6. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
1.4 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RÁC
Nước rác tại các trạm trung chuyển hình thành chủ yếu do quá trình nén ép thể tích khối rác bằng cơ học.
Nước ép rác thường cĩ những đặc điểm sau: - Cĩ mùi chua nồng và màu vàng đục;
- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao;
- Cĩ nồng độ BOD cao, tỉ số BOD/COD cao (trong khoảng 0,8 – 0,9); - Nồng độ nitơ ammonia và nitơ hữu cơ cao;
- pH nghiêng về tính axit ( pH trong khoảng 4.0 – 5.6);
- Nồng độ SS, Calci, kim loại nặng (chủ yếu là sắt) hồ tan cao; - Vi sinh vật cĩ số lượng lớn.
Bảng 1.3 Thành phần, tính chất nước ép rác trạm trung chuyển 12B Quang Trung, Gị Vấp STT Thành phần Tính chất 1 pH 4.0 – 5.7 2 Độ kiềm, mg CaCO3/l 0 – 3500 3 Độ axit 7000 - 9000 4 COD, mg O2/l 19000 – 40000 5 BOD, mg O2/l 15500 - 32000 6 VFA, meq/l 350 - 400 7 TSS, mg/l 6500 - 14500 8 VSS, mg/l 3000 - 8500 9 N-org, mg/l 1200 - 2400 10 N-NH3, mg/l 110 – 550 11 N-NO3, mg/l 10 – 60 12 Tổng P, mg/l 46 - 100 13 Độ cứng 1800 - 3800 14 Ca2+ 700 - 1600 15 Mg2+ 1100 - 2200 16 Fetc 200 - 300
(Nguồn: Khoa Mơi trường, Trường ĐH Bách Khoa, TP. HCM)
Thành phần và tính chất nước ép rác tại các trạm trung chuyển cĩ thể được xem như gần giống với nước rác tại các bãi rác mới. Thành phần và tính chất nước rác tại 2 BCL mới của TP. HCM là BCL Gị Cát và BCL Phước Hiệp tại các thời gian khác nhau được trình bày ở bảng 1.4.
Bảng 1.4 Thành phần, tính chất nước rác tại 2 BCL Gị Cát và Phước Hiệp tại các thời gian khác nhau
BCL Gị Cát BCL Phước Hiệp Thời gian lấy mẫu
Chỉ tiêu Đơn vị 1/7/03 1/11/03 1/8/04 1/3/03 1/11/03 1/8/04 pH - 8,5 8,1 8,1 5,8 7,6 7,5 SS mg/l 732 692 2.450 - 1.520 240 TDS mg/l 10.520 4.624 7.396 20.400 12.500 15.800 COD mg/l 3.700 3.600 4.500 38.000 3.200 5.670 BOD mg/l 2.600 950 1.920 10.000 900 2.100 TKN mg/l 1.700 3.200 1.300 1.670 1.200 1.700 NH4-N mg/l 1.685 2.900 1.250 950 1.350 1.370 PO4-P mg/l 13 49 24 56 11 7 SO4 mg/l 10 70 65 3.500 30 18 Ca mg/l 300 400 106 3.600 83 195 Mg mg/l 153 54 51 1.080 140 120 K mg/l 698 540 - - 273 - Na mg/l - 2.000 - - 200 - Zn mg/l 0,07 0,03 0,15 0,51 0,07 0,10 Tổng Fe mg/l 0,4 4,5 2,8 - 3,2 6,7 Mn mg/l 0,3 0,3 0,9 11,30 1,20 2,13 Cd mg/l <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 0,01 Ni mg/l 0,03 0,03 0,02 <0,01 <0,01 <0,01 Cr mg/l 0,05 0,05 0,07 <0,01 0,11 <0,01 Hg mg/l <0,2 <0,2 KPH <0,2 <0,2 0,05 As mg/l 0,08 0,08 0,056 0,01 - KPH Pb mg/l <0,01 <0,01 0,9 0,06 0,05 0,01 (Nguồn: VITTEP, 2004) Nhận xét:
- Thành phần và tính chất của nước rác biến động rất lớn theo thời gian.
- Ở giai đoạn đầu, quá trình axit hĩa chiếm ưu thế, dẫn đến pH thấp, tính hịa tan cao, kết quả các chỉ số hàm lượng COD, BOD, Ca2+, SO42+, các ion kim loại nặng đều cao.
- Trong các thời gian sau, khoảng 6 – 12 tháng, khi quá trình metan hĩa cân bằng với quá trình axit hĩa, các thơng số nêu trên đều cĩ xu hướng biến thiên ngược lại: pH và NH4-N tăng, cịn COD, BOD Ca2+, SO42+, và các ion kim loại nặng giảm đi rõ rệt.
