Nghiên cứu công nghệ uv – fenton nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn nam bình dương
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (20.62 MB, 50 trang )
TRUONG DAI HOC NONG LAM TP.HCM
KHOA MOI TRUONG VA TAI NGUYEN
rer Lash
1955⁄4
DE CUONG
PHUONG PHAP NGHIEN CUU KHOA HOC MOI TRUONG
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ UV - FENTON
NHAM NANG CAO HIEU QUA XU LY NUOC RI
RAC TAI BAI CHON LAP CHAT THAI RAN
NAM BINH DUONG
GVHD. TS. Lé Quéc Tuan
Thuc hién: Nhom DH11MT
1. Trần Thị Hồng Phụng
11127170
2. Trần Thị Thủy
11127217
3. Trần Thị Kim Thoa
11127211
4. Trần Hoàng Ngọc
11127021
5. Nguyễn Thanh Tân
11127313
6. Nguyễn Thị Ngọc Mỹ
11127137
7. Nguyễn Thị Hằng
11127292
Tp. Hơ Chí Minh, tháng 10 năm 2013
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
MỤC
Chương 1: MỞ ĐẦU. . . . . . . . . . . . .-(|
ST
LỤC
111 1111111 1111 T1 T111 TT 1 T11 1 TT H111
rệt 5
ee
5
H. — Tính cấp thiết của đề tài....................................
-- << 5 ư
E9. ưng gơgøge 5
II...
nä...............,ÔỎ
6
IV.
Đối tượng và phạm vỉ nghiên CỨU.................................-2< S25 e s9 eseSxesssse 6
v.
Ý ¡1E
u:TR,.
8) PP ồễồ”.'ỐẦ£Ÿ........................
6
Chương 2: TÔNG QUAN VỀ CÁC TÀI LIỆU LIÊN QUAN.........................
- - - S6 Sex sec 6
1.
H.
Tổng quan về thành phần nước rÏ rÁC ..........................
.-- 5 << s° 5° s99 se 59 s9 se se 6
1.1
Thành phần nước rỉ rác trên thế giỚi. . . . . . . . . . .
--- s5 s3
9 E9
cư 5 gu
6
1.2
Thanh phan nước rỉ rác Việt Nam ........................-G- G- SE SE x4 S93 3S hư gx gi
10
1.3.
Tính chất nước rỉ rác của bãi chơn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương. ......................... 14
— Các phương pháp xử lý nước FỈ FÁC............................
co co 0S 9 S90 90.6.9090 0000 006 9969686866606066996 16
1.1
Phuong pháp xử lý cơ học chất thải rắn.........................
<6 sư s93 9 cư vu cưa 16
1.2
Phuong phap xi
...........................
16
1.3
Phuong phap xi ly sinh h0C. 0. . . . . ..............................
16
1.4
Phương pháp xử lý hoá hỌcC......................-Q00 0000003030103 010030109509 5 0 0909 n9
100 008 6.9 17
II.
Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác hiện nay..............................-5 5 << se se 5s se se se ses 18
1.1
Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thẾ glỚi.........................-- - sư s93 v cư kg ưu cưa 18
1.2
Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam.........................
.- - -- - -- co 2< 2335353531531 55 551115 e6 22
IV.
Vai trị của phương pháp oxy hóa bậc cao trong quá trình xử lý nước ri rac........... 31
1.
Sơ lược về UV và q trình TF€FIÍOH.......................o---<<< sư
Hư 99909 2v 905 ng se 32
DH11MT
Page 2
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1.1
Ánh sáng tử ngoại UV (Ultraviolet Liglh†)........................
- - - + << + £k£Ee + xcvseeeersrscxe 32
1.2
Quá trình Fenton đồng thỂ.............................-- 6 sư CS 9x Tư S9
cư ng gu cư
1.3
Quá trình Fenfon dị thỂ. . . . . . . . .
1.4
Qua trinh 09
1.5
Các yếu tố ảnh hưởng q trình Fenton và quang Fenfon ........................-s5 «+ sss<£s£+ 34
1.6
Ứng dụng của phương pháp F€nfton........................-G- +
Sẻ SE SE k3
ve
--- << s6 sư Cư S4 E9
Tư cư
32
ng gu cư 33
...............................
33
35
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................---6c
5c the
35
I,
TVậT lÏỆU. . . . . . . . . - G
5G 5 5 S9 9
0
00.000.006 00 9.0009. 0 0006.9000004 9000006000006 90009999000 35
TI, — Phương pháp nghiên CỨU.....................ooooooGGGGG
5G 55999990 9 9 0 9.06 996.90 9.966 10 6 000 00 069665966698660900990% 36
II NHI oi)
......................
IVANgnh i09) 0 0ì:
...........................
37
1.3
Phương pháp điều tra thỰC địa......................-5< se Se S9
tư Sư
ng gu cư
37
1.4
Phương pháp lẫy mẫu và bảo quản mẫu. ........................- - se SE 8 eEs xe E93 va 37
1.5
HH in i09)
i0
0n
36
3 in à.)n in
—............................
