Thiết kế UASB trong hệ thống xử lý nước rác mới công suất 800m3 ngày đêm

MỤC LỤC
Trang
Chương 1
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................ 1
1.2 Nhiệm vụ đồ án môn học ................................................................................. 1
1.3 Nội dung thực hiện ........................................................................................... 1
1.4 Nội dung đồ án ................................................................................................. 2
Chương 2
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ ............................................................................ 3
2.1 Sự hình thành nước rò rỉ .................................................................................. 3
2.2 Thành phần và tính chất nước rò rỉ .................................................................. 4
2.2.1 Thành phần và tính chất nước rò rỉ........................................................... 4
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ ...................... 8
2.2.2.1 Thời gian chôn lấp .............................................................................. 8
2.2.2.2 Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn ................... 10
2.2.2.3 Chiều sâu bãi chôn lấp ..................................................................... 11
2.2.2.4 Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi ............................................ 11
2.2.2.5 Độ ẩm rác và nhiệt độ ...................................................................... 11
2.2.2.6 nh hưởng từ bùn cống rảnh và chất thải độc hại ............................ 11
Chương 3
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ............................................................. 13
3.1 Xử lý cơ học, hóa lý và hóa học .................................................................... 18
3.1.1 Khử khí ................................................................................................... 19
3.1.2 Bay hơi.................................................................................................... 19
3.1.3 Tuyển nổi................................................................................................ 19
3.1.4 Điều hòa lưu lượng và nồng độ - Trung hòa ........................................... 19
3.1.5 Lọc .......................................................................................................... 20
3.1.6 Thẩm thấu ngược .................................................................................... 20
3.1.7 Keo tụ, tạo bông, kết tủa và lắng ........................................................... 21
3.1.8 Hấp thụï than hoạt tính và trao đổi ion .................................................... 23

3.1.9 Oxy hóa .................................................................................................. 24
3.2 Xử lý sinh học ................................................................................................ 25
3.2.1 Bùn hoạt tính .......................................................................................... 25
3.2.2 Bể phản ứng hoạt động theo mẻ ............................................................. 28
3.2.3 Hồ ổn đònh sinh học ................................................................................ 28
3.2.4 Hồ làm thoáng ........................................................................................ 29
3.2.5 Quá trình sinh học dính bám ................................................................... 29


3.2.6 Xử lý kỵ khí ............................................................................................ 30
3.3 Một số công nghệ xử lý nước rác trong và ngoài nước ................................. 30
3.3.1 Trong nước .............................................................................................. 30
3.3.1.1 BCL Gò Cát .................................................................................. 30
3.3.1.2 BCL Đông Thạnh........................................................................... 32
3.3.2 Ngoài nước ............................................................................................. 34
3.4 Sơ nét về xử lý kỵ khí và bể UASB............................................................... 36
3.4.1 Khái quát về quá trình xử lý kỵ khí ........................................................ 36
3.4.2 Sơ nét về bể UASB................................................................................. 41
Chương 4
ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ........................................................................ 47
4.1 Các vấn đề cần quan tâm khi lựa chọn và thiết kế hệ thống xử lý
nước rò rỉ ................................................................................................................. 47
4.2 Đề xuất công nghệ xử lý............................................................................... 50
4.3 Phân tích ưu nhược điểm của phương pháp chọn lựa .................................... 53
4.3.1 Ưu điểm .................................................................................................. 53
4.3.2 Nhược điểm ............................................................................................ 53
4.4 Tính toán các công trình ................................................................................ 54
4.4.1 Song chắn rác ....................................................................................... 54
4.4.2 Hố gom ................................................................................................ 57
4.4.3 Bể điều hòa........................................................................................... 57

4.4.4 Bể trộn (trộn cơ khí) ............................................................................. 60
4.4.5 Bể lắng 1 ............................................................................................... 63
4.4.6 Bể trung gian ........................................................................................ 67
4.4.7 Bể UASB .............................................................................................. 68
4.4.8 Bể Aerotank.......................................................................................... 80
4.4.9 Bể lắng 2............................................................................................... 88
4.4.10 Bể phản ứng oxy hóa ............................................................................ 91
4.4.11 Bể trung hòa ......................................................................................... 92
4.4.12 Bể lắng 3 .............................................................................................. 93
4.4.13 Bể nén bùn ........................................................................................... 93
4.4.14 Hồ hoàn thiện ....................................................................................... 95
4.4.15 Các công trình phụ ............................................................................... 95
4.5 Khái toán ....................................................................................................... 98
4.5.1 Khái toán chi phí xây dựng .................................................................... 98
4.5.2 Khái toán chi phí vận hành .................................................................. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Chương 1: Mở đầu

Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Nước rò rỉ từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rác) đang là vấn đề nhức nhối
trong xã hội về mặt môi trường và mỹ quan. Nước rò rỉ có nồng độ chất ô nhiễm
cao, có mùi chua nồng, có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, ô
nhiễm đất. Khi không được tích trữ và xử lý tốt, một lượng 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 rác không

có trạm xử lý nước rò rỉ hiện nay.
Do thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rò rỉ từ bãi rác
đòi hỏi một dây chuyền công nghệ xử lý 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 rò rỉ biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền
công nghệ xử lý nước rò rỉ cũng sẽ thay đổi đối với các loại nước rác có thời
gian chôn lấp khác nhau. Việc đề ra một dây chuyền công nghệ thích hợp để xử
lý nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp, thõa mãn các vấn đề về kỹ thuật, điều kiện kinh
tế… là cần thiết.
1.2 Nhiệm vụ của đồ án môn học
Nhiệm vụ của đồ án môn học là thiết kế bể xử lý yếm khí có lớp cặn lơ
lửng (UASB) trong hệ thống xử lý nước rác mới với công suất là 800m3/ngày
đêm.
1.3 Nội dung thực hiện
Đồ án sẽ thực hiện những nội dung sau đây:
§ Tổng quan về nước rò rỉ.
§ Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rò rỉ.
§ Phân tích lựa chọn, đề xuất công nghệ xử lý, phân tích ưu nhược
điểm của phương án chọn lựa.
§ Tính toán công nghệ, đặc biệt tính toán chi tiết cho bể UASB.

