Xử lý các thành phần hữu cơ (COD) trong nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn bằng ozon

Xử lý các thành phần hữu (COD) nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn bằng ozon Tổng quan Tình hình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Trên thế giới Hệ thống xử lý nước rác là tổ hợp các đơn vị công nghệ khác của các phương pháp vi sinh, hóa học, hóa lý, học Tuy nhiên, ở các nước tiên tiến với trình độ kỹ thuật cao, thiết bị hiện đại, cải tiến, nâng cao và hoàn thiện các hệ thống hoạt động cũng các hệ thống mới xây dựng, nét đặc thù riêng về công nghệ xử lý là phổ biến * Tại Mỹ: các nhà công nghệ đã áp dụng các giải pháp công nghệ khác như: Hòa trộn lẫn nước rác với nguồn nước thải sinh hoạt được thực hiện khá phổ biến ở vùng tây bắc nước Mỹ tại các bãi rác: St.Johnson (Oregon), Cedar (Washington), Cathcart Snobomish County (Washington), Kent Highland (Kent Washington) Sử dụng vào mục đích tưới tiêu nước rác được xử lý sơ bộ theo tiêu chuẩn “Standard for leachate spray irrigation managent” October 28, 1992, được thực hiện phổ biến ở Oregon tại các bãi rác: Coffin Sutte (corvallis Oregon) Riverbend (Yamhill County) Xử lý nước rác tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt được thực hiện bằng cách phối hợp các công nghệ thích hợp nhằm đạt tiêu chuẩn thải National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES) qui định và các tiêu chuẩn đặc thù khác của vùng (ví dụ phải sử dụng thêm công nghệ màng để tách loại phức chất nickel tại một số bãi rác ở miền tây nước Mỹ) * Tại Nhật Bản: công nghệ xử lý nước rác của Nhật Bản có đặc thù riêng so với các nước tiên tiến khác Từ năm 1965 chương trình hành động khẩn cấp về cải thiện điều kiện môi trường sống (Emergency Establishment Act for Improvement Facilities) qui định: lượng rác thải sinh hoạt được xử lý bằng phương pháp đốt Nước rác thấm từ tro đốt chứa hàm lượng muối vô rất cao, hàm lượng thành phần hữu cơthấp có chứa độc tố hữu (hợp thành phần hữu cơchứa clo và dioxin) Cho đến năm 1988, lượng rác được đốt ở Nhật không thấp 78% (240 triệu tấn rác/năm) Do lượng dioxin sinh khá cao nên năm 1997 hình thành điều luật: hành động kiểm soát dioxin Đặc thù ô nhiễm nước rác quyết định công nghệ xử lý nước rác của các hãng: - Công nghệ xử lý nước rác của hãng Tsukishima Kikai (TSK): công nghệ tách ion canxi; công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học, tấm sục khí; tách loại muối: sử dụng kỹ thuật thẩm thấu ngược hoặc điện thẩm tích; kỹ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc chân không, kết tinh thu hồi muối, ly tâm, sấy bốc hơi) - Công nghệ của hãng Kubota Corporation: công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nước rác đường ống hoặc nguồn nước nhận; công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý thành phần hữu cơcó nồng độ thấp); khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt hợp chất nitơ đã chuyển hóa thành nitrat); tách loại chất hữu cơ: sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) clorua để tách một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai đoạn hấp phụ than hoạt tính ghép nối sau đó * Tại Hàn Quốc: ở các bãi rác sinh hoạt có khoảng 50 điểm dùng cách xử lý sinh học trước rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 điểm đưa thẳng nước rác về trạm xử lý chung; 102 điểm tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ngoài Kể từ ban hành quy định cho tiêu