1.5 KẾT LUẬN
• Cùng với sự tăng dân số, mức sống của người dân thì lượng rác đơ sinh hoạt tăng lên, lượng nước rác vì thế mà cũng ngày một tăng.
• Số lượng các trạm trung chuyển rác, các trạm ép rác kín ngày càng tăng nhằm giảm số lượng các điểm tập kết, trung chuyển rác chưa hợp vệ sinh hiện nay ở TP. HCM. Tuy nhiên, tại các trạm trung chuyển rác, vấn đề ơ nhiễm do nước ép rác gây ra vẫn chưa được giải quyết triệt để, gây nhiều bức xúc cho người dân, thành phố.
• Nước ép rác từ các trạm trung chuyển cĩ nồng độ ơ nhiễm rất cao, nếu vẫn tiếp tục được thải trực tiếp vào hệ thống thốt nước của thành phố như hiện nay sẽ dẫn đến các vấn đề ơ nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là các ơ nhiễm thứ cấp…
• Như vậy, xử lý nước ép rác tại các trạm trung chuyển đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra mơi trường là một vấn đề rất cấp bách.
CHƯƠNG HAI
TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC
Do bản chất phức tạp và cường độ ơ nhiễm cao của nước rác, để xử lý đối tượng này nhằm đạt tiêu chuẩn mơi trường cần triển khai cơng nghệ cĩ hiệu quả cao, chi phí vận hành tương đối thấp, khơng tốn nhiều mặt bằng, hạn chế tối đa các tác động tiêu cực tới sức khỏe cộng đồng và chất lượng mơi trường. Hiện tại, do chưa cĩ tiêu chuẩn mơi trường nước dành riêng cho nước rác nên các cơng trình xử lý nước rác phải áp dụng tiêu chuẩn dành chung cho các ngành cơng nghiệp.
Hệ thống tiêu chuẩn xử lý nước thải đầu tiên ở Việt Nam TCVN 5945 – 1995 phân biệt ba mức độ giá trị A, B, C, theo thứ tự giảm dần, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải sau xử lý. Bộ tiêu chuẩn TCVN 6980 – 2001 đến TCVN 6987 – 2001 đã xem xét chi tiết đến lưu lượng nước thải, lưu lượng nguồn tiếp nhận và đặc điểm nguồn tiếp nhận (sơng, hồ, biển ven bờ…). Hệ thống tiêu chuẩn mới đã cĩ nhiều bổ sung, nhưng vẫn áp dụng một số tiêu chuẩn của TCVN 5945 – 1995, chẳng hạn các tiêu chuẩn về kim loại nặng.Nhìn chung, với các cơng nghệ xử lý nước rác hiện nay ở Việt Nam, nước rác đầu ra tương đối đạt tiêu chuẩn xả ra nguồn loại B theo TCVN 5945-1995.
Các phương pháp cĩ thể áp dụng để xử lý nước rác tại trạm trung chuyển gồm cĩ xử lý sinh học, cơ học, hĩa học, hĩa lý hoặc liên kết các phương pháp này, xử lý cùng với nước thải sinh hoạt phát sinh tại trạm. Do nước ép rác tại trạm trung chuyển cĩ thành phần chất hữu cơ phân hủy sinh học cao, dễ phân hủy sinh học nên các quá trình xử lý sinh học sẽ mang lại hiệu quả cao hơn, đặc biệt là hiệu quả về kinh tế. Quá trình xử lý hĩa học, hĩa lý thích hợp đối với xử lý bậc cao, khi xử lý sinh học khơng cịn đạt hiệu quả. Ngồi ra, nên sử dụng phương pháp cơ học kết hợp xử lý sinh học và hĩa học trong xử lý nước rác bởi vì quá trình cơ học cĩ chi phí thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính chất của nước rác.
Các phương pháp xử lý nước rác được trình bày ở bảng 2.1.
Bảng 2.1 Các phương pháp xử lý nước rác
Phương pháp xử lý Đặc điểm
I. Phương pháp cơ học
A. Điều hịa Điều hịa lưu lượng và nồng độ trên dịng thải và ngồi dịng thải. B. Chắn rác Các loại mảnh vụn, rác được loại bỏ bằng song chắn, lưới chắn rác. C. Lắng Chất lơ lửng và bơng cặn được loại bỏ do trọng lực.
D. Tuyển nổi Các hạt nhỏ được tụ lại và đưa lên khỏi mặt nước nhờ các bọt khí và loại khỏi mặt nước nhờ cánh gạt. Khuấy trộn, sục các bọt khí nhỏ được sử dụng.
E. Khử khí Nước và khơng khí tiếp xúc với nhau trong các dịng xốy trộn trong tháp khử khí. Amoniac, VOC và một số khí khác được loại bỏ khỏi nước rác.