1


Chương 1: Mở đầu
§ Khái toán chi phí xây dựng và chi phí xử lý của sơ đồ công nghệ đề
xuất.
1.4 Phạm vi đồ án
Do nhiệm vụ chính của đồ án là thiết kế bể xử lý yếm khí UASB trong hệ
thống xử lý nước rác mới với công suất 800m3/ngày nên đồ án sẽ không đi sâu

vào tính toán chi tiết các công trình xử lý khác mà chỉ tính toán sơ bộ kích thước,
thiết bị… của các công trình này.

2


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ

Chương 2

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ
2.1 Sự hình thành nước rò rỉ
Nước rò rỉ từ bãi rác (nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các
chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt
động của bãi chôn lấp, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép”
ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén.
Quá trình tạo thành nước rò rỉ bắt đầu khi bãi rác đạt đến khả năng giữ
nước hay khi nó bị bão hòa nước. Khả năng giữ nước (FC – Field Capacity) của
chất thải rắn là tổng lượng nước có thể lưu lại trong bãi rác dưới tác dụng của
trọng lực. FC của chất thải rắn là yếu tố rất quan trọng trong việc xác định sự
hình thành nước rò rỉ. FC thay đổi tùy thuộc vào trạng thái bị nén của rác và việc
phân hủy chất thải trong bãi chôn lấp. Cả rác và lớp phủ đều có khả năng giữ
nước trước sức hút của trọng lực. FC có thể tính theo công thức sau :
FC = 0,6 − 0,55

W
10000 + W

Trong đó :
§ FC : khả năng giữ nước (tỷ lệ giữ nước và trọng lượng khô của chất

thải rắn).
§ W : khối lượng vượt tải (overburden weight) được tính tại chính giữa
chiều cao ô chôn lấp, pound.
Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ phía trên bãi chôn lấp,
độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho
phép. Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ
trong các phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và
nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp (nước rò rỉ).
Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí
hậu, lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra. Tốc độ phát
sinh nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác.
Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được
hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp. Lưu lượng

3


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
nước rò rỉ sẽ tăng lên dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi
đóng cửa bãi chôn lấp do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng lên trên mặt...
giữ nước làm giảm độ ẩm thấm vào.
2.2 Thành phần và tính chất nước rò rỉ
2.2.1 Thành phần và tính chất nước rò rỉ
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn
lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng
cũng tác động lên thành phần nước rác.
Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa,
sinh xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp
chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn
làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được
chia thành các nhóm chủ yếu sau:
–

Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-200C

–

Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-400C

–

Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-700C

Sự phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp bao gồm các giai đoạn sau:
Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: chỉ sau một thời gian ngắn từ
khi chất thải rắn được chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi
vì trong bãi rác còn có một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại. Giai
đoạn này có thể kéo một vài ngày cho đến vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân
hủy, nguồn vi sinh vật gồm có các loại vi sinh hiếu khí và kị khí.
Giai đoạn II - giai đoạn chuyển tiếp: oxy bị cạn kiệt dần và sự phân hủy
chuyển sang giai đoạn kị khí. Khi đó, nitrat và sulphat là chất nhận điện tử cho
các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nitơ và hydro sulfit. Khi
thế oxy hóa giảm, 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 rò rỉ sẽ
giảm xuống do sự hình thành của các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ
CO2 tăng lên trong bãi rác.

4


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
Giai đoạn III - giai đoạn lên men axit: 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 (sự thủy phân) của các hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein)
thành các chất đơn giản thích hợp cho vi sinh vật sử dụng. Tiếp theo là quá trình
lên men axit. Trong bước này xảy ra quá trình chuyển hóa các chất hình thành ở
bước trên thành các chất trung gian phân tử lượng thấp hơn như là 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 III do sự
hòa tan các axit hữu cơ vào nước rò rỉ. Do pH thấp, 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: 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 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 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 rò rỉ tăng lên đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD5, COD, nồng
độ kim loại nặng và độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này.
Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu
hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai

đoạn IV. Nước 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 đựơc chuyển hóa.
Tốc độ phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là
CH4 và CO2. Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit humic và axit
fulvic rất khó cho quá trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi
bãi chôn lấp càng lâu năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống.
Từ Hình 2.1 có thể thấy rằng nước rò rỉ từ các bãi rác mới chôn lấp chất
thải rắn có pH thấp, BOD5 và VFA cao, hàm lượng kim loại nặng cao, tương ứng

5


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
với giai đoạn I, II, III và một phần giai đoạn IV của bãi chôn lấp. Khi đã chôn lấp
trong một thời gian dài thì các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp đã chuyển sang
giai đoạn metan, khi đó thành phần ô nhiễm trong nước rò rỉ cũng giảm xuống
đáng kể. Khi pH tăng lên sẽ làm giảm nồng độ các chất vô cơ, đặc biệt các kim
loại nặng có trong nước rò rỉ.

COD

VFA
pH

Fe, Zn

Thời gian

Hình 2.1: Quá trình phân hủy sinh học trong bãi chôn lấp [12]
Bên cạnh các chất ô nhiễm bị phân hủy và hòa tan vào nước rò rỉ, các chất

khí từ bãi chôn lấp cũng được hình thành và phát tán vào không khí gây ra hiện
tượng nóng lên của trái đất (hiệu ứng nhà kính).
Khi nước thấm qua chất thải rắn đang phân hủy được chôn trong bãi rác, thì
các thành phần hóa học và sinh học đã được phân hủy sẽ hòa vào nước làm tăng
nồng độ ô nhiễm của nước và tạo thành nước rò rỉ.
Việc tổng hợp và đặc trưng thành phần nước rác là rất khó vì có nhiều yếu
tố khác nhau tác động lên sự hình thành nước rò rỉ. Nên tính chất của nó chỉ có
thể xác định trong một khoảng giá trị nhất định và được cho trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác
của các bãi chôn lấp mới và lâu năm.
Giá trị, mg/la
Thành phần
BOD5
TOC