38
1.6
Phương pháp phân tích mẫu theo chỉ tiêu mơi trường .............................-¿2 se «+s£s + #+s£+£+š 40
1.7
Phương pháp đánh giá, biểu điển sỐ liệu .........................-G5-5 Sẻ SE SE SEx E9 E13 9 28s e5 42
1.8
Phương pháp xây dựng mơ hình pIÏOf. . . . . . . . .
.... -. -. ------ 5 + + < + + 2 S299 1399 9151511151555 43
CHƯƠNG 4: DU KIEN KET QUA DAT DUOC VA KE HOACH THUC HIEN.............. 46
I.
DH11MT
Dự kiến kết quả đạt được......................................2.
5 << 2 sư Sư
25 9ø go se 46
Page 3
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
IxÄă“{ì on.
8n.
. 6..............HHẬH.....,ƠỎ 47
CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO........................Sa St Set SE S3 E E135 1115151551111 EE1EeEererd
DH11MT
Page 4
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHUONG 1: MO DAU
L — Đặt vấn để.
Nước
ta đang trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các khu
cơng nghiệp ln đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành
với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì vẫn
đề mơi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vẫn đề rác thải và nước thải. Rác thải sinh ra
từ mọi hoạt động của cơn người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta
đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý,
chôn lắp là giải pháp chủ yếu, do đó sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ
rác. Những câu chuyện về rác và những hệ lụy mơi trường từ rác đang “nóng lên” trong
những năm gần đây.
Bình Dương là một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, kéo theo đó là nhu cầu cấp
bách cho việc xử lý rác thải tại địa phương. Khu liên liệp xử lý chất thải rắn Nam Bình
Dương được xây dựng nhằm giải quyết vẫn đề này và đồng thời, hỗ trợ xử lý một lượng rác
cho thành phố Hồ Chí Minh. Bãi chơn lấp (BCL) rác tại khu liên hiệp đảm bảo yêu cau BCL
hợp vệ sinh, có hệ thơng xử lý nước rỉ rác với công suất 480m/ngày đêm đã giải quyết được
lượng nước rỉ rác tại (NRR) các hồ chứa có chống thấm. Chất lượng nước sau khi xử lý đạt
loại A theo quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMIT.
I.
Tính cấp thiết của đề tài.
Với tình hình hiện nay, mỗi ngày BCL chơn lắp một lượng rác khơng lồ, do đó, BCL rác
dễ trở thành nơi ô nhiễm nghiêm trọng do lượng NRR không lồ có hàm lượng ơ nhiễm cao.
Việc xử lý NRR ngày càng gặp nhiều khó khăn, bất cập, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
như nồng độ NRR, mức độ pha trộn giữa nước mưa với nước rác, hệ số thấm, lớp phủ bề
mặt và hệ thống thu gom, điều hòa NRR. Vấn để đặt ra ở đây là phải tìm ra cơng nghệ thích
hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng NRR, cải tạo lại các hệ thông xử lý NRR hiện hữu. Yêu
câu cần phải có sự phối hợp đồng bộ nhiều phương pháp hóa lý — hóa học — sinh học để xử
lý hiệu quả. Trong các phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao đem lại hiệu quả
cao và chi phí chấp nhận được, lại dễ dàng thực hiện. Do đó, đề tài “Nghiên cứu công nghệ
UV - Fenton nhằm năng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn
Nam Bình Dương” được hình thành với mong muốn đưa ra một phương pháp xử lý hiệu
quả cao, dễ dàng thực hiện và chi phí khơng q lớn.
DH11MT
Page 5
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
HII.
Mục đích, yêu câu.
Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR tại BCL chất thải rắn Nam Bình Dương bằng
phương pháp oxy hóa bậc cao dùng công nghệ UV — Fenton.
IV.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
NRR của BCL chất thải rắn Nam Bình Dương thuộc khu liên hiệp xử lý BCL Nam Bình
Dương.
V.
Ý nghĩa của đề tài.
s* Khoa học:
- _ Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR bằng công nghệ UV — Fenton.
- - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng tác nhân Fenton và xác
định điều kiện tối ưu.
s* Môi trường: Giúp xử lý NRR đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ mơi trường đất, nước.
s* Kinh tế: Tiết kiệm chỉ phí xử lý, mang lại hiệu quả kinh tế.
CHUONG 2: TONG QUAN VE CAC TAI LIEU LIEN QUAN
IL
Tổng quan về thành phần nước rỉ rác
11
Thanh phan nước rỉ rác trên thế giới
NRR từ các BCL có thể được định nghĩa là chất
lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các
chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous et
al., 1993). Trong hâu hết các BCL, NRR bao gồm
chất lỏng đi vào BCL từ các nguồn bên ngoài như
nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo
thành trong quá trình phân hủy các chất thải. Các
nguồn chính tạo ra NRR bao gồm nước từ phía trên
BCL, độ âm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ
Hình I Nước rỉ rác
bùn nếu việc chôn lắp bùn, được cho phép. Việc mất
đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các phản ứng hình
thành khí bãi rác, hơi nước bão hịa bốc hơi theo khí và nước thốt ra từ đáy BCL. Đặc
tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số.
