thay thế nước thải hóa dầu bằng nước rỉ rác của BCL Đông Lạnh

trình bày thay thế nước thải hóa dầu bằng nước rỉ rác của BCL Đông Lạnh

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống đang được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải. Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng đều chưa có sự phân loại tại nguồn. Do đó gây rất nhiều khó khăn cho công tác quản lý và xử lý loại chất thải này, đồng thời loại chất thải này sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Hiện nay, việc xử lý rác thải bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh được coi là biện pháp hữu dụng bởi tính kinh tế cao và ít làm ô nhiễm môi trường do hạn chế mùi hôi lan toả. Tuy nhiên, lượng nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp rác đã gây những tác động môi trường nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Nước rỉ rác xâm nhập vào nguồn nước mặt lẫn nước ngầm khi chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn là nguy cơ tiềm ẩn của nhiều căn bệnh cho dân cư trong vùng. Trước vấn đề này thì nhiều công nghệ trong và ngoài nước được đề ra và áp dụng xử lý. Trong các biện pháp đã áp dụng thì biện pháp xử lý sinh học kỵ khí được đánh giá trội hơn hẳn so với các công nghệ khác bởi hiệu quả xử lý cao, tiết kiệm không gian và chi phí vận hành thấp. Nhưng do tính chất nước rỉ rác ngày càng phức tạp và thể tích nước tồn đọng ngày càng nhiều mà khả năng xử lý thì hữu hạn nên việc tiếp tục nghiên cứu để tìm ra thêm các biện pháp để xử lý nước rỉ rác là luôn cần thiết. Một công nghệ hoàn chỉnh đáp ứng được nhu cầu xử lý nước rỉ rác hiện nay và dễ dàng áp dụng trong điều kiện thực tế nước ta là điều mà mọi nghiên cứu đều hướng đến. GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.7. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày có trên 7000 tấn rác và một năm tiêu tốn trên 235 tỷ đồng để xử lý, tuy nhiên 98% rác vẫn được chôn lấp. Với công nghệ xử lý còn thô sơ nên thường xuyên phát sinh nhiều vấn đề cần giải quyết, đặc biệt là nước rỉ rác. Có lúc tổng lượng nước rỉ rác lên đến gần 100000 m 3 . Nước rỉ rác có chỉ số BOD và COD cao, thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm rất lớn. Việc tiêu tốn hàng tỉ đồng để lắp đặt nhà máy xử lý nước rỉ rác tại Bãi chôn lấp (BCL) Gò Cát của công ty Vemeer – Hà Lan, với công nghệ màng lọc Nano là công trình có quy mô và được mong đợi nhưng kết quả là chưa ngày nào nhà máy chạy hết công suất, vì lý do công nghệ không phù hợp với thành phần và tính chất của nước rỉ rác Thành phố. Sự thất bại của công trình Gò Cát càng làm cho các nhà Môi trường trong nước quan tâm đặc biệt đến vấn đề này và đã đưa ra nhiều công nghệ ở quy mô Pilot đạt hiệu quả xử lý cao như Xử lý nước rỉ rác bằng các thiết bò công nghệ sinh học kỵ khí cao tốc UASB, FBABR và UFAF kết hợp với FBR của T.S Trần Minh Chí đạt hiệu quả xử lý COD lên đến 95% hay Ứng dụng quá trình bùn sinh trưởng lơ lửng hiếu khí và kỵ khí kết hợp kỹ thuật màng vi lọc để xử lý nước rỉ rác của Th.S Vũ Phá Hải cũng đem lại hiệu quả xử lý COD trên 90%. Từ đó cho thấy công nghệ sinh học kỵ khí đặc biệt thích hợp cho xử lý nước rỉ rác. Tuy nhiên, nó vẫn thể hiện những nhược điểm như quá trình chưa ổn đònh, sản lượng khí sinh học thu hồi được ít do các giai đoạn xử lý kỵ khí diễn ra đồng thời, chồng chéo nhau. Trong một nghiên cứu khác của các tác giả thuộc trường Đại học Sardar Patel, Gujarat, Ấn Độ đã đưa ra mô hình kỵ khí nhiều ngăn có lớp vật liệu đệm để xử lý nước thải hóa dầu nhiễm acid, bằng cách này người ta đã tách thành công các giai đoạn của quá trình kỵ khí, làm tăng tính GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác ổn đònh cho quá trình và tăng sản lượng khí sinh học mà không làm giảm hiệu quả xử lý COD. Nắm bắt được hướng nghiên cứu trên, Đồ Án đã ứng dụng bằng cách thay thế nước thải hoá dầu bằng nước rỉ rác của BCL Đông Thạnh với mong muốn xử lý thành công, theo dõi và đưa ra được các thông số vận hành tối ưu cho quá trình xử lý, phù hợp với thành phần và tính chất của nguồn nước rỉ rác trong nước. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ứng dụng mô hình sinh học kỵ khí nhiều ngăn xử lý thành phần ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU • Tìm hiểu về các BCL, tình hình nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước • Thiết kế và vận hành mô hình sinh học kỵ khí nhiều ngăn • Thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu pH, COD, SS của nước thải ở đầu vào, đầu ra và trong các thời gian lưu thủy lực khác nhau • Xử lý số liệu thu thập và phân tích được • Tổng hợp và đánh giá kết quả, thông qua đó xác đònh hiệu quả xử lý COD và ảnh hưởng của các thông số vận hành như pH, HRT, ORL, tỷ lệ giữa thể tích vật liệu đệm với thể tích mô hình GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 4 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU • Nghiên cứu lý thuyết • Thu thập thông tin về thành phần, tính chất nước rỉ rác các BCL tại TP.HCM • Thu thập thông tin về các nghiên cứu ứng dụng liên quan đến đề tài trong và ngoài nước • Tập hợp cơ sở lý thuyết về các phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu • Nghiên cứu thực nghiệm • Khảo sát, lấy mẫu nước thải • Thiết kế mô hình kỵ khí nhiều ngăn • Thí nghiệm xác đònh các chỉ tiêu pH, COD, SS • Thí nghiệm xác đònh ảnh hưởng của pH và thời gian lưu thủy lực • Xử lý kết quả phân tích bằng Excel 1.5. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU • Nước rỉ rác Bãi chôn lấp rác Đông Thạnh 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI • Phạm vi không gian: BCL Đông Thạnh – TP.HCM • Phạm vi thời gian: từ ngày 01/10/2007 đến ngày 25/12/2007 GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 5 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác 1.7. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN Nội dung Thời gian Kết quả dự kiến • Tổng quan lý thuyết 1 tuần • Hoàn tất chương I và chương II • Thiết kế và xây dựng mô hình kỵ khí nhiều ngăn 5 tuần • Mô hình kỵ khí 3 ngăn • Lấy mẫu và phân tích mẫu đầu vào 0.5 tuần • Đo độ pH, phân tích COD, SS • Chạy thích nghi mô hình 2 tuần • Vi sinh vật kỵ khí thích nghi với chất nền • Chạy mô hình 1 không hoà trộn và keo tụ tạo bông trong các thời gian lưu khác nhau 2.5 tuần • Phân tích mẫu theo 3 chỉ tiêu pH, SS, COD ở các thời gian lưu khác nhau • Chạy mô hình 2 có hoà trộn và keo tụ tạo bông 2.5 tuần - nt - • Tổng hợp, xử lý số liệu và viết báo cáo 2 tuần • Đồ án hoàn tất Bảng 1. Tiến độ thực hiện Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 6 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 2.1. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN THẢI 2.2. ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC RỈ RÁC 2.3. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 2.4. CÔNG NGHỆ SINH HỌC KỴ KHÍ 2.