Nghiên cứu sử dụng urê xử lý calcium trong nước rỉ rác

Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Lời Mở Đầu
Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước thì vấn đề môi trường cũng
đang rất được quan tâm đến, đặc biệt là rác thải do các hoạt động sản xuất, buôn
bán của con người . Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và ở khu vực Thành Phố
Hồ Chí Minh nói riêng đều chưa có sự phân loại tại nguồn. Do đó gây rất nhiều
khó khăn trong quản lý và xử lý.
Hiện nay, việc xử lý rác thải bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh được coi là
biện pháp hữu dụng, bởi tính kinh tế cao và không làm ô nhiễm môi trường do
mùi hôi gây ra. Tuy nhiên, lượng nước rỉ ra từ bãi chôn lấp rác đã gây những tác
động môi trường nghiêm trọng liên quan đến sức khỏe con người. Trước vấn đề
này thì nhiều phương pháp công nghệ trong và ngoài nước được đề ra và áp dụng
xử lý. Trong các biện pháp công nghệ đưa ra xử lý thì biện pháp xử lý sinh học kỵ
khí được xem là nỗi trội bởi chi phí không cao, ít sinh ra bùn mà hiệu quả xử lý
cao hơn những phương pháp khác. Nhưng do bởi tính chất nước rỉ rác vô cùng
phức tạp, hàm lượng thành phần các chất ô nhiễm luôn ở mức báo động, đặc biệt
là hàm lượng Canxi trong nước rỉ rác rất cao, đã gây ảnh hưởng xấu đến quá trình
xử lý. Các thiết bò kỵ khí sau khi hoạt động một thời gian đã bò tê liệt bởi hiện
tượng vôi hóa xuất hiện thành những tảng lớn, làm cho hiệu quả xử lý suy giảm
đáng kể. Chính vì điều này cần phải có biện pháp xử lý thích hợp để loại bỏ
thành phần ô nhiễm này trước khi vào các công trình xử lý tiếp theo.
Urê là một hợp chất có khả năng xử lý Canxi trong nước thải, bản thân nó
có nhiều ứng dụng quan trọng phục vụ trong đời sống xã hội. Tuy nhiên việc sử
dụng nó như thế nào trong xử lý môi trường, đặc biệt là trong xử lý nước tải nói
chung và nước rỉ rác nói riêng là điều cần phải nghiên cứu đến.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 1
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ

Trang 2
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Nước thải giàu calcium là một vấn đề đang được quan tâm trong xử lý nước
thải hiện nay, đặt biệt là từ nước rỉ rác. Do tính chất nước rỉ rác có nhiều thành
phần phức tạp và có khả năng gây ô nhiễm cao (BOD, COD từ 10.000 - 50.000
mg/l ,Th.S Trần Minh Chí Chí năm 2001) nên đòi hỏi một dây chuyền công nghệ
xử lý thích hợp. Nhiều loại hình công nghệ khác nhau đã được thử nghiệm và áp
dụng để xử lý, nhưng công nghệ sinh học tỏ ra hấp dẫn vì có chi phí đầu tư vận
hành thấp.
Tuy nhiên, do tính chất nước thải từ bãi rỉ rác thường chứa hàm lượng
calcium rất lớn (>250mg/l) nên việc sử dụng công nghệ sinh học cổ điển như
UASB gặp rất nhiều khó khăn trong suốt quá trình vận hành. Với hàm lượng
calcium cao (>250 mg/l) có hiện tượng các muối CaCO
3
hay Ca
3
(PO
4
)
2
kết tủa. Sự
tạo thành kết tủa của các muối calcium trong thiết bò kỵ khí đã dẫn đến nhiều vấn
đề, chẳng hạn như hiện tượng đóng rắn trên thành bể phản ứng và trong thành

ống, làm mất tính đệm của môi trường sinh hóa trong bể kỵ khí, giảm hiệu quả do
bùn bò rửa trôi và đặc biệt là làm mất hoạt tính metan hóa đặc thù của sinh khối
kỵ khí.
Thật vậy, việc áp dụng công nghệ UASB thực tế tại trạm xử lý nước rỉ rác ở
bãi chôn lấp Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội được đưa vào vận hành trong năm 1998
cũng đã cho thấy đây là một vấn đề lớn, khi bắt đầu vận hành, hệ thống hoạt
động khá tốt, hiệu quả xử lý tăng. Tuy nhiên với hàm lượng Ca
2+
khoảng 500 mg/l
trong nước rỉ rác, chỉ hơn một tháng hoạt động sau đó, toàn bộ hệ thống đường
ống phân phối nước thải vào thiết bò UASB bò đóng bởi lớp cặn vôi dày, còn bên
trong là những tản vôi lớn ( Th.S Nguyễn Trung Việt, 2000). Sự suy giảm hiệu
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 3
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
quả phân hủy hữu cơ của bùn xảy ra rất đáng kể và nhanh chóng đã dẫn đến hệ
thống UASB đã bò tê liệt trong thời gian vận hành ngắn.
Như vậy hàm lượng Ca
2+
cao trong nước thải có thể gây những hậu quả trầm
trọng đối với hệ thống sinh học kò khí, ảnh hưởng đến các công trình xử lý sinh
học và đòi hỏi có những biện pháp thích hợp để xử lý hiệu quả. Từ tính cấp thiết
đó, việc “Nghiên cứu sử dụng ure xử lý calcium trong nước rỉ rác” của đề tài
này đã tìm ra sự sử dụng có tiềm năng của Urê do việc loại bỏ canxi ở dạng hòa
tan trong nước thải từ nước rỉ rác. Phương pháp này dựa trên cơ chế kết tủa của
muối vi sinh carbonat (MCP) đã được mô tả như khả năng kiềm hóa của các vi
sinh vật, sự tăng độ pH và hòa tan hợp chất carbon vô cơ (DIC)) đối với môi
trường nào đó thông qua nhiều hoạt động sinh lý học. Và trong cái nhìn này thì kỹ
thuật được mô tả tốt nhất là quá trình thủy phân ezim của Urê, tạo ra NH
3

