Nghiên cưú xử lý nước thải giàu hữu cơ bằng phương pháp sinh học kết hợp ôxy hoá hoá học
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.21 MB, 98 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
TẠ THỦY NGUYÊN
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU HỮU CƠ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KẾT HỢP ÔXY HOÁ HOÁ HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
HÀ NỘI - 2004
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
TẠ THỦY NGUYÊN
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU HỮU CƠ BẰNG
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KẾT HỢP ÔXY HOÁ HOÁ HỌC
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN
TS. NGUYỄN HỒNG KHÁNH
HÀ NỘI - 2004
Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm TS. Nguyễn Hồng Khánh
đã tạo điều kiện và giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và
hoàn thành luận văn cao học này.
Xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Nguyễn Tuấn Linh và các đồng nghiệp
trong phòng thí nghiệp Công nghệ xử lý n-ớc và các anh chị đồng nghiệp
công tác tại phòng Nghiên cứu đánh giá ảnh h-ởng chất thải đến môi
tr-ờng, và phòng thí nghiệm Cải Thiện Môi tr-ờng - Viện Công nghệ Môi
tr-ờng đã giúp đỡ tôi trong thời gian thực tập và hoàn thành luận văn
này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Ph-ơng Thảo và các cô, chú
và các bạn đồng nghiệp công tác tại phòng Phân tích Chất l-ợng Môi
tr-ờng - Viện Công nghệ Môi tr-ờng đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi
về thời gian, tinh thần để tôi đ-ợc thực tập và hoàn thành luận văn tốt
nhất.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Viện Khoa học Công nghệ
Môi tr-ờng, Tr-ờng Đại học Bách Khoa đã giảng dạy và giúp đỡ nhiều
trong thời gian học tập tại tr-ờng.
Ký hiệu viết tắt
BOD
Nhu cầu ôxy sinh hoá
COD
Nhu cầu ôxy hoá học
DO
Ôxy hoà tan
TKN
Tổng nitơ kendal
SS
Chất rắn lơ lửng
TDS
Tổng chất rắn hoà tan
DOC
Hợp chất hữu cơ cacbon hoà tan
TOC
Tổng các bon hữu cơ
PAC
Chất keo tụ chứa nhôm
CAP
Than hoạt tính dạng bột
CAG
Than hoạt tính dạng hạt
MTDT
Môi tr-ờng đô thị
Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Mục lục
Trang
Mở đầu
Ch-ơng 1 : Tổng quan về xử lý chất thải rắn trên địa bàn Hà Nội ....................... 1
1.1. Hiện trạng hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn ........................... 1
1.1.1. Hệ thống thu gom vận chuyển............................................................................. 1
1.1.2. Công nghệ thu gom chất thải rắn ........................................................................ 2
1.1.2.1. Thu gom chất thải đ-ờng phố ........................................................................... 2
1.1.2.2. Thu gom chất thải từ các khu chung c-, các cơ quan, văn phòng .................... 2
1.1.2.3. Rác thải bệnh viện ............................................................................................ 2
1.1.2.4. Thu gom chất thải công nghiệp ........................................................................ 3
1.1.2.5. Thu gom phân bùn bể phố ................................................................................ 3
1.1.2.6. Ph-ơng tiện thu gom và vận chuyển chất thải rắn ........................................... 3
1.1.2.7. Quá trình xử lý chất thải rắn ............................................................................ 3
1.1.2.8. Những vấn đề còn tồn tại ................................................................................. 4
1.1.3. Thành phần rác của Hà Nội ................................................................................. 5
1.1.4. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng tại các bãi chôn lấp ở Hà Nội ........................... 7
1.1.4.1. Bãi chôn lấp chất thải Nam Sơn....................................................................... 7
I.1.4.2. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng cho các bãi chôn lấp chất thải rắn ............... 7
1.2. N-ớc rác và công nghệ xử lý n-ớc rác ................................................................... 9
1.2.1. Sự hình thành n-ớc rác ........................................................................................ 10
1.2.2. Thành phần n-ớc thải rác từ bãi rác .................................................................... 12
1.23. Các nghiên cứu về n-ớc rác .................................................................................. 13
1.2.3.1. Thế giới ............................................................................................................. 13
1.2.3.2. Tại Việt Nam .................................................................................................... 15
Ch-ơng 2: Cơ sở lý thuyết .......................................................................................... 22
2.1. Các ph-ơng pháp xử lý n-ớc thải ........................................................................... 22
2.2.1. Ph-ơng pháp xử lý lý học .................................................................................... 22
2.1.2. Ph-ơng pháp xử lý hóa học ................................................................................. 23
2.1.3. Ph-ơng pháp xử lý sinh học ................................................................................ 25
Ch-ơng 3 : Đối t-ợng, mục đích và ph-ơng pháp nghiên cứu ............................... 32
3.1. Mục đích và đối t-ợng nghiên cứu ......................................................................... 32
3.1.1. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 32
3.1.2. Đối t-ơng nghiên cứu .......................................................................................... 32
3.1.3. Địa điểm nghiên cứu ........................................................................................... 32
3.2. Ph-ơng pháp nghiên cứu ........................................................................................ 33
3.2.1. Nghiên cứu quá trình yếm khí ............................................................................. 33
3.2.2. Nghiên cứu quá trình hiếu khí ............................................................................. 33
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên: Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
3.2.3. Nghiên cứu quá trình ôxy hoá fenton .................................................................. 33
3.3. Mô tả thí nghiệm ................................................................................................... 34
3.3.1. N-ớc rác sử dụng cho thí nghiệm ........................................................................ 34
3.3.1.1. N-ớc rác cho thí nghiệm hiếu khí (SBR) .......................................................... 34
3.3.1.2. N-ớc rác cho thí nghiệm bằng Fenton ............................................................. 35
3.3.2. Mô hình thí nghiệm UASB .................................................................................. 35
3.3.2.1. Mô hình xác định tốc độ n-ớc rò rỉ .................................................................. 35ỉ
3.3.2.2. Mô hình thí nghiệm kỵ khí ................................................................................ 36
3.3.3. Mô hình thí nghiệm hiếu khí (SBR) .................................................................... 38
3.3.4. Mô hình thí nghiệm bằng fenton ......................................................................... 40
3.4. Ph-ơng pháp phân tích ........................................................................................... 43
3.4.1. Ph-ơng pháp đo pH ............................................................................................. 44
3.4.2. Ph-ơng pháp xác định COD ................................................................................ 44
