Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bãi rác xuân sơn hà nội,công suất 600m3ngày đêm

Nước thải sẽ được tiền xử lý sơ bộ bằng song chắn rác để loại bỏ rác thô, sau đó qua bể điều hòa để điều tiết lưu lượng và cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải trước khi

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Minh

Mssv: 0450020441 Lớp: 04 LTĐHMT

Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

1 Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 1/1/2017

2 Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: 3/4/2017

3 Đề tài đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác Bãi rác Xuân

Sơn – Hà Nội, công suất 600m3

/ ngày

4 Yêu cầu

Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:

 Tổng quan về nước thải được cho trong đề tài và đặc trưng của nước thải

 Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải được yêu cầu xử lý, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp

 Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn

 Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước thải, máy thổi khí,…) cho các công trình đơn vị tính toán trên

 Khai toán sơ bộ chi phí xây dựng công trình (tùy giảng viên)

5 Ngày bảo vệ đồ án: 14/01/2017

Nội dung đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn

TP.HCM, ngày… tháng … năm 2017 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS.Bùi Thị Thu Hà TS.Thái Phương Vũ

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA MÔI TRƯỜNG

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.HCM, ngày… Tháng… năm 2017

GVHD

TS Thái Phương Vũ

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP.HCM, Ngày… tháng……năm 2017

GVPB

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành tốt phần đồ án tốt nghiệp này tôi xin gửi lời cảm ơn tới:

Thầy TS Thái Phương Vũ là giảng viên khoa môi trường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Tp HCM đã tận tình hướng dẫn giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình làm đồ án để có thể hoàn thành tốt phần

đồ án này

Chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa môi trường đã cung cấp những kiến thức chuyên ngành quý giá và quan trọng trong suốt quá trình học để hôm nay có thể hoàn thành tốt đề tài đồ án này

Xin cảm ơn các bạn trong lớp 04-LTĐHMT và các bạn trong trường Đại học tài nguyên và môi trường Tp.HCM đã động viên, giúp đỡ , chia sẽ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm khóa luận cũng như những lúc tôi khó khăn nhất

Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận dược sự góp ý của thầy cô và các bạn

Một lần nữa xin chân thành cám ơn!

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn – Hà Nội, công suất 600m3/ngày” được thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Ngọc Minh dưới sự hướng dẫn dẫn của giáo viên TS.Thái Phương Vũ Với các chỉ tiêu ô nhiễm chính là BOD (760mg/l); COD (1440mg/l); TSS (480mg/l); NH4+ N (513mg/l); Tổng N/total N (536 mg/l); Cl- (1600mg/l) phát sinh trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải Nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 25:2009/BTNMT, loại B1 trước khi thải ra nguồn tiếp nhận Công nghệ được đề xuất thiết kế trong đồ án này

là công nghệ áp dụng cụm bể UASB, USBF để xử lý triệt để lượng chất hữu cơ BOD, COD có trong nước thải và sử dụng 2 tháp stripping mắc nối tiếp để xử lý lượng ammoniac

Nước thải sẽ được tiền xử lý sơ bộ bằng song chắn rác để loại bỏ rác thô, sau đó qua bể điều hòa để điều tiết lưu lượng và cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải trước khi đưa vào các công trình xử lý sinh học phía sau Bên cạnh đó để loại bỏ triệt để lượng chất hữu cơ và ammoniac có trong nước thải ta sử dụng cụm bể UASB, USBF kết thổi khí với 2 tháp stripping mắc nối tiếp Cuối cùng nước thải sẽ qua bể khử trùng vào nguồn tiếp nhận Ước tính các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải sau xử lý đạt được như sau: SS (50mg/l); BOD (30.4 mg/l); COD (100,8 mg/l); Tổng

N (22mg/l); Cl- (800mg/l) và đảm bảo nước thải đầu ra đạt yêu cầu cần phải xử lý Các công trình đơn vị có trong công nghệ đều được tính toán chi tiết, lựa chọn các máy móc thiết bị như bơm, quạt thổi khí, đĩa thổi khí theo cataloge có trên thị trường Đồ