DH11MT
Page 6
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành BCL p khác nhau, nhưng nhìn chung
thành phân NRR chịu ảnh hưởng bởi các yếu tơ chính như sau:
-
Chất thải được đưa vào chơn
lấp: loại chất thải, thành phần
chất thải và tỉ trọng chất thải.
Quy trinh van hanh BCL:
qua
trình xử lý sơ bộ và chiều sâu
chơn lấp.
- - Thời gian vận hành BCL.
-
Điều kiện khí hậu: độ âm và
nhiệt độ khơng khí.
- _ Điều kiện quản lý chất thải.
Hình 3 Nước rỉ rác từ bãi chôn lap
Các yếu tô trên ảnh hưởng rất nhiêu đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vận hành
BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR như NRR cũ hay mới, sự tích lũy các
chất hữu cơ khó hoặc khơng có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa
nitơ sẽ thay đối câu trúc. Thành phần đặc trưng của NRR ở một số nước
được trình bày cụ thể trong Bảng 1.1 và Bảng L.2.
trên thế giới
Bảng 1.1. Thành phân nước rỉ rác tại một số quốc gia trên trễ giới
DH11MT
Page 7
CNG NGHIấN CU KHOA HC
Colombia(ii)
ơ
Dire (iv)
Clover Bar
ânh)nam ven |
(Vn
hnh1975)
t năm
.
Thanh Phan
Don Vi
pH
COD
BOD
NH,
TKN
mgO,/l
mgO,/l
mg/L
mg/L
7.2 —8.3
4350- 65000
1560- 48000
200 — 3800
-
8.3
1090
39
455
-
2500
230
1100
920
Chat cộng
ran tong
mg/L
7990- 89100
-
-
Chat ran lơ lửng
mg/L
190 — 27800
-
-
Tonghoàchattan ran
mg /L
7800- 61300
-
-
mg/L
2-35
-
-
Độ kiêm tông
mgCaCO,/L
3050 — 8540
4030
-
Ca
mg/L
-
-
200
Mg
mg/L
-
-
150
Na
mg/L
-
-
1150
HO
ere
.
Canada(ii)
Neguon: (i) : Lee & Jone,
BCL thị
CTR đô
1993
(ii): Diego Paredes, 2003
(iii): F. Wang et al., 2004
(iv) : KRUSE, 1994
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia ở Châu Á
Thái Lan
`
x
Thành Phân
Đơn VỊ
pH
D6 dan dién
COD
BOD;
SS
uS/cm
mgO,/L
mgO,/L
mg/L
DH11MT
.
BCL pathumthani
7.8— 8.7
19400- 23900
4119- 4480
750 — 850
141 — 410
Han Quéc
.
Sukdowop
NRR | nim
| Sukdowop NRR
12 năm
3.8
8.2
12500
7000
400
2000
500
20
Page 8
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
IS
N-NH;
mg/L
mg/L
10588-14373
1764- 2128
200
1800
N-Org
mg/L
300 — 600
-
-
Phospho téng
Cl
Zn
Cd
Pd
Cu
Cr
Độ kiêm
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mgCaCOz/L
25 — 34
3200- 3700
0.873-1.267
0.09— 0.330
0.1 — 0.157
0.495-0.657
4500
-
2000
4500
-
10000
VFA
mg/L
56 — 2518
-
-
-
( Nguôn: Kwanrutai Nakwan, 2002)
Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành BCL khác nhau ở mỗi khu vực nhưng NRR nhìn
chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD; cao (có thê lên đến hàng chục
ngàn mgO+/L) đối với NRR mới. Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH
của NRR tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong NRR lại giảm dần,
ngoại trừ NH; trung bình khoảng 1800mg/L. Nơng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại
trừ sắt.
Kha năng phân hủy sinh học của NRR thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy trong giai
đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt động ôn định. Sự
thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD./COD, trong thời gian đầu tỷ lệ này có thể
lên đến 80%, với tỷ lệ BOD;/COD lớn hơn 0.4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong NRR có khả
năng phân hủy sinh học, còn đối với các BCL cũ tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng
0.05 — 0.2; tỷ lệ thấp như vậy do NRR cũ chứa các hợp chất lignin, axít humic và axít fulvic
là những chất khó phân hủy sinh học.
DH11MT
Page 9
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 4 Nhà máy xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc
1.2
Thành phần nước rỉ rác Việt Nam
Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 BCL chất thai ran sinh hoạt hợp vệ sinh dang
hoạt động là BCL Đa Phước và Phước Hiệp. Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý
NRR nhưng công suất của các hệ thống này hầu như không xử lý hết lượng NRR phát sinh
ra hằng ngày tại BCL, do đó phân lớn các hồ chứa NRR ở các BCL hiện nay đều trong tình
trạng đầy ứ và việc tiếp nhận NRR thêm nữa là điều rất khó khăn. Thậm chí cịn có trường
hợp phải sử dụng xe bồn để chở NRR sang nơi khác xử lý hoặc có nơi phải xây dựng thêm
hồ chứa để giải quyết một cách tạm thời tình trạng ứ đọng NRR. Ngoài ra, việc vận hành
BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và các sự cỗ xảy ra trong quá trình
vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, ...) còn khiến cho thành phan
NRR thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả xử lý NRR.