và CO
2
sau đó sẽ phản ứng xa hơn để tạo ra carbonate, như vậy đã hình thành điều kiện
thích hợp cho kết tủa CaCO
3
cũng như dễ dàng trong việc loại bỏ chúng ra khỏi
nguồn nước xử lý.
1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu xác đònh hiệu quả và đề xuất phương án công nghệ sử dụng
Urê để xử lý thành phần canxi trong nước rỉ rác.
1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
1.3.1 Phạm vi nghiên cứu
Các thí nghiệm được tiến hành thực hiện tại phòng thí nghiệm Trường ĐH
Kỹ Thuật Công Nghệ TP. HCM
1.3.2 Đối tượng nghiên cứu
Hàm lượng ô nhiễm Calcium trong nước rỉ rác từ một số Bãi rác ở Thành Phố
Hồ Chí Minh như bãi rác Đông Thạnh, Gò Cát…
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 4
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
+ Nghiên cứu tổng quan:
- Hiện trạng quản lý nước rỉ rác ở một số bãi rác của TP. HCM.
- Thành phần tính chất của nước rỉ rác tại bãi rác ở TP.HCM.
- Các công nghệ xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng xử lý hiện
nay.
- Cơ sở lý thuyết về việc sử dụng Urê để sử lý Canxi trong nước rỉ
rác.
+ Lập kế hoạch thực nghiệm dựa trên cơ sở phân tích hàm lượng
Canxi trong nước rỉ rác

+ Thực nghiệm xác đònh khả năng xử lý canxi của Urê trong nước rỉ
rác.
+ Xác đònh sự ảnh hưởng và đưa ra các thông số (nồng độ Urê, thời
gian xử lý) phù hợp cho công nghệ xử lý.
+ Xác dònh sự ảnh hưởng của công nghệ xử lý canxi bằng Urê đến
công nghệ xử lý sinh học .
1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.5.1 Nghiên cứu lý thuyết
+ Thu thập tài liệu trong nước và ngoài nước có liên quan đến nội
dung nghiên cứu.
+ Thực tế ô nhiễm của nước rỉ rác tại bãi rác Đông Thạnh Tp. HCM
( hàm lượng Calcium trong nước thải).
+ Các phương pháp xử lý nước rỉ rác chứa hàm lượng canxi cao.
+ Cơ sở lý thuyết về Urê dùng để xử lý Ca
2+

GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 5
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
+ Tổng hợp phân tích, so sánh và lựa chọn hướng nghiên cứu phù hợp
1.5.2 Nghiên cứu thực nghiệm
+ Xác đònh thành phần ô nhiễm Ca
2+
trong nước rỉ rác của bãi rác
Đông Thạnh Tp.HCM.
+ Thực hiện trên mô hình phòng thí nghiệm.
+ Phương pháp thí nghiệm.
- Đối tượng thí nghiệm: nước rỉ rác cũ của bãi rác Đông Thạnh
- Xác đònh hiệu quả xử lý của phương pháp bằng cách:
• Thay đổi nồng độ xử lý của Urê khác nhau

• Thực hiện ở các khoảng thời gian khác nhau
- Xử lý số liệu bằng excel
1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.6.1 Ý nghóa khoa học
+ Nghiên cứu và đề xuất một phương án xử lý Canxi trong nước rỉ rác
hiệu quả, đơn giản và ít tốn kém, góp phần hoàn thiện hệ thống xử
lý nước rỉ rác.
+ Ngoài khả năng xử lý thành phần ô nhiễm cụ thể là Canxi, thì
phương pháp còn mang ý nghóa trong việc loại bỏ thành phần ô
nhiễm đặc trưng là COD.
+ Đây là một nghiên cứu xác đònh khả năng xử lý của một loại hợp
chất có nguồn gốc dễ tìm, tương đối rẻ và không độc hại.
1.6.2 Ý nghóa thực tiễn
+ Hướng nghiên cứu khả thi sẽ mang lại hiệu quả trong công nghệ xử
lý nước rỉ rác.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 6
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
+ Giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường tự nhiên và sức khỏe con người
do loại nước thải này gây ra.
+ Nghiên cứu khả thi sẽ áp dụng xử lý cho các loại nước thải chứa
hàm lượng canxi cao như nước thải công nghiệp như: chế biến giấy,
chế biến xương, …
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 7
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 8

