Nghiên cứu chế độ công nghệ MBBR phù hợp để xử lý nước rỉ rác

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

Bùi Phương Thảo


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này cùng với sự nỗ lực của bản thân là sự giúp đỡ
nhiệt tình của các thầy cô giáo, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Đặng
Xuân Hiển – Giảng viên Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong quá trình thực hiện và
hoàn thành luận văn.
Em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành đến các thầy cô giáo
trong Viện Khoa học và Công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội nói chung và chuyên nghành Thạc sĩ kỹ thuật nói riêng, trong suốt thời gian
học đã truyền đạt và cung cấp cho em những kiến thức bổ ích.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và bạn bè đã luôn ủng hộ, động
viên và giúp đỡ em hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, 08/2015
Học viên

Bùi Phương Thảo

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................2
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN .......................................................................................5
1.1. Nước rác............................................................................................................5
1.1.1. Khái niệm ...................................................................................................5
1.1.2. Sự hình thành nước rác ...............................................................................5
1.1.3. Quá trình chuyển hóa các chất trong bãi chôn lấp [7]................................6
1.1.4. Đặc trưng cơ bản của nước rác ...................................................................7
1.1.5. Đặc trưng nước rác tại Việt Nam và các nước phát triển .........................10
1.2. Các công nghệ xử lý nước rác phổ biến trên thế giới .....................................12
1.3. Các công nghệ xử lý nước rác của Việt Nam .................................................19
1.4. Công nghệ MBBR ..........................................................................................20
1.4.1. Cơ sở công nghệ MBBR ..........................................................................20
1.4.2. Giá thể cho công nghệ MBBR .................................................................22
1.4. . àng ch n giá thể ......................................................................................24
1.4.4. Hệ thống cấ

h .......................................................................................24

1.4.5. Hệ thống huấy tr n cơ h ......................................................................25
1.4.6. Giai đoạn tiền xử lý ..................................................................................25
1.4. .

t số sơ đ cấu tr c

ng với bể hản ứng

...............................25

1.4.8. Tính toán bể phản ứng MBBR .................................................................28
1.4.9. Tổ hợp sinh học MBBR trong phòng thí nghiệm.....................................29
1.4.10. Các nghiên cứu thực nghiệm về công nghệ MBBR ..............................37
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..42
2.1. Đối tượng nghiên cứu .....................................................................................42
2.2. Phương há nghiên cứu ................................................................................42
2.2.1. Phương há

hân t ch tổng hợp ..............................................................42

2.2.2. Phương há chuyên gia ..........................................................................42
2.2. . Phương pháp kế thừa ................................................................................42
2.2.4. Phương há nghiên cứu thực nghiệm .....................................................42
2.3. N i dung nghiên cứu.......................................................................................42
2.4. Bố trí thí nghiệm .............................................................................................43
2.4.1. Nuôi bùn ...................................................................................................44
2.4.2. Nghiên cứu tải trọng khối đầu vào phù hợp cho hệ thống MBBR ...........45

Lớp: KTMT 2013

ii

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

2.4.3. Nghiên cứu hàm lượng MLSS thích hợp cho hệ thống MBBR ...............45
2.4.4. Nghiên cứu tỷ lệ lấ đầy giá thể thích hợp cho hệ thống MBBR ............46
2.4.5. So sánh hiệu quả xử lý 5 loại giá thể khác nhau với cùng m t điều kiện
thí nghiệm ...........................................................................................................46
2.4.6. Thí nghiệm tìm ra khoảng tải trọng khối đầu vào phù hợp cho từng loại
giá thể đảm bảo tính kinh tế và kỹ thuật ............................................................48
2.5. Hóa chất, thiết bị nghiên cứu và hương há

hân t ch ...............................49

CHƯƠNG . NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÔNG NGHỆ MBBR, KẾT QUẢ
VÀ THẢO LUẬN .....................................................................................................51
3.1. Thích nghi bùn với nước rác ...........................................................................51
3.2. Hoạt hóa bùn với giá thể .................................................................................52
. . Đánh giá ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào (L) tới hiệu suất xử lý của hệ
thống MBBR ..........................................................................................................56
3.3.1. Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu quả xử lý chất hữu cơ ....56
3.3.2. Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu quả xử lý nitơ ................57
3.4. Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý của hệ thống MBBR .............59
3.4.1. Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý chất hữu cơ .....................59
3.4.2. Ảnh hưởng n ng đ MLSS tới hiệu quả xử lý nitơ..................................60
3.5. Ảnh hưởng của đ lấ đầy giá thể tới hiệu quả xử lý của hệ thống MBBR ...61
3.5.1. Ảnh hưởng của đ lấ đầy giá thể đến hiệu suất xử lý chất hữu cơ ........61
3.5.2. Ảnh hưởng của đ phủ đầy giá thể đến hiệu suất xử lý Nitơ ...................62
3.6. Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý của hệ thống
MBBR ....................................................................................................................63
3.6.1. Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý chất hữu cơ
............................................................................................................................64

3.6.2. Ảnh hưởng của các loại giá thể khác nhau tới hiệu suất xử lý Nitơ ........65
3.7. Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của từng loại giá thể
...............................................................................................................................66
3.7.1. Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể BioChip ....................................................................................................................66
3.7.2. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể cầu K1 68
3.7.3. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn
đen K2 ................................................................................................................69

Lớp: KTMT 2013

iii

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

3.7.4. Ảnh hưởng của tải trọng đầu vào tới hiệu quả xử lý của giá thể trụ tròn
tr ng K3 .............................................................................................................70
3.7.5. Ảnh hưởng của tải trọng khối đầu vào tới hiệu suất xử lý của giá thể trụ
tròn tr ng bé K4 ..................................................................................................71
KẾT LUẬN ...............................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................74

Lớp: KTMT 2013

iv

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các thông số đặc trưng của nước rác cũ và mới [9] .................................10
Bảng 1.2: Thành phần kim loại nặng trong nước rác tại m t số nước [19] ..............10
Bảng 1.3: Thành phần nước rác bãi chôn lấ

Đông Thạnh sau

hi đóng bãi

(CENTEMA, 2005) [3] .............................................................................................11
Bảng 1.4 Kết uả hân t ch chất lượng nước rác tại C G Cát Phước Hiệ – TP.
H Ch

inh và C Tràng Cát – Hải Ph ng

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

Bảng 1.5: Kết quả phân t ch chất lượng nước rác tại bãi rác Nam ơn
Bảng 1.6 Giới thiệu m t số loại giá thể sử ụng cho hệ thống

.............12
trên thế giới

[15] [26].....................................................................................................................22
Bảng 1.7: M t số cấu trúc dòng với bể phản ứng MBBR [21] .................................25
Bảng 1.8: So sánh công nghệ bùn hoạt tính và công nghệ MBBR sau khi nâng cấp
...................................................................................................................................41
Bảng 2.1: Các chỉ tiêu cơ bản của nước rác Kiêu Kỵ sau xử lý hóa lý .....................43
Bảng 2.2: Tải trọng khối đầu vào ..............................................................................45
Bảng 2.

