Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp thiếu hiếu khí kết hợp sử dụng vật liệu EBB cải tiến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

===goB3o8===

VŨ THỊ NGỌC BÍCH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC RỈ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾU - HIẾU KHÍ
KẾT HỢP
SỬ DỤNG
VẬT
LIỆU
EBB CẢI TIẾN
•
•
•
•

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

Người hướng dẫn khoa học
ThS. HOÀNG LƯƠNG

HÀ NỘI - 2015


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

LỜ I CẢM ƠN

Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Hóa Học đã
truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại
trường.
Em xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị, cán bộ công nhân viên của
Viện Công nghệ môi trường đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại viện.
Với lòng biết ơn sâu sắc, trước tiên em xin chân thành cảm ơn ThS.
Hoàng Lương - Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công
nghệ Việt Nam đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng và tạo điều kiện thuận lợi
cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn
động viên khích lệ em trong suốt thời gian vừa qua.
Do điều kiện thời gian và trình độ hạn chế, nên khóa luận này không tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của thầy, cô giáo đế
Khóa luận của em được hoàn thiện hon.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Ngọc Bích

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bài khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cún
của cá nhân, được thực hiên trên cơ sở nghiên cứu thực tiễn dưới sự hướng dẫn
khoa học của ThS. Hoàng Lương.
Các số liệu và những kết quả trong khóa luận là hoàn toàn trung thực, do
chính cá nhân em tiến hành thí nghiệm.
Một lần nữa, em xin khắng định về sự trung thực của lời cam kết trên.

Hà Nội, thảng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Ngọc Bích

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH M ỤC CÁC K Í H IỆU , C H Ữ V IẾT TẮ T

BOD (Biochemical oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh học, mg/L

COD (Chemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa học, mg/L

EBB

Eco - Bio - Block

NH/

Amoni

SBR (Sequencing Batch Reacto)

Be sinh học hoạt động theo mẻ

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TOC

Tổng Cacbon

TSS

Chỉ tiêu chất rắn lơ lửng

VFA (Volatile Fatty Acids)

Axit béo dễ bay hơi

vsv

Vi sinh vât

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC

MỞ Đ À U ............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1........................................................................................................................3

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN c ứ u ......................................................... 3
1.1. Tổng quan về nước 1'ỉ r á c ..................................................................................... 3
1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác...............................................................................3
1.1.2. Phân loại nước rỉ rá c ..................................................................................... 4
1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác........................................................... 4
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tĩnh chất nước rỉ r á c ................... 5
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ r á c ........................................... 7
1.2.1. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài.................................................. 8

1.2.2. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở trong nư ớ c............................................. 11
1.3. Tổng quan về vật liệu E B B ................................................................................ 13
1.3.1. Nguyên lý hoạt động của E B B ...................................................................14
1.3.2. Ưu điểm và nhược điểm của vật liệu E B B ...............................................14
1.3.3. Những ứng dụng của EBB trên thế giới và tình hình nghiên CÚ11 trong
nước............................................................................................................................ 15
CHƯƠNG 2 : ĐÓI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN c ứ u ..................... 20
2.1. Đối tượng nghiên CÚ01............................................................................................20

2.2. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 20
2.2.1. Phương pháp nghiên cún tài liệ u ............................................................... 20
2.2.2. Phương pháp phân tíc h ................................................................................20

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN c ứ u VÀ THẢO LUẬN............................. 26
3.1 Ket quả thực nghiệm với nước rỉ rác tự ủ ........................................................ 26
3.1.1 Hiệu quả xử lý Amoni ở lưu lượng 0,25 L/giờ......................................... 28
3.1.2 Hiệu quả xử lý Amoni ở liru lượng 0,5 L/giờ........................................... 29
3.1.3 Hiệu quả xử lý Amoni ở lưu lượng 1 L/giờ.............................................. 30

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

3.1.4 Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý Amoni trong nước ri rác
tự ủ

30
3.2 Ket quả thực nghệm với nước rỉ rác tại Nam Sơn (Sóc Sơn - Hà N ộ i)... 31
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................34
PHỤ L Ụ C ....................................................................................................................... 36

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trưng mộtsố thông số của nước rác theo loạihình
bãi chôn lấp ......................................................................................................................5
Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác mới và nước rỉ rác c ũ ........................................5
Bảng 1.3: Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Đ ộ ........... 17
Bảng 2.1: Các thành phần phần chủ yếu trong rác thải sinh hoạt (đơn vị: kg).„ 23
Bảng 3.1 : Ket quả khảo sát khả năng xử lý Amoni của hệ chạy nước rỉ rác tự ủ
28
Bảng 3.2: Ket quả khảo sát khả năng xử lý Amoni trong nước rỉ rác ở bãi rác
Nam Sơn...........................................................................................................................31

