Nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBBR trong xử lý nước rỉ rác

MỞ ĐẦU
Hiện nay, xử lý chất thải đô thị bằng phương pháp chôn lấp vẫn đang được
áp dụng rất phổ biến tại các nước phát triển cũng như các nước đang phát triển. Bãi
chôn lấp là khâu cuối cùng chưa có giải pháp thay thế trong hệ thống quản lý chất
thải rắn. Xử lý rác bằng phương pháp chôn lấp là giải pháp có chi phí thấp nhất so
với các phương pháp xử lý khác như đốt, hóa rắn ... Do đó, chôn lấp vẫn là giải
pháp sẽ được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam trong nhiều chục năm tới [4]. Tuy nhiên,
bãi chôn lấp chất thải cũng được xem là nguồn tiềm tàng gây ô nhiễm môi trường
do nước rác, khí thải bãi chôn lấp và khuếch tán mầm bệnh ra xung quanh nếu
không quản lý chặt chẽ.
Vấn đề ô nhiễm môi trường do nước rác đang là vấn đề thời sự tại hầu hết
các bãi rác không chỉ ở Hà Nội mà là trên toàn quốc bởi vì nước rác là một loại hình
nước thải có độ ô nhiễm nặng và có tác động mạnh, thường xuyên đối với không
khí, đất đai, nước mặt và nước ngầm. Xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn thải vào môi
trường là vấn đề cần thiết nhằm giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm môi trường do
chôn lấp rác.
Một hệ thống xử lý nước rỉ rác nói riêng và xử lý nước thải nói chung bao
gồm nhiều quá trình được thực hiện trong các đơn vị công nghệ. Trong một đơn vị
công nghệ có thể xảy ra đồng thời nhiều quá trình (ví dụ keo tụ, kết tủa, lắng trong
bể sơ cấp, oxy hóa đồng thời chất hữu cơ và amoni và cả khử nitrit và nitrat một
phần trong bể xử lý hiếu khí). Tuy vậy, để thực hiện một quá trình nào đó có thể sử
dụng nhiều đơn vị công nghệ biệt lập với nhau (tách loại chất hưu cơ trong xử lý
yếm khí, thiếu khí hay hiếu khí).
Vì lý do nêu trên, khi xây dựng một công nghệ xử lý nước thải cần phải biết
tỉ mỉ từng quá trình xảy ra và quan trọng hơn cả là sự tương tác giữa các thành phần
trong nước thải với nhau và với các điều kiện công nghệ, từ đó để lựa chọn sơ đồ
công nghệ và phối hợp các đơn vị công nghệ với nhau.
Nghiên cứu công nghệ xử lý nước rỉ rác tập trung vào quá trình keo tụ (tách
căn không tan), oxy hóa hóa học, xử lý vi sinh yếm khí, thiếu khí và hiếu khí [1,4].

1

Đối tượng cần được quan tâm chủ yếu trong xử lý nước rỉ rác là hợp chất
nitơ. Xử lý hợp chất nitơ có thể được thực hiện bằng các biện pháp hóa lý hoặc sinh
học dựa trên các nguyên tắc chuyển hóa thành hợp chất khác hoặc tách loại, cách ly
chúng ra khỏi môi trường nước. Thường thì một hệ thống xử lý được đánh giá bởi
hiệu quả của việc xử lý như khả năng loại bỏ BOD, nitơ hay photpho,.... khả năng
áp dụng của chúng như giá thành của hệ thống, giá thành của một m3 nước được xử
lý hay độ phức tạp của công nghệ, quá trình vận hành và bảo dững thiết bị. Phương
pháp ứng dụng công nghệ sinh học đang được sử dụng phổ biến nhất trong hầu hết
các hệ thống xử lý nước thải do chi phí thấp và hiệu quả khá cao.
Bể phản ứng sinh học sử dụng đệm chuyển động MBBR (moving bed biofilm
reactor) được thiết kế dựa trên mô hình động học xử lý BOD, nitrat hóa
(nitrification) và khử nitrat hóa (denitrification) của Kaldnes được phát triển ở Na
Uy những năm cuối 1980 và đầu 1990 là công nghệ cải tiến của quá trình bùn hoạt
tính và bể lọc sinh học [12, 14, 20, 26]. Công nghệ MBBR có thể áp dụng cả ba quá
trình thiếu khí (anoxic), hiếu khí (aerobic) và yếm khí (anaerobic) với tốc độ và
hiệu quả quá trình xử lý cao. Ứng dụng công nghệ MBBR sẽ đơn giản hóa hệ thống
xử lý, tiết kiệm vật liệu và năng lượng chi phí cho quá trình xây dựng và vận hành.
Hơn nữa, MBBR có thể xử lý nước thải có tải lượng hữu cơ (COD, BOD), nitơ (N)
và phốt pho (P) cao. Vì vậy, trong khuôn khổ luận văn này tác giả sử dụng mô hình
công nghệ MBBR để nghiên cứu xử lý nước rỉ rác.

2


CHƢƠNG 1
NƢỚC RÁC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC RÁC
1.1. NƢỚC RÁC
1.1.1. Khái niệm nƣớc rác và quá trình phân hủy rác trong BCL

Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn
lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới BCL [8].
Nước rác là một loại hình nước thải có đặc thù riêng, có tính “dang dở” về mặt
phân hủy. Bãi chôn lấp rác là một lò ủ vi sinh yếm khí tự nhiên, tạp chất ô nhiễm
trong nước rác là kết quả tác động của một loạt các quá trình tự nhiên của vi sinh,
hóa học, quang hóa, thời tiết cũng như các tác động chủ quan của con người như tập
quán sinh hoạt, khả năng phân loại rác, kỹ thuật xây dựng và vận hành bãi rác.
Thông thường sự chuyển hóa các chất diễn ra trong BCL gồm bốn giai đoạn
[4] sau:
- Giai đoạn phân hủy hiếu khí
- Bước chuyển tiếp thứ nhất (từ hiếu khí sang kị khí)
- Bước chuyển tiếp thứ 2
- Quá trình metan hóa
Giai đoạn phân hủy hiếu khí ban đầu: Quá trình này chỉ diễn ra trong khoảng
thời gian từ vài ngày đến vài tuần kể từ khi rác được đem chôn. Trong khoảng thời
gian này oxy từ không khí khuếch tán xâm nhập vào chất thải hoặc oxy tồn tại trong
chất thải được sử dụng cho phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ.
Quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ là một quá trình tổng hợp có sự
tham gia của vi khuẩn, nấm, men. Phản ứng sinh hóa quá trình phân hủy chất hữu
cơ như sau:
CHC + O2 + dinh dưỡng

Vi khuẩn

Tế bào sinh học mới + chất hữu cơ bền + CO2
+ H2O + NH3 + SO42- + năng lượng

Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học hiếu khí rác thải hữu cơ là những
tổ chức tế bào sinh học mới, chất hữu cơ bền, khí CO2, khí NH3 và nhiệt năng.