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 7 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác 2.1.1.TỔNG QUAN VỀ CÁC NGUỒN THẢI 2.1.1.1. Giới thiệu BCL Đông Thạnh BCL Đông Thạnh thuộc xã Đông Thạnh, phía Bắc huyện Hóc Môn, giáp xã Bình Mỹ- Củ Chi, xung quanh là ruộng. Đòa hình nơi đây dạng đồng bằng cao hơi nghiêng về hướng sông Sài Gòn ở phía Đông và hướng Rạch Tra ở phía Bắc. Trên 10 năm qua, hầu như toàn bộ lượng rác thải từ các khu vực nội ô của Thành phố Hồ Chí Minh được chôn lấp tại đây. Bãi rác Đông Thạnh bắt đầu hoạt động đổ rác một cách tự phát từ năm 1979. Trước đây là hố khai thác đất. Đến năm 1991, nó chính thức trở thành công trường xử lý rác Đông Thạnh do Công ty Xử Lý Chất Thải (HOWADICO) trực thuộc Sở Giao Thông Công Chánh quản lý. Diện tích ban đầu là 10 ha, sau đó mở rộng thêm 6 ha rồi 22.6 ha. Cho đến nay, tổng diện tích công trường xử lý rác Đông Thạnh đã lên đến 43.5 ha với công suất xử lý khoảng 4000 tấn rác/ngày. Hình 1. Núi rác Đông Thạnh Khuôn viên công trường quy hoạch tuyến đường cho xe chở rác, trạm cân xe, các hồ chứa nước rò rỉ, khu vực chôn rác,… Khu vực chôn rác phân chia ra nhiều lô, mỗi lô đào hố sâu khoảng 8 m rồi đổ rác xuống theo từng lớp, sau đó rải một lớp vôi bột và lấp lên một lớp đất dày khoảng 20 – 30 cm. Sau một thời gian GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 8 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác nhất đònh lớp rác này xẹp xuống thì tiến hành đổ tiếp lên đó một lớp rác khác, cứ thế lớp rác và lớp đất xen kẽ nhau, trên cùng lấp đất tới cao trình 9 m. BCL Đông Thạnh do hình thành tự phát nên không có khoảng cách li vệ sinh với khu dân cư. Cũng do không được quy hoạch, thiết kế như một BCL hợp vệ sinh, đạt tiêu chuẩn ngay từ đầu nên bãi rác khi hoạt động đã mắc phải những sai phạm. Thực tế, BCL chỉ là một bãi đổ hở, không có lớp chống thấm, không có hệ thống thu gom khí và nước rò rỉ… Hậu quả là ô nhiễm môi trường ở bãi rác Đông Thạnh khá nghiêm trọng, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ cộng đồng dân cư và môi trường sống. Hình 2. Sơ đồ cắt ngang đòa hình Bãi chôn lấp Đông Thạnh Rác chôn ở Đông Thạnh chủ yếu là rác sinh hoạt, trong đó phần lớn các loại rác có thể tái chế đã được người dân thu lượm trên bãi, còn lại là rác hữu cơ, rác nilon cũ, các loại rác không thể tái chế. Các công trình nghiên cứu rác thải ở Thành Phố Hồ Chí Minh cho thấy thành phần của các chất hữu cơ (chủ yếu là rau, quả, thực phẩm) chiếm 50 – 62% (theo trọng lượng ướt), hàm lượng nước trung bình trong rác khoảng 50%. GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 9 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác Theo ước tính, đến nay công trình rác Đông Thạnh còn tồn đọng 600000 m 3 nước rò rỉ chưa được xử lý lưu trữ tại hồ số 7. Lượng nước rò rỉ phát sinh hàng ngày được bơm về hồ chứa. Do đặc trưng của nước rò rỉ lưu trữ lâu năm nên việc xử lý rất khó khăn và phức tạp. BCL Đông Thạnh đã chính thức đóng cửa vào cuối năm 2002, toàn bộ rác thải Thành Phố chuyển qua BCL Gò Cát. Đến tháng 08/2007, BCL Gò Cát không có khả năng tiếp nhận sau 05 năm hoạt động nên BCL Đông Thạnh lại tái mở cửa và hiện nay tiếp nhận mỗi ngày khoảng 800 m 3 nước rỉ rác từ bãi Gò Cát và 200 m 3 nước thải hầm cầu từ Cơ sở Hoà Bình chuyển đến cùng với xà bần và các loại rác khác. Hình 3. Lượng nước thải từ Cơ sở Hòa Bình được chuyển sang Công trường Đông Thạnh 2.1.2. Giới thiệu BCL Gò Cát GVHD: TS. Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 10 [...]