3.4.3. Ph-ơng pháp xác định BOD ................................................................................ 44
3.4.4. Ph-ơng pháp xác định hàm l-ợng chất rắn lơ lửng (SS)...................................... 44
3.4.5. Chất rắn lơ lửng (VSS)......................................................................................... 45
3.4.6. Ph-ơng pháp xác định NH4+ ................................................................................ 45
3.4.7. Ph-ơng pháp xác định NO2- ................................................................................ 45
3.4.8. Ph-ơng pháp xác định NO3- ................................................................................ 46
3.4.9. Ph-ơng pháp xác định tổng nitơ .......................................................................... 46
3.4.10. Ph-ơng pháp xác định tổng phốtpho ................................................................. 47
3.5. Ph-ơng pháp tính .................................................................................................... 47
3.5.1. Tải trọng hữu cơ ( OLR) ...................................................................................... 47
3.5.2. Thời gian l-u n-ớc............................................................................................... 48
3.5.3. Hiệu suất xử lý COD ........................................................................................... 48
Ch-ơng 4: Kết quả và bàn luận ................................................................................. 49
4.1. Kết quả khảo sát thành phần n-ớc rác Nam Sơn .................................................... 49
4.2. Kết quả nghiên cứu trên hệ thiết bị kị khí UASB ................................................... 53
4.2.1. Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn 1 (từ ngày 1 - ngày thứ 10) ........................ 53
4.2.2. Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn 2 (từ ngày 11 - ngày thứ 50) ...................... 53
4.2.3. Kết quả nghiên cứu trong giai đoạn 3 (từ ngày 51 - ngày thứ 75) ..................... 54
4.3. Kết quả nghiên cứu quá trình hiếu khí với n-ớc rác tại hồ sinh học số 3 .............. 57
4.3.1. Kết quả nghiên cứu với COD 650mg/l ............................................................. 57
4.3.2. Kết quả nghiên cứu với COD 1150mg/l ........................................................... 59
4.4. Kết quả nghiên cứu quá trình ôxy hoá bằng fenton ............................................... 62
4.4.1. Kết quả nghiên cứu với n-ớc rác có nồng độ thấp 650 mg/l ............................... 62
4.4.1.1. ảnh h-ởng của pH tới hiệu quả ........................................................................ 62
4.4.1.2. ảnh h-ởng của liều l-ợng H2O2 ở pH =4 ......................................................... 63
4.4.1.3. ảnh h-ởng của liều l-ợng FeSO4 ở pH =4 ....................................................... 64
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên: Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
4.4.1.4. ảnh h-ởng của liều l-ợng than bột CAP ( pH =4)........................................... 66
4.4.1.5. ảnh h-ởng thời gian đến hiệu quả phản ứng đối với cột hấp phụ .................... 67
4.4.2. Kết quả nghiên cứu với n-ớc rác có nồng độ COD là 1.150 mg/l ...................... 69
4.4.2.1. ảnh h-ởng của pH tới hiệu quả ........................................................................ 69
4.4.2.2. ảnh h-ởng của liều l-ợng H2O2 ở pH =4 ......................................................... 70
4.4.2.3. ảnh h-ởng của liều l-ợng FeSO4 ở pH =4 ....................................................... 71
4.4.2.4. ảnh h-ởng của liều l-ợng than bột ( pH =4) ................................................... 72
4.4.2.5. ảnh h-ởng thời gian đến hiệu quả phản ứng đối với cột hấp phụ .................... 73
4.4.3. Kết quả nghiên cứu với n-ớc rác có nồng độ thấp 3900 mg/l ............................. 75
4.4.3.1. ảnh h-ởng của pH tới hiệu quả ........................................................................ 75
4.4.3.2. ảnh h-ởng của liều l-ợng H2O2 ở pH =4 ......................................................... 76
4.4.3.3. ảnh h-ởng của liều l-ợng FeSO4 ở pH =4 ....................................................... 77
4.4.3.4.ảnh h-ởng của liều l-ợng than bột ( pH =4) .................................................... 78
4.4.3.5. ảnh h-ởng thời gian đến hiệu quả phản ứng đối với cột hấp phụ .................... 79
Ch-ơng 5: Đề xuất dây chuyền xử lý n-ớc thải ........................................................ 82
5.1. Nguyên tắc lựa chọn giải pháp công nghệ ............................................................. 82
5.2. Giải pháp kỹ thuật và công nghệ ............................................................................ 82
5.2.1 Thành phần n-ớc rác ............................................................................................ 82
5.2.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ ............................................................................... 83
5.2.3. Sơ đồ chi tiết dây chuyền công nghệ xử lý n-ớc rác Nam Sơn ........................... 84
Kết luận ................................................................................................................... 86
Tài liệu tham khảo
pHụ LụC
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên: Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-1Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Ch-ơng I : Tổng quan về xử lý chất thải rắn
trên địa bàn Hà Nội
1.1.
Hiện trạng hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý
chất thải rắn
Công ty Môi tr-ờng đô thị Hà Nội là một doanh nghiệp công ích hoạt động trong
lĩnh vực vệ sinh môi tr-ờng, là cơ quan quản lý chất thải rắn của thành phố Hà Nội có
nhiệm vụ thu gom, vận chuyển xử lý chất thải sinh hoạt, th-ơng mại, bệnh viện, xây dựng
và công nghiệp. Hiện nay, Công ty đang quản lý trực tiếp Xí nghiệp quản lý bãi chôn lấp.
1.1.1. Hệ thống thu gom vận chuyển
Công ty Môi tr-ờng đô thị Hà Nội sử dụng hệ thống thu gom vận chuyển hai
b-ớc: thu gom thủ công bằng xe đẩy, vận chuyển bằng xe tải. Các ph-ơng tiện thu
gom: bao gồm số l-ợng thùng chứa rác, xe thu gom rác đẩy tay. Quy trình thu và vận
chuyển đ-ợc thực hiện theo từng tuyến, mỗi tuyến thu gom và vận chuyển năng lực đạt
khoảng 5 tấn/xe, trung bình đ-ợc 10 tấn chất thải sinh hoạt ứng với 2 chuyến/ca sản
xuất. Thời gian thu gom và vận chuyển mỗi chuyến bắt đầu từ 4h30, diễn ra chủ yếu
vào chiều tối và ban đêm. Các xe này đều có hệ thống thủy lực để nâng các xe gom rác
đẩy tay hoặc các thùng rác nhỏ, có khoảng 70% l-ợng xe có bộ phận nén ép. Tất cả các
xe đầu tiến hành phủ bạt tránh không cho rác rơi vãi trong quá trình vận chuyển. Hiện
nay, 5 xí nghiệp môi tr-ờng đô thị trực thuộc Công ty MTĐT Hà Nội, chịu trách nhiệm
thu gom chất thải ở 7 quận nội thành Hà Nội. Việc thu gom đ-ợc thực hiện chủ yếu
bằng lao động thủ công và ph-ơng tiện thô sơ kết hợp cơ giới. Công việc quét dọn
đ-ờng phố, thu gom chất thải thực hiện một phần vào ban ngày và chủ yếu là vào ban
đêm. Hiện tại, Công ty MTĐT Hà Nội mới chỉ phục vụ đ-ợc khoảng hơn 85% diện tích
nội thành. Hàng ngày, Công ty MTĐT Hà Nội thu gom đ-ợc trung bình khoảng 12001500 tấn chất thải (ch-a tính đến chất thải xây dựng) đạt khoảng 90% tổng l-ợng chất
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-2Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
thải phát sinh của thành phố. Về việc thu gom phân bùn bể phốt: Hiện nay, ở Hà Nội có
khoảng 90% số hộ gia đình dùng hố xí tự hoại, 8% dùng hố xí thùng, ngoài ra còn một
số l-ợng lớn các nhà vệ sinh công cộng. Tính trung bình mỗi ngày Công ty thu gom
khoảng 100 tấn phân bùn bể phốt trên tổng khối l-ợng phát sinh toàn địa bàn thành
phố, -ớc tính là 350 tấn, phần còn lại dân tự dùng làm phân bón và một số thải ra hệ
thông thoát n-ớc thành phố.
