Nghiên cứu xử lý COD nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 63 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG
---o0o---
NGUYỄN VĂN TRỌNG
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ COD NƯỚC RỈ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
An Giang 06/2011
TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG
NGUYỄN VĂN TRỌNG
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ COD NƯỚC RỈ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
GVHD:
Th.S TRƯƠNG ĐĂNG QUANG
KS. PHAN PHƯỚC TOÀN
GVPB:
Th.S HỒ LIÊN HUÊ
TS. PHẠM THỊ MAI THẢO
An Giang 05/2011
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
...................................................................................................................
Long xuyên, ngày 09 tháng 06 năm 2011
Giáo viên hướng dẫn
Th.S Trương Đăng Quang
LỜI CẢM ƠN
Trong quãng thời gian học tập tại trường Đại học An Giang, em đã
được quý Thầy Cô giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện để em có
được những kiến thức vững vàng cho hành trang bước vào đời.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn:
- Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa cùng toàn thể giáo viên
Bộ môn Môi trường và Phát triển bền vững, Khoa Kỹ thuật - Công
nghệ - Môi trường, trường Đại học An Giang, đã trang bị cho em nhiều
kiến thức thật bổ ích trong thời gian qua.
- Giáo viên hướng dẫn Th.S Trương Đăng Quang và Ks. Phan
Phước Toàn đã trực tiếp cố vấn, hướng dẫn tận tình, giúp đỡ và tạo mọi
điều kiện tốt nhất để em hoàn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp của
mình.
Trong quá trình thực hiện đề tài còn nhiều thiếu sót, rất mong quý
Thầy, Cô cùng các bạn đóng góp để nội dung của đề tài được hoàn chỉnh hơn.
Long Xuyên, ngày 09 tháng 06 năm 2011
Nguyễn Văn Trọng
MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU ......................................................................... 1
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU..................................................... 2
2.1. Tổng quan về phương pháp keo tụ ............................................ ….. 2
2.1.1. Khái niệm quá trình keo tụ........................................................ 2
2.1.2. Các phương pháp keo tụ............................................................ 2
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ............................... 4
2.1.4. Các loại hóa chất dùng trong quá trình keo tụ .......................... 5
2.2. Tổng quan về nước rỉ rác ................................................................. 5
2.2.1. Thành phần nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới ................. 5
2.2.2. Thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam.......................................... 8
2.3. Tổng quan về các công nghệ xử lý nước rỉ rác .............................. 13
2.3.1. Tổng quan chung ...................................................................... 13
2.3.2. Sơ lược về các công nghệ xử lý nước rỉ rác ............................. 14
2.4. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác ................................................. 23
2.4.1. Phương pháp sinh học .............................................................. 23
2.4.2. Phương pháp cơ học ................................................................. 23
2.4.3. Phương pháp hóa lý.................................................................. 24
2.5. Tổng quan về bãi rác Bình Đức........................................................ 24
2.5.1. Quy mô vị trí bãi rác Bình Đức................................................. 24
2.5.2. Hiện trạng môi trường bãi rác Bình Đức................................... 25
Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 26
3.1.Đối tượng nghiên cứu...................................................................... 26
