Phương án kết hợp giữa Trickling filter và Air stripping với hậu xử lý bằng quá trình

quá trình Fenton

Nguyên lý:

ƒ Thiết kế tháp TF sử dụng vật liệu đệm cĩ tính linh động cao, được thổi khí và hoạt động ở pH tự nhiên của NRR được bơm lên từống thu (8,0 đến 8,5), với kết cấu lắng và thu khí

ƒ NRR được giàn quay phân bố nhỏ giọt trên tầng đệm vật liệu. Các hợp chất nitơ hữu cơ (TKN) sẽ chuyển hĩa thành NH4-N và phân ly liên tục thành một phần NH3

ƒ Khí thải của TF chứa NH3 sẽđược hệ thống thổi khí thổi lên pha khí và thốt ra ngồi theo ống thu khí, được rửa qua dung dịch H2SO4 trước khi thải ra khơng khí xung quanh

ƒ Các muối kết tủa do pH cao hình thành trong quá trình phân hủy sinh học và phản ứng hĩa học, chẳng hạn như CaCO3 hay MeCO3… sẽ ở trong pha lỏng hoặc tích tụ trên bề mặt vật liệu đến một khối lượng tới hạn rồi rơi xuống pha lỏng. Sự linh động của vật liệu và luồng khơng khí thổi ngược giúp cho quá trình này xảy ra dễ dàng.

ƒ Pha lỏng với các muối kết tủa sẽ đi qua ống thu vào kết cấu lắng. Cĩ thể sử

dụng chất tạo bơng tụ gốc phèn nhơm nhằm hai mục đích: i)tách các chất lơ

lửng và cặn lắng tốt hơn và ii) điều chỉnh pH về gần giá trị trung tính hơn (~7.0)

ƒ Sau quá trình lắng, NRR sẽ được đưa vào HTXL NRR Vermeer – Eco hiện

hữu

ƒ NRR sau khi qua cơng đoạn xử lý sinh học sẽ được hậu xử lý bằng quy trình Fenton

ƒ Các chi tiết cụ thể như dây chuyền cơng nghệ đề xuất, tính tốn thiết kế, bố

trí mặt bằng, khái tốn chi phí đếu tư và dự kiến chi phí xử lý trình bày trong phương án chi tiết kèm theo báo cáo này.

K

KẾẾTTLLUUẬẬNNVVÀÀKKIIẾẾNNNNGGHHỊỊ A. Kết luận

ƒ Xử lý NRR tại nước ta nĩi chung và TP HCM nĩi riêng là một vấn đề lớn cĩ nhiều khĩ khăn kỹ thuật do chất thải rắn sinh hoạt ở ta về cơ bản chưa được phân loại.

ƒ Từ năm 2000, TP đã đầu tư thực hiện nhiều đề tài nghiên cứu xử lý NRR quy mơ PTN và pilot và qua đĩ đã rút ra được rất nhiều thơng tin, kiến thức về

vấn đề này

ƒ NRR cĩ cường độ cao và thành phần rất phức tạp, biến động mạnh qua ba giai đoạn rõ rệt. Giai đọan 1 kéo dài ~3÷6 tháng đầu, với COD, BOD đặc biệt cao, hàm lượng VFAs , SO42-, Ca2+, KLN cao, pH và NH4+-N tương đối thấp. Giai đọan 2 kéo dài ~2÷5 năm, với hàm lượng VFAs, SO42-, Ca2+, KLN giảm

70÷90%, pH trung tính, COD, BOD rất cao và NH4+-N tương đối cao. Giai

đọan 3, tiếp theo cĩ COD, BOD giảm nhiều, nhưng tỷ lệ COD/BOD lên tới ~5 ÷ 7, NH4-N tích lũy rất cao (500÷1.500 mg/l) và pH tương đối cao (8 – 8,2).

ƒ Hai vấn đề nan giải nhất là i) hàm lượng NH4-N cao và ii) Hàm lượng các chất hữu cơ khĩ phân hủy sinh học cao

ƒ Đểđạt được tiêu chuẩn mơi trường quốc gia hiện hành (TCVN 5945 - 2005), trong điều kiện mặt bằng hạn chế, chắc chắn sẽ phải áp dụng các cơng nghệ

kết hợp sinh học và hĩa lý kể cả oxy hĩa tăng cường (AOPs).