1.1.2. Công nghệ thu gom chất thải rắn
1.1.2.1. Thu gom chất thải đ-ờng phố
Bắt đầu từ 18 giờ, công nhân của Công ty MTĐT Hà Nội tới các khu vực nội
thành gõ kẻng thu chất thải sinh hoạt từ các hộ dân c-. Chất thải sinh hoạt đ-ợc đổ và
các xe đẩy tay đi theo các tuyến phố ra ngõ, các xe này sau đó tập trung tại một điểm
cố định trong tuyến thu gom chất thải sinh hoạt. Ô tô vân chuyển chất thải đi từng
tuyến theo lịch trình đến những địa điểm thu gom tập trung theo thời gian quy định và
thu chất thải từ các xe đẩy tay chở đến các bãi chôn lấp rác của thành phố.
1.1.2.2. Thu gom chất thải từ các khu chung c-, các cơ quan, văn phòng
Chất thải từ cá khu vực này đ-ợc thu gom trực tiếp bằng những công tennơ có thể
tích từ 6-8m3. Các cơ quan phát sinh chất thải hợp đồng với xí nghiệp môi tr-ờng về thu
gom chất thải, các xí nghiệp này tính toán chi phí và nơi đặt thùng chứa đồng thời lập kế
hoạch thu gom với các xí nghiệp vận tải gần nhất. Các xe chuyên dụng của Công ty
MTĐT Hà Nội thu gom chất thải theo định kỳ từ các công tennơ theo hợp đồng và vận
chuyển đến bãi chôn lấp. Tuy nhiên, trên thực tế các thùng chứa th-ờng bị quá tải.
1.1.2.3. Rác thải bệnh viện
Phần lớn các bệnh viện trong thành phố không đ-ợc trang bị hệ thống xử lý chất
thải nguy hại, chỉ có 12 bệnh viện đ-ợc trang bị lò đốt, nh-ng hầu hết các lò đốt này hoạt
động kém hiệu quả hoặc không hoạt động. Nhiều chất thải đặc biệt nguy hại ch-a đ-ợc
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-3Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
phân loại, thậm chí còn thải bừa bãi ra khu vực xung quanh và lẫn vào chất thải sinh hoạt.
Hiện nay, hầu hết các bệnh viện đều làm hợp đồng với Xí nghiệp Xử lý chất thải bệnh
viện hoặc Công ty nghĩa trang để xử lý chất thải nguy hại theo ph-ơng pháp đốt.
1.1.2.4. Thu gom chất thải công nghiệp
Hiện nay, chỉ có một phần nhỏ chất thải từ các cơ sở công nghiệp lớn đ-ợc Công
ty MTĐT Hà Nội thu gom theo hợp đồng và một số ít cơ sở cũng có xây dựng hệ thống
xử lý nhằm tận dụng lại chất thải. Đối với các cơ sở công nghiệp nhỏ trong thành phố
thì hầu hết các chất thải công nghiệp đổ cùng vào chất thải sinh hoạt hoặc chỉ xử lý đơn
giản mà ch-a có kiểm soát cụ thể.
1.1.2.5. Thu gom phân bùn bể phốt
Phân bùn bể phốt đ-ợc Công ty MTĐT Hà Nội thu gom bằng xe bơm hút, một
phần nhỏ đ-ợc sử dụng làm phân compost. Tuy nhiên, còn một số bể phốt nằm ở các
ngõ nhỏ quá xa so với độ dài ống bơm làm nảy sinh khó khăn trong việc thu gom và đòi
hỏi thực hiện thu gom thủ công, gây mất vệ sinh môi tr-ờng.
1.1.2.6. Ph-ơng tiện thu gom và vận chuyển chất thải rắn
Chất thải sinh hoạt: Xe thu gom rác đẩy tay
Chất thải công nghiệp và y tế: thùng chứa, túi nylon, container...
Ph-ơng tiện vận chuyển: Ô tô tải 5,7 tấn có phủ bạt, 100% xe chuyên dùng 5-8 tấn có
hệ thống cuốn ép rác tự động.
1.1.2.7. Quá trình xử lý chất thải rắn
Chất thải đô thị: Hầu hết chất thải thu gom đ-ợc vận chuyển thẳng đến bãi chôn
lấp chất thải tại Nam Sơn, một phần chất thải hữu cơ đ-ợc đem đi sản xuất phân
compost. Việc thu gom vận chuyển chất thải chủ yếu tiến hành vào ban đêm.
Chất thải y tế nguy hại: đ-ợc xử lý bằng lò đốt rác chất thải bệnh viện công suất 3,2
tấn/ngày, phần còn lại đ-ợc chôn lấp ở bãi chôn lấp chất thải công nghiệp.
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-4Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Chất thải công nghiệp và bùn thải: tổ chức vận chuyển bằng các xe chuyên dùng đến
các khu vực xử lý chất thải trung gian để xử lý (hóa rắn, đốt, trung hòa...) sau đó đ-ợc
chôn lấp ở bãi chôn lấp chất thải công nghiệp.
Bảng 1.1. L-ợng chất thải sinh hoạt đ-ợc thu gom, xử lý, tái chế theo năm gần đây
(Đơn vị: tấn/năm) [9,10,12,13]
Danh mục
Đ-ợc thu gom
và chôn lấp
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
257.743 344.110 367.837 389.684 418.592 428.097 439.338
Đ-ợc xử lý,
chế biến thành
phẩm compost
8.185
9.098
10.958
11.974
9.358
6.574
7.445
Đ-ợc thu gom
và tái chế
54.003
60.378
49.339
54.719
65.240
73.952
85.676
L-ợng còn lại
thu
30.331
33.991
15.801
16.423
17.642
17.255
17.500
Tổng hợp chất
thải
369.883 413.545 418.134 455.377 489.247 508.623 590.459
Hiện nay, l-ợng chất thải sinh hoạt còn lại ch-a thu gom đ-ợc hàng ngày khoảng từ 4%
đến 7%, một số ít đ-ợc đổ xuống ao, hồ, ngõ xóm và phần lớn số l-ợng chất thải này
đ-ợc thu gom qua các kỳ tổng vệ sinh hàng tuần hoặc hàng tháng.