3.2. Thời gian nghiên cứu...................................................................... 26
3.3. Mục tiêu nghiên cứu....................................................................... 26
3.3.1. Mục tiêu chung......................................................................... 26
3.3.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................... 26
3.4. Nội dung nghiên cứu ...................................................................... 26
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu................................................ 27
3.6. Phương pháp nghiên cứu................................................................ 27
3.6.1 Phương pháp thu thập thông tin ................................................ 27
3.6.2 Phương pháp thu mẫu nước....................................................... 27
3.6.3 Phương pháp phân tích mẫu ...................................................... 32
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: ........................................... 34
4.1. Khảo xác khả năng xử lý COD trong nước rỉ rác khi thay đổi lượng
phèn nhôm Al2(SO4)3 .................................................................................. 34
4.1.1. Thí nghiệm A, thực hiện với mẫu không pha loãng.................. 34
4.1.2. Thí nghiệm B, thực hiện với mẫu pha loãng tỷ lệ 3:1............... 36
4.1.3. Thí nghiệm C, thực hiện với mẫu pha loãng tỷ lệ 1:1............... 37
4.2. Khảo sát khả năng xử lý COD trong nước rỉ rác khi thay đổi lượng
phèn sắt FeCl3 ............................................................................................. 38
4.2.1. Thí nghiệm D, thực hiện với mẫu không pha loãng ................ 38
4.2.2. Thí nghiệm E, thực hiện với mẫu pha loãng tỷ lệ 3:1.............. 40
4.2.3. Thí nghiệm F, thực hiện với mẫu pha loãng tỷ lệ 1:1 .............. 42
4.3. So sánh hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác BCL Bình Đức của phèn
nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3 với mẫu không pha loãng.................... 43
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................ 45
5.1. Kết luận .......................................................................................... 45
5.2. Kiến nghị ........................................................................................ 46
Phụ lục ...................................................................................................... 47
Tài liệu tham khảo.................................................................................... 50
DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1: Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức ...................................... 15
Hình 2.2: Nồng độ các chất ô nhiễm sau các công đoạn xử lý. ............... 16
Hình 2.3: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc. .. 17
Hình 2.4: Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của Công ty Quốc Việt tại BCL
Phước Hiệp.................................................................................................. 21
Hình 2.5: Hiện trạng rác thải tại bãi rác Bình Đức .................................. 25
Hình 3.1: Các vị trí thu mẫu nước............................................................ 28
Hình 3.2:Thí nghiệm được thực hiện trên bộ Jar- Test............................ 31
Hình 3.3: Bố trí ống nghiệm COD trên giá đỡ......................................... 33
Hình 4.1: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
nhôm Al2(SO4)3 khi thay đổi liều lượng phèn với mẫu không pha loãng .. 36
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
nhôm Al2(SO4)3 khi thay đổi lượng phèn, mẫu pha loãng với tỉ lệ (3:1) .... 37
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
nhôm Al2(SO4)3 khi thay đổi lượng phèn, mẫu pha loãng với tỉ lệ (1:1) .... 38
Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
sắt FeCl3 khi thay đổi liều lượng phèn với mẫu không pha loãng .............. 40
Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
sắt FeCl3 khi thay đổi lượng phèn với mẫu pha loãng theo tỉ lệ (3:1)......... 41
Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phèn
sắt FeCl3 khi thay đổi lượng phèn với mẫu pha loãng theo tỉ lệ (1:1)......... 43
Hình 4.7: Biểu đồ so sánh hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác BCL Bình
Đức của phèn nhôm Al2(SO4)3 và phèn sắt FeCl3 mẫu không pha loãng... 45
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới .......... 6
Bảng 2.2: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á ................. 7
Bảng 2.3: Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí
Minh ........................................................................................................ 10
Bảng 2.4: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả
vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác .......... 16
Bảng 2.5: Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý ........................ 18
Bảng 2.6: So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc ..... 19
Bảng 2.7: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước
Hiệp .......................................................................................................... 22
Bảng 3.1: Tỉ lệ thể tích mẫu và hóa chất dùng trong phân tích COD ...... 32
Bảng 4.1: Thành phần nước rỉ rác BCL Bình Đức .................................. 34
Bảng 4.2: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn nhôm Al2 (SO4)3
.................................................................................................................. 35
Bảng 4.3: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn nhôm Al2 (SO4)3
mẫu pha loãng tỷ lệ 3:1 ............................................................................ 37
Bảng 4.4: Hiệu quả xử lý COD thay đổi lượng phèn nhôm Al2 (SO4)3 mẫu
Pha loãng tỷ lệ 1:1.................................................................................... 38
Bảng 4.5: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn sắt FeCl3 với mẫu
Không pha loãng ...................................................................................... 40
Bảng 4.6: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn sắt FeCl3 mẫu pha
loãng tỷ lệ 3:1........................................................................................... 41
Bảng 4.7: Hiệu quả xử lý COD khi thay đổi lượng phèn sắt FeCl3 với mẫu
Pha loãng tỷ lệ 1:1.................................................................................... 42
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
ĐC: Đối chứng
BCL: Bãi chôn lấp
NRR: Nước rỉ rác
COD: Nhu cần oxi hóa học
BOD: Nhu cầu oxi sinh hóa
SS: Chất rắn lơ lửng
Dd: Dung dịch
TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Bảng 2.3: Thành phần nước rỉ rác của một số BCL TP.HCM
KẾT QUẢ
CHỈ TIÊU
ĐƠN VỊ
Thời gian lấy
mẫu
pH
TDS
Độ cứng tổng
Ca2+
SS
VSS
COD
Gò Cát
Phước Hiệp
Đông Thạnh
NRR mới
2,3,4/2002
NRR cũ
8/2006
NRR mới
1,4/2003
NRR cũ
4/03-8/06
NRR 2,4/2002
NRR
8,11/2003
-
4,8 – 6,2
7,5 – 8,0
5,6 – 6,5
7,3 – 8,3
6,0 – 7,5
8,0 – 8,2
mg/l
7.300 –
12.200
9.800 –
16.100
18.260 –
20.700
6.500 – 8.470
10.950 –
15.800
9.100 – 11.100
590
5.733 –
8.100
-
1.533 – 8.400
1.520 – 1.860
mgCaCO3/l 5833 – 9.667
mg/l
1.670 –
2.740
40 – 165
2.031 –
2.191
110 – 6570
1.122 – 1.1840
100 – 190
mg/l
1.760 –
4.310
90 – 4.000
790 – 6.700
-
1.280 – 3.270
169 – 240
mg/l
1.120 –
3.190
-
-
-
-
-
mgO2/l
39.614 –
59.750
2.950 –
7.000
24.000 –
57.300
1.510 – 4.520
38.533 –
65.333
916 – 1.702
GVHD: Th.S Trương Đăng Quang – Ks Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
- 10 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
BOD
mgO2/l
30.000 –
48.000
1.010 –
1.430
18.000 –
48.500
240 – 2.120
33.570 –
56.250
235 – 735
mg/l
297 – 790
1.360 –
1.720
760 – 1.550
1.590 – 2.190