2.1 NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC RỈ RÁC
2.2 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC RỈ RÁC VÀ CÁC
PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ.
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Cho đến nay, chôn lấp vẫn là một phương pháp kinh tế nhất để đổ bỏ chất
thải rắn. Thực tế, có khoảng 90% khối lượng chất thải rắn trên thế giới được xử lý
bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh. Bãi rác hợp vệ sinh cũng là một hạng
mục công trình không thể thiếu trong hệ thống quản lý và xử lý chất thải rắn đô
thò, bởi vì các phương pháp xử lý khác như làm phân ủ, đốt …luôn luôn còn lại một
phần chất thải như vật liệu trơ, tro, xỉ …và cũng phải được chôn lấp.
Trong những vấn đề được đặc biệt quan tâm và đưa lên hàng ưu tiên đối với
bãi chôn lấp rác là việc quản lý và xử lý nước rò rỉ từ các bãi rác vì chúng có
nồng độ các chất gây ô nhiễm rất cao và có mùi đặc biệt khó chòu nếu không
được quản lý và xử lý tốt.
2.1 NGUỒN GỐC, THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC RỈ RÁC
2.1.1 Nguồn gốc nước rỉ rác
Nước rỉ rác là nước thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác
chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác
vượt quá độ giữ nước (độ giữ nước của chất thải rắn- Field capacity – là lượng
nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm hướng
xuống dưới tác dụng của trọng lực). Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp,
nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” từ các lỗ rỗng của chất
thải do các thiết bò đầm nén. Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh
nước rò rỉ nhưng với lượng nhỏ.
Điều kiện khí tượng thủy văn, đòa hình, đòa 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 rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác.
Trong năm đầu tiên, phần lớn lượng nước thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ
trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng nước rỉ rác sẽ tăng
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ

Trang 9
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
dần trong thời gian bãi chôn lấp hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa bãi chôn
lấp.
2.1.2 Thành phần và tính chất nước rỉ rác
Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi BCL, loại
rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác
động lên thành phần nước rỉ rác. Bảng 1 biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất ô
nhiễm trong nước rác theo thời gian, từ ngày bãi ngưng hoạt động.
Bảng 1. Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo tuổi
Thành phần Đơn vò
Giá trò
1 năm 5 năm 16 năm
pH 5.2 – 6.4 6.3
COD mg/l 10000 - 40000 8000 400
BOD
5
mg/l 7500 - 28000 4000 80
TDS mgNaCl/l 10000 –
14000
6790 1200
TSS mg/l 100 – 700
Độ kiềm mgCaCO
3
/l 800 – 4000 5810 2250
Độ cứng mg/l 3500 - 5000 2200 540
P- tổng mg/l 25 – 35 12 8
N-NH
3
mg/l 56 – 482

N-NO
3
mg/l 0.2 – 0.8 0.5 1.6
Cl
-
mg/l 600 – 800 1330 70
SO
4
2-
mg/l 400 – 650 2 2
Ca
2+
mg/l 900 – 1700 308 109
Na
+
mg/l 450 – 500 810 34
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 10
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
K
+
mg/l 295 – 310 610 39
Fe- tổng mg/l 210 – 325 6.3 0.6
Mg
2+
mg/l 160 – 250 450 90
Mn-tổng mg/l 75 – 125 0.06 0.06
Cu
2+
mg/l <0.5 <0.5

Zn
2+
mg/l 10 – 30 0.4 0.1
(Nguồn: Chian và DeWalle, 1996- 1997)
Sự thay đổi về thành phần và tính chất nước rò rỉ theo thời gian sẽ dẫn đến
sự khác nhau trong việc lựa chọn công nghệ và thông số thiết kế. Kết quả khảo
sát các trạm xử lý nước rò rỉ cho thấy hầu hết các trạm có hiệu quả xử lý thấp
hoặc ban đầu cao, sau đó thấp dần là do công tác khảo sát sự thay đổi thành phần
nước rỉ rác không được thực hiện một cách kỹ càng.
Hàm lượng chất hữu cơ nước rỉ rác của bãi rác mới chưa phủ đầy (khoảng
08 tháng tuổi) có thể lên đến 71600 mg/l. Hàm lượng chất hữu cơ và vô cơ giảm
dần theo tuổi bãi rác. Tương tự, tỷ số BOD: COD cũng giảm dần theo thời gian.
Mức độ giảm này cho thấy chất hữu cơ dễ oxy hoá sinh hoá giảm nhanh, trong khi
đó hàm lượng chất không phân huỷ sinh học gia tăng theo tuổi bãi rác.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 11
COD
VAF ( axit béo bay hơi)
pH
Fe, Zn
Pha VPha IVPha IIPha I
Đặc
trưng
của
nước
rỉ rác
Pha III
Thời gian
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Hình 1: Sự biến thiên các thành phần trong nước rỉ rác

Hình 1 cho thấy giá trò pH tăng dần theo thời gian do hàm lượng axit béo dễ
bay hơi giảm. Do nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, vì vậy các công trình xử lý
phải được thiết kế linh hoạt, dễ dàng nâng cấp khi chất lượng nước rỉ rác thay đổi.
Trong quá trình hoạt động của bãi rác, các thành phần trong nước rỉ rác
biến đổi qua các giai đoạn như sau:
• Pha 1 ( pha thích nghi).
Sau một thời gian ngắn khi bãi rác đi vào hoạt động. Quá trình phân hủy
hiếu khí xảy ra, ở giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bò oxy hóa thành dạng đơn
giản như protêin, tinh bột, chất béo và một lượng nhất đònh xenlulo. Pha 1 có thể
kéo dài một vài ngày hay một vài tuần.
• Pha 2 (pha chuyển tiếp)
Khi oxy bò các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật kò khí bắt
đầu xuất hiện và phát triển. Nitrat và sunfat đóng vai trò chất nhận electron trong
các phản ứng chuyển hóa sinh học, thường bò khử đến khí N
2
và H
2
S. Trong pha
này, pH của nước rác bắt đầu giảm do sự hiện diện các axit hữu cơ và ảnh hưởng
của sự gia tăng nồng độ CO
2
trong bãi rác.
• Pha 3 (pha acid)
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 12
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Các vi sinh kò khí gia tăng tạo ra một lượng axit hữu cơ và một lượng khí
Hydro. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là nhóm vi sinh vật dò
dưỡng trong điều kiện cả yếm khí lẫn kỵ khí nghiêm ngặt. Các chất hữu cơ dạng
đơn giản, các amino acid, đường…được chuyển hóa thành các axit béo bay hơi

(VFA), acohols, CO
2
và N
2
. Trong pha này, pH nước rác thường sẽ giảm xuống 5
hoặc thấp hơn do sự hiện diện các acid hữu cơ và sự gia tăng nồng độ CO
2
trong
bãi rác.
Pha 3 có thể kéo dài sau một vài năm, thập chí cả thập niên. Nước rõ rỉ tạo
ra trong giai đoạn này có giá trò BOD
5
cao (>10000 mg/l), BOD
5
/COD > 0.5, tỷ số
này cho thấy thành phần chất hữu cơ hòa tan chiếm tỷ lệ cao và dễ bò phân hủy
sinh học.
• Pha 4 (pha lên men Metan)
Sự phát triển chậm của vi khuẩn metan dần dần được hình thành, chiếm ưu
thế và bắt đầu tiêu thụ những hợp chất đơn giản, tạo ra các hỗn hợp CO
2
và CH
4
cùng với một số thành phần vết khác tạo thành khí của bãi rác. Pha này nhạy cảm
hơn pha hai.
Nước rò rỉ tạo ra trong pha 4 có giá trò BOD
5
/COD thấp. Tuy nhiên, NH
3
vẫn tiếp tục thoát ra bởi quá trình lên men acid theo bậc 1 và có nồng độ rất cao

trong nước rỉ rác. Các chất vô cơ như: Fe, Na, K, SO
4
2-
và Cl
-
tiếp tục tan và rỉ ra
trong nhiều năm.
• Pha 5 (pha chín):
Xuất hiện khi các chất hữu cơ sẵn sàng phân hủy sinh học, đã chuyển thành
CH
4
và CO
2
. Lúc này, tốc độ sinh khí giảm đáng kể do phần lớn các chất dinh
dưỡng đã bò khử qua các pha trước và chất nền còn lại thì khả năng phân hủy sinh
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 13
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
học xảy ra khá chậm. Khí sinh ra chủ yếu là CH
4
và CO
2
. Suốt pha này, nước rác
thường chứa acid humic và fulvic rất khó xử lý sinh học.
Nhìn chung ở những bãi rác mới (giai đoạn acid), nước rỉ rác thường có pH
thấp, nồng độ BOD
5
, TOC, COD và kim loại nặng cao, còn ở những bãi rác lâu
năm (giai đoạn mêtan của quá trình phân hủy), pH = 6.5- 7.5, nồng độ các chất ô
nhiễm thấp hơn đáng kể, nồng độ kim loại nặng giảm do phần lớn do phần lớn

kim loại ít tan trong môi trường trung tính. Khả năng phân hủy sinh học của nước
rỉ rác thay đổi theo thời gian, thể hiện qua tỷ số BOD
5
/COD. Ban đầu, tỷ số sẽ ở
khoảng 0.05- 0.2. Tỷ số giảm do nước rỉ rác từ các bãi rác lâu năm chứa acid
humic và fulvic khó phân hủy sinh học. Ngoài ra nồng độ các chất ô nhiễm cũng
giao động theo mùa trong năm.
Thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác rất đa dạng, có thể chia thành các
nhóm thông số chính, bao gồm các chất lơ lững, các chất dinh dưỡng (N, P), các
muối vô cơ và các kim loại nặng …Các đặc trưng của nước rỉ rác ở các nước phát
triển được liệt kê trong bản dưới đây.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 14
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Bảng 2: Đặc trưng của nước rỉ rác ở các nước phát triển.
Thông số Đơn vò Số mẫu kiểm tra Giá trò
trung bình
Sai số
pH 6 5.6 0.13
COD mg/l 11 22850 1445
BOD mg/l 11 16120 1940
Tổng Nitơ mg/l 10 490 100
NH
4
– N mg/l 11 370 18
Tổng P mg/l 10 9.1 3.5
PO
4
– P mg/l 11 0.45 0.54
Tổng rắn mg/l 11 15730 950

Tổng rắn hòa tan mg/l 11 15300 1100
Tổng rắn bay hơi mg/l 2 6190 -
VAF mg/l 2 10100 -
Ca
2+
mg/l 9 1740 105
Độ kiềm mg/l 11 3850 360
SO
4
2-
mg/l 11 830 70
Độ cứng mg/l 11 5420 305
Fe – tổng mg/l 10 940 100
Zn
2+
mg/l 10 68 7.8
Ni
+
mg/l 10 0.48 0.15
Mn
2+
mg/l 10 59 5.8
( Nguồn: Water Quality Management Library, Volume 7-1992, Lancaster USA )
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 15
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Các số liệu thu thập tại Việt Nam, tại các bãi chôn lấp khác nhau và vào
những thời điểm khác nhau, cũng cho thấy mức độ ô nhiễm đặc biệt cao của nước
rỉ rác.
Bảng 3: Đặc trưng của nước rỉ rác BCL Đông Thạnh

Thành phần
Nồng độ (mg/l), trừ pH
Cũ Mới
pH 7.9 – 8.2 6.0 – 7.3
Độ kiềm, mg/l CaCO
3
- 12500
COD 1079 – 2507 38533 – 65333
BOD
5
735 33571 – 56250
Org- N 196 – 470 79 – 230
NH
3
- N 297 – 790 515 – 1300
NO
3
-N 2.5 – 2.9 3.0 – 4.8
Photphorus 14.9 – 21.5 4.7 – 9.6
Ca
2+
1122 – 1844 240 – 187
Mg
2+
356 – 405 154 – 373
Fe- tổng 180 – 303 64 - 132
(Nguồn CENTENMA, 2002)
Bảng 4: Đặc trưng của nước rỉ rác BCL Gò Cát.
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
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 16
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
COD mg/l 39614 – 59750 6621 – 31950 1186 – 1436
BOD
5
mg/l 30000 – 48000 4554 – 25130 200
VFA mg/l 21878 – 25182 2882 26
SS mg/l 1760 – 4310 896 – 1320 235
N – tổng mg/l 974 – 1165 484.4 918.6
P – tổng mg/l 55.8 – 89.6 13.3 6.4 – 10.1
Độ cứng 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
2+
mg/l 93 – 202 - -
Pb
2+
mg/l 0.32 – 1.9 - -
Cd
2+
mg/l 0.02 – 0.1 - -
Ni
2+
mg/l 2.21 – 8.02 - -
Mn
2+
mg/l 14.5 – 32.17 - -
Cu
2+
mg/l 3.5 – 4.0 - -
(Nguồn: CENTENMA, 2002)
Tóm lại nước rỉ rác có nồng độ các chất bẩn hữu cơ (BOD, COD) và N-
NH
4
, các muối vô cơ (Cl
-
, SO

4
2-
, CO
3
2-
) cao và cũng có sự hiện diện của một số
kim loại ở mức báo động. Đặt biệt là hàm lượng Canxi rất cao nên cần có biện
pháp xử lý.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 17
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Ngoài ra nước rỉ rác cũng chứa các hợp chất hữu cơ cao khác bao gồm các
hydrocacbon aliphatic (béo), vòng thơm, các chất hữu cơ bò halogen hóa như
DDT, PCB có thể làm tăng khả năng tạo phức với axit humic và fuvic.
2.1.3 Thu Gom, Các Hình Thức Xử Lý Nước Rỉ Rác
Nước rỉ rác chảy tràn trên mặt đất hay thấm xuyên qua đáy bãi chôn lấp sẽ
gây ô nhiễm môi trường nước và đất xung quanh bãi chôn lấp, gây mùi khó chòu.
Vì vậy, một bãi chôn lấp hợp vệ sinh đúng tiêu chuẩn phải được trang bò hệ thống
thu gom để tập trung nước rỉ rác để đưa đi xử lý và đáy hố chôn lấp phải được lót
bởi những lớp phủ để ngăn chặn sự di chuyển của nước rỉ rác thấm vào đáy bãi
chôn lấp.
Lớp lót đáy bãi chôn lấp có thể là:
+ Lớp đất sét và màng đòa chất: ngăn sự chuyển động của nước rò rỉ
và khí
+ Lớp cát hoặc sỏi: dùng làm lớp thu gom và tháo nước rò rỉ sinh ra
trong bãi rác.
+ Lớp vải đòa chất (geotextile): làm giảm sự xáo trộn giữa lớp đất và
cát hay sỏi
+ Lớp đất cuối cùng: bảo vệ lớp chắn và tháo nước rò rỉ.
2.1.3.1 Xử lý nước rỉ rác theo phương pháp đơn giản

Trước hết, cần chú ý rằng khuynh hướng này khá tốt, phương pháp đơn
giản, chi phí thấp nhưng nó chỉ thích hợp với lượng nước rỉ rác nhỏ, còn về lâu dài
khó khả thi, khi lượng nước rỉ rác ngày càng tăng. Tuy khuynh hướng này làm
giảm BOD, COD nhưng lại làm tăng nồng độ các chất vô cơ trong nước rỉ rác,
gây ra vấn đề về mùi, nguy cơ ô nhiễm nước ngầm. Khuynh hướng gồm hai
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 18
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
phương án: bốc hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời và ứng dụng quá trình tự
làm sạch của đất.
• Bốc hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời
Lượng bốc hơi từ bề mặt của nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiệt độ, vận tốc
gió và độ ẩm không khí. Tốc độ bốc hơi hàng ngày thay đổi đáng kể từ tháng này
sang tháng khác, năm này sang năm khác, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nên
cần hồ chứa lớn (nếu gặp mưa, lượng mưa vượt trội hơn lượng bay hơi trong nhiều
tháng). Vì vậy, cần xem xét các yếu tố như lượng mưa, lượng bốc hơi, yêu cầu về
sức chứa, độ thấm, bảo vệ nguồn nước ngầm … Diện tích đất cần thiết có thể giảm
bằng cách cho tuần hoàn nước rỉ rác vào bãi chôn lấp trong suốt thời gian khí hậu
bất lợi. Các chất hữu cơ, BOD, COD có trong nước rỉ rác một phần sẽ được giữ lại
trong bãi chôn lấp để làm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phát triển, góp phần
làm sạch nước rỉ rác. Có thể làm giảm mùi trong các hố chứa bằng cách sục khí.
• Quá trình tự làm sạch của đất.
Đất là một hệ sinh thái phức tạp, trong đó không ngừng xảy ra các hoạt
động lý, hóa, sinh học. Các hoạt động này chính là cơ chế cho quá trình tự làm
sạch tự nhiên của đất. Người ta đã ứng dụng từ lâu các công trình như cánh đồng
lọc, cánh đồng tưới… để vừa xử lý nước sinh hoạt và thậm chí nước thải một số
ngành công nghiệp, vừa dùng nước đầu ra phục vụ cho nông nghiệp.
Đối với nước rỉ rác, sau khi qua bước xử lý sơ bộ ban đầu, có thể đem đi
phun tưới trên cánh đồng để cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho đất. Trong giai
đoạn đầu vận hành, nước rỉ rác có nồng độ TDS, COD, BOD, kim loại nặng và

các chất dinh dưỡng khá cao. Khi được tuần hoàn, nước rỉ rác sẽ tự biến đổi tính
chất qua các phản ứng sinh học, hóa học, lý học. Các chất hữu cơ sẽ chuyển
thành khí CH
4
và CO
2
. Do pH tăng trong quá trình hình thành khí CH
4
nên kim
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 19
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
loại sẽ bò kết tủa và giữ lại trong bãi rác. Tốc độ sinh khí CH
4
ở bãi rác có tuần
hoàn nước rỉ rác lớn hơn ở bãi rác không tuần hoàn.
Khi tiến hành phương pháp này cần xem xét các yếu tố như: tính chất nước
rỉ rác và cách thức tiền xử lý, điều kiện khí hậu, khả năng chứa của bãi tưới, dạng
đất, tải lượng hữu cơ, loại hoa màu, hệ thống phân phối, nhất là phải lưu ý đến
khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt.
2.1.3.2 Xử lý để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thò
Nước rỉ rác mang đặc trưng ô nhiễm cao, hơn nữa lại thay đổi theo tuổi bãi
rác nên một hệ thống xử lý nước rỉ rác đòi hỏi bổ sung thêm nhiều thiết bò phụ
theo thời gian. Vì vậy, các nghiên cứu cho thấy có thể đưa hỗn hợp 20% nước rỉ
rác trong nước thải đô thò vẫn đảm bảo xử lý thành công ở khu xử lý tập trung.
Thông thường và đơn giản hơn là dẫn nước rỉ rác đã xử lý sơ bộ vào hệ thống
cống rãnh, nhập chung với nước thải đô thò đưa về trạm xử lý tập trung còn bùn
đặc đổ trở lại vào bãi rác. Về mặt kinh tế - kỹ thuật với điều kiện đã sẵn có hệ
thống cống rãnh và trạm xử lý nước tập trung thì đây là biện pháp khá hiện thực
và hiệu quả.

Nhiều hệ thống tiền xử lý đã được nghiên cứu như các bể phản ứng bùn
hoạt tính lơ lửng hoặc lọc sinh học dính bám. Tiền xử lý thấp, hiệu quả cao là sử
dụng hồ sinh học sục khí, sau đó dẫn nước thải sang hồ ổn đònh sử dụng hệ thống
khuấy cung cấp oxy (2-5 ngày), bổ sung vôi hay chất gây keo tụ sẽ giúp nâng cao
hiệu quả kim loại nặng. Hồ ổn đònh với thời gian lưu 4-10 ngày để lắng vừa có
tác dụng như hồ chứa.
So sánh các hệ thống tiền xử lý rác
Hệ thống
tiền xử lý
Diện tích
đất cần sử
Chi phí xây
dựng,tuổi
Chi phí vận
hành và
Hiệu quả
xử lý
Khả năng
thích ứng
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 20
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
dụng ba đầu tư bảo dưỡng
với thời
gian (tuổi
bãi rác)
Hồ sục khí
và ổn đònh
Nhiều Thấp Thấp Tr. Bình Tr.bình *
Bể kò khí Vừa Cao Tr.bình Thấp Thấp

Làm
thoáng kéo
dài
Ít Cao Cao Cao Cao**
Bể lọc nhỏ
giọt
Vừa Cao Tr. bình Cao Thấp
RBC Ít Cao Cao Cao Thấp
Phương
pháp hóa lý
Ít Cao Cao Cao Cao
* Có thể thêm hóa chất để nâng cao hiệu quả kết tủa
** Có thể chuyển thành hệ thống xử lý hóa lý
2.1.3.3 Xử lý để thải ra nguồn tiếp nhận tự nhiên
Hệ thống xử lý cao gồm các quá trình sinh học, hóa lý, hóa học hay kết hợp
tiếp nhận nước rỉ rác để xử lý đạt tiêu chuẩn thải vào nguồn tiếp nhận.
2.1.3.3.1 Các quá trình sinh học: chủ yếu khử thành phần BOD trong
nước rác.
Xử lý hiếu khí: quá trình bùn hoạt tính ( bể aerotank), hồ ổ đònh có sục khí,
cánh đồng tưới tự nhiên…
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 21
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Nhận xét: các công trình xử lý này thường chiếm diện tích lớn, xử lý hiếu
khí sẽ rất tốn kém. Phương pháp này chỉ thích hợp ở giai đoạn cuối cùng, khi nước
rác đã qua các giai đoạn xử lý chính.
Xử lý kỵ khí: hệ thống lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở, công nghệ
đệm bùn kỵ khí chảy ngược (UASB).
Nhận xét: so với xử lý hiếu khí, xử lý kỵ khí nước rỉ rác cho thấy tính khả
thi cao hơn và nhiều ưu điểm vượt trội như:

Chi phí đầu tư, vận hành thấp, lượng hóa chất cần bổ sung ít, không đòi hỏi
cấp khí, đỡ tốn năng lượng và còn có thể thu hồi, tái sử dụng năng lượng từ
biogas.
Lượng bùn sinh ra ít hơn, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm
được diện tích của công trình.
Nhìn chung, quá trình sinh học có thể áp dụng để xử lý nước rỉ rác từ
những bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc mới đóng cửa với hiệu quả cao, giảm
phần lớn các chất hữu cơ (chất gây ô nhiễm chính ) trong nước rỉ rác. Tuy nhiên,
các nghiên cứu ban đầu cho thấy, quá trình sinh học thuần túy có ít khả năng xử
lý triệt để nước rỉ rác từ những bãi chôn lấp đã đóng cửa hơn một năm, cũng như
một số loại nước rỉ rác có tỉ số BOD/COD thấp. Đối với những loại nước rỉ rác
này, cần phải áp dụng các phương pháp khác.
2.1.3.3.2 Các quá trình hóa lý:
+ Tạo bông – lắng tụ
Mục đích của phương pháp này là khử các chất ô nhiễm dạng keo (kích
thước quá nhỏ) bằng cách sử dụng chất đông tụ để trung hòa điện tích các hạt keo
rắn nhằm liên kết chúng lại với nhau, tạo nên các bông cặn lớn có thể lắng trọng
lực.
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 22
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
Các chất đông tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của
chúng, trong đó, phổ biến nhất là Al
2
(SO
4
)
3
vì chúng hòa tan tốt trong nước, chi
phí thấp và hoạt động hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 -7,5. Ngoài ra, người ta

còn dùng thêm các chất trợ đông tụ (flocculant) giúp nâng cao tốc độ lắng của
bông keo, giảm thời gian xử lý và giảm liều lượng chất đông tụ cần thiết.
+ Tuyển nổi:
Phương pháp tuyển nổi thường sử dụng để tách tạp chất phân tán lơ lửng
không tan, các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm. Trong một số trường hợp, quá trình
này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt (quá
trình tách bọt hay làm đặc bọt).
Quá trình thực hiện bằng cách sục các bọt khí càng nhỏ càng tốt (thường là
không khí) vào trong pha lỏng. Các bọt khí dính với các hạt, kéo chúng cùng nổi
lên bề mặt và sau đó lớp váng này được thu gom nhờ thiết bò vớt bọt.
Phương pháp tuyển nổi có nhiều ưu điểm như: cấu tạo thiết bò đơn giản, vốn
đầu tư và chi phí năng lượng vận hành thấp, có độ lựa chọn tách các tạp chất, tốc
độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng nhưng lại có nhược điểm là các lỗ
mao quản hay bò bẩn, tắc.
+ Lọc cơ học và hấp phụ than hoạt tính.
Các chất lơ lững nhỏ, mòn, các chất vi hữu cơ (micro- organic) bò khử loại
qua các quá trình lọc cát (cơ học) hay hấp phụ (lý hóa). Phương pháp hấp phụ
được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu cơ hòa tan sau xử lý sinh
học mà chúng thường có độc tính cao hoặc không phân hủy sinh học.
Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính (phổ biến nhất), các chất tổng hợp,
một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, mạt sắt, khoáng chất như sét, silicagen,
keo nhôm …Phương pháp này cho hiệu quả lọc cao nhưng thường chỉ sử dụng ở
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 23
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
giai đoạn xử lý bậc cuối. Nó không hiệu quả bằng phương pháp sinh học đối với
các bãi rác mới. Ngoài ra, nó cần quá trình rửa, phục hồi và tái sử dụng chất hấp
phụ.
Tóm lại phương pháp hấp phụ bằng than hoạt tính mang lại hiệu quả trong
việc làm giảm độ màu của nước thải và khử một phần chất hữu cơ trên bề mặt.

Tuy nhiên với loại nước thải này thì tính khả thi chưa cao bởi khối lượng nước thải
lớn và thành phần ô nhiễm cao làm cho vật liệu sẽ mau mất tính năng xử lý, đòi
hỏi phải thường xuyên thay vật liệu gây tốn kém, không có lợi về kinh tế.
+ Trao đổi ion:
Phương pháp trao đổi ion ứng dụng làm sạch nước khỏi các kim loại như Zn,
Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Cd, V, Mn…cũng như hợp chất của arsen, photpho, cyanua.
Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion có cùng điện tích trong dung
dòch khi chúng tiếp xúc nhau. Các ionit (không tan trong nước) trao đổi ion có
cùng dòng điện tích trong dung dòch khi chúng tiếp xúc nhau. Các ionit có thể là
các chất vô cơ có nguồn gốc tự nhiên (Zeolit, kim loại khoáng chất, đất sét,
fenspat, mica …), chất vô cơ tổng hợp (silicagen, pecmutit, các oxyt khó tan và
hydroxyt của một số kim loại như nhôm, crom, ziricconi…), chất hữu cơ tự nhiên
( axit humic từ than bùn, than đá ) và các chất hữu cơ tổng hợp là các nhựa cao
phân tử có bề mặt riêng lớn …
Phương pháp này cho hiệu quả cao, xử lý khá triệt để, song cũng chỉ có thể
áp dụng ở giai đoạn “đánh bóng” cuối cùng, và nó cũng đòi hỏi quá trình tái sinh
các ionit.
+ Thẩm thấu ngược
Thẩm thấu ngược ứng dụng để loại các chất vô cơ hòa tan (khử muối), làm
loãng nồng độ vô cơ trong dung dòch. Đây là quá trình lọc dung dòch qua màng
GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 24
Nghiên Cứu Sử Dụng Urê Xử Lý Calcium Trong Nước Rỉ Rác
bán thấm dưới áp suất cao hơn áp suất lọc thông thường nhiều. Màng lọc cho các
phân tử dung môi môi di qua và giữ lại các hạt (phân tử, ion bò hydrat hóa) có
kích thước không lớn hơn kích thước phân tử dung môi. Hiệu quả của quá trình
phụ thuộc nhiều vào tính chất màng lọc.
Phương pháp này có ưu điểm là: tiêu hao năng lượng ít, có thể tiến hành ở
nhiệt độ thường, kết cấu đơn giản. Tuy nhiên, năng suất, hiệu quả làm sạch và
thời gian làm việc của màng lọc giảm khi nồng độ chất tan trên bề mặt màng lọc

tăng. Hơn nữa, quá trình hoạt động dưới áp suất cao nên cần có vật liệu đặc biệt
làm kín thiết bò.
Thẩm thấu ngược cũng chỉ thường được dùng ở giai đoạn cuối của quá trình
xử lý (sau khi đã qua xử lý sinh học hoặc đã tách loại các chất lơ lửng).
2.1.3.3.3 Các quá trình hóa học
+ Trung hòa
Là phương pháp xử lý thông dụng và đơn giản nhất đối với chất ô nhiễm
vô cơ, bằng cách thêm axit hoặc bazơ để điều chỉnh pH đến mức chấp nhận được
(khoảng 6- 9).
+ Kết tủa
Là phương pháp thông dụng nhất để khử kim loại và một số anion. Kim
loại bò kết tủa dưới dạng hydroxide, sulfide và carbonate bằng cách thêm các chất
làm kết tủa (precipitant) và điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình.
Phương pháp này có thể dùng để khử hầu hết các kim loại (As, Cd, Cr
3+
,
Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, Zn …) và nhiều loại anion (PO
4
3-
, SO
4
2-
, F
-
…). Kết tủa sulfide
cho hiệu quả khử tốt hơn nhưng mắc tiền và có thể tạo ra khí H
2
S nên thực ra
người ta hay dùng vôi( tạo kết tủa hydroxide) hay xút, vừa rẻ vừa ít nguy hiểm.
các nghiên cứu cho thấy, hiệu quả khử COD bằng kết tủa vôi thì thấp nhưng hiệu

GVHD: T.S Lê Đức Trung SVTH: Phan Trọng Vỹ
Trang 25