NRR phát sinh từ hoạt động của BCL
là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất
đến môi trường. Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, NRR có thể ngẫm xuyên qua
mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ơ nhiễm nguồn nước mặt vì nồng độ
các chất ơ nhiễm có trong đó rất cao và lưu lượng đáng kể. Cũng như nhiều loại nước thải
khác, thành phần (pH, độ kiêm, COD, BOD, NH¿, SO¿,...) và tính chất (khả năng phân hủy
sinh học hiếu khí, kị khí,...) của NRR phát sinh từ các BCL là một trong những thông số
quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính tốn thiết kế các cơng trình đơn vị, lựa
chọn thiết bị, xác định liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng quy trình vận hành thích hợp.
Thành phần NRR của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng! .3.
Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại Thành phố Hồ Chí Minh
DH11MT
Page 10
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
CHỈ TIÊU
Gò Cát
Thời gian | ĐƠNVỊI |
lay mau
P
mg/L
Độcứng | mgCaCO,/|
tong
L
Ca
mg/L
7
SS
mg/L
VSS
mg/L
COD
BOD
VFA
N-NH;
mg/L
N-hữu cơ
mg/L
SOs
mg/L
Humic
Lignin
mg/L
mg/L
DH11MT
2,3,4/20 | 8/200 | 1,4/200 |
6
75- |
8.0
7300— | 9800 |
12200
— |
16100
5833— | 590 |
9667
8/06
4310 | 4000 |
1120- |
3190
-
25182
297— | 1360 |
790
_
1720
336 —
_
678
1600- | - |
2340
_
297-1
359 |
52 —
3
3
56- | 73- | 60-—7.5 | 80-82
6.5
8.3
18260—| 6500— | 10950— | 9100—
20700 | 8470 | 15800
11100
57338100
_
1670- | 40— | 2031 | 110— |
2740 | 165 | 2191 | 6570 |
1760- | 90— | 790—
_
39614— | 2950
mg0O,/L | 59750
- |
7000
30000— | 1010
mgOzL | 48000
— |
1430
21878_— | mg/L
Nam Bình Dương
NRR | NRR | NRR
[NRRcũ| NRRmới | NRR cũ
mới
cũ
mới | 4/03- | 2/4/2002 | 8,11/200
02
48-62]
H
TDS
Phước Hiệp
6700
_
_
1533— |
8400
15201860
1122— | 100—190
11840
1280— | 169 — 240
3270
_
|24000— | 1510- | 38533- |
57300 | 4520 | 65333
_
916—
1702
|18000—| 240— | 33570— | 235—735
48500 | 2.120 | 56250
16777
_
760-_ | 1590- |
1550 | 2190
_
_
1245— | 520-785
1765
252- | 110- | 202-319
400
159
2300_
_
2560
250- | 767—
_
350
1150
_
74.7
_
_
30 — 45
275 — 375
36.2—
Page 11
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Dâu Khống |
ILS
Phenol
eno
Phospho
3
tong
Tetrachloret
hylen
Trichlorethyl
en
Mpg””
5
,
Fe e tổtơng
mg/L
mg/L
mg/
mg/
mg/
L
mg/L
Zn
mg/L
Cr Tong
mg/L
Cu
mg/L
Fb
mg/L
Cd
mg/L
Mn
mg/L
Ni
mg/L
5
mg/
L
As
mg/L
Sn
mg/L
DH11MT
-
-
10 — 16.5
-
-
0.32 —
4.0
-
-
-
55-90 | 14- |
52.6
-
-
-
5-30 | 7-20 |
-
14-42 |
-
0.60
11-18
55
-
-
mg/L
L
-
106
mg/L
Al
H
-
L
mg/L
86
-
KPH |
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
KPH
404 —
119
-
-
259 — 265
373
204-— |
13.0
-
-
-
64 — 120
-
-
-
0.23 —
-
93.00— | KPH |
0.25
-
-
0.3 — 0.48
04— | KPH |
0.05
3.50- | 0.22
KPH
-
KPH
0.25
-
085—
0.32— | 0.076 |
0.258
-
14-21 |
0.006-
0.02- | KPH |
0.008
-
0-0.03 |
0.002 -—
14.50- | 0.204 | 33.75
-
4.22 —
221- | 0.458 |
0.762
-
0.63— | 0.65 -0.1
687
208
0.04 —
0.50
202 1
0.0
4.00
1.90
0.10
32.17
8.02
-
-
0.01
-
-
-
-
-
-
KPH
0.26
3.00
11.33
184
0—
—0.
0.05
|0.1—0.14
0.05
0.008
0.66 —
0.73
-
0.01 —
-
-
0.010 —
-
-
22—2.5
0.04
0.022
Page 12
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(Nguồn: CENTENMA, 2002)
Số liệu phân tích thành phần NRR cho thấy NRR mới tại 3 BCL đều có tính chất giống
nhau là có nồng độ COD
cao có thê lên đến trén 50000 mO,/L, ti 16 BOD;/COD
cao trong
khoảng 0.5 — 0.9; nồng độ NH; không cao và giá trị pH thấp. Tuy nhiên, chỉ sau một thời
gian ngăn vận hành nồng độ COD, BOD giảm rất đáng kể, tỉ lệ BODz/COD thấp, nồng độ
NH¿' tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng.
