Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nước rác

Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... 4
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................. 5
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... 6
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. 7
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC RỈ RÁC ................................................ 10
1.1. Sự hình thành nƣớc rỉ rác ................................................................................ 10
1.2. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác trên thế giới ......................................... 13
1.3. Quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp....................................... 16
1.4. Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác ......................................................... 18
1.5. Đặc trƣng nƣớc rác tại một số thành phố lớn của Việt Nam .......................... 20
1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng tới thành phần nƣớc rỉ rác ........................................... 22
1.6.1 Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ ........................................................... 23
1.6.1.1 Ảnh hƣởng của thời gian chôn lấp ............................................................. 23
1.6.1.2 Ảnh hƣởng của thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn .... 24
1.6.1.3 Ảnh hƣởng của chiều sâu bãi chôn lấp ...................................................... 25
1.6.1.4 Ảnh hƣởng từ thành phầnchôn lấp bổ sung ............................................... 25
1.6.2 Ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng ......................................................... 25
1.6.2.1 Ảnh hƣởng của độ ẩm và nhiệt độ ............................................................. 25
1.6.2.2 Ảnh hƣởng của các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi ............................. 26
1.7. Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác ........................................................................... 26
1.7.1. Công nghệ xử lý nƣớc rác trên thế giới và Việt Nam .................................. 26
1.7.2. Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ SBR trong xử lý nƣớc rỉ rác ........ 38
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÔNG NGHỆ SBR ........................... 40
2.1. Giới thiệu chung về công nghệ SBR .............................................................. 40
2.2. Các giai đoạn chính của công nghệ ................................................................ 40
2.3. Các quá trình sinh học diễn ra trong bể SBR.................................................. 42

1


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

2.3.1. Quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ ....................................................... 42
2.3.2. Quá trình nitrat hóa ...................................................................................... 42
2.3.3 Quá trình khử nitrat....................................................................................... 43
2.4. Ƣu nhƣợc điểm của công nghệ ....................................................................... 44
2.4.1. Ƣu điểm ....................................................................................................... 44
2.4.2. Nhƣợc điểm.................................................................................................. 45
CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SBR TRONG XỬ LÝ
NƢỚC RỈ RÁC VÀ KẾT QUẢ THẢO LUẬN .................................................... 46
3.1. Mục tiêu, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu ........................................... 46
3.1.1. Mục tiêu của đề tài ....................................................................................... 46
3.1.2. Đối tƣợng, phạm vi thời gian của nghiên cứu ............................................. 46
3.1.3. Ý nghĩa và tính thực tiễn của nghiên cứu .................................................... 46
3.1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 46
3.2. Nội dung nghiên cứu....................................................................................... 47
3.2.1. Quá trình xử lýhóa lý nƣớc rác .................................................................... 47
3.2.2. Quá trình xử lý sinh học .............................................................................. 48
3.2.3. Thông số kĩ thuật của mô hình SBR ............................................................ 49
3.3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận .................................................................... 51
3.3.1. Giai đoạn thích nghi của bùn với nƣớc rác .................................................. 51
3.3.2. Giai đoạn oxic (hiếu khí) ............................................................................. 53
3.3.3. Giai đoạn anoxic (thiếu khí) ........................................................................ 57
3.2.5. Thí nghiệm kiểm chứng: .............................................................................. 64
KẾT LUẬN............................................................................................................ 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 66

PHỤ LỤC .............................................................................................................. 68

2


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Hà Nội, 10/03/2015
Học viên

Dương Quốc Hiệp

3


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy PGS.TS Đặng
Xuân Hiển - ngƣời đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt nhất để
em có thể hoàn thành luận văn. Trong khoảng thời gian qua, thầy là ngƣời truyền
đạt kiến thức, kinh nghiệm vận hành hệ thống và là ngƣời theo sát quá trình thực
nghiệm của em.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Viện Khoa Học và Công Nghệ
Môi Trƣờng, các cán bộ hƣớng dẫn thí nghiệm đã giúp đỡ nhiệt tình trong thời gian
vừa qua.

Xin cảm ơn các bạn cùng nhóm nghiên cứu về nƣớc rỉ rác cũng nhƣ các bạn
lớp Kỹ thuật Môi Trƣờng đã cùng đồng hànhtrong thời gian thí nghiệm nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, 10/03/2015

Học viên
Dương Quốc Hiệp

4


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
CTR

:

Chất thải rắn;

SBR

:

Bể xử lý hiếu khí hoạt động theo m (Sequencing Batch Reactor);

UASB

:

Bể phản ứng sinh học kỵ khí (Upflow Anaerobic Sludge Blanket);

MBR

:

Bể sinh học màng vi lọc (Membrance Bio Reactor);

DAF

:

Tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air Flotation);

VFAs

:

Axit béo dễ bay hơi (Volatile Fatty Acids);

MBBR :

Công nghệ xử lý nƣớc thải màng sinh học chuyển động đệm
(Moving bed biofilm reactor);

COD

:

Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand);

BOD

:

Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand);

DO

:

Nồng độ oxi hòa tan (Dissolved Oxygen);

TSS

:

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid);

PBCs

:

Polychloro biphenyls;

TKN

:

Tổng sốnitơ Kjeldahl;

TDS

:

Tổng chất rắn hòa tan (Total dissolved solids);

HSXL

:

Hiệu suất xử lý

HSCH

:

Hiệu suất chuyển hóa

MAP

:

Magnesium – Amonium – Phosphate;

SVI

:

Chỉ số thể tích bùn ( Sludge Volume Index).

