Luan van_xu ly nuoc ri rac tren mo hinh MBR va anoxic (anamox) doc

Mở đầu
MỤC LỤC
Chương 1: MỞ ĐẦU 1
1.1. Đặt vấn đề 1
1.2. Mục tiêu luận văn 1
1.3. Phạm vi nghiên cứu 2
1.4. Nội dung nghiên cứu 2
Chương 2 : TỔNG QUAN 3
2.1.Giới thiệu bãi rác Gò Cát 3
2.2. Tổng quan về nitrat hoá và khử nitrat hoá 7
2.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hoá 7
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khử nitrat hoá 10
2.3. Tổng quan về công nghệ MBR ( Membrane bioreactor ) 12
2.3.1. Giới thiệu 12
2.3.2. Những thuận lợi, hạn chế và nguyên nhân gây nghẹt màng 14
2.3.3. Một số công trình ứng dụng của MBR vào xử lý nước thải 15
2.3.4. Ứng dụng Membrane Bioreactor (MBR) trong xử lý nitơ 16
2.4. Tổng quan về Anammox ( Anaerobic Ammonia Oxidation ) 18
2.4.1. Mô tả cơ chế 18
2.4.2. Mô tả quá trình xử lý 25
2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình Anammox 26
2.5. Tổng hợp về các nghiên cứu , các công nghệ xử lý ammonia trong nước thải
bằng sinh học 28
2.5.1. Caùc nghieân c#ùu ở n#ôùc ngoài 31
2.5.2. Caùc nghieân c#ùu trong n#ôùc 37
Chương 3 : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
3.1. Mô hình và nguyên vật liệu…………………………………………………… 38
3.1.1. Nước thải đầu vào 38
3.1.2. Bùn hoạt tính dùng để nghiên cứu 38
3.1.3. Mô hình nghiên cứu 38
3.2. Phương pháp nghiên cứu 40

3.3. Phương pháp phân tích 41
Chương 4 : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43
4.1. Quá trình nitrat hoá bán phần trong mô hình AMBR 43
4.1.1. Xác đònh thời gian lưu nước cần thiết để có tỉ lệ N-NH
4
+

: N-NO
2
-
cần : 43
4.1.2. Độ kiềm 51
4.1.3. pH 53
4.1.4 . Sinh khối 53
4.1.5. COD 54
1
Mở đầu
4.1.6. DO – Hệ số truyền khối K
L
a 55
4.1.7. Nhiệt độ 56
4.1.8. Chất độc hại 57
4.1.9. Ammonia – nitrit 58
4.1.10. Thời gian lưu bùn (SRT) – Thời gian lưu nước (HRT) 58
4.1.11. Hiệu quả xử lý nitơ 59
4.2. Mô hình Anoxic 61
4.2.1. Xác đònh hiệu quả xử lý theo DO và tỉ lệ N-NH
4
+
: N-NO

2
: 61
4.2.2. DO 63
4.2.3. Nhiệt độ 63
4.2.4. pH 64
4.2.5. Chất dinh dưỡng – COD 64
4.2.6. Sinh khối……………………………………………………………………….64
Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65
5.1. Kết luận 65
5.2. Hướng phát triển và mở rộng 65
5.3. Kiến nghò 66
PHỤ LỤC 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….79
2
Mở đầu
MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Tính chất nước rác BCL Gò Cát ở các mùa khác nhau 14
Bảng 2.3: Chất lượng nước rỉ rác của hệ thống Vermeer ở BCL Gò Cát
5/2003 25
Bảng 2.4: Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại 35
Bảng 2.5: Kết quả thực nghiệm ứng dụng MBR trong xử lý nước thải 52
Bàng 2.7 : So sánh một số hệ thống xử lý nitơ bằng sinh học 58
Bảng 3.1 : Tính chất nước thải đầu vào 68
Bảng 3.1: Thơng số vận hành mơ hình SBR, MBR 72
Bảng 3.1: Thơng số vận hành mơ hình SBR 72
Bàng 3.2: Thơng số vận hành mơ hình Anoxic 73
Bảng 4.2: Kết quả vận hành mẻ 1 (DO = 0,11 mg/L) 75
Bàng 4.3: Kết quả vận hành mẻ 6 77
Bàng 4.4: Kết quả vận hành mẻ 7 78
Bàng 4.5: Kết quả vận hành mẻ 8 79

Bàng 4.6: Kết quả vận hành mẻ 9 79
Bàng 4.7: Kết quả vận hành mẻ 10 80
Bàng 4.8: Kết quả vận hành mẻ 11 80
Bàng 4.9: Kết quả vận hành mẻ 12 lần 1 81
Bàng 4.10: Kết quả vận hành mẻ 12 lần 2 81
Bàng 4.11: Kết quả về thời gian lưu nước cần thiết 82
Bàng 4.12: Kết quả độ kiềm đo đạc được 83
Bàng 4.13: Sự tăng trưởng của sinh khối trong mơ hình MBR 84
Bàng 4.14: Thống số sinh học của q trình nitrat hố 85
Bảng 4.15: Nồng độ ảnh hưởng của kim loại nặng 89
Bảng 4.16: Các mẻ vận hành mơ hình Anoxic 92
Bảng 4.17: Kết quả theo dõi của mẻ 1 (DO = 0,16-0,2 mg/L) 93
Bảng 4.18: Kết quả theo dõi của mẻ 2 ( DO = 0,26-0.3 mg/L) 94
Bảng 4.19: Kết quả theo dõi mẻ 3 (DO = 0,29-0,33 mg/L) 94
Bảng 4.20: Kết quả theo dõi mẻ 4 (DO = 0,92-1,16 mg/L ) 94
MỤC LỤC HÌNH
Hình 2.3: Công nghệ xử lý nước rỉ rác BCL Gò Cát theo thiết kế Vermeer
25
3
Mở đầu
Hình 2.10 : Quá trình khử nitơ truyền thống và quá trình Anammox
42
Trên cơ sở cân bằng khối lượng từ thí nghiệm nuôi cấy làm giàu với kỹ
thuật mẻ liên tục (SBR) có tính đến sự sinh trưởng sinh khối, phản ứng
anammox được xác đòn với csac hệ số tỉ lượng như sau (Strous et al., 1999):.42
Hình 2.6: Sơ đồ mô hình nghiên cứu 54
Hình 2.18 : Mơ hình bể SHARON 60
Hình 3.1: Mô hình MBR nitrat hoá bán phần 70
3.1.3.3 Mô hình đối chứng SBR nitrat hoá bằng nước thải nhân tạo 70
75