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác từ chất thải công nghệp
ở T o k y o ............................................................................................................................ 10
Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác của bãi chôn lấp Gò C át................... 13
Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của EBB....................................................................14
Hình 1.4: EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Melaka M alaysia..............17
Hình 2.1: Mô hình xử lý nước rỉ r á c ..........................................................................22
Hình 2.2 : Nước rỉ rác tự ủ ............................................................................................23
Hình 2.3 : Pha loãng nước rỉ rác

tự ủ để chạy hệ thống xử l ý ........................... 23

Hình 2.4 :Hệ thống xử lý nước rỉ rá c .........................................................................24
Hình 3.1 :Hiệu suất xử lý Amoni ở lưu lượng 0,25 L /g iờ ...................................... 28
Hình 3.2 :Hiệu suất xử lý Amoni ở lưu lượng 0,5 L /g iờ ........................................ 29
Hình 3.3 :Hiệu suất xử lý Amoni ở lưu lượng 1 L /g iờ ............................................30
Hình 3.4 : Sự ảnh hưởng của tải

Vũ Thị Ngọc Bích

lượng đến hiệu suất xử lý A m o n i.................30

Lớp K37C - Hóa học

Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
MỞ ĐÀU
> Sự cần thiết của đề tài

Nước ta đang mạnh mẽ bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Bên cạnh sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế nói chung và công nghiệp hóa
nói riêng thì vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đáng lo ngại, đe dọa đến
sự phát triển bền vững. Lượng chất thải rắn ngày càng tăng, mức độ ô nhiễm
ngày càng nghiêm trọng. Trong đó chất thải rắn có thành phần, tính chất phức
tạp, gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí xung quanh khu vực đổ thải,
đặc biệt là nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp chất thải rắn có nồng độ chất ô
nhiễm rất cao do đó cần phải có biện pháp xử lý thích hợp, nhằm giảm thiểu
lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường nhằm bảo vệ môi trường.
Hiện nay, chất thải rắn phát sinh tại các đô thị vẫn chưa được xử lý triệt
đế, đặc biệt là nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp chất thải rắn. Chôn lấp vẫn là giải
pháp phổ biến trong xử lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam do kỹ thuật đon giản
và chi phí xử lý thấp. Tuy nhiên, trong rác thải 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 nghiêp, thương mại... có thể mang
theo các kim loại nặng và các hợp thành phần hữu cơ độc hại, khó phân hủy sinh
học.
Các bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam hiện nay đang phát sinh lượng
nước rỉ rác lớn do độ ẩm tự’ nhiên, nước mưa và các quá trình hóa sinh, trong đó
chứa các loại thành phần hữu cơ độc hại cao và khó phân hủy sinh học. Neu
không được xử lý tốt, nước rỉ rác sẽ ngấm vào nước mặt, nước ngầm, gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Vấn đề Amoni, là vấn đề khó trong xử lý nước rỉ rác, hơn thế nữa nếu để
lâu ngày chúng có thể dẫn đến các hợp thành phần hữu cơ cao phân tủ' chứa
halogen là những chất độc nếu rơi vào nguồn nước và đất. Nước rỉ rác chứa hàm
lượng lớn các hợp chất khó phân hủy sinh học như hydrocacbon đa vòng, họp

Vũ Thị Ngọc Bích

1

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

chất cơ - halogen, PCBs, humic, phenol, các hợp chất của phenol và chất hoạt
động bề m ặt... Chính vì vậy, các phương pháp sinh học thông thường xử lý cho
hiệu quả rất thấp, tốc độ xử lý chậm.
Hiện nay vật liệu EBB là vật liệu xử lí nước thải rộng rãi trên thế giới. Vì
vậy, đề tài "Nghiên CÚ01 đánh giá hiệu quả xử lý Amoni trong nước rỉ rác bằng
phưong pháp thiếu - hiếu khí kết họp sử dụng vật liệu EBB cải tiến” được ứng
dụng và nghiên cứu trong đề tài này.
> Mục đích của đề tài
Trên cơ sở thực tế hiện trạng nước rỉ rác, thu thập số liêu, thực hiện quá
trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp thiếu - hiếu khí kết họp sử dụng vật
liệu EBB; trước tình hình môi trường xung quanh bị ô nhiễm gây ảnh hưởng đến
sức khỏe con người, môi trường sống sinh vật; nên mục tiêu của đề tài này là xử
lý làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác để tạo môi trường
sống trong lành và sạch sẽ.