án hoàn thiện có 07 bản vẽ chi tiết, 01 bản vẽ mặt bằng và 01 ban vẽ mặt cắt công nghệ

LỜI MỞ ĐẦU

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 các thành phố lớn như Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con số hai mươi triệu tấn/ năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang

“nóng lên” trong những năm gần đây

Chôn lấp rác thải là phương pháp phổ biến ở hầu hết các quốc gia trên thế giới Ở nước

ta việc chôn lấp rác thải sinh hoạt và đô thị đã, đang và sẽ còn được áp dụng ở hầu hết các địa phương trong cả nước

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 Tiêu biểu là Bãi chôn lấp chất thải Xuân Sơn – Hà Nội đã đi vào hoạt động được 10 năm Ban đầu BCL Xuân Sơn chưa có hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) Nước rỉ rác không qua một khâu xử lý nào mà chỉ được thu gom và thải thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm nặng Đến năm 2010, BCL Xuân Sơn mới có HTXLNT với công suất thiết kế 100 m3 /ngày Tuy nhiên, đến năm 2012, nước thải sau xử lý vẫn gây tác động tiêu cực đến môi trường sống của người dân xung quanh

Trước thực trạng trên là một sinh viên khoa môi trường chuyên nghành công nghệ

kỹ thuật môi trường của trường Đh Tài Nguyên và Môi Trường lựa chọn thực hành

làm đồ án tốt nghiệp “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m 3 /ngày đêm” Qua thực hiện đồ án này sẽ tích lũy được thêm

kiến thức và tìm hiểu chuyên sâu về các phương pháp xử lý nước thải nói chung và nước rỉ rác nói riêng, các kỹ năng tính toán và thiết kế phục vụ cho công việc sau này

