Nghiên cứu công nghệ UV–Fenton nhằm năng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  ĐỀ CƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ UV – FENTON NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN



ĐỀ CƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ UV – FENTON NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

MỤC LỤC

I Đặt vấn đề 5

II Tính cấp thiết của đề tài 5

III Mục đích, yêu cầu 6

IV Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 6

V Ý nghĩa của đề tài 6

I Tổng quan về thành phần nước rỉ rác 6

1.1 Thành phần nước rỉ rác trên thế giới 6

1.2 Thành phần nước rỉ rác Việt Nam 10

1.3 Tính chất nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương 14

II Các phương pháp xử lý nước rỉ rác 16

1.1 Phương pháp xử lý cơ học chất thải rắn 16

1.2 Phương pháp xử lý hóa – lý 16

1.3 Phương pháp xử lý sinh học 16

1.4 Phương pháp xử lý hoá học 17

III Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện nay 18

1.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới 18

1.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam 21

IV Vai trò của phương pháp oxy hóa bậc cao trong quá trình xử lý nước rỉ rác 31

I. Sơ lược về UV và quá trình Fenton 31

Chương 1: MỞ ĐẦU 5

Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TÀI LIỆU LIÊN QUAN 6

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

1.1 Ánh sáng tử ngoại _UV (Ultraviolet Light) 32

1.2 Quá trình Fenton đồng thể 32

1.3 Quá trình Fenton dị thể 33

1.4 Quá trình quang Fenton 33

1.5 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình Fenton và quang Fenton 34

1.6 Ứng dụng của phương pháp Fenton 35

I Vật liệu 35

II Phương pháp nghiên cứu 36

1.1 Phương pháp luận 36

1.2 Phương pháp thu thập tài liệu 37

1.3 Phương pháp điều tra thực địa 37

1.4 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 37

1.5 Phương pháp thực nghiệm 38

1.6 Phương pháp phân tích mẫu theo chỉ tiêu môi trường 40

1.7 Phương pháp đánh giá , biểu diễn số liệu 42

1.8 Phương pháp xây dựng mô hình pilot 43

I Dự kiến kết quả đạt được 45

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

CHƯƠNG 4: DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 45

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

II Kế hoạch thực hiện 47

CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống 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 đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, chôn lấp là giải pháp chủ yếu, do đó sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ

rác Những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong

những năm gần đây

Bình Dương là một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, kéo theo đó là nhu cầu cấp bách cho việc xử lý rác thải tại địa phương Khu liên liệp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề này và đồng thời, hỗ trợ xử lý một lượng rác cho thành phố Hồ Chí Minh Bãi chôn lấp (BCL) rác tại khu liên hiệp đảm bảo yêu cầu BCL hợp vệ sinh, có hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 480m3/ngày đêm đã giải quyết được lượng nước rỉ rác tại (NRR) các hồ chứa có chống thấm Chất lượng nước sau khi xử lý đạt loại A theo quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT

II Tính cấp thiết của đề tài

Với tình hình hiện nay, mỗi ngày BCL chôn lấp một lượng rác khổng lồ, do đó, BCL rác

dễ trở thành nơi ô nhiễm nghiêm trọng do lượng NRR khổng lồ có hàm lượng ô nhiễm cao Việc xử lý NRR ngày càng gặp nhiều khó khăn, bất cập, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ NRR, mức độ pha trộn giữa nước mưa với nước rác, hệ số thấm, lớp phủ bề mặt và hệ thống thu gom, điều hòa NRR Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng NRR, cải tạo lại các hệ thống xử lý NRR hiện hữu Yêu cầu cần phải có sự phối hợp đồng bộ nhiều phương pháp hóa lý – hóa học – sinh học để xử

lý hiệu quả Trong các phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao đem lại hiệu quả

cao và chi phí chấp nhận được, lại dễ dàng thực hiện Do đó, đề tài “Nghiên cứu công nghệ

UV – Fenton nhằm năng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương” được hình thành với mong muốn đưa ra một phương pháp xử lý hiệu

quả cao, dễ dàng thực hiện và chi phí không quá lớn

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 1 Nước rỉ rác

III Mục đích, yêu cầu

Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR tại BCL chất thải rắn Nam Bình Dương bằng phương pháp oxy hóa bậc cao dùng công nghệ UV – Fenton

IV Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

NRR của BCL chất thải rắn Nam Bình Dương thuộc khu liên hiệp xử lý BCL Nam Bình Dương

V Ý nghĩa của đề tài

 Khoa học:

- Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR bằng công nghệ UV – Fenton

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng tác nhân Fenton và xác định điều kiện tối ưu

 Môi trường: Giúp xử lý NRR đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường đất, nước