Vũ Thị Ngọc Bích

2

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp
CH Ư Ơ N G 1

TÔNG QUAN VÈ VÁN ĐỀ NGHIÊN c ứ u
1.1. Tổng quan về nước rỉ rác
1.1.1. S ự hình thành nước r ỉ rác
Nước rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình lý,
hóa, sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp, thấm qua lớp rác, kéo theo các
chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Nước rỉ rác là loại nước
thường bị ô nhiễm nặng bởi các chất nguy hại nên thành phần hóa học của nước
rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác đem chôn cũng như
thời gian chôn lấp.
Quá trình hình thành nước rỉ rác bắt đầu từ khi bãi rác đạt đến khả năng
giữ nước hoặc bị bão hòa nước. Trong đó khả năng giữ nước của chất thải rắn là
tổng lượng nước có thể lưu lại trong bãi rác dưới sự tác dụng trọng lực. Đây là
yếu tố quan trọng trong việc xác định sự hình thành nước 1'ỉ rác. Khả năng giữ
nước phụ thuộc vào trạng thái bị nén của rác và việc phân hủy chất thải trong bãi
chôn lấp.
Các nguồn chính tạo ra nước rỉ rác:
- Quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ, sản phẩm là nước và trở thành

nước rác
- Nước gia nhập từ bên ngoài (nước mưa, nước ngầm), nước từ vật liệu phủ,
nước từ bùn.
- Nước thoát ra từ độ ẩm rác (bản thân chất thải nhất là chất thải đô thị cũng
chứa một hàm lượng ẩm, trong quá trình đầm nén nước tách ra khỏi chất thải và
gia nhập vào nước rác).
Lượng rác sinh ra phụ thuộc vào:
- Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,
lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến nước rác sinh ra.
- Khu vực chôn lấp.

Vũ Thị Ngọc Bích

3

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Độ ẩm chất thải chôn lấp.
- Kĩ thuật xử lí đáy bãi chôn lấp và hệ thống kiểm soát nước mặt.
Ngoài ra, tốc độ phát sinh nước rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn
hoạt động khác nhau của bãi rác.
1.1.2. Phân loại nước r í rác
Theo đặc điểm và tính chật, nước rác được phân làm 2 loại:
- Nước rác tươi, nước rác khi không có mưa.
- Nước rác khi có nước mưa: mưa thấm qua bãi rác và hòa lẫn nước rác.

Theo đặc điểm hạt động của bãi chôn lấp:
- Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng hoạt động,
thành phần, tính chất của loại nước rác này phụ thuộc vào thời gian đã đóng bãi,
mức độ phân hủy các thành phần hữu cơ trong bãi rác.
- Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc ngừng vận hành.
1.1.3. Thành phần và tính chất nước r ỉ rác.
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãichôn
lấp, loại rác, khí hậu, độ dày, độ nén và lóp nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác
động lên thành phần nước rác.
Ngoài ra 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 trong
bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ
chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.
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°c.
- Các vi sinh vật ưa ấm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 20 - 40°c.
- Các vi sinh vật ưa nóng: Phát triến mạnh ở nhiệt độ 40 - 60°c.

Vũ Thị Ngọc Bích

4

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trưng một số thông số của nước rác theo loại
hình bãi chôn lấp [3]:
Thông

Đ.vị

số

Bãi rác mới
Yêu

Mạnh

Bãi rác trung bình
Yêu

Mạnh

500

2500

Bãi rác lâu năm
Yêu

Mạnh

TSS

mg /1

TOC

mg /1

3000

15000

150

750

COD

mg /1

5000

30000

1000

5000

BOD

mg/1

4000

20000

200

1000

Tông N

mgN/1

500

1500

Tông p

mgP/1

5

100

5

10

n h 4+

mgN/1

200

1200

Độ dân

mS/1

500

3000
250
1500
------s---- “-------- ------------- ------------- -----------Nguôn: Christensen, ỉ 982 và Mortensen,1993

1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước r ỉ rác
Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh
cùng lúc xảy ra. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều
các yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, chiều sâu bãi
chôn lấp... ta sẽ lần lượt xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần và
tĩnh chất nước rỉ rác:
a, Thời gian chôn lấp
Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cún
cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời
gian. Theo thời gian, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước 1'ỉ rác giảm dần.
Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác mới và nước rỉ rác cũ
Nước rỉ rác mới

Nước rỉ rác cũ

Nông độ VFA cao

Nông độ VFA thâp

pH nghiêng vê tính axit

pH trunh tính hoặc kiêm

Vũ Thị Ngọc Bích

5

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
BOD cao

BOD thâp

Tỷ lệ BOD/COD cao

Tỷ lệ BOD/COD thâp

Nồng độ NH4+và nitơ hữu cơ cao

Nồng độ NH4+ nhỏ

Vi sinh vật có sô lượng lớn

Vi sinh vật có sô lượng nhỏ

Nông độ các chât vô cơ hòa tan và kim Nông độ các chât vô cơ hòa tan và kim
loại nặng cao

loại nặng thấp
—
----- *--- ------------------------------------------Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993

b, Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn
Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến
tính chất nước 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 có những đặc điểm gì thì nước rỉ rác
cũng có đặc tính tương tự. Chẳng hạn như, chất thải có chứa nhiều chất độc hại
thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại...
Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có nhũng tác động
đến tính chất nước rác. Trong đó nghiền nhỏ là biện pháp được sử dụng để làm
tăng tốc độ phân hủy rác so với khi không nghiền nhỏ. Tuy nhiên, sau một thời
gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi gra từ chất thải rắn là như nhau bất
kể là rác có đươc xử lý sơ bộ hay không.
c, Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi.
Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng
trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo ra
nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào
trong nước. Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lun lượng lớn
và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ.Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng
nồng độ ô nhiễm. Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất

phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật
phủ...
d, Độ ẩm rác và nhiệt độ

Vũ Thị Ngọc Bích

6

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Độ ẩm và nhiệt độ là một trong các yếu tố quyết định thời gian hình thành
nước 1'ỉ rác nhanh hay chậm. Độ ẩm trong rác càng cao thì nước rỉ rác sẽ được
hình thành nhanh hơn. Đồng thời nhiệt độ càng cao thì phản ứng phân hủy chất
thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước 1'ỉ rác có nồng
độ ô nhiễm cao hơn.
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Nước rỉ rác cũng là một loại nước thải chứa các chất hữu cơ, khó phân
hủy, có nguy cơ gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm, nước trên bề mặt và môi
trường xung quanh, phá hủy hệ sinh thái. Do đó cần phải thực hiện các biện
pháp xử lý đế tối ưu hóa lượng nước rỉ rác phát sinh như:
- Xây dựng hệ thống mái che để ngăn ngừa nước mưa thấm xuống bãi chôn lấp.
- Xây dựng hệ thống chống nước 1'ỉ rác rò 1'ỉ ra ngoài.
- Xây dựng hệ thống đường ống tập trung nước có chất lượng
- Phát triển công nghệ xử lý nước 1'ỉ rác
Hiện nay đã có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải đang được ứng dụng trong

thực tiễn. Nhung hai phương pháp xử lý cơ bản được áp dụng trong xử lý
nước 1'ỉ rác đó là phương pháp hóa lý và sinh học.
- Phương pháp hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxy hóa, kết tủa và phương
pháp màng lọc, lắng
- Phương pháp sinh học: xử lí vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và các tổ họp
của chúng.
Với biện pháp xử lý mang tính sinh vật học thì phương pháp sinh học có
các công đoạn thay đổi như phương pháp bùn hoạt tính, thông khí tiếp xúc, tháp
lọc sinh học, xử lý bằng phương pháp kị khí, đặc biệt gần đây đã chuyển sang
công đoạn loại bỏ nitơ. Tuy nhiên nước rỉ rác có nồng độ cao và hàm lượng độc
tính nhiều, do phải duy trì sức chứa nên tiêu tốn đất xử lý với quy mô lớn và sau
khoảng thời gian nhất định có nhược điếm là chức năng của phần xử lý tính kị
khí giảm.

Vũ Thị Ngọc Bích

1

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Phương pháp xử lý mang tính vật lý hóa học với các phương pháp như:
keo tụ, ozon hóa lọc cát, hấp phụ than hoạt tính, oxi hóa Fenton, phân ly màng.
Với phương pháp hóa học, chủ yếu thường dùng phương pháp kết tủa đông hay
oxi hóa Fenton nhung chi phí khá tốn kém và cần chú ý vận hành. Với phương
pháp vật lý, chủ yếu là sử dụng thẩm thấu ngược (R/O: Reverse Osmosis

Membrane) và cũng có hiệu quả đáng kể, tuy nhiên cũng cần chú ý đến nhược
điếm của phương pháp này trước khi xử lý nhằm ngăn ngừa tích tụ bẩn do các
chất vô cơ và hữu cơ.
Do đó, để mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý nước rỉ rác cần phải
biết cách kết họp giữa các phương pháp xử lý mang tính sinh vật học với
phương pháp mang tính vật lý - hoá học.
1.2.1. Hiện trạng x ử lý nước r ỉ rác ở nước ngoài
Hiện nay trên thế giới với mục đích bảo vệ môi trường, các nước Nhật
Bản, Mỹ, Hàn Quốc đã có hướng nghiên cứu mới đó là tăng cường sự phân hủy
rác tại các bãi chôn lấp bằng biện pháp tái tuần hoàn nước rỉ rác chứa nhiều oxy.
Với nước rỉ rác tuần hoàn có hàm lượng oxy tự do hoặc liên kết dưới dạng
sunfat, nitrat cao, vi khuẩn sẽ lấy oxy từ đó để phân hủy hiếu khí hoặc thiếu khí
(thông qua các quá trình khử sunfat, khử nitrat...) các chất hữu cơ trong rác thải.
Ngoài ra, một trong những phát kiến gây được sự chú ý lớn trong việc
quản lý chất thải rắn trên thế giới là chôn lấp với công nghệ hoạt hóa sinh học.
Công nghệ này đã thay đổi mục đích của một bãi chôn lấp chỉ với chức năng lun
giữ chất thải một cách thông thường thành một hệ thống xử lý chất thải hiệu quả.
Phương pháp này được ứng dụng ở các nước Anh, Đức, Mỹ... từ cuối nhũng
năm 90 của thế kỷ 20 cho đến nay và đem lại hiệu quả cao cho công tác xử lý
chât thải rắn đô thị.
a, Xử lý nước rỉ rác tại Mỹ
Công ty DEQ (Mỹ) đã xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác:
- Đánh giá lưu lượng nước thải sinh ra từ bãi 1'ác.

