1.3 Tình hình nghiên cứu xử lý nước rác
1.3.1 Một số công nghệ xử lý nước rác trên thế giới
Rác sinh hoạt ở các nước phát triển được phân loại nghiêm ngặt tại nguồn nên thành phần ô nhiễm không lớn và ít biến động. Nước rác ít thành phần độc hại gây kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật nên công nghệ sinh học được áp dụng phổ biến trong xử lý.
Hầu hết các công nghệ hiện đang được áp dụng trên thế giới đều kết hợp xử lý yếm - hiếu khí. Tại bãi Ammasuo (Phần Lan) công nghệ được áp dụng là kết hợp yếm khí (UASB) - hiếu khí (Aeroten), với hàm lượng COD dòng vào từ 1.500- 33.000mg/l, nitơ từ 80-260mg/l, hiệu quả xử lý đạt 80-90%; hiệu quả xử lý nitơ NH4+
đạt 65-99%
[11]. Cũng với công nghệ này tại bãi rác Zapdnaya- (Nga) cho hiệu quả xử lý đạt 86- 93% với COD và 73-95% với nitơ và 72% với phốtpho [11].
Dòng vào Dòng ra
Hình 1.9 Công nghệ xử lý nước rác tại bãi Ammasuo (Phần Lan) Xử lý yếm khí Xử lý hiếu khí
Bảng 1.5 Hiệu quả xử lý N- NH4+
và COD bằng quá trình yếm khí – hiếu khí kết hợp tại bãi rác Ammasuo – Phần Lan [21]
Quá trình xử lý Nhiệt độ (oC)
COD đầu vào (mg/l)
Hiệu suất xử lý COD (%)
NH4-N (mg/l)
Thời gian lưu (ngày)
Hiệu xuất xử lý nitơ Xử lý yếm khí 18-23 1.500-3.300 70-75 80-260 1 < 5 Xử lý hiếu khí 10-11 400-1.000 20-80 80-250 4,2 65-99,9
Xử lý kết hợp 80-90 5,5 65-99
Công nghệ SBR (gồm 1 hệ 3 bể hoạt động luân phiên liên tục theo sơ đồ Hình 1.10) được nghiên cứu ở Anh năm 1992 và được áp dụng tại bãi chôn lấp hợp vệ sinh Deepmoor và bãi chôn lấp hở Gairtloch (Scotlen) hiệu quả xử lý COD 90%, nitơ NH4+ 98% [11].
Hình 1.10 Công nghệ xử ý nước rác bãi chôn lấp Deepmoor Anh
Bảng 1.6 Kết qu vận hành hệ thống xử lý bằng công nghệ SBR tại Deepmoor (Anh) và Gairtloch (Scotlen) [9]
Thông số Bãi chôn
lấp pH COD (mg/l) BOD5 (mg/l)
N-NH4 (mg/l) Dòng vào Gairloch Deepmoor 6,7 7,5 1.070 830 1.033 400 227 167
Dòng ra Gairloch Deepmoor
8,3 7,6
163 162
40 7
1,0 0,6 Hiệu suất xử lý Gairloch Deepmoor - 90%
99%
90%
99%
98%
99%
Trạm xử lý nước rác bãi chôn lấp Buckden South (Anh) sử dụng công nghệ kết hợp: SBR - Bãi lau sậy 1 - Bể oxy hóa bằng ozone - Bãi lau sậy 2 - Xả vào sông [1].
Ở bãi chôn lấp USEPA (Mỹ) nước rác được xử lý qua bể keo tụ bằng vôi - SBR - lọc cát - hấp phụ bằng than hoạt tính - khử trùng [1].
Một trong những công nghệ xử lý nước rác được áp dụng ở Đức là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học. Bước đầu tiên trong công nghệ xử lý là quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ. Quá trình lắng được thực hiện Dòng vào
Xử lý bùn
Nước sau xử lý
Giai đoạn nạp (khuấy trộn không sục khí)
Giai đoạn khuấy trộn sục khí
Giai đoạn lắng, tách
bùn
phân hủy sinh học bằng ozon. Sau oxi hóa bằng ozon các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học tiếp tục được loại bỏ trong thiết bị dạng đĩa lọc sinh học, đây là bước cuối cùng của dây chuyền xử lý.
Công nghệ xử lý nước rác ở miền Bắc nước Đức (Hình 1.11) [21].