Hình 4.2: Sự biến thiên TKN , N-NH4+, N-NO2- và N-NO3- ở mẻ 2 (DO=0,16 mg/L)
76
Hình 4.3:Sự biến thiên TKN ,N-NH4+ ,N-NO2-,N-NO3- ở mẻ 3(DO=0,19-0,21mg/L)
76
Hình 4.4: Kết quả của mẻ 4 (DO = 0,25-0,31 mg/L) 77
Hình 4.5: Kết quả của mẻ 5 (DO = 0,57-0,72 mg/L) 77
Hình 4.6: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 6 (DO = 1,62-2,13 mg/L)
77
Hình 4.7: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 7 (DO = 2,22-2,35mg/L) 78
Hình 4.8: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 8 (DO = 2,45-2,56mg/L) 79
Hình 4.9: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 9 (DO = 2,54-2,77mg/L) 79
Hình 4.10: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 10(DO = 2,62-2,87mg/L) 80
Hình 4.11: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 11 (DO = 2,92-3,09 mg/L) 80
Hình 4.12:Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 12 lần 1(DO=3,12-3,38 mg/L). 81
Hình 4.13:Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mẻ 12 lần 2(DO=3,12-3,38 mg/L). 81
Hình 4.14: Sự biến thiên của ammonia và nitrit ở mơ hình đối chứng 82
Hình 4.15: Sự biến thiên của độ kiềm ở DO =3,12-3,38 mg/L 83
Hình 4.16: Ảnh hưởng của pH đến q trình nitrat hố 84
Hình 4.17: Sự biến thiên của COD khi khơng tính đến ảnh hưởng của nitrit 86
Hình 4.18: Sự biến thiên của COD khi có tính đến ảnh hưởng của nitrit 86
Hình 4.19: Ảnh hưởng của KLa đến q trình nitrat hố 87
Hình 4.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ lên hoạt tính của vi khuẩn oxi hố ammonia và vi
khuẩn oxi hố nitrit (Grunditz and Dalhammar, 2001) 88
Hình 4.21: Tốc độ sinh trưởng cực đại của vi khuần oxi hố ammonia (-) và vi khuẩn
oxi hố nitrit ( ) theo nhiệt độ 88
Hình 4.22: Mối quan hệ giữa NH3 tự do và HNO2 tự do (Anthnisen et al. , 1976) 90
Hình 4.23: Thời gian lưu nước dựa vào nhiệt độ 90
Hình 4.24: Ảnh của KLa và nhiệt độ đến HRT 91
Hình 4.25: Hiệu quả xử lý TKN và ammonia 92
Hình 4.26: Thơng số TKN ở giai đoạn thích nghi 93

Hình 4.27: Sự phát triển của sinh khối trong mơ hình Anoxic 96
4
Mở đầu
5
Mở đầu
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Nước rò rỉ từ bãi chôn lấp (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 dưới của bãi
chôn lấp có khả năng làm nhiễm bẩn nguồn nước ngầm và nước mặt nếu không
được thu gom và xử lý triệt để.
Do thành phần rất phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rò rỉ từ bãi
rác đòi hỏi một dây chuyền công nghệ xử lý kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý
như xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải. Thành phần và
lưu lượng nước rò rỉ biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền
xử lý nước rác cũng sẽ thay đổi theo thời gian. Việc tìm ra các giải pháp xử lý nước
rò rỉ cho các bãi chôn lấp, thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và điều kiện
khí hậu tại nước ta là một bài toán đang được đặt ra trong thời gian gần đây.
Nước rò rỉ từ bãi rác cũ thông thường có nồng độ ammonia rất cao. Hàm
lượng nitơ cao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong rêu, tảo… gây ra
hiện tượng phú dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt oxy hòa tan
(DO) trong nước. Khí NH
3
hòa tan > 0.2 mg/l gây chết nhiều loài cá. Vì vậy, xử lí
nitơ trong nước rác là vấn đề cần quan tâm.
Đối với bãi rác Gò Cát, tuy đã được đầu tư một hệ thống xử lý nước nước rỉ
rác của Hà Lan nhưng trong thời gian gần đây hệ thống không phát huy được hiệu
quả, đặc biệt là việc khử nitơ trong nước rỉ rác. Nồng độ nitơ trong thành phần nước
rỉ rác của bãi rác Gò Cát : TKN là 1400 -1900 mg/l, Ammonia là 700 - 900 mg/l ,
NO

