TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÃI CHÔN LẤP
5.2.6. Tính toán lưu lượng nước rỉ rác
Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp.
Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Nước có thể thấm vào theo một số cách sau đây:
• Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp;
• Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác;
• Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi được phủ đất và trước khi ô rác được đóng lại;
• Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đầy (ô rác được đóng lại).
Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ ẩm giữ nước. Độ giữ nước của CTR là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không
sinh ra dòng thấm hướng xuống dưới tác dụng của trọng lực. 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 các chất thải do các thiết bị đầm nén. Sự phân hủy các chất hữu cơ trong rác chỉ phát sinh nước rỉ rác với lượng nhỏ.
Lượng nước rỉ rác sinh ra phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, diện tích bề mặt bãi, nhất là khí hậu và lượng mưa. Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng nước rác sẽ tăng dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa bãi chôn lấp do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng trên mặt có khả năng giữ nước để nó bốc hơi, làm giảm độ ẩm thấm vào.
Tính lượng nước rác:
Lượng nước rác rò rỉ sinh ra từ bãi rác được tính theo công thức: Q = M(W1 – W2) + [P(1 – R) – E] * A
Trong đó:
Q : là lưu lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi rác (m3/ngày) M : khối lượng rác trung bình ngày (tấn/ngày)
W2: độ ẩm của rác sau khi nén (%) W1: độ ẩm của rác trước khi nén (%)
P : lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất (mm/ngày) R : hệ số thoát nước bề mặt
(Bảng 7.6 Quản Lý CTR – Trần Hiếu Nhuệ, NXBXD – 2001)
E : lượng nước bốc hơi (mm/ngày) A : diện tích chôn rác mỗi ngày (m2) Chọn các thông số:
W2 = 15% (thường từ 10 – 35%) W1 =70%
P = 7,5 (mm/ngày)
E = 5 (mm/ngày) (thường 5 – 6 mm/ngày)
R = 0,15 (Đất chặt, độ dốc 0-2% thì hệ số thoát nước bề mặt là 0.13-0.17). Thể tích rác trung bình mỗi ngày là:
108 / 0,8 = 135 (m3)
Diện tích chôn lấp mỗi ngày với chiều cao lớp rác và lớp đất phủ sau mỗi ngày là 0,8m (lớp rác 60 cm và lớp phủ xen kẽ là 20 cm): 135 / 0,8 = 168,75 (m2) A = 168,75 (m2) Vậy: Q = 108 (0,7 – 0,15) + [0,0075(1 – 0,15) – 0.005]* 168,75 = 59,63 (m3/ngày), Chọn Q = 60 m3/ngày) 5.3. Tính toán hệ thống xử lý nước rỉ rác
Nước thải từ bãi rác có nồng độ ô nhiễm cao, ngoài chất hữu cơ ra trong nước rò rỉ còn có chứa nhiều thành phần ô nhiễm khác, vì vậy chúng ta cần phải xử lý trước khi cho thải ra ngoài môi trường. Chất lượng nước khi thải ra môi trường cần phải đạt tiêu chuẩn loại II (TCVN 6984 – 2001, loại II).
Trong giai đoạn đầu của bãi rác mức độ ô nhiễm của nước rò rỉ là rất cao, nhưng sau một thời gian mức độ này giảm xuống và chỉ còn các chất không phân hủy sinh học là tồn tại. Chất lượng nước rò rỉ thường quyết định bởi thành phần của rác, song đồng thời cũng có một số yếu tố khác ảnh hưởng đến nó như dạng bãi rác, phương thức chôn lấp, kích thước bãi rác, thời gian chôn rác…. Chính vì vậy, để có thể có được chất lượng nước rò rỉ phục vụ công việc thiết kế hệ thống xử lý, người ta thường dựa vào chất lượng nước rò rỉ của những bãi rác có loại rác tương tự hoặc ở những bãi rác tương tự.
Các phương pháp xử lý nước rỉ rác :
• Tuần hoàn nước rác
Nước rác nguyên chất được bơm tuần hoàn trở lại bãi rác để cung cấp thêm độ ẩm cho quá trình phân hủy bên trong bãi chôn lấp. Đồng thời các chất hữu cơ, BOD, COD có trong nước rác sẽ được giữ lại trong bãi chôn lấp để làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, góp phần làm sạch nước rác.
Mặc dù đây là phương pháp rẻ tiền, dễ tiến hành nhưng về lâu dài khó khả thi. Khi lượng rác ngày càng tăng, phương pháp này sẽ không giải quyết hết lượng nước rác. Thêm vào đó, tuy phương pháp này làm giảm BOD, COD nhưng lại làm tăng nồng độ chất vô cơ, kim loại nặng trong nước rác, nên nó thích hợp cho nước rác từ CTR sinh hoạt hơn là CTR công nghiệp.
• Ứng dụng các quá trình sinh học để xử lý nước rỉ rác từ bãi rác
Xử lý hiếu khí: Các công trình thường sử dụng là bể Aeroten, hồ ổn định có
sục khí, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học, cánh đồng tưới tự nhiên….