Đặc điểm cơ bản các loại giá thể ..............................................................47

Bảng 2.4: Các chỉ tiêu phân tích và hóa chất sử dụng ..............................................49
Bảng 3.1: Kết quả hoạt hóa bùn với giá thể ..............................................................53

Lớp: KTMT 2013

v

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1

ô hình nước cu n trong bể MBBR hiếu khí (bên trái) và kỵ khí (bên

phải) [20] ...................................................................................................................24

Hình 1.2: Mô hình hệ thống MBBR tại phòng thí nghiệm .......................................29
Hình 1.3: Mô hình nghiên cứu xử lý nước rác bằng công nghệ MBBR của Sheng
Chen [10] ...................................................................................................................37
Hình 2.1

ơ đ thí nghiệm xử lý nước rác bằng hệ thống MBBR ..........................43

Hình 3.1: (a) Bùn thích nghi với nước thải ngày đầu tiên và (b) Bùn thích nghi với
nước thải ngày thứ 10 ................................................................................................51
Hình 3.2: Sự thay đổi của n ng đ MLSS và chỉ số SVI theo thời gian thích nghi
bùn với nước rác ........................................................................................................51
Hình 3.3: Tổng hợp hình ảnh trước và sau hoạt hóa của các giá thể thực hiện trong
nghiên cứu .................................................................................................................54
đầy đủ 5 bậc ...............................................56

Hình 3.4: Thí nghiệm hệ thống

Hình 3.5: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của hệ thống MBBR với tải trọng khối đầu
vào khác nhau ............................................................................................................57
Hình 3.6: Hiệu suất xử lý Nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với tải trọng
khối đầu vào khác nhau .............................................................................................58
Hình 3.7: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước rác của hệ thống MBBR với n ng
đ MLSS khác nhau ..................................................................................................59
Hình 3.8: Hiệu suất xử lý nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với n ng đ
MLSS khác nhau .......................................................................................................60
Hình 3.9: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ trong nước rác của hệ thống MBBR với các
tỷ lệ giá thể khác nhau ...............................................................................................62
Hình 3.10: Hiệu suất xử lý Nitơ trong nước rác của hệ thống MBBR với các tỷ lệ
giá thể khác nhau .......................................................................................................63
Hình 3.11: Hiệu suất xử lý chất hữu cơ của MBBR với các giá thể khác nhau .......64

Hình 3.12: Hiệu suất xử lý Nitơ của MBBR với các loại giá thể khác nhau ............65
Hình 3.13: Hiệu suất xử lý của giá thể Bio-Chip với các tải trọng khối đầu vào khác
nhau ...........................................................................................................................67

Lớp: KTMT 2013

vi

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Hình 3.14: Hiệu suất xử lý của giá thể cầu K1 với các tải trọng khối đầu vào khác
nhau ...........................................................................................................................68
Hình 3.15: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tr n đen K2 với các tải trọng khối đầu vào
khác nhau...................................................................................................................69
Hình 3.16: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn tr ng K3 với các tải trọng đầu vào
khác nhau...................................................................................................................70
Hình 3.17: Hiệu suất xử lý của giá thể trụ tròn tr ng nhỏ K4 với các tải trọng đầu
vào khác nhau ............................................................................................................71

Lớp: KTMT 2013

vii

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT
TT

Ký hiệu

Tiếng Anh

Tiếng Việt

1

COD

Chemical oxygen demand

Nhu cầu oxy hóa học

2

BOD

Biological oxygen demand

Nhu cầu oxy sinh hóa

4

TKN

Total Kjeldahl nitrogen

Tổng nitơ Ken an

5

SS

Suspended solid

Chất r n lơ lửng

6

SVI

Sludge volume index

Chỉ số thể tích l ng của bùn

7

MLSS

Mix liquor suspended solid

Hàm lượng chất r n lơ lửng trong
hỗn hợp lỏng

8

DO

Dissilved oxygen

Hàm lượng oxy hòa tan

9

UV - Vis

Ultraviolet radiation Visible

Máy quang phổ tử ngoại khả kiến

10

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

11

BTNMT

B Tài nguyên

12

HDTN

Hướng dẫn thí nghiệm

13

CENTEMA

Trung tâm công nghệ và Quản lý
môi trường

Lớp: KTMT 2013

viii

ôi trường

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

LỜI MỞ ĐẦU
ôi trường ô nhiễm đang là vấn đề được quan tâm và chú ý hiện nay của
toàn cầu. Đặc biệt trong những năm gần đây sự phát triển mạnh mẽ các nghành

công nghiệp và kinh tế các nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Sự phát triển
mạnh mẽ đó đã phát sinh m t lượng rất lớn rác thải bao g m rác thải sinh hoạt, rác
thải đô thị, rác thải công nghiệ …, c ng thêm vào đó là sự quản lý cũng như xử lý
rác thải chưa được uan tâm đ ng mức, hiện nay chúng chủ yếu được chôn lấp
thông thường.
Đối với Việt Nam tổng hối lượng chất thải r n đô thị hát sinh hoảng từ
8.700 ÷ .

tấn ngày và tăng trung bình 1 ÷ 16

mỗi năm 1 . Nước ta là m t

nền kinh tế đang hát triển, chi phí quản lý cũng như công nghệ cho các lĩnh vực
bảo vệ môi trường còn hạn hẹp. Chôn lấp chất thải r n đô thị là khâu cuối cùng
chưa có giải pháp thay thế trong hệ thống quản lý chất thải r n bởi vì đây là hương
pháp có chi phí thấp nhất so với các hương há xử lý hác như đốt, hóa r n; do
đó trong những năm tiếp theo giải pháp này vẫn được ưu tiên sử dụng r ng rãi.
Phương há này sinh ra m t lượng lớn nước rỉ rác, là loại nước thải có thể nói là ô
nhiễm nhất và mang lại hậu quả lớn đến môi trường và con người.
Đây là m t loại nước thải khó xử lý bởi thành phần phức tạp và n ng đ các
chất ô nhiễm rất cao được thể hiện qua các thông số nhu cầu oxy hóa học (COD) và
nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), và n ng đ nito amoni (N-NH4+) cao. Hơn nữa thành
phần của nước rỉ rác biến đ ng và phụ thu c vào nhiều yếu tố như thành hần rác
thải trong bãi chôn lấ

điều kiện thời tiết, các quá trình vận hành bãi chôn lấp nên

cần tích hợp nhiều công nghệ để có thể xử lý triệt để các chất ô nhiễm trong nước rỉ
rác trước khi xả ra ngoài môi trường.
Vì vậy, yêu cầu cấp thiết đặt ra là cần có hệ thống tổ hợ để xử lý hiệu quả

nước rỉ rác trong đó hệ thống sinh học là vai trò chủ đạo trong xử lý các chất ô
nhiễm chính. Trong các công nghệ xử lý nước thải hiện nay thì công nghệ bùn sinh
học đang nghiên cứu và uan tâm hàng đầu do m t số ưu điểm vượt tr i về hiệu quả
xử lý chất ô nhiễm và tính kinh tế. Trong đó công nghệ MBBR là m t công nghệ cải
tiến từ công nghê bùn sinh học đơn thuần đem lại hiệu quả cao.