5


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 - Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới .................... 14
Bảng 1.2 - Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á ........................... 14
Bảng 1.3- Bảng so sánh nƣớc rác mới và cũ ......................................................... 18
Bảng 1.4 –Đặc trƣng chất lƣợng nƣớc rác tại bãi rác Nam Sơn[4 ....................... 20
Bảng 1.5 –Đặc trƣng chất lƣợng nƣớc rác tại bãi chôn lấp G Cát, Phƣớc Hiệp TP Hồ Chí Minh và bãi chôn lấp Tràng Cát – Hải Ph ng [4 ............................... 21
Bảng 1.6 -Thành phần nƣớc rỉ rác của BCL Phƣớc Hiệp thay đổi theo mùa (mẫu
lấy tại hố thu ô số 3, mẫu lấy từ tháng 12/2008 đến tháng 12/2009) [4] ............... 24
Bảng 1.7 -Nồng độ các chất ô nhiễm trƣớc và sau xử lý ...................................... 28
Bảng 1.8 - Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội [1] 36
Bảng 2.1 -Tham số thiết kế đặc trƣng của SBR:[3] ............................................... 41
Bảng 3.1. Kết quả thành phần nƣớc rác sau khi xử lý hóa lý ................................ 48
Bảng 3.2 : Các thông số đầu vào hệ thống SBR .................................................... 51
Bảng 3.3: Các thông số đo đạc trong quá trình thích nghi bùn ............................. 52
Bảng 3.4: Hiệu suất xử lý COD, Amoni theo các khoảng thời gian từ 4 – 24 h của
giai đoạn hiếu khí ................................................................................................... 54
Bảng 3.5 : Biến thiên nồng độ Nitrat và Nitrit trong hệ thống .............................. 58
Bảng 3.6: Kết quả kiểm chứng một số thông số chính trong chu trình SBR. ....... 64

6


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sự hình thành nƣớc rác trong bãi chôn lấp ............................................ 12
Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nƣớc rác ......................................................................... 13
Hình 1.3: Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc ................. 27
Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc rác tại URM – Nova Scotia – Canada .... 29
Hình 1.5: Sơ đồ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 1 (USEPA) ............................... 30
Hình 1.6: Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nƣớc rỉ rác Nam Sơn [4 . 32
Hình 1.7: Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn [4 ................... 34
Hình 2.1: Các pha phản ứng trong một chu kỳ của bể SBR .................................. 41
Hình 3.1: Vị trí lấy mẫu nƣớc rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn – Hà Nội ............. 47
Hình 3.2: Bùn hoạt tính đƣợc hoạt hóa .................................................................. 49
Hình 3.3: Mô hình hệ thống SBR trong phòng thí nghiệm (C5-10) ...................... 49
Hình 3.4: Máy thổi khí và bơm cấp nƣớc thải dùngtrong hệ thống....................... 50
Hình 3.5: Tốc độ tăng trƣởng của bùn hoạt tính trong quá trình hoạt hóa ............ 52
Hình 3.6: Biến thiên chỉ số lắng của bùn trong giai đoạn hoạt hóa ....................... 53
Hình 3.7: Đồ thị mô tả hiệu suất xử lý COD trong giai đoạn oxic ........................ 55
Hình 3.8: Đồ thị mô tả hiệu suất xử lý Amoni trong giai đoạn oxic ..................... 56
Hình 3.9: Hệ thống trong giai đoạn oxic và sau lắng 30 phút ............................... 59
Hình 3.10: Biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí
(thí nghiệm 1)......................................................................................................... 60
Hình 3.11: Biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí
(thí nghiệm 2)......................................................................................................... 60
Hình 3.12: Biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí
(thí nghiệm 3)......................................................................................................... 61
Hình 3.13: Biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu khí
(thí nghiệm 4)......................................................................................................... 61

7

Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

MỞ ĐẦU
Kinh tế ngày càng phát triển, chất lƣợng cuộc sống con ngƣời càng cao, theo
đó lƣợng chất thải ra môi trƣờng càng tăng nhanh chóng, nhất là ở các thành phố
lớn nhƣ Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Ph ng... Năm 2010, trung bình mỗi
ngƣời dân ở thành thị phát thải 1 kg rác/ngƣời/ngày [1 . Lƣợng chất thải rắn tăng
nhanh khiến các bãi chôn lấp chịu áp lực lớn, đồng thời theo đó nƣớc rỉ rác phát
sinh tại các bãi rác tập trung là vấn đề càng đáng báo động. Với thành phần phức
tạp do quá trình chôn lấp không đảm bảo các yêu cầu nghiêm ngặt, nƣớc rỉ rác ở
Việt Nam đang trở thành một vấn đề đặc biệt quan tâm trong công tác quản lý chất
thải rắn và xử lý nƣớc thải.
Nƣớc rỉ từ bãi chôn lấp rác(c n gọi là nƣớc rác) là nƣớc thấm qua lớp rác của
các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng dƣới của bãi chôn
lấp. Nƣớc rác hình thành từ nhiều nguồn khác nhau nhƣng chủ yếu gồm 5 nguồn
chính: Nƣớc mƣa chảy tràn, thấm từ nguồn nƣớc ngầm, thấm từ nƣớc mƣa, độ ẩm
trong rác, nƣớc đƣợc hình thành do các phản ứng trong bãi chôn lấp. Trên thế giới,
đặc biệt là ở Châu Âu và Mĩ, đã có rất nhiều những nghiên cứu và áp dụng các công
nghệ sinh học vào xử lý nƣớc rỉ rác. Tại Việt Nam, vấn đề xử lý nƣớc rỉ rác mới chỉ
thực sự đƣợc quan tâm trong khoảng 15 năm trở lại đây nhƣng các hệ thống xử lý
nƣớc rỉ rác chƣa đạt đƣợc những hiệu quả nhƣ mong muốn. Nguyên nhân là do việc
phân loại rác thải tại nguồn chƣa đƣợc thực hiện rộng rãi, thƣờng đƣợc thu gom
chung và mang chôn lấp tại các bãi rác. Ngoài ra, một số ít chất thải độc hại đƣợc
đem chôn lấp cùng với chất thải đô thị (nhƣ pin thải, lọ đựng hóa chất,lọ đựng thuốc
trừ sâu …) dẫn đến thành phần độc tố, kim loại nặng trong nƣớc rỉ rác khá cao.
Xử lý sơ bộ là một trong những khâu quan trọng nhất trong toàn bộ hệ thống
xử lý nƣớc rỉ rác. Nếu khâu xử lý sơ bộ tốt sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho khâu xử lý
sinh học đạt hiệu suất cao nhất. Những bãi chôn lấp tại Việt Nam cũng đã sử dụng
hệ thống bể UASB, SBR, AS trong khâu xử lý sinh học nhƣng chƣa đạt đƣợc hiệu
quả mong muốn. Vì vậy, việc tập trung nghiên cứu một công nghệ sinh học, nhằm