2
-
là 0,2 - 0,3 mg/l, NO
3
-
là 6 – 8 mg/l.
Như vậy việc tìm kiếm giải pháp cho việc xử lý hàm lượng nitơ trong nước
rác ở điều kiện cụ thể của Việt Nam là một đòi hỏi cấp bách nhằm ứng dụng trong
công nghệ xử lý nước rác hiện nay sao cho thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ
thuật và bảo vệ môi trường.
Công nghệ MBR ( bể sinh học màng ) ưu điểm là cho chất lượng nước sau
xử lý đạt hiệu quả tốt , chiếm diện tích nhỏ , lượng bùn sinh ra ít , thời gian lưu bùn
lâu tạo điều kiện cho vi khuẩn nitrat hóa phát triển . Nếu kết hợp với công nghệ
Anammox ( oxi hoá ammonia kò khí ) sẽ tạo bước chuyển biến tốt vì sẽ tiết kiệm
được năng lượng và dinh dưỡng phải cung cấp so với quá trình nitrat và khử nitrat .
Vì thế cho nên đây sẽ là mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm tìm ra kết
quả khả thi ứng dụng vào thực tế .
1
Mở đầu
1.2. Mục tiêu luận văn
 Nghiên cứu úng dụng bể sinh học SBR cho quá trình nitrat hoá bán phần
nhằm tạo ra tỉ lệ N-ammonia : N-NO
2
thích hợp sử dụng cho quá trình
Anammox.
 Nghiên cứu ứng dụng bể sinh học màng MBR cho quá trình nitrat hoá toàn
phần.
 Nghiên cứu hiệu quả xử lý nitơ trên hai mô hình tónh hoạt động nối tiếp :
MBR và Anoxic
1.3. Phạm vi nghiên cứu

Để đạt được những mục tiêu trên luận văn phải thực hiện những công việc sau:
• Sử dụng nguồn nước rỉ rác sau công trình xử lý UASB ở bãi rác Gò Cát .
• Vận hành mô hình SBR, MBR ở điều kiện hiếu khí có thể tích là 10L trong
đó thể tích làm việc là 05L .
• Vận hành sơ khởi mô hình Anoxic có thể tích là 10L trong đó thể tích làm
việc là 05L .
1.4. Nội dung nghiên cứu
Luận văn bao gồm các nội dung sau :
• Tổng quan về các công nghệ và các nghiên cứu xử lý nitơ bằng sinh học ở
nồng độ cao trong các loại nước thải nói chung và trong nước rỉ rác nói riêng
.
• Nghiên cứu úng dụng bể sinh học SBR cho quá trình nitrat hoá bán phần
nhằm tạo ra tỉ lệ N-ammonia : N-NO
2
thích hợp sử dụng cho quá trình
Anammox .
• Nhgiên cứu ứng dụng bể sinh học màng MBR cho quá trình nitrat hoá toàn
phần.
• Vận hành mô hình SBR, MBR, anoxic để xác đònh thông số hoạt động thích
hợp (tỉ lệ N-ammonia : N-NO
2
, HRT , DO ) tạo điều kiện thuận lợi cho các
bước xử lý tiếp theo .
2
Mở đầu
Chương 2 : TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC BÃI CHÔN LẤP RÁC
2.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Ô nhiễm bởi nước rác là một trong những vấn đề nan giải đang được sự quan
tâm của toàn xã hội. Thực trạng cho thấy, nước rác gây ô nhiễm nghiêm trọng

đến môi trường bởi hàm lượng chất hữu cơ rất cao: COD dao động từ 2.000 lên
đến 50.000 – 60.000 mg/l, hàm lượng nitơ vào khoảng 400 – 1200 mg/l. Thêm
vào đo,ù thành phần độc tố, kim loại nặng, hàm lượng vi khuẩn gây bệnh cũng
đáng kể. Nước rác nếu không được xử lý triệt để, khi thải vào môi trường sẽ gây
ô nhiễm đến nguồn nước ngầm, nước mặt, chi phối trực tiếp đến hoạt động sống
của dân cư quanh vùng.
Ở nước ta, các nghiên cứu xử lý nước rác đã được thực hiện bởi nhiều đơn vò
nghiên cứu như: EPC, Centerma, Công ty cổ phần An Sinh, trung tâm nghiên cứu
công nghệ và thiết bò, công ty Thái Dương… Tuy nhiên kết quả cuối cùng cho
thấy: nước sau xử lý vẫn không đạt tiêu chuẩn thải loại B.
2.1.2 HIỆN TRẠNG CÁC BÃI CHÔN LẤP RÁC Ở THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Hiện nay, lượng rác của thành phố mỗi ngày là 4.500 tấn, trong đó khoảng 3.360
tấn là rác hữu cơ và khoảng 1.140 tấn là xà bần các loại đổ về các bãi rác Đông Thạnh,
Gò Cát, Đa Phước và một số bãi rác nhỏ tại các huyện Củ Chi, Cần giờ, Nhà Bè
(1) BÃI CHÔN LẤP RÁC ĐÔNG THẠNH
Suốt hơn 10 năm qua, hầu như toàn bộ lượng rác thải từ các khu vực nội thành của
TP Hồ Chí Minh được chôn lấp tại đây. Bãi rác Đông Thạnh bắt đầu hoạt động đổ rác
một cách tự phát từ năm 1989, trước đó, đây là các hố khai thác đất. Đến năm 1991, nó
chính thức trở thành công trường xử lý rác Đông Thạnh do Công ty Xử Lý Chất Thải
trực thuộc Sở Giao thông Công chánh TP.Hồ Chí Minh quản lý. Diện tích ban đầu 10
ha, sau đó mở rộng thêm lần lượt 6 ha rồi 22,6 ha…đến nay, tổng diện tích công trường
xử lý rác Đông Thạnh đã lên đến 43,5 ha với công suất xử lý hiện tại khoảng 4.000 tấn
rác/ngày.
Khuôn viên công trường quy hoạch tuyến đường cho xe chở rác, trạm cân xe, các
hồ chứa nước rò rỉ, khu vực chôn rác…. Khu vực chôn rác phân ra nhiều lô, mỗi lô đào
hố sâu khoảng 8m rồi đổ rác xuống theo từng lớp, sau đó rải một lớp vôi bột và lấp lên
một lớp đất dày khoảng 20-30 cm. Sau một thời gian nhất đònh lớp rác này xẹp xuống
thì tiến hành đổ tiếp lên đó một lớp rác khác, cứ thế lớp rác và lớp đất xen kẽ nhau;
trên cùng lấp đất tới cao trình 9m.
3