chuẩn Nitơ Amoni năm 1999 và sau đó năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý nước rác từ bãi rác sinh hoạt đã được bổ sung hoặc lắp đặt mới các thiết bị xử lý Nitơ, đó, phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE (Modified Ludzack-Ettinger); cũng có 10 bãi rác nhỏ dùng phương pháp RO sau công nghệ sinh học Tình hình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác nước Xử lý nước rác ở Việt Nam mới được quan tâm từ khoảng thời gian không quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chưa nhiều Các hệ thống được xây dựng để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là tính bức xúc của xã hội tại địa phương nơi có bãi chôn lấp rác Do tính chất địa phương nên công nghệ xử lý nước rác cũng có tính đặc thù rất cao được xác lập bởi đơn vị thực hiện công nghệ, lực công nghệ và điều kiện khả thi thực hiện của địa phương đó Một số hệ thống xử lý (Thái Nguyên, Nam Định) chỉ thực hiện bước tách một phần cặn không tan, hoạt động không ổn định Các hệ xử lý tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng quy mô và đầy đủ hơn, điển hình là một số công nghệ sau: - Trạm xử lý nước rỉ rác tại Tây Mỗ – Hà Nội được xây dựng từ năm 1998 với công nghệ sinh học đơn giản đã hoạt động không hiệu quả sau vận hành, thành phần nước thải đầu vào và đầu hầu không thay đổi và từ đó đến trạm không được vận hành - Trạm xử lý nước rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội được xây dựng từ năm 2000 với sự kết hợp của tuyển nổi và xử lý sinh học sau khoảng tháng vận hành xử lý kém hiệu quả và sau đã có những hiệu chỉnh hệ thống hoạt động vẫn không hiệu quả - Trạm xử lý Liên hiệp khoa học và sản xuất hóa học UCE tiến hành với công nghệ xử lý chủ yếu là hóa học và hóa lý để oxy hóa và keo tụ chất thải nước rỉ rác Công nghệ nào được đề xuất để xử lý nước thải tồn đọng ô chôn lấp số bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội, nước thải sau xử lý không đạt yêu cầu của TCVN 5945-1995 cột B về COD, tổng N và hiện trạm đã được tháo dỡ - Trạm xử lý xí nghiệp điện lạnh và môi trường – Công ty Cơ khí Thủy sản tiến hành với mục đích xử lý nước rác khẩn cấp cho bãi chôn lấp chất thải Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội Với công nghệ này, tác giả đã tận dụng hệ thống hồ sinh học để giảm tải, nước rác sau qua khỏi hệ thống hồ sinh học nồng độ chất thải giảm đáng kể COD = 300-1200mg/l, hàm lượng BOD nước thấp BOD = 30350mg/l tùy theo điều kiện của thời tiết và lượng nước rác được bơm Ngoài còn xử lý nitơ Tuy nhiên, nồng độ COD vẫn cao tiêu chuẩn thải và phải pha loãng trước xả ngoài - Trạm xử lý công ty SEEN tiến hành bắt đầu vận hành từ năm 2006 bao gồm các công đoạn chính: + Xử lý nitơ: theo phương pháp nâng pH thổi khí ngược (stripping), lượng còn lại được xử lý vi sinh qua bể SBR + Xử lý COD: được thực hiện bằng phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý (fenton và hấp phụ) Hiện nay, trạm xử lý nước rác sau qua hồ sinh học, nhiên chất lượng sau xử lý không ổn định và cần thời gian ổn định (3-5 ngày) trước xả ngoài - Trạm xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát- Tp Hồ Chí Minh bắt đầu vận hành từ năm 2001 cho đến đã có 03 loại hình công nghệ xử lý khác được áp dụng, đó: Phương pháp xử lý bằng màng lọc – Công ty VerMeer, Hà Lan; Phương pháp xử lý sinh học – Trung tâm môi trường CENTEMA; Phương pháp sinh học kết hợp lọc màng – Trung tâm môi trường ECO Theo nhận định ban