F. Lọc SS và độ đục được loại bỏ. G. Quá trình màng
Đây là quá trình khử khống. Các chất rắn hịa tan được loại bỏ bằng phân tách màng. Quá trình siêu lọc (Ultrafiltrtion), thẩm thấu ngược (RO) và điện thẩm tách (Electrodialysis) hay được sử dụng.
Bảng 2.1 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
II. Phương pháp hĩa học và hĩa lý
A. Keo tụ, tạo bơng Hệ keo bị mất ổn định do sự phân tán nhanh của hĩa chất keo tụ. Chất hữu cơ, SS, photphat, một số kim loại và độ đục bị loại bỏ khỏi nước. Các loại muối nhơm, sắt và polymer hay được sử dụng làm hĩa chất keo tụ.
B. Kết tủa Giảm độ hịa tan bằng các phản ứng hĩa học. Độ cứng, photphat và nhiều kim loại nặng được loại ra khỏi nước rác.
C. Oxy hĩa Các chất oxy hĩa như ozon, H2O2, clo, kali permanganate… được sử dụng để oxy hĩa các chất hữu cơ, H2S, sắt và một số kim loại khác. Amoniac và cianua chỉ bị oxy hĩa bởi các chất oxy hĩa mạnh. D. Phản ứng khử Kim loại được khử thành các dạng kết tủa và chuyển thành dạng ít độc hơn (ví dụ: Crom). Các chất
oxy hĩa cũng bị khử (quá trình loại do clo dư trong nước). Các hĩa chất khử hay sử dụng: SO2, NaHSO3, FeSO4.
E. Trao đổi ion Dùng để khử các ion vơ cơ cĩ trong nước rác. F. Hấp thụ bằng
cacbon hoạt tính.
Dùng để khử COD, BOD cịn lại, các chất độc và các chất hữu cơ khĩ phân hủy. Một số kim loại cũng được hấp thụ. Cacbon thường được sử dụng dưới dạng bột và dạng hạt.
Bảng 2.1 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
III. Phương pháp sinh học
A. Hiếu khí Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi cĩ O2. Bùn được tuần hồn. Sản phẩm cuối cùng là CO2.
1.Sinh trưởng lơ lửng Nước thải được hịa trộn với bùn hoạt tính lơ lửng trong bể hiếu khí.
- Bùn hoạt tính Trong quá trình hoạt tính chất hữu cơ và vi sinh được sục khí. Bùn hoạt tính lắng xuống và được tuần hồn về bể phản ứng. Các quá trình bùn hoạt tính bao gồm: dịng chảy đều, khuấy trộn hồn chỉnh, nạp nước vào bể theo cấp, làm thống kéo dài, quá trình ổn định tiếp xúc…
- Nitrat hĩa Amoniac được oxy hĩa thành nitrat. Quá trình khử BOD cĩ thể thực hiện trong cùng một bể hay trong bể riêng biệt.
- Hồ sục khí Thời gian lưu nước trong hồ cĩ thể vài ngày. Khí được sục để tăng cường quá trình oxy hĩa chất hữu cơ.
- SBR Các quá trình tương tự bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc ổn định chất hữu cơ lắng và tách nước sạch sau xử lý chỉ xảy ra trong một bể.
Bảng 2.1 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
2.Sinh trưởng dính bám Vi sinh vật sinh trưởng dính bám trên các bề mặt vật liệu đệm. - Bể lọc sinh học
(Tricling Filter)
Nước được đưa vào bể cĩ các vật liệu tiếp xúc…Bể lọc sinh học gồm cĩ các loại: tải trọng thấp, tải trọng cao, lọc hai bậc…Các vi sinh vật sống và phát triển trên bể mặt vật liệu tiếp xúc, hấp thụ và oxy hĩa các chất hữu cơ. Cung cấp khơng khí và tuần hồn nước là rất cần thiết trong quá trình hoạt động.
-Bể tiếp xúc sinh học quay (RBC)
Gồm các đĩa trịn bằng vật liệu tổng hợp đặt sát gần nhau. Các đĩa quay này một phần ngập trong nước.
B. Kị khí Vi sinh vật sinh trưởng trong điều kiện khơng cĩ O2. Các chất hữu cơ được hịa tan và ổn định. Sản phẩm cuối cùng là khí CO2, CH4 và các hợp chất hữu cơ khác.
1. Sinh trưởng lơ lửng Nước thải được trộn với sinh khối vi sinh vật. Nước thải trong bể phản ứng thường được khuấy trộn và đưa đến nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh học kị khí xảy ra.
- Quá trình kị khí cổ điển (conventional)
Chất thải nồng độ cao hoặc bùn được ổn định trong bể phản ứng.