Kết quả phân tích cũng cho thấy sự khác biệt giữa thành phần NRR tại hai BCL Đa
Phước và Phước Hiệp, sau hơn 5 năm vận hành BCL Đa Phước nồng độ COD
trong NRR
vẫn cịn khá cao, trung bình dao động trong khoảng 20000 — 25000mgO//L, tỉ lệ BODz/COD
dao động trong khoảng 0.45 — 0.50; với nồng độ NHạ cao nhất lên đến > 2000mg/1, giá trị
pH lớn hơn 7.3. Trong khi đó BCL Phước Hiệp hoàn toàn khác biệt, chỉ sau gần một năm
vận hành nồng độ COD giảm còn rất thấp trung bình dao động trong khoảng 2000 — 3000
mgOz/L, cao nhất đạt đến 6000 mgOzL, tỉ lệ BOD;/COD thấp dao động trong khoảng 0.L5
- 0.30, nồng độ NH; tăng lên trên 1000mg/L theo thời gian vận hành và giá trị pH lớn 8.0.
Giải thích sự khác biệt số liệu giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và hệ
thống thu gom NRR
ở BCL
Phước Hiệp và BCL Đa Phước cũng khác nhau nên dẫn đến
thành phần các chất ô nhiễm trong NRR ở 2 BCL cũng khác nhau.
Nhìn chung thành phần BCL mới của BCL ở Việt Nam cũng tương tự như trên thế ĐIỚI,
hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD: 45000 mgOz/L, BOD: 30000
mgOz/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất hữu cơ khó hoặc
khơng có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian vận hành. Khi thời
gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càng cao.Giá trị pH của NRR cũ cao hơn
hơn NRR mới.
DH11MT
Page 13
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 5 Bãi chơn lấp chất thải rắn Gị Cát TP HCM
1.3
Tính chất nước rỉ rác của bãi chơn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương.
%
Bãi chơn lấp: có diện tích khoảng 50ha
BCL dam bảo các yêu cầu của BCL hợp vệ sinh như: lót lớp chống thắm HDPE, cát,
sỏi và đất ở trên, có hệ thống xử lý NRR ( đưa vào hệ thống năm 201 1), đảm bảo xử lý triệt
để nguồn ô nhiễm.
Hiện nay, trung bình mỗi ngày, BCL tiếp nhận 800 tấn rác sinh hoạt, § tấn rác cơng
nghiệp và nguy hại.
Đề theo dõi sự thay đôi thành phần NRR của BCL nam Bình Bương mẫu nước rỉ rác được
lay tại ô chôn lấp số 2 trong những khoảng thời gian xác định trong suốt quá trình vận hành
cua BCL.
DH11MT
Page 14
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
“Tông quan nha
may xu ly
TIIƯỚC ri rac
Hình 6 Nhà máy xử lý nước rỷ rác tại khu liên hiệp xu ly CTR Nam Binh Duong
Bảng 1.4 Thanh phần nước rỉ rác của BCL Nam Bình Dương biến thiên theo mùa
STT j Chủởa | ĐơnM | “Sếnuớnl) | l2đếntháng
1
pH
-
7.9 — 8.08
7.9 —8.19
2
TDS
g/l
8.00 — 9.24
12.1— 14.5
3
COD
mgO,/L
5105 — 31950
6621 — 59750
4
BOD;
mgO,/L
3340 — 25120
5150 — 48000
5
N-NH;
mg/L
2189 — 2520
2058 — 2660
6
Phospho tông
mg/L
17— 25
31—37
Kết quả trên cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm vào mùa mua va mua nang không
khác nhau nhiêu vì trong quy trình vận hành BCL thì sau khi qua cầu cân, rác sẽ được đỗ
tại sàn trung chuyên, công trường sẽ điều tiết và vận chuyển rác vào ơ chơn rác đã được
lót đáy bằng tắm nhựa HDPE. Tại các ô chôn lấp, rác sẽ được san phẳng bằng xe ủi và
được đầm nén kỹ. Khi chiều dày lớp rác đạt đến chiều cao 2.2m thì sẽ phủ lớp đất lên
trên bề mặt rác, cuối cùng là phủ một lớp nhựa PE để hạn chế mùi hôi và tránh nước mưa
DH11MT
Page 15
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
xâm nhập vào. Vì vậy mà thành phân nước rỉ rác của BCL Nam Bình Dương giữa mùa
mua va mua nang tai thoi diém lây mầu không khác nhau nhiêu.
IN,
11
Cac phuong phap xt ly nic ri rac.
Phương pháp xử lý cơ học chất thải rắn
Các cơng trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi là: song/ lưới chắn rác, thiết bị
nghiền rác, bê điều hoà, khuẫy trộn, bề lắng, bê tuyên noi. Mỗi cơng trình được áp dụng
đối với từng nhiệm vụ cụ thể.
-
Uudiém:
+ Đơn giản, dễ sử dụng và quản lý
+ Rẻ, các thiết bị dễ kiếm
+ Hiệu quả xử lý sơ bộ nước thải tốt
- - Nhược điểm;
+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan
+ Không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng.