Lớp: KTMT 2013B

2

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ
mới

để xử lý nước rỉ rác là hướng đi

hát huy được ưu điểm nổi bật của công nghệ. Công nghệ MBBR là công nghệ

kết hợp giữa các điều kiện thuận lợi của quá trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí và có
đệm là các giá thể sinh học. Đây là uá trình xử lý bằng lớp màng biofilm với sinh
khối phát triển trên giá mang mà những giá mang này lại di chuyển tự do trong bể
phản ứng và được giữ bên trong bể phản ứng. Chính lớp màng sinh học phát triển
trên giá thể giúp duy trì n ng đ bùn trong bể rất cao, trong lớp màng sinh học có
đủ cả

môi trường yếm khí-thiếu khí-hiếu h gi

tăng uá trình xử lý Nito và

chất hữu cơ. Ngoài ra công nghệ MBBR còn áp dụng được với các quá trình yếm
khí, thiếu khí và hiếu khí rất linh hoạt và chịu được tải trọng hữu cơ đầu vào cao.
Với mục đ ch tìm hiểu, nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đối với hệ
thống MBBR, đề tài “Nghiên cứu chế độ công nghệ MBBR phù hợp để xử lý
nước rỉ rác” được thực hiện với nhiều ý nghĩa hoa học và ứng dụng thực tế trong
lĩnh vực môi trường.
Mục tiêu của đề tài:
- Tìm khoảng tối ưu của các yếu tố đầu vào đối với hệ thống MBBR;
- Đánh giá hiệu quả xử lý nước rác bằng hệ thống hoàn chỉnh 5 bậc với các
loại giá thể đệm sinh học khác nhau;
- Đưa ra các thông số, khoảng chế đ công nghệ và loại giá thể cho hiệu quả
xử lý cao nhất đối với các thông số ô nhiễm cơ bản của nước rác là COD, BOD5,
NH4+, TKN.
Nội dung của đề tài:
- Tổng quan về công nghệ MBBR ứng dụng để xử lý nước rỉ rác. Đ ng học
của các quá trình sinh học xảy ra trong quá trình xử lý.
- Tiền xử lý nước rỉ rác bằng hương há hóa lý th ch hợ để đảm bảo chất
lượng nước đầu vào cho hệ thống MBBR hoạt đ ng ổn định. Xác định được các đặc
tính của nước rỉ rác thô và nước rỉ rác sau quá trình tiền xử lý.
- Đánh giá hoạt đ ng của các quá trình loại bỏ chất hữu cơ (COD và OD)
các dạng nito (NH4+ và TKN) và sự thay đổi sinh khối trong hệ thống MBBR.

Lớp: KTMT 2013B

3

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

- Khảo sát ảnh hưởng của các thông số ch nh đến hoạt đ ng xử lý nước rỉ rác
trong hệ thống MBBR: quá trình thích nghi bùn, tải trọng khối đầu vào, n ng đ
bùn MLSS, tỷ lệ giá thể đệm, loại giá thể.
- Phân tích lựa chọn các thông số công nghệ MBBR, loại giá thể phù hợp
ứng dụng trong xử lý nước rác cho hiệu quả cao nhất với quy mô pilot thí nghiệm.

Lớp: KTMT 2013B

4

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Nước rác
1.1.1. Khái niệm
Nước rỉ rác là nước thải sinh ra trong các bãi chôn lấp rác thải tập trung,
được hình thành o đ ẩm có sẵn trong rác thải được chôn hoặc do ngu n nước bên

ngoài xâm nhậ vào như nước mưa nước ngầm. Do được sinh ra từ rác thải nên
loại nước này rất đ c hại, chứa nhiều chất ô nhiễm như NH4+, COD và BOD5 có
hàm lượng cao, kim loại nặng, tổng P, các vi khuẩn vi trùng gây bệnh… 2
1.1.2. Sự hình thành nước rác
Sự hình thành nước rác rất phức tạp và khác nhau ở mỗi nước. Các nước phát
triển và các nước đang hát triển có sự khác biệt nhau rất lớn về thành phần nước
rác dẫn đến thành phần nước rác khác nhau. Sự khác nhau về hình thành nước rác
thông qua sự khác nhau về quy chuẩn, vận hành thi công và khí hậu của mỗi nhóm
nước.
Ở các nước phát triển: Cấu tạo bãi rác và vận hành, thiết kế đảm bảo quy
chuẩn nghiêm ngặt. Bãi chôn lấp rác ở các nước phát triển có cấu tạo g m: lớp lót
đáy lớp phủ bề mặt, hệ thống thu nước và thu h đảm bảo yêu cầu. Thêm vào đó là
quá trình vận hành bãi rác cũng đảm bảo. Vì vậy sự hình thành nước rác chủ yếu là
do: Chất lỏng hình thành do quá trình phân giải các hợp chất có trong bãi rác được
tạo ra chủ yếu trong giai đoạn phân hủy hiếu khí tự xảy ra trong bãi rác, phụ thu c
nhiều vào đ ẩm vật liệu đem đi chôn lấp.
Ở các nước đang phát triển và thực trạng của Việt Nam: Hầu hết các bãi
chôn lấ đều hông đạt tiêu chuẩn để hoạt đ ng. Các bãi chôn lấ rác đang hoạt
đ ng hiện nay chủ yếu vẫn chôn lấp rác thải m t cách thông thường bằng cách đào
hố và chôn lấp rác hoặc đổ thành đống. Cấu tạo các bãi chôn lấp không theo các yêu
cầu của m t bãi chôn lấp hợp vệ sinh bao g m các lóp chống thấm thành và đáy hệ
thông thu gom nước rác

h rác ló đất phủ trung gian và phủ bề mặt, bổ sung các

chế phẩm sinh học làm tăng uá trình hân hủy rác thải và giảm mùi. Do đó nước
rác được hình thành từ năm ngu n ch nh 7]:
- Nước mặt chảy tràn;