Vũ Thị Ngọc Bích

8

Lớp K37C - Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Đánh giá đặc trung ô nhiễm của nước rỉ rác, dự báo diễn biến ô nhiễm theo
thời gian, đối với các bãi rác chưa vận hành sẽ thu thập số liệu của các bãi rác
gần nhất và so sánh với điều kiện khí hậu, thời tiết, công nghệ chôn lấp của
từng bãi.
- Xác định tình trạng của nguồn nước nhận, giá thành xử lý, hậu quả đối với môi
trường, khó khăn về phương diện kĩ thuật, tiêu chuẩn thải, tính tương hợp của
các thành phần thiết bị và vận hành của bãi chôn lấp rác.
- Xác định các chỉ tiêu chung và đặc thù.
- Xác định giá thành xây dựng và vận hành hệ xử lý nước rỉ rác.
- Lựa chọn phương pháp xử lý tổng thể, tối un trên cơ sở giá thành xây dựng và
vận hành hệ thống.
Trên cơ sở đặc trưng của nguồn nước nhận sẽ tiến hành các giái pháp
công nghệ khác nhau, ví dụ hòa trộn lẫn với hệ nước thải sinh hoạt, sử dụng để
tưới tiêu, xử lý tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt hoặc một phương thức khác.
Khi sử dụng với mục đích tưới tiêu nước rỉ rác cần xử lý sơ bộ theo tiêu chuẩn
“Standard for leachate spray irrigation managent” October28, 1992. Xử lý sơ bộ
thực hiện phổ biến ở Oregon (Mỹ) tại các bãi rác: Coffin sutte (Corvallis
Oregen), Rivebend (Yamhill Country),
b, Xử lý nước rỉ rác tại Nhật Bản
❖ Công nghệ xử lý nước rác của hãng Tsukishima Kikai (TSK)
- Công nghệ tách ion canxi
- Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh
học, tấm sục khí. Các thiết bị thích hợp cho các nước thải loãng, tiết kiệm
năng lượng, không xử lý thích họp chất nitơ (vì hàm lượng không cao).
- Tách loại muối: Sử dụng kĩ thuật thẩm thấu ngược hoặc điện thẩm

- Kĩ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinh thu hồi muối, li
tâm, sâý bốc hơi).
♦> Hãng Kubota Corporation phát triển công nghệ:

Vũ Thị Ngọc Bích

9

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nước rác trong đường ống
hoặc trong nguồn nước nhận.
- Công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý chất
hữu cơ có nồng độ thấp).
- Khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt họp chất nitơ đã chuyển thành nitrat).
- Tách loại các chất hữu cơ, sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) Clorua để
tách một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai đoạn hấp phụ trên than
hoạt tính ghép nối sau đó.
- Công nghệ thuận lợi cho giai đoạn vận hành bảo trì tiết kiệm năng lượng.

Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác từ chất thải công
nghệp ở Tokyo
c, Xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc:
Ớ các bãi rác sinh hoạt có khoảng 50 điểm dùng cách xử lý sinh học
trước rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 điểm đưa thẳng nước rác về trạm

xử lý chung; 102 điểm tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ra ngoài. Kể từ khi ban
hành quy định cho tiêu chuẩn Nitơ Amoni năm 1999 và sau đó năm 2001 thì
phần lớn các trạm xử lý nước rác từ bãi rác sinh hoạt đã được bổ sung hoặc lắp
đặt mới các thiết bị xử lý Nitơ; trong đó, phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận
hành theo kicu MLE (Modiílcd Ludzack-Ettingcr); cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ
dùng phương pháp RO sau công nghệ sinh học.