ƒ Đối với vấn đề hàm lượng ammonia cao và rất cao trong NRR, cơng nghệ

N&DeN truyền thống khĩ đạt được hiệu qủa cao, trong khi phương pháp air stripping thuần túy tuy cĩ thể loại ammonia với hiệu suất rất cao, nhưng khơng loại được TKN, ngồi ra địi hỏi tiêu thụ một lượng hĩa chất lớn , đồng thời sinh ra chất thải thứ cấp xử lý cũng rất tốn kém.

ƒ Mơ hình TF kết hợp thổi khí cho thấy cĩ thể loại ammonia với hiệu suất khá cao mà khơng cần sử dụng hố chất, đồng thời cho phép loại một phần COD và chuyển hĩa các chất hữu cơ khĩ phân hủy, cũng như chuyển hĩa và loại TKN. Tuy nhiên cần lựa chọn một hiệu suất loại ammonia phù hợp

ƒ Hướng nghiên cứu áp dụng cơng nghệ anammox cũng đã cho những kết quả

ban đâu rất khả quan. Sinh khối anammox kết hợp quá trình SHARON cho

phép loại ammonia với hàm lượng lên tới 500 – 800 mg/l đạt hiệu suất lên tới ~90%, trong khi đĩ tiết kiệm được rất nhiều hĩa chất, năng lượng, lại khơng tạo ra chất thải thứ cấp. Tuy nhiên để áp dụng cơng nghệ này xử lý NRR

Báo cáo tổng hợp: Đề xuất phương án cơng nghệ khả thi để cải tạo HTXL NRR hiện hữu tại BCL Gị Cát trên cơ sở áp dụng các kết quả của các ĐTNC do Sở KHCN Tp. HCM chủ trì giai đoạn 2000-2007

thành cơng cần lưu ý đến hai vấn đề là i) hàm lượng ammonia đặc biệt cao và ii) hàm lượng muối tan cũng rất cao.

ƒ Trong điều kiện cĩ mặt bằng rộng, cĩ thể áp dụng cơng nghệ hồ sinh học nhiều bước với cơng đoạn sử dụng thực vật nước cuối cùng vì giá vận hành thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp hĩa lý.

ƒ Mơ hình quay vịng NRR cũng đã được thí nghiệm và áp dụng. Mơ hình này

giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy rác, tăng lương LFG thu được, giảm

cường độ NRR và về mùa khơ, làm giảm rất đáng kể lượng NRR cần xử lý

ƒ Tĩm lại. các đề tài thu nhận được rất nhiều thơng tin quý báu, nền tảng để xây dựng cơng nghệ thích hợp. Tuy nhiên chưa phải các kết quả này luơn được phản ánh trong cơng tác thiết kế và triển khai cơng trình

ƒ Cĩ thể đề xuất một số (5) phương án để hồn thiện HTXL NRR hiện hữu ở

BCL Gị Cát, bao gồm i)Phương án quay vịng NRR; ii) Phương án áp dụng

cơng nghệ hĩa học – hĩa lý và AOPs ; iii) Phương án áp dụng cơng nghệ thổi

khí (air stripping); iv) Phương án áp dụng cơng nghệ ANAMMOX và v)

Phương án áp dụng cơng nghệ kết hợp TF và thổi khí với hậu xử lý bằng quá trình Fenton

ƒ Trên cơ sở cân nhắc các tiêu chí lựa chọn, đã đề xuất hai phương án, một cho trước mắt và một cho lâu dài

B. Kiến nghị

ƒ Trước mắt cĩ thể thực hiện phương án đề xuất, cụ thể là phương án 5, bao gồm cơng đoạn tiền xử lý với tháp kết hợp TF và thổi khí và cơng đoạn hậu xử lý với quá trình Fenton

ƒ Phương án đề xuất nên thực hiện dưới dạng dự án sản xuất thử cĩ thu hồi vốn

ƒ Về lâu dài rất nên đầu tư nghiên cứu đặc biệt ở quy mơ pilot để hồn chỉnh cơng nghệ anammox xử lý NRR vì phương án này thân thiện với mơi trường hơn nhiều

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. A. Vilar, S.Gil, M.A. Aparicio, C. Kennes, M. C. Veiga (2006), Application of

anaerobic and Ozonation processes in the landfill leachate treatment – Water Practice & Technology, Vol 1, N 3.