đầu, là một trạm xử lý nước rỉ rác theo công nghệ của Hà Lan khá hiện đại với công nghệ chủ yếu được áp dụng là công nghệ lọc màng Tuy nhiên, sau một thời gian rất ngắn vận hành thì trạm xử lý này đã phải ngừng hoạt động Nhìn chung, xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp vẫn được áp dụng rất phổ biến tại các nước phát triển Bãi chôn lấp vẫn là khâu cuối cùng chưa có giải pháp thay thế hệ thống quản lý chất thải rắn Tuy nhiên, bãi chôn lấp chất thải rắn cũng được xem là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường nước rắc rò rỉ Ô nhiễm môi trường nước rỉ rác là vấn đề bức xúc tại hầu hết các bãi rác không chỉ ở Hà Nội mà là toàn quốc Tính cấp thiết Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của kinh tế, các khu vực đô thị ngày càng được mở rộng, dân số đô thị cũng ngày càng tăng cùng với mức sống ngày càng nâng cao kéo theo các loại chất thải vào môi trường gia tăng, đặc biệt là chất thải rắn và nước thải Hiện nay, chất thải rắn phát sinh tại các đô thị vẫn chưa được xử lý triệt để, đặc biệt là nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp chất thải rắn Chôn lấp vẫn là giải pháp phổ biến xử lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam kỹ thuật đơn giản và chi phí xử lý thấp Tuy nhiên, rác thải có một số thành phần rác thải có khả mang theo các hợp chất độc hại như: các vật liệu sơn, pin thải, dầu máy, các hóa chất, rác thải độc hại công nghiêp, thương mại có thể mang theo các kim loại nặng và các hợp thành phần hữu cơđộc hại, khó phân hủy sinh học Các bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam hiện phát sinh lượng nước rỉ rác lớn độ ẩm tự nhiên, nước mưa và các quá trình hóa sinh, đó chứa các loại thành phần hữu cơđộc hại cao và khó phân hủy sinh học Nếu không được xử lý tốt, nước rỉ rác sẽ ngấm vào nước mặt, nước ngầm, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Vấn đề COD, màu là vấn đề khó nhất xử lý nước rỉ rác, thế nữa nếu để lâu ngày chúng có thể dẫn đến các hợp thành phần hữu cơcao phân tử chứa halogen là những chất độc nếu rơi vào nguồn nước và đất Nước rỉ rác chứa hàm lượng lớn các hợp chất khó phân hủy sinh học hydrocacbon đa vòng, hợp chất – halogen, PCBs, humic, phenol, các hợp chất của phenol và chất hoạt động bề mặt… Chính vì vậy, các phương pháp sinh học thông thường xử lý cho hiệu quả rất thấp, tốc độ xử lý chậm Phương pháp oxy hóa bằng ozon rất được quan tâm nghiên cứu lĩnh vực xử lý nước và nước thải Ozon là chất oxy hóa cực mạnh được thế giới tôn vinh là chất làm sạch lí tưởng nhất và được ứng dụng ở khắp các lĩnh vực từ hàng trăm năm Khí Ozon có khả loại bỏ hoàn toàn nấm, mốc, virus, vi trùng, vi khuẩn, làm mất màu nước, kết tủa các ion kim loại nặng nước, giảm BOD, COD… mà không gây ô nhiễm thứ cấp Ozon đã được ứng dụng rất nhiều ở các nước tiên tiến thế giới Đức, Mỹ, Canada, Australia, Nhật Bản… Ozon phân hủy các thành phần hóa chất, hoocmon độc hại có thuốc trừ sâu, chất bảo quản thành carbon dioxide (CO2) và nước hoàn toàn vô hại với người và môi trường Nó còn tăng cường một lượng oxy cho các vật tiếp xúc và không khí quá trình bán rã của mình, không để lại dư lượng chất độc hại, không gây ô nhiễm thứ cấp, ozon đặc biệt thân thiện với môi trường và người Ozon hòa tan vào nước sẽ diệt vi khuẩn, oxy hóa các tạp chất vô cơ, hữu cơ, các thành phần kim loại, các nông dược và các chất độc khác bị nhiễm hoặc người đưa vào; khử mùi, khử màu tạo thành các hợp chất không