3


Do hàm lượng oxy trong đống chất thải giảm xuống nên quá trình phân hủy
hiếu khí tiếp tục diễn ra nhưng chậm lại và giai đoạn chuyển tiếp từ phân hủy sinh
học bằng quá trình hiếu khí sang quá trình kị khí.
Giai đoạn chuyển tiếp thứ nhất: Giai đoạn này được gọi là giai đoạn axit hóa
và gia trị pH biến đổi trong khoảng từ 4 đến 6 do sự hình thành các axit hữu cơ mà
ban đầu là axit béo được biến đổi thành các axit béo bay hơi (axit axetic). Quá trình
này thường kết thúc từ vài tuần tới vài tháng.
Quá trình chuyển tiếp thứ 2: Trong giai đoạn này vi khuẩn tạo khí metan bắt
đầu phát triển và bắt đầu chu trình chuyển hóa các axit đơn giản như axit axetic
hoặc axit formic và metanol thành khí metan(CH4). Quá trình này không ổn định,
thường diễn ra từ 3 – 5 năm, cho tới khi sự cân bằng giữa lượng axit sinh ra và
lượng khí metan được tạo thành.
Quá trình metan hóa: Là quá trình chuyển hóa các axit hữu cơ do vi khuẩn kị
khí tạo thành CH4, quá trình như sau:
CHONS + H2O

H2O + CO2 + CH4 + H2 + NH4+ + H2S

vi khuẩn kị khí

Sự có mặt của nước trong bãi chôn lấp rác có cả mặt tích cực lẫn mặt tiêu
cực cho hoạt động của bãi rác. Nước rất cần cho một số quá trình hóa học và sinh
học xảy ra trong bãi chôn lấp để phân hủy rác. Mặt khác, nước có thể tạo ra xói mòn
trên tầng đất nén và những vấn đề lắng đọng trong dòng nước mặt chảy qua. Nước
rác có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch và từ đó gây ô
nhiễm đến nguồn nước uống. Vì vậy, vấn đề cần quan tâm khi thết kế, xây dựng cho
hoạt động của một bãi chôn lấp là kiểm soát nước rác.

1.1.2. Sự hình thành nƣớc rác
- Nước rác hình thành từ năm nguồn [1, 4, 8] chính sau:
+ Nước mặt chảy tràn;
+ Thấm từ nguồn nước ngầm;
+ Thấm từ nước mưa;
+ Độ ẩm trong rác;
+ Nước hình thành từ các phản ứng trong đống rác.

4


Trong đó bốn nguồn đầu là chính, nguồn sau nhỏ hoàn toàn có thể bỏ qua.
Lượng nước rác hình thành tại một khu vực trước hết phụ thuộc vào diện tích
bãi chôn lấp: tiết diện để nước mưa thấm xuống hoặc dòng chảy bề mặt (do mưa)
chảy tràn qua. Lượng nước bốc hơi cũng tỷ lệ thuận với bề mặt bãi chôn lấp nhưng
do lớp đất phủ bề mặt và chiều sâu khá cao nên tốc độ bay hơi chậm. Các thành
phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước rác được trình bày trong hình
1.1[4].
Nước mưa (R)

Nước gia nhập
từ ngoài (RI)

Bay hơi (E)
Dòng chảy mặt
(RO)

Nước
trong CTR

Nước chứa
trong lớp vật
liệu phủ

Nước
trong bùn

Nước rác (LC)

Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp[4]
Lượng nước rác hình thành chủ yếu từ nước mưa (thấm và chảy tràn) chiếm
trên 70% và từ độ ẩm của rác chiếm dưới 30%. Từ các số liệu trên cho thấy có thể
giảm thiểu đáng kể lượng nước rác sinh ra khi thiết kế đúng và vận hành bãi chôn
lấp rác một cách hợp lý.
Nước mưa là nguồn chính hình thành nước rác, tại một vùng nhất định lượng
mưa thay đổi theo mùa. Với lượng mưa trung bình của Hà Nội là 1600 mm/năm, 70
– 80 % lượng mưa tập trung vào bốn tháng giữa năm (6, 7, 8, 9) phần còn lại phân
bố vào các tháng khác trong năm. Vì vậy sự dao động nước rác theo mùa là rất lớn:
nhiều về mùa mưa, ít về mùa khô, mức độ chênh lệch giữa các mùa có thể lệch nhau
tới 300%[1, 4].
Dự đoán khối lượng nước rác: Khối lượng nước rác và đặc tính địa chất của
tầng đất nằm dưới đáy bãi là những yếu tố chính, quyết định khả năng pha loãng tự

5


nhiên các chất ô nhiễm trong nước rác trước khi các chất này chảy đến nguồn nước
ngầm. Việc dự báo lượng nước rác tạo thành được dựa vào “Phương pháp cân bằng
nước”. Sơ đồ cân bằng nước được thể hiện ở hình dưới đây:
Nước thải phía trên

bãi rác

Vật liệu phủ trung gian
Nước từ vật
liệu phủ bề mặt

Nước tiêu thụ trong quá
trình hình thành khí thải ở
bãi rác
Nước bay hơi

Nước từ chất
thải rắn

Rác đã phân hủy

Nước có
trong bùn
Nước thoát ra từ phía đáy

Hình 1.2. Sơ đồ cân bằng nước [4, 8]
Phương trình cân bằng nước [8] có thể biểu diễn như sau:
∆Ssw = Wsw + Wts + Wcm + War - Wlg - Wwv - We - Wbl
Trong đó:
∆Ssw = lượng nước tích trữ trong rác ở bãi rác (kg/m3)
Wsw = độ ẩm ban đầu của rác thải (kg/m3)
Wts = độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3)
Wcm = độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3)
War = lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m3)
Wlg = lương nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m3)

Wwv = lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3)
We = lượng nước thất thoát do quá trình hóa hơi bề mặt (kg/m3)
Wbl = lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m3)
Trên cơ sở phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ bốc
hơi, hệ số giữ nước của rác sau khi nén trong bãi rác, lượng nước rò rỉ có thể tính

6


theo mô hình vận chuyển một chiều của nước rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao
phủ như sau:
Q = M(W1 -W2) + [P(1 - R) - E].A
Trong đó:
Q: lưu lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi rác ( m3/ngày);
M: khối lượng rác trung bình ngày (tấn/ngày);
W1: độ ẩm của rác trước khi nén (%);
W2: độ ẩm của rác sau khi nén (%);
P: lượng mưa ngày trong tháng lớn nhất (mm/ngày);
R: hệ số thoát nước bề mặt (0,1 ÷ 0,3);
E: lượng nước bốc hơi lấy bằng 5 mm/ngày (thường 5 - 6 mmm/ngày).
Phương trình cân bằng nước ở trên áp dụng cho một ô chôn lấp cho thấy:
lượng nước rác của ô chôn lấp bằng tổng lượng nước đến và lượng nước sinh ra do
phân hủy rác trừ đi lượng nước bay hơi.
1.1.3. Thành phần của nƣớc rác
Việc tổng hợp và đặc trưng hóa thành phần nước rác là rất khó vì một loạt
các điều kiện tác động lên sự hình thành của nước rác. Thời gian chôn lấp, khí hậu,
mùa, độ ẩm của bãi rác, mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm và loại rác
chôn lấp, tất cả đều tác động lên thành phần của nước rác. Độ nén, loại và độ dày
của nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần của nước rác. Các số
liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi chôn lấp mới và lâu

năm được trình bày ở bảng 1.1.
Bảng 1.1. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ các bãi chôn
lấp mới và lâu năm [4, 8]
Bãi mới (< 2 năm)