2. A. Mosquera – Corral, F. González, J.L. Campos, R. Méndez (2005),

Partialnitrification in a SHARON reactor in the presence of salts and organic carbon compounds.

3. C. Hellinga, A.A.J.C. Schellen, J.W. Mulder, M.C.M. Van Loosdrecht and J.J.

Heijnen (1998), The SHARON process: An innovative method for nitrogen reoval from ammonium – rich waste water.

4. Christian Fux, Marc Boehler, Philipp Huber, Irene Brunner, Hansruedi Siegrist

(2002), Biological treatment of ammonium – rich wastewater by partial nitritation and subsequent anaerobic ammonium oxidation (anammox) in a pilot plant.

5. J.J. Wu, C.C. Wu, H.W. Ma, C.C. Chang- Treatment of landfill leachate by

ozone-based advanced oxidation processes – Chemosphere, Vol 54, N 7, 997- 1003 (2004)

6. Kavanaugh, M. C., and R. R. Trussell (1980), “Design of Stripping towers to

strip volatile contaminants from drinking water” Journal American water works association, vol.72., no. 12, p. 684

7. J. L. de Morais (2005), P. P. Zamora – Use of advanced oxidation processes to

improve the biodegradability of mature landfill leachate – J. of Hazardous Materials, Vol 123, Issues 1-3, 181-186.

8. Metcalf & Eddy (2003), Wastewater Engineering Treatment and Reuse

9. Metcalf and Eddy (2005), Wastewater Engineering Treatment and Reuse 4th

ed.

10. Third K. A. 2003. Oxygen management for optimizationof nitrogen removal in

sequencing batch reactor. Ph.D Thesis, Murdoch Universiti, Australia.

11. Trần Minh Chí và ctv. (2003), “Nghiên cứu cơng nghệ kỵ khí kết hợp xử lý nước rỉ bãi rác”, Tp. HCM.

12. Trần Minh Chí (2006), “Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ ơxy hĩa ammonium

kỵ khí (ANAMMOX) để xử lý nước thải cĩ hàm lượng nitơ cao”.

13. Trần Minh Chí và ctv. (2007), Báo cáo chuyên đề: “Các quá trình khử COD

trong nước rỉ rác bằng phương pháp AOP”, Tp. HCM

14. Nguyễn Phước Dân (2007), Báo cáo chuyên đề: “Các thiết bị khử nitơ trong nước rỉ rác”, Tp. HCM

Báo cáo tổng hợp: Đề xuất phương án cơng nghệ khả thi để cải tạo HTXL NRR hiện hữu tại BCL Gị Cát trên cơ sở áp dụng các kết quả của các ĐTNC do Sở KHCN Tp. HCM chủ trì giai đoạn 2000-2007

nâng cao hiệu quả và giảm chi phí xử lý NRR”, Sở Khọc & Cơng nghệ Tp. HCM.

16. Nguyễn Thị Phương Loan (2007), Báo cáo chuyên đề: “Các quá trình và thiết

bị khử nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp air stripping”, Tp. HCM 17. Trần Ứng Long (2007), Báo cáo chuyên đề: “Mơ tả hệ thống xử lý nước rỉ rác

Gị Cát hiện hữu và các quá trình – thiết bị khử COD trong nước rỉ rác bằng

phương pháp hĩa học”, Tp. HCM

18. Trung Tâm Cơng Nghệ Và Quản Lý Mơi Trường-CENTEMA (2003). “Nghiên

cứu triển khai xây dụng hệ thống xử lý nước rị rỉ cơng suất 400 m3/ngđ & áp dụng thử nghiệm tại bãi chơn lấp Gị Cát”.

19. Nguyễn Văn Phước (2007), Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Nghiên cứu triển khai cơng nghệ xử lý nước rác bằng chế phẩm vi sinh trên giá thể Diatomit quy mơ 10 m3/ngày.

20. Ngơ Kế Sương (2007), Báo cáo chuyên đề: “Các quá trình khử nitơ trong nước rỉ rác bằng cơng nghệ sinh học”, Tp. HCM

21. Nguyễn Việt Thu (2007), Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Hịan chỉnh quy trình

cơng nghệ xử lý NRR Gị Cát cơng suất 10 m3/ngày”, Sở Khoa học & Cơng

nghệ Tp. HCM.