1.245 – 1.765
520 – 785
mg/l
336 – 678
-
252 – 400
110 – 159
202 – 319
-
mg/l
1.600 –
2.340
-
2.300 –
2.560
-
-
30 – 45
Humic
mg/l
-
297 – 359
250 – 350
767 – 1.150
-
275 – 375
Lignin
mg/l
-
52 – 86
-
74,7
-
36,2 – 52,6
Dầu Khoáng
mg/l
-
-
-
-
10 – 16,5
H 2S
mg/l
106
-
4.0
-
-
-
Phenol
mg/l
-
-
-
-
-
0,32 – 0,60
N-NH3
N-Organic
SO4
-
KẾT QUẢ
CHỈ TIÊU
Gò Cát
Thời gian lấy
mẫu
ĐƠN VỊ
Phospho tổng
mg/l
NRR mới
Phước Hiệp
NRR mới
2-4/2002
NRR cũ
8/2006
55 – 90
14 – 55
GVHD: Th.S Trương Đăng Quang – Ks Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
Đông Thạnh
NRR
1-4/2003
NRR cũ
4/03- 8/06
2-4/2002
5 – 30
7 – 20
14 – 42
NRR 8-11/2003
11 - 18
- 11 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
N-NH3
mg/l
297 – 790
1.360 –
1.720
582 – 1547
369 – 391
1.602 – 2.570
520 – 1.970
Mg2+
mg/l
404 – 687
119
-
-
259 – 265
373
Fe tổng
mg/l
204 – 208
13,0
-
-
-
64 – 120
Al
mg/l
0,04 – 0,50
-
-
-
0,23 – 0,26
-
Zn
mg/l
93,0 – 202,1
KPH
0,25
-
-
0,3 – 0,48
Cr Tổng
mg/l
0,04 – 0,05
KPH
KPH
-
KPH
0,00 – 0,05
Cu
mg/l
3,50 -4,00
0,22
0,25
-
0,85 – 3,00
0,1 – 0,14
Pb
mg/l
0,32 – 1,90
0,076
0,258
-
14 – 21
0,006 – 0,05
Cd
mg/l
0,02 -0,10
KPH
0,008
-
0,00 – 0,03
0,002 – 0,008
Mn
mg/l
14,50 -32,17
0,204
33,75
-
4,22 – 11,33
0,66 – 0,73
Ni
mg/l
2,21 – 8,02
0,458
0,762
-
0,63 – 184
0,65 -0,1
Hg
mg/l
-
-
0,01
-
-
0,01 – 0,04
As
mg/l
-
-
-
-
-
0,010 – 0,022
Sn
mg/l
-
-
KPH
-
GVHD: Th.S Trương Đăng Quang – Ks Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
2,20 – 2,50
(Nguồn: Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN)
- 12 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 1: GIỚI THIỆU
Hiện nay, xã hội đang trên đà phát triển, quá trình đô thị hóa diễn ra ngày
càng mạnh mẽ. Rác thải sinh hoạt theo đó cũng ngày càng gia tăng nhiều hơn
về số lượng, đa dạng hơn về tính chất. Tiến bộ kỹ thuật trong công nghệ xử lý
môi trường đã đóng góp nhiều vào quá trình giảm thiểu ô nhiễm, khống chế
các tác động phát sinh từ quá trình xử lý rác thải đô thị. Tuy nhiên, hiện trạng
các bãi chôn lấp chất thải rắn ở nhiều đô thị Việt Nam chưa được xử lý triệt
để, tồn đọng từ nhiều thập kỷ trước đây đang ngày càng gây ảnh hưởng lớn
đến đời sống, sinh hoạt của một bộ phận cư dân đô thị. Bãi rác Bình Đức để
chôn lấp rác thải khu vực thành phố Long Xuyên tỉnh An Giang là một trong
những “điểm đen” về môi trường như thế.
Bên cạnh việc phải chú tâm xử lý rác thải, ở các bãi chôn lấp rác còn gặp
phải vấn nạn không nhỏ là nước rỉ rác, hay còn gọi là nước rác. Lượng nước
này không lớn nhưng lại mang hàm lượng ô nhiễm rất cao, nếu không được xử
lý đúng mức thì nó có thể gây ô nhiễm môi trường nước mặt hoặc xâm nhập
vào môi trường đất, sau đó đi vào các mạch nước dưới đất làm ô nhiễm nguồn
nước ngầm và có thể làm biến đổi đặc tính của đất. Chính vì thế, vấn đề xử lý
nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp đã và đang là một trong những vấn đề vô cùng
cấp thiết ở Việt Nam nói chung và tỉnh An Giang nói riêng.
Nước rỉ rác có thành phần các chất ô nhiễm đa dạng và phức tạp với
hàm lượng rất cao như: BOD, SS, NH4+, kim loại nặng…, đặc biệt là COD. Để
xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép đòi hỏi phải trải qua cả
một dây chuyền công nghệ phức tạp, tốn kém với nhiều công đoạn xử lý khác
nhau. Trong đó, quá trình keo tụ là một trong những công đoạn quan trọng xử
lý hàm luợng COD của nước rỉ rác khá hiệu quả. Vì thế tôi thực hiện đề tài
“Nghiên cứu xử lý COD nước rỉ rác bằng phuơng pháp keo tụ ” nhằm góp
phần cải thiện môi trường ngày càng tốt hơn.
Xuất phát từ những nghiên cứu sơ lược và điều kiện hiện có, nhiệm vụ
đặt ra đối với đề tài này là đánh giá hiệu quả xử lý COD của nước rỉ rác (mẫu
nước lấy tại bãi rác Bình Đức, thành phố Long Xuyên) bằng một số hóa chất
keo tụ thông dụng trong điều kiện phòng thí nghiệm và chúng tôi tin rằng kết
quả nghiên cứu của đề tài này hoàn tòan có thể mở rộng triển khai ứng dụng
vào thực tế.