Bãi mới (dưới 2 năm)
Khoảng
2.000-55.000
1.500-20.000

Trung bình
10.000
6.000
6

Bãi lâu năm
( Trên 10 năm)
100-200
80-160

Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
COD
Chất rắn hòa tan
Tổng chất rắn lơ lửng
Nitơ hữu cơ
Amoniac
Nitrat
Tổng lượng photpho
Othophotpho
Độ kiềm theo CaCO3
pH
Độ cứng theo CaCO3
Canxi
Magie
Clorua
Sunphat
Tổng sắt

3.000-90.000
10.000-55.000
200-2.000
10-800
10-800
5-40
5-100
4-80
1.000-20.900
4,5-7,5
300- 25.000

50-7.200
50-1.500
200-5.000
50-1.825
50-5.000

18.000
10.000
500
200
200
25
30
20
3.000
6
3.500
1.000
250
500
300
60

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

Nguồn: [12]
a

pH không có đơn vị.

Bảng 2.1 thống kê các chỉ tiêu của nước rò rỉ trong nhiều năm. Một điều có
thể thấy rõ là các thành phần ô nhiễm trong nước rò rỉ bãi rác mới chôn lấp đều
cao, đặc biệt ô nhiễm hữu cơ rất cao (COD, BOD5 cao).
Nồng độ chất ô nhiễm trong nước rò rỉ của bãi rác mới chôn lấp cao hơn rất
nhiều so với bãi rác chôn lấp lâu năm. Bởi vì trong bãi chôn lấp lâu năm, chất
thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài,
các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị cuốn
trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các thành phần khác như
BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng rất cao. Khi
các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn metan hóa thì
pH sẽ cao hơn (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các chất dinh
dưỡng (nitơ, photpho) thấp đi. Hàm lượng kim loại nặng giảm xuống bởi vì khi
pH tăng thì hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan.
Khả năng phân hủy của nước rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân
hủy sinh học có thể xét thông qua tỷ lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp tỷ lệ này

thường khoảng 0,5 hoặc lớn hơn. Khi tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4-0,6
7


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rò rỉ dễ phân hủy sinh học. Trong các
bãi rác lâu năm, tỷ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rò rỉ
chứa nhiều axit humic và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp
Khi thành phần và tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian thì việc thiết
kế hệ thống xử lý cũng rất phức tạp. Chẳng hạn như, hệ thống xử lý nước rác cho
bãi chôn lấp mới sẽ khác so với hệ thống xử lý các bãi rác lâu năm. Đồng thời,
việc phân tích tính chất nước rò rỉ cũng rất phức tạp bởi nước rò rỉ có thể là hỗn
hợp của nước ở các thời điểm khác nhau. Từ đó, việc tìm ra công nghệ xử lý
thích hợp cũng gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi phải nghiên cứu thực tế mới có thể
tìm ra công nghệ xử lý hiệu quả.
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rò rỉ
Rác được chọn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh
cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân
hủy từ rác. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong
năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên
cùng, tốc độ di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và
nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi
lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất
thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta sẽ lần lược xét qua các yếu tố
chính ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rò rỉ :
2.2.2.1

Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời gian.
Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần
của nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân
hủy sinh học đang diễn ra. Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần hoặc kéo
dài đến vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếm khí tạo ra axit xảy ra và cuối cùng
là quá trình tạo ra khí metan. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản được
hình thành như các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ
nhỏ. Trong giai đọan này, khi rác mới được chôn hoặc có thể kéo dài vài năm,
nước rò rỉ có những đặc điểm sau :
–

Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao.

8


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
–

pH nghiêng về tính axit.

–

BOD cao.

–

Tỷ lệ BOD/COD cao.

–

Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao.

–

Vi sinh vật có số lượng lớn.

–

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

Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải
rắn trong bãi chôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo
thời gian. Giai đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu
hơn nữa. Đặc điểm nước thải ở giai đoạn này :
–

Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp.

–

pH trung tính hoặc kiềm.

–

BOD thấp.

–

Tỷ lệ BOD/COD thấp.

–

Nồng độ NH4+ thấp.

–

Vi sinh vật có số lượng nhỏ.

–

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

Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự
thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu axit béo bay hơi. Các
axit thường là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều
cacboxyl và nhân vòng thơm. Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của
nước rác nghiên về tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong
nước rò rỉ có sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự
tăng lên của axit fulvic và humic. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì
hầu như nước rò rỉ chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất
hữu cơ khó phân hủy sinh học.
Nghiên cứu của Lu (1984) về mối quan hệ thời gian chôn lấp và các thành
phần của nước rò rỉ đã đưa ra các phương trình tương quan giữa thời gian và sự
sụt giảm của COD, BOD5, TOC, độ kiềm, canxi, kali, natri, sulphat và clorua…
trong nước rác tại nhiều bãi chôn lấp. Trong các nghiên cứu này, hầu hết các

9

Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
trường hợp cho bãi chôn lấp hoạt động trên 3 năm và thấp hơn 30 năm (xem
bảng sau).
Bảng 2.2: Phương trình tốc độ phân hủy và hệ số.
Phương trình
BOD5 = 47.000 x10-kt
COD = 89.500 x 10-kt
TOC = 1.600 x 10-kt
TVS = 24.000e-kt
TDS = 16.000e-kt
Nitơ hữu cơ = 130e-kt
N– Amoniac = 12.000e-kt
Độ kiềm = 1.400e-kt
Ca = 9.360 x10-kt
Na = 1.805 x 10-kt
Cl- = 4.200 x 10-kt
K+ = 3.800 x 10-kt

