Nghiên cứu công nghệ SBR xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LÊ VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SBR XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC
TỪ BÃI CHÔN LẤP RÁC TẬP TRUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ
KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

Hà Nội – 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI



LÊ VĂN THỊNH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SBR XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC
TỪ BÃI CHÔN LẤP RÁC TẬP TRUNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. Trịnh Thành

PGS.TS. Đặng Xuân Hiển

Hà Nội – 2015


LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.

Học viên

Lê Văn Thịnh


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của PGS.TS. Đặng Xuân
Hiển - người Thầyđã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt trong
quá trình thực hiện luận văn. Trong khoảng thời gian được học tập và làm việc,
Thầy là người truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm vận hành hệ thống và luôn theo sát
quá trình thực nghiệm của tôi;
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong Viện Khoa Học và Công
Nghệ Môi Trường, các cán bộ hướng dẫn thí nghiệm tại C5-10 đã giúp đỡ nhiệt tình
trong thời gian vừa qua;
Tôi cũng xin gửi lời cám ơn đến bạn bè trong tập thể 13BKTMT cũng như các

bạn cùng nhóm thực tập đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập cũng
như trong thời gian thực hiện luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2015
Học viên

Lê Văn Thịnh


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................... 3
1.1 Nước rỉ rác.................................................................................................................. 3
1.1.1 Nguồn gốc nước rỉ rác ........................................................................................ 3
1.1.2 Đặc trưng nước rỉ rác .......................................................................................... 6
1.2 Các biện pháp xử lý nước rỉ rác ................................................................................. 8
1.2.1 Đặc trưng nước rỉ rác trên Thế Giới và Việt Nam .............................................. 8
1.2.2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác ....................................................................... 13
1.3 Xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ SBR (Sequence Bath Reactor) .......................... 20
1.3.1 Lý thuyết về công nghệ SBR ............................................................................ 20
1.3.2 Nguyên tắc hoạt động của công nghệ ............................................................... 21
1.3.3 Các quá trình sinh hóa diễn ra trong bể ............................................................ 23
1.3.4 Ưu, nhược điểm của công nghệ ........................................................................ 27
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 28

2.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu ............................................................................ 28
2.1.1. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 28
2.1.2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................... 29
2.2.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu .......................................................... 29
2.2.2. Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong nước................................................ 30
2.3. Bố trí thí nghiệm ..................................................................................................... 30
2.3.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu .................................................................... 30
2.3.2. Tiến hành ......................................................................................................... 31


CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 34
3.1. Xác định đặc trưng nước rỉ rác trước sau xử lý hóa lý............................................ 34
3.1.1. Công đoạn tiền xử lý bằng hóa lý .................................................................... 34
3.1.2. Giai đoạn thích nghi của bùn với nước rác ...................................................... 34
3.1.3. Giai đoạn Oxic (hiếu khí) ................................................................................ 36
3.1.4. Giai đoạn Anoxic (thiếu khí) ........................................................................... 39
3.2. Thí nghiệm kiểm chứng .......................................................................................... 43
3.2.1 Trình tự tiến hành ............................................................................................. 43
3.2.2 Kết quả .............................................................................................................. 44
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 47
PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 50


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sự hình thành nước rác trong bãi chôn lấp ..................................................4
Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước rác ..............................................................................4
Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức .......................................................13
Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc .....................................15

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Bãi chôn lấp Nam Sơn, Hà Nội ......16
Hình 1.6. Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt tại BCL Phước Hiệp
...................................................................................................................................18
Hình 1.7 Các pha trong một chu kỳ hoạt động của SBR ..........................................21
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình xử lý nước rỉ rác ..............................................................28
Hình 2.2. Giản đồ hệ thống SBR...............................................................................31
Hình 3.1 Tốc độ tăng trưởng của bùn hoạt tính trong quá trình hoạt hóa.................35
Hình 3.2 Biến thiên chỉ số lắng của bùn trong giai đoạn hoạt hóa ...........................35
Hình 3.3 Đồ thị hiệu suất xử lý COD theo thời gian sục khí ....................................36
Hình 3.4 Đồ thị hiệu suất chuyển hóa thành Amoni theo thời gian sục khí ............37
Hình 3.5 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu
khí (thí nghiệm lần 1) ................................................................................................40
Hình 3.6 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu
khí (thí nghiệm lần 2) ................................................................................................40
Hình 3.7 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu
khí (thí nghiệm lần 3) ................................................................................................41
Hình 3.8 Đồ thị biến thiên nồng độ Nitrat, Nitrit trong giai đoạn khuấy trộn thiếu
khí (thí nghiệm lần 4) ................................................................................................41