1.1.2.8. Những vấn đề còn tồn tại
Từ việc phân tích hệ thống thu gom chất thải rắn thành phố Hà Nội, cho thấy còn tồn tại
những vấn đề bất cập sau:
- Hầu hết chất thải không đ-ợc phân loại tại nguồn gây nhiều khó khăn cho công tác xử lý.
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-5Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
- Quỹ đất đầu t- cho công tác thu gom, tập kết chất thải ngay từ nguồn còn ch-a có và
ch-a hình thành, nhiều nơi không đủ diện tích lắp đặt các thùng thu chứa nên chất thải
còn đổ trực tiếp ra lòng đ-ờng và đầu các ngõ phố gây mất mỹ quan thành phố.
- Tình hình vệ sinh ở nơi đặt các container chứa rác không đ-ợc đảm bảo, là nơi tập
trung nhiều chuột bọ và gây mùi khó chịu.
- Do ý thức ng-ời dân ch-a cao nên còn hiện t-ợng đổ rác bừa bãi, đổ liên tục bất kỳ
lúc nào gây khó khăn cho công tác thu gom.
- Việc sử dụng các xe cũ vận chuyển chất thải trực tiếp sẽ không đảm bảo về mặt kỹ
thuật và không đảm bảo về mặt an toàn giao thông trên tuyến thu gom và vận chuyển.
1.1.3. Thành phần rác của Hà Nội
Hiện nay, chất thải của thành phố chủ yếu đ-ợc chuyển lên bãi Nam Sơn cách xa khu
vực nội thành khoảng 52 km. Do đặc điểm của các đ-ờng phố trong khu vực nội thành
hẹp và mật độ giao thông cao nên Công ty phải sử dụng xe có trọng tải nhỏ để thu gom
từ nguồn nên hiệu quả vận chuyển chất thải còn ch-a cao.
Theo -ớc tính năm 1999, tổng l-ợng chất thải rắn của Hà Nội (không kể phân bùn) là
742.402 tấn/năm. Trong đó, l-ợng rác công nghiệp khoảng 151.170 tấn (thu gom đ-ợc
khoảng 48%), rác bệnh viện: 6.298 tấn (thu gom đ-ợc 53%).
Do đặc thù của Hà Nội là các cơ sở sản xuất, các xí nghiệp, nhà máy nằm xen lẫn với
các khu dân c- nên việc quản lý, thu gom là rất khó khăn. L-ợng chất thải phát sinh
thuộc vào cơ cấu nhà ở, mật độ dân c-, ... Tính trung bình l-ợng chất thải sinh hoạt theo
đầu ng-ời dao động khoảng 0,4 - 0,5 kg/ng-ời trong một ngày. Tỷ trọng rác khoảng
0,416 tấn/m3, l-ợng chất thải sinh hoạt hiện nay ở Hà Nội chiếm khoảng 60-70% tổng
l-ợng chất thải rắn và ngày càng có xu h-ớng gia tăng theo hàng năm.
Thành phần, đặc tính và khối l-ợng chất thải trong những năm gần đây và dự báo cho
những năm tới đ-ợc chỉ ra trong bảng 1.2.
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-6Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Bảng 1.2. Thành phần chất thải sinh hoạt những năm gần đây và dự
báo[9,10,12,13]
TT Thành phần chất thải rắn
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Chất hữu cơ
Giấy
Chất dẻo, cao su, đồ da
Gỗ mục, giẻ rách,
Gạch vụn, sỏi đá
Thuỷ tinh
X-ơng, vỏ trai ốc
Kim loại, vỏ đồ hộp
Tạp chất
Độ pH
Đ.vị
%
%
%
%
%
%
%
%
%
-
1997
1998
2000
2002
51,06
4,6
5,79
4,08
1,07
7,09
1,12
0,6
24,58
47,51
7,28
7,47
0,96
4,41
0,77
0,96
0,38
29,3
50,27
2,72
0,71
7,43
6,27
0,31
1,06
1,02
30,21
6,57
60
0,42
67
67
0,46
67
11 Độ ẩm
%
62
12 Tỷ trọng
tấn/m3 0,42
( Nguồn Viện Công Nghệ Môi Tr-ờng )
2010
2020
60,08
2,7
8,9
1,8
0,85
0,3
1,04
1,4
20,9
48
6,8
6,4
5,5
4,8
2,5
1,0
3,0
22,0
45
8,2
7,8
5,0
5,8
3,0
1,5
3,7
20,0
67
67
0,43
67
62
0,42
67
60
0,4
Phần nguyên liệu mà toàn bộ hay một phần có thể thu gom chiếm khoảng 20% nếu nhng-ời ta tính đến giấy, thuỷ tinh, kim loại, nhựa và 25% nếu nh- tính cả gỗ.
Bảng 1.3. Khối l-ợng chất thải đô thị Hà Nội và dự báo. (Đơn vị m3/năm)
[9,10,12,13]
Chỉ tiêu
Khối l-ợng chất
thải sinh hoạt
Khối l-ợng chất
thải đ-ờng phố
Khối l-ợng chất
thải công nghiệp
Khối l-ợng chất
1995
899.446
2000
1.273.984
2005
1.746.883
2010
2015
2020
2.691.483 3.559.455 5.018.750
89.290
125.956
179.667
236.055
304.058
377.667
100.000
107.202
113.486
122.116
131.886
142.236
14.600
16.427
19.040
22.093
25.627
29.727
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-7Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
thải bệnh viện
Khối l-ợng phân
bùn bể phốt
Khối l-ợng chất
thải xây dựng
Tổng cộng
(m3/năm)
Tổng cộng
(tấn/năm)
110.000
122.000
150.000
180.000
54.000
72.264
96.705
129.413
1.267.237 1.717.833
2.305.160
3.309.160 4.237.025 5.967.780
566.417
849.626
1.083.003 1.307.335 1.604.097
697.842
216.000
259.200
14.000
1.1.4. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng tại các bãi chôn lấp ở Hà Nội
1.1.4.1. Bãi chôn lấp chất thải Nam Sơn
Bãi đ-ợc đ-a vào hoạt động từ năm 1999, bãi có diện tích sử dụng là 83,5ha. Trong đó
khu chôn lấp hợp vệ sinh có diện tích là 54,07 ha, diện tích sử dụng của bãi bao gồm:
- Khu chôn lấp chất thải
- Khu sản xuất phân vi sinh
- Khu xử lý chất thải công nghiệp
- Khu vực đốt rác
- Khu hành chính
- Khu vực dự phòng
Bảng 1.4. Khối l-ợng rác đ-ợc đ-a vào xử lý tại bãi Nam Sơn[13]
Năm
1999
2000
2001
Đơn vị ( tấn)
94.500
438.000
518.750
L-ợng chất thải rắn hiện nay đ-a vào bãi xấp xỉ 1.300 tấn/ngày
1.1.4.2. Các biện pháp kỹ thuật áp dụng cho các bãi chôn lấp chất thải rắn
Từ năm 1999 Bãi chôn lấp rác Nam Sơn đ-ợc xây dựng và đi vào hoạt động, bãi chôn
lấp đ-ợc thiết kế và vận hành theo đúng quy định về tiêu chuân thiết kế của bãi của một
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-8Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
bãi chôn lấp hợp vệ sinh. Ngoài ra khu xử lý rác Nam Sơn còn thực hiện các biện pháp
bảo vệ môi tr-ờng nh- xây dựng khu xử lý n-ớc rác, trồng cây xanh....