Nhận xét:
Các công trình xử lý thường chiếm diện tích lớn. Hơn nữa, nước rác có hàm lượng ô nhiễm rất cao nên xử lý hiếu khí sẽ rất tốn kém. Phương pháp này chỉ thích hợp ở giai đoạn cuối cùng khi nước rác đã qua các giai đoạn xử lý chính.
Xử lý kỵ khí: hệ thống lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở, công nghệ đệm
bùn kỵ khí dòng chảy ngược (UASB).
Nhận xét:
So với xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí nước rỉ rác cho thấy tính khả thi cao hơn và nhiều ưu điểm vượt trội:
- Chi phí đầu tư, vận hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng mà còn có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ biogas ;
Nhìn chung, quá trình sinh học có thể áp dụng để xử lý nước rỉ rác từ những bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa với hiệu quả khử cao, làm giảm phần lớn các chất hữu cơ trong nước thải.
Tuy nhiên các nghiên cứu ban đầu cho thấy, quá trình sinh học không có khả năng xử lý nước rò rỉ từ những bãi chôn lấp đã đóng cửa hơn một năm, cũng như một số loại nước rỉ rác có hàm lượng ô nhiễm quá cao hay có tỷ số BOD/COD thấp.
• Ứng dụng các quá trình hóa lý để xử lý nước rò rỉ từ bãi rác
Keo tụ – tạo bông: Phương pháp này được áp dụng để khử các chất ô nhiễm
dạng keo (kích thước quá nhỏ) bằng cách sử dụng chất đông tụ để trung hòa điện tích các hạt keo rắn, nhằm liên kết chúng lại với nhau, tạo nên các bông cặn có thể lắng bằng trọng lực.
Các chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, trong đó phổ biến nhất là Al2(SO4)3 vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động cao trong khoảng pH = 5 – 7,5. Ngoài ra, người ta còn thêm các chất trợ đông tụ giúp nâng cao tốc độ lắng của bông keo, giảm thời gian quá trình và giảm liều lượng chất đông tụ cần thiết.
Tuyển nổi: Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất
lơ lửng không tan, các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm. Quá trình này được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là không khí) vào trong pha lỏng. Các bọt khí kết dính với các hạt, kéo chúng cùng nổi lên trên bề mặt và sau đó lớp váng này được thu gom nhờ thiết bị vớt bọt.
Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tư và chi phí năng lượng vận hành thấp, có độ lựa chọn tách các tạp chất, tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng; nhược điểm là các lỗ mao quản thường hay bị bẩn, tắc.
Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ thường được sử dụng rộng rãi để làm sạch
triệt để các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học. Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính, các chất tổng hợp, một số chất thải của sản xuất như tro, mạt sắt, đất sét, silicagen…phương pháp này có hiệu quả lọc cao nhưng thường chỉ sử dụng ở giai đoạn cuối.
Thẩm thấu ngược: Thẩm thấu ngược được ứng dụng để loại các chất vô cơ
hòa tan (khử muối), làm loãng nồng độ chất vô cơ trong dung dịch. Đây là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới áp suất cao. Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các hạt (phân tử, ion bị hydrat hóa) có kích thước không lớn hơn kích thước phân tử dung môi. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc nhiều vào tính chất của màng lọc. Thẩm thấu ngược cũng chỉ được dùng ở giai đoạn cuối của quá trình xử lý sau khi đã qua xử lý sinh học hoặc đã tách loại các chất lơ lửng.
• Ứng dụng các quá trình hóa học để xử lý nước rò rỉ từ bãi rác
Trung hòa: Là phương pháp thông dụng và đơn giản nhất đối với các chất ô
nhiễm vô cơ, bằng cách thêm axit hoặc bazơ để điều chỉnh pH đến mức chấp nhận được.
Kết tủa: Là phương pháp thông dụng nhất để khử kim loại và một số anion.
Kim loại bị kết tủa dưới dạng hydroxyt, sunfide và carbonite bằng cách thêm các chất làm kết tủa và điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình. Phương pháp này có thể khử hầu hết các kim loại (As, Cd,Cr3+, Cu, Fe, Pb, Ni, Zn…) và nhiều loại anion (PO43-, SO42-, F-…).
Oxy hóa - khử: Phương pháp oxy hóa – khử có khả năng phân hủy hầu hết
các chất hữu cơ và vô cơ trong nước rác, chuyển các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành dễ phân hủy sinh học (nâng tỷ lệ BOD/COD, giảm COD). Phương pháp này còn được ứng dụng khử độc một số chất vô cơ (cyanide, amonia, một số kim loại Fe, Mn, Se, Cr…).
Phương pháp này được thực hiện bằng cách thêm vào nước rác các tác nhân oxy hóa, tác nhân khử ở pH thích hợp. Các chất oxy hóa có thể sử dụng là clo ở dạng khí hoặc hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi permanganat kali, bicrommat kali, peroxyt hydro (H2O2),ozon, MnO2....