8


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

đạt đƣợc hiệu quả xử lý cao, làm việc ổn định và chi phí đầu tƣ không quá lớn trong
xử lý nƣớc rỉ rác là điều cần thiết.
SBR (Sequence Bath Reactor): Là phƣơng pháp xử lý nƣớc thải theo m dựa
trên phƣơng pháp bùn hoạt tính với các giai đoạn chính: Điền nƣớc, sục khí, khuấy
trộn, lắng... đều xảy ra trong cùng một thiết bị phản ứng. SBR với nhiều giai đoạn
xử lý khác nhau: Hiếu khí (xử lý COD, oxy hóa Amoni); thiếu khí (khử Nitrit,
Nitrat, xử lý 1 phần COD) ; yếm khí (Nitrat, COD). Chính khả năng xử lý đa dạng
đó rất phù hợp với đặc điểm phức tạp của nƣớc rác. Ngoài ra, với việc linh động
trong từng giai đoạn xử lý (có thể thay đổi thời gian phản ứng trong các pha cho
phù hợp với nồng độ ô nghiễm trong nƣớc rác) đã giải quyết đƣợc sự biến động
nồng độ nƣớc thải theo mùa của nƣớc rỉ rác. Với những đặc điểm trên, SBR là giải
pháp phù hợp cho quá trình nghiên cứu và ứng dụng vào xử lý nƣớc rỉ rác.

9


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC RỈ RÁC
1.1. Sự hình thành nƣớc rỉ rác
Cả nƣớc có 2 đô thị loại đặc biệt (Hà Nội, Tp. HCM); 3 đô thị loại 1 trực
thuộc Trung ƣơng (Hải Ph ng, Đà Nẵng, Cần Thơ); 7 đô thị loại 1 trực thuộc tỉnh
(Hạ Long, Huế, Vinh, Đà Lạt, Nha Trang, Quy Nhơn, Buôn Ma Thuột); 12 đô thị
loại 2 (Biên H a, Cà Mau, Hải Dƣơng, Long Xuyên, Mỹ Tho, Nam Định, Phan

Thiết, Pleiku, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Việt Trì, Vũng Tàu); 47 đô thị loại 3; 50 đô
thị loại 4 và hơn 630 đô thị loại 5. Tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng đã trở
thành nhân tố tích cực đối với phát triển KT-XH của đất nƣớc. Tuy nhiên, bên cạnh
những lợi ích về KT-XH, đô thị hóa nhanh đã tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến
suy giảm chất lƣợng môi trƣờng và phát triển không bền vững. Các hoạt động sản
xuất, sinh hoạt tăng và lƣợng chất thải cũng tăng theo. Tính bình quân ngƣời dân đô
thị tiêu dùng năng lƣợng, hàng tiêu dùng, thực phẩm,... cao gấp 2 - 3 lần ngƣời dân
nông thôn kéo theo lƣợng rác thải của ngƣời dân đô thị cũng gấp 2 - 3 lần ngƣời dân
nông thôn.
Mức sống cao của ngƣời dân đi kèm với lƣợng rác thải lớn: Theo số liệu báo
cáo môi trƣờng quốc gia năm 2010, tổng lƣợng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt ở các
đô thị phát triển trên toàn quốc năm 2008 khoảng 35100 tấn/ngày, CTR sinh hoạt ở
nông thôn khoảng 24900 tấn/ngày, và tổng lƣợng phát sinh CTR có xu hƣớng tăng
đều, trung bình từ 10 – 16% mỗi năm [1].
Lƣợng rác thải đem chôn lấp với nhiều thành phần khác nhau, là các chất hữu
cơ, các vật liệu vô cơ có kích thƣớc không lớn, một phần các loại phế liệu không có
giá trị sử dụng (xăm lốp cũ, mảnh vụn nhựa, giấy…) và một phần rác thải độc hại.
Sự phức tạp về thành phần rác chôn lấp cũng là nguyên nhân dẫn tới sự phức tạp về
thành phần các chất ô nhiễm có trong nƣớc rỉ rác.

10


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác



Sự hình thành nước rác:
Định nghĩa:Nước rác là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn trong bãi

chôn lấp mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng.(Theo H. Lanier
Hickman, Jr, 1999).
 Nƣớc rác hình thành từ những nguồn chính sau:
-

Nƣớc từ khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp;

-

Mực nƣớc ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn lấp;

-

Nƣớc mƣa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp trƣớc khi phủ vật liệu phủ và
trƣớc khi ô chôn lấp đóng lại;

-

Nƣớc mƣa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô chôn lấp đã đƣợc
đóng;

-

Nƣớc sẵn có trong chất thải đem chôn lấp và nƣớc hình thành từ các phản
ứng trong bãi rác.

 Lƣu lƣợng nƣớc rác phụ thuộc vào:
- Lớp chống thấm: Lớp chống thấm có tác dụng ngăn cản quá trình thấm của
nƣớc rác từ trong bãi chôn lấp đến nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm. Do đó nó ảnh
hƣởng đến lƣu lƣợng của nƣớc rác. Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lớp đất dƣới

bãi chôn lấp phải có tính đồng nhất và phải có hệ số thấm nhỏ hơn 10-7 cm/s.
- Diện tích bãi chôn lấp
- Thời gian: Lƣu lƣợng nƣớc rác trong bãi chôn lấp thay đổi theo thời gian
chôn lấp: 1 năm, 2 năm, 10 năm …
- Loại, độ dày của lớp phủ: có thể phủ bãi chôn lấp bằng các vật liệu khác
nhau nhƣ nilong, đất hoặc trồng cây. Loại và độ dày của lớp phủ có ảnh hƣởng tới
khả năng xâm nhập của nƣớc mƣa, nƣớc mặt vào bãi chôn lấp và khả năng thoát ra
ngoài của nƣớc rác.
 Dự đoán khối lƣợng nƣớc rác: Lƣợng nƣớc rác sinh ra trong BCL phụ thuộc
vào sự cân bằng nƣớc trong một ô chôn lấp. Các nguồn tác động tới quá trình
hình thành lƣợng nƣớc rác đƣợc trình bày trong hình 1.1 và lƣợng nƣớc rác
đƣợc tính theo công thức:

11


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

LC = R + RI – RO – RE - ∆V
Trong đó:
- LC: Nƣớc rác;
- R: Nƣớc mƣa thấm vào ô chôn lấp;
- RI: D ng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp (bao gồm d ng chảy mặt
và nƣớc ngầm thấm từ bên ngoài vào ô chôn lấp);
- RO: Nƣớc chảy tràn;
- RE: Lƣợng nƣớc bốc hơi;
- ∆V: Sự thay đổi lƣợng nƣớc chứa trong ô chôn lấp bao gồm: độ ẩm ban đầu
của rác và bùn thải mang đi chôn lấp; độ ẩm của vật liệu phủ; lƣợng nƣớc mất đi
trong quá trình hình thành khí; lƣợng nƣớc mất đi do bay hơi theo khí thải, lƣợng
nƣớc thoát ra từ đáy bãi rác.

Nƣớc thâm nhập từ
ngoài (RI)

Nƣớc bốc hơi (RE)

Nƣớc mƣa (R)

Nƣớc trong
CTR

Nƣớc chảy
trong lớp vật
liệu phủ

Nƣớc chảy tràn
(RO)

Nƣớc trong
bùn

(RI
Nƣớc rác (LC)

Hình 1.1: Sự hình thành nước rác trong bãi chôn lấp
Phƣơng trình cân bằng nƣớc ở trên áp dụng đối với một ô chôn lấp cho thấy:
lƣợng nƣớc rác của ô chôn lấp bằng tổng lƣợng nƣớc đến và lƣợng nƣớc sinh ra do
phân hủy rác trừ đi lƣợng bay hơi. Sơ đồ cân bằng nƣớc rác:

12

Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước rác
1.2. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác trên thế giới
Trong hầu hết các bãi chôn lấp nƣớc rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn
lấp từ các nguồn bên ngoài nhƣ: nƣớc mặt, nƣớc mƣa, nƣớc ngầm và chất lỏng tạo
thành trong quá trình phân hủy các chất thải.
Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhƣng
nhìn chung thành phần nƣớc rỉ rác chịu ảnh hƣởng bởi các yếu tố chính nhƣ sau:
- Chất thải đƣợc đƣa 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 hƣởng rất nhiều đến đặc tính nƣớc rỉ rác, đặc biệt là thời
gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này quyết định đặc trƣng nƣớc rỉ rác chẳng hạn

13


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

nhƣ nƣớc rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng
phân hủy sinh học nhiều hay ít. Thành phần đặc trƣng của nƣớc rỉ rác ở một số nƣớc
trên thế giới đƣợc trình bày cụ thể trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2.
Bảng 1.1 - Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới
Columbia(I)

Cannada(II)

Đức (III)

Pereira

Clover Bar

BCL

(5 năm vận

(Vận hành

CTR đô

hành)

1975)

thị

-

7,2 – 8,3

8,3

-

COD

mg/l

4.350 – 65.000

1.090

2.500

BOD5

mg/l

1.560 – 48.000

39

230

NH4

200 – 3.800

455

1.100

TKN

-

-

920

Đơn Vị

Thành Phần

pH

Chất rắn tổng cộng

mg/l

7.990 – 89.100

-

-

Chất rắn lơ lửng

mg/l

190 – 27.800

-

-

Tổng chất rắn hoà tan

mg /l

7.800 – 61.300

-

-

Tổng phosphat (PO4)

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: (I): Diego Paredes, 2003(II): F. Wang et al., 2004(III): KRUSE, 1994

Bảng 1.2 - Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á
Thái Lan
Thành Phần

pH
Độ dẫn điện

Đơn Vị

Hàn Quốc

BCL

Sukdowon

Sukdowon

Pathumthani(II)

NRR 1 năm

NRR 12 năm

-

7,8 – 8,7

5,8

8,2

µS/cm

19.400 – 23.900

14


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

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

IS

mg/l

10.588 – 14.373

-

-

N-NH4+

mg/l

1.764 – 2.128

200

1.800

N-Org

mg/l

300 – 600

-

-

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

0,09 – 0,330

-

-

Cu

mg/l

0,1 – 0,157

-

-

Cr

mg/l

0,495 – 0,657

-

-

mgCaCO3/l

-

2.000

10.000

mg/l

56 – 2.518

-

-

Độ kiềm
VFA

Nguồn: (II): Kwanrutai Nakwan, 2002

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vực
nhƣng nƣớc 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 nƣớc 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 nƣớc rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm
trong nƣớc rỉ rác giảm dần theo thời gian. Nồng độ các kim loại hầu nhƣ rất thấp,
ngoại trừ nồng độ sắt.

15


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

Khả năng phân hủy sinh học của nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phân
hủy trong giai đoạn đầu vận hành bãi chôn lấp và khó phân hủy khi bãi chôn lấp đi
vào giai đoạn hoạt động ổn định. Sự thay đổi này có thể đƣợc biểu thị qua tỷ lệ
BOD5/COD, trong thời gian đầu tỷ lệ này lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ

trong nƣớc rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học c n đối với các bãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này
thƣờng rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2, tỷ lệ thấp nhƣ vậy do nƣớc rỉ rác cũ
chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học.
1.3. Quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
Bãi chôn rác là l ủ vi sinh yếm khí, trong đó một tập đoàn vi sinh vật hoạt
động phân huỷ một phần chất hữu cơ trong chất thải rắn. Các vi sinh vật này sử
dụng các chất hữu cơ từ chất thải làm nguồn dinh dƣỡng cho hoạt động sống của
chúng. [2]
Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: sau một thời gian ngắn từ khi
chất thải rắn đƣợc chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, do trong
bãi rác c n có một lƣợng không khí nhất định đƣợc giữ lại. Giai đoạn này có thể
kéo một vài ngày cho đến vài tuần, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh
vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí.
- Giai đoạn II – giai đoạn chuyển tiếp: oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy
chuyển sang giai đoạn kị khí. Khi đó, nitrat và sulphat là chất nhận điện tử cho các
phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nitơ và hydro sulfit. Khi thế oxy
hóa giảm, nhóm vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ trong rác thải thành CH4, CO2 sẽ
bắt đầu quá trình 3 bƣớc (thủy phân, lên men axít và lên men metan) chuyển hóa
chất hữu cơ thành axít hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác (giai đoạn III).
Trong giai đoạn II, pH của nƣớc r rỉ sẽ giảm xuống do sự hình thành của các loại
axit hữu cơ và ảnh hƣởng của nồng độ CO2 tăng lên trong bãi rác.
- Giai đoạn III – giai đoạn lên men axít: các vi sinh vật trong giai đoạn II
đƣợc kích hoạt do việc tăng nồng độ các axít hữu cơ và lƣợng H2 ít hơn. Bƣớc đầu

16


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

tiên trong quá trình 3 bƣớc – thuỷ phân (b gãy) các phân tử hữu cơ lớn nhƣ
polyme, lipit, protein, hydrat carbon thành các phân tử nhỏ nhƣ monosacharid, axít
amin, chúng là những nguyên liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao
đổi chất của loại vi sinh tạo axít thuộc nhóm acetogens ở bƣớc tiếp theo. Tiếp theo
là quá trình lên men axít – giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành
axit (loại vi sinh acidogens nhƣ Clotridium spp, Peptococus anaerobus,
Difidobacterium spp, Desulphovibrio spp...). Sản phẩm chính đƣợc tạo ra là axít
axetic và một loạt axít khác nhƣ crotonic, adipic, pyruvic, phthalic, fumaric, lactic,
succinic, mallonic, gallic, aconitic, oxaclic. Khí cacbonic đƣợc tạo ra nhiều nhất
trong giai đoạn này, một lƣợng nhỏ H2S cũng đƣợc hình thành.[2]
- Giai đoạn IV– giai đoạn lên men metan: trong giai đoạn này nhóm vi sinh
vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axít acetic và khí hydro hình thành từ giai
đoạn trƣớc thành CH4, CO2 sẽ chiếm ƣu thế. Chúng có tốc độ phát triển chậm vì
vậy giai đoạn hình thành khí metan là bƣớc chậm nhất.. Đây là nhóm vi sinh vật kị
khí nghiêm ngặt, đƣợc gọi là vi khuẩn metan. Trong giai đoạn này, sự hình thành
metan và các axít hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự tạo thành axít giảm nhiều. Do
các axít hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nƣớc r rỉ
tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại
nặng và độ dẫn điện của nƣớc r rỉ giảm xuống trong giai đoạn này.
- Giai đoạn V – giai đoạn ổn định: Giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu
hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã đƣợc chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai đoạn
IV. Nƣớc sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân
hủy sinh học trƣớc đó chƣa đƣợc phân hủy sẽ tiếp tục đƣợc chuyển hóa. Tốc độ sinh
khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2. Trong
giai đoạn ổn định, nƣớc r rỉ chủ yếu axít humic và axít fulvic rất khó cho quá trình
phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu năm thì
hàm lƣợng axít humic và fulvic cũng giảm xuống.

17

Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

1.4. Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác
Thành phần hoá học trong nƣớc thải thấm ra từ bãi rác sinh hoạt (chủ yếu là
rác hữu cơ) phụ thuộc vào mức độ phân huỷ của rác, điều kiện thời tiết, độ ẩm và
tuổi của bãi rác. Các đặc tính của nƣớc rácthƣờng đƣợc thểhiện bởi cácthông số đặc
trƣngcơ bản nhƣ COD, BOD, tỷlệ COD/BOD, pH, chất rắn lơ lửng(SS), nitơamoni
(NH4-N), tổng nitơ Kjeldahl(TKN) và các kim loạinặng.
Bảng 1.3- Bảng so sánh nƣớc rác mới và cũ
Giá trị (mg/l)
Thành phần

Bãi mới (dƣới 2 năm)

Bãi lâu năm

Khoảng

Trung bình

( Trên 10 năm)

BOD5

2.000-55.000

10.000

100-200

TOC

1.500-20.000

6.000

80-160

COD

3.000-90.000

18.000

100-500

Chất rắn hòa tan

10.000-55.000

10.000

1.200

200-2.000

500

100-400

Nitơ hữu cơ

10-800

200

80-120

Amonia

10-800

200

20-40

Nitrat

5-40

25

5-10

Tổng lƣợng photpho

5-100

30

5-10

Othophotpho

4-80

20

4-8

1.000-20.900

3.000

200-1.000

4,5-7,5

6

6,6-9

300- 25.000

3.500

200-500

Ca2+

50-7.200

1.000

100-400

Mg2+

50-1.500

250

50-200

Cl-

200-5.000

500

100-400

SO43-

50-1.825

300

20-50

Tổng sắt

50-5.000

60

20-200

Tổng chất rắn lơ lửng

Độ kiềm theo CaCO3
pH
Độ cứng theo CaCO3

Nguồn: Viện kỹ thuật nhiệt đới và Bảo vệ môi trường

18


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

Nồng độ chất ô nhiễm trong nƣớc rác của bãi rác mới chôn lấp thƣờng cao hơn
rất nhiều so với bãi rác chôn lấp lâu năm. Bởi vì, trong bãi chôn lấp lâu năm, chất
thải rắn đã đƣợc ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài, các
chất hữu cơ đã đƣợc phân hủy hầu nhƣ hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị chuyển hóa.
Việc tổng hợp các thành phần đặc trƣng nƣớc rác là rất khó vì có nhiều yếu tố
khác nhau tác động lên sự hình thành nƣớc rác. Nên tính chất của nó chỉ có thể xác
định trong một khoảng giá trị nhất định.


Một số thông số đặc trưng của nước rác: [2]
- pH : Giá trị pH của nƣớc rác thay đổi cùng với độ tuổi của bãi rác. Nƣớc rác

tại bãi chôn lấp lâu năm có giá trị pH lớn. pH thấp trong giai đoạn III – giai đoạn
lên men axít, và cao trong giai đoạn IV do các axít hữu cơ và H2 bị chuyển hóa
thành metan và cacbonic nên pH của nƣớc rác tăng lên.
Ngoài ra, về mùa khô giá trị pH cao hơn so với mùa mƣa. Giá trị pH của nƣớc
rác cao là do các nguyên nhân: độ kiềm cao, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do
hoạt động của tảo ở các hồ trữ nƣớc rác.
- Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ rất cao ở các bãi rác mới chôn
lấp. Nồng độ chất hữu cơ trong nƣớc rác phụ thuộc lớn vào lƣợng nƣớc pha loãng
trong bãi chôn lấp. Mùa mƣa nƣớc thấm nhiều, nồng độ thấp và ngƣợc lại về mùa
khô, chúng khác nhau tới cả chục lần.
Khả năng phân hủy sinh học có thể xét thông qua tỷ lệ BOD5/COD. Khả năng
phân hủy của nƣớc rác thay đổi theo thời gian. Khi mới chôn lấp tỷ lệ này thƣờng
khoảng 0,7 hoặc lớn hơn. Khi tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4-0,6 hoặc lớn hơn
thì chất hữu cơ trong nƣớc rác dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi rác lâu năm, tỷ
lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó thành phần hữu cơ trong nƣớc
rác chứa nhiều axít humic và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp.
- Nồng độ của hợp chất nitơ: Trong nƣớc rác, hợp chất nitơ có thể tồn tại ở
các dạng khác nhau, là thành phần trong hợp chất hữu cơ (protein, axít amin), dạng
amoniac/amoni, nitrit, nitrat. Ngoài các dạng chính nêu trên, một số dạng khác có

19


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

thể tồn tại trong nƣớc rác nhƣ NO, N2O, N2 (tan), trong một chất không tan nhƣ tảo,