Thành phần
Nhu cầu oxi hóa sinh hóa (BOD5) mg/l
Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l
Nhu cầu oxi hóa hóa học, (COD), mg/l
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), mg/l

7

Khoảng

T.Bình

Bãi lâu năm
( >10 năm)

2000 - 20000
1500 - 20000
3000 - 60000
200 - 2000

10000
6000
18000
500

100 - 200
80 - 160
100 - 500
100 - 400


Nitơ hữu cơ, mg/l
10 - 800
200
80 - 120
Amoniac, mg/l
10 - 800
200
20 - 40
Nitrat, mg/l
5 - 40
25
5 - 10
Tổng lượng phốtpho, mg/l
5 - 100
30
5 - 10
Othophotpho, mg/l
4 - 80
20
4-8
Độ kiềm theo CaCO3
1000 - 10000
3000
200 - 1000

pH
4,5 - 7,5
6,0
6,6 - 7,5
Canxi, mg/l
50 - 1500
250
50 - 200
Clorua, mg/l
200 - 3000
500
100 - 400
Tổng lượng sắt, mg/l
50 - 1200
60
20 - 200
Sunphat, mg/l
50 - 1000
300
20 - 50
Như vậy, sự hình thành khí và nước rác trong quá trình chôn lấp là những
mối quan tâm lớn trong công tác vận hành và quản lý các bãi chôn lấp ở các đô thị.
Thành phần của nước rác thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình
phân hủy sinh học. Sau giai đoạn háo khí ngắn (một vài tuần), tiếp đến là hai giai
đoạn phân hủy: Giai đoạn phân hủy yếm khí tùy tiện tạo ra axit và giai đoạn phân
hủy yếm khí tuyệt đối tạo ra khí metan.
Trong giai đoạn tạo axit các hợp chất đơn giản được hình thành như axit béo,
amoni axit và cacboxilic axit. Giai đoạn axit có thể kéo dài vài năm sau khi chôn
lấp, phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trưng của nước rác trong
giai đoạn này:

- Nồng độ cao các axit béo dễ bay hơi;
- pH nghiêng về tính axit;
- BOD cao;
- Tỷ lệ BOD/COD cao;
- Nồng độ NH4 và nitơ hữu cơ cao.
Trong giai đoạn tạo metan, vi khuẩn tạo ra khí metan là nổi trội nhất. Chúng
thay thế các axit bằng các sản phẩm cuối cùng là khí metan và cacbonic. Giai đoạn
tạo thành khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc trưng chất
lượng của nước rác trong giai đoạn này là:
- Nồng độ cao các axit béo dễ bay hơi rất thấp;

8


- pH trung hòa/kiềm;
- BOD thấp;
- Tỷ lệ BOD/COD thấp;
- Nồng độ NH4 cao.
Bảng 1.2. So sánh thành phần nước rác Việt Nam và thế giới [4]
Việt Nam
Thông số
Tổng chất rắn hòa
tan
Tổng các chất lơ
lửng

Mỹ

TP. Hồ Chí
Minh

584 - 55.000

7.300 - 16.200

2,0 - 140.000

1.760 - 4.311

WHO

200 - 1.000

Hà Nội

450 - 2.200

Nhu cầu oxy sinh
hóa

2.000 30.000

KPH- 195.000 30.000- 48.000 800 - 12.000

Nhu cầu oxy hóa học

3.000 45.000

6,6 - 299.000 38.500- 65.000 1.000- 25.000

Tổng carbon hữu cơ

1.500 20.000

KPH - 40.000

pH

5,3 - 8,3

3,7 - 8,9

Tổng độ kiềm

1.000 10.000

KPH - 15.050

Độ cứng

400 - 5.000
4,9 - 6,4

6,9 - 7,8
1.500 - 5.500

300 - 10.000

0,1 - 225.000

5.800 - 9.670

-

Cl

50 - 1.500

2 - 11.375

3.900 - 4.500

800 - 1.800

Ca2+

200 - 3.000

3,0 - 2.500

1.670 - 2.740

134 - 650

Tổng N (Kjeldahl)

10 - 800

2 - 3.320

970 - 1.800

500 - 2.200

Amoni - N

10 - 600

KPH - 1.200

780 - 1.760

200 - 900

100 - 1.500

KPH - 1.850

1.400 - 1.600

30 - 100

1 - 70

KPH - 234

56 - 90

7 - 25

SO42Tổng P

Thành phần nước rác có phạm vi dao động rất lớn từ nồng độ rất thấp tới rất
cao. Nước rác có thể phân làm hai loại với đặc trưng về thành phần ô nhiễm khác
nhau:

9


- Nước rác mới: thu được từ các ô đang vận hành, có thành phần chất hữu cơ
cao (COD có thể tới hàng chục g/l), BOD/COD lớn (0,7 - 0,8), pH thấp do các hợp
chất VFA (4 - 6), các hợp chất nitơ chủ yếu ở dạng hữu cơ[1].
- Nước rác cũ: thu được từ bãi chôn lấp lâu năm và đã đóng, có lượng ít hơn
so với nước rác mới. Do đã bị phân hủy sâu nên nước rác có pH cao (7 - 9), COD
thấp và BOD/COD nhỏ (0,2 - 0,3), hầu như không còn VFA, hợp chất nitơ chủ yếu
ở dạng amoni.
Bảng 1.3. Thành phần nước rác BCL Nam Sơn và Đông Thạnh [5]
Thông số

Nhiệt độ

Đơn
vị
0

C

pH

BCL Nam sơn

BCL Đông Thạnh

Độ lệch
chuẩn

Trung
bình

Nƣơc rác
cũ

Nƣớc rác mới

28,4

± 3,6

-

-

7,44

± 0,031

7,9 ÷ 8,2

6,0 ÷ 7,3

Độ dẫn

µS/cm 18316,9

± 5905,0

-

-

TDS

mg/l

12831,9

± 4649,3

-

-

TSS

mg/l

757,6

± 741,5

169 ÷ 243

1280 ÷ 3270

VSS

mg/l

-

-

150 ÷ 227

770 ÷ 2220

CODcr

mg/l

8706,6

±6570,6

1079 ÷2507

38.533÷65.33

BOD5

mg/l

4717,9

± 3527,3

735

33571÷ 56250

VFA – COD

mg/l

-

-

-

18218÷21254

Tổng N

mg/l

1265,8

± 604,7

-

-

Org –N

mg/l

-

-

79 ÷ 230

196 ÷ 470

N – NH3

mg/l

-

-

515 ÷ 1977

1445 ÷ 1764

N – NO3-

mg/l

-

-

3,0 ÷ 4,8

2,5 ÷ 2,9

Tổng P

mg/l

14,81

± 5,711

4,7 ÷ 9,6

14,9 ÷ 21,5

Fenol

mg/l

0,137

± 0,145

-

-

Độ cứng CaCO3

mg/l

-

-

1233 ÷1867

4467 ÷ 6067

Ca2+

mg/l

288,69

± 189,2

187 ÷ 240

1122 ÷ 1844

Mg2+

mg/l

-

-

154 ÷ 373

356 ÷ 405

-

mg/l

-

-

-

4300 ÷ 4500

Cl

10


SO42-

mg/l

-

-

7,5 ÷ 7,6

1216 ÷ 2524

As

mg/l

0,002

± 0,001

-

-

Pb

mg/l

0,059

± 0,029

-

-

Cd

mg/l

0,015

± 0,009

-

-

Hg

mg/l

0,0003

± 0,0002

-

-

64 ÷132

180 ÷ 303

Tổng sắt
mg/l
Ghi chú: (-) là chưa xác định.