ra trường mà một sinh viên của nghành cần phải có

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

TÓM TẮT ĐỒ ÁN 2

LỜI MỞ ĐẦU 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC HÌNH 7

DANH MỤC BẢNG 8

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 10

PHẦN MỞ ĐẦU 11

1 Lý do chọn đề tài 11

2 Mục đích thực hiện 11

3 Đối tượng, phạm vi thực hiện 12

4 Nội dung thực hiện 12

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 12

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC RỈ RÁC 13

1.1 Nguồc gốc phát sinh 13

1.2 Thành phần đặc điểm tính chất nước rỉ rác 14

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác 15

1.4 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới 17

1.5 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam 20

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 24

2.1 Phương pháp cơ học 24

2.1.1 Thiết bị chắn rác 24

2.1.2 Thiết bị nghiền rác 25

2.1.3 Bể lắng cát 25

2.1.4 Bể điều hòa 26

2.1.5 Bể lắng 26

2.1.6 Bể lọc 27

2.1.7 Tuyển nổi 28

2.2 Phương pháp hóa lý 29

2.2.1 Trung hòa 29

2.2.2 Phương pháp keo tụ tạo bông 29

2.2.3 Phương pháp hấp thụ 30

2.2.4 Trao đổi ion 30

2.3 Phương pháp sinh học 31

2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên 32

2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo 33

2.4 Công trình xử lý cặn của nước thải 36

2.4.1 Bể tự hoại 36

2.4.2 Bể lắng hai vỏ 36

2.4.3 Bể Metan 36

2.5 Các phương pháp làm khô cặn nước thải 36

2.5.1 Máy ép băng tải 37

2.5.2 Lọc ép 37

2.6 Phương pháp khử trùng nước thải 37

2.6 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới 38

2.8 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam 46

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 61

3.1 Cơ sở đề xuất công nghệ 61

3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác 61

3.1.2 Yêu cầu thiết kế 61

3.2 Đề xuất công nghệ 62

3.3 Đánh giá và lựa chọn công nghệ phù hợp 67

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KHAI TOÁN KINH PHÍ 70

4.1 Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý: 70

4.1.1 Song chắn rác 70

4.1.2 Hố thu gom 73

4.1.3 Bể điều hòa 74

4.1.4 Bể lắng đứng đợt I 79

4.1.5 Tháp stripping 82

4.1.6 Bể lắng cặn 87

4.1.7 Bể UASB: 90

4.1.8 Bể USBF 98

4.1.9 Bể lọc than hoạt tính 104

4.1.10 Bể Khử trùng 106

4.1.11 Bể chứa bùn 110

4.1.12 Bể nén bùn 111

4.1.13 Máy ép bùn 113

4.2 Khai toán kinh phí 115

4.2.1 Chi phí đầu tư ban đầu 115

4.2.2 Chi phí quản lý vận hành 116

4.2.2.1 Chi phí cho công nhân vận hành (T1) 117

4.2.2.2 Chi phí điện năng tiêu thụ (T2) 117

4.2.2.3 Chi phí hóa chất(T3) 118

4.2.2.4 Chi phí bảo trì(T4) 118

4.2.3 Chi phí khấu hao tài sản 118

4.2.4 Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải 118

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 119

KẾT LUẬN 119

KIẾN NGHỊ 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác 40 Bảng 2.3: 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 42 Bảng 2.4: Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý 44 Bảng 2.5: So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc 45 Bảng 2.6: Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội 51 Bảng 2.7: Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy

Bảng 2.8: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp 58 Bảng 3.1: Thành phần nước rỉ rác của BCL Xuân Sơn biến thiên theo mùa 61

Bảng 3.3: Ước lượng hiệu suất phương án 1 67 Bảng 3.4: Ước lượng hiệu suất phương án 2 68 Bảng 3.5: Ưu nhược điểm của 2 phương án 69

Bảng 4.2: Thông số thiết kế song chắn rác 72

Bảng 4.3: Thông số thiết kế hố thu gom 74 Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể Điều hòa 78 Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể lắng đứng đợt I 82 Bảng 4.6: Chiều cao cần thiết của phần đáy và phần tách lỏng 83 Bảng 4.7: Thông số thiết kế bể lắng cặn 89

Bảng 4.10: Thông số thiết kế bồn lọc than hoạt tính 106 Bảng 4.11: Liều lượng Clo cho khử trùng 107 Bảng 4.12: Thông số thiết kế Bể khử trùng 109 Bảng 4.13: Thông số thiết kế bể chứa bùn 111 Bảng 4.14: Thông số thiết kế bể nén bùn 113 Bảng 4.15: Bảng tính toán chi phí xây dựng và máy móc thiết bị 115 Bảng 4.16: Bảng tính toán chi phí phụ kiện 116 Bảng 4.17: Bảng tính toán chi phí công nhân vận hành 117 Bảng 4.18: Bảng tính toán chi phí điện năng tiêu thụ 117 Bảng 4.19: Bảng tính toán chi phí hóa chất 118

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

COD Chemical oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

F/M Food/Microganism Ratio – Tỷ số lượng thức ăn và lượng vi sinh vật

HRT Hyrauline Retention Time – Thời gian lưu nước

HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải

MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi

trong bùn lỏng

MSLL Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng

SRT Solids Retention Time – Thời gian lưu bùn

SS Suspendid Solids – Chất lơ lửng

SVI Sludge Volume Index – Chỉ số lắng (Chỉ số thể tích bùn), (mg/l)

UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể phân huỷ kỵ khí dòng chảy

Ngược qua lớp bùn

USBF The Upflow Sludge Blanket - Công nghệ sinh học kết hợp lọc ngược dòng

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

BCL Xuân Sơn được đặt tại xã Xuân Sơn (gần hồ thủy lợi Xuân Khanh), cách trung tâm thị xã Sơn Tây khoảng 12km về phía Tây Nam (bãi nằm ngay trên tuyến đường 87B đi Tản Lĩnh) BCL Xuân Sơn nằm trong vùng đất cao hơn so với đồng ruộng của người dân địa phương và được thiết kế, xây dựng để chôn lấp rác của thị xã Sơn Tây Bãi chôn lấp đã đi vào hoạt động được 10 năm và hiện nay đã đóng cửa không còn tiếp nhận rac nữa Cho đến nay tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại Bãi rác Xuân Sơn – Hà Nội đã quá tải so với định mức thiết kế Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ 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 BCL thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường

Ban đầu BCL Xuân Sơn chưa có hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) Nước rỉ rác không qua một khâu xử lý nào mà chỉ được thu gom và thải thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm nặng Đến năm 2010, BCL Xuân Sơn mới có HTXLNT với công suất thiết kế 100 m3 /ngày Tuy nhiên, đến năm 2012, nước thải sau xử lý vẫn gây tác động tiêu cực tới môi trường sống của người dân xung quanh Thậm chí, đã có nhiều lần người dân địa phương ngăn chặn không cho đưa rác vào khu vực do không chịu nổi sự

ô nhiễm từ bãi rác

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 trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên

Do vậy, việc Thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác cho BCL Xuân Sơn, Hà Nội là một vấn đề rất cần thiết

2 Mục đích thực hiện

- Đề xuất công nghệ xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn xả thải phù hợp với điều kiện xã Xuân Sơn – Hà Nội nhằm giảm chi phí xử lý cho nước rỉ rác

- Xử lý nước rác bằng công nghệ sinh học ( yếm - thiếu khí – hồ sinh học)

3 Đối tượng, phạm vi thực hiện

Đối tượng thực hiện: Nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Xuân Sơn –Hà Nội

Phạm vi thực hiện : Nước rỉ rác được lấy mẫu tại BCL và xung quanh khu vực BCL Xuân Sơn thuộc xã Xuân Sơn – Hà Nội

4 Nội dung 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

- Phân tích chất lượng nước đầu vào và ra của nước rỉ rác của BCL Xuân Sơn

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

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đưa ra một công nghệ xử lý nước rác với chi phí thấp và vận hành đơn giản

- Công nghệ đáp ứng được nhu cầu hiện tại và đảm bảo môi trường xung quanh BCL trong tương lai

- Áp dụng công nghệ xử lý cho bãi chôn lấp Xuân Sơn và các bãi chôn lấp quy mô nhỏ

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC RỈ RÁC

1.1 Nguồc gốc phát sinh

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 bãi chôn lấp Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp,nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước ép ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén

Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ phía trên bãi chôn lấp, độ ẩm của rác nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép Việc mất

đi của nước 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 bãi chôn lấp

Nước rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp Nước có thể thấm vào rác theo các cách sau:

Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp

- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác

- Nước có thể rỉ vào qua các cạnh của ô chôn lấp

- Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn rác

- Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi phủ đất và trước khi ô chôn rác đóng lại

- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đã được đóng

Lưu lượng nước rác phụ thuộc vào:

+ Lớp chống thấm: Lớp chống thấm có tác dụng ngă cản quá trình thấm của nước rác từ trong bãi chôn lấp tới nguồn nước nặt và nước ngầm Do đó nó ảnh hưởng tới lưu lượng của nước rác Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lớp đất dưới bãi chôn lấp phải có tính đồng nhất và phải có hệ số thấm nhỏ hươn 10-7cm/s

nhập của nước mưa, nước mặt vào bãi chôn lấp và khả năng thoát ra ngoài của nước rác

1.2 Thành phần đặc điểm tính chất nước rỉ rác

Thành phần của nước rác rất khó xác định vì có nhiều yếu tố tác động lên sự hình

thành nước rác:

+ Thời gian chôn lấp: thành phần nước rác thay đổi theo thời gian chôn lấp, nước rác

từ các bãi chôn lấp lâu năm có lượng chất ô nhiễm thấp hơn nước rác từ các bãi mới chôn lấp

+ Điều kiện khí hậu, mùa, độ ẩm: các yếu tố này ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng phân hủy trong bãi chôn lấp do đó ảnh hưởng tới thành phần nước rác

+ Mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm

+ Loại rác chôn lấp

Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như: độ nén, chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ

Thành phần của nước rác luôn thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình

phân hủy sinh học:

+ Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit béo, amino axit, axit

cacboxilic.Giai đoạn này có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này:

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi cao

- pH thấp

- BOD cao

- Tỷ lệ BOD/COD cao

- Nồng độ NH4+ và nito hữu cơ cao

+ Đến giai đoạn tạo ra khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí

cacbonic.Giai đoạn tạo khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa.Đặc trưng của nước trong giai đoạn này :

- Nồng độ các axit báo dễ bay hơi thấp

- pH trung tính hoặc hơi kiềm

- BOD thấp

- Tỷ lệ BOD/COD thấp

- Nồng độ NH4+ cao

Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm được đưa ra trong bảng dưới:

Bảng 1.1: Bảng số liệu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp

mới và lâu năm.[7]

Thành phần Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu

năm (trên

10 năm)

Khoảng Trung

bình Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD),mg/l

Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l

Nhu cầu oxy hóa hóa học, (COD), mg/l

250

500

300

100-200 80-160 100-500 100-400 80-120 20-40 5-10 5-10 200-1000 6,6-7,5 50-200 100-400 20-50 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rác mới (tươi) cao hơn rất nhiều so với nước rác đã chôn lấp lâu năm Tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4-0,6 đối với nước rác tươi; 0,005-0,2 đối với nước rác cũ, ở thời điểm này thành phần hữu cơ trong nước rác chủ yếu là axit humic và axit fulvic, đây là những chất hữu cơ khó phân hủy sinh học

Ngoài ra nước rác của một số bãi chôn lấp ở Việt Nam còn có thêm đặc điểm do nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa (nóng ẩm mưa nhiều) khí hậu Việt Nam chia hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô Vì vậy nước rác ở các bãi chôn lấp biến động lớn về thành phần và khối lượng theo các thời điểm trong năm

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác.[6]

Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh cùng lúc xảy ra Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy từ rác Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển

của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta

sẽ lần lược xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác

 Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời gian Theo thời gian nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần Thành phần nước rỉ rác thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khac nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra

 Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chất nước rò rỉ Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy

Do đó, chất thải rắn có nững đặc tính gì thì nước rỉ rác có các đặc tính tương tự Chẳng hạn như chất thải chứa nhiều chất độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại

Các biện pháp xử lý cũng có tác động đến tính chất nước rác Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền nhỏ Bởi vì khi rác cắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không nghiền nhỏ.Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ

bộ hay không

 Chiều sâu bãi chôn lấp

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng độ chất ô nhiếm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gain để phân hủy Do vậy bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm

 Độ ẩm rác và nhiệt độ

Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình thành

là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp Độ ẩm trong rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn

Nhiệt độ ảnh hưởng rất nhiều đêna tính chất nước rò rỉ Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao

1.4 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới.[13]

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 1.2

Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới

Thành Phần Đơn

Vị

Columbia(i)

Canada(ii) Đức (iii)

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

Bảng 1.3: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Sukdowop NRR 12 năm

Độ dẫn điện µS/cm 19.400 – 23.900

COD mgO2/L 4.119 – 4.480 12.500 2.000

BOD5 mgO2/L 750 – 850 7.000 500

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 mgO2/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

1.5 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam [13]

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 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 thể hiện ở bảng bên dưới

CHỈ TIÊU

ĐƠN

VỊ

KẾT QUẢ

Thời gian lấy mẫu

NRR mới 2,3,4/2002

NRR cũ 8/2006

NRR mới 1,4/2003

NRR cũ 8/06

4/03-NRR 2,4/2002 NRR

8,11/2003

pH - 4,8 – 6,2 7,5 – 8,0 5,6 – 6,5 7,3 – 8,3 6,0 – 7,5 8,0 – 8,2 TDS mg/L 7.300 –

12.200

9.800 – 16.100

18.260 – 20.700

2.950 – 7.000

24.000 – 57.300

1.510 – 4.520 38.533 –

65.333

916 – 1.702

BOD mgO2/

L

30.000 – 48.000

1.010 – 1.430

18.000 – 48.500

NRR cũ 8/2006

NRR mới 1,4/2003

NRR cũ 4/03-8/06

NRR 2,4/2002

NRR 8,11/2003

Thời gian lấy mẫu

Ni mg/L 2,21 – 8,02 0,458 0,762 - 0,63 – 184 0,65 -0,1

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 NH3cao 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

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ

RÁC

Nước thải chứa các tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất khác nhau: từ các loại chất rắn không tan đến các chất khó tan và những hợp chất tan trong nước Xử lý nước thải

là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại và có thể đưa nước vào nguồn tiếp nhận hoặc tái

sử dụng Để đạt được những mục đích đó, chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp

Các phương pháp xử lý được chia thành

Xử lý sinh học (%)

Đông keo tụ(%)

Hấp thụ bằng than hoạt tính(%)

Trao đổi ion (%)

2.1.1 Thiết bị chắn rác

Thiết bị chăn rác có thể là song chắn rác hoặc lưới chắn rác, máy tách rác có chức năng chăn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…) nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử lý nước thải hoạt động ổn định Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà phân biệt loại chắn rác thô hay trung bình hay rác tinh

Sông chắn rác tinh sông chắn rác thô

Hình 2.1 Thiết bị chắn rác

2.1.2 Thiết bị nghiền rác

Là thiết bị có nhiệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay cho thiết bị chắn rác đã gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên nhanh làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể Do vậy phải cân nhắc trước khi dùng

2.1.3 Bể lắng cát

Sau khi nước thải đi qua song chắn rác được đưa đến bể lắng cát Nước vào theo phương ngang và dưới tác dụng của trọng lực các hạt vô cơ như cát, đất sẽ bị rơi xuống hố thu ở đáy bể và được xả ra ngoài nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí khỏi bị mài mòn, giảm cân nặng ở các công đoạn xử lý sau:

+ Bể lắng cát ngang: Dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể

Bể có tiết diện hình chữ nhật, thường có hồ thu dặt ở đầu bể

Hình 2.2 Bể lắng cát ngang

+ Bể lắng cát đứng : dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thành bể Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên trong khi đó các hạt dồn về trung tâm và rơi xuống đáy

+ Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh lượt chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng

+ Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh, bùn làm trong nước trước khi thải ra nguồn tiếp nhận

Căn cứ vào chiều dòng chảy của nước trong bể, bể lắng cũng được chia thành các loại giống như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến

ta sử dụng bể lọc khi chất lượng nước đầu ra yêu cầu cao hoặc tái sử dụng

Các loại bể lọc thường được phân loại như sau:

+ Bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng Các khí đó kết dính với các hạt và khi lục nổi tập hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu

+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan

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

2.2 Phương pháp hóa lý.[2]

Là quá trình dùng hóa chất và bể phản ứng nhằm tách SS, kim loại nặng và một phần các chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau Có các phương pháp chính sau:

2.2.2 Phương pháp keo tụ tạo bông

Là một thiết bị có 2 phần; bể phản ứng và bể tạo bông Nước thải được cho đi qua bể

phản ứng để hòa trộn với hóa chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt Để hòa tan hóa chất keo tụ tiến hành khuấy trộn với tốc độ lớn trong thời gian ngắn Trong nước sẽ hình thành các bông keo nhỏ Sau đó nước được đưa qua bể tạo bông và có bổ sung chất trợ keo tụ Nước thải sẽ được khuấy trộn với cường độ thấp và trong thời gian ngắn để các hạt bông nhỏ liên kết với nhau tạo thành bông keo tụ có kích thước lớn

hơn và được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học

Hình 2.6 Bể keo tụ tạo bông

2.2.3 Phương pháp hấp thụ

Là quá trình dùng các chất hấp thụ như than hoạt tính, zeolite… để hấp thụ lên trên bề mặt các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và các chất gây màu Phương pháp này được sử dụng sau khi xử lý sinh học

Hình 2.7 Sơ đồ tháp lọc hấp thụ

1 Phểu để điều chỉnh pH của nước thải khi dẫn vào tháp; 2,3,4 Tháp chứa than hoạt tính; I Van mở; II Van đóng

2.2.4 Trao đổi ion

Thực chất của phương pháp trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên

bề mặt của chất rắn trao đổi ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là ionit (chất trao đổi ion) Chúng hoàn toàn không tan trong nước

Phương pháp này được dùng làm sạch nước nói chung trong đó có nước thải, loại ra khỏi nước các ion kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Pb, Cd, Mn… Cũng như các hợp chất có chứa asen, phosphor, xianua và cả chất phóng xạ Phương pháp này được dùng phổ biến để làm mềm nước, loại ion Ca2+ và Mg2+ ra khỏi nước cứng

Thiết bị trao đổi ion là các chất vật liệu hạt không hòa tan có trong cấu trúc phân tử các gốc axit hay bazo có thể thay thế được mà không thay đổi tính chất vật lí của chúng và cũng không làm biến mất hoặc hòa tan Các ion dương hay âm cố định

trên các gốc này đẩy ion cùng dấu có trong dung dịch lỏng Đó là sự trao đổi ion, cho phép thay đổi thành phần ion của chất lỏng cần xử lý mà không thay đổi số lượng tải toàn bộ có trong chất lỏng trước khi trao đổi

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc tổng hợp Các chất thường được sử dụng như: zeolit, đất sét, nhôm silic, silicagen,

pecmutit, các chất điện li cao phân tử, các loại nhựa tổng hợp

+ Chi phí hoá chất cao

+ Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp

2.3 Phương pháp sinh học.[7]

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm thành các chất vô cơ và các khí đơn giản nhờ vào hệ VSV có trong nước thải Các VSV này sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển, tăng số lượng tế bào đồng thời làm sạch các chất hữu cơ hoà tan hoặc các hạt keo phân tán nhỏ

Phương pháp này được sử dụng sau khi loại bỏ các chất phân tán thô ra khỏi nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ Đối với các tạp chất vô cơ có trong nước thải, thì phương pháp sinh học có thể khử các chất như : Sunfic, muối amoni, nitrat… là các chất chưa bị oxi hoá hoàn toàn, sản phẩm của quá trình phân huỷ là các khí: CO2, H2O,

N2 và ion sunfat

Ngày nay người ta xác định rằng, các VSV có thể phân huỷ được tất cả các chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo Các loại VSV thường có trong nước thải là vi khuẩn, nấm men, nấm móc, xoắn thể và xạ khuẩn, vi rút, thực khuẩn thể nhưng chủ yếu là vi khuẩn Vi khuẩn được chia làm hai nhóm :

Vị khuẩn dị dưỡng (Heterrotrophs): Chúng sử dụng các hợp chất hữu cơ

làm nguồn cacbon dinh dưỡng và nguồn năng lượng để hoạt động sống, xây dựng tế bào

 Vi khuẩn hiếu khí : Cần khí oxy để sống

Chất hữu cơ + O2 + vi khuẩn hiếu khí CO2 + H2O + Năng lượng

 Vi khuẩn kị khí : Chúng có thể sống và hoạt động ở điều kiện không có oxy hoá các chất hữu cơ

Chất hữu cơ + NO3 CO2 + N2 + Năng lượng

Chất hữu cơ + SO42- CO2 + H2S + Năng lượng

Chất hữu cơ Axít hữu cơ + CO2 + H2O + Năng lượng

CH4 + CO2 + Năng lượng

 Vi khuẩn tuỳ nghi : Loại này có thể sống trong điều kiện có hoặc không có oxy

Vi khuẩn tự dưỡng (Autotrophs): Loại vi khuẩn này có khả năng oxy hoá

chất vô cơ để thu năng lượng và sử dung khí CO2 làm nguồn cacbon cho quá trình sinh tổng hợp Trong nhóm này có vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh…

Các quá trình sinh học có thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên hoặc các bể được thiết kế và xây dựng để phục vụ cho việc xử lý một loại nước thải nào đó

2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Hồ sinh vật

Là ao hồ có nguồn nước tự nhiên, trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxi hoá các hợp chất hữu cơ như: Vi khuẩn, tảo và các loại thuỷ sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ pH và nhiệt độ tối ưu, nhiệt độ không được thấp hơn 600

C

Theo bản chất quá trình sinh hoá mà chia hồ sinh vật ra các loại hồ sinh vật hiếu khí,

hồ sinh vật tuỳ tiện và hồ sinh vật yếm khí

Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải trong điều kiện đầy đủ khí oxi, oxi được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ sự quang hợp của tảo Độ sâu hồ sinh vật hiếu khí không lớn khoãng từ 0,5 – 1,5 m

Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1,5 – 2,5 m, trong hồ sinh vật theo chiều lớp nước có thể diển

ra hai quá trình: Oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Trong hồ

sinh vật tuỳ tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hỗ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hoá các chất

và giữ lại trong đất, sau đó các vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng hấp thụ, phần còn lại chảy vào hệ thống tưới tiêu và chảy ra sông

2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

Bể Aerotank

Là bể chứa hổn hợp nước thải và bùn hoạt tính, khí được cấp liên tục vào bể trộn đều nhằm giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng Bể có hệ thống cung cấp đầy đủ khí oxy để VSV hoạt động phân giải các hợp chất hữu cơ trong nước thải Khí ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho vi khuẩn cư trú, sinh trưởng và phát triển lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Các VSV, vi khuẩn ăn các hợp chất hữu cơ có trong nước thải, chất dinh dưởng (N, P) và chuyển chúng thành chất trơ không tan và thành tế bào mới

Nước thải sau khi qua bể Aerotank rồi qua tiếp bể lắng II, một phần bùn trong bể lắng II sẽ được tuần hoàn lại bể Aerotank nhằm duy trì mật độ vi sinh , một phần bùn dư còn lại sẽ được đưa vào các công trình xử lý bùn cặn để xử lý

Một số bể Aerotank thường gặp như: Bể Aerotank tải trọng thấp, bể

Aerotank tải trọng cao xen kẽ bể lắng bùn, bể Aerotank khuấy trộn hoàn toàn…

Hình.2.8 Bể Aerotank

Bể lọc sinh học (Bioflter)

Bể loc sinh học là công trình xử lý nước thải, trong đó nước thải sẽ đi qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng VSV Bể lọc sinh học bao gồm các thành phần chính như : Phần chứa vật liệu, hệ thống phân phối, hệ thống thu nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc

Màng bám dính là một quần thể VSV, chúng sử dụng và phân huỷ chất hữu

cơ Xác VSV chết theo nước trôi ra khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng II Để đảm bảo quá trình oxy hoá diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc sinh học có thể là nhựa phastic, đá granit…

Bể lọc sinh học kỵ khí

Quá trình xử lý kỵ khí là quá trình sử dụng các VSV trong điều kiện không

có oxy để chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành metan và các sản phẩm hữu cơ khác Quá trình này thường được ứng dụng để xử lý ổn định cặn và xử lý nước thải công nghiệp nồng độ BOD, COD cao

Lọc sinh học kỵ khí (giá thể cố định dòng chảy ngược): Cột chứa đầu vật liệu rắn trơ (đá sỏi, than, tấm nhựa) là giá thể cố định cho vi sinh sống bám trên bề mặt Dòng nước thải phân bố đều đi từ dưới lên tiếp xúc với màng vi sinh bám dính trên bề mặt giá thể, do khả năng bám dính tốt của màng vi sinh dẫn đến lượng sinh khối trong bể tăng lên và thời gian lưu bùn kéo dài, thời gian lưu nước ngắn, có thể vận hành tải trọng cao Chất rắn không bám dính có thể lấy ra khỏi bể bằng xả đáy và rửa ngược

Bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

Dòng nước chảy từ dưới lên làm xáo trộn lớp cặn lơ lửng Nước thải được

đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược xuyên qua lớp bùn sinh ra hạt nhỏ (bông mịn) và các chất hữu cơ được VSV tiêu thụ ở đó Các bọt khí CH4 và CO2 sinh ra và được thu bằng các chụp khí dẫn ra khỏi

bể Để thu khí tập trung vào phểu không và ngăn lắng, cần thiết phải có tấm hướng dòng Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách hai pha là pha lỏng và pha rắn Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn

Trước khi vận hành bể UASB cần xem xét thành phần tính chất nước thải cần xử lý, hàm lượng chất hữu cơ (khi COD < 100 mg/l) trong nước thải thì việc xử lý bằng bể UASB không thích hợp

USBF (Upflow Sludge Blanket Filtration)

Được cải tiến từ qui trình bùn hoạt tính cổ điển kết hợp với quá trình anoxic và vùng lắng bùn lơ lững trong một công trình xử lý sinh học Là một hệ thống kết hợp nên chiếm ít không gian và các thiết bị đi kèm Qui trình USBF được thiết kế để khử BOD, nitrate hóa/ khử nitrtate và khử phốt pho

Hình 2.9 Bể USBF

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