độc, ít hại, các chất kết tủa… làm cho nước trong, sạch và an toàn Với tính sát khuẩn cao ozon được dùng sát khuẩn nước, bình chứa, chai, lọ sản xuất nước khoáng, nước tinh khiết… Trong xử lý nước rỉ rác, sử dụng ozon kết hợp với các công nghệ khác sẽ đưa lại hiệu quả cao Nhờ những tính nêu ozon được ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống Với tính oxy hoá mạnh các chất hữu khó phân huỷ sinh học, bền vừng môi trường nước thì việc dùng ozon để oxy hoá các chất khó hữu khó phân huỷ thành những hợp chất có khối lượng phân tử thấp dễ phân huỷ sinh học là hoàn toàn có tính khả thi cao Nước rỉ rác ở Việt Nam cũng các nước khác khu vực chứa hàm lượng lớn các thành phần hữu cơkhó phân hủy sinh học mà các phương pháp xử lý thông thường chưa mang lại hiệu quả cao Đặc tính oxy hóa mạnh của ozon mở hướng nghiên cứu mới xử lý nước rỉ rác Cho đến nay, việc ứng dụng ozon để xử lý nước rỉ rác chưa được nghiên cứu nhiều nên việc nghiên cứu xử lý các chất ô nhiễm nước rỉ rác là cần thiết Đó cùng là lý thực hiện đề tài “Xử lý các thành phần hữu (COD) nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn ozon” Mục tiêu - Đánh giá ảnh hưởng của các thông số (nồng độ ozon, pH, thời gian sục khí…) đến hiệu suất xử lý các thành phần hữu nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn bằng ozon - Xử lý làm giảm nồng độ các thành phần hữu nước rỉ rác bằng ozon - Đề xuất dây chuyền xử lý triệt để nước rỉ rác Nội dung - Tiến hành phân tích pH, nồng độ COD, độ màu, nước rác rỉ rác (trước và sau xử lý) tại phòng thí nghiệm để đánh giá hiệu quả xử lý các thành phần hữu cơ: + Phân tích COD: Phương pháp Bicromat (dùng tác nhân oxy hoá K 2Cr2O7) Theo phương pháp này, mẫu phân tích với lượng dư bicromat đun hồi lưu 150 0C môi trường H2SO4 đặc có Ag2SO4 làm xúc tác + Xác định pH máy đo pH + Xác định màu nước theo phương pháp so mầu - Bố trí thí nghiệm xử lý các thành phần hữu nước rỉ rác tại phòng thí nghiệm bằng ozon: + Xác định ảnh hưởng thời gian sục khí ozon đến hiệu suất xử lý + Xác định ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý + Thí nghiệm: Thí nghiệm thay đổi, thay đổi thời gian sục khí ozon, thay đổi giá trị pH Các thí nghiệm nhằm tìm điều kiện phản ứng phân huỷ tối ưu các chất hữu nước rỉ rác, giảm COD, độ màu xuống mức thấp - Đánh giá hiệu quả xử lý - Đề xuất dây chuyền xử lý nước rỉ rác Tải file Xử lý các thành phần hữu (COD) nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn bằng ozon tại PP nghiên cứu * Phương pháp phân tích: gồm phân tích pH, độ màu, COD * Phương pháp thực nghiệm về Ozon: Bố trí thí nghiệm xử lý các chất hữu nước rỉ rác tại phòng thí nghiệm bằng ozon Thí nghiệm được tiến hành tại trường Đại Học Khoa Học– Đại Học Thái Nguyên, Viện Công nghệ Môi trường – Viện Khoa học Việt Nam Hiệu quả KTXH Đề tài được thực hiện góp phần nâng cao trình độ nghiên cứu của chủ nhiệm đề tài và các thành viên tham gia Đồng thời đóng góp quan trọng vào luận án tiến sỹ của chủ nhiệm đề tài Chỉ ảnh hưởng của các thông số quan hệ và yếu tố vận hành đến hiệu quả xử lý các thành phần hữu nước rỉ rác bằng ozon Đề xuất dây chuyền xử lý nước rỉ rác, đó có vai trò quan của phương pháp oxy hoá tiên tiên xử lý các thành phần hữu nước rỉ rác làm giảm hàm lượng các thành phần hữu nước rỉ rác đối với các bãi chôn lấp chất thải rắn và xử lý triệt để bằng các công nghệ tiếp theo ĐV sử dụng Trường đại học khoa học, Đại học Thái Nguyên Các trạm xử lý nước rỉ rác