Vũ Thị Ngọc Bích

10

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.2.2. Hiện trạng x ử lý nước r ỉ rác ở trong nước
Hiện nay công nghệ xử lý nước thải rất phong phú và đa dạng, đáp ứng
nhu cầu cải thiện môi trường. Nước rỉ rác được xử lý theo phương pháp hóa lý,
hóa học và vi sinh (xử lý kị khí, yếm khí, hiếu khí).
Xử lý nước rác ở Việt Nam mới được quan tâm từ khoảng thời gian
không quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cún về công nghệ chưa nhiều.
Các hệ thống được xây dựng để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là tính
bức xúc của xã hội tại địa phương nơi có bãi chôn lấp rác. Do tính chất địa
phương nên công nghệ xử lý nước rác cũng có tính đặc thù rất cao được xác lập
bởi đơn vị thực hiện công nghệ, năng lực công nghệ và điều kiện khả thi trong
thực hiện của địa phương đó.
Một số hệ thống xử lý (Thái Nguyên, Nam Định) chỉ thực hiện bước tách

một phần cặn không tan, hoạt động không ổn định. Các hệ xử lý tại Hà Nội,
thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng quy mô và đầy đủ hon, điển hình là một
số công nghệ sau:
❖ Trạm xử lý nước rỉ rác tại Tây Mỗ - Hà Nội:
Trạm được xây dựng từ năm 1998 với công nghệ sinh học đơn giản đã hoạt
động không hiệu quả ngay sau khi vận hành, thành phần nước thải đầu vào và
đầu ra hầu như không thay đổi và từ đó đến nay trạm không được vận hành.
♦> Trạm xử lý nước rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội:
- Trạm được xây dựng từ năm 2000 với sự kết họp của tuyển nổi và xử lý sinh
học nhưng sau khoảng 2 tháng vận hành xử lý kém hiệu quả và sau khi đã có
nhũng hiệu chỉnh nhung hệ thống hoạt động vẫn không hiệu quả.
- Trạm xử lý do Liên hiệp khoa học và sản xuất hóa học UCE tiến hành với
công nghệ xử lý chủ yếu là hóa học và hóa lý để oxy hóa và keo tụ chất thải
trong nước rỉ rác. Công nghệ nào được đề xuất để xử lý nước thải tồn đọng
trong ô chôn lấp số 3 bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội, nước thải sau xử

Vũ Thị Ngọc Bích

11

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

lý không đạt yêu cầu của TCVN 5945 - 1995 cột B về COD, tổng N... và hiện
nay trạm đã được tháo dỡ.
- Trạm xử lý do xí nghiệp điện lạnh và môi trường - Công ty Cơ khí Thủy sản

tiến hành với mục đích xử lý nước rác khẩn cấp cho bãi chôn lấp chất thải
Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội. Với công nghệ này, tác giả đã tận dụng hệ
thống hồ sinh học để giảm tải, nước rác sau khi qua khỏi hệ thống hồ sinh học
nồng độ chất thải giảm đáng kể COD = 300 - 1200mg/L, hàm lượng BOD
trong nước thấp BOD = 300 - 350mg/L tùy theo điều kiện của thời tiết và
lượng nước rác được bơm ra. Ngoài ra còn xử lý nitơ. Tuy nhiên, nồng độ
COD vẫn cao hơn tiêu chuẩn thải và phải pha loãng trước khi xả ra ngoài.
- Trạm xử lý do công ty SEEN tiến hành bắt đầu vận hành từ năm 2006 bao
gồm các công đoạn chính:
4- Xử lý nitơ: theo phương pháp nâng pH thổi khí ngược (stripping), lượng còn
lại được xử lý vi sinh qua bể SBR.
4-Xử lý COD: được thực hiện bằng phương pháp sinh học kết họp với hóa lý
(fenton và hấp phụ).
Hiện nay, trạm đang xử lý nước rác sau khi qua hồ sinh học, tuy nhiên chất
lượng sau xử lý không ổn định và cần thời gian ổn định ( 3 - 5 ngày) trước khi
xả ra ngoài.
♦> Trạm xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát- Tp. Hồ Chí Minh
- Trạm xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát- Tp. Hồ Chí Minh bắt đầu vận
hành từ năm 2001 cho đến nay đã có 03 loại hình công nghệ xử lý khác nhau
được áp dụng, trong đó:
1. Phương pháp xử lý bằng màng lọc - Công ty VerMeer, Hà Lan;
2. Phương pháp xử lý sinh học - Trung tâm môi trường CENTEMA;
3. Phương pháp sinh học kết hợp lọc màng - Trung tâm môi trường ECO.