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-1-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về phương pháp keo tụ
2.1.1. Khái niệm quá trình keo tụ
Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó các
hạt keo nhỏ lơ lững trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với
nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và có thể tách nước ra khỏi
chúng dễ dàng bằng các biện pháp lắng hay tuyển nổi. Các chất keo tụ thường
được sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt dưới dạng dung dịch hòa tan, các chất
điện ly hoặc các chất cao phân tử (Phạm Thị Mai Thảo, 2007).
2.1.2. Các phương pháp keo tụ
a/ Phương pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản
Bản chất của phương pháp là cho vào nước các chất điện ly ở dạng ion
đơn giản ngược dấu. Khi nồng độ các ion ngược dấu tăng lên thì càng có nhiều
ion được chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép, dẫn tới việc giảm
điện thế zeta, đồng thời lực đẩy tĩnh điện cũng giảm đi. Nhờ chuyển động
Brown, các hạt keo với điện tích nhỏ khi va chạm dễ kết dính bằng lực hút
phân tử VanderWalls, tạo nên các bông cặn lớn hơn.
Quá trình keo tụ bằng các chất điện ly đơn giản được xem như một cơ
chế tối ưu vì nó giải thích sự nén điện trong lớp khuếch tán và lớp điện tích
kép để phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo trong nước. Mặt dù vậy, trong
thực tế, quá trình keo tụ dùng chất điện ly đơn giản ít có ý nghĩa, do nồng độ
chất điện ly để đạt tới việc phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo đòi hỏi rất
cao.
Cũng như các biện pháp keo tụ khác, keo tụ dùng các chất điện ly đơn
giản đòi hỏi liều lượng chất điện ly cho vào nước phải thật chính xác. Nếu
nồng độ chất điện ly trong nước vượt quá mức cần thiết sẽ dẫn đến quá trình
tích điện trở lại đối với hạt keo, làm điện thế zeta tăng lên, hiệu quả keo tụ
giảm đi và hệ keo trong nước sẽ trở về trạng thái bền vững.
b/ Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu
Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị 3, còn
gọi là phèn nhôm hoặc sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hóa chất rất thông
dụng trong xử lý nước cấp, nhất là xử lý nước sinh hoạt. Các muối này được
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-2-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
đưa vào nước với dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch chúng phân ly
thành các cation và anion theo phản ứng sau:
Al2SO4
2Al3+ + 3SO42-
FeCl3
Fe3+ + 3Cl-
Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại, chúng có khả năng ngậm nước tạo
thành phức chất hexa Me(H2O)63+ trong đó Me có thể là Al3+ hoặc Fe3+). Tuỳ
thuộc vào giá trị pH của môi trường mà chúng có khả năng tồn tại ở các điều
kiện khác nhau.
Khi tăng pH, các phản ứng xảy ra như sau:
Tăng axit:
Me(H2O)63+ + H2O
Me(H2O)5OH2+ +H3O+
Me(H2O)52+ + H2O
Me(H2O)4(OH)2+ + H3O+
Me(H2O)3+ +3H2O +H3O+
Tăng kiềm: Me(H2O)4(OH)2+ + H2O
Me(H2O)3 + OH-
Me(OH)4-
Me+ =Al3+ ; Fe3+
Với nhôm khi pH bắt đầu từ 6 trở lên và với sắt khi pH bắt đầu từ 5 trở
lên, các phản ứng dừng lại ở trạng thái hydroxit Me(OH)3 kết tủa lắng xuống.
Độ hòa tan của các hydroxit Me(OH)3 này quá nhỏ nên ở pH tối ưu, các ion
kim loại này được tách hết ra khỏi nước. Quá trình tạo thành Me(OH)4- chỉ
xảy ra khi pH ≥ 7,5 đối với nhôm và pH ≥ 10 đối với sắt.
Các hydroxit nhôm hoạt sắt tạo thành khác nhau tùy thuộc vào pH và các
điều kiện của quá trình, song chúng đều là những hợp chất mang điện dương
và có hoạt tính tạo bông keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn. Các bông keo
này khi lắng xuống sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn chất hữu cơ,
chất mang mùi vị…tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nước.
Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, phèn sắt ta thấy có khả năng
tạo ra ba loại bông cặn sau:
+ Loại thứ nhất là tổ hợp của hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động
zeta, loại này chiếm số ít.
+ Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với
nhau và trung hoa điện tích. Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ
trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng cũng không đáng kể.
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-3-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
+ Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ
với các anion có trong nước nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả
năng hấp thụ các chất bẩn trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn.
Trong xử lý nước bằng keo tụ, loại bông cặn thứ ba chiếm ưu thế và có tính
quyết định đến hiệu quả keo tụ nên các điều kiện ảnh hưởng đến sự hình thành
bông cặn loại này được quan tâm hơn cả.
c/ Keo tụ hoặc tăng cường quá trình keo tụ bằng các hợp chất
cao phân tử.
Quá trình này sử dụng các chất cao phân tử tan trong nước, chúng có cấu
tạo mạch dài, với phân tử lượng từ 103 đến 107g/mol và đường kính phân tử
trong dung dịch vào khoảng 0,1μm đến 1μm. Chúng cũng còn được sử dụng
làm chất trợ keo tụ, tức là sử dụng cùng với phèn nhôm hoặc sắt là những chất
keo tụ chính. Chúng giúp cho các quá trình keo tụ xảy ra nhanh hơn và tạo ra
các bông keo có kích thước lớn hơn để có thể tách ra khỏi nước dễ dàng.
Dựa vào hóa trị người ta có thể phân chia các loại cao phân tử dùng
trong keo tụ ra làm ba loại: loại anion, loại cation và loại không ion. Ngoài ra
cũng có thể phân chia chúng theo cấu tạo hóa học, theo độ lớn phân tử lượng
và độ tích điện của chúng. Ngoài các chất cao phân tử tự nhiên người ta còn sử
dụng cả các chất cao phân tử tổng hợp làm chất keo tụ. Trong xử lý nước sinh
hoạt người ta thường dùng các chất cao phân tử tự nhiên, các poly-acrylamit
anion và không ion.
2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ
- Độ pH của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thủy phân. Khi
pH > 4,5 thì không xảy ra quá trình thủy phân. Khi pH > 7,5 làm cho muối
kiềm ít tan và hiệu quả keo tụ bị hạn chế. Phèn nhôm đạt được hiệu quả keo tụ
cao nhất khi nước có pH = 5,5 ÷ 7,5.
- Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Nhiệt độ của nước
cao thì tốc độ keo tụ xảy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt được càng cao,
giảm lượng phèn cho vào nước. Độ đục của nước nguồn càng cao, ảnh hưởng
của nhiệt độ càng rõ rệt. Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng phèn nhôm vào
khoảng 20 ÷ 40oC, tốt nhất là 35 ÷ 40oC.
Ngoài ra còn có một số nhân tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình keo
tụ như: các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng
phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng….
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-4-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
2.1.4. Các loại hóa chất dùng trong quá trình keo tụ
Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất phản ứng
thích hợp như: phèn nhôm Al2(SO4)3 ; phèn sắt loại FeSO4 hoặc loại FeCl3.
Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.
- Dùng phèn nhôm: khi cho phèn nhôm vào nước chúng phân li thành
các ion Al3+ , sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3
Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+
Trong phản ứng thủy phân trên đây, ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định
đến hiệu quả keo tụ được tạo thành, còn giải phóng ra các ion H+. Các ion H+
sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước (được đánh giá bằng HCO3-).
Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước thấp, không đủ để trung hòa ion H+ thì
cần phải kiềm hóa nước. Chất dùng để kiềm hóa thông dụng nhất là vôi (CaO).
Một số trường hợp khác có thể dùng sôđa (Na2CO3) hoặc xút (NaOH).
- Dùng phèn sắt: phèn sắt chia làm hai loại: phèn sắt (II) và phèn sắt
(III).
Phèn sắt (II) FeSO4 khi cho vào nước phân li thành Fe2+ và bị thủy phân
thành Fe(OH)2:
Fe2+ +2H2O = Fe(OH)2 + 2H2
Fe(OH)2 vừa được tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước lớn, khi
trong nước có oxi hòa tan, Fe(OH)2 sẽ bị oxi hóa thành Fe(OH)3.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
3+
Fe
Phèn sắt III loại FeCl3 hoặc Fe2(SO4)3 khi cho vào nước phân li thành
bị phân hủy thành Fe(OH)3.
Fe3+ +3H2O = Fe(OH)3 + 3H+
Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình
thành nhanh chóng khi pH = 5,5 - 6,5. Phèn sắt III khi thủy phân ít bị ảnh
hưởng của nhiệt độ.
2.2. Tổng quan về nước rỉ rác
2.2.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số nước trên thế gới.
Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải
rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng. Trong hầu hết các bãi
chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-5-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá
trình phân hủy các chất thải. Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số.
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
như sau:
- Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và
tỷ trọng chất thải;
- Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp;
- Thời gian vận hành bãi chôn lấp;
- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí;
- Điều kiện quản lý chất thải;
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 chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó
hoặc không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ
thay đổi cấu trúc. Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế
giới được trình bày cụ thể trong bảng 2.1 và bảng 2.2.
Bảng 2.1: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới
Columbia
Canada
Đức
Pereira
(5 năm vận
hành)
Clover Bar
(Vận hành từ
năm 1975)
BCL CTR
đô thị
-
7,2 – 8,3
8,3
-
mg/l
4.350 –
65.000
1.090
2.500
mg/l
1.560 –
48.000
39
230
NH4
mg/l
200 – 3.800
455
1.100
Chất rắn tổng
cộng
mg/l
7.990 –
89.100
-
-
Thành phần
pH
COD
BOD
Đơn vị
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-6-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Chất rắn lơ lửng
mg/l
190 – 27.800
-
-
Tổng chất rắn
hoà tan
mg /l
7.800 –
61.300
-
-
Tổng
phosphat(PO43-)
mg/l
2 – 35
-
-
mgCaCO3/l
3.050 – 8.540
4.030
-
Ca
mg/l
-
-
200
Mg
mg/l
-
-
150
Na
mg/l
-
-
1.150
Độ kiềm tổng
Nguồn:(Công ty môi trường tầm nhìn xanh)
Bảng 2.2: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á
Thái Lan
Thành
Phần
Hàn Quốc
Đơn Vị
BCL
pathumthani
Sukdowop
NRR 1 năm
Sukdowop
NRR 12 năm
-
7,8 – 8,7
5,8
8,2
µS/cm
19.400 –
23.900
COD
mg/l
4.119 – 4.480
12.500
2.000
BOD5
mg/l
750 – 850
7.000
500
SS
mg/l
141 – 410
400
20
N-NH3
mg/l
1.764 – 2.128
200
1.800
Phospho
tổng
mg/l
25 – 34
-
-
Cl-
mg/l
3.200 – 3.700
4.500
4.500
Zn
mg/l
0,873 – 1,267
-
-
Cd
mg/l
-
-
Pd
mg/l
-
-
pH
Độ dẫn điện
0,09 – 0,330
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-7-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Cu
mg/l
0,1 – 0,157
-
-
Cr
mg/l
0,495 – 0,657
-
-
mgCaCO3/l
-
2.000
10.000
Độ kiềm
(Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002)
Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu
vực nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ
COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mg/l) đối với nước rỉ rác mới
và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL cũ. Từ các số liệu thống kê trên cho
thấy, trong khi giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng
độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng
độ NH3 trong nước rỉ rác cũ rất cao (nồng độ trung bình khoảng 1.800mg/l).
Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ
phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào
giai đoạn hoạt động ổn định. Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ
BOD5/COD, trong thời gian đầy tỷ lệ này có thể lên đến 80-90%, với tỷ lệ
BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân
hủy sinh học còn đối với các bãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này thường rất thấp nằm
trong khoảng 0,05 – 0,2, tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít
humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học.