Cấu trúc bãi chôn lấp tính từ d-ới lên trên
- Nền đất sét có hệ số thấm nhỏ, đảm bảo độ dốc thu n-ớc rác = 1%
- Lớp vải địa kỹ thuật HDPE
- Lớp đất sét phủ bề mặt
- Chất thải sinh hoạt
- Lớp vải đại kỹ thuật
- Lớp đất phủ bãi
Các hệ thống phụ trợ
- Hệ thống thu gom n-ớc rác
- Hệ thống thu khí ga
- Trạm xử lý n-ớc rác
- Hệ thống hồ sinh học
Quy trình tạm thời vận hành bãi chôn lấp rác thải Nam Sơn, Sóc Sơn[13]
Ô tô chở rác
San ủi đất hoặc
chất trơ
Bơm n-ớc rác
Trồng cây
xanh
Cân điện tử
Đổ rác
Đầm chặt
Rắc Bokashi
Xử lý N.rác
Xả n-ớc rác đã xử
lý
Đóng bãi
toàn bộ
San ủi
Phun EM khử
mùi
Đóng bãi cục
bộ
Lắp hệ thống thoát khí
Hình 1.1.Quy trình chôn lấp rác tại bãi rác Nam Sơn
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
-9Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Các biện pháp đảm bảo vệ sinh môi tr-ờng
N-ớc rác rỉ ra từ các hố chôn lấp đ-ợc bơm vào hồ chứa, sau đó qua trạm xử lý n-ớc
thải để xử lý. N-ớc sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn n-ớc thải loại B và đ-ợc thải ra hệ
thống thoát n-ớc. Quá trình chôn lấp phát sinh một l-ợng khí sinh ra từ chất thải chôn
lấp, dung dịch EM và chế phẩm Bokashi đ-ợc phun th-ờng xuyên để giảm thiểu mùi và
tăng quá trình phân hủy của chất thải. Ngoài ra, các bãi chôn lấp còn tiến hành phun
thuốc diệt ruồi, muỗi đảm bảo vệ sinh môi tr-ờng. Cây xanh đ-ợc vun trồng xung
quanh bãi tạo vành đai cách ly nhằm giữ gìn vệ sinh môi tr-ờng hạn chế mùi và các ảnh
h-ởng bất lợi từ bãi rác. Đất phủ bãi hàng ngày đ-ợc phủ theo đúng quy trình và vận
hành bãi là 0,2m trên một lớp rác đầy 2m, ngoài ra còn có đóng bãi cục bộ và đóng bãi
cuối cùng bằng đất và có thể cả lớp chống thấm n-ớc m-a trên bề mặt.
1.2. N-ớc rác và công nghệ xử lý n-ớc rác
Bãi đổ rác có mặt trong tất cả các hệ thống quản lý rác và đ-ợc xây dựng ở các quốc gia
với mức độ xây dựng và ảnh h-ởng đến môi tr-ờng khác nhau. Thực tế, xử lý và quản
lý các bãi rác đó cho thấy tính phức tạp của giai đoạn này, từ khi lựa chọn bãi rác đến
khi vận hành, xử lý ô nhiễm môi tr-ờng và tái sử dụng cá bãi đổ rác sau khi kết thúc.
Một trong những vấn đề môi tr-ờng khó khăn nhất hiện nay, mà hầu hết các bãi rác
Việt Nam gặp phải mà ch-a có ph-ơng h-ớng giải quyết thích hợp đó là n-ớc rò rỉ từ
hố chôn rác hay còn gọi tắt là n-ớc rác. Với nồng độ chất hữu cơ cao (COD = 2000 30000 mg/l; BOD = 1200 - 25000 mg/l) và nhiều chất độc hại, n-ớc rác có khả năng
gây ô nhiễm cả 3 môi tr-ờng n-ớc, đất và không khí, đặc biệt là gây ô nhiễm đến
nguồn n-ớc ngầm. Tuy nhiên, khó khăn này, về mặt kỹ thuật không phải không có cách
giải quyết, nguyên nhân chính là ch-a đ-ợc quan tâm đúng mức và ch-a đ-ợc nghiên
cứu đầy đủ từ điều kiện phòng thí nghiệm đến các công trình thực tế. Sau khi thu gom,
vận chuyển, chất thải rắn th-ờng đ-ợc xử lý hoặc tái sinh thành các loại nguyên vật
liệu, hoặc tái sinh thành năng l-ợng. Hiện nay, nhiều ph-ơng pháp và công nghệ xử lý
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 10 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
rác hiện đại đ-ợc nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới tại các bãi chông lấp. Các
ph-ơng pháp và công nghệ xử lý hiện đại này đ-ợc ứng dụng cho phép tái sinh một
l-ợng đáng kể chất thải rắn, đồng thời làm giảm thể tích rác xuống còn rất thấp, nh-ng
sau các quá trình này, thể tích rác vẫn còn đến 10-20% và thậm chí khi đốt đến nhiệt độ
nóng chảy của các chất vô cơ thì vẫn còn 5% l-u lại d-ới dạng xỉ. Phần còn lại này của
chất thải rắn cần phải đ-ợc quản lý thích hợp.
Bãi chôn lấp hợp vệ sinh (sanitary landfill) là sự vận hành trong đó chất thải đổ bỏ đ-ợc
nén và lấp đất vào cuối mỗi ngày. Kinh nghiệm đúc kết trên thế giới cho thấy bãi chôn
lấp hợp vệ sinh là ph-ơng án thích hợp cho các n-ớc đang phát triển kể cả về mặt kinh
tế - kỹ thuật và môi tr-ờng. nh- vậy có thể nói rằng, bài chôn lấp là khâu cuối cùng
không có ph-ơng án thay thế của hệ thống quản lý rác và cũng là công đoạn cuối cùng
của quá trình xử lý rác. Mặc dù vậy, thực tế quản lý các bài rác cho thấy rất nhiều vấn
đề môi tr-ờng nảy sinh trong quá trình vận hành các bài rác này. Các vấn đề môi tr-ờng
bao gồm:
a) N-ớc rác gây ô nhiễm nguồn n-ớc ngầm và nguồn n-ớc mặt
b) Khí thải từ các quá trình phân hủy rác
c) Ô nhiễm sinh học ảnh h-ởng đến sức khỏe và vệ sinh công cộng
1.2.1. Sự hình thành n-ớc rác
Trong điều kiện bình th-ờng, n-ớc rác th-ờng tích đọng lại ở đáy của bãi rác.