1.2
Phương pháp xử lý hóa — lý
Phương pháp này dùng để tách các chất hữu cơ, các tạp chất bằng cách cho hóa chất
vào nước thải để xử lý. Các q trình hóa lý điễn ra giữa các chất bân với hóa chất cho
thêm vào. Các cơng trình xử lý hóa — lý thường được sử dụng là: hấp phụ, keo tụ, tuyển
nổi, trao đổi ion, tách bằng màng.
- Ưu điểm;
+ Tạo được kết tủa với các chất lơ lửng
+ Loại bỏ được các tạp chất nhẹ hơn nước.
+ Đơn giản, dễ sử dụng.
- Nhược điểm:
+ Chí phí hóa chất cao (đối với một số trường hợp).
+ Khơng hiệu quả với các chất hịa tan.
13
Phương pháp xử lý sinh học
Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hoạt động sống của các loài vi sinh vật sử
dụng các chất có trong nước thải như Photpho, nitơ và các nguyên tô vi lượng làm nguồn
dinh dưỡng để phân huỷ các phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon dài thành các
DH11MT
Page 16
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
phân tử đơn giản hơn và sản phẩm cuối cùng là CO; và HạO (hiếu khí); CH, va CO; (ki
khí). Qúa trình xử lý sinh học có thể được thực hiện trong 2 điều kiện hiếu khí hoặc kị
khí.
- Uu điểm:
+ Hiệu quả cao, ơn định về tính sinh hoc
+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hâu như là có sẵn trong tự nhiên
+ Thân thiện với mơi trường
+ Chi phí xử lý thấp
+ Ít tốn điện năng và hố chất
+ Thường khơng gây ra chất ô nhiễm thứ cấp
- - Nhược điểm:
+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục,chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ,
ánh sáng, pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các chất độc hại khác.
+ Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đó việc vận hành và quản
lý khó, hầu như chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc 2, 3.
+ Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứa nhiều thành phần khác
nhau.
+ Hạn chế khi thành phần nước đâu vào biến động trong một dải rộng.
+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các cơng trình
+ Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độc
1.4
Phương pháp xử lý hoá học
Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải. Các cơng
trình xử lý hố học thường kết hợp với các cơng trình xử lý lý học. Các cơng trình
thường được áp dụng là: trung hịa, khử trùng, oxi hóa bậc cao.
- Ưu điểm:
+ Các hoá chât dễ kiêm
+ Dễ sử dụng và quản lý
+ Không gian xử lý nhỏ
DH11MT
Page 17
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
- Nhược điểm
+ Chi phi hoa chat cao
+ Có khả năng tạo ra một sơ chât 6 nhiém thir cap.
HI.
11
Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác biện nay.
Công nghệ xứ lý nước rỉ rác trên thế giới
s* Đức
Một trong những công nghệ xử lý NRR của Đức được tham khảo là công nghệ kết
hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học. Bước đầu tiên trong cơng nghệ xử lý
là áp dụng các q trình nitrat hóa và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bên cạnh đó bể lắng được
áp dụng với mục đích lắng các bơng cặn từ q trình sinh học và để giảm ảnh hưởng của
chất rắn lơ lửng đến q trình oxy hóa bằng ozone bề lọc được áp dụng để loại bỏ một
phần độ màu của NRR và xử lý triệt để cặn lơ lửng. Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh
học cịn lại sau q trình khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chất hữu
cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân hủy sinh học làm tăng hiệu
quả xử lý cho quá trình sinh học phía sau và khống hóa một phân chất hữu cơ tạo thành
CO; và H;O. Sau bể oxy hóa bằng ozone các thành phần hữu cơ có khả năng phân hủy
sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bê tiếp xúc sinh học quay. Bề lọc là bước cuối cùng
của dây chuyền xử lý với mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bề tiếp xúc sinh học quay,
sơ đồ công nghệ xử lý NRR ở miền Bắc nước Đức được trình bày trong Hình 7 Với quy
trình xử lý trên các thành phân ơ nhiễm chính trong NRR như COD, NH¿
sau quá trình
xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận.
Bang 1.5 Nông độ nước rỉ rắc trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào nguôn tiêp
nhận theo tiêu chuân của Đức đôi với nước rÍ rác
Thơng
Z
sơ
Don vi
.|J
Đâu
`
vào
Sau khử
.
Nitrat
Sauoxy | Sau xử lý sinh | Nơng độ giới
,
hóa
học
hạn
COD | mg/L | 2600
900
130
70
200
NH, | mg/L |
0.3
-
-
70
1100
(Nguon: ATV 7.2.26, Anonymus 1996)
DH11MT
Page 18
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Nitrat hoa
Khử nitrat
Lắng
Lọc
Oxy hóa với Ozone
Bê tiêp xúc sinh học
Nguồn tiếp nhận
Hình 7. Cơng nghệ xử lÿ nước rỉ rác của Đức
Tuy nhiên, công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao do sử dụng ozone và cơng
đoạn nitrate hóa và khử mitrate địi hỏi năng lượng cao.
