến việc hiệu quả xử lý giảm đáng kể

- Nồng độ các hợp chất chứa nitơ trong nước rỉ rác tăng khá cao, nhưng không

có các công trình hoặc thiết bị khử nitơ nên các quá trình sinh học bị ức chế

Cho đến nay, để khắc phục tình trạng trên, công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Nam Sơn đã được cải tạo và xây dựng mới với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 2.7 xả vào nguồn nước mặt

Na(OCl)2

Hình 3.7 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn.

Nước rỉ rác

Hồ sinh họcSong chắn rác

Bể đệm 1

Bể lắng 1Striping(thổi khí)

Bể SBR 1 và 2UASB

Bể chứa bùn

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Trong sơ đồ công nghệ trên nước rỉ rác được bơm trực tiếp từ các hố thu nước lên hồ sinh học, hồ sinh học có chức năng như bể điều hòa và xử lý một phần chất hữu cơ Với nồng độ ammonium cao trong nước rỉ rác sẽ ảnh hưởng đến các công đoạn sinh học phía sau nên bước khử nitơ đuợc áp dụng Phương pháp xử lý nitơ được áp dụng là phương pháp đuổi khí (air stripping) với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng pH của nước rỉ rác lên 10 –12 với tác dụng tăng chuyển hóa NH4+ sang NH3: Với nồng độ ammonium cao lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp xử lý nitơ bằng phương pháp truyền thống không cho hiệu quả cao nhưng đối với việc áp dụng quá trình air stripping sẽ có hiệu quả hơn Sau quá trình air stripping nước rỉ rác được chỉnh pH (6,5 ÷ 7,5) trước khi vào hệ thống xử lý sinh học bằng quá bùn hoạt tính lơ lửng dạng mẻ, trong quá trình này các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học sẽ được khử và ammonium còn lại sau quá trình air stripping cũng được khử triệt để hơn trong giai đoạn này Kế tiếp nước rỉ rác lại được xử lý bằng hệ thống UASB đây

là công trình xử lý chất hữu cơ với tải lượng chất hữu cơ cao, đây chính là điểm không hợp lý của công nghệ xử lý vì với nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học thì áp dụng UASB sẽ không có hiệu quả Các hợp chất hữu cơ khó/không phân hủy sinh học được khử bằng quá trình oxy hóa bậc cao với áp dụng hệ Fenton, sau bước Fenton quá trình keo tụ/tạo bông kết hợp lắng với chất keo tụ là PAC và chỉnh pH về ngưỡng tối ưu được thực hiện trong bể Semultech Bể Semultech có chức năng của

bể keo tụ/tạo bông kết hợp lắng Với quá trình Fenton và keo tụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy được loại bỏ một phần mà chủ yếu là axít humic Các chất hữu cơ khó phân hữu còn lại trong nước rỉ rác chủ yếu là axít fulvic được xử lý triệt để bằng quá trình hấp phụ sử dụng than hoạt tính, sau bước này nước rỉ rác được khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, thành phần nước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội được trình bày trong Bảng 2.11

Với công nghệ như trên có ưu điểm ở chỗ khi nồng độ ammonium của nước rỉ rác đầu vào tăng cao thì các quá trình sinh học phía sau sẽ không bị ức chế, kết quả phân tích cho thấy tất cả các chỉ tiêu phân tích đều đạt tiêu chuẩn xả thải của Việt

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Nam 5945-1995, cột B Mặc dù đạt được tiêu chuẩn cho phép nhưng dây chuyền công nghệ trên cũng cho thấy có vài khuyết điểm:

- Với phương pháp thổi khí (air stripping), chuyển chất ô nhiễm (ammonium)

từ nước sang khí (NH3), phương pháp này mặc dù có khả năng xử lý nitơ có nồng độ cao nhưng năng lượng tiêu tốn là rất lớn

- Quá trình xử lý sử dụng một lượng hóa chất rất lớn cho các công đoạn:

o Nâng pH của nước rỉ rác lên 10 – 12 trong quá trình air stripping;

o Chỉnh pH trước khi vào hệ thống sinh học (pH thích hợp cho vi sinh vật phát triển tốt là 6,5 ÷ 7,5); o Fenton (H2O2 + FeSO4 + H2SO4); o Semultech (PAC, NaOH)

- Vị trí của hệ thống UASB trong dây chuyền công nghệ không thích hợp với thành phần nước rỉ rác; NH4 + NH3 + H+

- Trong nước rỉ rác sau quá trình xử lý vẫn có thể có sự hiện diện của các hợp chất humic do đó với sử dụng NaOCl, humic có thể phản ứng với chlorine tới tạo thành chất gây ung thư (carcinogen chloroform) và những hợp chất hữu cơ halogenate độc hại khác như trihalomethane(THM);