Đơn vị

Hệ số, k

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

mg/l CaCO3
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

0,043
0,0454
0.040
0,185
0,075
0,185
0,1
0,04
0,050
0,038
0,050
0,095

Nguồn: Lu, 1984.
Như vậy, các quá trình phân hủy sinh hóa trong bãi chôn lấp có ảnh hưởng
rất lớn đến thành phần và tính chất nước rò rỉ. Theo thời gian, các quá trình phân
hủy trong bãi chôn lấp sẽ có những biến đổi giai đoạn này sang giai đoạn khác
làm thay đổi tính chất nước rò rỉ.
2.2.2.2

Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính
chất nước rò rỉ. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị

phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ cũng có các
đặc tính tương tự. Chẳng hạn như, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nước
rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại…
Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có những tác động
đến tính chất nước rác. Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền
nhỏ. Bởi vì, khi rác được cắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi
không nghiền nhỏ rác. Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô

10


Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay
không.
2.2.2.3

Chiều sâu bãi chôn lấp

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng
lớn thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng
điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước
để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chôn lấp
càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di
chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên
nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.
2.2.2.4

Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi

Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng

trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo nước
rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong
nước. Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng
độ các chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ
ô nhiễm. Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp
và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ …
2.2.2.5

Độ ẩm rác và nhiệt độ

Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt
trạng thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không
thay đổi nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ
được hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác
cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi
trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác.
Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi
chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.
2.2.2.6

Ảnh hưởng từ bùn cống rảnh và chất thải độc hại

Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm xử
lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ. Bùn sẽ làm tăng
độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ. Đồng thời chất dinh
dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn
11

Chương 2: Tổng quan về nước rò rỉ
định chất thải rắn. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc chôn lấp chất thải rắn
cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH thấp và BOD5 cao
hơn.
Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng
đến các quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế
như kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian
các chất độc hại sẽ bị phân hủy và theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh
hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác.

12


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ

Chương 3

TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ
Phương pháp xử lý nước rò rỉ gồm có xử lý sinh học, cơ học, hóa học hoặc
liên kết các phương pháp này, xử lý cùng với nước thải sinh hoạt. Để xử lý nước
rò rỉ thì nên sử dụng phương pháp cơ học kết hợp xử lý sinh học và hóa học bởi
vì quá trình cơ học có chi phí thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính
chất của nước rò rỉ. Tuy nhiên, nước rò rỉ từ bãi rác mới chôn lấp thường có
thành phần chất hữu cơ phân hủy sinh học cao, do đó việc sử dụng các quá trình
xử lý sinh học sẽ mang lại hiệu quả cao hơn. Quá trình xử lý hóa học thích hợp
đối với xử lý nước rò rỉ của bãi chôn lấp lâu năm.
Các phương pháp xử lý nước rò rỉ được cho trong bảng sau:
Bảng 3.1:Các phương pháp xử lý nước rò rỉ
Phương pháp xử lý

Đặc điểm

PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
A.

Điều hòa

Điều hòa lưu lượng và nồng độ trên dòng thải và
ngoài dòng thải.

B.

Chắn rác

Các loại mảnh vụn, rác được loại bỏ bằng song chắn,
lưới chắn rác.

C.

Lắng

Chất lơ lững và bông cặn được loại bỏ do trọng lực.

Tuyển nổi

Các hạt nhỏ được tụ lại và đưa lên khỏi mặt nước
nhờ các bọt khí và loại khỏi mặt nước nhờ cánh gạt.
Khuấy trộn, sục các bọt khí nhỏ được sử dụng.

Khử khí

Nước và không khí tiếp xúc với nhau trong các dòng
xoáy trộn trong tháp khử khí. Amoniac, VOC và một
số khí khác được loại bỏ khỏi nước rò rỉ.

D.

E.

13


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
F.

Lọc

SS và độ đục được loại bỏ.

G.

Quá trình màng

Đây là quá trình khử khoáng. Các chất rắn hòa tan
được loại bỏ bằng phân tách màng. Quá trình siêu lọc
( Ultrafiltrtion), thẩm thấu ngược (RO) và điện thẩm
tách (electrodialysis) hay được sử dụng.

H.

Bay hơi

Bay hơi nước rò rỉ. Phụ thuộc vào nhiệt độ, gió, độ
ẩm và mưa.

PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ
A. Keo tụ, tạo bông

Hệ keo bị mất ổn định do sự phân tán nhanh của hóa
chất keo tụ. Chất hữu cơ, SS, photphate, một số kim
loại và độ đục bị loại bỏ khỏi nước. Các loại muối
nhôm, sắt và polymer hay được sử dụng làm hóa chất
keo tụ.

B.

Kết tủa

Giảm độ hòa tan bằng các phản ứng hóa học. Độ
cứng, photphat và nhiều kim loại nặng được loại ra
khỏi nước rò rỉ.

C.

Oxy hóa

Các chất oxy hóa như ozon, H2O2, clo, kali
permanganate… được sử dụng để oxy hóa các chất
hữu cơ, H2S, sắt và một số kim loại khác. Amoniac
và cianua chỉ bị oxy hóa bởi các chất oxy hóa mạnh.

D. Phản ứng khử

Kim loại được khử thành các dạng kết tủa và chuyển
thành dạng ít độc hơn (ví dụ: Crom). Các chất oxy
hóa cũng bị khử (quá trình loại do clo dư trong
nước). Các hóa chất khử hay sử dụng: SO2, NaHSO3,
FeSO4.

E.

Dùng để khử các ion vô cơ có trong nước rò rỉ.

Trao đổi ion

F. Hấp thụ bằng
cacbon hoạt tính.

Dùng để khử COD, BOD còn lại, các chất độc và các
chất hữu cơ khó phân hủy. Một số kim loại cũng
được hấp thụ. Cacbon thường được sử dụng dưới

14


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
dạng bột và dạng hạt.
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
A. Hiếu khí

Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm thức ăn khi có
O2. Bùn được tuần hoàn. Sản phẩm cuối cùng là CO2.

a. Sinh trưởng lơ lững
- Bùn hoạt tính

Trong quá trình hoạt tính chất hữu cơ và vi sinh được
sục khí. Bùn hoạt tính lắng xuống và được tuần hoàn
về bể phản ứng. Các quá trình bùn hoạt tính bao
gồm: dòng chảy đều, khuấy trộn hoàn chỉnh, nạp
nước vào bể theo cấp, làm thoáng kéo dài, quá trình
ổn định tiếp xúc…

- Nitrat hóa

Amoniac được oxy hóa thành nitrat. Quá trình khử
BOD có thể thực hiện trong cùng một bể hay trong
bể riêng biệt.