Mở đầu
Rác chôn ở bãi Đông Thạnh chủ yếu là rác sinh hoạt, trong đó, phần lớn các loại
rác có thể tái chế đã được người dân thu lượm trên bãi, còn lại là rác hữu cơ, rác nilon
cũ, các loại rác khác không thể tái chế. Các công trình nghiên cứu rác thải ở TP HCM
cho thấy thành phần của các chất hữu cơ (chủ yếu là rau, quả, thực phẩm…) 60-62%
(theo trọng lượng ướt). Hàm lượng nước trung bình trong rác khoảng 50%. Lượng nước
này chủ yếu nằm trong các chất thải hữu cơ.
Bãi rác Đông Thạnh không được thiết kế theo đúng tiêu chuẩn (không có lớp lót
đáy, không có hệ thống xử lý nước) đã và đang gây ô nhiễm đáng kể đến môi trường.
(2 ) BÃI CHÔN LẤP RÁC GÒ CÁT
Theo kế hoạch, bãi rác Đông Thạnh phải đóng cửa vào tháng 8/2001, chuyển rác
về đổ ở Gò Cát. Tháng 8/2001, bãi rác Gò Cát chỉ mới tiếp nhận thí điểm khối lượng
rác từ 300 đến 500 tấn/ngày, nhưng mùi hôi thối đã lan rộng khiến những hộ dân sống
gần đó phản ứng nên việc tiếp nhận rác tại đây phải tạm ngưng. p lực rác lại dồn trở
về bãi rác Đông Thạnh.
Đầu năm 2000 bãi rác Gò Cát đã được đóng cửa để xây dựng lại với tổng diện tích
là 25ha từ nguồn vốn ODA của chính phủ Hà Lan và vốn ngân sách của thành phố Hồ
Chí Minh. Hiện nay, bãi rác Gò Cát đã tiếp nhận rác với công suất 2000 tấn/ngày.
Khoảng cách trung bình vận chuyển rác từ thành phố đến bãi Gò Cát là 18 km. Đây là
một cự ly vận chuyển đến bãi đổ ngắn nhất và gần kênh Tham Lương để xả nước thải
sau khi xử lý. Với một vùng đất bạc màu khai thác nông nghiệp không hiệu quả, dân cư
thưa thớt. Bãi có một trạm cân để xác đònh khối lượng rác đổ vào trạm.
Công trường xử lý rác Gò Cát là công trường xử lý rác hiện đại, được xây dựng
theo công nghệ tiên tiến của Hà Lan, rác sinh hoạt được xử lý theo phương pháp chôn
lấp kỵ khí hợp vệ sinh. Bãi chôn lấp có trang bò lớp chống thấm ở đáy bằng nhựa HDPE
và lớp phủ trên bằng nhựa VLDPE, có trang bò hệ thống thu gom và xử lý nước, khí từ
bãi rác và máy phát điện chạy từ khí thu gom này.
2.2 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ
2.2.1 Sự hình thành nước rò rỉ
Nước rò rỉ từ bãi rác (nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các

chất ơ nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chơn lấp. Trong giai đoạn hoạt động
của bãi chơn lấp, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ
các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén.
Q trình tạo thành nước rò rỉ bắt đầu khi bãi rác đạt đến khả năng giữ nước
hay khi nó bị bão hòa nước. Khả năng giữ nước (FC – Field Capacity) của chất thải
rắn là tổng lượng nước có thể lưu lại trong bãi rác dưới tác dụng của trọng lực. FC
của chất thải rắn là yếu tố rất quan trọng trong việc xác định sự hình thành nước rò
4
Mở đầu
rỉ. FC thay đổi tùy thuộc vào trạng thái bị nén của rác và việc phân hủy chất thải
trong bãi chơn lấp. Cả rác và lớp phủ đều có khả năng giữ nước trước sức hút của
trọng lực. FC có thể tính theo cơng thức sau :
W10000
W
55,06,0FC
+
−=
Trong đó :
 FC : khả năng giữ nước (tỷ lệ giữ nước và trọng lượng khơ của chất thải
rắn).
 W : khối lượng vượt tải (overburden weight) được tính tại chính giữa
chiều cao ơ chơn lấp, pound.
Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ phía trên bãi chơn lấp, độ
ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chơn 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 hòa bốc hơi theo khí và nước thốt
ra từ đáy bãi chơn lấp (nước rò rỉ).
Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,
lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra. 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 chơn lấp. Lưu lượng nước rò rỉ sẽ tăng
lên dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa bãi chơn lấp
do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng lên trên mặt giữ nước làm giảm độ ẩm
thấm vào.
2.2.2 Thành phần và tính chất nước rò rỉ
(1) Thành phần và tính chất nước rò rỉ
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chơn lấp,
loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp ngun liệu phủ trên cùng cũng
tác động lên thành phần nước rác.
Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa,
sinh xảy ra trong bãi chơn lấp. Các q trình sinh hóa xảy ra trong bãi chơn lấp chủ
yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm
nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.
5
Mở đầu
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia
thành các nhóm chủ yếu sau:
– Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-20
0
C
– Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-40
0
C
– Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-70
0
C
Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: chỉ sau một thời gian ngắn từ
khi chất thải rắn được chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì

trong bãi rác còn có một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại. Giai đoạn
này có thể kéo một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy,
nguồn vi sinh vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí.
Giai đoạn II - giai đoạn chuyển tiếp: oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy
chuyển sang giai đoạn kị khí. Khi đó, nitrat và sulphat là chất nhận điện tử cho các
phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nitơ và hydro sulfit. Khi thế oxy
hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác thải
thành CH
4
, CO
2
sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men
metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác
(giai đoạn III). Trong giai đoạn II, pH của nước rò rỉ sẽ giảm xuống do sự hình
thành của các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO
2
tăng lên trong bãi rác.
Giai đoạn III - giai đoạn lên men axit: các vi sinh vật trong giai đoạn II được
kích hoạt do việc tăng nồng độ các axit hữu cơ và lượng H
2
ít hơn. Bước đầu tiên
trong quá trình 3 bước liên quan đến sự chuyển hóa các enzym trung gian (sự thủy
phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành các chất đơn
giản thích hợp cho vi sinh vật sử dụng. Tiếp theo là quá trình lên men axit. Trong
bước này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành ở bước trên thành các
chất trung gian phân tử lượng thấp hơn như là axit acetic và nồng độ nhỏ axit fulvic,
các axit hữu cơ khác. Khí cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này, một
lượng nhỏ H
2
S cũng được hình thành.

Giá trị pH của nước rò rỉ giảm xuống nhỏ hơn 5 do sự có mặt của các axit hữu
cơ và khí CO
2
có trong bãi rác. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD
5
), nhu cầu oxy hóa học
(COD) và độ dẫn điện tăng lên đáng kể trong suốt giai đoạn III do sự hòa tan các
axit hữu cơ vào nước rò rỉ. Do pH thấp, nên một số chất vô cơ chủ yếu là các kim
loại nặng sẽ được hòa tan trong giai đoạn này. Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn
6
Mở đầu
thì nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi
chôn lấp.
Giai đoạn IV – giai đoạn lên men metan: trong giai đoạn này nhóm vi sinh
vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic và khí hydro hình thành từ giai
đoạn trước thành CH
4
, CO
2
sẽ chiếm ưu thế. Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiêm
ngặt, được gọi là vi khuẩn metan. Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và các
axit hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự tạo thành axit giảm nhiều. Do các axit hữu
cơ và H
2
bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nước rò rỉ tăng lên
đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD
5
, COD, nồng độ kim loại nặng và
độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này.
Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu hữu

cơ dễ phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH
4
, CO
2
trong giai đoạn IV.
Nước sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân hủy
sinh học trước đó chưa được phân hủy sẽ tiếp tục đựơc chuyển hóa. Tốc độ phát
sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH
4
và CO
2.
Trong
giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit humic và axit fulvic rất khó cho quá trình
phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu năm thì
hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống.
Từ Hình 2.1 có thể thấy rằng nước rò rỉ từ các bãi rác mới chôn lấp chất thải
rắn có pH thấp, BOD
5
và VFA cao, hàm lượng kim loại nặng cao, tương ứng với
giai đoạn I, II, III và một phần giai đoạn IV của bãi chôn lấp. Khi đã chôn lấp trong
một thời gian dài thì các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn
metan, khi đó thành phần ô nhiễm trong nước rò rỉ cũng giảm xuống đáng kể. Khi
pH tăng lên sẽ làm giảm nồng độ các chất vô cơ, đặc biệt các kim loại nặng có trong
nước rò rỉ.
7
Mở đầu

Hình 2.1: Quá trình phân hủy sinh học trong bãi chôn lấp
Bên cạnh các chất ô nhiễm bị phân hủy và hòa tan vào nước rò rỉ, các chất khí
từ bãi chôn lấp cũng được hình thành và phát tán vào không khí gây ra hiện tượng

nóng lên của trái đất (hiệu ứng nhà kính).
Khi nước thấm qua chất thải rắn đang phân hủy được chôn trong bãi rác, thì
các thành phần hóa học và sinh học đã được phân hủy sẽ hòa vào nước làm tăng
nồng độ ô nhiễm của nước và tạo thành nước rò rỉ.
Việc tổng hợp và đặc trưng thành phần nước rác là rất khó vì có nhiều yếu tố
khác nhau tác động lên sự hình thành nước rò rỉ. Nên tính chất của nó chỉ có thể xác
định trong một khoảng giá trị nhất định và được cho trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của
các bãi chôn lấp mới và lâu năm.
Thành phần
Giá trị, mg/l
a
Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm
( Trên 10 năm)
Khoảng Trung bình
BOD
5
2.000-55.000 10.000 100-200
TOC 1.500-20.000 6.000 80-160
COD 3.000-90.000 18.000 100-500
Chất rắn hòa tan 10.000-55.000 10.000 1.200
Tổng chất rắn lơ lửng 200-2.000 500 100-400
Nitơ hữu cơ 10-800 200 80-120
Amoniac 10-800 200 20-40
pH
COD
Fe, Zn
VFA
Thời gian
8

Mở đầu
Nitrat 5-40 25 5-10
Tổng lượng photpho 5-100 30 5-10
Othophotpho 4-80 20 4-8
Độ kiềm theo CaCO
3
1.000-20.900 3.000 200-1.000
pH 4,5-7,5 6 6,6-9
Độ cứng theo CaCO
3
300- 25.000 3.500 200-500
Canxi 50-7.200 1.000 100-400
Magie 50-1.500 250 50-200
Clorua 200-5.000 500 100-400
Sunphat 50-1.825 300 20-50
Tổng sắt 50-5.000 60 20-200
Nguồn: [12]
a
pH không có đơn vị.
Bảng 2.1 thống kê các chỉ tiêu của nước rò rỉ trong nhiều năm. Một điều có thể
thấy rõ là các thành phần ô nhiễm trong nước rò rỉ bãi rác mới chôn lấp đều cao, đặc
biệt ô nhiễm hữu cơ rất cao (COD, BOD
5
cao).
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước rò rỉ của bãi rác mới chôn lấp cao hơn rất
nhiều so với bãi rác chôn lấp lâu năm. Bởi vì trong bãi chôn lấp lâu năm, chất thải
rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài, các chất
hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi.
Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các thành phần khác như BOD
5