- Chi phí đầu tư cao: 20 - 25 tỷ (30 - 40 triệu đồng/m3 nước rỉ rác);

- Giá thành xử lý cho 1m3 nước rỉ rác cao: 80.000 - 90.000đồng/m3 nước rỉ rác (chưa tính giá chi phí cho xử lý bùn)

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Bảng 3.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội

Nguồn: Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN 01/2006

Công Nghệ Xử Lý Nước Rỉ Rác tại Bãi Chôn Lấp Gò Cát

Bãi chôn lấp Gò Cát có diện tích 25 ha với vốn đầu tư lên đến 22 triệu USD được xây dựng theo tiêu chuẩn cao hơn (tiêu chuẩn của bãi chôn lấp vệ sinh hiện đại), thời gian họat động của BCL Gò Cát từ năm 2001 đến 2006 Hệ thống xử lý NRR tại BCL Gò Cát được xây dựng với công suất 400m3/ngày đêm Sơ đồ dây chuyền xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp Gò Cát theo công nghệ của Hà Lan được trình bày tóm tắt trong Hình 2.8

Nước rỉ rác

Xả vào nguồn nước mặt

Bể lên men kị khí(1.000 m3)

Bể lên men kị khí(1.000 m3)

(17,8 m3/h) (1.000 m3)

Bể lọc áp lực(17,8 m3/h) (1.000 m3)

Bể thổi khí Thiết bị lọc màng UFThiết bị lọc màng UF

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

Hình 3.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát.

Với dây chuyền công nghệ trên, trong giai đoạn đầu vận hành BCL nước rỉ rác đã bị pha loãng bởi nước mưa và đã bị phân hủy sinh học (nồng độ COD chỉ còn trên dưới 1.000 mg/L) cho thấy kết quả rất tốt, nồng độ COD còn lại khoảng 17-32 mg/L, các thành phần khác đều đạt Nhưng khi BCL hoạt động với công suất 2.000 tấn/ngày và lượng nước rỉ rác sinh ra có nồng độ COD lên đến 50.000-60.000 mg/L, thì hiệu quả

xử lý chỉ còn trên dưới 50%, nồng độ COD của nước rỉ rác sau khi xử lý còn hơn 20.000 mg/L, thời gian hoạt động và công suất của thiết bị UF giảm đáng kể, thời gian hoạt động giảm từ 24 – 48 h còn 2 – 3 h và lưu lượng giảm từ 17,8 m3/h còn 8-9

m3/h Sau đó toàn bộ hệ thống đã phải ngưng hoạt động và yêu cầu tư vấn Hà Lan hiệu chỉnh lại Nguyên nhân của sự cố này có thể kết luận như sau:

- Trong nước rỉ rác chứa một khối lượng lớn VFA (Volatile Fatty Acid), như axít acetic, axít propionic, axít butyric, là sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong BCL Lượng VFA này chiếm khoảng 50% hàm lượng COD có trong nước rỉ rác và có thể xử lý dễ dàng bằng các thiết bị sinh học kị khí hoặc hiếu khí, trong khi đó các loại thiết bị lọc màng lại có hiệu quả rất kém khi xử lý VFA

- Bể lên men kị khí (Anaerobic Fermentation Tank) chỉ vận hành như bể điều hòa (Equalization Tank), không có vi sinh vật, vì vậy hiệu quả xử lý hầu như không đáng kể

- Công trình xử lý sinh học thiết kế không hợp lý, sử dụng quá trình sinh học kị khí tải trọng thấp Đây là nguyên nhân chính gây nên hiệu quả xử lý thấp của hệ thống

xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát trong giai đoạn đầu Với hiệu quả xử lý thấp, hệ thống xử lý nước rỉ rác được thiết kế và xây dựng lại với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 2.9

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

FeCl3

H2SO4

Hình 3.9 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát.

Công nghệ xử lý được áp dụng bao gồm quá trình sinh học kết hợp hóa lý và chức năng của mỗi công trình chính như sau:

− Khử Canxi: loại bỏ hàm lượng Canxi có trong nước rỉ rác để tránh hiện tượng bêtông hoá trong bể UASB;

− UASB: được ứng dụng với mục đích xử lý các hợp chất hữu cơ với tải trọng cao;

Bể khuấy trộnKhử CaUASBTiền khử NitơBể hiếu khí

Hậu khử NitơNước rỉ rác

Bể lắng

Bể chứaXử lý hoá lý

Bể lọc cátMàng lọc nano

Nguồn tiếp nhận

lý nitơ không đủ để thực hiện quá trình chuyển hóa Công nghệ nano có thể xử lý được các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học, nước rỉ rác sau lọc nano rất trong và không màu nồng độ COD sau xử lý đạt 127mgO2 /L nhưng nồng độ N-NH3 vẫn còn rất cao 1.024mg/L.