- Hồ sục khí

Thời gian lưu nước trong hồ có thể vài ngày. Khí
được sục để tăng cường quá trình oxy hóa chất hữu
cơ.

- SBR

Các quá trình tương tự bùn hoạt tính. Tuy nhiên, việc
ổn định chất hữu cơ lắng và tách nước sạch sau xử lý
chỉ xảy ra trong một bể.

b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc sinh học
(Tricling Filter)

Nước được đưa vào bể có các vật liệu tiếp xúc…Bể
lọc sinh học gồm có các loại: tải trọng thấp, tải trọng
cao, lọc hai bậc…Các vi sinh vật sống và phát triển
trên bể mặt vật liệu tiếp xúc, hấp thụ và oxy hóa các
chất hữu cơ. Cung cấp không khí và tuần hoàn nước
là rất cần thiết trong quá trình hoạt động.

15


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
-Bể tiếp xúc sinh học
quay (RBC)
B.

Gồm các đĩa tròn bằng vật liệu tổng hợp đặt sát gần
nhau. Các đĩa quay này một phần ngập trong nước.

Kị khí

a. Sinh trưởng lơ
lững

Nước thải đước trộn với sinh khối vi sinh vật. Nước
thải trong bể phản ứng thường được khuấy trộn và

đưa đến nhiệt độ tối ưu cho quá trình sinh học kị khí
xảy ra.

- Quá trình kị khí cổ
điển (conventional)

Chất thải nồng độ cao hoặc bùn được ổn định trong
bể phản ứng.

- Quá trình tiếp xúc

Chất thải được phân hủy trong bể kị khí khuấy trộn
hoàn chỉnh. Bùn đựơc lắng tại bể lắng và tuẩn hoàn
trở lại bể phản ứng

- UASB

Nước thải được đưa vào bể từ đáy. Bùn trong bể
dưới lực nặng của nước và khí biogas từ quá trình
phân hủy sinh học tạo thành lớp bùn lơ lững, xốn
trộn liên tục. Vi sinh vật kị khí có điểu kiện rất tốt để
hấp thụ và chuyển đổi chất hữu cơ thành khí metan
và cacbonic. Bùn được tách và tự tuần hoàn lại bể
UASB bằng cách sử dụng thiết bị tách rắn - lỏng –
khí.

- Khử nitrat

Nitrit và nitrat bị khử thành khí nitơ trong môi
trường thiếu khí. Cần phải có một số chất hữu cơ làm

nguồn cung cấp cacbon như methanol, axit acetic,
đường…

- Hệ thống kết hợp các
quá trình kị khí, thiếu
khí và hiếu khí

Photpho và nitơ được loại bỏ trong hệ thống này.
Nitơ được loại trong quá trình thiếu khí. Photpho
được giải phóng nhờ các quá trình kị khí và thiếu
khí. Việc sử dụng photpho, ổn định chất hữu cơ và
nitrat hóa ammoniac được thực hiện trong bể phản
ứng hiếu khí.

16


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
b. Sinh trưởng dính bám
- Bể lọc khí

Nước thải được đưa từ phía trên xuống qua các vật
liệu tiếp xúc trong môi trường kị khí. Có thể xử lý
nước thải có nồng độ trung bình với thời gian lưu
nước ngắn.

- EBR và FBR

Bể gồm các vật liệu tiếp xúc như các, than, sỏi. Nước
và dòng tuần hoàn được bơm từ đáy bể đi lên sao cho

duy trì vật liệu tiếp xúc ở trạng thái trương nở hoặc
giả lỏng. Thích hợp với khi xử lý nước thải có nồng
độ cao vì nồng độ sinh khối được duy trì trong bể
khá lớn. Tuy nhiên, thời gian satart-up tương đối lâu.

- Đĩa sinh học quay

Các đĩa tròn được gắn vào trục trung tâm và quay
trong khi chìm hoàn toàn trong nước. Màng vi sinh
vật phát triển trong điều kiện kị khí và ổn định chất
hữu cơ.

- Khử nitrat

Quá trình sinh trưởng dính bám trong môi trường kị
khí và có mặt của nguồn cung cấp cacbon, khử nitrit
và nitrat thành khí nitơ.

c. Sinh trường lơ
lửng và dính bám
kết hợp.
C.

Kết hợp quá trình sinh trưởng lơ lửng và dính bám để
ổn định chất hữu cơ.

Hồ xử lý hiếu
khí-kị khí

Hồ xử lý dạng này thường là những hồ tự nhiên hoặc

nhân tạo và được lắp đặt lớp lót chống thấm. Quá
trình sinh học xảy ra trong hồ có thể là kị khí, tùy
tiện hoặc hiếu khí.

D. Xử lý đất (land
treatment)

Tận dụng thực vật, đặc tính của đất và các hiện tượng
tự nhiên khác để xử lý nước rò rỉ bằng việc kết hợp
các quá trình lý – hóa – sinh cùng xảy ra.

E.

Nước rò rỉ có nồng độ cao được tuần hoàn về bãi rác.