Vũ Thị Ngọc Bích

12

Lớp K37C - Hóa học

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác của bãi chôn lấp Gò Cát

Theo nhận định ban đầu, đây là một trạm xử lý nước rỉ rác theo công nghệ
của Hà Lan khá hiện đại với công nghệ chủ yếu được áp dụng là công nghệ lọc
màng. Tuy nhiên, từ tháng 7/2007 đến nay thì trạm xử lý này đã phải ngừng hoạt
động.
Ngoài ra tận dụng khả năng hấp phụ các kim loại nặng trong môi
trường ô nhiễm của một số loại thực vật, các nhà khoa học Hội nước và Môi
trường TP.HCM đã đưa ra giải pháp xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ “Cánh
đồng tưới” và “Cánh đồng lọc”. Với phương pháp này, khi tưới nước thải lên
mặt đất, nước thải sẽ ngấm vào lòng đất và được đất giữ lại, chuyển hóa các chất
bẩn. Nhóm thực vật được lựa chọn thử nghiệm công nghệ này là cỏ voi, cỏ
vetiver, cỏ singnal hoặc cây dầu mè, những loại cây này có khả năng hấp thụ
nước ri rác có độ ô nhiễm cao và giảm nồng độ ô nhiễm.
1.3. Tổng quan về vật liệu EBB
EBB là khối chất rắn có sử dụng hỗn hợp các vật liệu sinh ra từ tụ’ nhiên
và các vật liệu do con người tạo ra, nhằm mục đích chính là phân hủy chất thải
hữu cơ và khử mùi trong nước thải. EBB là công nghệ sinh học sinh thái thân
thiện với môi trường, quá trình sản xuất EBB thông qua một quy trình theo dõi
nghiêm ngặt trong chế độ pha trộn giữa tỉ lệ xi măng, cát, đá, vi sinh vật thân
thiện với môi trường, chất dinh dưỡng và đá xốp núi lửa.

Vũ Thị Ngọc Bích

13

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

1.3.1. Nguyên lý hoạt động của EBB
Các vi sinh vật trong khối EBB xử lý nước bằng cách duy trì sự cân
bằng tự nhiên và loại bỏ liên tục các vi sinh vật có hại có trong nguồn nước bị ô
nhiễm.

Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của EBB
Cơ chế phân hủy chất hữu cơ và chất dinh dưỡng có trong nước thải là
nhờ các chủng v s v thân thiện với môi trường, trong đó có cả v s v hiếu khí,
thiếu khí và kị khí. Khi tiếp xúc với dòng nước thải giàu chất hữu cơ và chất
dinh dưỡng thì cứ sau 30 phút v s v phát triển theo cấp số nhân và tạo ra được hệ

v s v hữu ích vô cùng phong phú.
1.3.2. Ưu điếm và nhược điểm của vật liệu EBB
❖ Ưu điểm của vật liệu EBB
Sử dụng vật liệu EBB thân thiện với môi trường, thanh lọc nhanh các chất
thải hũu cơ và chất dinh dưỡng có trong nguồn nước, ức chế phần lớn các vi
khuẩn có hại làm cho nguồn nước trong hơn và mùi hôi giảm một cách đáng
kể.
Thiết kế linh hoạt để phù hợp với địa hình và đối tượng cần xử lý. Hệ
thống xử lý xây dựng đơn giản, không cần những đường ống phức tạp nên
lắp đặt và vận hành vô cùng thuận lợi.
-

Khối chất rắn EBB được thiết kế và chế tạo gọn nhẹ nên dễ vận chuyển đến
những nơi có dịa hình phức tạp.

Vũ Thị Ngọc Bích

14

LỎ’P K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

EBB cải tiến được thiết kế lấy nguồn oxy tự nhiên, tránh được tình trạng
khi hệ thống xử lý không có nguồn điện cấp vào thì khối chất rắn EBB vẫn
duy trì được sự sống cho v s v .
❖ Nhược điếm của vật liệu EBB
Nhược điểm lớn nhất của khối chất rắn EBB là không phù họp xử lý chất
thải ở những điểm có nồng độ s s cao, vì nồng độ này có thể gây tắc nghẽn
khối rỗng bên trong EBB, ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của v s v . Chính vì
thế, những nơi như hồ, ao có lượng bùn nhiều ở đáy người ta không xếp
EBB ở dưới mà xếp cách lượng bùn dưới đáy một khoảng cách thích hợp.
1.3.3. Những ứng dụng của EBB trên thế giới và tình hình nghiên cứu trong
nước
Trên thế giới:
Eco-Bio-Block (EBB) là một khối chất rắn được sản xuất thông qua quá
trình pha trộn các vật liệu như đá núi lửa kết họp gắn các hệ vi sinh vật thân
thiện với môi trường và được ứng dụng trong xử lý môi trường [13]. EBB được