Bảng 3.6 Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy ngày

31/8/06)

1995, CộT B

− Với nồng độ ammonia đầu vào cao ( 2.000mg/L) gây ức chế đối với các vi vi sinh vật trong hệ thống UASB, mặc khác với nồng độ ammonia cao hơn 1.000mg/L phương pháp khử nitơ truyền thống không cho hiệu quả cao và gây ức chế đối vi sinh vật, do đó nồng độ ammonia sau quá trình khử nitơ vẫn còn rất cao lớn hơn 1.000mg/L

− Hiện tượng tắc lọc thường xảy ra đối với lọc nano do đó phải được thường xuyên rửa lọc nên mặc dù công suất thiết kế là 400m3/ngày nhưng hiện tại hệ thống

xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát chỉ đạt công suất khoảng 15 – 20m3/ngày;

− Sử dụng một lượng lớn hóa chất cho rửa lọc

− Tuần hoàn của dòng đậm đặc là một trong những nguyên nhân làm tăng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) của nước đầu vào đã dẫn đến khó khăn trong xử lý nước rỉ rác

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Phước Hiệp

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

 Trung tâm CENTEMA

Bãi chôn lấp Phước Hiệp giai đoạn 1 có diện tích 43ha, tổng lượng chất thải rắn được xử lý là 2.600.000 tấn, thời gian vận hành từ 2003 đến nay Hệ thống xử lý nước rỉ rác được xây dựng vào năm 2003 với công suất 400m3/ngày đêm Quá trình

xử lý của hệ thống được thực hiện qua các bước:

Nước rỉ rác

Xả vào nguồn nước mặt

Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ BCL Phước Hiệp

- Nước từ hồ 3.000 m3 được bơm vào bể chứa A1 (dùng để pha loãng nước rỉ rác khinồng độ chất hữu cơ cao)

- Bơm nước từ bể A1 vào 8 bể UASB Thời gian lưu nước trong các bể UASB có thể dao động từ 12-24 h

- Từ 8 bể UASB, nước sẽ tự chảy xuống 6 bể Aerotank, thời gian lưu nước trong bể

Aerotank từ 8 – 12 h Bể Aerotank hoạt động theo dạng mẻ

- Nước từ các bể Aerotank tự chảy vào hệ thống hồ sinh học từ hồ số 2 tới hồ số 5

và sau đó được xử lý triệt để hơn bằng hệ sinh thái rừng tràm Khi đó, nước đạt tiêu chuẩn xả vào kênh 15

Trong giai đoạn đầu vận hành BCL hàm lượng các chất hữu cơ rất cao COD 57.325 mgO2/L, tỉ lệ BOD/COD rất cao 80 - 90% Công nghệ tổng hợp xử lý nước thải rỉ rác thích hợp nhất là kết hợp giữa các quá trình xử lý sinh học (UASB, ASSBR, hệ thống hồ sinh học) Với công nghệ này nước rỉ rác sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn tiêu chuẩn giới hạn cho phép xả vào nguồn loại B (5942-1995) Nhưng chỉ sau hơn 1 năm vận hành nồng độ COD giảm từ 50.574 – 57.325mg/L xuống 1.375 – 2.683mg/l, tỉ lệ BOD/COD thấp, hàm luợng nitơ cao, và hàm lượng các chất

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

khó phân hủy sinh học tăng làm cho hệ thống xử lý không còn hiệu quả và hiện tại

hệ thống xử lý đang được cải tạo

 Công ty TNHH Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Quốc Việt

Năm 2004 Công ty Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Việt đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 800m3/ngày Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Công ty Quốc Việt áp dụng là kết hợp phương pháp sinh học và hóa lý, nước rỉ rác từ

hồ chứa của BCL được bơm vào hồ tiếp nhận, tại đây axít H2SO4 được cho vào nhằm làm giảm pH của nước rỉ rác để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình kị khí diễn ra đạt hiệu quả cao, để đảm bảo điều kiện kị khí toàn bộ mặt thoáng của hồ được phủ bằng một lớp bạt nhựa Tiếp theo nước tự chảy sang hồ phản ứng, ở đây FeCl3 được đưa vào và sử dụng hệ thống thổi khí để hòa trộn phèn với nước rỉ rác, nước rỉ rác được tiếp tục xử lý tại hồ hiếu khí sau đó tự chảy vào hồ lắng, và cuối cùng được dẫn vào hồ sinh học sử dụng thực vật nước, nước sau hồ sinh học nước rỉ rác có màu vàng nhạt Được sự cho phép của Công ty Môi Trường Đô Thị nước rỉ rác sau hồ sinh học được pha 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)

Ra phản ứng

Ra hiếu khí

Lắng Ra

HSH 2

Đầu ra

Hồ hiếu khí

Hồ lắng

Hồ sinh họcKênh 15

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

khử thêm một phần do ammoniac bay hơi trong điều kiện pH trên 8 và bề mặt thoáng của các hồ rất lớn Dựa vào kết quả ở Bảng 2.13 cho thấy đối với mẫu lấy tại điểm cuối của hồ sinh học 2 (công đoạn xử lý cuối cùng) nồng độ COD là 600mg/L, và N-NH3 258mg/L nhưng nồng độ các chất ô nhiễm ở đầu ra COD 77mg/L, N-NH3 22mg/L, như vậy có thể nói tỉ lệ nước sạch dùng pha loãng với nước rỉ rác trước khi

xả thải nhiều hơn so với tỉ lệ 6:1 đã ghi nhận tại bảng theo dõi của Công ty Môi Trường Đô Thị TP Ngoài những ưu điểm của công nghệ là chi phí đầu tư và vận hành thấp, công nhân vận hành không cần trình độ cao thì công nghệ này cũng có những nhược điểm như:

- Chiếm diện tích đất lớn;

- Công nghệ không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải;

- Phải pha loãng nước thải;

- Vận hành thủ công, không kiểm soát được quá trình dẫn đến thành phần nước rỉ rác đầu ra không ổn định

Cho đến nay, hầu hết các HTXL nước rỉ rác của các BCL ở Tp HCM đều không đạt tiêu chuẩn xả thải (đặc biệt là hai chỉ tiêu COD và ammonia) cũng như công suất xử lý, công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam hiện nay còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm nguyên nhân là do:

- 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;

- Với 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

Tóm lại tuy thành phần chất thải rắn sinh hoạt và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi nước nhưng nước rỉ rác phát sinh từ các BCL nhìn chung đều có

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

với nước rỉ rác mới, và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL đã vận hành trong thời gian dài Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, sự thay đổi này có thể được giám sát bằng việc kiểm tra tỷ lệ BOD5/COD Vào thời gian đầu,

tỷ lệ này sẽ nằm trong khoảng 0,5 hoặc lớn hơn Tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học Trong các bãi chôn lấp đã vận hành lâu, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2 Tỷ

lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học Theo thời gian vận hành BCL giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian thì nồng độ NH3 trong nước rỉ rác tăng lên rất cao (2.000mg/L)

Với thành phần phức tạp và thay đổi rất nhanh của nước rỉ rác, công nghệ xử

lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới đều kết hợp các quá trình sinh học, hóa học

và hóa lý Hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt đầu với xử lý nitơ bằng phương pháp

cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), với nồng độ ammonia nhỏ hơn 1.000mg/L phương pháp nitrate hóa và khử nitrate cho hiệu quả khử cao nhưng với nồng độ nitơ lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp này cũng bị hạn chế điều này được chứng minh trong trường hợp của BCL Sudokwon Hàn Quốc, BCL Nam Sơn, Gò Cát và Phước Hiệp của Việt Nam Phụ thuộc vào tiêu chuẩn xả thải của mỗi nước các bước xử lý tiếp theo sau quá trình sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy thường được áp dụng là hóa lý (keo tụ/tạo bông, than hoạt tính), oxy hóa nâng cao (fenton, ozone, ) màng lọc

3.3 Các phương pháp xử lý

 Các phương pháp xử lý cơ học:

Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm được áp dụng

để tách các chất hoà tan ra khỏi nước Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi là: song/ lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác , bể điều hoà , khuấy trộn,bể rắn,

bể tuyển nổi Mỗi công trình được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể

GVHD : Th.S Vũ Hải Yến

+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan

+ Không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng

 Phương pháp xử lý sinh học.

Nguyên lý của phơng pháp này là dựa vào hoạt động sống của các loài vi sinh vật sử dụng các chất có trong nước thải như: Photpho, nitơ và các nguyên tố vi lượng làm nguồn dinh dưỡng có khả năng phân huỷ , phá huỷ các mạch phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon lớn thành các phân tử có mạch cacbon đơn giản hơn nhiều và sản phẩm cuối cùng là CO2 (hiếu khí) , CH4 + CO2 (kị khí) Vậy phương pháp này xử lý đồng thời BOD và N- NH4+, P

- Ưu điểm:

+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học

+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong tự nhiên

+ Thân thiện với môi trường

+ Chi phí xử lý thấp

+ Ít tốn điện năng và hoá chất

+ Thường không gây ra chất ô nhiễm thứ cấp

+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các công trình

+ Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độc tính với VSV

 Phương Pháp xử lý hoá học

Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hoá học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học Nhờ các phản ứng hoá học mà các chất lơ lửng có khả năng kiên kết với nhau tạo ra các bông cặn lớn và lắng xuống đáy