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới ...........................9
....................11
–
–

.........................................................11

Bảng 1.4 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào nguồn
tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý ......................................................14

Bảng 1.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn, Hà Nội .............17
Bảng 1.6. Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp .19
Bảng 2.1. Các chỉ tiêu phân tích và phương pháp phân tích theo Viện Khoa học và
Công nghệ Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội .....................................30
Bảng 3.1. Kết quả một số thông số chính trong nước rỉ rác Nam Sơn .....................34
Bảng 3.2. Nồng độ COD và Amoni sau quá trình xử lý hóa lý ................................34
Bảng 3.3 Tỉ lệ hình thành Nitrit/Nitrat sau quá trình oxic (6 giờ) ............................39
Bảng 3.4 Kết quả kiểm chứng một số thông số chính trong chu trình SBR. ............44
Bảng 3.5 Kết quả kiểm chứng của nhóm nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Kiêu Kỵ bằng
công nghệ SBR ..........................................................................................................44


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BCL

:

Bãi chôn lấp;

BOD

:

Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand);

COD

:

Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand);

CTR

:

Chất thải rắn;

DAF

:

Tuyển nổi khí hòa tan (Dissolved Air Flotation);

DO

:

Nồng độ oxi hòa tan (Dissolved Oxygen);

MAP

:

Magnesium – Amonium – Phosphate;

MBBR :

Công nghệ xử lý nước thải màng sinh học chuyển động đệm
(Moving Bed Biofilm Reactor);

MBR

:

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

PBCs

:

Polychloro biphenyls;

SBR

:

B
Reactor);

SVI

:

Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index);

TDS

:

Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solids);

TKN

:

Tổng sốnitơ Kjeldahl;

TSS

:

Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid);

UASB

:

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

VFAs

:

Axit béo dễ bay hơi (Volatile Fatty Acids);

(Sequencing Batch

MỞ ĐẦU
Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, đời sống dần được cải thiện, nhu
cầu tiêu dùng ngày càng tăng thì lượng rác sinh ra ngày càng lớn, đặc biệt là rác thải
sinh hoạt. Ước tính mỗi ngày có khoảng 5.700 tấn rác sinh hoạt được thải ra trên địa
bàn thành phố Hà Nội. Số lượng rác thải sinh hoạt phát sinh từ khu vực đô thị
khoảng 3.200 tấn/ngày và từ nông thôn khoảng 2.500 tấn/ngày. Trong đó lượng rác
thải sinh hoạt nông thôn cần phải thu gom, xử lý ước khoảng 1.200 tấn/ngày, chiếm
60,83 % trừ các huyện Thanh Trì, Gia Lâm, Từ Liêm, Sóc Sơn được thu gom toàn
bộ về các bãi chôn lấp Nam Sơn, Xuân Sơn, Kiêu Kỵ. Lượng rác thải sinh hoạt tăng
dẫn đến lượng nước rỉ rác sinh ra ngày càng nhiều.
Ô nhiễm bởi nước rác từ lâu đã là vấn đề được sự quan tâm của toàn xã hội.
Tại thành phố Hà Nội, hàng loạt nghiên cứu công nghệ xử lý khác nhau đã được
triển khai với mục tiêu cuối cùng là xác định phương án xử lý nước rác thích hợp,
đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trường và ảnh
hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Nước rỉ rác đang là vấn đề nhức nhối trong xã hội
về mặt môi trường và mĩ quan. Nước rỉ rác có nồng độ chất ô nhiễm cao, có mùi
chua nồng và gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô nhiễm đất. Khi không
được tích trữ xử lý tốt, một lượng nước lớn tràn ra ngoài vào mùa mưa sẽ gây ô
nhiễm cho các khu vực xung quanh, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư sống gần bãi
chôn lấp. Đây là vấn đề nan giải của các bãi chôn lấp không có trạm xử lý nước rỉ
rác hiện nay.
Mặc dù bãi chôn lấp đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương
pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các bãi chôn lấp vẫn còn bộc lộ nhiều
nhược điểm như: chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải,
đặc biệt là chỉ tiêu BOD và nitơ, phốt pho, các kim loại nặng (TCVN 5954:1995,
cột B), tiêu tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát và công suất
xử lý không đạt thiết kế. Nguyên nhân do sự thay đổi rất nhanh của các thành phần
nước rỉ rác theo thời gian vận hành của bãi chôn lấp với các thành phần rất phức tạp
(các chất hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng

1


độ amonium tăng đáng kể theo thời gian) không ổn định. Việc lựa chọn các công
nghệ xử lý chưa phù hợp dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra
sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp thì
tiếp tục tăng lên.
Do thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rỉ rác từ bãi
chôn lấp đòi hòi một dây chuyển xử lý kết kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý như:
xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải. Thành phần và lưu
lượng nước rỉ rác biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền
công nghệ xử lý nước rỉ rác cũng sẽ thay đổi đối với các loại nước rỉ rác có thời
gian chôn lấp khác nhau. Việc đề xuất một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử
lý nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp, thỏa mãn các vấn đề về kĩ thuậ, điều kiện kinh
tế… là cần thiết.
SBR (Sequence Bath Reactor) là công nghệ xử lý nước thải theo mẻ dựa trên
phương pháp bùn hoạt tính với các giai đoạn chính: Tiếp nước, sục khí, khuấy trộn,
lắng, rút nước... cùng xảy ra trong cùng một thiết bị phản ứng. Công nghệ SBR bao
gồm nhiều giai đoạn xử lý khác nhau: Hiếu khí (xử lý COD, chuyển hóa Amoni);
thiếu khí (khử Nitrit, Nitrat, COD) ; yếm khí (xử lý Photpho, Nitrat, COD). Từ khả
năng xử lý đa dạng này nên nó phù hợp với đặc điểm phức tạp của nước rỉ rác.
Ngoài ra, với việc linh động trong từng giai đoạn xử lý (có thể tăng hoặc giảm thời
gian phản ứng trong các pha để phù hợp với nồng độ nước thải) đã giải quyết được
sự biến động nồng độ nước thải theo mùa của nước rỉ rác. Với những đặc điểm trên,
công nghệ SBR sẽ là giải pháp phù hợp cho quá trình nghiên cứu và ứng dụng vào
xử lý nước rỉ rác.

2

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Nƣớc rỉ rác
1.1.1 Nguồn gốc nước rỉ rác
a. Khái niệm
Nước rỉ rác là một loại chất lỏng được sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối
với các chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo
các chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn.
b. Sự hình thành nước rỉ rác
Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Nước có thể thấm
vào rác theo một trong số các cách sau đây [11]:
- Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ có trong bãi chôn lấp;
- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác;
- Nuớc có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác;
- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác;
- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác trước khi được phủ đất và trước
khi ô rác đóng lại;
- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác sau khi ô rác đầy (ô rác sau khi
được đóng lại).
Tuy nhiên, nước rỉ rác tại các BCL chủ yếu được hình thành do hai nguồn chính
là độ ẩm của rác và quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ tạo ra nước.
Lượng nước rác sinh ra trong BCL phụ thuộc vào sự cân bằng nước trong một ô
chôn lấp. Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước rác được
trình bày trong hình 1.1 và lượng nước rác được tính theo công thức:
LC = R + RI – RO – E – ∆V
Trong đó:
LC : Nước rác
R

: Nước mưa thấm vào ô chôn lấp

RI

: Dòng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp (bao gồm dòng chảy mặt
và nước ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp)