s*
Hàn Quốc
Cơng nghệ xử lý NRR của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức là áp dụng
q trình sinh học (kị khí, nitrate hố và khử mitrate) và q trình xử lý hóa lý (keo tụ hai
giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/khơng có khả năng phân hủy
sinh học). Sơ đồ công nghệ xử lý NRR tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3500 —
7500m/ngày được trình bày trong Hình 8
DH11MT
Page 19
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Bê ôn định
Thiết bị phân hủy ky khí
Nitrat hoa
Khử nitrat
Bề keo tụ I
Bề keo tụ 2
Nước rỉ rác sau xử lý
(Nguon: Jong-Choul Won et al., 2004)
Hình 8: Cơng nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon, Hàn Quốc
Công nghệ xử lý NRR ở Hàn Quốc bao gồm hai cơng trình chính: q trình xử lý sinh
học (q trình phân hủy sinh học ki khí và q trình khử nitơ) và q trình hóa lý. Trong giai
đoạn đầu vận hành BCL (1992) quá trình phân hủy kị khí là một cơng đoạn cân thiết để xử
lý các chất hữu cơ có nồng độ cao như nước rỉ rác phát sinh trong giai đoạn đầu vận hành
BCL, đến năm 2004, do sự giảm tải trọng chất hữu cơ sau 12 năm hoạt động (1992-2004)
nên hiện tại q trình phân hủy kị khí được thay thế bằng q trình sinh học bùn hoạt tính lơ
lửng.
DH11MT
Page 20
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Q trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh học để được
xử lý triệt đê các thành phần ơ nhiễm trong NRR, q trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậc với
sử dụng hóa chất keo tụ là FeSOx. Thành phan chat 6 nhiém trong BCL tai BCL Sudokwon
Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không cao.
Bảng 1.6 Nông độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý
Thông số
Trước xử lý
Sau xử lý
COD (mg/L)
2200 — 3600
220 — 300
BOD (mg/L)
700 — 1600
-
Nito tong (mg/L)
1300 — 2000
54 — 240
N-NH4+ (mg/L)
1200 — 1800
1-20
Độ màu
-
171
(Nguon: Jong-Choul Won et al., 2004)
Với tính chất NRR của BCL Hàn Quốc có tỉ lệ BOD/COD khoảng 0.3 — 0.4; Hàn Quốc
cũng đã áp dụng phương pháp sinh học kết hợp hóa lý để xử lý chất hữu cơ và nitơ có trong
NRR. Kết quả cho thay bê oxy hóa amonium hoạt động rất hiệu quả, nồng độ ammonium
được xử lý đến 99% (N-NH¿Ÿ đầu ra dao động khoảng 1 — 20mg/L), tuy nhiên tổng nitơ đầu
ra có
khi
lên
đến
240mg/L.
Kết
quả
chứng
minh
răng
với
nồng
độ
ammonium
cao
(2000mg/L) thì phương pháp khử nitơ bằng phương pháp truyền thống không đạt hiệu quả
cao là do sự ức chế của các vi khuân nitrosomonas và nitrobacter.
Nông độ COD đầu ra cao có thê được giải thích rằng một số hợp chất hữu cơ khó/khơng
phân hủy sinh học như axít fulvic vẫn khơng thể khử được bằng q trình keo tụ.
Tóm lại, quy trình cơng nghệ xử lý NRR của các nước trên thế giới đều kết hợp các quá
trình sinh học, hóa học và hóa lý, hầu hết các cơng nghệ xử lý đều bắt đầu xử lý nitơ bằng
phương pháp cơ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên với nồng độ nitơ cao (2000mg/L)
thì phương pháp này cũng bị hạn chế. Tùy thuộc vào thành phần nước NRRri rác cũng như
tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo được thay đối với việc áp dụng quá trình cơ
học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bơng) và oxy hóa nâng cao (Fenton, ozone,...).
DH11MT
Page 21
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
1.2
Cong nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam
BCL là phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang được áp dụng ở
Việt Nam đo chỉ phí thấp, dễ vận hành và cũng là phương pháp chủ yếu để giải quyết vấn đề
xử lý chất thải rắn tại nước ta. Tuy nhiên, phương pháp này đã gây ra những ảnh hưởng tất
lớn đối với môi trường như hoạt động của các xe vận chuyền rác gây ra bụi, rung và tiếng
ồn, khí rác, mùi, đặc biệt là nước rỉ rác là nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm môi trường của
các BCL hiện nay. Công nghệ xử lý NRR ở Việt Nam hiện nay bộc lộ rất nhiều nhược điểm
nguyên nhân là do:
—
Thiết kế hệ thống thu gom NRR chưa tối ưu
—
Quy trinh van hanh BCL
—
Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ơ nhiễm có trong NRR.