- Quá trình tiếp xúc Chất thải được phân hủy trong bể kị khí khuấy trộn hồn chỉnh. Bùn được lắng tại bể lắng và tuần hồn trở lại bể phản ứng
Bảng 2.1 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
- UASB Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể dưới lực nặng của nước và khí biogas từ quá trình phân hủy sinh học tạo thành lớp bùn lơ lửng, xáo trộn liên tục. Vi sinh vật kị khí cĩ điểu kiện rất tốt để hấp thụ và chuyển đổi chất hữu cơ thành khí metan và cacbonic. Bùn được tách và tự tuần hồn lại bể UASB bằng cách sử dụng thiết bị tách rắn - lỏng – khí.
- Khử nitrat Nitrit và nitrat bị khử thành khí nitơ trong mơi trường thiếu khí. Cần phải cĩ một số chất hữu cơ làm nguồn cung cấp cacbon như metanol, acit acetic, đường…
- Hệ thống kết hợp các quá trình kị khí, thiếu khí và hiếu khí
Photpho và nitơ được loại bỏ trong hệ thống này. Nitơ được loại trong quá trình thiếu khí. Photpho được giải phĩng nhờ các quá trình kị khí và thiếu khí. Việc sử dụng photpho, ổn định chất hữu cơ và nitrat hĩa ammoniac được thực hiện trong bể phản ứng hiếu khí.
2.Sinh trưởng dính bám Lớp màng vi sinh phát triển trên bề mặt vật liệu đệm. Cơ chất được tiêu thụ trong lớp màng.
- Bể lọc khí Nước thải được đưa từ phía trên xuống qua các vật liệu tiếp xúc trong mơi trường kị khí. Cĩ thể xử lý nước thải cĩ nồng độ trung bình với thời gian lưu nước ngắn.
- EBR và FBR Bể gồm các vật liệu tiếp xúc như các, than, sỏi. Nước và dịng tuần hồn được bơm từ đáy bể đi lên sao cho duy trì vật liệu tiếp xúc ở trạng thái trương nở hoặc giả lỏng. Thích hợp với khi xử lý nước thải cĩ nồng độ cao vì nồng độ sinh khối được duy trì trong bể khá lớn. Tuy nhiên, thời gian satart- up tương đối lâu.
Bảng 2.1 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
- Đĩa sinh học quay Các đĩa trịn được gắn vào trục trung tâm và quay trong khi chìm hồn tồn trong nước. Màng vi sinh vật phát triển trong điều kiện kị khí và ổn định chất hữu cơ.
- Khử nitrat Quá trình sinh trưởng dính bám trong mơi trường kị khí và cĩ mặt của nguồn cung cấp cacbon, khử nitrit và nitrat thành khí nitơ.
3. Sinh trường lơ lửng và dính bám kết hợp.
Kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám để ổn định chất hữu cơ. C. Hồ xử lý hiếu khí-
kị khí
Hồ xử lý dạng này thường là những hồ tự nhiên hoặc nhân tạo và được lắp đặt lớp lĩt chống thấm. Quá trình sinh học xảy ra trong hồ cĩ thể là kị khí, tùy tiện hoặc hiếu khí.
D. Xử lý đất (land treatment)
Tận dụng thực vật, đặc tính của đất và các hiện tượng tự nhiên khác để xử lý nước rác bằng việc kết hợp các quá trình lý – hĩa – sinh cùng xảy ra.
E. Tuần hồn nước Nước rác cĩ nồng độ cao được tuần hồn về bãi rác.
Các phương pháp xử lý được trình bày trong bảng 2.1 đều cĩ thể áp dụng để xử lý các loại nước rác.Việc lựa chọn cơng nghệ xử lý cho nước ép rác tại các trạm trung chuyển căn cứ rất nhiều vào đặc tính của nước rác, vào các điều kiện vị trí địa lý và thời gian hữu ích của cơng trình. Diện tích cho việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải cũng cĩ vai trị nhất định trong việc quyết định lựa chọn cơng nghệ xử lý.
Diện tích xây dựng tại các trạm trung chuyển thường bị hạn chế nên các phương pháp xử lý sinh học tự nhiên như hồ sinh học, xử lý bằng đất… khơng thể áp dụng được. Các cơng trình được sử dụng để xử lý nước ép rác tại trạm trung chuyển thường là các cơng trình nhân tạo, với khối tích khơng lớn.
Đặc tính của nước rác thường đặc trưng bởi các chỉ tiêu như pH, COD, BOD5, TDS, SO42-, kim loại nặng, Ca2+ và một số chỉ tiêu khác. Chú ý rằng nước rác cĩ hàm lượng chất rắn hịa tan lớn và kim loại nặng nên cĩ thể ức chế quá trình xử lý sinh học. Đồng thời, xử lý sinh học chỉ loại được một phần nhỏ các chất rắn hịa tan. Khi nước