cấp ba tăng bởi phát minh của công ty Koyoh Nhật Bản. Cơ chế hoạt động của
EBB được thực hiện thông qua vai trò của các v s v được gắn trong khối với mật
độ cao bởi độ rỗng và diện tích bề nặt tiếp xúc lớn của vật liệu. Trên thế giới đã
có những công trình công bố nghiên CÚOI cơ bản về sử dụng EBB trong việc loại
bỏ COD và Nitơ amoni trong nước thải sinh hoạt [9]. Thông thường EBB đảm
nhận vai trò loại bỏ các chất ô nhiễm bằng cách duy trì sự cân bằng tự nhiên và
loại bỏ liên tục các vi sinh vật có hại có trong nguồn nước bị ô nhiễm.
Bên cạnh đó nghiên cún của Hitoshi [8] đã khảo sát về vai trò của EBB
trong việc loại bỏ các ký sinh trùng, trứng muỗi trong nước thải và khả năng lọc
sạch nước thải để loại bỏ các chất ô nhiễm. Qua nghiên cún này tác giả đã thu
được nhũng số liệu có giá trị hữu hiệu về mặt khoa học trong việc làm rõ được
khả năng tăng hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm. Qua nghiên cứu này tác giả đã thu
được những số liệu có giá trị hũai hiệu về mặt khoa học trong việc làm rõ được

Vũ Thị Ngọc Bích

15

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

khả năng hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm và sản sinh ít chất pyriproxyfen, đây là
một pyridine có vai trò tiêu diệt các ấu trùng của động vật thân đốt và các vi
khuẩn Bacillus subtilis natto cố định trong khối EBB sẽ làm tăng hiệu quả xử lý.
Trong nghiên círu của Mohd lại đề cập đến vai trò của EBB trong việc
đánh giá chất lượng nước sông Sungai Kenawar Segamat tại Malaysia [10], các

tông số được nhóm tác giả tiến hành khảo sát để đánh giá như: hàm lượng oxy
hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (TDS), nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu
cầu oxy hóa học (COD), các họp chất nitơ NH4+, NO 3 NO 2 Qua nghiên cún
này tác giả đã kết luận việc ứng dụng EBB cho xử lý nước thải ô nhiễm tại các
lạch, mương, sông nhỏ là rất phù họp, mang lại hiệu quả cao, không sử dụng hóa
chất hay tốn chi phí về năng lượng cho qua trình. EBB còn được Ridzuan nghiên
cún rất tỉ mỉ và chi tiết về nhiều khía cạnh trong việc ứng dụng để xử lý nước
thải tại các ao hồ, sông nhỏ và mương dẫn của các khu dân cư ở Malaysia [11].
Tác giả đã đưa ra được những thông số về hữu cơ, nitơ thích hợp để ứng dụng
EBB trong xử lý nước thải sinh hoạt. Ket quả cuối cùng Ridzuan cho rằng EBB
rất phù họp cho xử lý theo mô hình mương ôxy hóa cho đối tượng nước thải
sinh hoạt tại các dân cư với mật độ không cao.
Được phát minh tại Nhật Bản và ngày được ứng dụng trên nhiều quốc
gia, EBB đã chúng minh được tính năng un Việt như không sử dụng hóa chất,
không tốn chi phí năng lượng và thân thiện với môi trường. Các dự án lớn ứng
dụng EBB trong xử lý nước thải của sông Melaka Malaysia, đặc biệt trong lĩnh
vục làm sạch các bể cá cảnh công nghệ EBB đã thể hiện vai trò rất rõ rệt tại
nhiều quốc gia Nhật Bản, Ấn Độ, Malaysia, Singapore... tuy nhiên giá thành
cao. Ví dụ minh họa ở H ình 1.4:

Vũ Thị Ngọc Bích

16

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Hình 1.4: EBB được ứng dụng trong xử lý nước sông Meỉaka Malaysia
Trong khi đó một nghiên cún trên quy mô pilot tại điểm xả thải Mayur
Vihar, Ấn Độ, tiến hành từ tháng 12 năm 2006 đến tháng 4 năm 2007 cho thấy
hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm đã giảm được xấp xỉ trên dưới 50% [14].
STT

Thông sô

Trước xử lý

Sau xử lý

Hiệu suât, %

1

Màu (Hazen Unit)

144

115

20,1

2

TDS (mg/1)

292

72

74,4

3

COD (mg/1)

387

193

50,1

4

BOD (mg/1)

167

81

50,9

5

Coliíòm tổng số (105)

3913,3

2084

54,0

6

Feacal Colifom (105)

744,7

477

41,4

7

Feacal

47,1

37,8

Streptococci 66,5

( 105)

Bảng 1.3: Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Độ
Ở trong nước:
Ớ Việt Nam, những nghiên cứu về EBB hiện vẫn chưa có một công

trình nghiên cún nào cụ thể, đây là một lĩnh vục hoàn toàn mới. Tuy nhiên tại
phòng Công nghệ xử lý nước, Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã bước đầu tiếp cận với EBB nguyên mẫu từ Nhật
Bản. Tại đây các nhà nghiên círu đã tìm ra công thức chế tạo EBB cải tiến bằng

Vũ Thị Ngọc Bích

17

LỎ’P K37C - Hóa học