3


RO : Dòng chảy ra khỏi khu vực ô chôn lấp
E

: Lượng nước bay hơi

∆V : Sự thay đổi lượng nước 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; lượng
nước thất thoát trong quá trình hình thành khí; lượng nước thất thoát do
bay hơi theo khí thải, lượng nước thất thoát ra từ phía đáy bãi rác
Nước thâm nhập

Bay hơi (E)

Nước mưa (R)

từ ngoài (RI)

Dòng chảy mặt
(RO)
Nước trong
CTR

Nước chảy
trong lớp
Vật liệu phủ

Nước
Trong bùn

Nước rác (LC)

Hình 1.1 Sự hình thành nước rác trong bãi chôn lấp
Phương trình cân bằng nước ở trên áp dụng cho một ô chôn lấp cho thấy:
lượng nước rác từ của ô chôn lấp bằng tổng lượng nước đến và lượng nước sinh ra
do phân hủy rác trừ đi lượng bay hơi.

Hình 1.2 Sơ đồ cân bằng nước rác
4


c. Các giai đoạn phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp chủ yếu xảy ra nhờ sự có mặt của
các vi sính vật phân hủy yếm khí do đó các vi sinh vật này sẽ sử dụng nguồn dinh
dưỡng hữu cơ có trong bãi chôn lấp để phục vụ cho hoạt động sống của chúng. Quá
trình này bao gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi: Là giai đoạn khi mà chất thải rắn được chôn
lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra do vẫn còn một lượng không khí
được lưu lại trong bãi chôn lấp trong một khoảng thời gian ngắn. Giai đoạn thích
nghi có thể kéo một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy và
nguồn vi sinh vật...
Giai đoạn II – giai đoạn chuyển tiếp: Ở giai đoạn này, oxy sẽ cạn kiệt dần dẫn tới
chuyển sang phân hủy yếm 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, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác
thải thành CH4, CO2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên
men metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian
khác (giai đoạn III). Trong giai đoạn II, pH của nước rỉ rác sẽ giảm xuống do sự
hình thành của các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO 2 tăng lên trong
bãi rác. Thời gian trong giai đoạn này kéo dài từ 1 đến 6 tháng.
Giai đoạn III – giai đoạn lên men axit: Giai đoạn này kéo dài từ 1 đến 3 năm. Các
vi sinh vật trong giai đoạn II được kích hoạt do việc tăng nồng độ các axit hữu cơ và
lượng H2 ít hơn. Bước đầu tiên trong quá trình 3 bước liên quan đến sự chuyển hóa
các enzym trung gian (thuỷ phân) của các hợp chất cao phân tử (protein, lipit,
polysaccarit...) thành các chất đơn giản để vi sinh vật dễ sử dụng. Tiếp theo là quá
trình lên men axit, tại giai đoạn này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành
ở bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn axit acetic và nồng độ
nhỏ axit fulvic, các axit hữu cơ khác. Khí cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai
đoạn này, một lượng nhỏ H2S cũng được hình thành. Giá trị pH của nước rò rỉ giảm
xuống nhỏ hơn 5 do sự có mặt của các axit hữu cơ và khí CO2 có trong bãi rác. Nhu
cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD) và độ dẫn điện tăng lên đáng
kể trong suốt giai đoạn 3 do sự hòa tan các axit hữu cơ vào nước rò rỉ. Do pH thấp,

5


nên một số chất vô cơ chủ yếu là các kim loại nặng sẽ được hòa tan trong giai đoạn
này. Nếu nước rò rỉ không được tuần hoàn thì nhiều thành phần dinh dưỡng cơ bản
cũng bị loại bỏ theo nước rác ra khỏi bãi chôn lấp.
Giai đoạn IV– giai đoạn lên men metan: Giai đoạn này kéo dài từ 8 đến 40 năm.
Trong giai đoạn này, nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit
acetic và khí hydro hình thành từ giai đoạn trước thành CH4, CO2 sẽ chiếm ưu thế.
Đây là nhóm vi sinh vật yếm khí nghiêm ngặt, được gọi là vi khuẩn metan. Trong

giai đoạn này, sự hình thành metan và các axit hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự
tạo thành axit giảm nhiều. Do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và
cacbonic nên pH của nước rỉ rác 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 nước rỉ rác giảm xuống
trong giai đoạn này.
Giai đoạn V – giai đoạn ổn định: Là giai đoạn ổn định khi các vật liệu hữu cơ dễ
phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai đoạn trước đó. Ở
đây, nước rác sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng
phân hủy sinh học trước đó chưa được phân hủy sẽ tiếp tục được chuyển hóa. Tốc
độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH4 và
CO2 [2].
1.1.2 Đặc trưng nước rỉ rác
a. Thành phần và tính chất nước rỉ rác
Nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp có thành phần phức tạp, khả năng gây ô nhiễm cao.
Thành phần bao gồm:
- Chất hữu cơ: chất có phân tử lượng lớn (acid humic, acid fulvic…), các hợp chất
hữu cơ (photpho hữu cơ, 1,4 – dioxan, bisphenol…)
- Chất vô cơ: các hợp chất của nitơ, photpho và lưu huỳnh. Nhưng chủ yếu là nitơ
và photpho vì chúng gây hiện tượng phú dưỡng hóa.
Nước rỉ rác từ bãi rác có mùi hôi nồng nặc, mùi đen đậm. Các kết quả phân tích
cho thấy nước rỉ rác bị ô nhiễm hữu cơ, ô nhiễm vi sinh, chất rắn lơ lửng, nitơ và
photpho rất nặng, môi trường nước có dấu hiệu chứa kim loại nặng nhưng chưa có
dấu hiệu ô nhiễm.

6


Các đặc tính của nước rácthường được thểhiện bởi cácthông số đặc trưngcơ bản
như COD, BOD, tỉlệ COD/BOD, pH, chất rắn lơ lửng(SS), nitơamoni (NH3-N),
tổng sốnitơ Kjeldahl(TKN) và các kim loạinặng[6].

Ở những bãi rác mới, nước rỉ rác thường có pH thấp, nồng độ BOD, COD và
kim loại nặng cao. Còn ở những bãi rác lâu năm pH từ 6,5 – 7,5, nồng độ các chất ô
nhiễm thấp hơn đáng kể, nồng độ kim loại nặng giảm do phần lớn kim loại nặng tan
trong môi trường có pH trung tính.
b. Một số thông số đặc trưng của nước rỉ rác
- pH : Giá trị pH của nước rác thay đổi cùng với độ tuổi của bãi rác. Nước rác tuổi
cao có giá trị pH lớn. pH thấp trong giai đoạn III – giai đoạn lên men axit, và cao
trong giai đoạn IV do các axit hữu cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic
nên pH của nước rỉ rác tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Ngoài ra, về mùa
khô giá trị pH cao hơn so với mùa mưa. pH cao của nước rác 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 nước rác.
- Nồng độ chất hữu cơ: Nồng độ chất hữu cơ rất cao kể cả các BCL rác cũ hay
mới. Nồng độ chất hữu cơ trong nước rác phụ thuộc lớn vào lượng nước pha loãng
trong đống rác. Mùa mưa nước thấm nhiều, nồng độ thấp và ngược lại về mùa khô
do vậy chúng khác nhau tới cả chục lần. Khả năng phân hủy sinh học có thể xét
thông qua tỉ lệ BOD5/COD. Khả năng phân hủy của nước rác thay đổi theo thời
gian. Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường khoảng 0,7 hoặc lớn hơn. Khi tỉ lệ
BOD5/COD trong khoảng 0,4 – 0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rác dễ
phân hủy sinh học. Trong các bãi rác lâu năm, tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng
0,005 – 0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit humic và fulvic có khả năng phân
hủy sinh học thấp.
- Nồng độ của hợp chất nitơ: Là thành phần trong hợp chất hữu cơ (protein, axit
amin), dạng amoniac/amoni, nitrit, nitrat trong nước rác, hợp chất nitơ có thể tồn tại
ở các dạng khác nhau. Ngoài các dạng chính nêu trên, một số dạng khác có thể tồn
tại trong nước rác như NO, N2O, N2 (tan), trong một chất không tan như tảo, vi sinh
vật, các dạng keo hữu cơ khác.

7

- Axit hữu cơ dễ bay hơi: Axit hữu cơ dễ bay hơi có thể coi là thành phần COD dễ
sinh hủy, gần giống với giá trị BOD. Giá trị VFA trong nước 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 thường được tìm thấy trong
nước rác: Cadimi (Cd), Crôm (Cr), đồng (Cu), sắt (Fe), Chì (Pb), thủy ngân (Hg),
niken (Ni), bạc (Ag), và kẽm (Zn) [2].
1.2 Các biện pháp xử lý nƣớc rỉ rác
1.2.1 Đặc trưng nước rỉ rác trên Thế Giới và Việt Nam
a. Đặc trưng nước rỉ rác ở một số quốc gia trên Thế Giới
Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các
lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous
et al., 1993). Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào
bãi chôn lấp từ các nguồn bên 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 tỉ
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
trong Bảng 1.1
8


Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới [19]
Tuổi
nƣớc

Quốc

COD

BOD

rỉ rác
(NRR)

gia

(mg/L)

(mg/L)

BOD/COD

pH

SS

TKN

(mg/L) (mg/L)

NH3 –N
(mg/L)

NRR
mới

Canada

13800

9660

0,70

5,8

-

212

42

NRR
mới

Trung

Quốc

17000

7300

0,43

7,0 –
8,3

>5000

3200

3000

Hy Lạp

70900

26800

0,38

6,2

950

3400

3100

NRR
mới

Italy

10540

2300

0,22

8,2

1666

-

5210

NRR

Hàn

mới

Quốc

24400

10800

0,44

7,3

2400

1766

1682

NRR
mới

Thổ Nhĩ
Kỳ

6380 –
9660

0,52 – 0,59

7,7 –
8,2

1013 –
1540

-

1946 –
2002

NRR
mới

NRR

10750
–
18420

Đức

3180

1060

0,33

-

-

1135

884

NRR
cũ

Hy Lạp

5350

1050

0,2

7,9

480

1100

940

NRR
cũ

Brazil

3460

150

0,04

8,2

-

-

800

NRR

Phần

340 -

cũ

Lan

920

84

0,09 – 0,25

-

-

NRR

cũ

Malaysia

1533 2580

48 105

0,03 – 0,04

7,5 –
9,4

159 –
233

-

-

NRR
cũ

Hàn
Quốc

1409

62

0,04

8,57

404

141

1522

cũ

9

7,1 –
7,6

330 –
560


b. Đặc trưng nước rác ở một số thành phố của Việt Nam
Hiện nay, Việt Nam có nhiều BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt
động và điển hình ở đây là ba BCL như: Nam Sơn, Phước Hiệp số 2, và 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 gây ô nhiễm đến môi trường.
Công suất xử lý của các hệ thống xử lý nước rỉ rác này hầu như không xử lý hết
lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL, do đó hầu hết 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 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 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, 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, yếm
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. Dưới đây là các thông số ô nhiễm của bãi rác Nam Sơn – Hà Nội,
Phước Hiệp – TP. Hồ Chí Minh và bãi rác Tràng Cát – Hải Phòng.

10


Bảng 1.2 Kế

[9]

o

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

TSS

mg/l

950 – 2.240

425 – 1.546

126 – 375

86 – 275

Ca

mg/l

314 – 650

186 – 520

24 – 71

40 – 160

COD

mg/l

9.225–22.780 2.152 – 6.245

892 – 395

392 – 690

BOD5 (20oC)

mg/l

6.055–12.300

780 – 4.250

291 – 557

140 – 240

TOC

mg/l

2.500 – 6.800

470 – 2.700

120 – 210

70 – 170

TKN

mg/l

1.568 – 2.151

485 – 875

454 – 815

131 – 352

TP

mg/l

10 – 24,8

9,8 – 14,1

5,5 – 10,4

5,6 – 8,5

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

mg/l

<1

<1

<1

<1

pH

Bả
–

–

[3]

-

5,6 – 6,5

7,3 – 8,3

7,0 – 9,2

mg/cm

18260 – 20700

6500 – 8470

132 – 800

mg/l

5733 – 8100

–

–

SS

mg/l

790 – 6700

–

–

COD

mg/l

24000 – 57300

1510 – 4520

76 – 2630

pH
TDS

11


VFA

mg/l

16777

–

9–8

BOD

mg/l

18000 – 48500

240 – 2120

–

TKN

mg/l

977 – 1800

515 – 1877

29 – 1980

TP

mg/l

5 – 30

7 – 20

10,0 – 24,8

NH4+

mg/l

760 – 1550

1590 – 2190

20 – 1690

mg/l

252 – 400

110 – 159

–

SO42 -

mg/l

2300 – 2560

–

18 – 1140

Cl -

mg/l

3960 – 4500

2450 – 2697

150 – 4100

Ca2+

mg/l

2031 – 2191

110 – 170

Cd

mg/l

0,008

–

–

Pb

mg/l

0,258

–

–

mg/l

–

–

–

Số liệu phân tích thành phần nước rỉ rác cho thấy nước rỉ rác mới tại ba bãi chôn
lấp đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao, 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.
Dựa vào thành phần đặc trưng trong nước rỉ rác của các bãi rác tại Việt Nam
cũng như trên thế giới ta thấy: Thành phần hữu cơ trong nước rác tại các bãi rác mới
là rất cao (COD nằm khoảng 10.000 – 70.000 mg/l). Nitơ (đặc biệt là amoni) ở

trong nước rác rất lớn (dao động từ 1.000 – 2.000 mg/l), nếu không có các biện
pháp tiền xử lý thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình xử lý sinh học. Bên cạnh
đó, nồng độ Ca2+ trong nước rác khá cao sẽ làm ảnh hưởng tới việc vận hành và
thiết kế các công nghệ xử lý.

12


1.2.2 Các công nghệ xử lý nước rỉ rác
Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức:
Nước rỉ rác
Nitrat hóa/ Khử nitrat
Bể lắng
Than hoạt tính
Tạo bông/ kết tủa
Bể tiếp xúc sinh học
Trung hòa
Nguồn tiếp nhận
Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức [10]
Công nghệ được áp dụng tại miền Bắc nước Đức để xử lý nước rỉ rác của
BCL đã được vận hành trong thời gian dài (từ năm 1993), công nghệ áp dụng xử lý
nước rỉ rác bao gồm công đoạn khử ammonium bằng phương pháp sinh hóa truyền
thống với hai quá trình nitrat hóa và khử nitrat, ammonium sẽ được nhóm vi sinh
vật nitrosomonas oxy hóa thành nitrit và nitrit tiếp tục được nhóm vi sinh vật
nitrobacter oxy hóa thành nitritate và khí nitơ tự do, hiệu quả khử nitơ đạt 99.9% và
COD đạt 45% trong giai đọan này. Bể lắng được ứng dụng để tách các bông bùn từ
bể sinh học, các chất hữu cơ còn lại sau quá trình khử nitơ chỉ là các chất khó hoặc
không có khả năng phân hủy sinh học, do đó phương pháp hóa lý, cụ thể là quá
trình hấp phụ bằng than hoạt tính được áp dụng, tạo bông và kết tủa là bước tiếp
theo sau công đoạn hấp phụ, trong giai đoạn này hiệu quả xử lý COD đạt 86% và

AOX đạt 87%. Trung hòa là công đoạn cuối của dây chuyền xử lý nước rỉ rác tại

13


BCL. Với dây chuyền công nghệ kết hợp các quá trình sinh học, hấp phụ và keo tụ
nồng độ của các chất ô nhiễm chính sau xử lý đều đạt nồng độ giới hạn.
Bảng 1.4 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào
nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý [10]
Đơn

Đầu

Đầu ra

vị

vào

sinh học

COD

mg/l

1.506

NH4

mg/l

AOX

μg/l

Thông số

Ra cuối cùng

Nồng độ giới hạn

700

94

200

597

0,26

0,09

70

1.450

–

182

500

Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Hàn Quốc:
Kể từ 12/1003 công đoạn oxy hóa Fenton được chuyển thành công đoạn
đông keo tụ bằng phương pháp hóa học và hiện đang được hoạt động với hai công
đoạn đông keo tụ. Ở Hàn Quốc, lượng nước rác từ các bãi rác này lên tới 14000
m3/ngày. Trong đó, lượng nước rác từ bãi rác SudoKwon là gần 5000 m3/ngày,
chiếm khoảng 36%. Kể từ khi ban hành quy định cho chỉ tiêu nitơ và 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 kiểu MLE. Cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ dùng phương
pháp R/O sau công nghệ sinh học.

14


Hình 1.4. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc [14]
Ở bãi rác SudoKwon, so với ban đầu (1-2 năm) thì sau khoảng 10 năm, BOD
đã giản 100 lần (20000 mg/l xuống còn 200 mg/l), nitơ tăng khoảng 4-8 lần (300500 mg/l lên 2200 mg/l), và chênh lệch lượng nước rác trong mùa khô và mua mưa
từ 2 đến 3 lần. Khối lượng và chất lượng của nước rác thay đổi từng giờ theo thời
gian. Vì vậy, cần phải kết hợp giữa công nghệ sinh học với công nghệ hóa lý và
phải thiết lập các điều kiện vần hành tối ưu phù hớp với đặc thù nước rác ở từng
thời điểm khác nhau.
Xét về mặt công suất, trạm xử lý nước rác tại SudoKwon lớn nhất thế
giới. trạm có công suất thiết kế 6700 m3/ngày, trong đố dự kiến 4700 m3/ngày là
nước rác từ bãi rác mới và 2000 m3/ngày từ bãi rác cũ.

15

Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Nam Sơn:
Nước rỉ rác

Hồ sinh học

Song chắn rác

Striping(thổi khí)

Bể lắng 1

Bể đệm 1

Bể đệm 2

Bể SBR 1 và 2

UASB

Bể Semultech

Bể phản ứng

Bể lắng 2

Bể lọc cát

Bể chứa

Bể khử trùng

Nước rỉ rác

Hồ ổn định

Hình 1.5 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Bãi chôn lấp Nam Sơn, Hà Nội [9]
Trong sơ đồ công nghệ trên nước rỉ rác được bơm trực tiếp từ các hố thu nước
lên hồ sinh học, hồ sinh học có chức năng như bể điều hòa và xử lý một phần chất
hữu cơ. Với nồng độ ammonium cao trong nước rỉ rác sẽ ảnh hưởng đến các công
đoạn sinh học phía sau nên bước khử nitơ đuợc áp dụng.
Phương pháp xử lý nitơ được áp dụng là phương pháp đuổi khí (air stripping)
với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng pH của nước rỉ rác lên 10 –12 với tác dụng
tăng chuyển hóa NH4+ sang NH3: với nồng độ ammonium cao lớn hơn 1.000 mg/l
thì phương pháp xử lý nitơ bằng phương pháp truyền thống không cho hiệu quả
cao nhưng đối với việc áp dụng quá trình air stripping sẽ có hiệu quả hơn.
Sau quá trình air stripping nước rỉ rác được chỉnh pH (6,5 – 7,5) trước khi vào
hệ thống xử lý sinh học bằng quá bùn hoạt tính lơ lửng dạng mẻ, trong quá trình
này các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học sẽ được khử và ammonium
còn lại sau quá trình air stripping cũng được khử triệt để hơn trong giai đoạn này.
Kế tiếp nước rỉ rác lại được xử lý bằng hệ thống UASB, đây là công trình xử lý
chất hữu cơ với tải lượng chất hữu cơ cao, đây chính là điểm không hợp lý của
công nghệ xử lý vì với nồng độ COD đầu vào thấp và phần chủ yếu là các hợp chất

16