,
COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng rất cao. Khi các quá trình
sinh học trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn metan hóa thì pH sẽ cao hơn
(6,8 - 8,0), đồng thời BOD
5
, COD, TDS và nồng độ các chất dinh dưỡng (nitơ,
photpho) thấp đi. Hàm lượng kim loại nặng giảm xuống bởi vì khi pH tăng thì hầu
hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan.
Khả năng phân hủy của nước rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân hủy
sinh học có thể xét thông qua tỷ lệ BOD
5
/COD. Khi mới chôn lấp tỷ lệ này thường
khoảng 0,5 hoặc lớn hơn. Khi tỷ lệ BOD
5
/COD trong khoảng 0,4-0,6 hoặc lớn hơn
thì chất hữu cơ trong nước rò rỉ dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi rác lâu năm, tỷ
lệ BOD
5
/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rò rỉ chứa nhiều axit humic
và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp
Khi thành phần và tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian thì việc thiết kế
hệ thống xử lý cũng rất phức tạp. Chẳng hạn như, hệ thống xử lý nước rác cho bãi
9
Mở đầu
chôn lấp mới sẽ khác so với hệ thống xử lý các bãi rác lâu năm. Đồng thời, việc
phân tích tính chất nước rò rỉ cũng rất phức tạp bởi nước rò rỉ có thể là hỗn hợp của
nước ở các thời điểm khác nhau. Từ đó, việc tìm ra công nghệ xử lý thích hợp cũng
gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải nghiên cứu thực tế mới có thể tìm ra công nghệ xử
lý hiệu quả.
(2) Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ

Rác được chọn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh
cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân
hủy từ rác. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong
năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng,
tốc độ di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm,
sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết
kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ
trạm xử lý nước thải… Ta sẽ lần lược xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành
phần và tính chất nước rò rỉ :
a. Thời gian chôn lấp
Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời gian.
Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của
nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy
sinh học đang diễn ra. Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần hoặc kéo dài đến
vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếm khí tạo ra axit xảy ra và cuối cùng là quá
trình tạo ra khí metan. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản được hình thành
như các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ. Trong giai
đọan này, khi rác mới được chôn hoặc có thể kéo dài vài năm, nước rò rỉ có những
đặc điểm sau :
– Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao.
– pH nghiêng về tính axit.
– BOD cao.
– Tỷ lệ BOD/COD cao.
– Nồng độ NH
4
+
và nitơ hữu cơ cao.
– Vi sinh vật có số lượng lớn.

10
Mở đầu
– Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng cao.
Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải rắn
trong bãi chôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời
gian. Giai đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa.
Đặc điểm nước thải ở giai đoạn này :
– Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp.
– pH trung tính hoặc kiềm.
– BOD thấp.
– Tỷ lệ BOD/COD thấp.
– Nồng độ NH
4
+
thấp.
– Vi sinh vật có số lượng nhỏ.
– Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng thấp.
Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự
thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu axit béo bay hơi. Các axit
thường là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl
và nhân vòng thơm. Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của nước rác
nghiên về tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rò rỉ có
sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của
axit fulvic và humic. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước
rò rỉ chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học.
Nghiên cứu của Lu (1984) về mối quan hệ thời gian chôn lấp và các thành
phần của nước rò rỉ đã đưa ra các phương trình tương quan giữa thời gian và sự sụt
giảm của COD, BOD
5

, TOC, độ kiềm, canxi, kali, natri, sulphat và clorua… trong
nước rác tại nhiều bãi chôn lấp. Trong các nghiên cứu này, hầu hết các trường hợp
cho bãi chôn lấp hoạt động trên 3 năm và thấp hơn 30 năm (xem bảng sau).
Bảng 2.2: Phương trình tốc độ phân hủy và hệ số.
Phương trình Đơn vị Hệ số, k
BOD
5
= 47.000 x10
-kt
mg/l 0,043
11
Mở đầu
COD = 89.500 x 10
-kt
mg/l 0,0454
TOC = 1.600 x 10
-kt
mg/l 0.040
TVS = 24.000e-kt mg/l 0,185
TDS = 16.000e
-kt
mg/l 0,075
Nitơ hữu cơ = 130e
-kt
mg/l 0,185
N– Amoniac = 12.000e
-kt
mg/l 0,1
Độ kiềm = 1.400e
-kt

mg/l CaCO
3
0,04
Ca = 9.360 x10
-kt
mg/l 0,050
Na = 1.805 x 10
-kt
mg/l 0,038
Cl
-
= 4.200 x 10
-kt
mg/l 0,050
K
+
= 3.800 x 10
-kt
mg/l 0,095
Nguồn: Lu, 1984.
Như vậy, các quá trình phân hủy sinh hóa trong bãi chôn lấp có ảnh hưởng rất
lớn đến thành phần và tính chất nước rò rỉ. Theo thời gian, các quá trình phân hủy
trong bãi chôn lấp sẽ có những biến đổi giai đoạn này sang giai đoạn khác làm thay
đổi tính chất nước rò rỉ.
b.Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn
Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính
chất nước rò rỉ. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị
phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ cũng có các đặc
tính tương tự. Chẳng hạn như, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước rác
cũng chứa nhiều thành phần độc hại…

Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có những tác động đến
tính chất nước rác. Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền nhỏ. Bởi
vì, khi rác được cắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không
nghiền nhỏ rác. Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi
ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay không.
c.Chiều sâu bãi chôn lấp
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng lớn
thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều
kiện về lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt
12
Mở đầu
trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu
thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của
nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa
một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.
d. Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi
Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng
trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nước rò
rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nước.
Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các
chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm.
Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc
vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ …
c. Độ ẩm rác và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi
nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình
thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước
rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi

trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác. Đồng
thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.
e. Ảnh hưởng từ bùn cống rảnh và chất thải độc hại
Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm xử lý
nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ. Bùn sẽ làm tăng độ
ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ. Đồng thời chất dinh dưỡng
và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn định chất
thải rắn. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn
làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH thấp và BOD
5
cao hơn.
Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến
các quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế như kim
loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian các chất độc
hại sẽ bị phân hủy và theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi
trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác.
13
Mở đầu
Bảng 2.1: Tính chất nước rác BCL Gò Cát ở các mùa khác nhau
Thành phần Đơn vò Nước rò rỉ mới
mùa khô
Nước rò rỉ
mới mùa mưa
Nước rò rỉ
cũ
pH 4.8 - 6.2 6.5 - 6.9 7.81 - 7.89
TDS mg/l 7300 - 12200 5011 - 6420 6040 - 9145
COD mgO
2

/l 39614 - 59750 6621 - 31950 1186 - 1436
BOD
5
mgO
2
/l 30000 - 48000 4554 - 25130 200
VFA mgO
2
/l 21878 - 25182 2882 26
SS mg/l 1760 - 4310 896 - 1320 235
Nitơ tổng mg/l 974 – 1165 484.4 918.6
Phospho tổng mg/l 55.8 - 89.6 13.3 6.4 - 10.1
Độ cứng tổng mgCaCO
3/
/l 5833 - 9667 1840 - 4250 1260 - 1720
Ca
2+
mg/l 1670 - 2739 465 60 - 80
Mg
2+
mg/l 404 - 687 165 297 - 381
Cl
-
mg/l 3960 - 4100 1075 2450 - 2697
SO
4
2-
mg/l 1400 - 1590 - 14
Fe tổng mg/l 204 - 208 46.8 4.5
Cr tổng mg/l 0.04 - 0.05 - -

Zn mg/l 93 - 202 - -
Pb mg/l 0.32 - 1.9 - -
Cd mg/l 0.02 - 0.1
Ni mg/l 2.21 - 8.02 - -
Mn mg/l 14.5 - 32.17 - -
Cu mg/l 3.5 - 4.0 - -
Nguồn : CENTEMA, 2002.
14
Mở đầu
2.2.3 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
2.1.3 Xử lý nước rỉ rác
2.1.3.1 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Phương pháp xử lý nước rỉ rác gồm có xử lý sinh học, cơ học, hóa học hoặc
liên kết các phương pháp này, xử lý cùng với nước thải sinh hoạt. Để xử lý nước rỉ
rác thì nên sử dụng phương pháp cơ học kết hợp xử lý sinh học và hóa học bởi vì
q trình cơ học có chi phí thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính chất
của nước rỉ rác. Tuy nhiên, nước rỉ rác từ bãi rác mới chơn lấp thường có thành
phần chất hữu cơ phân hủy sinh học cao, do đó việc sử dụng các q trình xử lý
sinh học sẽ mang lại hiệu quả cao hơn. Q trình xử lý hóa học thích hợp đối với xử
lý nước rỉ rác của bãi chơn lấp lâu năm.
Các phương pháp xử lý nước rỉ rác được cho trong bảng sau:
Bảng 2.3: Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Phương pháp xử lý Đặc điểm
PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
A. Điều hòa
Điều hòa lưu lượng và nồng độ trên dòng thải và ngồi
dòng thải.
B. Chắn rác
Các loại mảnh vụn, rác được loại bỏ bằng song chắn,
lưới chắn rác.

C. Lắng Chất lơ lững 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 dòng
xốy trộn trong tháp khử khí. Ammonia, VOC và một số
khí khác được loại bỏ khỏi nước rỉ rác.
F. Lọc SS và độ đục được loại bỏ.
G. Q trình màng
Đây là q trình khử khống. Các chất rắn hòa tan được
loại bỏ bằng phân tách màng. Q trình siêu lọc
(Ultrafiltrtion), thẩm thấu ngược (RO) và điện thẩm tách
(electrodialysis) hay được sử dụng.
H. Bay hơi
Bay hơi nước rỉ rác. Phụ thuộc vào nhiệt độ, gió, độ ẩm
15
Mở đầu
và mưa.
Bảng 2.3 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ
A. Keo tụ, tạo
bông
Hệ keo bị mất ổn định do sự phân tán nhanh của hóa chất
keo tụ. Chất hữu cơ, SS, photphate, một số kim loại và độ
đục bị loại bỏ khỏi nước. Các loại muối nhôm, sắt và
polymer hay được sử dụng làm hóa chất keo tụ.
B. Kết tủa Giảm độ hòa tan bằng các phản ứng hóa học. Độ cứng,

photphat và nhiều kim loại nặng được loại ra khỏi nước rỉ
rác.
C. Oxy hóa Các chất oxy hóa như ozon, H
2
O
2
, clo, kali
permanganate… được sử dụng để oxy hóa các chất hữu
cơ, H
2
S, sắt và một số kim loại khác. Ammonia và cianua
chỉ bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa 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 hóa cũng bị
khử (quá trình loại do clo dư trong nước). Các hóa chất
khử hay sử dụng: SO
2
, NaHSO
3
, FeSO
4
.
E. Trao đổi ion Dùng để khử các ion vô cơ có trong nước rỉ rác.
F. Hấp thụ bằng
cacbon hoạt
tính.
Dùng để khử COD, BOD còn lại, các chất độc và các chất
hữu cơ khó phân hủy. Một số kim loại cũng được hấp thụ.
Cacbon thường được sử dụng dưới dạng bột và dạng hạt.
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC

A. Hiếu khí Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi có O
2
.
a. Sinh trưởng lơ lững
- 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 hoàn về bể
phản ứng. Các quá trình bùn hoạt tính bao gồm: dòng chảy
đều, khuấy trộn hoàn chỉnh, nạp nước vào bể theo cấp, làm
16
Mở đầu
thoáng kéo dài, quá trình ổn định tiếp xúc…
- Nitrat hóa Ammonia được oxy hóa thành nitrat. Quá trình khử BOD
có thể thực hiện trong cùng một bể hay trong bể riêng biệt.
- Hồ sục khí Thời gian lưu nước trong hồ có thể vài ngày. Khí được sục
để tăng cường quá trình oxy hóa chất hữu cơ.
Bảng 2.3 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm
- 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.
b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc sinh học
(Tricling Filter)
Nước được đưa vào bể có các vật liệu tiếp xúc…Bể lọc
sinh học gồm có 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 hóa các chất hữu
cơ. Cung cấp không khí và tuần hoàn nước là rất cần
thiết trong quá trình hoạt động.
-Bể tiếp xúc sinh học

quay (RBC)
Gồm các đĩa tròn bằng vật liệu tổng hợp đặt sát gần
nhau. Các đĩa quay này một phần ngập trong nước.
B. Kị khí
a. Sinh trưởng lơ
lững
Nước thải đước 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
hoàn chỉnh. Bùn đựơc lắng tại bể lắng và tuẩn hoàn trở
lại bể phản ứng
- UASB Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể dưới
17
Mở đầu
lực nặng của nước và khí biogas từ quá trình phân hủy
sinh học tạo thành lớp bùn lơ lững, xốn trộn liên tục.
Vi sinh vật kị khí có điểu kiện rất tốt để hấp thụ và
chuyển đổi chất hữu cơ thành khí metan và cacbonic.
Bùn được tách và tự tuần hoàn lại bể UASB bằng cách
sử dụng thiết bị tách rắn - lỏng – khí.
- Khử nitrat Nitrit và nitrat bị khử thành khí nitơ trong môi trường
thiếu khí. Cần phải có một số chất hữu cơ làm nguồn
cung cấp cacbon như methanol, axit acetic, đường…
Bảng 2.3 (tiếp theo)
Phương pháp xử lý Đặc điểm

- 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
phóng nhờ các quá trình kị khí và thiếu khí. Việc sử
dụng photpho, ổn định chất hữu cơ và nitrat hóa
ammonia được thực hiện trong bể phản ứng hiếu khí.
b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc khí Nước thải được đưa từ phía trên xuống qua các vật liệu
tiếp xúc trong môi trường kị khí. Có thể xử lý nước
thải có 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 dòng tuần hoàn 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 có nồng độ cao
vì nồng độ sinh khối được duy trì trong bể khá lớn. Tuy
nhiên, thời gian satart-up tương đối lâu.
- Đĩa sinh học quay Các đĩa tròn được gắn vào trục trung tâm và quay trong
khi chìm hoàn toàn 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 môi trường kị
khí và có mặt của nguồn cung cấp cacbon, khử nitrit và
nitrat thành khí nitơ.
c. Sinh trường lơ lửng Kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám để
18
Mở đầu
và dính bám kết
hợp.
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 lót chống thấm. Quá trình
sinh học xảy ra trong hồ có 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 rỉ rác bằng việc kết hợp
các quá trình lý – hóa – sinh cùng xảy ra.
E. Tuần hoàn nước Nước rỉ rác có nồng độ cao được tuần hoàn về bãi rác.
Việc lựa chọn công nghệ xử lý căn cứ rất nhiều vào lượng chất ô nhiễm cần
loại bỏ để đạt tiêu chuẩn thải. Thông thường, công nghệ xử lý tùy thuộc chủ yếu
vào đặc tính của nước rỉ rác. Đồng thời, các điều kiện vị trí địa lý và tự nhiên của
bãi chôn lấp cũng có vai trò nhất định trong việc quyết định lựa chọn công nghệ xử
lý.
19
Bảng 2.4: Hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Quá trình
HRT
(d)
Nhiệt độ
(
O
C)
Tải lượng
COD
(kg/m
3

-d)
COD
vào
(mg/L)
pH
Tỷ lệ
BOD/COD
Xử lý
COD
(%)
Đầu vào
NH
4
-N
(mg/L)
Xử lý
NH
4
-H
(%)
Nguồn
Xử lý theo mẻ
1-5
10
5
23-25
22
22
0,5-1,7
1,66

3,32
3000-9000
16000
16000
6,0-8,0
7,6-8,4
8,0
0,5-0,8
0,4
0,4
30-90
97
47
-
TN 280
TN 280
-
92-95
58
Boyle và Ham, 1974
Cook và Foree, 1974
Cook và Foree, 1974
SBR
1
0,5
3,2
20
8,5
20
25

-
-
20-25
0,1
-
0,69
0,62
-
100-150
5295
2200
12400
1690
-
9,1
6,8-7,1
-
-
-
0,4-0,5
0,46
0,4
0,05
36-38
60-68
95
91
-
100-330
872

35
179
616
99
-
>99
>99
>99
Hosomi., 1989
Dollerer và Wilderer,
1996
Zaloum và Abbott,
1997
Zaloum và Abbott,
1997
Fisher và Fell, 1999
Hồ hiếu khí
34
-
0-20
-
<1,0
-
5600
34000
-
-
0,7
0,6
97

99
130
600
93
99
Robinson và
Grantham, 1988
Robinson,, 1992
Bùn hoạt tính
20
20
0,3
10
10
-
1,2
0,06
-
24000
1200
250-1200
6,0-7,5
-
-
0,5
0,2
-
98
41
85-90

790
370
-
>99
90
-
Robinson và Maris,
1985
Robinson và Maris,
1985
Schuk và James, 1986
Avezzu, 1992
RBC 2,9 - 2,8 9300 - 0,7 86 - - Vicevic, 1992
20