Như vậy, đặc trưng nhất của nước rác là hàm lượng TDS, BOD5, CODcr,
tổng nitơ, phốt pho cao và dao động rất lớn theo thời gian.
Nguồn thải nước rác ngoài tính chất có đặc trưng chung như độ ô nhiễm cao,
mức độ dao động lớn cả về lưu lượng và mức độ ô nhiễm còn có những nét rất đặc
thù mang tính chất địa phương và xã hội. Tính chất đặc thù của nước rác của từng
bãi chôn lấp rác bị ảnh hưởng bởi trình độ quản lý từ khâu thu gom, phân loại, kỹ
thuật chôn lấp, vận hành bãi rác, kỹ thuật xử lý rác.
Đặc trưng ô nhiễm của nguồn thải có tính đặc thù cao và là yếu tố cơ bản cần
có khi xây dựng công nghệ xử lý vì vậy nên cần được đánh giá kỹ lưỡng trước khi
cân nhắc xác lập hệ xử lý nước rác.
1.2. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC RÁC
1.2.1. Sự cần thiết phải xử lý nƣớc rác
Nước rác là một loại hình nước thải có độ ô nhiễm nặng. Thành phần nước
thải đa dạng: chất hữu cơ không tan, dạng keo có kích thước không lớn lắm (cỡ 10-4
cm) như các mảnh vụn hữu cơ, vi khuẩn (đang sống hoặc đã chết), các chất hữu cơ
có phân tử lượng lớn như axit humic, fulvic, lignin với phân tử lượng từ vài vạn
đến vài triệu đơn vị (Dalton)[1]. Các chất thải hữu cơ dạng không tan hoặc có phân
tử lượng cao sẽ tiếp tục được phân hủy (đặc biệt là xác vi sinh vật) trong môi trường
nước nhận hoặc gây đục, gây màu hạn chế sự phát triển các loài thủy thực vật và
thủy động vật sống trong nước.
Thành phần chất hữu cơ tan trong nước rác rất phong phú với các tỷ lệ nồng
độ rất khác nhau: các chất hữu cơ khá thông dụng (COD, BOD) lượng lớn với nồng

11

độ từ vài chục tới vài chục ngàn mg/l, đến các chất hữu cơ vi lượng (dưới g/l) có
tác hại rất lớn đến môi trường, đặc biệt đối với các loài thủy sinh như khả năng gây
đột biến gen, làm rối loạn chức năng tế bào.
Ngoài các thành phần chất hữu cơ, nước rác còn chứa một loạt các muối vô
cơ có hàm lượng lớn: clorua, bicarbonat(HCO3-), sunfat, natri, magie, và một loạt
các kim loại nặng chủ yếu nằm ở dạng phức với chất hữu cơ.
Với thành phần nước rác có độ ô nhiễm nặng, trước khi thải ra môi trường
nước rác phải được xử lý.
Việc quản lý và xử lý nước rác không đúng quy trình sẽ gây ra nhiều tác hại
cho môi trường và phải chi phí nhiều tiền của để làm sạch và khôi phục lại các điều
kiện cân bằng sinh thái.
1.2.2. Khái quát về công nghệ xử lý nƣớc rác
Nước rác là một loại nước thải. Công nghệ xử lý nước thải rất phong phú với
cỡ 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.
Hai phương pháp xử lý cơ bản áp dụng trong xử lý nước rác là phương pháp
hóa học và vi sinh [1, 4].
Phương pháp hóa học, hóa lý gồm: Keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxy hóa,
kết tủa và phương pháp màng lọc, lắng.
Phương pháp sinh học: Xử lý vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và các tổ
hợp của chúng.
Mỗi phương pháp nhằm một mục tiêu xử lý cho một đối tượng, nhưng một
phương pháp cũng có thể áp dụng xử lý đồng thời cho nhiều đối tượng và để xử lý
một đối tượng cũng có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Tuy nhiên trong
thực tế một phương pháp hay một tổ hợp thường chỉ nhằm vào một đối tượng chính,
các đối tượng khác chỉ được xem là cộng thêm.
Trước hết cần điểm qua các phương pháp - còn gọi là các đơn vị công nghệ
của một hệ thống xử lý với các chức năng chính của chúng.

12


Keo tụ: Sử dụng các loại hóa chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, poly nhôm
clorua) kết hợp với các chất trợ keo tụ (polyme hữu cơ tích điện âm, dương hay
trung hòa có dạng mạch thẳng) để tách loại các chất cặn không tan trong nước.
Trong quá trình keo tụ nước rác, các cặn không tan chủ yếu là thành phần hữu cơ, vì
vậy keo tụ sẽ làm giảm COD ở dạng không tan. Oxit - hydroxit nhôm, sắt tạo thành
qua phản ứng thủy phân có khả năng hấp phụ trong chừng mực nào đó đối với chất
hữu cơ tan vì vậy cũng loại bỏ thêm được một phần nhỏ thành phần COD trong
nước rác, chủ yếu là các chất hữu cơ có phân tử lượng cao (> 5000) và một vài hợp
chất gây màu.
Quá trình keo tụ làm giảm lượng photphat trong nước rác (hàm lượng
photphat thấp) do tạo thành muối nhôm, sắt photphat khó tan, làm giảm độ kiềm và
pH của nước rác.
Hấp phụ: Chất hấp phụ sử dụng trong xử lý nước thải chủ yếu là than hoạt
tính hoặc một số loại nhựa tổng hợp có tính chất bề mặt là kỵ nước. Than hoạt tính
dạng hạt hoặc bột được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhay với số loại
lên tới trên 400 nhãn hiệu thương phẩm. Do cấu trúc xốp của từng loại than rất khác
nhau nên khi sử dụng cần chọn lựa được loại than có kích thước lỗ xốp thích hợp.
Loại than có diện tích bề mặt lớn hơn 1000m2/g không thích hợp đối với xử lý nước
rác do lỗ xốp nhỏ.
Than hoạt tính chỉ có khả năng hấp phụ chất hữu cơ tan có phân tử lượng
thấp và có khả năng hấp phụ màu cao khi chọn được loại thích hợp.
Trao đổi ion: ít được sử dụng trong xử lý nước rác trừ trường hợp cần thu hồi
một số ion đối với nước rác sau quá trình thiêu đốt.
Lọc màng: Giải pháp kỹ thuật gần đây được sử dụng ngày càng tăng ở các
nước công nghiệp. Loại màng sử dụng thường là màng siêu lọc (ultrafitration) hoặc
màng nano. Các loại màng trên ngoài tác dụng tách lọc cặn không tan còn có khả
năng tách được một phần chất tan. Màng lọc dễ bị tắc, bị hư hỏng và phân cực trong

môi trường nước rác, chu kỳ hoạt động thấp nên giá thành vận hành và bảo dưỡng
cao.