—
Thành phần chất thải rắn sinh hoạt và chất thải rắn đô thị đưa vào BCL
— Nhiệt độ cao do Việt Nam nam trong khu vực nhiệt đới
— Giá thành xử lý bị khống chế
— Giới hạn về chi phí đầu tư
Một số cơng nghệ xử lý NRR được coi là điển hình hiện đang áp dụng tại các BCL Nam
Sơn (Hà Nội), Gị Cát, Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) và mới đây nhất là BCL của
khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương được liệt kê đưới đây:
1.2.1
Trạm xứ lý nước rỉ rác Bãi chôn lắp Nam Sơn (Hà Nội)
Trạm xử lý NRR được đưa vào vận hành sau khi BCL đã hoạt động gần một năm (1999)
với công suất 500 - 700m /ngày.đêm. Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý NRR
BCL Nam Sơn trong giai đoạn đầu được trình bày trong Hình 9
DH11MT
Page 22
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Ngăn thu nước
Trạm bơm
Bề UASB
Bé thơi khí
Bẻ lắng
Hơ sinh vật
Nguồn tiếp nhận
Hình 9: Sơ đơ dây chuyên công nghệ ban đâu của trạm xử lÿ nước rỉ rác Nam Son
Trong sơ đồ dây chuyên công nghệ này, bề UASB là cơng trình quan trọng nhất có khả
năng tiếp nhận nước thải với nồng độ và tải trọng rất cao (COD = 50000 mg/L và L = 50 —
80 kgCOD/mỶ.ngđ). Bê thổi khí và hồ sinh vật có nhiệm vụ giảm nồng độ chất hữu cơ và
nitơ xuống giới hạn cho phép trước khi xả vào nguồn. Trong giai đoạn khởi động, UASB
DH11MT
Page 23
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
hoạt động khá tốt, các quan sát cho thấy lượng khí sinh ra khá lớn, hiệu quả xử lý đạt đến
70-80%. Tuy nhiên sau một thời gian ngắn, hiệu quả xử lý của UASB giảm đáng ké va tram
xử lý đã phải ngừng hoạt động sau 8 tháng vận hành. Cho đến nay, để khắc phục tình trạng
trên, cơng nghệ xử lý NRR tại BCL Nam
Sơn đã được cải tạo và xây dựng mới với sơ đồ
cơng nghệ được trình bày trong Hình 10
Hồ sinh hoc
Song chăn rac
Sục khí
Bé dém 1
Bề lắng 1
Striping (thơi khí)
Bề đêm 2
l và2
Bề SBR
|€
UASB
Bẻ lắng 2
HạO;+
PAC+NaOH
FeSO,
--—--—-———
Bề phản ứng
Bé Semultech
Bé loc cat
Than hoạt tính
Na(OC]);
DH11MT
|--------------
Bê chứa bùn
Bê chứa
Bề khử trùng
Hồ ơn đình
Nguồn tiếp nhận
Page 24
ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 10: Cơng nghệ xử lÿ nước
rỉ rác cải tiễn tại bãi chôn lấp
Nam Sơn.
,
,
›
1IOHE SƯ UU Cong ng wen ¡x
hồ sinh học có chức năng như bể điều hịa va xử lý một phần chất hữu cơ. Với nồng độ
ammonium cao trong NRR sẽ ảnh hưởng đến các công đoạn sinh học phía sau nên bước khử
nitơ đuợc áp dụng. Phương pháp xử lý nitơ được áp dụng là phương pháp đuổi khi (air
stripping) voi bé sung voi nham muc dich nang pH của nước rỉ rác lên 10 —12 để tăng cường
chuyên hoa NH,’ sang NH3. Với nồng độ ammonium lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp
xử lý nifơ bằng phương pháp truyền thống không cho hiệu quả cao nhưng đối với việc ấp
dụng quá trình air stripping sé co higu qua hon. Sau quá trình air stripping NRR được chỉnh
pH (6.5 + 7.5) trước khi vào hệ thống xử lý sinh học bằng quá bùn hoạt tính lơ lửng dạng
mẻ, trong q trình này các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học sẽ được khử và
ammonium còn lại sau quá trình air stripping cũng được khử triệt để hơn trong giai đoạn
này. Kế tiếp NRR lại được xử lý bằng hệ thống UASB đây là cơng trình xử lý chất hữu cơ
với tải lượng chất hữu cơ cao, đây chính là điểm khơng hợp lý của cơng nghệ xử lý vì với
nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là các hợp chất hữu cơ khó/khơng có khả năng
phân hủy sinh học thì áp dụng UASB sẽ khơng có hiệu quả. Các hợp chất hữu cơ khó/khơng
phân hủy sinh học được khử bằng q trình oxy hóa bậc cao (hệ Fenton). Sau bước Fenton
q trình keo tụ/tạo bông kết hợp lắng với chất keo tụ là PAC và chỉnh pH về ngưỡng tỗi ưu
được thực hiện trong bể Semultech. Với quá trình Fenton và keo tụ các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy được loại bỏ một phần mà chủ yếu là axít humic. Các chất hữu cơ khó phân hữu
cịn lại trong NRR chủ yếu là axít fulvic được xử lý triệt để bằng q trình hấp phụ sử dụng
than hoạt tính, sau bước này NRR được khử trùng trước khi thải vào nguôn tiếp nhận, thành
phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn — Hà Nội được trình bày trong Bang 1.7.
Bảng 1.7: Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn — Hà Nội
STT
Thông số
Đơn vị
Kết quả
TCVN 5945-1995 (B)
1
pH
-
7.1-7.4
5.5-9
2
SS
mg/L
17-58
100
3
COD
mgO,/L
32 — 67
100
4
BOD;
mgO,/L
19 — 39
50
DH11MT
Page 25