Tuần hoàn nước

17


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
Việc lựa chọn công nghệ xử lý căn cứ rất nhiều vào lượng chất ô nhiễm cần
loại bỏ để đạt tiêu chuẩn thải. Thông thường, công nghệ xử lý tùy thuộc chủ yếu
vào đặc tính của nước rò rỉ. Đồng thời, các điều kiện vị trí địa lý và tự nhiên của
bãi chôn lấp cũng có vai trò nhất định trong việc quyết định lựa chọn công nghệ
xử lý. Đặc tính của nước rác thường đặc trưng bởi các chỉ tiêu như COD, BOD5,
TDS, SO42-, kim loại nặng Ca2+, và một số chỉ tiêu khác. Chú ý rằng nước rò rỉ
có hàm lượng chất rắn hòa tan lớn và kim loại nặng nên có thể ức chế quá trình
xử lý sinh học. Đồng thời, xử lý sinh học chỉ loại được một phần nhỏ các chất
rắn hòa tan. Khi nước rác có COD cao thì có thể dùng phương pháp xử lý sinh

học kị khí bởi vì xử lý hiếu khí rất tốn kém. Sunphat, với nồng độ cao có thể làm
ảnh hưởng đến quá trình xử lý kị khí, mùi hình thành do sunphat do bị khử thành
sunphit cũng có thể hạn chế việc sử dụng công trình kị khí khi xử lý nước rác.
Độc tính của kim loại nặng cũng là một vấn đề cần quan tâm trong việc ứng
dụng các quá trình sinh học. Canxi gây ra các hiện tượng kết tủa, đóng cáu cặn là
giảm hoạt tính của bùn, hoạt tính trong các công trình xử lý sinh học, làm tắc
nghẽn đường ống dẫn nước, từ đó làm giảm đáng kể đến hiệu quả xử lý.
Lựa chọn kích thước thiết bị hay lưu lượng cần xử lý tùy thuộc vào vị trí,
kích cỡ của từng bãi chôn lấp và thời gian hữu ích của công trình.
Sau đây ta sẽ tìm hiểu chi tiết về từng quá trình xử lý đã và đang được áp
dụng cũng như các nghiên cứu trong và ngoài nước đã thực hiện để xử lý nước
rò rỉ từ bãi chôn lấp.
3.1 Xử lý cơ học, hoá lý và hoá học
3.1.1 Khử khí
Phương pháp khử khí (air stripping) được sử dụng để loại bỏ các chất bay
hơi như VOC và amoniac. Quá trình khử khí là cần thiết trong xử lý nước rác vì
nó làm tăng oxy hòa tan trong nước rác, loại bỏ VOC, giảm hàm lượng amoniac
trong nước rác. Quá trình này yêu cầu cần có sự hiệu chỉnh pH để các loại chất
bay hơi dễ dàng thoát ra khỏi nước trong các thiết bị làm thoáng. Đồng thời nhiệt
độ cũng có ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình.
Hiệu quả khử VOC đạt đến hơn 90%. Trở ngại chính của quá trình trao đổi
và khử khí là sự đóng cáu cặn canxi cacbonat trong tháp tiếp xúc khí khử.

18


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
3.1.2 Bay hơi
Bay hơi là biện pháp đơn giản nhất để giảm lưu lượng và cô đặc nước rác ở
các nước có khí hậu nóng, khô. Nước rác được chứa trong các hồ được lắp đặt

lớp lót. Quá trình bay hơi diễn ra trên bề mặt nước phụ thuộc vào nhiệt độ, vận
tốc gió và độ ẩm không khí. Bay hơi nước rò rỉ được tiến hành trong các tháng
mùa hè khi nhiệt độ cao và ít có mưa. Nước rò rỉ cũng có thể được phun lên bề
mặt bãi chôn lấp và để bay hơi tự nhiên. Việc sục khí có thể cần thiết để kiểm
soát mùi.
3.1.3 Tuyển nổi
Phương pháp này sử dụng để tách tạp chất phân tán lơ lửng không tan, các
hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm. Trong một số trường hợp, quá trình này cũng được
dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt (quá trình tách bọt
hay làm đặc bót). Quá trình thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường là
không khí) vào pha lỏng. Các bọt khí kết dính với các hạt, kéo chúng cùng nổi
lên bề mặt và sau đó lớp váng này được thu gom nhờ thiết bị vớt bọt. Phương
pháp tuyển nổi có nhiều ưu điểm như : cấu tạo thiết bị đơn giản, vốn đầu tư và
chi phí năng lượng vận hành thấp, có độ lựa chọn tách các tạp chất, tốc độ quá
trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng; nhược điểm là các lổ mao quản hay bị
bẩn, tắt.
3.1.4 Điều hòa lưu lượng và nồng độ - Trung hòa:
Lưu lượng và tính chất của nước rác thay đổi liên tục, do đó hệ thống xử lý
nước rác cần có công trình điều hòa nhằm đảm bảo việc cung cấp nước liên tục
với lưu lượng và nồng độ ổn định cho hệ thống xử lý. Nhờ đó, các công trình xử
lý phía sau mới hoạt động ổn định và đạt hiệu quả cao. Bể điều hòa thường gắn
các thiết bị sục khí để kiểm soát mùi và cặn lắng.
Nước rác mới thường có pH thấp, để có thể xử lý ở các công trình sinh học
thì cần phải tăng pH nước rác bằng cách sử dụng các hóa chất như NaOH, KOH.
Nên hạn chế việc sử dụng Ca(OH)2 vì làm tăng nồng độ ion canxi trong nước,
ảnh hưởng đến các công trình sinh học, đặc biệt quá trình kỵ khí do đóng cặn
CaCO3.
Khi xử lý nước rác bằng phương pháp hóa lý cũng cần phải hiệu chỉnh pH
về giá trị tối ưu để các phản ứng xảy ra với hiệu quả cao nhất.