13


Oxy hóa: Sử dụng một số chất oxy hóa như clo hoạt động, ozon, hợp chất
Fenton để phân hủy chất hữu cơ và màu trong nước rác, phương pháp oxy hóa ít
được sử dụng trừ khi cần phải xử lý một số dạng chất hữu cơ đặc biệt.
Xử lý vi sinh yếm khí: Phương pháp xử lý vi sinh yếm khí chỉ có tác dụng
làm giảm BOD, nó thích hợp với nước rác có BOD cao (nhằm tiết kiệm năng
lượng) trong điều kiện ấm nóng.
Xử lý vi sinh hiếu khí: Phương pháp hiếu khí chỉ xử lý được BOD và oxy hóa
amoni thành nitrit và nitrat.
Xử lý vi sinh thiếu khí: Phương pháp thiếu khí được sử dụng để khử nitrat và
xử lý một phần BOD trong nước rác.
Để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp, trước hết phải có được các số liệu về
thành phần và tính chất của nước rác. Các thành phần của nước rác cần phải được
xác định khi thiết kế trạm xử lý. Cơ chế khử COD, BOD và kim loại nặng trong
nước rác được trình bày ở bảng 1.4; bảng 1.5; bảng 1.6 và bảng 1.7.
Bảng 1.4. Các thành phần của nước rác cần được xác định
khi thiết kế trạm xử lý nước rác [8]
Thành phần nƣớc rác

Mức độ cần thiết

BOD5, cặn lơ lửng (SS), COD, NH4+,
Nitơ tổng số

Rất cần khi thiết lập các thông số ban

đầu để thiết kế và chọn công nghệ xử lý

pH, Coliform

Yêu cầu đối với các công trình xử lý để
đạt chất lượng của dòng xả theo tiêu
chuẩn quy định

Fe2+, Mn2+, các loại kim loại nặng, màu,
mùi

Không nhất thiết phải xem xét khi thiết
lập các thông số thiết kế vì những chất
này sẽ được khử trong quá trình xử lý
các thành phần khác.

Bảng 1.5. Tóm tắt phương pháp khử BOD trong nước rác [8]
(1) Xử lý sinh học

(2) Hấp phụ
cacbon hoạt tính

(3) Tuyển nổi

Phân hủy sinh học
các chất hữu cơ

Hấp phụ các chất
hữu cơ hòa tan bởi

Tuyển nổi và tách
các chất lơ lửng và

Nguyên tắc

14


Ứng dụng

bởi hoạt động của
các vi sinh vật

các hạt cacbon
hoạt tính

các chất hữu cơ
hòa tan

Giảm hàm lượng
BOD trong nước
rác ở nồng độ cao.
Hiệu suất > 90%

Giảm hàm lượng
BOD trong nước
rác ở nồng độ thấp

Sử dụng khi nồng
độ SS trong nước

rác rất cao

Bảng 1.6. Tóm tắt phương pháp khử COD và độ màu trong nước rác [8]

Nguyên tắc

Ứng dụng

(1) Hấp phụ
cacbon hoạt tính

(2) Xử lý sinh học

(3) Ozon hóa

Hấp phụ các chất
hữu cơ hòa tan bởi
các hạt cacbon
hoạt tính

Phân hủy sinh học
các chất hữu cơ
bởi hoạt động của
các vi sinh vật

Oxy hóa, phân hủy
các chất ô nhiễm
bởi tác nhân oxy
hóa mạnh

Giảm hàm lượng
BOD trong nước
rác ở nồng độ thấp

Giảm hàm lượng
BOD trong nước
rác ở nồng độ cao.
Hiệu suất >90%

Xử lý mầu và các
chất hữu cơ khó
hoặc không phân
hủy sinh học.

Bảng 1.7. Tóm tắt phương pháp khử kim loại nặng trong nước rác [8]

Nguyên tắc

Ứng dụng

(1) Xử lý keo tụ
(Kiềm)

(2) Hấp phụ
cacbon hoạt tính

(3) Keo tụ bằng
chất hoạt tính

Tạo ra dạng

hydroxyt của kim
loại sau đó lắng
(môi trường kiềm)

Hấp phụ các ion
kim loại hòa tan
bởi các hạt cacbon
hoạt tính

Tách ion kim loại
khỏi nước rác sau
lắng

Thích hợp với
nước rác có nồng
độ đậm đặc.

Giá thành xử lý
cao, thích hợp khử
kim loại trong
nước rác có nồng
độ thấp

Sử dụng khi nồng
độ SS trong nước
rác rất cao.

1.2.3. Công nghệ xử lý nƣớc rác ở các nƣớc tiên tiến [1, 4]
Có thể tóm tắt một số phương pháp và công nghệ hiện hành trên thế giới như
sau:

15


Với lượng nước rác ít, không bị ô nhiễm bởi kim loại nặng và các hóa chất
độc hại thì nước rác được bơm trở lại bãi chôn lấp 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, nước rác được đưa vào xử lý chung với
hệ thống xử lý nước thải đô thị (nếu gần vị trí trạm xử lý) như nguồn cung cấp hữu
cơ. Phương pháp này được áp dụng nhiều ở các nước như Hà Lan, Thụy Điển.
Tại các nước công nghiệp thì nước rác được xử lý tại chỗ và sau khi đạt tiêu
chuẩn thì xả ra hệ thống thoát nước chung. Có rất nhiều công nghệ được triển khai
áp dụng, phụ thuộc 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 phí vận hành cao, vận hành phức tạp
và đòi hỏi kỹ sư vận hành phải có tay nghề cao. Nói chung hệ xử lý gồm 2 phần:
+ Khối xử lý sinh học: Nhằm xử lý các hợp chất hữu cơ (BOD, COD, NH4+)
như hệ xử lý hiếu khí, hệ xử lý kị khí, hệ xử lý kị khí 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 gồm các modun
khác nhau như: oxy hóa - khử, keo tụ - kết tủa, lọc (vi lọc, thẩm thấu ngược), hấp
phụ, khử trùng.
Xử lý nƣớc rác tại Mỹ
Để xây dựng hệ thống xử lý nước rác, công ty DEQ (Mỹ) đã thực hiện:
Đánh giá lưu lượng nước thải sinh ra từ bãi rác.
Đánh giá đặc trưng ô nhiễm của nước rác, dự báo diễn biến ô nhiễm theo
thời gian. Đối với các bãi rác chưa vận hành sẽ thu thập các số liệu của các bãi rác
gần nhất và so sánh với điều kiện khí hậu, thời tiết, công nghệ chôn lấp rác của từng
bãi chôn lấp.
Xác định tình trạng của nguồn nước nhận, giá thành xử lý, hậu quả đối với

môi trường, khó khăn về phương diện kỹ thuật, tiêu chuẩn thải, tính tương hợp với
các thành phần thiết bị và vận hành của bãi chôn lấp rác.
Xác định các chỉ tiêu thải chung và đặc thù.