Hình 1.11 Công nghệ xử lý sinh h c kết hợp oxy hóa bằng Ozon
Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong nước như COD, NH4+ sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải. Nồng độ các chất ô nhiễm sau mỗi công đoạn xử lý được thể hiện trong Bảng 1.7.
Bảng 1.7 Hiệu qu xử ý ng ạn Thông số Đơn vị Đầu vào Ra khử Ra oxy
hóa
Ra sinh
học Nồng độ giới hạn
COD mg/l 2.600 900 130 70 200
NH4
+ mg/l 1.100 0,3 - - 70
Công nghệ (Hình 1.11) cũng được áp dụng tại bãi Sudokwon (Hàn Quốc) với công suất 3.500 - 7.500 m3/ngày.
Nước rác của bãi chốn lấp Hàn Quốc có tỉ lệ BOD/COD khoảng 0,3 – 0,4 phương pháp sinh học kết hợp hóa lý tỏ ra có hiệu quả. Hiệu quả khử amoni đạt 99%
(Bảng 1.8). Tuy nhiên tổng nitơ đầu ra lên đến 240mg/l. Có hiện tượng này là do amoni dòng vào cao (2.000mg/l) do vậy quá trình khử nitơ bằng phương pháp truyền thống không đạt hiệu quả.
Nguồn tiếp nhận Oxy hóa với Ozon
Đĩa lọc sinh học
Khử nitrat Lọc Lắng Nước ríc rác
Nitrat hóa
Bảng 1.8 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý [21]
Thông số Trước xử lý Sau xử lý
COD (mg/l) 2.200 – 3.600 220 – 300
BOD5 (mg/l) 700 – 1.600 -
Nitơ tổng (mg/l) 1.300 – 2.000 54 – 240 N-NH4
+ (mg/l) 1.200 – 1.800 1 – 20
Độ màu - 171
Công nghệ này được vận hành khá thành công từ tháng 3 năm 2000 đến tháng 11năm 2003, nồng độ COD đầu ra dao động trong khoảng 200 – 300 mg/l. Tuy nhiên trong quá trình vận hành có hiện tượng bông cặn nổi lên, dẫn đến độ màu sau xử lý cao. Từ tháng 12 năm 2003 cho đến nay đã được cải tiến theo sơ đồ Hình 1.12. Hiệu quả xử lý COD cho kết quả tương tự, hiệu quả khử màu cao hơn do keo tụ hai bậc đạt 171 Pt-Co (trong khi oxy hóa đạt 232 Pt-Co).
Hàm lượng COD ra còn cao là 220-300mg/l là do một số hợp chất hữu cơ khó hoặc rất chậm phân hủy sinh học như axit fulvic, humic ... vẫn không thể được khử hoàn toàn bằng quá trình keo tụ.
Một số nghiên cứu xử lý nước rác bằng bãi lọc trồng cây
- Andrzey và cộng sự (2012) nghiên cứu xử lý nước rác bằng bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng (kích thước 0,8x0,05x0,55m) thực vật sử dụng là sậy và liễu. Kết quả
Nước sau xử lý Khử nitrat
Bể keo tụ 1
Bể keo tụ 2 Bể ổn định
Thiết bị phân hủy kỵ khí
Nitrat hóa Nước rác
Hình 1.12 Công nghệ xử ý nước ríc rác bãi chốn lấp Sudokwon [21]
- Yalcuk Arda (2009) đã nghiên cứu xử lý nước rác bằng bãi lọc dòng chảy đứng và dòng chảy ngang (kích thước 1,0x0,5x0,4m) sử dụng cây cỏ nến. Kết quả nghiên cứu cho thầy: Bãi lọc dòng chảy đứng hiệu suất xử lý COD từ 13-30%; NH4+ 56,2 - 67,4%; PO43- 27,6-83%. Bãi dòng chảy ngang COD từ 15,2-60,9%; NH4+ 17,8-49%;
PO43- 26,3-61% [100]
- Zupancic Maija Justin (2008) sử lý kết hợp bãi dòng chảy ngang và dòng chảy đứng xử lý nước rác sử dụng cây sậy. Kết quả nghiên cứu cho thấy SS đạt 83,7%;
COD đạt 40,9% (dòng vào 1508mg/l); BOD5 đạt 65,5% (dòng vào 193mg/l); NH4+ 41,9% (dòng vào 327mg/l) [106].
Kết quả nghiên cứu cho thấy xử lý nước rác bằng bãi lọc trồng cây có ưu điểm trong xử lý COD và NH4+. Đây là những thành phần gây ô nhiễm khó xử lý.