N-ớc rác sinh ra do độ ẩm cao (60-70%) của rác và do quá trình phân hủy các chất hữu
cơ tạo thành n-ớc (H2O) và khí cacbonic (CO2). Trong quá trình thấm qua các tầng đất
n-ớc rác với hàm l-ợng chất hữu cơ cao và có thể chứa các chất độc hại (kim loại nặng)
sẽ làm ô nhiễm nguồn n-ớc ngầm. L-ợng n-ớc rác sinh ra từ bãi rác phụ thuộc chủ yếu
vào l-ợng m-a của vùng, mức độ phủ kín bãi rác và l-ợng n-ớc sẵn có trong rác thải.
Theo EFEU (1992) khoảng 13,5% l-ợng m-a thấm vào bãi rác sẽ trở thành n-ớc rác. ở
Đức với l-ợng m-a trung bình hàng năm 750mm, n-ớc rác sinh ra khoảng 100lít/m2
diện tích bãi rác/năm. Một bãi rác với chiều cao lớp rác 20m và mật độ rác khoảng 1
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 11 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
tấn/m3 sẽ sinh ra 5 lít n-ớc rác/tấn rác/năm. Nh- vậy, sau 30 năm, tổng l-ợng n-ớc rác
sẽ là 150lít/tấn rác. [9]
L-ợng n-ớc rác sinh ra từ bãi rác có thể -ớc tính dựa trên cân bằng n-ớc ở bãi rác đó.
Trong cân bằng này l-ợng n-ớc hình thành trong bãi rác đ-ợc tính bằng tổng l-ợng
n-ớc thấm vào bãi rác trừ đi l-ợng n-ớc thất thoát do các phản ứng hóa học và quá trình
bày hơi. L-ợng n-ớc rác là l-ợng n-ớc thải ra do rác không có khả năng hấp thụ hơn
nữa. N-ớc rác là l-ợng n-ớc thấm qua chất thải rắn và đem theo các chất bẩn hòa tan
hoặc lơ lửng. Tại hầu hết các bãi rác, l-ợng n-ớc rác là l-ợng n-ớc sinh ra trong quá
trình phân hủy các chất thải rắn và l-ợng n-ớc ngấm qua rác từ nhiều nguồn nh- m-a,
n-ớc ngầm. Do ngấm qua rác, n-ớc rác chứa rất nhiều các chất hữu cơ hòa tan. Do quá
trình sinh hóa xảy ra trong các đống rác là quá trình phân hủy kị khí, nên các khí sinh
ra từ bãi rác bao gồm amonia, dioxit cacbon, monooxit cacbon, hydro sunfua, methane,
các hợp chất chứa nitơ. Sau khoảng 18 tháng, khí sinh ra ổn định và thành phần khí
(nếu không đ-ợc khai thác) chủ yếu là khí methane, vì khí CO2 thấm xuống các tầng
phía d-ới. L-ợng khí sinh ra có thể -ớc tính theo thành phần nói trên. Tình trạng ô
nhiễm này có thể kéo dài hàng chục năm.
N-ớc ngấm trên bãi
N-ớc vật liệu phủ
N-ớc từ vật liệu phủ bề
mặt
N-ớc từ chất thải rắn
N-ớc có trong bùn
N-ớc
tiêu thụ trong
trung
gianquá
trình hình thành khí thải
N-ớc bay hơi
N-ớc rác đã tích đọng
N-ớc thoát ra từ đáy bãi chôn
lấp
Hình 1.2 . Sự cân bằng n-ớc rác trong bãi chôn lấp[9]
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 12 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Ph-ơng trình cân bằng n-ớc đối với bãi rác có thể biểu diễn nh- sau:
S = WSW + WTS + WCM + WA - WLC - WWV - WE - WB(L)
Trong đó:
S : L-ợng n-ớc tích trữ trong rác ở bãi rác (kg/m3)
WSW : Độ ẩm ban đầu của rác
WTS : Độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3)
WCM : Độ ẩm của vật liệu phủ
WA : L-ợng n-ớc thấm từ phía trên ( n-ớc m-a kg/m3)
WLC : L-ợng n-ớc thất thoát trong quá trình hình thành khí thải ( kg/m3)
WWV : L-ợng n-ớc thất thoát do bay hơi theo khí thải ( kg/m3)
WE : L-ợng n-ớc thất thoát do quá trình hoá hơi bề mặt kg/m3)
WB(L) : L-ợng n-ớc thoát ra từ phía đáy bãi rác
Theo tính toán của Công ty cấp thoát n-ớc và Môi tr-ờng Việt nam l-ợng n-ớc rác
trung bình ngày đêm của Hà Nội là 400 500 m3 [10]
1.2.2. Thành phần n-ớc rác từ bãi chôn lấp
Thành phần n-ớc thải từ bãi rác phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của rác thải và giai
đoạn phân hủy rác. Trong giai đoạn axít hóa, pH thấp nh-ng nồng độ BOD,COD và TOC,
DOC, chất dinh d-ỡng và kim loại nặng cao. Trái lại, nếu n-ớc rác đ-ợc lấy trong giai
đoạn metan hóa, pH sẽ dao động khoảng từ 6,5 đến 7,5 và nồng độ BOD, TOC, COD, các
chất dinh d-ỡng sẽ thấp hơn nhiều. Cũng trong giai đoạn này, nồng độ kim loai nặng sẽ
giảm đi nhiều vì hầu hết kim loại ít tan trong n-ớc ở pH trung tính. pH của n-ớc rác không
chỉ phụ thuộc vào nồng độ axit có trong rác thải mà còn phụ thuộc vào áp suất riêng phần
của CO2 có trong khí thải sinh ra từ bãi rác khí này tiếp xúc với n-ớc rác. Một số thành
phần cơ bản của n-ớc rác từ các bãi rác đã khảo sát đ-ợc trình bày ở bảng 1.6.