 Kinh tế: Tiết kiệm chi phí xử lý, mang lại hiệu quả kinh tế

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TÀI LIỆU LIÊN QUAN

NRR từ các BCL 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 BCL, NRR bao gồm

chất lỏng đi vào BCL 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 Các

nguồn chính tạo ra NRR bao gồm nước từ phía trên

BCL, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ

bùn nếu việc chôn lấp 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 BCL Đặc

tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

- Điều kiện quản lý chất thải

Hình 3 Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp

Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vận hành BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR như NRR cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó hoặc 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 NRR ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2

Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên trế giới

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Nguồn: (i) : Lee & Jone, 1993

(ii): Diego Paredes, 2003 (iii): F Wang et al., 2004 (iv) : KRUSE, 1994

Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia ở Châu Á

BCL CTR đô thị

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

( Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002)

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành BCL khác nhau ở mỗi khu vực nhưng NRR nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO2/L) đối với NRR mới Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của NRR tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong NRR lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/L Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ sắt

Khả năng phân hủy sinh học của NRR 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 đầu tỷ lệ này có thể lên đến 80%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0.4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong NRR có khả năng phân hủy sinh học, còn đối với các BCL cũ tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0.05 – 0.2; tỷ lệ thấp như vậy do NRR cũ chứa các hợp chất lignin, axít humic và axít fulvic

là những chất khó phân hủy sinh học

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 4 Nhà máy xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc

Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động là BCL Đa Phước và Phước Hiệp Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý NRR nhưng công suất của các hệ thống này hầu như không xử lý hết lượng NRR phát sinh

ra hằng ngày tại BCL, do đó phần lớn các hồ chứa NRR ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy ứ và việc tiếp nhận NRR thêm nữa là điều rất khó khăn Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở NRR sang nơi khác xử lý hoặc có nơi phải xây dựng thêm

hồ chứa để giải quyết một cách tạm thời tình trạng ứ đọng NRR Ngoài ra, việc vận hành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và các sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …) còn khiến cho thành phần NRR thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả xử lý NRR

NRR phát sinh từ hoạt động của BCL là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, NRR có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong đó 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 NRR phát sinh từ các BCL 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 quy trình vận hành thích hợp Thành phần NRR của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng1.3 Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại Thành phố Hồ Chí Minh

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

02

NRR

cũ 8/200

6

NRR mới 1,4/200

3

NRR cũ 4/03 –8/06

NRR mới 2,4/2002

NRR cũ 8,11/200

3

pH - 4.8 – 6.2 7.5 –

8.0

5.6 – 6.5

7.3 – 8.3

1430

18000 –

48500

240 – 2.120

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

(Nguồn: CENTENMA, 2002)

Số liệu phân tích thành phần NRR cho thấy NRR mới tại 3 BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên 50000 mO2/L, tỉ lệ BOD5/COD cao trong khoảng 0.5 – 0.9; nồng độ NH3 không cao và giá trị pH thấp Tuy nhiên, 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 NRR tại hai BCL Đa Phước và Phước Hiệp, sau hơn 5 năm vận hành BCL Đa Phước nồng độ COD trong NRR vẫn còn khá cao, trung bình dao động trong khoảng 20000 – 25000mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD dao động trong khoảng 0.45 – 0.50; với nồng độ NH3 cao nhất lên đến > 2000mg/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 2000 – 3000 mgO2/L, cao nhất đạt đến 6000 mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trong khoảng 0.15 – 0.30, nồng độ NH3 tăng lên trên 1000mg/L theo thời gian vận hành và giá trị pH lớn 8.0 Giải thích sự khác biệt số liệu giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và hệ thống thu gom NRR ở BCL Phước Hiệp và BCL Đa Phước cũng khác nhau nên dẫn đến thành phần các chất ô nhiễm trong NRR ở 2 BCL cũng khác nhau

Nhìn chung thành phần BCL mới của BCL ở Việt Nam cũng tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD: 45000 mgO2/L, BOD: 30000 mgO2/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất hữu cơ khó hoặc 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 NRR cũ cao hơn hơn NRR mới

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 5 Bãi chôn lấp chất thải rắn Gò Cát_TP HCM

BCL đảm bảo các yêu cầu của BCL hợp vệ sinh như: lót lớp chống thấm HDPE, cát, sỏi và đất ở trên, có hệ thống xử lý NRR ( đưa vào hệ thống năm 2011), đảm bảo xử lý triệt

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 6 Nhà máy xử lý nước rỷ rác tại khu liên hiệp xử lý CTR Nam Bình Dương

Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác của BCL Nam Bình Dương biến thiên theo mùa

STT Chỉ tiêu Đơn vị Mùa mưa (tháng 6

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

II Các phương pháp xử lý nước rỉ rác

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

+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan

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

Phương pháp này dùng để tách các chất hữu cơ, các tạp chất bằng cách cho hóa chất vào nước thải để xử lý Các quá trình hóa lý diễn ra giữa các chất bẩn với hóa chất cho thêm vào Các công trình xử lý hóa – lý thường được sử dụng là: hấp phụ, keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng

- Ưu điểm:

+ Tạo được kết tủa với các chất lơ lửng

+ Loại bỏ được các tạp chất nhẹ hơn nước

+ Đơn giản, dễ sử dụng

- Nhược điểm:

+ Chí phí hóa chất cao (đối với một số trường hợp)

+ Không hiệu quả với các chất hòa tan

Nguyên lý của phương 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 để phân huỷ các phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon dài thành các phân tử đơn giản hơn và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O (hiếu khí); CH4 và CO2 (kị khí) Qúa trình xử lý sinh học có thể được thực hiện trong 2 điều kiện hiếu khí hoặc kị khí

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

- 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

- Nhược điểm:

+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục,chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh sáng, pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc hại khác

+ Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đó việc vận hành và quản

lý khó, hầu như chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc 2, 3

+ Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau

+ Hạn chế khi thành phần nước đầu vào biến động trong một dải rộng

+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các công trình + Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độc

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 Các công trình thường được áp dụng là: trung hòa, khử trùng, oxi hóa bậc cao

- Ưu điểm:

+ Các hoá chất dễ kiếm + Dễ sử dụng và quản lý + Không gian xử lý nhỏ

- Nhược điểm

+ Chi phí hoá chất cao

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC+ Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp

III Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện nay

 Đức

Một trong những công nghệ xử lý NRR 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 NRR 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 NRR ở miền Bắc nước Đức được trình bày trong Hình 7 Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong NRR như COD, NH4+ sau quá trình

xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận

Bảng 1.5 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý 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 vào

Sau khử Nitrat

Sau oxy hóa

Sau xử lý sinh học

Nồng độ giới hạn

(Nguồn: ATV 7.2.26, Anonymus 1996)

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 7: Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức

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

 Hàn Quốc

Công nghệ xử lý NRR 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 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 NRR tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3500 – 7500m3/ngày được trình bày trong Hình 8

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

(Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004) Hình 8: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon, Hàn Quốc

Công nghệ xử lý NRR 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 phát sinh trong giai đoạn đầu vận hành BCL, đến năm 2004, do sự giảm tải 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 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 NRR, quá trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậc với

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4 Thành phần chất ô nhiễm trong BCL tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không cao

Bảng 1.6 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý

(Nguồn: Jong-Choul Won et al., 2004)

Với tính chất NRR 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 NRR 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 (2000mg/L) thì phương pháp khử nitơ bằng phương pháp truyền thống không đạt hiệu quả cao là do sự ức chế của các vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter

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

Tóm lại, quy trình công nghệ xử lý NRR 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 (2000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạn chế Tùy thuộc vào thành phần nước NRRrỉ 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, )

BCL 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 tại nước ta Tuy nhiên, phương pháp này đã gây ra những ảnh hưởng rất

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

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 BCL hiện nay Công nghệ xử lý NRR ở Việt Nam hiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểm nguyên nhân là do:

 Thiết kế hệ thống thu gom NRR chưa tối ưu

 Quy trình vận hành BCL

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

 Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ô nhiễm có trong NRR

 Nhiệt độ cao do Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới

 Giá thành xử lý bị khống chế

 Giới hạn về chi phí đầu tư

Một số công nghệ xử lý NRR được coi là điển hình hiện đang áp dụng tại các BCL Nam Sơn (Hà Nội), Gò Cát, Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) và mới đây nhất là BCL của khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương được liệt kê dưới đây:

1.2.1 Trạm xử lý nước rỉ rác Bãi chôn lấp Nam Sơn (Hà Nội)

Trạm xử lý NRR 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 NRR BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bày trong Hình 9

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Hình 9: Sơ đồ dây chuyền công nghệ ban đầu của trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn

Trong sơ đồ dây chuyền công nghệ này, bể UASB là công trình quan trọng nhất có khả năng tiếp nhận nước thải với nồng độ và tải trọng rất cao (COD = 50000 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 Cho đến nay, để khắc phục tình trạng trên, công nghệ xử lý NRR tại BCL Nam Sơn đã được cải tạo và xây dựng mới với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 10

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Than hoạt tính Na(OCl) 2

Hình 10: Công nghệ xử lý nước

rỉ rác cải tiến tại bãi chôn lấp

Nam Sơn

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Trong sơ đồ công nghệ trên NRR 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 NRR 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 để tăng cường chuyển hóa NH4+ sang NH3 Với nồng độ ammonium 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 NRR 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 NRR 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 (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 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 NRR chủ yếu là axít fulvic được xử lý triệt để bằng quá trình hấp phụ sử dụng than hoạt tính, sau bước này NRR được khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội được trình bày trong Bảng 1.7

Bảng 1.7: Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội