NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC ÉP RÁC TẠI TRẠM TRUNG CHUYỂN ĐẢM BẢO HIỆU QUẢ VÀ BẢO VỆ MÔI SINH

GIỚI THIỆU CHUNGGIỚI THIỆU CHUNG

Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, đời sống dần được cải thiện, nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng thì lượng rác sinh ra ngày càng lớn, đặc biệt là rác sinh hoạt. Tại TP HCM, hàng loạt nghiên cứu, áp dụng nhiều công nghệ xử lý khác nhau đã được triển khai, với mục tiêu cuối cùng là xác định phương án xử lý nước rác thích hợp đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Hiện nay, phần lớn nước rác tại các trạm trung chuyển đều thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước chung của thành phố, gây tác hại trực tiếp đến môi trường sống, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây ô nhiễm cho các nguồn tiếp nhận.

- Nghiên cứu hiệu quả xử lý lọc sinh học kị khí nhằm tìm ra tải trọng thích hợp cho quá trình khử COD và chuyển hóa nitơ hữu cơ sang nitơ ammonia cho quá trình nitrat hóa tiếp sau.

CHUYỂNCHUYỂN

• HIỆN TRẠNG VỀ HỆ THỐNG THU GOM, TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN RÁC TP. HCM
• Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC TRẠM TRUNG CHUYỂN .1 Ô nhiễm nước thải

Thành phần của CTRSH cũng rất đa dạng và thay đổi đáng kể tùy thuộc vào các mùa trong năm, điều kiện khí hậu, kinh tế và nhiều yếu tố khác như tập quán, tái sinh CTR, việc thu nhặt phế liệu… Thành phần CTR là yếu tố rất quan trọng trong việc dự đoán đặc tính của nước rác tại các trạm trung chuyển. Đối với tuyến vận chuyển rác sinh hoạt đến các khu xử lý, xe hoạt động vào đúng giờ qui định (từ 18h đến 6h); tuyến về các bô rác, trạm trung chuyển hay trạm ép rác kín thì xe vận chuyển hoạt động cả ban ngày để lấy hết rác từ các điểm phát sinh sớm nhằm bảo đảm vệ sinh môi trường đô thị. Với phương pháp thu gom và vận chuyển rác hiện nay của thành phố còn tồn tại nhiều xe chứa rác hở, rác không được nén chặt dễ bị gió cuốn bay ra khỏi xe trong quá trình trung chuyển hay tập kết dù có trang bị các lưới bọc rác.

• Nước ép rác từ các trạm trung chuyển có nồng độ ô nhiễm rất cao, nếu vẫn tiếp tục được thải trực tiếp vào hệ thống thoát nước của thành phố như hiện nay sẽ dẫn đến các vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là các ô nhiễm thứ cấp….

MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUMÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC ÉP RÁC .1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý

Nhiều nghiên cứu cho thấy quá trình hóa lý, hóa học khi áp dụng xử lý nước rác có tỷ lệ BOD/COD lớn không mang lại hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao, không xử lý triệt để các thành phần nitơ có trong nước rác, chi phí xử lý lại rất cao. Nên sử dụng các pháp hóa lý, hóa học để xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm còn lại của nước rác sau xử lý bằng các phương pháp sinh học để đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận. - Hệ thống có thể hoạt động gián đoạn, chịu biến động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm rất thích hợp với các loại nước thải có thành phần và tính chất biến động như nước rác tại trạm trung chuyển.

- Nước thải đầu vào của bể lọc sinh học kị khí với giá thể xơ dừa cũng không cần có điều kiện về các thông số ức chế quá ngặt nghèo như bể UASB: lưu lượng nước thải vào bể lọc kị khí có thể thay đổi, pH không cần đạt đến mức tối ưu cho vi khuẩn metan hoạt động (6,5-7,5), nước thải đầu vào bể lọc kị khí không cần có hàm lượng SS thấp đến mức tối thiểu…. Bên cạnh quá trình phân hủy chất hữu cơ, khử BOD, quá trình sinh học kị khí còn diễn ra quá trình chuyển hóa các chất nitơ hữu cơ thành nitơ ammonia hay còn gọi là quá trình ammon hóa. Trong điều kiện kị khí, các chất hữu cơ chứa nitơ bị thủy phân và phân hủy thành các protein, tiếp tục chuyển hóa thành các axit amin, và các axit amin này tiếp tục bị phân hủy kị khí thành các sản phẩm vô cơ, thông qua các phản ứng oxy hóa khử, như trình bày trong bảng 3.3 dưới đây.

