Xây dựng mô hình bể hoạt động theo mẻ (SBR) nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp đá mài, tân cương, thái nguyên đã được xử lý bằng phương pháp ozon hoá

1

I HM HÀ NI 2
KHOA HÓA HC
====  ====

NGUYN TH DOAN

XÂY DNG MÔ HÌNH B HONG
THEO M (SBR) NGHIÊN CU X LÝ
C R RÁC CA BÃI CHÔN L

C X LÝ B
HÓA


KHÓA LUN TT NGHII HC
Chuyên ngành: Hóa Công ngh ng




HÀ NI, 2014
2

I HM HÀ NI 2
KHOA HÓA HC
====  ====

NGUYN TH DOAN

XÂY DNG MÔ HÌNH B HONG
THEO M (SBR) NGHIÊN CU X LÝ
C R RÁC CA BÃI CHÔN L

C X LÝ B
HÓA

KHÓA LUN TT NGHII HC
Chuyên ngành:Hóa Công ngh ng

ng dn khoa hc:
TS. Tr


HÀ NI, 2014
3

LI C

              
 Hàn lâm


Em


Em


Em





              

c








4


L

Em xin



nhân em



















5

DANH MC CÁC KÍ HIU, CH VIT TT

BCL Bãi chôn lp
BOD5 Nhu cu oxy hóa sinh hc (5 ngày)
COD Nhu cu oxy hóa hóa hc
PAC Poli Aluminum Chloride
SBR (Sequencing Batch Reacto) B sinh hc hong theo m
SS ng cht rng
QCVN Quy chut quc gia
VSV Vi sinh vt

6



 11
Hình 1.2:  công ngh x c rác ca BCL Gò Cát 13
Hình1.3:  mt bng chôn l
Nguyên. 17
Hình 1.4:  chuyn hóa vt cht h nhiên 18
Hình 1.5:  tng quát quá trình chuyn hóa cht bn trong công trình x
c thi bu kin hiu khí 19
Hình 1.6:  cân bng BOD trong h thng x c thi b
pháp sinh hc hiu khí. 20
Hình 1.7: n hong ca b SBR 22
Hình 2.1: Thit b ozon dùng trong x c thi 32

Hình 2.2:  quá trình x lý hiu khí 33
Hình 2.3:  quá trình x lý hiu khí-thiu khí gián n trong phòng thí
nghim 34
Hình 2.4: Mô hình thí nghim 35
Hình 3.1: S bin thiên n N-NH
4
+
và hiu sut theo thi gian trong mô
hình hiu khí SBR-1, SBR-2 40
Hình 3.2: S bin thiên n COD

và hiu sut theo thi gian trong mô
hình hiu khí SBR-1, SBR-2 42
Hình 3.3: Hiu qu x lý COD ph thuc vào t l thi gian ca chu k
hiukhí/thiu khí (2:1 và 3:1) vi t l COD:N=2,5 47
Hình 3.4: Hiu qu x lý COD ph thuc vào t l thi gian ca chu k hiu
khí/thiu khí (2:1 và 3:1) vi t l COD:N=5,6 48
Hình 3.5: u kin thi gian ca chu k hiu khí/thiu
khí (2:1 và 3:1) vi t l COD/N=2,5 49
Hình 3.6: u kin thi gian ca chu k hiu khí/thiu
khí (2:1 và 3:1) vi t l COD/N=5,6 50


7



 [5]: 5
Bng 1.2: Thành phc ri rác m 6
Bng 2.1: u kin quá trình oxy hóa  x lý hiu khí 35

Bng 2.2: u kin quá trình x n 35
Bng 3.1: Thành phc r rác ti bãi chôn l 36
Bng 3.2: ng ca cht keo t n hiu sut x lý COD và
NH4+ 37
Bng 3.3: ng cn hiu xut x lý COD,
NH4+ 38
Bng 3.4: S bin thiên thành phn cc r rác trong b hiu khí theo thi
gian. 39
Bng 3.5: S i thành phc r rác  u kin hiu khí/thiu khí
theo thi gian (2:1) 43
Bng 3.6: S i thành phc r rác  u kin hiu khí/thiu khí
theo thi gian (3:1) 44
Bng 3.7: T l gia NO
3
-
/NO
2
-
n x lý hiu khí. 45
Bng 3.8: T l u kin thí nghim khác nhau. 46









8

MC LC
M U 1
CHNG 1 3
TNG QUAN V NGHIÊN CU 3
1.1. Tng quan v nc r rác 3
1.1.1. S hình thành nc r rác 3
1.1.2. Phân loi nc rác 4
1.1.3. Thành phn và tính cht nc r rác 4
1.1.4. Các yu t nh hn thành phn tính cht nc r rác 5
1.2. Các phng pháp x lý nc r rác 7
1.2.1. Hin trng x lý nc r rác  nc ngoài 8
1.2.2. Hin trng x lý nc r rác  Vit Nam 11
1.3. Bãi chôn lp rác thng, Thái Nguyên 13
1.3.1. V trí bãi chôn lp 13
u kin t nhiên ti bãi chôn lp 14
1.3.3. C s vt cht k thut 15
1.3.4. Quá trình vn hành bãi chôn lp 15
1.3.5. H thng x lý nc r rác 16
1.4. Phân tích và la chn phng pháp x lý sinh hc 17
1.4.1. Nguyên tc chung v x lý nc thi bng phng pháp sinh hc
17
1.4.2. Quá trình x lý nc thi bng phng pháp sinh hu
kin hiu khí nhân to 18
1.4.2.1. Nguyên tc 18
1.4.2.2. Phân loi các loi h thng x c thi bng bùn hot tính
theo thng hc trong h thng 21
1.4.3. Aerotank hon tng m - SBR 22
1.4.3.1. Nguyên tt hong 22
n trong mt b SBR 23

9

1.4.3.3. Các quá trình din ra trong b SBR 22
CHNG 2 27
I TNG VÀ PHNG PHÁP NGHIÊN CU 27
2.1. Phm vi nghiên cu 27
i tng nghiên cu 27
2.3. Ni dung nghiên cu 27
2.4. Phng pháp nghiên cu 27
2.4.1. Phng pháp tài liu 27
 u tra kho sát hin trng qun lý bãi chôn l  
Cng, Thái Nguyên 28
2.4.3. Phng pháp phân tích 28
2.4.4. Phng pháp thc nghim 31
2.4.4.1. Tin x c r rác b và ozon 31
2.4.4.2. X c r rác bng b sinh hc hong theo m SBR 32
CHNG 3 36
KT QU NGHIÊN CU VÀ THO LUN 36
3.1. Tin x lý bng keo t và ozon 36
3.1.1. Tin x lý bng keo t 36
3.1.2. Tin x lý bng ozon 37
3.2. Quá trình x lý hiu khí 38
3.2.1. nh hng ca n u 39
3.2.2. T oxy hóa amoni thành nitrit, nitrat 40
3.2.3. nh hng cn quá trình nitrat hóa 41
3.2.4. nh hng ca n u và thi gian lu ti hiu
qu x lý COD 42
3.3. Quá trình x lý hiu khí  thiu khí trong thit b SBR 42
3.3.1. S hình thành Nitrit, Nitrat 44

3.3.2. Hiu qu x lý tng nit 46
3.3.3. Kh  lý COD 47

10

3.3.4. Kh  49
KT LUN VÀ KIN NGH 51
Kt lun 51
Kin ngh 51
TÀI LIU THAM KHO 52
PH LC


1


 S cn thit c tài
Hi  nh m c vào thi kì công nghip hóa,
hii hóa. Bên cnh s phát trit bc ca nn kinh t nói chung và
công nghip nói riêng thì v ô nhi 
ngn s phát trin bn vng. ng cht thi rn 
m ô nhim ngày càng nghiêm tr t thi rn có thành
phn, tính cht phc tp, gây ô nhim ng c, không khí xung
quanh khu v thc bic r rác sinh ra t các bãi chôn lp cht
thi rn có n cht ô nhim rcn phi có bin phát x lý
thích hp, nhm gim thiu ng cht ô nhim thng nhm bo
v ng.








2
, CH



 






2




 
  
, r

  
 rác
              
ozon tài này.
   tài

quá

 
              
 Nên m   

 







3



1.1
1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác
c r rác là sn phm ca quá trình phân hy cht thi bi quá trình
lý, hóa, sinh hc din ra trong lòng bãi chôn lp, thm qua lp rác, kéo theo
các cht ô nhim t rác chy vào ti bãi chôn lc r rác là
long b ô nhim nng bi các cht nguy hi nên thành phn hóa
hc cc r t khác nhau và ph thuc vào thành ph
i gian chôn lp.
c r rác bu t n kh 
gi c hoc b c. Tro  c ca cht thi rn
là tc có th lu li s tác dng trng lc.
 quan trng trong vinh s c r rác. Kh

 c ph thuc vào trng thái b nén ca rác và vic phân hy cht
thi trong bãi chôn lp
Các ngun chính tc r rác bao gm:
- Quá trình phân hy sinh hc các cht hn phc và tr
c rác.
- c ra nhp t c ngc t vt liu
phc t bùn.
- c thoát t  m rác (bn thân cht thi nht là cht th
a mng c tách ra khi cht
gii và gia nhc rác).
Hin nay vic áp dng các bãi chôn lp hp v sinh rt ph bii
vi các bãi chôn lp này có lót  ng vt liu chng thm bt sét
hoc lp mng polyme HDPE, có h thc mt, có h thng thu
4

gom và x lý do vc rác  các bãi
chôn lp không áp dp hp v sinh.

- u king, tha cht ca bãi rác, nht là
khí h c rác sinh ra.
- 
- 
- 
 ng ln
hong khác nhau ca bãi rác
1.1.2. Phân loại nước rác
m và tính chc phân làm 2 loi:
- 
- c rác.
m hong ca bãi chôn lp:

- c rác phát sinh t các bãi chôn la hoc ngng
hong, thành phn tính cht loc rác này ph thuc vào th
 phân hy các thành phn h
- c rác phát sinh t các bãi chôn lng hoc ngng
vn hành.
1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác
Thành phc  i rt nhiu, ph thuc vào tui ca bãi
chôn lp, loi rác, khí hu,   nén và lp nguyên liu ph trên cùng
ng lên thành phc rác.
n và tính chc r rác còn ph thuc vào các
phn ng lý, hóa, sinh xy ra trong bãi chôn lp. Các quá trình sinh hóa xy ra
5

trong bãi chôn lp ch yu do hong ca các vi sinh vt s dng các cht
h cht thi rn làm ngung cho hong sng ca chúng.
Các vi sinh vt tham gia vào quá trình phân gii trong bãi chôn lp
c chia thành các nhóm ch yu sau:
- Các vi sinh vm: Phát trin mnh  nhi 0-20
0
C
- Các vi sinh vm: Phát trin mnh  nhi 20-40
0
C
- Các vi sinh vn mnh  nhi 40-70
0
C
 
 [5]:












TSS
mg/l


500
2500


TOC
mg/l
3000
15000


150
750
COD
mg/l
5000
30000

1000
5000
BOD
mg/l
4000
20000


200
1000

mgN/l


500
1500



mgP/l


5
100
5
10
NH
4
+

mgN/l


200
1200



mS/l
500
3000


250
1500

1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác
c chôn trong bãi chôn lp chu hàng lot các bii lý, hóa,
sinh cùng lúc xy ra. Thành phn cht ô nhic r rác ph thuc
vào nhiu các yu t n cht thi r m, thi gian chôn lp,
chiu sâu bãi chôn lp Ta s lc xét qua các yu t chính ng
n thành phn và tính chc r rác :

6

a, Thi gian chôn lp
Tính chi theo thi gian chôn lp. Nhiu nghiên
cu cho thy rng n các cht ô nhic r rác là mt hàm theo
thi gian. Theo thi gian n các cht ô nhic r rác gim

dn.
Bng 1.2: Thành phc r rác mc r 
c r rác mi

N VFA cao
N VFA thp
pH nghiêng v tính axit
pH trung tính hoc kim
BOD cao
BOD thp
T l BOD/COD cao
T l BOD/COD thp
N NH
4
+

N NH
4
+
thp
Vi sinh vt có s ng ln
Vi sinh vt có s ng nh
N  các ch     
kim loi nng cao
N các ch
kim loi nng thp.
(Ngun: Tchobanoglous và cng s 1993)
b, Thành phn và các bin pháp x lý s b cht thi rn
Rõ ràng thành phn cht thi rn là yu t quan trng nhn
tính cht nc rhn ng trong bãi chôn lp din ra thì cht thi

rn s b phân ht thi rn có nhc tính gì thì nc r
c tính tng t. Chng hn nh, cht thi có cha nhiu cht
c hi thì na nhiu thành phc h
Các bin pháp x lý hoc ch bin cht thi rng
n tính cht nc rác. n nh là bic s d
 phân hy rác so vi khi không nghin nh. Tuy nhiên, sau
mt thi gian dài thì tng lng cht ô nhim b trôi ra t cht thi rn là nh
nhau bt k c x lý s b hay không.
7

c, Chiu sâu bãi chôn lp
Nhiu nghiên cu cho thy rng bãi chôn lp có chiu sâu chôn lp càng
ln thì n cht ô nhim càng cao và bãi rác càng sâu thì cn nhiu nc
 t trng thái bão hòa, cn nhiu th phân hy. quá trình
phân hy s xy ra hoàn toàn hc r rác cha mt hàm lng ln
các cht ô nhim.
d,  m rác và nhi
 m và nhi là mt trong nhng yu t quynh thi gian hình
c r rác nhanh hay ch c r rác
s ng thi thì nhi càng cao thì phn ng
phân hy cht thi rn trong bãi chôn lp càng di 
c r rác có n ô nhi
1.2
c r t loc thi, cha các cht h
hm cho nguc ngm, c trên b m
 phá hy h sinh tn phi thc hin các bin
pháp x  tc r 
- Xây dng h th m xung
bãi chôn lp.
- Xây dng h thng chc r rác rò r ra ngoài.

- Xây dng h thng ng tp tc có chng
- Phát trin công ngh x c r rác.
Hi   t nhiu công ngh x c th c ng
dng trong thc tin.    c áp dng
trong x c r rác sinh .
- , hp phi ion, oxy hóa, kt
t pháp màng lc, lng.
8

- c: x lý vi sinh ym khí, hiu khí, và thiu
khí và các t hp ca chúng.
 mang tính sinh vt h
          t tính, thông khí
(aeration) tip xúc, tháp lc sinh hc, x lý c bit
gn sang công n loi b c r rác có nng
 cao và c tính nhiu, do phi duy trì sc cha ln nên tiêu tn
t x lý vi quy mô ln và sau khong thi gian nhm là
cha phn x lý tính kh khí gim.
 lý mang tính vt lý hóa hc v
keo t, ozon hóa lc cát, hp ph than hot tính, oxi hóa Fenton, phân ly
màng. Vc ch yt ta
n kém và cn chú ý vn hành.
Vt lý ch yu là s dm thc
u qu 
 cc m cc khi x nhm
a tích t bn do các ch 
 mang li tính kinh t trong quá trình x c r rác cn
phi bit cách kt hp gi lý mang tính sinh vt hc vi
t lý  hóa hc.
1.2.1. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài






9








a

a, 

-
-


i.
-

c.
-
-
-






10

       

sutte (Corvallis Oregen), Rivebend (Yamhill Country).
b. 

- 
- 



- 
- 

 
-             

- 

-             
nitrat).
- 


- 

ng.


11







:

1.2.2. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam




- 
c





 
              

èo  Phòng là


Theo 




3


  



12

 
Gò Cát (TP. HCM).
 Trm x Hà Ni):
Trm x i) t SEEN thc
hin t khâu thit k, cung cp thit b, xây dng, l
vào vn nay, công sut thit k là 500m
3
/c rác
u vào  trm x  ô nhim cc k cao:
COD=32.000mg/l, BOD= 8.000mg c thi sau x lý
 c  nh và tin c t các tiêu chun môi ng loi B QCVN
5945-2005. Tc rác x lý qua nhic: x lý t nhiên, x lý
trm x , x c bit (x  loi b các thành phn kim
loi nng và các hp cht hy, s lý sinh hc. Có th thy
trm x lý do SEEN thc hi gii quyt c bài toán hóc búa v
x ng minh cho vic v

vn hành hp lý, vi công ngh c, các chuyên gia ca Vit Nam
hoàn toàn có th gii quyt các bài toán khó v ng. (Ngun: Theo
Mng và phát trin b, 2006/s 22/ Công ngh ng).
 Trm x c rác ti BCL Gò Cát- TP.HCM:


-  lý bng màng lc (Công ty Vermeer, Hà Lan).
-  lý sinh hng Centema).
- c k lc màng (Trung tâm ECO).
13


Hình 1.2: 


-
             







 NH
3



1.3. 

1.3.1. Vị trí bãi chôn lấp
Bãi chôn l Thái Nguyên nm trong vùng thung
n núi bao quanh to thành nhng ô chôn lp cht thi rn.
14

      m cách trung tâm thành ph Thái Nguyên
20km v phía Tây Nam ca thành ph c xã Tân
ành ph Thái Nguyên.
ng din tích 25ha, ô chu tiên có din tích
2ha, thi gian s dng khong 18-      c kho sát
nghiên cu và xây da nhóm chuyên gia xây dng Vit Nam.
    c      Thái Nguyên chia thành
nhng ô chc bao bc bi các dãy núi thuc. Bãi rác
c thit k theo quy trình bãi chôn lp hp v sinh. Tháng 12/2001, ô cha
u tiên c dng, t n nay ô cha rác tip nhn
và x lý toàn b  c ca công ty qu  Thái
a bàn thành ph Thái Nguyên. Trong nh 2001 
ng rác thn bãi chôn lng
n bãi trung bình khong 70 m
3

n khong 160 m
3
/ngày. D 
n chôn lp khong 225 m
3
/ngày.
1.3.2. Điều kiện tự nhiên tại bãi chôn lấp
V a cht, ch yu là lc bao quanh bi nhng dãy núi
i bng  khong gic

dn núi dc dn v 3 m-Tây-Nam. Khu
vn cho vic xm bãi chôn
lp rác.
Khí hu, lnh, khô v  m cao.
Bãi chôn lp cách nguc mc ngi sâu.
Vc (mùa l


15

1.3.3. Cơ sở vật chất kỹ thuật
ng vào bãi chôn lp c xây dng kiên c di nhng
ti tn ô chôn lp và khu x c r t rác thi y t. H thn
chic lt quanh khu vc bãi chôn lu hành ti bãi
chôn lp, khu x c r t cht thi y t. H thn
  c m c xây dng quanh ô chôn lp nh ng
y t i núi xuc ph
lên b mt lp va k thut (vi PVC) nhm chng thc r rác. Thit
b phc v bãi chôn lp có máy i bánh xích, thit b c thit k c
bi san t hiu qung, xây dng
bãi chôn lp. Máy i bánh xích di chuyn d u kit ly, tuy nhiên
thit b này không có li trong vim nén rác.
1.3.4. Quá trình vận hành bãi chôn lấp
 chôn lng rác
thu gom ca thành ph. Rác thi s c chôn l cha,
 rác bu ta rác) và kt thúc  h
tránh  c.
 t xe ép rác xung, công nhân có nhim v phun thuc vi
 dit rum b
máy i bánh xích ng phn th 

hoc ph mt lt lên trên b mt ph b
mc tr t n.
Rác thi y t c vn chuyn riêng t
x t bng du khin bt bo ôn. Mi m
c khong 1 t n 1,2 t cht thi trong khong thi gian gn 3 gi.
 p vào khu vc riêng thuc
BCL.