2.2.2 Thành phần nước rỉ rác Việt Nam.
Hiện nay, Việt Nam có một số BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh
đang hoạt động như: BCL Nam Sơn, BCL Phước Hiệp số 2, BCL Gò Cát…
Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác và hầu hết các
BLC đã nhận rác nhưng hệ thống xử lý nước rỉ rác vẫn chưa xây dựng, đây
chính là một trong những nguyên nhân gây tồn đọng nước rỉ rác làm ô nhiễm
đến môi trường. Hoặc khi đã có hệ thống xử lý nước rỉ rác thì công suất xử lý
của các hệ thống này hầu như không giải quyết hết được lượng nước rỉ rác
phát sinh hằng ngày tại BCL, do đó đa số các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL
hiện nay đều trong tình trạng đầy và không thể tiếp nhận nước rỉ rác thêm nữa.
Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi
khác xử lý (BCL Gò Cát) hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa nước rỉ rác
để giải quyết tình hình ứ đọng nước rỉ rác như hiện tại BCL là công trình
tương đối mới với Việt Nam, do đó việc vận hành BCL chưa đúng với thiết
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-8-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
kế, hoạt động quá tải của BCL, và sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trượt
đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt,…) đã làm thành phần nước rỉ rác
thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước rỉ rác.
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. Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa
nhiều kilomet, nước rỉ rác 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, NH3, SO4,...) và tính
chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí,...) của nước rỉ rác phát sinh
từ các 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 hoá chất tối ưu và xây dựng qui trình vận hành thích hợp.
Thành phần nước rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình
bày trong bảng 2.3
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
-9-
Khóa luận tốt nghiệp đại học
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
- 10 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
- 11 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
- 12 -
Khóa luận tốt nghiệp đại học
Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉ rác mới tại 3
BCL đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên
50.000mg/l, tỉ lệ BOD5/COD cao trong khoảng 0,5 – 0,9, nồng độ NH3 không
cao và giá trị pH thấp đối với nước rỉ rác mới nhưng chỉ sau một thời gian
ngắn vận hành nồng độ COD, BOD giảm rất đáng kể, tỉ lệ BOD5/COD thấp,
nồng độ NH4+ tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng.
Nhìn chung thành phần nước rỉ rác mới của các BCL ở Việt Nam cũng
tương tự như trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu
(COD: 45.000 mg/l, BOD: 30.000 mg/l) và giảm dần theo thời gian vận hành
của BCL, các hợp chất hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học
tích lũy và tăng dần theo thời gian vận hành. Khi thời gian vận hành BCL càng
lâu hàm lượng amonium càng cao. Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn
nước rỉ rác mới.
2.3. Tổng quan về các công nghệ xử lý nước rỉ rác
2.3.1. Tổng quan chung
Do đặc tính, tính chất nước rỉ rác là loại nước có màu tối, mùi khó chịu
và chứa hàm lượng rất cao chất hữu cơ trong đó phần lớn là những chất khó
phân hủy sinh học.
Điều này làm cho việc xử lý nước rỉ rác trở nên khó khăn hơn xử lý nước
sinh hoạt rất nhiều và giá thành cao. Đặc biệt ở Việt Nam do tính chất đặc thù
của việc tiếp nhận các nguồn rác không được phân loại, hầu hết nước rỉ rác từ
các bãi rác ở nước ta có thành phần rất phức tạp hàm lượng các thành phần
độc hại cao làm cho việc xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học đạt hiệu
quả rất thấp. Các chỉ tiêu chính cần xử lý đối với nước thải là:
- Các kim loại nặng độc hại đối với môi trường và đối với các hệ thống
xử lý bằng vi sinh nếu áp dụng. Điều nguy hiểm là các kim loại này chủ yếu
nằm dưới dạng các phức bền khó phân tích và khó xử lý.
- Hàm lượng chất hữu cơ ( biểu diễn bằng chỉ tiêu COD) rất cao. Ngoài
ra chỉ tiêu này rất phù hợp với tuổi của bãi rác.
- Hệ thống xử lý ổn định, được xử lý khép kín lâu dài toàn bộ lượng
nước rác rỉ ra từ bãi rác.
- Giá thành xử lý có thể chấp nhận được.
GVHD: ThS Trương Đăng Quang – KS Phan Phước Toàn
SVTH: Nguyễn Văn Trọng
- 13 -