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 13 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Bảng 1.6. Thành phần chung n-ớc rác của bãi rác mới hoạt động và lâu năm.[9]
Thành phần
BOD5 (mg/l)
Bãi rác mới (ch-a đến 2 năm )
Khoảng dao động
Giá trị đặc tr-ng
10000
2000 30000
Bãi rác lâu năm
(lâu hơn 10 năm)
100 200
TOC (mg/l)
1500 20000
6000
80 160
COD (mg/l)
3000 60000
18000
100 500
TSS (mg/l)
200 2000
500
100 400
Nitơ hữu cơ(mg/l)
10 800
200
80 120
NH3-N (mg/l)
10 800
200
20 40
NO3 (mg/l)
5 40
25
5 10
Tổng P (mg/l)
5 100
30
48
1000 10000
3000
200 1000
4,5 7,5
6
6.6 7.5
ĐCTP ((mg/l)
300 10000
3500
200 500
Ca (mg/l)
200 3000
1000
100 400
Mg (mg/l)
50 1500
250
40 50
K (mg/l)
200 1000
300
100 200
Na (mg/l)
200 2500
500
100 400
Cl (mg/l)
200 3000
500
20 50
SO42- (mg/l)
50 1000
300
20 200
Tổng Fe (mg/l)
50 1200
60
50 300
-
Độ kiềm (mg/l)
PH (mg/l)
-
1.23. Các nghiên cứu về n-ớc rác
1.2.3.1. Thế giới
Tại các n-ớc phát triển, rác đ-ợc phân loại và chỉ những phần không tái sử dụng đ-ợc
mới đem chôn lấp. Bãi chôn lấp đ-ợc thiết kế, vận hành và thu gom n-ớc theo đúng tiêu
chuẩn nên l-ợng n-ớc rác không nhiều, nh-ng vẫn thể hiện mức độ ô nhiễm cao, đặc
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 14 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
biệt là chất hữu cơ và sự có mặt của các hóa chất độc hại do rác thải công nghiệp nhdioxin, kim loại nặng... Do đã có nhiều bài học kinh nghiệm về sự ô nhiễm và ảnh
h-ởng của n-ớc rác tới môi tr-ờng, cũng nh- quản lý chặt chẽ của chính quyền nên
việc xử lý đối t-ợng này đã đ-ợc chú trọng nghiên cứu và đầu t-. Vi lẽ đó, trên thế giới
đã có rất nhiều nghiên cứu, quy trình công nghệ đ-ợc công bố, áp dụng và một số đã
trở thành th-ơng mại cho việc xử lý n-ớc rác, tùy theo l-ợng và chất của n-ớc rác. Có
thể tóm tắt một số ph-ơng pháp và công nghệ hiện hành trên thế giới nh- sau:
Với l-ợng n-ớc rác ít, không bị ô nhiễm bởi kim loại nặng và các hóa chất độc
hại, bơm trở lại bãi chôn lấp để giúp quá trình phân hủy rác hoặc dùng t-ới tiêu
cho các vùng cây công nghiệp.
Nếu không có các ô nhiễm đặc biệt, n-ớc rác đ-ợc đ-a vào xử lý chung với hệ
thống xử lý n-ớc thải đô thị nh- nguồn cung cấp hữu cơ. Ph-ơng pháp này đ-ợc
ứng dụng nhiều ở các n-ớc cháu Âu nh- Hà Lan, Thụy Điển.
ở đa số các n-ớc có nền công nghiệp phát triển thì n-ớc rác đ-ợc xử lý tại chỗ
và sau khi đạt tiêu chuẩn thì xả ra hệ thống thoát n-ớc chung. Có rất nhiều công
nghệ đ-ợc triển khai áp dụng, phụ thuộc vào chất l-ợng n-ớc rác cần xử lý và
yêu cầu của tiêu chuẩn thải. Các hệ xử lý này có giá thành đầu t- và chi phí vận
hành cao, vận hành phức tạp, đòi hỏi kỹ s- 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, NH4, ...)
+ Khối xử lý sử dụng ph-ơng pháp hóa-lý, ứng dụng công nghệ cao: nhằm xử lý các
chất ô nhiễm đặc biệt, các chất vô cơ. Tùy công nghệ mà gồm các modul khác nhau
nh-: oxy hóa - khử, keo tụ - kết tủa, lọc (vi lọc, thấm thấu ng-ợc), hấp phụ, tạo phức, ...
Để giảm chi phí cho xử lý n-ớc rác, các n-ớc phát triển đã hạn chế l-ợng rác đem chôn
bằng việc phân loại và tái sử dụng phần lớn rác thải, bằng cách đốt (nh- Nhật Bản).
Nh-ng dù sao, chôn lấp là điều không thể tránh khỏi do có rất nhiều vật liệu không thể
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 15 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
tái sử dụng, không đốt đ-ợc hoặc sản phẩm thải của quá trình tái sử dụng, tro cặn lò
đốt. Do đó, n-ớc rác vẫn là vấn đề môi tr-ờng cần đ-ợc quan tâm - nghiên cứu - xử lý.
1.2.3.2. Tại Việt Nam
Một số bãi rác ở thành phố lớn nh- Nam Sơn- Hà Nội, Tân Tạo, Gò Cát
Thành phố Hồ Chí Minh và một vài bãi rác chôn lấp khác đã và đang tuân thủ quy trình
thiết kế vận hành theo kiểu bãi chôn lấp hợp vệ sinh có nghĩa là đã có trạm xử lý n-ớc
rác. Tuy nhiên do công nghệ mới và tính chất n-ớc rác biến đổi rất phức tạp cho nên
hầu hết các công trình xử lý trên đều không đạt đ-ợc yêu cầu đề ra, n-ớc rác thải đầu ra
không đạt tiêu chuẩn môi tr-ờng TCVN 5945-1995 cột B.
A.
Trạm xử lý rác Tây Mỗ[3]
Đ-ợc xây dựng từ năm 1998 do Trung tâm Môi tr-ờng Đô thị và Khu Công
nghiệp tr-ờng Đại học Xây dựng thiết kế với công nghệ sinh học bao gồm các quá trình
xử lý sau:
Hồ chứa
n-ớc rác
Bể UASB
Bãi lọc
sỏi cát
Sông
Nhuệ
Hình 1.3. Quy trình xử lý nuớc rác tại bãi rác Tây Mỗ
Trạm xử lý đã hoạt động không hiệu quả sau khi đã đ-ợc vận hành khởi động, n-ớc thải
đầu vào và đầu ra hầu nh- không thay đổi. Và từ đó đến nay trạm không đ-ợc vận
hành. Nguyên nhân mà trạm vận hành không hiệu quả chủ yếu là do công nghệ mà tác
giả đ-a ra ch-a phù hơp với tính chất phức tạp của n-ớc rác. Công nghệ không có hệ
thống tiền xử lý để loại bỏ cặn lơ lửng và một số tạp chất khác, hơn nữa n-ớc rác tại bãi
chôn lấp Tây Mỗ khi đó đã l-u cữu khoảng 2-3 năm với nồng độ COD từ 2000 mg/l 4000 mg/l và nồng độ chất rắn hoà tan của n-ớc rác rất cao TDS =17.000 - 20.000 mg/l
nên đã không thể xử lý đ-ợc bằng ph-ơng pháp sinh học.
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 16 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
B.
Trạm xử lý n-ớc rác tại bãi rác Nam Sơn [3]
Trạm xử lý rác tại Nam Sơn- Sóc Sơn - Hà Nội đ-ợc Trung tâm nghiên cứu Đào
tạo và T- vấn Môi tr-ờng - Viện Cơ Học - Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ
Quốc gia kết hợp với công ty t- vấn Cấp Thoát n-ớc số 2 nghiên cứu thiết kế từ năm
1998 đ-ợc phê duyệt và tiến hành xây dựng vào năm 2000 với công nghệ bao gồm :
Bể thu
Trạm
bơm
Xả ra
ngoài
Tuyển
nổi
Bể lắng
UASB
Bể
aerotank
Hình 1.4. Quy trình xử lý n-ớc rác tại bãi rác Nam Sơn
Do thiếu đồng bộ trong vấn đề giả phóng mặt bằng và xây dựng nên đến tháng 7/2001
trạm mới chính thức đ-ợc vận hành khởi động, sau khoảng 2 tháng vận hành trạm xử lý
hoạt động không hiệu quả và đã có hiệu chỉnh lại nh-ng vẫn không hiệu quả. Nguyên
nhân là do giải phóng mặt bằng chậm hệ thống hồ sinh học ch-a đ-ợc xây dựng nên
n-ớc sau khi qua công trình xử lý lại phải xả vào bãi chôn lấp và tạo ra vòng luẩn quẩn.
Lúc đầu nồng độ COD trong n-ớc rác còn cao khoảng 1500 mg/l - 2000 mg/l hệ thống
hoạt động khá hiệu quả, có lúc hiệu suất xử lý COD đạt khoảng 50% nh-ng đến khi
COD đầu vào giảm xuống còn khoảng 700 mg/l đến 1000 mg/l thì hệ thống hầu nhkhông hiệu quả. Do toàn bộ là hệ thống sinh học nên với hàm l-ợng COD thấp hệ thống
đã không phát huy đ-ợc.
C.
Trạm xử lý rác tại bãi rác Gò Cát thành phố Hồ Chí Minh [3 ]
Trạm xử lý n-ớc rác tại bãi rác Gò Cát TP Hồ Chí Minh đ-ợc Hà Lan giúp đỡ xây
dựng với công nghệ hiện đại, chi phí rất lớn khoảng hơn 1 triệu USD. Công nghệ xử lý
chủ yếu bằng hệ thống vi lọc UF(Ultra Filter) hệ thống này hoạt động rất hiệu quả với
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 17 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
n-ớc rác tồn trữ lâu ngày trong bãi rác. Hiệu quả xử lý đạt cao trên 90 % với nồng độ
COD đầu ra có lúc xuống 20mg/l, nh-ng với l-ợng n-ớc rác mới thì hệ thống hoạt động
không hiệu quả, hơn nữa chu kỳ rửa màng rất ngắn nên chi phí vận hành khá cao và
hiệu quả xử lý chỉ đạt 20 - 30%. Mặc dù sau này công trình đ-ợc bổ sung hệ thống xử
lý sinh học tr-ớc công đoạn xử lý bằng UF nh-ng đến nay công trình hoạt động vẫn
không hiệu quả. Nguyên nhân chính là do quá phụ thuộc vào hệ thống màng lọc đắt
tiền, thiếu đầu t- vào các công trình xử lý tr-ớc nó, hệ thống màng lọc chỉ hoạt động tốt
với các phân tử có kích th-ớc lớn (mạch dài). Khi n-ớc rác có hàm l-ợng BOD cao thì
hệ UF hoạt động hiệu quả không cao vì màng lọc vẫn cho các phân tử này đi qua.
D.
Trạm xử lý rác tại bãi rác Tân Tạo thành phố Hồ Chí Minh [3 ]
Trạm xử lý rác tại bãi rác Tân Tạo thành phố Hồ Chí Minh do Trung tâm Công
nghệ và Quản lý Môi tr-ờng Tr-ờng Đại học Dân lập Văn Lang tiến hành xây dựng và
vận hành với công nghệ t-ơng tự nh- trạm xử lý rác Nam Sơn-Hà Nội chỉ khác là sau
hồ sinh học còn nối tiếp một bãi bồi rậm rạp sau đó mới xả ra kênh. Hiệu quả xử lý của
công trình này đạt rất cao n-ớc tại kênh thải có thể đạt tiêu chuẩn TCVN 5945-1995 cột
A. Hiệu quả hoạt động đ-ợc nh- vậy là do bãi rác Tân Tạo là bãi rác mới, n-ớc rác sau
khi thu gom từ bãi đ-ợc xử lý ngay, ngoài ra hệ thống hồ sinh học và bãi bồi rộng vài
hecta đóng vai trò nh- là một cánh đồng lọc do đó hiệu quả xử lý đạt rất cao. Nh-ng
cho đến nay việc thiết kế một dây chuyền công nghệ với công suất trung bình có tính
đến dự phòng cũng chỉ ở một giới hạn, nên đã xảy ra tình trạng quá tải do m-a lớn và
do nhiều các thông số kỹ thuật khác nên trạm xử lý chỉ dừng lại ở mức thử nghiệm.
E.
Hệ xử lý khẩn cấp tại bãi chôn lấp Nam Sơn
Hệ thống do Xí nghiệp điện lạnh và Môi tr-ờng- Công ty cơ khí thuỷ sản tiến hành
xây dựng trong ch-ơng trình xử lý khẩn cấp n-ớc rác tại bãi rác Nam Sơn với công
nghệ nh- sau:
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
- 18 Nghiên cứu xử lý n-ớc thải giàu hữu cơ bằng ph-ơng pháp sinh học kết hợp ôxy hóa hóa học
Bể thu
Trạm bơm
Xả ra
ngoài
ao ổn
định
Hệ thống keo tụ
Hệ thống bể hiếu khí
Hình 1.5. Sơ đồ hệ xử lý khẩn cấp n-ớc rác tại bãi rác Nam Sơn
Phòng Công nghệ Môi tr-ờng, Viện Cơ học là cơ quan lập dự án khả thi và thiết kế chi
tiết công trình Hồ sinh học của Khu Xử lý Nam sơn. Theo dự án này, hệ hồ sinh học
đ-ợc thiết kế với những mục tiêu và công năng nh- d-ới đây.
Hệ thống hồ sinh học đ-ợc thiết kế với các mục tiêu sau:
Hồ sinh học là một công đoạn sau cùng của trạm xử lý.
Hồ sinh học là nơi tiếp nhận n-ớc thải sau trạm xử lý và phải có khả năng xử lý
tiếp theo để n-ớc thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi tr-ờng.
Hồ sinh học là công trình điều hoà n-ớc m-a trong khu vực 83,5ha.
Hệ thống ba hồ sinh học đ-ợc thiết kế với các công năng nh- sau:
N-ớc ra của
trạm xử lý
Hồ kỵ
khí
Hồ hiếu khí
tuỳ tiện
Hồ hiếu khí
c-ỡng bức
N-ớc ra
Hình 1.6. Sơ đồ hoạt động của hồ sinh học[11]
Do trạm xử lý n-ớc rác không hoạt động, biện pháp khẩn cấp tạm thời có hiệu quả ngay
đó là xả thẳng n-ớc rác từ ô chôn lấp vào hệ hồ sinh học. Nh-ng sau khi đi qua hệ hồ
sinh học n-ớc rác vẫn không đạt tiêu chuẩn môi tr-ờng. Ngoài ra, sau khi đi qua hệ hồ
sinh học, l-ợng COD giảm tải rất đáng kể, tuy nhiên vẫn không đạt tiêu chuẩn môi
Viện Khoa học Công nghệ Môi tr-ờng - Tr-ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Học viên : Tạ Thuỷ Nguyên
Luận văn cao học