19


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
3.1.5 Lọc
Lọc là quá trình xử lý bậc ba thường được áp dụng trong xử lý nước rác
nhằm làm giảm chất rắn lơ lửng trong đặc biệt đối với nước rác ở trạm trung
chuyển ép rác kín. Lọc cũng rất cần thiết trong việc tiền xử lý trước khi đưa nước
vào các công trình xử lý bậc cao như siêu lọc, thẩm thấu ngược, trao đổi ion, hấp
phụ than hoạt tính… Các chất lơ lửng nhỏ, mịn, các chất vi hữu cơ (microorganic matter) bị khử loại qua quá trình lọc cát (cơ học) hay hấp phụ (lý hóa).
Quá trình lọc diễn ra khi cho dòng nước được qua lớp vật liệu lọc. Vật liệu
lọc thường sử dụng là cát. Hoạt động của thiết bị lọc có thể dưới tác dụng của
trọng lực hoặc lọc áp lực. Vấn đề hay gặp phải trong xử lý nước rác ép là SS lớn
nên dễ tắc lọc làm tăng tổn thất áp lực và được khắc phục bằng cách định kỳ rửa
vật liệu lọc.
3.1.6 Thẩm thấu ngược
Thẩm thấu ngược được ứng dụng để loại bỏ các chất vô cơ hòa tan (khử
khoáng). Đây là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới áp suất cao
(trên 100atm). Màng lọc cho các phân tử dung môi đi qua và giữ lại các hạt
(phân tử, ion bị hydrat hóa) có kích thước không lớn hơn phân tử dung môi. Hiệu
quả quá trình phụ thuộc vào tính chất màng lọc. Phương pháp này có ưu điểm là:
tiêu hao năng lượng ít, có thể tiến hành ở nhiệt độ thường, kết cấu đơn giản. Hơn
nữa, quá trình hoạt động dưới áp suất cao nên cần có vật liệu đặc biệt làm kín
thiết bị. Thẩm thấu ngược thường chỉ được dùng ở giai đoạn cuối của quá trình
xử lý (sau khi đã qua xử lý sinh học hoặc đã tách loại các chất lơ lửng).
Nhiều dạng màng bán thấm được sử dụng, nhưng loại màng xenlulose
acetat và polyamit (nylon) được sử dụng rộng rãi nhất. Thông thường thì thẩm
thấu ngược hay sử dụng cho các công trình xử lý nước cấp, khi áp dụng cho xử
lý nước rác thì có nhiều trở ngại như việc đóng cáu cặn và khả năng sử dụng bị
hạn chế, thời gian sử dụng rất ngắn. Hiện nay, trên thế giới đã và đang chế tạo

nhiều loại màng bán thấm dạng ống có thể sử dụng để xử lý nước rác. Các loại
màng bán thấm này có thời gian sử dụng lâu, chống được hiện tượng đóng cáu
cặn trong màng, thiết bị chế tạo theo module rất thuận lợi khi tính chất và lưu
lượng nước rác thay đổi.
Trong tất cả các phương pháp được áp dụng để xử lý nước rác rò rỉ, thẩm
thấu ngược là phương pháp khử COD hiệu quả nhất. Tuy nhiên, một số axít béo
có thể thấm qua màng làm giảm hiệu quả xử lý. Bên cạnh việc xử lý các chất hữu
20


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
cơ, các chất rắn hòa tan cũng được loại bỏ với hiệu suất rất cao. Tuy nhiên, trong
hầu hết các nghiên cứu sử dụng thẩm thấu ngược để xử lý nước rò rỉ đều cho
thấy rằng việc đóng cáu cặn ảnh hưởng rất xấu đến màng bán thấm, và từ đó ảnh
hưởng đến hiệu quả xử lý và làm tăng trở lực của hệ thống. Màng bán thấm cũng
rất nhạy cảm với pH.
Slater (1983) nghiên cứu việc kết hợp thẩm thấu ngược với các quá trình xử
lý khác để xử lý nước rò rỉ. Giai đọan tiền xử lý bao gồm việc loại bỏ dầu thô,
keo tụ bằng vôi, recacbonac và điều chỉnh pH. Lưu lượng nước rò rỉ vào thiết bị
RO là 180l/m2.ngày. Hiệu quả xử lý TDS,COD, TOC lần lượt là 98%, 68%,
59%. Sau đó nghiên cứu được tiếp tục với việc sử dụng các quá trình keo tụ,
recacbonat, lắng, xử lý sinh học, lọc trước khi cho qua thẩm thấu ngược. Kết quả
cho thấy hiệu quả xử lý COD, TDS và TOC tăng lên đáng kể.
Kết quả nghiên cứu của Chian và DeWalle (1977) dùng thiết bị RO để xử
lý nước rò rỉ được cho trong Bảng 3.2:
Bảng 3.2: Kết quả nghiên cứu của Chian và DeWalle sử dụng RO xử lý
nước rác
COD ban
đầu (mg/l)

BOD/COD

Hệ thống xử lý

% khử
COD

53.000

0,65

RO bằng màng xenlulose acetate, pH=5.5

56

53.000

0,65

RO bằng màng xenlulose acetate, pH=8,0

89

900

-

RO nước rò rỉ sau khi qua bể lọc kị khí

98

536

-

RO cho nước rác từ hồ sục khí, màng
xenlulose acetate

95

3.1.7 Keo tụ, tạo bông, kết tủa và lắng
Keo tụ, tạo bông nhằm khử các chất ô nhiễm dạng keo, chất lơ lửng bằng
cách sử dụng chất đông tụ để trung hòa điện tích các hạt keo nhằm liên kết chúng
lại với nhau, tạo nên các bông cặn lớn có thể lắng trọng lực. Chất đông tụ thường
dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, trong đó phổ biến nhất là
Al2(SO4)3 ( phèn nhôm) vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt
động hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 – 7,5. Ngoài ra, người ta còn thêm các