Lớp: KTMT 2013B

5

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

- Thấm từ ngu n nước ngầm;
- Thấm từ nước mưa;
- Đ ẩm trong chất thải r n;
- Nước hình thành từ các phản ứng trong bãi rác.
1.1.3. Quá trình chuyển hóa các chất trong bãi chôn lấp [7]
Giai đoạn I – Giai đoạn thích nghi ban đầu: Quá trình phân hủy hiếu khí sẽ
được diễn ra ngay sau khi chất thải được chôn lấp, bởi vì trong bãi rác còn có m t
lượng không khí nhất định được giữ lại hi đổ đống. Giai đoạn này có thể kéo m t
vài ngày cho đến vài tháng, phụ thu c vào tốc đ phân hủy, ngu n vi sinh vật g m
có các loại vi sinh hiếu khí có trong bãi chôn lấp.
Giai đoạn II – Giai đoạn chuyển tiếp: Oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy
chuyển sang giai đoạn kị h . Khi đó nitrat (NO3-) và sulphat (SO42-) là chất nhận
điện tử cho các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành h nitơ (N2) và
hydro sulfit (H2S). Khi thế oxy hóa giảm, vi khuẩn phân hủy metan phân hủy chất
hữu cơ trong rác thải thành metan (CH4) và Cacbonic (CO2) sẽ b t 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 hác (giai đoạn III).
Giai đoạn III – Giai đoạn lên men axit: Các vi sinh vật trong giai đoạn II
được kích hoạt do việc tăng n ng đ các axit hữu cơ và lượng H2 t hơn. ước đầu
tiên trong uá trình

bước – thuỷ phân các phân tử hữu cơ lớn như olyme li it

protein, hydrat carbon thành các phân tử nhỏ như monosachari

axit amin ch ng là

những nguyên liệu thích hợp cho quá trình tổng hợp tế bào và trao đổi chất của loại
vi sinh tạo axit thu c nhóm acidogens ở bước tiếp theo. Tiếp theo là quá trình lên
men axit – giai đoạn chuyển hoá các sản phẩm đã thuỷ phân thành axit (loại vi sinh
acidogens như Clotridium spp, Peptococus Anaerobus, Difidobacterium spp,
Desulphovibrio spp...). Sản phẩm ch nh được tạo ra là axit axetic và m t loạt axit
khác như crotonic a i ic

yruvic

hthalic fumaric lactic succinic mallonic

gallic aconitic oxaclic. Kh cacbonic được tạo ra nhiều nhất trong giai đoạn này,
m t lượng nhỏ H2 cũng được hình thành.

Lớp: KTMT 2013B

6

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Giai đoạn IV – Giai đoạn lên men metan: 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. Chúng có tốc đ phát triển chậm vì vậy
giai đoạn hình thành h metan là bước chậm nhất. Đây là nhóm vi sinh vật kị khí
nghiêm ngặt được gọi là vi khuẩn metan. Trong giai đoạn này, sự hình thành metan
và các axit hữu cơ xảy ra đ ng 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 ể trong khoảng từ 6,8÷8,0. Giá trị BOD5, COD, n ng đ kim loại
nặng và đ dẫn điện của nước rỉ rác giảm xuống trong giai đoạn này.
1.1.4. Đặc trưng cơ bản của nước rác
Với sự phân hủy của các thành phần phức tạp trong rác thải và các yếu tố ảnh
hưởng đến đặc trưng của nước rác dẫn đến nước rác có thành phần rất phức tạp và
có n ng đ ôn nhiễm rất cao bao g m chủ yếu vơi

đặc trưng [3]:

Đặc trưng vật lý
- pH: Là thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiế đến hiệu quả quá trình xử
lý sinh học. pH thay đổi cùng với đ tuổi của nước rác. Nước rác tuổi cao có giá trị
H cao hơn so với nước rác mới. pH thấ 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 ể trong khoảng từ 6,8÷8 [2].
Ngoài ra, về mùa khô giá trị H cao hơn so với mùa mưa. H cao của nước rác là do
các nguyên nhân: Đ kiềm cao, quá trình phân hủy yếm khí sâu và do hoạt đ ng của
tảo ở các h trữ nước rác.
- Độ màu, độ đục: Gây ra bởi các hợp chất hữu cơ có mầu axit humic, axit
fulvic … Ngoài ra gây ra bởi m t số muối, oxit, hydroxit kim loại.
- Mùi: nước rác có mùi khó chụi do sản phẩm quá trình phân hủy các hợp

chất hữu cơ như NH3, H2S, mecaptan, phenol...
- Độ kiềm: Đ kiềm của nước rác gây ra chủ yếu bởi muối bicarbonat (pH <
8,2), m t phần do CO32- và OH- và khi pH > 8,2. Kết quả đánh giá đ kiềm của bãi
rác trong thời gian dài cho thấy sự khác biệt giữa các bãi rác. Sự biến đ ng của đ
kiềm nước rác do hoạt đ ng của vi sinh vật ở mức đ khác nhau cùng với quá trình

Lớp: KTMT 2013B

7

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

kết tủa hóa học xảy ra tạo thành CaCO3. Đ kiềm có xu hướng giảm về mùa khô,
đặc biệt là những h chứa nước rác có bề mặt thoáng cao, rất có thể do quá trình
thoát khí CO2 từ nước thải.[2]
Đặc trưng hóa học
- Các chất hữu cơ: Các chất hữu cơ trong nước rác là do quá trình hòa tan
các thành phần trong rác, là sản phẩm của quá trình phân hủy rác. N ng đ chất hữu
cơ được đặc trưng bởi các chỉ số BOD, COD, TOC. N ng đ chất hữu cơ trong
nước thải phụ thu c vào lượng nước mưa ha loãng trong đống rác thải. Do vậy
n ng đ chất hữu cơ hụ thu c vào mùa đối với mùa mưa n ng đ chất hữu cơ thấp
hơn so với mùa hô. Ngoài ra hàm lượng chất hữu cơ cũng như tỷ lệ BOD5/COD
phụ thu c rất lớn vào tuổi của nước rác. Với bãi rác mới thì n ng đ chất hữu cơ
BOD5, COD, TOC rất cao nhưng tỷ lệ BOD5/COD cao khoảng từ 0,5÷0,7 thuận lợi
cho khả năng hân hủy của vi sinh vật. Với bãi rác lâu năm n ng đ chất hữu cơ

thấ hơn há nhiều so với bãi rác mới do trong bãi rác xảy ra quá trình tự phân hủy
sinh học do vậy tỷ lệ BOD5/COD rất thấp khoảng 0,005÷ 2. Khi đó nước rác chứa
nhiều axit humic và fulvic có khả năng hân hủy sinh học thấp.[7]
- Hợp chất chứa nitơ: Trong nước rác, hợp chất nitơ có thể t n tại ở các dạng
khác nhau, là thành phần trong hợp chất hữu cơ ( rotein axit amin)