Các công trình kị khí có đặc điểm chung là có thể xử lý nước thải đậm đặc và ít tiêu tốn năng lượng và lượng bùn sinh ra không đáng kể nhưng quá trình này không có khả năng khử chất hữu cơ triệt để, nói cách khác, quá trình xử lý kị khí chỉ cho phép giảm mức COD đến một mức nào đó, và quá trình xử lý hiếu khí tiếp theo để xử lý triệt để các chất hữu cơ trong nước thải Vì vậy, cần phải kết hợp cả hai quá trình xử lý hiếu khí và kị khí để xử lý các thành phần hữu cơ có trong nước thải. Phương trình (3.3) sẽ thay đổi chút ít khi quá trình tổng hợp sinh khối được xem xét đến, nhu cầu oxy sẽ ít hơn 4,57 g do oxy còn nhận được từ sự cố định CO2, một số ammonia và bicacbonate đi vào trong tế bào. Khử nitrat là bước thứ hai theo sau quá trình nitrat hoá, là quá trình khử nitrat- nitrogen thành khí nitơ, nitrous oxide (N2O) hoặc nitrit oxide (NO) được thực hiện trong môi trường thiếu khí (anoxic) và đòi hỏi một chất cho electron là chất hữu cơ hoặc vô cơ.

Mặc dù methanol được sử dụng phổ biển, nhưng Monteith và cộng sự (1980) tìm thấy 22 – 30 loại nước thải công nghiệp như chất thải bia và cồn rượu thúc đẩy quá trình khử nitrat hoá nhanh hơn methanol. Tùy vào tỷ lệ BOD5/COD lớn hay nhỏ mà quyết định công nghệ xử lý tiếp theo sẽ tiếp xử lý sinh học hiếu khí (lọc sinh học hiếu khí) hay xử lý hóa học (oxy hóa dựa trên hệ phản ứng Fenton).

MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU .1 Mô hình lọc kị khí

Trên và dưới lớp vật liệu lọc được bố trí 2 lưới thô bằng nhựa cứng nhằm giữ cho vật liệu lọc nằm giữa bể, và thể tích tầng lọc không bị giãn nở làm thay đổi khối lượng riêng. Giai đoạn đầu, chạy thích nghi mô hình bằng cách lấy nước rác pha loãng bằng nước máy thành phố để có được nước thải với nồng độ COD khoảng 1000 mg/l nhằm tạo lớp màng vi sinh bám dính. Sau khi lớp màng đã hình thành, tiến hành tăng dần tải trọng (tăng nồng độ COD, do mô hình chỉ là mô hình tĩnh) nhằm xác định tải trọng hữu cơ tối ưu sao cho hiệu quả của quá trình khử COD và hiệu quả chuyển hóa nitơ hữu cơ thành nitơ ammonia là tối ưu.

- Khi hiệu quả khử COD của mô hình lọc sinh học kị khí thấp thì hàm lượng COD vào mô hình bùn hoạt tính cao, gây ức chế cho quá trình nitrat hóa, ảnh hưởng lên tốc độ chuyển hóa ammonia. Do vi khuẩn nitrate hóa có một số đặc tính riêng của nó như tốc độ tăng trưởng riêng cực đại, hệ số bán bão hòa đối với cơ chất thấp hơn loài vi khuẩn dị dưỡng phân hủy chất hữu cơ, hệ số bán bão hòa đối với oxy cao hơn. Vi khuẩn nitrate hóa rất nhạy cảm với các yếu tố môi trường như pH, nhiệt độ, chất ức chế… nên trong quần thể vi sinh vật, chúng hoạt động chậm hơn so với loài vi khuẩn dị dưỡng, cho dù loài vi khuẩn nitrate hóa đang chiếm ưu thế trong quần thể vi sinh đó.

- Nếu hàm lượng nitơ hữu cơ không được chuyển hóa triệt để thành nitơ ammonia ở mô hình lọc sinh học kị khí, lúc này một lượng lớn nitơ tổng sẽ ở dạng nitơ hữu cơ ít bị khử bởi các quá trình nitrate hóa và khử nitrate phía sau. Quá trình pha nước thải thời gian đầu được thực hiện bằng cách pha loãng nước rác với nước máy thành phố, sau đó được pha loãng bằng cách tuần hoàn nước thải sau lắng ở mô hình bùn hoạt tính. Tương tự như mô hình lọc sinh học kị khí thứ nhất, phía trên của mô hình này cũng đặt một ống dẫn nước xuống đáy bể nhằm phân phối nước thải vào mô hình trong quá trình bơm tuần hoàn, 1 van thông khí và 1 van xả nước ra.

Trên và dưới lớp vật liệu lọc được bố trí 2 lưới thô bằng nhựa cứng nhằm giữ cho vật liệu lọc nằm giữa bể, và thể tích tầng lọc không bị giãn nở làm thay đổi khối lượng riêng. Ở giai đoạn sau của quá trình, nước rác trước khi cho vào mô hình, được chỉnh pH bằng axit H2SO4 và bổ sung thêm nguồn cacbon hữu cơ cho quá trình khử nitrat xảy ra hoàn toàn.