21


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ
chất trợ đông tụ giúp nâng cao tốc độ lắng của bông keo, giảm thời gian quá
trình và liều lượng chất đông tụ cần thiết.
Kết tủa là phương pháp thông dụng nhất để khử kim loại và một số anion.
Kim loại bị kết tủa dưới dạng hydroxide, sulfit và cacbonat bằng cách thêm các
chất làm kết tủa và điều chỉnh pH thích hợp cho quá trình. Phương pháp này có
thể dùng để khử hầu hết các kim loại (As, Cd, Cr3+, Cu, Fe, Pb, Hg, Ni, Zn,…)
và nhiều loại anion (PO43-, SO42-, F,…). Kết tủa sulfit cho hiệu quả khử tốt hơn
nhưng đắt tiền và có thể tạo ra khí H2S nên thực tế người ta thường dùng vôi (tạo

kết tủa hydroxide) hay NaOH, vừa rẻ vừa ít nguy hiểm hơn. Các nghiên cứu cho
thấy, hiệu quả khử COD bằng kết tủa vôi thì thấp nhưng hiệu quả khử màu, sắt
và các cation đa hóa trị thì lại rất tốt với nồng độ vôi cao (300-1000 mg/l). Mặc
khác việc dùng vôi để kết tủa sẽ tạo ra các cặn bám không tốt cho quá trình sinh
học về sau.
Quá trình keo tụ dùng phèn nhôm và sắt có hiệu quả thấp khi xử lý nước rác
mới. Liều lượng sử dụng thường rất lớn và cần phải hiệu chỉnh pH thích hợp. Sử
dụng polymer có thể nâng cao hiệu quả xử lý. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý tăng lên
khi sử dụng chất keo tụ xử lý nước rò rỉ lâu năm. Nhìn chung, quá trình keo tụ,
tạo bông thường áp dụng xử lý ban đầu nước rò rỉ, loại bỏ một phần COD và kim
loại nặng ức chế vi sinh vật trước khi xử lý sinh học.
Các nghiên cứu trước đây sử dụng phèn, vôi để loại bỏ các chất hữu cơ
trong nước rò rỉ không đạt hiệu suất cao. Nguyên nhân chính là do các nghiên
cứu này đều thực hiện với nước rò rỉ có thành phần chất hữu cơ phân hủy sinh
học cao (BOD/COD cao) và hầu hết đều ở dạng chất hữu cơ hòa tan nên keo tụ
không đạt hiệu quả tốt. Hơn nữa liều lượng hóa chất sử dụng là khá lớn nên sẽ
không kinh tế.
Trong các nghiên cứu gần đây được thực hiện tại Khoa Môi trường – Đại
học Bách Khoa, dùng phương pháp keo tụ, tạo bông, lắng kết hợp với oxy hóa
các chất hữu cơ trong nước rò rỉ bằng oxy già và xúc tác, mang lại kết quả rất
khả quan. Nước rác được lấy từ bãi rác Đông Thạnh – Tp.Hồ Chí Minh, có thành
phần các chất hữu cơ phân hủy sinh học thấp, sau khi được xử lý keo tụ bằng hóa
chất để giảm một phần COD sẽ được oxy hóa nhiều bậc bằng H2O2 có sử dụng
chất xúc tác và polymer để trợ keo tụ. Kết quả sau khi xử lý nước có COD nhỏ
hơn 100mg/l, màu mùi được khử, nước trong, vi sinh vật đạt tiêu chuẩn thải.

22


Chương 3: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ

3.1.8 Hấp phụ than hoạt tính và trao đổi ion
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu
cơ hòa tan sau xử lý sinh học mà chúng thường có độc tính cao hay kim loại
nặng hoặc không phân hủy sinh học. Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính (phổ
biến nhất), các chất tổng hợp, một số chất thải của sản xuất như: xỉ tro, mạc sắt,
khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm…Than hoạt tính sử dụng có thể ở
dạng bột (PAC) hoặc dạng hạt (GAC). Phương pháp này có hiệu quả lọc cao
nhưng thường chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc cuối vì nó cũng không hiệu quả
bằng phương pháp sinh học đối với các bãi rác mới. Ngoài ra, nó cần quá trình
rửa tái hồi phục chất hấp phụ.
Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá khả năng sử dụng than
hoạt tính xử lý nước rác và chỉ ra rằng việc sử dụng than hoạt tính xử lý nước rác
mới đạt hiệu quả thấp hơn nhiều so với xử lý bằng phương pháp sinh học bởi vì
trong nước rò rỉ có nhiều axít béo bay hơi dễ phân hủy sinh học hơn nhiều.
Kipling (1965) nghiên cứu và cho biết rằng than hoạt tính dù với liều lượng lớn
khoảng 5.000mg/l có hiệu suất xử lý các axit acetic, propionic, butyric lần lượt là
24%, 33% và 60%. Burchinal (1970) cho rằng hiệu suất xử lý COD bằng than
hoạt tính cho nước rác mới thường dao động là do độ lớn và thành phần khác
nhau của các axit béo bay hơi có phân tử lượng thấp và cao trong nước rác.
Nhiều nghiên cứu cũng cho thấy rằng dùng than hoạt tính để xử lý nước rác
sau khi qua xử lý sinh học đạt hiệu quả cao hơn nhiều so với xử lý trực tiếp. Hiệu
quả xử lý COD của nước rác đã ổn định có tỉ lệ BOD/COD thấp khoảng dưới 0,1
là 70% (Chian và DeWall, 1977) với liều lượng cacbon sử dụng 1mg than hoạt
tính/0,17 mg COD. McClinton (1900) nghiên cứu xử lý nước rác sau khi xử lý ở
bể kị khí kết hợp thiếu khí, than GAC với liều lượng 2g/l được sử dụng, hiệu quả
xử lý đạt 84% theo COD sau 40h tiếp xúc. Pohland (1975) nghiên cứu xử lý
nước rò rỉ kết hợp 2 quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính và trao đổi ion, đạt
hiệu quả xử lý COD cao. Nghiên cứu này cũng cho biết rằng than họat tính nên
đứng trước cột trao đổi ion thì hiệu quả sẽ cao hơn và khắc phục các khó khăn
trong khi vận hành. Porbarazi (1989) nghiên cứu xử lý kết hợp quá trình hấp phụ

và phân hủy sinh học nhờ các màng vi sinh vật hình thành trong cột hấp phụ than
hoạt tính, hiệu quả xử lý chất hữu cơ cao và phù hợp với các tính toán lý thuyết.
Tuy rằng việc sử dụng than hoạt tính đem lại hiệu quả tốt khi ứng dụng xử
lý nước rác nhưng giá thành lại rất cao. Cần cân nhắc khi sử dụng than hoạt tính

23