ạng

amoniac/amoni, nitrit, nitrat. Ngoài các dạng chính nêu trên, m t số dạng khác có
thể t n tại trong nước rác như NO N2O, N2 (tan), trong m t chất hông tan như tảo,
vi sinh vật, các dạng keo hữu cơ hác [7]. Chu trình biến đổi các hợp chất nito trong
nước rác g m: thủy phân các phân tử hữu cơ lớn (protein) thành các axit amin và
tiếp tục thành amoni. M t phần amoni hình thành từ thủy hân được vi sinh vật sử
dụng tổng hợp tế bào. Nếu trong h chứa có đủ điều kiện thì sẽ xảy ra thêm quá
trình oxy hóa amoni thành nitrit, nitrat và khử nitrat. Sự biến đ ng của n ng đ
amoni trong nước rác phụ thu c vào mức đ phân hủy (tuổi của nước rác điều kiện
phân hủy) càng cao thì hàm lượng amoni càng lớn và tỷ lệ amoni/ nitơ kjeldahl càng
cao. N ng đ nitrit nitrat trong nước rác rất thấp (<0,1 mg/l) do quá trình oxy hóa
hông có điều kiện xảy ra.

Lớp: KTMT 2013B

8

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

- Các chất vô cơ: Trong quá trình ủ rác hình thành m t loạt các thành phần
vô cơ cũng như tách m t số chất vô cơ bám dính trên rác thải. Các chất vô cơ có
ảnh hưởng đáng ể đến công nghệ xử lý nước rác bao g m: Ca, SO42-, HCO3-, Na+,
K+, Mg2+, Cl-, ... có n ng đ tương đối lớn: Na+ từ 200÷2500 mg/l, K+ từ 200÷1000
mg/l, Ca2+ và Cl- trong khoảng 200÷3000 mg/l, SO42- 50÷1.000 mg/l. Các kim loại
nặng có thể có trong nước rác như Fe

n Pb Zn C

Cr Hg, ..., do sự hòa tan

các thành phần trong rác là sản phẩm của các uá trình ăn m n hay tạo phức.
- Hợp chất photpho: Photpho là những chất inh ưỡng cần thiết cho sự sinh
trưởng và phát triển của các vi sinh vật. Photpho tổng trong nước rác bao g m các
thành phần

hot ho đơn (ortho)

hot hat trùng ngưng và hot ho nằm trong hợp

chất hữu cơ 2 . Tuy nhiên hàm lượng hot ho trong nước rác không cao.
Đặc trưng sinh học
Đặc trưng về vi sinh vật trong nước rác được uan tâm t hơn so với các đặc
trưng về hóa học. M t số lượng lớn vi sinh vật có trong nước rác của bãi chôn lấp
rác thải. Thành phần vi sinh vật có trong nước thải phụ thu c vào các giai đoạn
phân hủy xảy ra trong bãi chôn lấp rác. Mỗi giai đoạn có chủng vi sinh vật riêng đặc
trưng cho hoạt đ ng và nước rác mang theo các vi sinh vật có trong nước rác ra
ngoài. Hàm lượng vi khuẩn bao g m tổng coliform, fecal coliform, streptococci,...
thay đổi theo tuổi của bãi rác do vậy thay đổi theo thành phần hóa học của nước

rác.[4]
Ngoài ra thành phần và n ng đ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác còn phụ
thu c vào tuổi của bãi rác cũng như có sự khác nhau giữa các bãi rác ở những địa
hương hác nhau. au đây là bảng tổng hợp thông số đặc trưng của các bãi rác.
Nước rác được tách ra khỏi bãi chôn thường được gom về các h chứa trước
hi được xử lý và thải ra môi trường. Sự biến đ ng về n ng đ chất hữu cơ ( OD
COD) và hợp chất nitơ trong nước thải ưới sự tương tác của vi sinh vật điều kiện
vật lý (gió mưa

hô hanh nóng lạnh) và thực vật là đối tượng đáng uan tâm hi

đánh giá đặc trưng của nước rác [2].

Lớp: KTMT 2013B

9

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Bảng 1.1: Các thông số đặc trưng của nước rác cũ và mới [9]
Giá trị, mg/l
Bãi mới (dưới 2 năm)
Khoảng
Trung bình
2.000÷55.000

10.000
1.500÷20.000
6.000
3.000÷90.000
18.000
10.000÷55.000
10.000
200÷2.000
500
10÷800
200
10÷800
200
5÷40
25
5÷100
30
4÷80
20
1.000÷20.900
3.000
4,5÷7,5
6
300÷25.000
3.500
50÷7.200
1.000
50÷1.500
250
200÷5.000

500
50÷1.825
300
50÷5.000
60

Thành phần
BOD5
TOC
COD
Chất r n h a tan
Tổng chất r n lơ lửng
Nitơ hữu cơ
Amoniac
Nitrat
Tổng lượng hot ho
Othophotpho
Đ iềm theo CaCO3
pH
Đ cứng theo CaCO3
Ca2+
Mg2+
ClSO43Tổng s t

Bãi lâu năm
( Trên 10 năm)
100÷200
80÷160
100÷500
1.200

100÷400
80÷120
20÷40
5÷10
5÷10
4÷8
200÷1.000
6,6-9
200÷500
100÷400
50÷200
100÷400
20÷50
20÷200

1.1.5. Đặc trưng nước rác tại Việt Nam và các nước phát triển
Tại các quốc gia khác trên thế giới rác trước hi được mang đi chôn lấp sẽ
được phân loại nghiêm ngặt

o đó thành hần rác đi chôn lấp chủ yếu là rác vô cơ

o đó nước rác hình thành tại các bãi chôn lấ này cũng có thành hần các kim loại
nặng cao. Các thông số này được thể hiện tại bảng 1.2 ưới đây.
Bảng 1.2: Thành phần kim loại nặng trong nước rác tại một số nước [19]
Tuổi

Bãi rác

Y
MA

Italy
Canada
Hong
Kong
South
Korea
Spain
Brazil
France

MA
MA
MA
O
O

Lớp: KTMT 2013B

Fe2+
(mg/l)
2,7
1,28÷4,90

Mn2+ (mg/l)

Ba2+ (mg/l)

0,04
0,028÷1,541 0,006÷0,164

Cu2+
(mg/l)
-

<0,02÷0,92

Al3+ (mg/l)

3,811

0,182

-

0,12

-

76

16,4

-

0,78

-

7,45

5,5
26

0,17
0,2
0,13

0,15

0,26
0,08
0,005÷0,04

<1
2

10

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

O

Malaysia
South
Korea

O

Bùi Phương Thảo

4,1÷19,5

15,5

-

-

-

-

0,298

-

0,031

-

hi ch
-

( oung)

ới;

( e ium ge) Trung bình;

-

- O (Ol ) Cũ
Tại Việt Nam công đoạn phân loại rác trước hi mang đi chôn lấ c n chưa
được thực hiện chặt chẽ o đó các thành hần ô nhiễm có trong nước rác có sự khác
biệt so với các quốc gia được nêu tại bảng 1.2.
Bảng 1.3: Thành phần nước rác bãi chôn lấp Đông Thạnh sau khi đóng bãi
(CENTEMA, 2005) [3]
Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Thông số
pH

Ca2+
TSS
COD
BOD5
Phenol
TP
NH4+
Fe tổng
Zn
Cr
Cu
Pb
Cd
Mn
Ni
Hg

Khoảng biến đổi nồng độ
8,0÷8,2
134÷140
169÷240
916÷1702
243÷615
0,32÷0,60
4,7÷9,5
520÷1970
64÷120
4,4÷4,8
0,00÷0,05
1,40÷1,80

0,20÷0,25
0,00÷0,02
0,66÷0,73
0,65÷1,18
0,01÷0,04

Bảng 1.4: Kết uả phân t ch chất lư ng nước rác tại BCL G Cát, hước Hiệp
– T . Hồ Ch Minh và BCL Tràng Cát – Hải h ng [3]
Ch tiêu
pH
TDS
Đ cứng tổng
SS
COD
VFA

Lớp: KTMT 2013B

Đơn vị
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Hồ Ch Minh
chôn lấp mới
chôn lấp cũ
4,89÷6,41
7,81÷7,89

7300÷16200
6.040÷14.145
5833 ÷ 9667
1.260 ÷ 1.867
1760 ÷ 4311
169 ÷ 243
38533 ÷ 65333
1.079 ÷ 2.507
17677 ÷ 25182
26 ÷ 33

11

Hải h ng
7,0÷9,2
132÷800
76 ÷ 2.630
9 ÷8

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

BOD
TKN
TP
NH4+
Nito hữu cơ
SO42 Cl Ca2+

Cd
Pb
Tổng Fe

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

Bùi Phương Thảo

30000÷48000
977÷1800
55,8÷89,6
781÷1574
196÷470
1400÷1590
3960 ÷ 4500
1670÷2739
0,02÷0,1
0,3 ÷1,9
204÷208

200 ÷735
515÷1877
4,7÷10,1
512÷1874
3 ÷ 4,8
7,5÷14
2450÷2.697
60÷80
4,5÷64

29÷1980
10,0÷24,8
20÷1.690
18÷1.140
150÷4.100
-

Bảng 1.5: Kết uả phân t ch chất lư ng nước rác tại bãi rác Nam ơn [3]

Nhiệt đ
pH
Đ ẫn

Đơn
vị
o
C
mS/m

Hố thu gom

M a khô
M a mưa
22÷28
33÷35
6,8÷7,6
7,1÷7,8
21,4÷23,2
11,2÷14,4

TSS

mg/l

950÷2.240

425÷1.546

126÷375

86÷275

Canxi (Ca)
COD
BOD5 (20oC)

mg/l
mg/l
mg/l

314÷650

9.225÷22.780
6.055÷12.300

186÷520
2.152÷6.245
780÷4.250

24÷71
892÷395
291÷557

40÷160
392÷690
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

Phenol (tổng)
As
Hg
Cd
Pb
Hợ chất cơ clo

mg/l
g/l

g/l
mg/l
mg/l
ng/l

0,16÷0,48
1÷2
0,1÷0,2
< 0,01
0,05÷0,07
<1

0,01÷ 0,05
1÷ 3
0,1÷0,9
0,01÷0,02
0,01÷0,09
<1

0,02÷0,05
<1
0,1
< 0,01
< 0,05
<1

0,01÷0,04
1÷2
0,1
< 0,05

< 0,05
<1

Ch tiêu

Cuối hệ thống hồ sinh h c
M a khô
M a mưa
17÷22
30÷34
7,7÷8,3
8,1÷8,6
5,0÷10,0
4.6÷5,7

1.2. Các công nghệ xử lý nước rác phổ biến trên thế giới
Các nước phát triển hướng đến công nghệ xử lý nước rác hiệu quả triệt để,
chi phí xử lý cao. Công nghệ xử lý nước rác có nhiều cải tiến với khoảng vài chục
biến hình công nghệ đang được sử dụng trong thực tiễn trên nền của các quá trình
công nghệ cơ bản theo từng cấp. Với lượng nước rác ít, không bị ô nhiễm kim loại
nặng và các hóa chất đ c hại sẽ được bơm trở lại bãi chôn lấ để giúp quá trình
phân hủy rác hoặc sử dụng để tưới cho các vùng cây công nghiệp. Nếu không có
các ô nhiễm đặc biệt (ô nhiễm đ c hại), chúng được đưa vào xử lý chung với hệ

Lớp: KTMT 2013B

12

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

thống xử lý nước thải đô thị (nếu gần vị trí trạm xử lý) như ngu n cung cấp hữu cơ.
Phương há này được áp dụng nhiều ở châu Âu (Hà Lan, Thụy Điển). Tại các
nước công nghiệ thì nước rác được xử lý tại chỗ và sau hi đạt tiêu chuẩn thì xả ra
hệ thống thoát nước chung. Có rất nhiều công nghệ được triển khai áp dụng, phụ
thu c vào thành phần nước rác cần xử lý và yêu cầu của tiêu chuẩn thải. Các hệ xử
lý này có giá thành đầu tư chi h vận hành cao, vận hành phức tạ đ i hỏi kỹ sư
vận hành phải có trình đ . Nói chung hệ xử lý g m 2 phần:
- Khối xử lý sinh học: Nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ ( OD COD NH4+)
như hệ xử lý hiếu khí, hệ xử lý kị khí, hệ xử lý kị h ngược dòng (Upflow
Anaerobic Sludge Blanket – UASB).
- Khối xử lý sử dụng phương pháp hóa-lý và ứng dụng công nghệ cao: Nhằm
xử lý các chất ô nhiễm đặc biệt, chất vô cơ. Tùy công nghệ mà g m các modun
hác nhau như oxy hóa - khử, keo tụ - kết tủa, lọc (vi lọc, siêu lọc, lọc nano và
thẩm thấu ngược), hấp phụ, khử trùng.
Đối với các nước đang hát triển các hương há xử lý nước rỉ rác thông
thường có thể được phân chia thành 3 nhóm chính: (a) chuyển nước rỉ rác sang
dòng thải khác: tuần hoàn và xử lý kết hợp với dòng thải sinh hoạt (b) các hương
pháp hóa học và cơ học: oxy hóa hóa học, hấp phụ, kết tủa hóa học đông eo tụ,
l ng/tuyển nổi và đuổi khí, (c) phân hủy sinh học: các quá trình hiếu khí và yếm khí.
a. Chuyển nước rác sang dòng thải khác
Xử lý kết hợp với dòng sinh hoạt
Trước đây biện há thường sử dụng để xử lý nước rác là hòa tr n nước rác
với nước thải sinh hoạt để xử lý chung. Phương há này hay được lựa chọn do dễ
dàng duy trì và chi phí hoạt đ ng thấp. Tuy nhiên, sự có mặt của các hợp chất gây
ức chế sinh vật, các kim loại nặng làm giảm hiệu quả xử lý và tăng n ng đ ô nhiễm