... TRƯNG CỦA NƯỚC RỈ RÁC GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 13 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác 2.2.1 Nguyên nhân phát sinh nước rỉ rác Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới BCL Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ giữ nước Độ giữ nước của chất thải rắn là lượng nước. .. phát điện, có hệ thống thu gom và xử lý nước rỉ rác Công suất thiết kế bãi rác 2000 tấn/ngày Hình 4 Công trường xử lý rác Gò Cát Nước rỉ rác của BCL sinh ra từ 04 nguồn chính sau: nước rỉ rác từ các ô chôn lấp, nước rỉ rác từ các ô đổ rác tạm thời và xe vận chuyển rác, nước rửa xe chở rác trước khi ra khỏi bãi chôn lấp và nước thải sinh hoạt, trong đó nước rỉ rác từ các ô chôn lấp là nguồn gây ô nhiễm... dụng của trọng lực Trong giai đoạn hoạt động của BCL, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bò dầm nén Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh nước rò rỉ nhưng với lượng rất nhỏ Điều kiện khí hậu thuỷ văn, đòa hình, đòa 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. .. lý nước rỉ rác BOD/ COD 1.0 0.5 0 5 10 15 Thời gian (năm20 ) Hình 6 Sự biến thiên tỷ số BOD/COD của nước rỉ rác theo tuổi của BCL (Nguồn: Chian và DeWalle, 1997) Hình 7 cho thấy giá trò pH tăng dần theo thời gian do hàm lượng của acid béo dễ bay hơi giảm Do nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, vì vậy các công trình xử lý phải được thiết kế linh hoạt, dễ dàng nâng cấp khi chất lượng nước rỉ rác thay. .. phát sinh nước rỉ 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 Đối với bãi chôn lấp hoạt động khoảng 05 năm thì lượng nước rò rỉ khoảng 0.2 m 3/tấn rác 2.2.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều,... khí cao tải xử lý nước rỉ rác Hình 7 Sự biến thiên pH của nước rỉ rác theo tuổi của BCL (Nguồn: Chian và DeWalle, 1997) Trong quá trình hoạt động của bãi rác, các thành phần trong nước rỉ rác biến đổi qua các giai đoạn như sau: COD VAF pH Fe, Zn Pha I Pha II Pha III Pha IV GVHD: TS Lê Đức Trung Thời gian SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên Hình 8 Sự biến thiên các thành phần trong nước rỉ rác Pha V 17 Nghiên... khí cao tải xử lý nước rỉ rác Công nghệ xử lý nước rỉ rác BCL Đông Thạnh của Công ty Quốc Việt gồm các quá trình: hồ sinh học kỵ 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 (Hình 2.9) Cuối cùng là khử trùng bằng chất oxy hoá mạnh H 2O2 hoặc chlorine Nước rác hồ số 7 (có hoá chất) Nước rác tươi Hồ sinh học... trưng của nước rỉ rác BCL Đông Thạnh Thành phần (Nguồn: CENTENMA, 2002) GVHD: TS Lê Đức Trung SVTH: Nguyễn Thò Thục Quyên 21 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác • Đặc trưng của nước rỉ rác BCL Gò Cát Thành phần pH TDS COD BOD5 VFA SS N – tổng P – tổng Độ cứng Ca2+ Mg2+ ClSO42Fe- tổng Cr- tổng Zn2+ Pb2+ Cd2+ Mn2+ Cu2+ Đơn vò Nước rò rỉ mới Nước rò rỉ mới mùa khô mùa... 2003 theo công nghệ BCL vệ sinh như BCL Gò Cát Trạm xử lý nước rỉ rác, tạm thời giải quyết trong giai đoạn đầu, do Centenma lắp đặt cũng đã bắt đầu hoạt động, hệ thống này có công nghệ xử lý nước rỉ rác tương tự như hệ thống xử lý tại BCL Gò Cát Hiện nay, BCL Phước Hiệp cũng đang trong tình trạng quá tải vì BCL Gò Cát vừa đóng cửa, BCL mới Đa Phước chưa hoạt động, gánh nặng của rác thải toàn Thành phố... lý hoá học Nước rác hồ số 3 (có hoá chất) Hồ lắng vôi Hồ kỵ khí Hồ xử lý vôi Nguồn tiếp nhận Hình 10 Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh của Công ty Quốc Việt • Công nghệ xử lý nước rỉ rác BCL Gò Cát theo thiết kế Công ty Vermeer – Hà Lan Công nghệ bao gồm khử cứng, khử BOD, nitơ, khử màu và cặn Nước rỉ rác sau khi qua cột khử cứng, đi vào bể kỵ khí UASB để khử phần lớn BOD Sau đó nước qua cụm . được hướng nghiên cứu trên, Đồ Án đã ứng dụng bằng cách thay thế nước thải hoá dầu bằng nước rỉ rác của BCL Đông Thạnh với mong muốn xử lý thành công,. tải xử lý nước rỉ rác 2.2.1. Nguyên nhân phát sinh nước rỉ rác Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy