đồ án môn kỹ thuật môi trường, đề tài xử lý nước rỉ rác bằng PP sinh học

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI: XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
GVHD:
SINH VIÊN THỰC HIỆN:
MỞ ĐẦU
Môi trường và điều kiện sống luôn là vấn đề được quan tâm hàng đầu. Khi vấn đề môi
trường đã trở thành sự thách thức đối với quá trình phát triển kinh tế - xã hội nói riêng
hay đối với quá trình tiến hóa của nhân loại nói chung thì cũng là lúc người ta khẩn
trương tìm kiếm những giải pháp nhằm giải quyết các vấn đề bức bách được đặt ra. Tùy
theo tình hình cụ thể của từng nơi, từng lúc, màu sắc của vấn đề mà các giải pháp này rất
đa dạng. Đây là một trong những vấn đề hàng đầu mà hầu hết các nước trên thế giới quan
tâm và tập trung giải quyết, nhằm cân bằng hệ sinh thái, bảo vệ môi trường sống trong
lành cho con người trên thế giới.
Theo số liệu thống kê hiện nay tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt tại Việt Nam ước tính
khoảng 12,8 triệu tấn/1 năm, trong đó khu vực đô thị là 6,9 triệu tấn/1 năm (chiếm 54%)
lượng chất thải rắn còn lại tập trung tại các huyện lỵ, thị xã, thị trấn. Dự báo tổng lượng
chất thải rắn sinh hoạt đô thị năm 2020 sẽ là khoảng 22 triệu tấn/1 năm. Như vậy với
lượng gia tăng chất thải rắn sinh hoạt như trên thì nguy cơ ô nhiễm môi trường và tác
động tới sức khỏe cộng đồng là rất đáng báo động. Trong khi đó, công tác xử lý chất thải
rắn đô thị ở Việt Nam hiện nay chủ yếu vẫn là chôn lấp, với số lượng trung bình 1 bãi
chôn lấp/ 1 đô thị, riêng Hà Nội và tp Hồ Chí Minh mỗi đô thị có từ 4 – 5 bãi chôn lấp và
khu xử lý. Có tới 85% đô thị từ thị xã trở lên sử dụng phương pháp chôn lấp chất thải
không hợp vệ sinh. [1]
Thử hình dung, mỗi ngày có hàng ngàn tấn rác đổ về các bãi chôn lấp, nếu không được
xử lý, tình trạng môi trường sẽ ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân

khu vực xung quanh. Bãi chôn lấp rác trở thành nơi bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi có một
số thành phần rác thải có khả năng mang theo các hợp chất độc hại như: các vật liệu sơn,
pin thải, dầu máy, các hóa chất, rác thải độc hại trong công nghiệp, thương mại…có thể
mang theo các kim loại nặng và các hợp chất chứa thành phần hữu cơ độc hại, khó phân
hủy sinh học. Các bãi chôn lấp rác thải hiện nay đang phát sinh nước rỉ rác lớn do độ ẩm
tự nhiên, nước mưa và các quá trình sinh hóa. Nếu không xử lý tốt, nước rỉ rác sẽ ngấm
vào nước mặt, nước ngầm, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Vì vậy, để góp phần xử lý một lượng nước rỉ rác trên thì cần phải có phương pháp xử lý
mang lại hiệu quả cao và ít tốn kém. Chính lý do đó đồ án sẽ đề cập và phân tích chặt chẽ
những ưu, lợi của phương pháp sinh học. Hệ thống xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp
sinh học vừa ít chi phí mà mang lại hiệu quả cao.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Chất thải rắn
1.1.1. Chất thải là gì?
Chất thải là những vật và chất mà người dùng không còn muốn sử dụng và thải ra, tuy
nhiên trong một số ngữ cảnh nó có thể là không có ý nghĩa với người này nhưng lại là lợi
ích của người khác. Trong cuộc sống, chất thải được hình dung là những chất không còn
được sử dụng cùng với những chất độc được xuất ra từ chúng. [2]
1.1.2. Chất thải rắn là gì?
Chất thải rắn là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch
vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác. Chất thải rắn bao gồm chất thải rắn thông thường
và chất thải rắn nguy hại.
Chất thải rắn phát thải trong sinh hoạt cá nhân, hộ gia đình, nơi công cộng được gọi
chung là chất thải rắn sinh hoạt. Chất thải rắn phát thải từ hoạt động sản xuất công
nghiệp, làng nghề, kinh doanh, dịch vụ hoặc các hoạt động khác được gọi chung là chất
thải rắn công nghiệp. [3]
1.1.3. Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn và vấn đề môi trường:
Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở quan trọng
trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chất thải rắn
thích hợp.

Có nhiều cách phân loại nguồn gốc phát sinh chất thải rắn khác nhau nhưng phân loại
theo cách thông thường nhất là:
- Khu dân cư
- Khu thương mại
- Cơ quan, công sở
- Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng
- Khu công cộng
- Nhà máy xử lý chất thải
- Công nghiệp
- Nông nghiệp
Chất thải rắn phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, căn cứ vào đặc điểm chất thải có thể
phân chia thành 3 nhóm lớn: chất thải đô thị, chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại.
Nguồn thải của rác thải đô thị rất khó quản lý tại các nơi đất trống, bởi vì tại các vị trí này
sự phát sinh các nguồn chất thải là một quá trình phát tán.
Bảng 1.1. Nguồn gốc các loại chất thải [4]
Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải
Khu dân cư Hộ gia đình, biệt thự, chung cư.
Thực phẩm dư thừa, giấy,
can nhựa, thủy tinh, can
thiếc, nhôm.
Khu thương mại
Nhà khi, nhà hàng, chợ, khách sạn,
nhà trọ, các trạm sửa chữa và dịch
vụ.
Giấy, nhựa, thực phẩm
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại
Cơ quan, công sở
Trường học, bệnh viện, văn phòng,
công sở nhà nước.

Giấy, nhựa, thực phẩm
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại.
Công trình xây
dựng và phá hủy
Khu nhà xây dựng mới, sửa chữa
nâng cấp mở rộng đường phố, cao
ốc, san nền xây dựng.
Gạch, bê tông, thép, gỗ,
thạch cao, bụi…
Khu công cộng
Đường phố, công viên, khu vui chơi
giản trí, bãi tắm.
Rác vườn, cành cây cắt tỉa,
chất thải chung tại khu vui
chơi, giải trí.
Nhà máy xử lý chất
thải đô thị
Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải
và các quá trình xử lý chất thải công
nghiệp khác
Bùn, tro
Công nghiệp
Công nghiệp xây dựng, chế tạo,
công nghiệp nặng, nhẹ, lọc dầu, hóa
chất, nhiệt điện
Chất thải do quá trình chết
biến công nghiệp, phế liệu
và các rác thải sinh hoạt
Nông nghiệp

Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn
quả, nông trại
Thực phẩm bị thối rửa, sản
phẩm nông nghiệp thừa,
rác, chất độc hại.
Bảng 1.2. Thành phần chất thải rắn đô thị (TPHCM) [4]
Phân loại bậc 1 Phân loại bậc 2 Ví dụ
1. Giấy
Giấy loại trừ báo và tạp chí Giấy photocopy
Báo
Tạp chí và các loại có in ấn khác Các tờ rơi quảng cáo
Giấy bìa có lớp sơn gợn sóng Bìa có phủ sáp
Giấy bìa không có lớp sơn gợn sóng Hộp đựng giày
Giấy bìa dùng để đựng chất lỏng hoặc có
nhiều lớp
Túi chứa sữa, nước giải
khát
Khăn giấy và giấy vệ sinh Tả lót trẻ em
7. Chất dẻo
PET Chai nước khoáng
HDPE
LDPE
PVC
Khác Phim ảnh
Đa thành phần Nhựa ABS
8. Hữu cơ
Xác gia súc, gia cầm
Chất thải từ quá trình làm vườn: lá cây, cỏ
và các chất thải khác từ quá trình cắt tỉa
Thực phẩm

Phân gia súc, gia cầm
Phế thải từ các nông sản
Vải và các sản phẩm dệt may
Săm, lốp và các sản phẩm cao su
Da
Gỗ Bao bì gỗ, pallet, mạt cưa
9. Kim loại
đen
Sắt
Bao bì thiếc
10.Kim loại
màu
Kim loại màu
Bao bì nhôm Vỏ lon
11.Thủy tinh
Chai thủy tinh có thể tái chế
Vỏ chai bia, nước giải
khát
Chai thủy tinh trong
Chai thủy tinh màu
Kính
12.Xà bần
Gạch ngói
Bê tông
Nát
Gạch cao su và các sản phẩm dùng trong
xây dựng khác
13.Khác,
nguy hại
tiềm tàng

Các chất thải nguy hại dùng trong gia đình
Sơn, các bao bì chứa hóa
chất gia dụng
Tro
Chất thải y tế
Chất thải công nghiệp
Khác
Hiện nay, thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn đang là vấn đề nan giải đối với
nhiều địa phương trong cả nước. Với khối lượng phát sinh lớn nhưng tỷ lệ thu gom còn
hạn chế, chất thải rắn sinh ra chưa được thu gom và xử lý triệt để là nguồn gây ô nhiễm
cả ba môi trường: đất, nước và không khí. Tại các bãi rác, nước rỉ rác và khí bãi rác là
mối đe dọa đối với nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Các vấn đề môi trường
do chất thải rắn gây ra thường là hậu quả của việc không quản lý hợp lý chất thải rắn từ
nguồn phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng.
1.1.4. Đặc điểm chung về bãi chôn lấp chất thải rắn:
Rác thải đô thị bao gồm các loại rác thải sinh hoạt, công nghiệp, bệnh viện,…là nhóm
chất thải rắn phổ biến nhất có xu thế tăng cùng với sự phát triển của xã hội. Số lượng rác
thải được thu gom chủ yếu được xử lý bằng phương pháp chôn lấp.
Bãi chôn lấp là một diện tích hoặc một khu đất được quy hoạch, lựa chọn, thiết kế, xây
dựng để thải bỏ chất thải rắn. Bãi chôn lấp bao gồm các ô chứa chất thải, vùng đệm và
các công trình phụ trợ khác nhau như trạm xử lý nước, khí thải, cung cấp điện, nước và
văn phòng điều hành.
Kỹ thuật chôn lấp là một kỹ thuật đơn giản nhưng khá phù hợp với điều kiện của nước ta
hiện nay. Tuy nhiên công nghệ chôn lấp cần phải xây dựng bãi chông lấp chống thấm
đúng quy cách, ngoài ra nước rỉ rác cần được thu gom để xử lý nhằm bảo vệ nguồn nước
ngầm, cũng như nguồn nước mặt.
Hình 1.1. Sơ đồ chung bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh
Hình 1.2. Mặt cắt của bãi chôn lấp chất thải rắn hợp vệ sinh
1.2. Nước rỉ rác
1.2.1. Nước rỉ rác là gì?

Chôn lấp là phương pháp phổ biến để xử lý sau cùng chất thải rắn đô thị ở hầu hết các
quốc gia trên thế giới. Quá trình vận hành các bãi chôn lấp thường phát sinh nhiều vấn đề
môi trường, trong đó đang quan tâm nhất là nước rỉ rác.
Nước rỉ rác là loại nước thải phát sinh trong quá trình chôn lấp chất thải rắn ở các bãi
chôn lấp; là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng
đất dưới bãi chôn lấp.
Việc hình thành nước rỉ rác trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình:
- Đầm nén: lượng nước tự do chứa trong chất thải rắn được tách ra trong quá trình
này.
- Phân hủy sinh học: một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học
(hiếu khí và kỵ khí) thành phần hữu cơ của chất thải rắn là nước.
- Nước bên ngoài: nước bên ngoài thấm vào bãi chôn lấp
• Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác
• Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô chôn lấp
• Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp
• Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp chất thải rắn trước khi được phủ đất
hoặc trước khi ô chôn lấp đóng lại.
• Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp chất thải rắn sau khi các ô chôn lấp
đã đầy (ô chôn lấp được đóng lại).
Hình 1.3. Các giai đoạn phân hủy rác
1.2.2. Thành phần, tính chất nước rỉ rác và yếu tố ảnh hưởng:
Nước rỉ rác sinh ra do nước mưa, nước bề mặt chảy tràn, nước tưới tiêu, nước ngầm
ngấm vào bãi chôn lấp, hoặc là nước có sẵn trong chất thải rắn đem chôn lấp và nước
sinh ra từ các phản ứng hóa sinh phân hủy các chất hữu cơ. Nước rỉ rác chứa nhiều tạp
chất hóa học.
Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìn chung
thành phần nước rỉ rác chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính sau:
 Thời gian chôn lấp
Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng
nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời gian, theo thời gian

nộng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm dần. Thành phần của nước rỉ rác 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 đoạn này, khi rác mới được chôn hoặc có thể kéo
dài vài năm, nước rỉ rác 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
5
/COD cao
- Nồng độ NH
4
và nitơ hữu cơ cao
- Vi sinh vật có số lượng lớn
- 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 thì nước rỉ rác cũng có sự thay đổi. Ban đầu, khi mới hôn lấp,
nước rỉ rác 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 rỉ rác nghiêng về tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần
chất hữu cơ trong nước rỉ rác 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 của trong thời gian
dài thì hầu như nước rỉ rác chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất
hữu cơ khó phân hủy sinh học.
 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 rỉ
rác. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy. Do đó,
chất thải rắn ó những đặc tính gì thì nước rỉ rác cũng có các đặc tính tương tự. Chẳng hạn
như: chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước rỉ 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 rỉ 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. Tuy
nhiên, sau một thời gian thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau
bất kể rác có được xử lý sơ bộ hay không.
 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 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 rỉ rác chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.
 Các quá trình thấm, chảy trản, 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 rỉ rác cũng như làm
tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nước. Khi quá trình thấm
xảy ra nhanh thì nước rỉ rác sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ. Quá
trình bay hơi làm cô dặc nước rỉ rác và tăng nồng độ ô nhiễm. Nhienf 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, …
 Độ ẩm rác và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp trong trạng thái bão
hòa, đạt tới khả năng giữ nước, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều. Độ ẩm là
một trong những yếu tố quyết đinh thời gian nước rỉ rác được hình thành là nhanh hay
chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước rỉ rác sẽ hình thành nhanh
hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rỉ rác. 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 rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao hơn
 Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại
Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rãnh và bùn của trạm xử lý nước thải
sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rỉ rác. Bùn sẽ làm tăng độ ẩm của rác và
do đó tăng khả năng tạo thành nước rỉ rác.
Đồng thời chất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp theo 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 rỉ rác 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 độ hại sẽ bị phân hủy và
theo nước rỉ rác thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh

học xử lý nước rỉ rác.
Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận
hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác; song nước rỉ rác
gồm hai thành phần chính đó là các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ.
- Các chất hữu cơ: axit humic, axit funlvic, các hợp chất tananh, các loại hợp chất
hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo
- Các chất vô cơ: là các hợp chất của nitơ, photpho, lưu huỳnh.
Thành phần và tính chất nước rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra
trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra 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.
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
Bảng 1.3. Thành phần nước rỉ rác của bãi chôn lấp mới và đã hoạt động một thời gian [5]
Thành phần
Giá trị, mg/L
Bãi chôn lấp mới (dưới 2 năm) Bãi chôn lấp lâu
năm (trên 10 năm)
Khoảng Giá trị điển hình
BOD
5

2.000 – 3.000 10.000 100 – 200
TOC 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160
COD 3.000 – 60.000 18.000 100 – 500
TSS 200 – 2.000 500 100 – 400
Nitơ hữu cơ 10 – 800 200 80 – 120
N Amoniac 10 – 800 200 20 – 40
NO
3
-
(nitrat) 5 – 40 25 5 – 10
Photpho tổng 5 – 100 30 5 – 10
Othophotpho 4 – 80 20 4 – 8
Độ kiềm 1.000 – 10.000 3.000 200 – 1.000
pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 7,5
Độ cứng 300 – 10.000 3.500 200 – 500
Ca 200 – 3.000 1.000 100 – 400
Mg 50 – 1.500 250 50 – 200
K 200 – 1.000 300 50 – 400
Cl
-
200 – 3.000 500 100 – 400
SO
4
2-
50 – 1.00 300 20 – 50
Fe tổng 50 – 1.200 60 20 – 200
1.2.3. Diễn biến thành phần nước rỉ rác và vấn đề môi trường:
Thành phần hóa học của nước rỉ rác thay đổi rất lớp tùy thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp
và thời gian lấy mẫu. Ví dụ, nếu lấy mẫu nước rỉ rác ngay thời điểm diễn ra pha axit hóa
của quá trình phân hủy thì mẫu sẽ có pH thấp. Mặc khác, pH của mẫu sẽ cao (6,5 – 7,5)

khi lấy mãu trong gia đoạn metan hóa, đồng thời các giá trị khác như BOD
5
, TOC, COD
và nồng độ các chất dinh dưỡng trong giai đoạn này thấp. Tương tự, nồng độ của các kim
loại nặng sẽ thấp hơn do khả năng hòa tan thấp ở pH trung tính. Giá trị pH của nước rỉ
rác không những phụ thuộc vào nồng độ của các axit mà còn phụ thuộc vào nồng độ khí
CO
2
khi tiếp xúc với nước rỉ rác.
Khà năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác biến đổi theo thời gian. Sự thay đổi khả năng
phân hủy sinh học của nước rỉ rác có thể quan trắc bằng cách kiềm tra tỷ số BOD
5
/COD,
Lúc đầy, tỷ số này nằm trong khoảng 0,5 hoặc lớn hơn. Thông thường, tỷ số này nằm
trong khoảng 0,4 – 0.6 là dấu hiệu cho thấy các chất hữu cơ đang trong quá trình phân
hủy sinh học. Khi bãi chôn lấp đã hoạt động trong thời gian lâu thì tỷ số này sẽ giảm
xuống khoảng 0,05 – 0,2 bởi vì nước rỉ rác chứa những thành phần khó hay hơi hay
không phân hủy sinh học như axit humic, axit fulvic.
Do đặc tính của nước rỉ rác biến đổi rất lớn theo thời gian phân hủy nên việc thiết kế hệ
thống xử lý nước rỉ rác rất phức tạp. Ví dụ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho bãi chôn
lấp mới và bãi chôn lấp đã hoạt động lâu thì hoàn toàn khác nhau.
Bảng 1.4. Các thông số phân tích đối với nước rỉ rác. [5]
Đặc tính vật lý Thành phần hữu cơ Thành phần vô cơ Đặc tính sinh học
pH Hóa chất hữu cơ SS BOD
Độ dẫn điện Phenols TDS Vi khuẩn Coliform
Độ màu COD VSS
Độ đục TOC Cl
-
Nhiệt độ Axit bay hơi SO
4

2-
Mùi Tannins, lignins PO
4
3-
N hữu cơ Độ axit và độ kiềm
Dầu mỡ N – NO
2
Hợp chất gôc Cl N – NO
3
-
N – NH
3
Na
K
Ca
Mg
Độ cứng
Kim loại nặng
Arsenic
Cyanide
Fluoride
Selenium
Nước rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những nguồn gây ô
nhiễm lớn nhất đến môi trường, gây mất môi trường và mỹ quan. Nước rỉ rác bốc mùi hôi
nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, nó có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn
nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Hơn nữa, lượng nước rỉ rác có khả
năng gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong
nước rất cao và lưu lượng đáng kể. Cũng như nhiều loại nước thải khác, thành phần (pH,
độ kiềm, COD, BOD, NH
3

, SO
4
,…) và tính chất ( khả năng phân hủy sinh học hiếu khí,
kỵ khí,…) của nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp là một trong những thông số quan
trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn
thiết bị, xác định liều lượng hóa chất tối ưu và xây dựng quy trình vận hành thích hợp.
Khi không được tích trữ và xử lý tốt, một lượng lớn tràn ra ngoài vào mùa mưa sẽ gây ô
nhiễm cho các khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư sống gần bãi chôn
lấp. Đây là vấn đề nan giải của các bãi rác không có trạm xử lý nước rỉ rác hiện nay.
Do thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rỉ 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. Việc đề ra một dây chuyền công nghệ thích hợp
để xử lý nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp, thõa mãn các vấn đề kỹ thuật, điều kiện kinh tế…
là cần thiết.
1.3. Vi sinh vật:
1.3.1. Vi sinh vật là gì?
Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ, không quan sát được bằng mắt
thường mà phải sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương bất kỳ
đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học. Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea,
vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh,…[6]
Vi sinh vật có các đặc điểm chung sau:
- Kích thước nhỏ bé
- Hấp thu nhiều, chuyển hóa nhanh
- Sinh trường nhanh, phát triển mạnh
- Năng lực thích ứng mạnh mẽ và dễ phát sinh biến dị
- Phân bố rộng, chủng loại nhiều.
Vi sinh vật có vai trò không thể thiếu trong đời sống trên hành tinh như cải tạo đất, làm
sạch môi trường, hình thành dầu mỏ, khí đốt,…Mặt khác, chúng có khả năng gây bệnh
cho người và động vật. Vì vậy, vi sinh vật là một đối tường nghiên cứu khoa học lý tưởng
để hiểu biết về bản chất của sự sống cũng như ứng dụng vi sinh vật vào nhiều lĩnh vực

khác nhau.
1.3.2. Phân loại vi sinh vật
Có hai cách chính để phân loại vi sinh vật là phân loại theo kiểu dinh dưỡng cacbon và
theo kiểu hô hấp.
1.3.2.1. Phân loại vi sinh vật theo kiểu dinh dưỡng
Theo nguồn dinh dưỡng cacbon sử dụng thì vi sinh vật chia làm hai nhóm cơ bản là nhóm
vi sinh vật tự dưỡng và nhóm vi sinh vật dị dưỡng.
a. Nhóm vi sinh vật tự dưỡng
Vi sinh vật tự dưỡng là những vi sinh vật có khả năng sinh trưởng và phát triển trên môi
trường vô cơ chứa CO
2
là nguồn cacbon duy nhất. Khả năng của chúng tương tự khả
năng tổng hợp của cây xanh. Trong nhóm vi sinh vật tự dưỡng chia làm hai phân nhóm
- Phân nhóm 1
Bao gồm các vi sinh vật tự dưỡng quang năng như tảo. Đây là các vi sinh vật có màu,
trong bào tử có diệp lục tố. Vì vậy quá trình hấp thu CO
2
của các vi sinh vật này hoàn
toàn giống ở thực vật (tức là quá trình trao đổi chất cần phải có năng lượng mặt trời).
- Phân nhóm 2
Bao gồm các vi sinh vật tự dưỡng hóa năng như vi khuẩn tạo hydro, vi khuẩn sắt,…Đây
là các loại sinh vật có khả năng tạo ra các phản ứng hóa học để giải phóng năng lượng
cung cấp cho quá trình tổng hợp xây dưng tế bào của chúng.
b. Nhóm vi sinh vật dị dưỡng
Vi sinh vật dị dưỡng lấy nguồn cacbon chủ yếu từ các hợp chất hữu cơ. Mỗi loài vi sinh
vật có khả năng chuyển hóa một số chất hữu cơ nhất định. Căn cứ vào cách tiếp nhận các
chất hữu cơ mà chúng được chia thành ba phân nhóm.
- Phân nhóm vi sinh vật ký sinh
Là nhóm vi sinh vật sống bám vào cơ thể vật chủ. Chúng lấy nguồn cacbon và các
khoáng cần thiết ngay trên cơ thể vật chủ để sinh sản và phát triển. Thông thường đây là

những vi sinh vật gây bệnh.
- Phân nhóm vi sinh vật hoại sinh
Là nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất bẩn hữu cơ và kết hợp với một số
khoáng cần thiết tạo thành vật liệu xây dựng tế bào trong quá trình sinh sản và phát triển
để tăng sinh khối.
- Phân nhóm vi sinh vật dị dưỡng trung gian
Là nhóm vi sinh vật vừa có khả năng đồng hóa CO
2
vừa có khả năng đồng hóa hữu cơ.
1.3.2.2. Phân loại vi sinh vật theo kiểu hô hấp
Tùy theo kiểu hô hấp (mối quan hệ với oxy) mà vi sinh vật có những đặc tính khác nhau.
Dựa vào mối quan hệ đó mà người ta chia ra thành các nhóm vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí
và tùy tiện.
a. Nhóm vi sinh vật hiếu khí
Các loài vi sinh vật này cần phải được cung cấp oxy tự do trong quá trình sinh trưởng và
phát triển của mình, ví dụ như nấm mốc, vi tảo, một số vi khuẩn,…Lượng oxy cung cấp
cho mỗi thời kỳ sinh trưởng và phát triển là khác nhau, cho mỗi loài là khác nhau. Tất cả
phụ thuộc vào hệ enzym oxy hóa khử của từng loài. Tùy vào hệ enzym có sẵn trong tế
bào vi sinh vật mà quá trình oxy hóa xảy ra khác nhau. Sản phẩm của quá trình oxy hóa
là CO
2
nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn. Nếu ngược lại thì tạo thành các sản phẩm trung
gian khác nhau. Tuy nhiên, khi tiếp tục được cung cấp oxy thì phản ứng oxy hóa sẽ xảy
ra hoàn toàn.
b. Nhóm vi sinh vật kỵ khí
Là những vi sinh vật phát triển trong điều kiện không có oxy tự do. Trong đó quá trình
oxy hóa sẽ nhận năng lượng khi chuyển hóa oxy trong các hợp chất như NO
3
-
, NO

2
-
,
SO
4
2-
,…
Quá trình huyển hóa các chất trong điều kiệm kỵ khí gọi là quá trình lên men. Trong đó
hydro tách ra khỏi cơ chất được chuyển tới chất nhập cuối cùng là chất hữu cơ.
c. Nhóm vi sinh vật tùy tiện
Là nhóm có thể phát triển trong điều kiện có oxy tự do hoặc không. Đây là vi sinh vật có
khả năng tồn tại trong điều kiện khắc nghiệt, trong môi trường hiếu khí có quá trình oxy
hóa như vi sinh vật hiếu khí và trong môi trường kỵ khí thì hoạt động tương tự một vi
sinh vật kỵ khí.
1.3.3. Cơ sở vi sinh vật trong quá trình làm sạch nước thải
1.3.3.1. Hệ sinh vật nước thải
Trong nước thải, các chất nhiễm bẩn chủ yếu là các chất hữu cơ hòa tan, ngoài ra còn có
các chất keo tụ và hạt phân tán nhỏ ở dạng lơ lửng. Cá dạng nhiễm bẩn là thức ăn lý
tưởng cho vi sinh vật.
Vi sinh vật có thể xâm nhập từ đất, phân của các nguồn thải và từ bụi trong không khí rơi
xuống. Số lượng, chủng loại vi sinh vật trong nước thải phụ thuộc vào bản chất của nước
thải đó, ví dụ như pH môi trường, loại chất hữu cơ, các chất độc tính, tia tử ngoại,…
Các loại vi sinh vật có thể tồn tại trong nước thải là vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xạ
khuẩn, vi rút, thực khuẩn thể,…Tuy nhiên, loại vi sinh vật chủ yếu trong nước thải là vi
khuẩn và nấm mốc. Đó là các vi sinh vật hoại sinh dị dưỡng.
a. Vi khuẩn
Vi khuẩn là vi sinh vật đơn bào phân bố rộng rãi trong thiên nhiên. Trong nước thải, vi
khuẩn đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, làm sạch nước thải
trong vòng tuần hoàn vật chất.
Mỗi kiểu hình thái của vi khuẩn tạo nên tính thích nghi đối với một điều kiện môi trường

nhất định, ở đó chúng tồn tại và phát triển hài hòa với môi trườngsống. Ví dụ như vi
khuẩn hình xoắn và vi khuẩn có tiêm mao tồn tại nhiều ở những dòng nước chảy do ở
hình thái này chngs có thể bám chặt vào thân cây, cỏ, đá, đất mà không bị cuốn trôi đi.
Ngược lại, cầu khuẩn và trực khuẩn lại phát triển mạnh ở những vùng nước yên tĩnh có
đầy đủ các chất dinh dưỡng.
Hình thái và cấu trú của vi khuẩn cho ta thấy cấu tạo của vi khuẩn khá đơn giản (nhân
sơ). Mối loài vi khuẩn có enzym đặc trưng để phân hủy một chất bẩn xác định nào đó. Do
vậy vi khuẩn có tính chọn lọc cao. Nghĩa là mỗi loài vi khuẩn chỉ có thể phân hủy đặc
hiệu một vài chất hữu cơ xác định. Vì mỗi loài có một hình thái khác nhau và chỉ thích
ứng với một môi trường nào đó, nên vi khuẩn rất mẫn cảm sự thay đổi đột ngột của môi
trường và khó tồn tại trong môi trường khắc nghiệt.
b. Nấm mốc
Lúc bào tử nấm rơi vào một môi trường thích hợp nó sẽ mọc ra cả ba chiều thành một hệ
sợi nấm hay còn gọi là khuẩn ty thể. Người ta chia ra làm hai loại khuẩn ty là khuẩn ty cơ
chất hay còn gọi là khuẩn ty dinh dưỡng và khuẩn ty khí sinh phát triển tự do trong môi
trường lưu chất.
Khi môi trường sống thay đổi, hệ nấm sợi có thể biến hóa để thích nghi với điều kiện
sống. Hệ nấm sợi có thể biến hóa thành các dạng rễ giả (nhizoid), sợi hút (haustoria), sợi
áp (appressoria), sợi bò hay thân bò (stolon), vòng nấm hay mạng nấm,… Đặc tính này
giúp nấm mốc thích nghi với sự thay đổi và sự khắc nghiệt của môi trường.
Nấm mốc thuộc loại vi sinh vật nhân chuẩn, có cấu trúc tiến hóa hơn vi khuẩn. Vì vậy, sự
trao đổi chất cũng phức tạp hơn và nấm mốc không mang tính chọn lọc cao.
Nấm mốc thuộc loại dị dưỡng hoại sinh, chúng sử dụng nhiều loại chất hữu cơ khác nhau,
có thể nói tất cả các nguồn cacbon hữu cơ đều bị phân hủy bởi nhóm nấm này. Nhiều loại
nấm còn có khả năng đồng hóa các chất hữu cơ bền vững hoặc rất độc đối với nhiều vi
sinh vật khác. Ví dụ như formol là một chất diệt khuẩn rất mạnh cũng bị nhóm nấm sợi
sử dụng làm thức ăn.
Đối với nguồn thức ăn nitrogen, mỗi loài vi nấm có một nhu cầu khác nhau. Đặc biệt loài
nấm sợi Aspergillus có khả năng khử nitrat dị hóa, nghĩa là khử nitrat, nitrit thành NH
4

+
và sử dụng NH
4
+
trong quá trình dinh dưỡng nitrogen.
Nấm mốc là loài đơn sơ nhất của vi sinh vật nhân chuẩn nên chúng sinh sản và phát triển
rất nhanh và mãnh liệt. Ngoài ra, hệ sợi của nấm mốc có khả năng biến hóa để thích nghi
với môi trường khắc nghiệt.
1.3.3.2. Hoạt động sống của vi sinh vật trong nước thải
Hệ vi sinh vật ở các loại nước thải là không giống nhau. Mỗi loại nước thải có một hệ vi
sinh vật thích ứng, nhưng nói chung các vi sinh vật trong nước thải đều là vi sinh vật hoại
sinh và dị dưỡng. Chúng có khả năng phân hỷ các hợp chất nhiễm bẩn nước đến sản
phẩm cuối cùng là CO
2
và H
2
O hoặc các loại khí khác (CH
4
, H
2
S, indol, mercaptan,
scatol, N
2
,…) theo 3 giai đoạn sau:
- Các hợp chất hữu cơ tiếp xúc với bề mặt tế bào vi sinh vật
- Khuếch tán và hấp thụ các chất ô nhiễm nước qua màng bán thấn và trong tế bào
vi sinh vật
- Chuyển hóa các chất trong nội bào để sinh ra năng lượng và tổng hợp các vật liệu
mới cho tế bào sinh vật.
Các giai đoạn này có mối liên quan rất chặt chẽ, kết quả là nồng độ các chất nhiễm bẩn

nước giảm xuống. Đặc biệt là vùng gần tế bào vi sinh vật có nồng độ chất hữu cơ ô
nhiễm thấp hơn vùng ở xa. Đối với các sản phẩm do vi sinh vật tiết ra thì ngược lại, vùng
gần tế bào vi sinh vật có nồng độ cao hơn vùng ở xa. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ
chủ yếu xảy ra trong tế bào vi sinh vật.
Theo W.W Eckenfelder và D.J Connon, quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều
kiện hiếu khí được thực hiện bởi phản ứng sau
Trong đó: toàn bộ chất hữu cơ của nước thải
nhiệt phản ứng
Sản phẩm cuối cùng có thể là những chất khí sẽ thoát ra khỏi môi trường nước hay những
chất bền vững hơn, nhờ đó nước sẽ giảm được ô nhiễm.
Còn đối với quá trình phân hỷ kỵ khí, những hợp chất hữu cơ và vô cơ bị phân hủy trong
điều kiện không có oxy phân từ của không khí bởi các vi sinh vật kỵ khí qua 2 giai đoạn
thủy phân và tạo khí:
- Giai đoạn thủy phân: dưới tác dụng của các enzym thủy phân do vi sinh vật tiết ra,
các chất hữu cơ sẽ bị thủy phân thành các chất đơn giản.
- Giai đoạn tạo khí: sản phẩm thủy phân tiếp tục bị phân hủy và tạo thành sản phẩm
cuối cùng là hỗn hợp các khí, chủ yếu là CO
2
và CH
4
, ngoài ra còn có một số khí
khác như H
2
, N
2
, H
2
S,… và một số muối khoáng.
1.3.3.3. Sinh trưởng của vi sinh vật
Sự sinh trưởng của vi sinh vật bao gồm sự tăng kích thước tế bào (sinh trưởng), tăng số

lượng tế bào (sinh sản), tăng khối lương của hệ vi sinh vật (tăng sinh khối), và được gọi
chung là “phát triển”.
Trong nước thải và quá trình xử lý nước thải, sự sinh thưởng cũng là sự tăng kích thước
tế bào và sự tăng số lượng tế bào.
Vi sinh vật sinh sản chủ yếu bằng cách phân đôi tế bào, sự sinh sản của vi sinh vật phụ
thuộc vào môi trường dinh dưỡng, pH, nhiệt độ và không thể kéo dài vô tận vì sẽ đến lúc
các yếu tố của môi trường vượt ra ngoài trị số tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật.
Hình 1.4. Quá trình sinh trưởng của vi khuẩn
1. Giai đoạn làm quen hay pha tiềm phát
2. Giai đoạn sinh sản theo cách phân đôi tế bào (theo cấp số nhân), hay pha phát triển
theo logarit (pha số mũ)
3. Giai đoạn chậm dần (pha sinh trưởng chậm dần)
4. Giai đoạn ổn định (pha ổn định)
5. Giai đoạn suy giảm (pha suy vong hay pha nội sinh)
1.4. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học dựa trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ
yếu là vi khuẩn dị dưỡng hoại sinh có trong nước thải. Quá trình hoạt động của chúng
cho kết quả là các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn được khoáng hóa và trở thành những chất
vô cơ, chất đơn giản và nước, còn các tạp chất vô cơ như sulfit, amon, nitrat,…thì tạo ra
sản phẩm là CO
2
, H
2
O, N
2
, SO
4
2-
,…
1.4.1. Một số quá trình chủ yếu trong xử lý nước thải

Các quá trình sinh học chủ yếu trong xử lý nước thải đều có xuất xứ trong tự nhiên,…
Nhờ thực hiện các biện pháp tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong các công trình
nhân tạo, quá trình làm sạch các chất nhiễm bẩn diễn ra nhanh hơn.
Trong thực tế, hiện nay người ra vẫn tiến hành xử lý nước thải bằng phương phá sinh học
ở điều kiện tự nhiên và điều kiện nhân tạo tùy thuộc vào khả năng tài chính, yêu cầu công
nghệ và các yếu tố khác. Nói chung, các quá trình sinh học trong xử lý nước thải gồm 5
nhóm chủ yếu của các quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí.
1. Việt Nam cần xử lý 12,8 triệu tấn chất thải rắn 1 năm. 24/10/2013; Available
from: />tabid=428&CateID=24&ID=130034&Code=KHHL130034.
2. Chất thải. 27/10/2013; Available from: />%A5t_th%E1%BA%A3i.
3. Quản lý chất thải rắn, in 55/2007/NĐ-CP, CP, Editor. 2007. p. 21.
4. Long, V.Đ., Quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại. 09/2008: Giáo dục. 112.
5. Phước, N.V., Quản lý và xử lý chất thải rắn. 2009: Đại học Quốc gia thành phố
Hồ Chí Minh. 412.
6. Vi sinh vật. 07/11/2013; Available from: />%E1%BA%ADt.