nước đầu ra. Ưu điểm của hương há là không cần bổ sung nitơ inh ưỡng cho
hệ thống xử lý. Với tỷ lệ nước thải sinh hoạt/nước rác là 9/1, hiệu quả xử lý BOD và
nitơ đạt được là 95% và 50% . Hiệu quả xử lý COD và NH4+- N giảm hi tăng tỷ lệ
nước rỉ rác nước thải sinh hoạt, đặc biệt nếu đầu vào nước rỉ rác vượt quá 10% [22].

Lớp: KTMT 2013B

13

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Tuần hoàn
Tuần hoàn nước rác trở bãi chôn lấ được sử dụng nhiều trong thập kỷ qua
do nó là m t trong những biện pháp xử lý tốn ít chi phí nhất. Tuần hoàn nước rác
làm tăng hàm lượng ẩm, cung cấ

inh ưỡng và enzyme cho các vi sinh vật phân

hủy rác. Rodriguez et al đã nghiên cứu trong m t nhà máy thử nghiệm yếm khí kết
hợp tuần hoàn. Phương há này không chỉ tăng cường chất lượng nước đầu ra, mà
còn rút ng n thời gian cần thiết để ổn định bãi chôn lấp từ vài chục năm xuống 2÷3
năm. Tuy nhiên lưu lượng tuần hoàn cao sẽ giảm quá trình phân hủy yếm khí chất
thải r n, dẫn tới ức chế quá trình metan hóa do nó có thể tạo ra hàm lượng các axit
hữu cơ cao ( H<5) gây đ c cho các vi sinh vật metan hóa [22].
b. Xử lý cơ h c/hóa h c

Các uá trình cơ học và hóa học bao g m khử các chất r n lơ lửng, các vật
chất dạng keo, vật liệu nổi đông eo tụ, hấp phụ, oxy hóa hóa học và đuổi khí. Các
quá trình xử lý cơ học/hóa học đối với nước rác được sử dụng bổ sung trong dòng
xử lý (tiền xử lý hoặc tinh sạch sau cùng) hoặc để xử lý m t chất ô nhiễm cụ thể
(đuổi khí amoni).
Tuyển nổi
Tuyển nổi được sử dụng để xử lý các hạt keo, ion các đại phân tử, vi sinh
vật và các dạng sợi. Với các điều kiện tối ưu khoảng 60% axit humic sẽ được loại
bỏ [21].
Đông – keo tụ
Đông tụ và keo tụ có thể được sử dụng thành công trong xử lý các nước rỉ
rác ở bãi chôn lấ đã ổn định và già. Chúng là bước tiền xử lý trước bước xử lý
sinh học hoặc bước thẩm thấu ngược, hoặc như m t bước xử lý tinh sạch cuối cùng
để loại bỏ các chất hữu cơ hông có hả năng hân hủy sinh học. Al2(SO4)3,
Fe2(SO4)3, FeCl2 và FeCl(SO4)3 là những chất keo tụ thường được sử dụng. Hơn
nữa, sự kết hợp của các chất đông tụ và các chất keo tụ có thể tăng cường tốc đ
l ng keo. Tuy nhiên

hương há này còn t n tại m t số nhược điểm như sinh ra

lượng bùn lớn đ c hại và có thể làm tăng n ng đ Al hoặc Fe trong pha lỏng [22].

Lớp: KTMT 2013B

14

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

Kết tủa hóa học
Kết tủa hóa học trong nước rác được sử dụng r ng rãi để loại bỏ nitơ dạng
amoni n ng đ cao. Loại bỏ ion amoni bằng cách bổ sung Magie-nhôm-photphat
(MAP) cùng với MgCl2.6H2O và Na2HPO4.12H2O với tỷ lệ Mg/NH4/PO4 là 1/1/1
tại pH 8,5÷9 cho hiệu quả loại bỏ amoni cao [23].
Đuổi khí
Ngày nay, m t trong những hương há thường được sử dụng nhất để loại
bỏ NH4+ n ng đ cao là đuổi h . Để hương há này có hiệu quả

H nước thải

phải cao và các pha khí ô nhiễm phải được xử lý bằng H2SO4 hoặc HCl. Tuy nhiên,
hương há này có các hạn chế lớn như giải phóng NH3 vào trong khí quyển; bọt
vôi xuất hiện trong thá đuổi khí lớn và tại pha lỏng xuất hiện nhiều bùn cặn đá vôi.
Hấp phụ
Chất hấp phụ thường được sử dụng nhất là cacbon hoạt tính dạng hạt hoặc
dạng b t (PAC). Phương há này loại bỏ từ 50÷70% cả COD và nito dạng amoni.
Do đó mục đ ch của hấp thụ cacbon hoạt tính là để đảm bảo hàm lượng cuối cùng
của các kim loại nặng hoặc các chất hữu cơ đ c như OX PC đạt tiêu chuẩn cho
phép và hỗ trợ các vi sinh vật.
Hạn chế chính của hương há là sự tái sinh thường xuyên các c t hoặc
lượng b t cacbon hoạt tính (PAC) sử dụng tương đối lớn dẫn đến chi phí cho quá
trình xử lý quá cao [19].
Oxy hóa hóa học
Oxy hóa hóa học là hương há được nghiên cứu r ng rãi trong xử lý nước
rác. Các uá trình oxy hóa nâng cao ( OP) đang nhận được nhiều sự chú ý. Ngoại
trừ uá trình ozon hóa đơn giản (O3), hầu hết các quá trình AOP sử dụng kết hợp

các chất oxy hóa mạnh, ví dụ O3 và H2O2, bức xạ; tia cực tím (UV), siêu âm (US)
hoặc các chùm tia điện (EB), và các chất xúc tác; chuyển vị các ion kim loại hoặc xúc
tác quang học. OP được ứng dụng trong xử lý nước rác già hoặc đã được ổn định:
- Oxit hóa các hợp chất hữu cơ thành trạng thái oxy hóa ổn định cao nhất của
nó là cacbon dioxit hoặc và nước (nghĩa là đạt sự khoáng hóa hoàn toàn),