vi sinh vật, các dạng keo hữu cơ khác.
 Axít hữu cơ dễ bay hơi: Axít hữu cơ dễ bay hơi có thể coi là thành phần
COD dễ sinh hủy. Giá trị VFA trong nƣớc rác, từ các bãi khác nhau khá thấp, giá trị
hay gặp nhất là 30 - 70 mg/l. Mức độ dao động về giá trị VFA rất lớn, mức dao
động khác nhau ở từng bãi rác, từng vị trí trong bãi rác và theo thời gian.
 Hàm lƣợng kim loại nặng: Một số kim loại thông thƣờng đƣợc tìm thấy
trong nƣớc rác: Cadimi (Cd), Crôm (Cr), đồng (Cu), sắt (Fe), Chì (Pb), thủy ngân
(Hg), niken (Ni), bạc (Ag), và kẽm (Zn).
1.5. Đặc trƣng nƣớc rác tại một số thành phố lớn của Việt Nam
Mặc dù khả năng phân loại của hệ thống thu gom chất thải rắn tại các đô thị
của Việt Nam c n rất yếu kém, nhƣng các thành phần chất thải có giá trị tái chế cao
đƣợc thu hồi tƣơng đối triệt để bởi những ngƣời thu gom cá nhân. Vì thế, tỉ lệ các
chất thải nhƣ giấy, kim loại, nhựa, thủy tinh… chiếm tỉ lệ không cao, trong khi đó
các chất hữu cơ chiếm tỉ lệ rất cao. Điều này phản ánh một phần đặc trƣng nƣớc rác
tại các bãi chôn lấp ở Việt Nam.
Nƣớc rác ở phần lớn các bãi rác ở Việt Nam đều có hàm lƣợng COD, BOD,
NH3 cao. Ngoài ra, chất lƣợng nƣớc rác biến động mạnh theo mùa, mùa khô có
lƣợng nƣớc rác ít hơn mùa mƣa rất nhiều nhƣng hàm lƣợng các chất ô nhiễm lại rất
cao. Các thông số ô nhiễm của bãi rác Nam Sơn – Hà Nội, G Cát TP. Hồ Chí Minh
và bãi rác Tràng Cát – Hải Ph ng đƣợc thể hiện trong Bảng 1.4 và Bảng 1.5
Bảng 1.4 –Đặc trƣng chất lƣợng nƣớc rác tại bãi rác Nam Sơn[4]
Chỉ tiêu

Đơn vị

Hố thu gom

Cuối hệ thống hồ sinh
h c

Nhiệt độ
pH
Độ dẫn
TSS

M a khô

M a mƣa

M a khô

M a mƣa

C

22 – 28

33 – 35

17 – 22

30 – 34

-

6,8 – 7,6

7,1 – 7,8

7,7 – 8,3

8,1 – 8,6

mS/cm

21,4 – 23,2

11,2 – 14,4

5,0 – 10,0

4.6 – 5,7

mg/l

950 – 2240

425 – 1546

126 – 375

86 – 275

o

20


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

Canxi (Ca)

mg/l

314 – 650

186 – 520

24 – 71

40 – 160

COD

mg/l

9225–22780

2152 – 6245

892 – 395

392 – 690

BOD5 (20oC)

mg/l

6055–12300

780 – 4250

291 – 557

140 – 240

TOC

mg/l

2500 – 6800

470 – 2700

120 – 210

70 – 170

TKN

mg/l

1568 – 2151

485 – 875

454 – 815

131 – 352

TP

mg/l

10 – 24,8

9,8 – 14,1

5,5 – 10,4

5,6 – 8,5

Phenol (tổng)

mg/l

0,16 – 0,48

0,01 – 0,05

0,02 – 0,05

0,01 – 0,04

As

g/l

1–2

1–3

<1

1–2

Hg2+

g/l

0,1 – 0,2

0,1 – 0,9

0,1

0,1

Cd2+

mg/l

< 0,01

0,01 – 0,02

< 0,01

< 0,05

Pb2+

mg/l

0,05 – 0,07

0,01 – 0,09

< 0,05

< 0,05

Hợp chất cơ clo

mg/l

<1

<1

<1

<1

Bảng 1.5 –Đặc trƣng chất lƣợng nƣớc rác tại bãi chôn lấp G Cát Phƣớc Hiệp
- TP Hồ Ch Minh và bãi chôn lấp Tràng Cát – Hải Ph ng [4]
Chỉ tiêu

Đơn vị

Hồ Ch Minh

Hải Ph ng

chôn lấp mới

chôn lấp cũ

-

4,89 - 6,41

7,81 - 7,89

7,0 - 9,2

mg/cm

7300 - 16200

6040 – 14145

132 - 800

Độ cứng tổng

mg/l

5833 – 9667

1260 – 1867

-

SS

mg/l

1760 – 4311

169 – 243

-

COD

mg/l

38533 - 65333

1079 – 2507

76 - 2630

VFA

mg/l

17677 - 25182

26 – 33

9–8

BOD

mg/l

30000 - 48000

200 – 735

-

TKN

mg/l

977 – 1800

515 – 1877

29 – 1980

TP

mg/l

55,8 - 89,6

4,7 - 10,1a

10,0 - 24,8

NH4+

mg/l

781 – 1574

512 – 1874

20 – 1690

Nito hữu cơ

mg/l

196 – 470

3 - 4,8

-

SO42 -

mg/l

1400 – 1590

7,5 – 14

18 – 1140

Cl -

mg/l

3960 – 4500

2450 – 2697

150 – 4100

pH
TDS

21


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

Ca2+

mg/l

1670 – 2739

60 – 80

Cd

mg/l

0,02 - 0,1

-

-

Pb

mg/l

0,32 - 1,9

-

-

Tổng Fe

mg/l

204 – 208

4,5 – 64

-



Nhận xét chung về đặc trưng của nước rác:
Dựa vào thành phần đặc trƣng trong nƣớc rác của các bãi chôn lấp tại Việt

Nam cũng nhƣ trên thế giới ta nhận thấy:
- Thành phần hữu cơ trong nƣớc rác tại các bãi chôn lấp mới là rất cao (COD
dao động trong khoảng 10.000 – 70.000 mg/l) c n trong các bãi rác cũ thì thành
phần hữu cơ thấp và chủ yếu là các thành phần hữu cơ khó phân hủy sinh học.
- Ni tơ trong nƣớc rác mà đặc biệt là amoni ở trong nƣớc rác rất lớn (dao động
từ 1.000 – 2.000 mg/l), nếu không có các biện pháp tiền xử lý thì sẽ ảnh hƣởng rất
lớn đến các quá trình xử lý sinh học.
Bên cạnh đó, nồng độ Ca2+ trong nƣớc rác khá cao sẽ làm ảnh hƣởng tới việc
vận hành và thiết kế các công trình xử lý.
1.6. Các yếu tố ảnh hƣởng tới thành phần nƣớc rỉ rác
Rác đƣợc chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh
cùng lúc xảy ra. Khi nƣớc chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã đƣợc phân
hủy từ rác. Thành phần chất ô nhiễm trong nƣớc rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố
nhƣ: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong
năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng,
tốc độ di chuyển của nƣớc trong bãi rác, độ pha loãng với nƣớc mặt và nƣớc ngầm,
sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dƣỡng đa lƣợng và vi lƣợng, việc thiết
kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ
trạm xử lý nƣớc thải… Ta sẽ lần lƣợc xét qua các yếu tố chính ảnh hƣởng đến thành
phần và tính chất nƣớc rác theo hai nhóm là yếu tố công nghệ và yếu tố môi trƣờng.

22


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

1.6.1 Ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ
1.6.1.1 Ảnh hưởng của thời gian chôn lấp
Tính chất nƣớc rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
thấy nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rác là một hàm theo thời gian. Theo thời
gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rác giảm dần. Thành phần của nƣớc 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 vài tháng), thì giai
đoạn phân hủy yếm khí tạo ra axít xảy ra và cuối cùng là quá trình tạo ra khí metan.
Trong giai đoạn axít, các hợp chất đơn giản đƣợc hình thành nhƣ các axít dễ bay
hơi, amino axít và một phần fulvic với nồng độ nhỏ. Trong giai đoạn này nƣớc rác
có những đặc điểm sau :
–

Nồng độ các axit dễ bay hơi (VFA) cao;

–

pH nghiêng về tính axít;

–

BOD cao;

–

Tỷ lệ BOD/COD cao;

–

Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao;

–

Hàm lƣợng vi sinh vật lớn;

–

Nồng độ các chất vô cơ h a tan và kim loại nặng cao.

Khi rác đƣợc chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải rắn
trong bãi chôn lấp đƣợc 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 nƣớc thải ở giai đoạn này:
–

Nồng độ các axít dễ bay hơi thấp;

–

pH trung tính hoặc kiềm;

–

BOD thấp;

–

Tỷ lệ BOD/COD thấp;

–

Nồng độ NH4+ thấp;

–

Hàm lƣợng vi sinh vật nhỏ;

23


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

–

Nồng độ các chất vô cơ h a tan và kim loại nặng thấp.

Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nƣớc rò rỉ cũng có sự
thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nƣớc rỉ rác chứa chủ yếu là các axít béo. Các
axit thƣờng là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axít fulvic với nhiều
cacboxyl và nhân v ng thơm. Chúng làm cho pH của nƣớc rác nghiêng về tính axít.
Bảng 1.6 -Thành phần nƣớc rỉ rác của BCL Phƣớc Hiệp thay đổi theo mùa
(mẫu lấy tại hố thu ô số 3, mẫu lấy từ tháng 12/2008 đến tháng 12/2009) [4]
STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

M a mƣa (tháng 6 Mùa khô (tháng 12

đến tháng 11)

đến tháng 5)

1

pH

-

7,9 – 8,08

7,9 – 8,19

2

TDS

g/l

8.00 – 9.24

12,1 – 14,5

3

COD

mgO2/L

2.000 – 2.340

2.000 – 5.105

4

BOD5

mgO2/L

515 – 640

330 – 487

5

N-NH3

mg/L

2.189 – 2.520

2.058 – 2.660

6

Phospho tổng

mg/L

17 – 25

31 – 37

1.6.1.2 Ảnh hưởng của 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 nƣớc 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 tính gì thì nƣớc rác cũng có các đặc
tính tƣơng tự. Chẳng hạn nhƣ, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nƣớc 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 nƣớc rác (các bãi rác có rác không đƣợc nghiền nhỏ). Do khi rác đƣợc cắt
nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không nghiền nhỏ rác. Tuy
nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lƣợng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là
nhƣ nhau bất kể là rác có đƣợc xử lý sơ bộ hay không.

24


Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu công nghệ SBR ứng dụng trong xử lý nƣớc rác

1.6.1.3Ảnh hưởng của 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 lƣợng mƣa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nƣớc để đạt trạng
thái bão h a, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì
thời gian tiếp xúc giữa nƣớc và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nƣớc
sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nƣớc rác chứa một
hàm lƣợng lớn các chất ô nhiễm.
1.6.1.4 Ảnh hưởng từ thành phầnchôn lấp bổ sung

Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn thải hố ga, bùn bể phốt và bùn
của trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt có ảnh hƣởng lớn đến tính chất nƣớc rác. Bùn sẽ
làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nƣớc rỉ rác. Đồng thời
chất dinh dƣỡng và vi sinh vật từ bùn đƣợc chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy
và ổn định chất thải rắn.
Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hƣởng đến
các quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế nhƣ kim
loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian các chất độc
hại sẽ bị phân hủy và theo nƣớc rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hƣởng đến môi
trƣờng cũng nhƣ các công trình sinh học xử lý nƣớc rác.
1.6.2 Ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng
1.6.2.1 Ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão h a, đạt tới khả năng giữ nƣớc, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều.
Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nƣớc rỉ rác đƣợc hình thành
là nhanh hay chậm sau khi rác đƣợc chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nƣớc rỉ rác sẽ
hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hƣởng rất nhiều đến tính chất nƣớc rỉ rác. Khi nhiệt độ môi
trƣờng cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lƣu lƣợng nƣớc rác. Đồng

25