22. Trần Mạnh Trí (2007), Báo cáo nghiệm thu đề tài: “Áp dụng các quy trình oxi hĩa nâng cao để xử lý NRR đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý Gị Cát, thực hiện trên hệ Pilot 15-20 m3/ngày”, Sở KH&CN Tp. HCM.

P

PHHỤỤ LLỤỤCC

C

CÁÁCC BBÁÁOO CCÁÁOOCCHHUUYYÊÊNN ĐĐỀỀ

1. Báo cáo chuyên đề: Xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng cơng nghệ sinh học (nitrification và denitrification, anammox, chế phẩm vi sinh)

2. Báo cáo chuyên đề: Mơ tả hệ thống xử lý NRR Gị Cát hiện hữu và các quá trình - thiết bị khử COD trong NRR bằng phương pháp hĩa học 3. Báo cáo chuyên đề: Các thiết bị khử Nitơ trong NRR (nitrification và

denitrifivcation, anammox và chế phẩm vi sinh)

4. Báo cáo chuyên đề: Các quá trình và thiết bị khử Nitơ trong NRR bằng phương pháp Air stripping

5. Báo cáo chuyên đề: Các quá trình khử COD trong NRR bằng phương pháp AOP

MỤC LỤC

1. THUYẾT MINH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ...2 1.1. Sơđồ hiện hữu HTXL NRR bãi chơn lấp Gị Cát ...2 1.2. Các vấn đề kỹ thuật và nguyên nhân chính...7 1.3. Trục trặc kỹ thuật và nguyên nhân chính...9 1.4. Các giải pháp đã và đang tiến hành. Ưu điểm và hạn chế...10 1.5. Các phương án đề xuất...10 1.5.1. Phương án quay vịng NRR... 10 1.5.2. Phương án áp dụng cơng nghệ hĩa học và AOPs ... 10 1.5.3. Phương án áp dụng cơng nghệ thổi khí (air stripping)... 11 1.5.4. Phương án áp dụng cơng nghệ ANAMMOX... 12 1.5.5. Phương án kết hợp giữa Trickling filter cĩ thổi khí (Air stripping) cĩ vật liệu tiếp xúc với hậu xử lý bằng quá trình Fenton ...13 2. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ CẢI TẠO HTXL NRR BCL GỊ CÁT...14 2.1. Các tiêu chí lựa chọn giải pháp cơng nghệ...14 2.2. Sơđồ cơng nghệđề xuất (xem hình 2) ...14 2.3. Thuyết minh cơng nghệ: ...14 2.4. Những ưu điểm của phương án đề xuất ...15 2.5. Dự kiến kết quả xử lý sau khi thực hiện phương án cải tạo đề xuất ...16 2.6. Các hạng mục cơng trình đơn vị lắp đặt bổ sung...16 3. TÍNH TỐN LƯỢNG KHÍ CUNG CẤP CHO QUÁ TRÌNH LỌAI NH4-N TRONG NƯỚC RỈ RÁC THEO PHƯƠNG PHÁP THỔI KHÍ AIR STRIPPING ...18 4. BỐ TRÍ MẶT BẰNG CÁC HẠNG MỤC CƠNG TRÌNH ĐƠN VỊ BỔ SUNG...19 6. KHÁI TĨAN CHI PHÍ VẬN HÀNH...20 7. KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ………...21 7.1. Kết luận ...21 7.2. Kiến nghị...21

1. THUYẾT MINH LỰA CHỌN CƠNG NGHỆ

1.1. Sơđồ hiện hữu HTXL NRR bãi chơn lấp Gị Cát

Bãi chơn lấp Gị Cát cĩ diện tích 25 ha với vốn đầu tư lên đến 22 triệu USD

được xây dựng theo tiêu chuẩn cao hơn (tiêu chuẩn của bãi chơn lấp vệ sinh hiện

đại), thời gian họat động của BCL Gị Cát từ năm 2001 đến 2006. Hệ thống xử lý

NRR tại BCL Gị Cát được xây dựng với cơng suất 400m3/ngày đêm. Sơ đồ dây

chuyền xử lý nước rỉ rác của bãi chơn lấp Gị Cát theo cơng nghệ của Hà Lan được trình bày tĩm tắt theo sơđồ khối như sau:

XỬ LÝ BẬC 1 XỬ LÝ BẬC 2 XỬ LÝ BẬC 3 XỬ LÝ BẬC 4 Khử Canxi Trung hịa Nước rỉ rác thơ

Phân hủy sinh học kỵ khí trong bể UASB Xử lý tiền khử Nitơ trong bể anoxic Phân hủy sinh học hiếu khí trong bể aeroten

Xử lý hậu khử nitơ trong bể anoxic Lắng

Keo tụ, tạo bơng bằng FeCl3 và polyme Lắng

Lọc cát Lọc Micro Lọc NANO Ra nguồn tiếp nhận

Báo cáo chuyên đề: Phương án cải tạo hệ thống xử lý NRR bãi chơn lấp Gị Cát trên cơ sở hệ thống hiện hữu

________________________________________________________________________________________________________________________________________

Hình 1. Sơđồ hiệu hữu HTXL NRR BCL Gị Cát – 400 m3/ng.đêm

Bảng 01: Kích thước các cơng trình xử lý chính

STT TÊN CƠNG TRÌNH KÍCH THƯỚC (*)

(L x W x H) (m) VẬT LIỆU SỐ LƯỢNG A Xử lý bậc 1 1 Bể phân phối ĐK x H = 0.6 x 2.5 SUS 304 01 bể 2 Bể trộn 1 5.25 x 4 x 3.2 BTCT 01 bể 3 Bể trộn 2 5.25 x 2 x 3.2 BTCT 01 bể 4 Tháp khử canxi ĐK1/ĐK2xH=3.29/1.64x4.75 SUS 304 01 bể 5 Bể UASB 10 x 10 x 5.5 BTCT 02 bể B Xử lý bậc 2 6 Bể tiền khử Nitơ 10 x 10 x 5.5 BTCT 01 bể (cải tạo từ bể UASB cũ) 7 Bể làm thống ĐK x H =18 x 4.5 Thép, bọc lĩt HDPE 01 bể 8 Bể hậu khử nitơ 8 x 8 x 4 BTCT 01 bể 9 Bể lắng 8 x 8 x 4 BTCT 01 bể 10 Bể nén bùn 4 x 4 x 4 BTCT 01 bể 11 Bể bùn 1.9 x 1.8 x 3.2 BTCT 01 bể 12 Bể bùn sệt 1.9 x 1.8 x 3.2 BTCT 01 bể 13 Bể nước dư 1.9 x 1.8 x 3.2 BTCT 01 bể 14 Bể nước sau xử lý 1.9 x 1.8 x 3.2 BTCT 01 bể C Xử lý bậc 3

15 Thiết bị hĩa lý (PCTU), gồm + Bể keo tụ + Bể tạo bơng + Thiết bị lắng tấm nghiêng + Trộn tĩnh 5.5 x 2 x 2.6 Thép, sơn bảo vệ epoxy 01 bộ D Xử lý bậc 4 16 Thiết bị lọc cát Diện tích lọc 1.2m2 FRP 04 bộ 17 Thiết bị lọc Micro 08 bộ 18 Thiết bị lọc Nano 10 bộ Ghi chú: (*) : Kích thước lọt lịng của bể

L : Chiều dài bể W : Chiều rộng bể H : Chiều cao bể ĐK : Đường kính bể

Bảng 02: Danh mục thiết bị chính

STT TÊN THIẾT BỊ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT SỐ

LƯỢNG A Xử lý bậc 1

1 Bơm nước thải đến hệ

thống xử lý bậc 2 BQ=28mơm chìm 3/h, H=12m, P=2HP/380V/3pha 01 cái

STT TÊN THIẾT BỊ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT SỐ

LƯỢNG

UASB Q=90m3/h, H=13m, P=8.7HP/380V/3pha/50Hz

3 Bơm chuyển hĩa chất Qmax=11m3/h, Hmax=13m, 380V/3pha/50Hz 01 cái 4 Bơm định lượng Bơm màng Qmax = 120l/phút, H=20m, 220V/50Hz 01 cái 5 Lưu lượng kế Thang đo: 15-150m3/hr Thể hiện tốc độ dịng chảy Thể hiện tổng lưu lượng 02 cái 6 Lưu lượng kế Thang đo : 24 -240m3/h Thể hiện tốc độ dịng chảy Thể hiện tổng lưu lượng 01 cái 7 Lưu lượng kế Thang đo : 54 – 540m3/h Thể hiện tốc độ dịng chảy Thể hiện tổng lưu lượng 01 cái

8 Máy khuấy hĩa chất P=0.5HP/380V/50Hz 01 cái