16


Xác định giá thành xây dựng và vận hành hệ xử lý nước rác.
Lựa chọn phương pháp xử lý tổng thể (nước, bùn...) tối ưu trên cơ sở giá
thành xây dựng và vận hành hệ thống.
Trên cơ sở đặc trưng của nguồn nước nhận sẽ tiến hành các giải pháp công
nghệ khác nhau, ví dụ hòa trộn lẫn với hệ nước thải sinh hoạt, sử dụng để tưới tiêu,
xử lý tại chỗ và xả vào nguồn nước mặt hoặc một phương thức nào khác.
Xử lý nƣớc rác tại Nhật Bản
Công nghệ xử lý nước rác của Nhật có đặc thù riêng so với các nước tiên tiến
khác. Từ năm 1965 trong chương trình hành động khẩn cấp về cải thiện điều kiện
môi trường sống (Emergency Establisment Act for Improvement Facilities) quy
định: Lượng rác thải sinh hoạt được xử lý bằng phương pháp đốt. Nước rác thấm từ
tro đốt và chứa độc tố hữu cơ hình thành trong quá trình đốt (hợp chất hữu cơ chứa
clo và dioxin). Cho đến năm 1988, lượng rác được đốt ở Nhật không thấp hơn 78%
(240 triệu tấn rác/năm). Do lượng dioxin sinh ra khá cao nên năm 1997 hình thành
điều luật: Hành động kiểm soát dioxin (dioxin control act).
Đặc thù ô nhiễm nước rác trên quyết định công nghệ xử lý nước rác của các
hãng trên cơ sở thế mạnh của mình.
Công nghệ xử lý nước rác của hãng Tsukishima Kikali (TSK)
Công nghệ tách ion canxi.
Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: Tiếp xúc sinh học, đĩa quay
sinh học, tấm sục khí. Các thiết bị xử lý sinh học trên thích hợp cho nước thải loãng,
tiết kiệm năng lượng, không xử lý hợp chất nitơ (vì không có).
Tách loại muối: Sử dụng kỹ thuật thẩm thấu ngược hoặc điện thẩm tách.

Kỹ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinh thu hồi muối, ly
tâm, sấy bốc hơi).
Công nghệ xử lý nước rác của hãng Kubota Corporation
Công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nước rác trong đường ống
hoặc trong nguồn nước nhận.

17


Công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý chất
hữu cơ có nồng độ thấp).
Khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt hợp chất nitơ đã chuyển hóa thành nitrat).
Tách loại chất hữu cơ: Sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) clorua để tách
một phần chất hữu cơ, màu, làm giảm tải cho giai đoạn hấp phụ trên than hoạt tính
ghép nối sau đó.
Công nghệ thuận lợi cho giai đoạn vận hành, bảo trì, tiết kiệm năng lượng.
Phân hủy dioxin.
Đó là những nét chung nhất của công nghệ xử lý nước rác tại Nhật Bản và
nét riêng so với các nước tiên tiến khác.
Xử lý nƣớc rác tại Hàn Quốc
Ở Hàn Quốc, hiện nay có tổng cộng 284 bãi rác sinh hoạt, lượng nước rác từ
các bãi này lên tới 14.000m3/ngày. Trong đó, lượng nước rác từ bãi rác SudoKwon
là gần 5.000m3/ngày, chiếm khoảng 36%. Về cách thức xử lý nước rác, ở các bãi
rác sinh hoạt hiện đang hoạt động có 50 cơ sở dùng cách xử lý sinh học trước rồi
sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 cơ sở đưa thẳng nước rác về trạm xử lý chung;
102 cơ sở tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ra ngoài. Do qui định cho chỉ tiêu nitơ và
amoni, từ năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý nước rác từ bãi rác sinh hoạt đã
được bổ xung hoặc lắp đặt mới các thiết bị xử lý nitơ, trong đó phần lớn công nghệ
xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE (Modified Ludzack – Ettiger). Cũng có hơn 10
bãi rác nhỏ dùng phương pháp RO sau công nghệ sinh học.

Dây chuyền xử lý nước rác ở SodoKwon (trạm xử lý nước rác lớn nhất thế
giới, có công suất thiết kế 6.700m3/ngày) gồm ba công đoạn: (1) khử nitrat/nitrat
hóa bằng công nghệ MLE để xử lý nitơ; (2) đông keo tụ bằng hóa chất để xử lý các
chất hữu cơ khó tan còn lại trong nước đã xử lý qua khử nirat/nitrat hóa; (3) oxy hóa
fenton và cuối cùng là các bể lọc cát và than hoạt tính để lọc và đưa nước qua xử lý
vào tái sử dụng. Từ 12/2003, công đoạn oxy hóa fenton được chuyển thành công
đoạn đông keo tụ bằng phương pháp hóa học và hiện đang hoạt động với hai công
đoạn đông keo tụ.

18


1.2.4. Công nghệ xử lý nƣớc rác ở Việt Nam [1, 4]
Do xử lý nước rác ở Việt Nam mới được quan tâm khoảng 10 năm trở lại
đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chưa nhiều. Các hệ thống được xây dựng
để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là do tính bức xúc của xã hội tại địa
phương của nơi có bãi chôn lấp rác. Do tính chất địa phương nên công nghệ xử lý
nước rác cũng có tính đặc thù rất cao được xác lập bởi đơn vị thực hiện công nghệ,
năng lực công nghệ và điều kiện khả thi trong thực hiện của địa phương đó.
Dưới đây là một số công nghệ xử lý nước rác tại các bãi chôn lấp rác đã được
xây dựng vận hành:
Công trình đầu tiên ở Việt Nam về xử lý nƣớc rác
Trạm xử lý nước tại bãi chôn lấp Tây Mỗ, Hà Nội
Được xây dựng từ năm 1998 do Trung tâm môi trường đô thị và khu công
nghiệp(CEETIA), Trường Đại học Xây dựng thiết kế với công nghệ sinh học đơn
giản bao gồm các bước:
Hồ chứa nước rác → Bể UASB → Bãi lọc cát sỏi → Sông Nhuệ
Trạm xử lý đã hoạt động không hiệu quả ngay sau khi vận hành khởi động,
thành phần nước thải đầu vào và đầu ra hầu như không thay đổi và từ đó đến nay
trạm không được vận hành. Nguyên nhân trạm vận hành không hiệu quả là công

nghệ đưa ra quá đơn giản không phù hợp với tính chất phức tạp của nước rác.
Các công trình xử lý nƣớc rác tại TP. Hồ Chí Minh
Trạm xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát, TP. Hồ Chí Minh
i. Trạm xử lý nước rác bằng màng lọc của Công ty VerMeer, Hà Lan
Đây là một trạm xử lý nước rác theo công nghệ Hà Lan khá hiện đại với
công nghệ chủ yếu được áp dụng là công nghệ màng vi lọc (UF). Sơ đồ dây chuyền
công nghệ xử lý nước rác của bãi chôn lấp Gò Cát được trình bày tóm tắt:

19


Nước rác

Trạm bơm
Nước ra

Bể kị khí lên men

Bể bùn hoạt tính

Bể lọc áp lực

Thiết bị lọc màng

màng

Hình 1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rác của Công ty VerMeer
Sau một thời gian rất ngắn vận hành hiệu quả thì trạm xử lý nước rác này đã
phải ngưng hoạt động. Nguyên nhân của sự cố này như sau:
-

Trong nước rác chứa một khối lượng lớn VFA (Volatile fatty acids). Lượng
VFA này chiếm khoảng 50% hàm lượng COD có trong nước rác và có thể
xử lý dễ dàng bằng các thiết bị sinh học kỵ khí hoặc hiếu khí, trong khi đó
các loại thiết bị lọc màng lại có hiệu quả rất kém khi xử lý VFA.

-

Bể kỵ khí lên men chỉ được vận hành như bể điều hòa, không có vi sinh vật,
vì vậy hiệu quả xử lý hầu như không đáng kể.

-

Cán bộ vận hành không có kinh nghiệm

-

Công trình xử lý sinh học thiết kế không hợp lý, sử dụng quá trình sinh học
kỵ khí tải trọng thấp.

ii. Trạm xử lý nước rác của Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường
(CENTEMA)
Nước rác

Hồ sinh học

Trạm bơm

Hồ chứa

Bể hiếu khí (AS - SBR)

Bể khử canxi

UASB

Hình 1.4. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rác của CENTEMA
Sau một thời gian vận hành khoảng 6 - 8 tháng thì chất lượng nước sau xử lý
giảm dần. Nguyên nhân của hiện tượng này được giải thích dựa trên những lý do
sau:
-

Độ cứng cao của nước rác

-

Nồng độ cao của các hợp chất nitơ

20


-

Nồng độ cao của các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh
học

Xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp
i. Qui trình công nghệ xử lý nước rác của công ty Quốc Việt
Nước rác

Xử lý
hóa lý

Hồ
sinh học

Hồ
hiếu khí

Nguồn tiếp nhận
(COD < 100mg/l)

(COD = 1.000-2.000 mg/l)

Hình 1.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rác của Công ty Quốc Việt
Công suất 200m3/ngày.đêm, hiệu suất xử lý không ổn định, cần nhiều diện
tích và xả nhiều bùn từ quá trình xử lý hóa lý.
ii. Qui trình công nghệ xử lý nước rác của công ty TNHH Đức Lâm
Qui trình công nghệ chính gồm:
Qui trình keo tụ - tạo bông → Xử lý sinh học → Qui trình siêu lọc →
Qui trình hấp phụ bằng than hoạt tính.
Công suất mỗi modun xử lý 1.300 m3/ngày đêm, sau các công đoạn xử lý
nêu trên, hều hết các chỉ tiêu đạt tiêu chuẩn cho phép tương đương cột B của TCVN
về nước thải công nghiệp.
Các công trình xử lý nƣớc rác tại Nam Sơm, Hà Nội
i. Trạm xử lý nước rác tại bãi rác của Viện Cơ học
Qui trình công nghệ như sau:
Bể thu → Trạm bơm → Tuyển nổi → Bể UASB → Bể aeroten → Bể lắng
→ Hồ sinh học → Xả ra ngoài.
Sau khoảng hai tháng vận hành trạm xử lý hoạt động hiệu quả thấp và sau

khi đã có những hiệu chỉnh lại nhưng hệ thống hoạt động vẫn không hiệu quả và
ngưng hoạt động để chờ hoàn thiện công nghệ. Nguyên nhân chủ yếu dẫn tới hệ
thống hoạt động kém hiệu quả là do hệ thống hồ sinh học không được xây dựng.
ii. Trạm xử lý nước rác do Xí nghiệp Điện lạnh và Môi trường, Công ty cơ khí thủy
sản.

21


Nước rác → Hồ sinh học → Trạm bơm → Hệ thống keo tụ → Hệ thống bể
hiếu khí và thiếu khí → Hồ ổn định → Xả ra ngoài.
Công nghệ trên vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu xử lý nước rác đạt TCVN
mặc dù đã chuyển đổi mục đích sử dụng hồ sinh học từ công đoạn cuối của dây
chuyền xử lý lên thành công đoạn đầu.
Mặc dù có nhiều đơn vị thực hiện nghiên cứu và xử lý nước rác với những
công nghệ khác nhau nhưng nói chung nước rác sau xử lý đều chưa đạt QCVN
25:2009/BTNMT (Qui chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải của bãi chôn lấp chất
thải rắn) cột B1. Để nước rác sau xử lý đạt tiêu chuẩn thải vào môi trường cần phải
tiến hành những nghiên cứu một cách bài bản, tổng thể từ quá trình phát sinh, thu
gom, xử lý nước rác.
1.2.5. Xây dựng tổ hợp công nghệ xử lý [4]
Từ các đặc trưng của nước rác và các kết quả nghiên cứu thu được từ các quá
trình xử lý đơn lẻ đối với nước rác cho thấy:
Tại các bãi chôn lấp luôn tồn tại hai loại nước rác: nước rác mới (nước rác
“tươi”) và nước rác lưu(nước rác “cũ”).
Nước rác lưu cữu (nước rác “cũ”) có tỷ lệ BOD/COD thấp, khả năng phân
hủy sinh học khó khăn. Trong khi đó, lượng nitơ cao và tồn tại chủ yếu dưới dạng
amoni.
Nước rác mới có tỷ lệ BOD/COD cao hơn (khoảng 0,4 – 0,6) và COD có thể
lên tới 10.000 – 20.000. Với tỷ lệ BOD/COD trên, khả năng phân hủy sinh học là có

thể.
Keo tụ là cần thiết trong một dây chuyền xử lý nhằm giảm tải và tránh sự cố
cho các công trình xử lý tiếp theo.
Xử lý bậc 3 (oxy hóa, lọc màng) có chi phí lớn.
Xử lý sinh học thuận lợi với điều kiện khí hậu Việt Nam, chi phí thấp hơn.
Do đó, dây chuyền công nghệ tổ hợp cho xử lý nước rác cần lấy xử lý sinh
học làm nền tảng, cùng quá trình tiền xử lý là keo tụ. Trên cơ sở đó, hai dây chuyền
được thiết lập, bao gồm:

22


Dây chuyền tổ hợp thứ nhất: gồm các công đoạn keo tụ, hiếu khí và thiếu khí
nhằm xử lý amoni (thích hợp cho xử lý nước rác lưu).
Dây chuyền tổ hợp thứ hai: gồm các công đoạn keo tụ, yếm khí và hiếu khí
nhằm xử lý COD (thích hợp cho xử lý nước rác tươi).
1.2.5.1. Dây chuyền tổ hợp thứ nhất – xử lý nƣớc rác lƣu cữu (cũ)
Nước rác lưu cữu có tỷ lệ BOD/COD thấp, khả năng phân hủy sinh học khó
khăn. Trong khi đó, lượng nitơ cao, tồn tại chủ yếu ở dạng amoni. Vì vậy, với nước
rác lưu quá trình xử lý thực chất là quá trình loại bỏ nitơ, amoni.
Có nhiều phương pháp để xử lý amoni, nhưng các quá trình vi sinh thường
được ưu tiên do chi phí thấp, hiệu quả khá cao và có khả năng tiết kiệm năng lượng
do: oxy hóa amoni tới sản phẩm trung gian là nitrit sẽ giảm được lượng oxy tiêu thụ
tới 25%. Quá trình khử từ nitrit thuận lợi hơn khử nitrat do tốc độ nhanh hơn
khoảng 40% và lượng chất hữu cơ tiêu thụ chỉ bằng khoảng 60%. Điều này rất phù
hợp với nước rác có hàm lượng chất hữu cơ sinh hủy thấp so với hàm lượng hợp
chất nitơ.
Nước rác có đặc trưng biến động rất lớn về lưu lượng và mức độ ô nhiễm
nên kỹ thuật mẻ kế tiếp (Sequencing batch reactor – SBR) thích hợp hơn cả.
Với những nhận xét trên, dây chuyền công nghệ xử lý nước rác thứ nhất

được thiết lập trên cơ sở nước rác đầu vào là nước rác lưu và gồm hai công đoạn xử
lý riêng biêt.
Keo tụ: nhằm loại bỏ cặn lơ lửng (chủ yếu là tảo)
Hệ xử lý sinh học: áp dụng kỹ thuật SBR và bao gồm các công đoạn chính
là hiếu khí và thiếu khí nhằm loại bỏ hữu cơ và nitơ.

Xử lý sinh học
SBR
hiếu khí – thiếu khí

Keo tụ

Hình 1.6. Sơ đồ khối xử lý nước rác cũ

23


SBR là kỹ thuật mới so với kỹ thuật dòng liên tục và được phát triển ban đầu
ở Australia vào giữ thập kỷ 80 của thế kỷ 20, sau đó được tiếp tục hoàn thiện ở Mỹ,
Pháp, Anh và Đức, Nhật Bản. Hiện tại SBR được sử dụng với tốc độ phát triển
nhanh để xử lý hầu hết cho mọi loại nước thải. Đặc trưng quan trọng nhất của kỹ
thuật SBR là tiến hành tất cả các giai đoạn công nghệ trong cùng một thiết bị: tiếp
nguyên liệu, sục khí (hiếu khí), khuấy (yếm khí, thiếu khí), lắng, gạn. Các giai đoạn
này nối tiếp nhau và kết thúc sau một mẻ. Tính linh hoạt của kỹ thuật SBR cao hơn
so với hệ thống dòng liên tục do hệ được điều khiển theo thời gian, rất thích hợp
cho các loại nước thải có độ ô nhiễm dao động mạnh . Ví dụ, với nước thải có độ ô
nhiễm cao thì kéo dài giai đoạn sục khí để tăng cường hiệu quả loại bỏ COD hay
oxy hóa amoniac. Khử nitrat có thể thực hiện sơ đồ hiếu khí trước hoặc sau thiếu
khí bằng cách thay đổi thứ tự giai đoạn sục khí và khuấy trộn (không cần thực hiện
hồi lưu hỗn hợp bùn và nước). Thải bùn dư và điều chỉnh mật độ bùn không cần

tiến hành trong một mẻ mà được tiến hành theo từng đợt nên đơn giản hơn trong
khâu vận hành.
1.2.5.2. Dây chuyền tổ hợp thứ hai – xử lý nƣớc rác tƣơi
Nước rác mới có tỷ lệ BOD/COD cao hơn (khoảng 0,4 – 0,6) và COD có thể
lên tới 10.000 – 20.000. Với tỷ lệ BOD/COD trên, khả năng phân hủy sinh học là có
thể. Do đó quá trình xử lý yếm khí, kết hợp với hiếu khí là cần thiết.
Để xử lý yếm khí có nhiều phương pháp nhưng kỹ thuật UASB được phổ
biến hơn cả do có hiệu suất xử lý cao và thích hợp với các nước trong vùng nhiệt
đới.
Với mục đích xử lý COD, dây chuyền công nghệ xử lý nước rác thứ hai được
tiến hành nghiên cứu trên cơ sở nước rác đầu vào là nước rác tươi lấy tại ô chôn lấp
đang hoạt động và gồm hai công đoạn xử lý riêng biệt:
Keo tụ nhằm loại bỏ cặn lơ lửng
Hệ xử lý sinh học áp dụng : áp dụng kỹ thuật UASB kết hợp với hiếu khí
nhằm loại bỏ hữu cơ.

24


Keo tụ

Xử lý sinh học
UASB

Xử lý sinh học
hiếu khí

Hình 1.7. Sơ đồ khối xử lý nước rác tươi
1.2.6. So sánh - đánh giá công nghệ xử lý nƣớc rác [4]
Nồng độ ô nhiễm nước đầu vào và yêu cầu chất lượng nước đầu ra (tiêu

chuẩn thải) quyết định công nghệ cho một hệ xử lý. Tuy nhiên có áp dụng được
công nghệ đó hay không còn phụ thuộc vào khả năng kinh tế và trình độ kỹ thuật
của từng địa phương. Để đánh giá một công nghệ có tính khả thi hay không cần
phải đánh giá tổng thể các khía cạnh trên.
Tại các nước phát triển, ngoài xử lý riêng theo các phương pháp thông
thường với công nghệ chủ động, tiên tiến, nước rác còn được xử lý theo nhiều các
khác nhau phụ thuộc vào điều kiện của từng BCL nhằm giảm giá thành như:


Tưới ngược lại ô chôn lấp nhằm tăng tốc độ phân hủy của rác thải chôn lấp.
Như vậy ô chôn lấp sẽ nhanh ổn định hơn nhưng nước rác thu được cũng khó
xử lý hơn.



Đưa vào xử lý chung với hệ xử lý nước sinh hoạt. Nước rác sẽ bị pha loãng
rất nhiều lần và không còn đặc trưng ô nhiễm khó xử lý nữa.



Xử lý sơ bộ và tưới cho các cây công nghiệp.



Xử lý bằng hệ tự nhiên.
Trong các phương thức trên, mới chỉ tận dụng được hệ xử lý tự nhiên như là

công đoạn cuối cùng của một hệ xử lý và phương thức duy nhất cho xử lý nước rác
ở Việt Nam vẫn là xử lý tại chỗ đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra ngoài.
Ở Việt Nam, hiện nay hầu hết các BCL không hoặc chỉ xử lý sơ bộ nước

rác. Tại các BCL lớn ở Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh có các hệ xử lý hoàn thiện hơn
cả.
So sánh tính năng và hiệu quả giữa các hệ xử lý với nhau, có thể nhận xét:

25