Lớp: KTMT 2013B

15

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

- Cải thiện khả năng có thể phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm hữu cơ hó
phân hủy tới giá trị thích hợ để xử lý sinh học m t cách hiệu quả về mặt kinh tế.
Nhiều nghiên cứu đã sử dụng quá trình ozon hóa như bước xử lý nước thải
bậc ba trước khi xả thải ra môi trường, hiệu quả loại bỏ COD khoảng 50 ÷ 70%
trong hầu hết các trương hợp. Tuy nhiên, các hạn chế chung của AOP là nhu cầu về
năng lượng điện cao cho các thiết bị như thiết bị ozon hóa đèn UV máy siêu âm
dẫn tới chi phí xử lý cao hơn. Để phân hủy hoàn toàn các chất ô nhiễm, liều lượng
chất oxy hóa cao là cần thiết dẫn đến chi phí kinh tế cao. Bên cạnh đó m t vài sản
phẩm oxy hóa trung gian có thể làm tăng đ c tính của nước rỉ rác [19].
c. Xử lý sinh h c
Do tính khả thi đơn giản và chi phí – hiệu quả cao, nên xử lý sinh học (sinh
trưởng lơ lửng bám

nh) thường được sử dụng để loại bỏ khối nước rỉ rác có chứa

n ng đ BOD cao. Các quá trình sinh học xử lý hiệu quả các vật chất hữu cơ và nito
từ nước rỉ rác của bãi chôn lấp tuổi trung bình khi tỷ lệ BOD/COD cao (>0.5). Theo
thời gian, sự có mặt của các hợp chất khó phân hủy với lượng lớn (chủ yếu là các
axit humic và fulvic) đã gây ra sự hạn chế hiệu quả xử lý.
Xử lý hiếu khí
- Các quá trình sinh khối sinh trưởng lơ lửng
Các bể sục h được xem như m t hương há hiệu quả và chi phí thấ để
loại bỏ các mầm bệnh, các vật chất hữu cơ và vô cơ. Chi h vận hành và duy trì
thấp làm cho chúng trở thành sự lựa chọn phổ biến khi xử lý nước thải đặc biệt tại
các nước đang phát triển do không cần nhiều kỹ năng đặc biệt khi vận hành hệ
thống. Hiệu quả loại bỏ N P và Fe thu được trong hệ thống này thường hơn
đối với nước rác đã ha loãng.. Hiệu quả xử lý COD đạt 55÷64

và henol đạt

80÷88%. Tuy nhiên, do các yêu cầu nghiêm ngặt được đặt ra, các bể hiếu khí không
thể là công cụ xử lý hoàn toàn thích hợ để xử lý nước rỉ rác mặc dù chi phí của nó
khá thấp.
Thậm chí ngay cả khi hiệu quả xử lý cacbon hữu cơ các chất inh ưỡng và
amoni được cải thiện, công nghệ vẫn còn rất nhiều nhược điểm như sau
+ Khả năng l ng bùn hông đủ và thời gian sục h chưa đủ dài

Lớp: KTMT 2013B

16

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Bùi Phương Thảo

+ Nhu cầu năng lượng cao và sản sinh nhiều bùn thải
+ Ức chế vi sinh vật o hàm lượng nito dạng amoni quá cao
Đặc biệt, sự phụ thu c vào nhiệt đ của các bể hiếu khí là m t hạn chế lớn
bởi nó ảnh hưởng chính tới hoạt đ ng của các vi sinh vật [19].
- Các hệ thống sinh khối sinh trưởng bám dính
Do những vấn đề chính của bùn là sự kết khối hoặc hông đủ khả năng hân
tách trong các hệ thống hiếu h thông thường, nên m t số quá trình hiếu khí cải
tiến được gọi là hệ thống sinh khối sinh trưởng bám dính, gần đây đã được phát
triển. Những hệ thống này có ưu điểm là không mất mát sinh khối hoạt tính. Quá
trình nitrat cũng t bị ảnh hưởng bởi nhiệt đ thấ hơn so với trong các hệ thống
sinh trưởng lơ lửng, và bởi quá trình ức chế o hàm lượng nito cao.
Các thiết bị lọc nhỏ giọt điển hình cho hệ thống này. Các thiết bị cho hiệu
quả xử lý nito thấp, chúng chỉ phù hợp cho quá trình nitrat hóa. Trong m t nghiên
cứu gần đây uá trình nitrat hóa nước rỉ rác đạt hơn

trong các thiết bị lọc bằng

gạch nghiền hiếu khí ở khu thử nghiệm và trong phòng thí nghiệm với các tốc đ tải
lượng NH3-N nằm trong khoảng 100 và 130 mg/l.ngày tại 25°C và thậm chí 50
mg/l.ngày NH3-N tại các nhiệt đ thấp từ 5÷10°C.
Bể lọc màng sinh học đệm chuyển đ ng (MBBR) (hay bể lọc màng sinh học
vật mang lơ lửng (SCBR) hay bể lọc đệm tầng sôi). Quá trình MBBR dựa trên việc
sử dụng các vật mang bằng nhựa lỗ rỗng lơ lửng được giữ chuyển đ ng liên tục
trong bể hiếu khí, trong khi sinh khối hoạt t nh sinh trưởng như m t màng sinh học
trên các bề mặt của chúng. Những ưu điểm chính của hương há này so với các

uá trình sinh trưởng lơ lửng thông thường là hàm lượng sinh khối cao hơn thời
gian l ng bùn không dài, mức đ nhạy với các hợp chất đ c thấ hơn và loại bỏ
được cả chất hữu cơ và lượng amoni cao trong m t uá trình đơn. Welander và nnk
đã ghi nhận hiệu quả xử lý nito đạt 90% trong khi COD chỉ khoảng 20%. Trong
trường hợp xử lý nước rỉ rác chứa hàm lượng amoni cao, quá trình ức chế nitrat hóa
hông được t nh đến. Hơn nữa, sử dụng cacbon hoạt tính dạng hạt (G C) như m t
vật liệu lỗ xố mang đến m t bề mặt thíc hợ để hấp phụ vật chất hữu cơ và tối ưu
các điều kiện để tăng cường quá trình phân hủy sinh học. Imai và nnk đã hát triển

Lớp: KTMT 2013B

17

Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường