Nghiên cứu hiệu quả xử lý cod và ammonia trong nước rác bằng chế phẩm vi sinh trên chất màng zeolite

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
------------- o0o -------------

TẠ THÙY LINH

NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD VÀ
AMMONIA TRONG NƯỚC RÁC BẰNG CHẾ
PHẨM VI SINH TRÊN CHẤT MANG ZEOLITE
Chuyên ngành : Công nghệ môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, 7/2009
i


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRUNG TÂM QUAN TRẮC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒNG NAI
------------- o0o ------------Cán bộ hướng dẫn khoa học:
Hướng dẫn : PGS.TS. NGUYỄN VĂN PHƯỚC

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. NGUYỄN ĐINH TUẤN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, Ngày 18 tháng 8 năm 2009

ii

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: TẠ THÙY LINH

Phái: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh: 06/02/1981

Nơi sinh: Vĩnh Phú

Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường

MSHV: 02505560

I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD VÀ AMMONIA TRONG
NƯỚC RÁC BẰNG CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN CHẤT MANG ZEOLITE

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
-

Nhiệm vụ:

Nghiên cứu khả năng xử lý ammonia và COD nồng độ cao trong nước rỉ của bãi rác
trong hệ thống có bổ sung chế phẩm vi sinh và vật liệu Zeolite.
- Nội dung: So sánh mơ hình Zeo- SBR và mơ hình SBR truyền thống, bên cạnh đó
theo dõi và xác định các thơng số vận hành thích hợp cho các q trình sau:
(1) Quá trình bám hút, trao đổi ion NH4+ của vật liệu Zeolite.
(2) Q trình khử COD trong mơ hình nghiên cứu.
(3) Q trình khử nitrat, TN của mơ hình Zeo-SBR.
(4) Nghiên cứu đánh giá hiệu quả khử khí ammonia bằng phương pháp thổi khí (air
stripping). Từ đó so sánh hiệu quả khử nitơ của quá trình sinh học với q trình tách khí.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

/

/ 2008

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30 /5 / 2009
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

Hướng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN VĂN PHƯỚC
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua.

Ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH

tháng 8 năm 2009

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH

iii


LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn
Văn Phước, Thầy đã hướng dẫn và giúp đỡ cho em trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu tại trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM. Em xin cảm ơn các Thầy, Cô
trong khoa Môi trường đã giúp đỡ cho em rất nhiều trong thời gian học tập tại trường.
Tôi xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị, các bạn làm việc tại phịng thí nghiệm
Trung tâm Quan trắc Mơi trường Đồng Nai đã động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện để
tơi có thể thực hiện tốt luận văn này.
Cuối cùng, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ, gia đình và những người
thân của tơi đã động viên, giúp đỡ và cùng tôi bước trên những chặng đường học tập
đã qua.

Tp.Hồ Chí Minh, 7/2009
Tạ Thùy Linh

iv


Tóm tắt
Các nghiên cứu trong luận văn này nhằm mục đích xử lý nitơ ammonia và COD

trong nước rỉ rác với nồng độ nitơ ammonia khoảng 1000mg/L, COD khoảng 4.000 –
6.000 mg/L bằng biện pháp sinh học sử dụng chất mang Zeolite. Nghiên cứu tập
trung vào khả năng trao đổi ion NH4+ của vật liệu Zeolite và hiệu quả quá trình khử
nitrite trong mơ hình Zeo-SBR cũng như đánh giá hiệu quả xử lý COD trong mơ hình
nghiên cứu.
Nghiên cứu đánh giá khả năng hút ion NH4+ của vật liệu Zeolite, khả năng xử lý
COD và thời gian lưu nước thủy lực cần thiết cũng như sử dụng ưu thế có thể duy trì
nồng độ bùn cao và thời gian lưu bùn lớn của SBR để tối ưu quá trình nitrate hóa và
khử nitrate bên trong vật liệu Zeolite.
So sánh q trình hoạt động của hai mơ hình SBR thơng thường và Zeo- SBR
trong xử lý nước rỉ rác. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mơ hình Zeo- SBR cải thiện
đáng kể hiệu quả của quá trình bùn hoạt tính và hiệu quả q trình khử nitrite. Bởi vì
khả năng hấp thu ion NH4+ của vật liệu Zeolite, cũng như đặc tính xốp của Zeolite
làm tăng hiệu quả của q trình nitrate hóa kết hợp khử nitrate trong điều kiện thiếu
khí bên trong bề mặt vật liệu, bên cạnh đó việc có mặt của Zeolite tạo điều kiện cho
việc hình thành bùn hạt, cải thiện hiệu quả quá trình bùn hoạt tính. Hơn nữa, trong
phạm vi đề tài nghiên cứu cho thấy việc sử dụng Zeolite làm giảm nguy cơ sock tải
do nồng độ hữu cơ và amoni khá cao.
Mơ hình Zeo- SBR cho hiệu quả xử lý COD, amoni và nitơ tổng trong thời gian
ngắn hơn mơ hình SBR thông thường. trong cùng một điều kiện và thời gian hoạt
động hiệu quả xử lý của mơ hình Zeo- SBR hơn mơ hình SBR thơng thường.
Nghiên cứu cũng thực hiện q trình tách khí ammonia với việc xác định pH tối
ưu, thời gian làm thoáng tối ưu và lưu lượng khí thổi làm thống tối ưu nhằm so sánh
với hiệu quả đạt được từ quá trình sinh học.

v


MỤC LỤC
Trang tiêu đề

i

Nhiệm vụ Luận văn

iii

Lời cảm ơn

iv

Tóm tắt

v

Mục lục

vi

Danh mục các hình

ix

Danh mục các bảng

xii

Danh mục các từ viết tắt, kí hiệu

xiv

Chương 1: MỞ ĐẦU

1

1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Mục tiêu của luận văn

2

1.3 Nội dung nghiên cứu

3

1.4 Phạm vi nghiên cứu

3

Chương 2: TỔNG QUAN

4

2.1 Tổng quan về nước rỉ rác và các phương pháp xử lý nước rỉ rác

4

2.1.1 Thành phần và tính chất nước rỉ rác

6

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất của nước rỉ rác

10

2.1.3 Xử lý nước rỉ rác

13

2.1.3.1 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác

13

2.1.3.2 Một số công nghệ xử lý nước rác trong và ngoài nước:

20

2.2 Xử lý Ammonia trong nước thải bằng phương pháp sinh học
2.2.1 Khử nitơ bằng q trình nitrate hóa và khử nitrate

26
28

2.2.1.1 Q trình nitrate hóa (nitrification)

28

2.2.1.2 Q trình khử nitrate (denitrification)

32

2.2.2 Q trình Anammox (anaerobic ammonia oxidation)

35

2.2.3 Các quá trình khác

42

2.3 Ứng dụng bể phản ứng ZEO-SBR xử lý amonia

43

2.3.1 Mô tả quá trình

43

2.3.2 Những thuận lợi, hạn chế

49

2.4 Quá trình khử ammonia bằng phương pháp tách khí (Air stripping)

vi

49

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

51

3.1. Giới thiệu

51

3.2. Tính chất nước thải sử dụng trong nghiên cứu

52

3.3 Mơ hình và bùn hoạt tính dùng trong nghiên cứu

53

3.3.1 Mơ hình thổi khí khử ammonia (Air stripping)

53

3.3.2 Mơ hình Zeo-SBR bám hút ammonia

53

3.3.3 Mơ hình thí nghiệm bổ sung

55

3.3.4 Bùn hoạt tính sử dụng trong nghiên cứu

55

3.4 Giai đoạn khởi động thích nghi mơ hình bùn hoạt tính từng mẻ SBR

56

3.5 Mơ hình sinh học hiếu khí bùn hoạt tính từng mẻ kết hợp chất mang

57

Zeolite
3.6 Khả năng bám hút Ammonnia của Zeolite

58

3.7 Đánh giá khả năng xử lý nitơ của bùn từ mơ hình Zeo-SBR

58

3.8 Xử lý ammonia bằng phương pháp tách khí ammonia (Air Stripping)

59

3.9 Tổng quan các phương pháp nghiên cứu nghiên cứu

61

3.9.1 Phương pháp tham khảo, tổng hợp tài liệu

61

3.9.2 Phương pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu

62

3.9.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa

63

3.9.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên mơ hình

63

3.9.5. Phương pháp xử lý số liệu

63
64

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1 Xử lý Ammonia và COD với mơ hình sinh học hiếu khí bùn hoạt tính

64

từng mẻ kết hợp chất mang Zeolite

64

4.1.1 Thích nghi mơ hình SBR
4.1.2 Mơ hình sinh học hiếu khí bùn hoạt tính từng mẻ kết hợp chất

65

mang Zeolite (Zeo-SBR)
4.1.3 Nghiên cứu đánh giá khả năng hút ammonia của chế phẩm

75

Zeolite
4.1.4 Xử lý nitơ của bùn hoạt tính từ mơ hình Zeo-SBR

76

4.1.5 Nhận xét

78
79

4.2 Kết quả khử khí làm thống

vii


4.2.1 Khảo sát ảnh hưởng của pH đối với quá trình khử khíammonia

79

4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng khí thổi và thời gian làm

81

thống đến q trình khử khí ammonia
85

4.3.3 Nhận xét
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU MỞ RỘNG

87

5.1 Kết luận

87

5.2 Hướng nghiên cứu mở rộng

89

Tài liệu tham khảo

91

Phụ lục: Một số hình ảnh trong quá trình nghiên cứu

A-0

Phụ lục B: Số liệu nghiên cứu mơ hình Zeo-SBR

B-0

Phụ lục C: Số liệu khử ammonia bằng phương pháp khử khí (Air stripping)

C-0

viii


Danh mục các hình
Hình

Tên hình

2.1

2.12
2.13
2.14
2.15
2.16

Quá trình phân hủy sinh học trong bãi chôn lấp (George
Tchobanoglous, 1993)
Sơ đồ hệ thống xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh của công ty TNHH
Quốc Việt
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước rỉ rác Đông Thạnh theo thiết
kế CTA
Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi rác Tam Tân
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát và
Tam Tân (CENTEMA)
Công nghệ xử lý nước rỉ rác BCL Gị Cát theo thiết kế Vermeer
Cơng nghệ xử lý nước rác mới (Khoa Môi trường)
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp Buckden

South
Sơ đồ hệ thống xử lý của bãi chôn lấp 1 (USEPA)
Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý của bãi chơn lấp 2 (USEPA)
Vi khuẩn Anammox dưới kính hiển vi (x1000)( Stijn Van Hulle,
2005)
Quá trình khử nitơ truyền thống và quá trình Anammox
Sơ đồ biễu diễn quá trình CANON
Vật liệu Zeolite
Nguyên lý quá trình
Quan hệ nồng độ các dạng của ammonia trong nước theo pH

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khử tách khí ammonia
Mơ hình thổi khí khử ammonia
Mơ hình hoạt động của thí nghiệm Zeo-SBR
Mơ hình thí nghiêm SBR và Zeo-SBR
Mơ hình hoạt động của thí nghiệm bổ sung

52
53
54
54
55

4.1

4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7

N đầu ra mơ hình SBR giai đoạn thích nghi
COD ra và MLSS mơ hình SBR giai đoạn thích nghi
Sự biến đổi NH4-N trong 02 mơ hình-Mẻ 1
Sự biến đổi (N-NO2- và N-NO3- ) trong 02 mơ hình- Mẻ 1
Sự biến đổi TN trong 02 mơ hình- Mẻ 1
Sự biến đổi COD trong 02 mơ hình- Mẻ 1
Sự biến đổi NH4-N trong 02 mơ hình-Mẻ ngẫu nhiên

63
64
67
67
70
71
72

2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8

2.9
2.10
2.11

Trang

ix

8
20
18
21
22
23
24
24
21
25
26
35
36
43
47
48
50


4.8
4.9
4.10

4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20

Sự biến đổi (N-NO2- và N-NO3- ) trong 02 mô hình- Mẻ ngẫu
nhiên
Sự biến đổi TN trong 02 mơ hình- Mẻ ngẫu nhiên
Sự biến đổi COD trong 02 mơ hình- Mẻ ngẫu nhiên
Sự biến đổi NH4-N theo thời gian
Sự biến đổi NH4-N trong thí nghiệm bổ sung 2
Sự biến đổi (N-NO2- và N-NO3- ) trong thí nghiệm bổ sung 2
Khử ammonia với pH=9, 10, 11, 12; lưu lượng khí A=100m3/m3/h;
T= 1h
Hiệu suất khử ammonia với các pH=9, 10, 11, 12 với lưu lượng khí
A=100m3/m3/h trong 1h
Nồng độ ammonia sau quá trình khử ammonia với các pH=10
với lưu lượng khí A=100, 200, 400 m3/m3/h theo thời gian.
Nồng độ ammonia sau quá trình khử ammonia với các pH=11
với lưu lượng khí A=100, 200, 400 m3/m3/h theo thời gian.
Nồng độ ammonia sau quá trình khử ammonia với các pH=12
với lưu lượng khí A=100, 200, 400 m3/m3/h theo thời gian.
So sánh hiệu quả khử ammonia ở các pH=10, 11, 12 với lưu lượng
khí A=200m3/m3/h

Hiệu quả khử ammonia bằng phương pháp thổi khí làm thống
qua 10 mẻ vận hành cùng điều kiện pH=11, lưu lượng khí thổi
A=200m3/m3/h.

x

73
73
74
75
76
76
79
80
81
81
82
83

84


Danh mục các bảng
Bảng Tên bảng
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6

2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12

Trang

Nước rỉ rác và các loại nước thải có nồng độ nitơ cao (Stijn Van
Hulle, 2005)
Tính chất nước rỉ rác Bãi chơn lấp Gị Cát theo các mùa
(CENTEMA, 2005)
Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học hiếu khí
Hiệu quả nước rỉ rác bằng phương pháp xử lý sinh học kị khí
Các phản ứng chuyển hóa sinh học của nitơ trong nước (Luiza
Gut, 2006)
Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tốc độ sinh trưởng riêng cực đại
Các thông số động học của hệ vi khuẩn Anammox (Jetten, 2001)
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrate hóa bán phần và
anammox
Tổng hợp các hệ xử lý nitơ có sử dụng q trình Anammox
So sánh các q trình xử lý nitơ có nồng độ cao trong nước thải
bằng biện pháp sinh học (Luiza Gut, 2006)
So sánh các quá trình khử nitơ trong nước thải (Luiza Gut, 2006;
Mulder, 2003; Schmidt, 2003)

5
8

14
18
19
27
31
30
37
40
44
44

3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7

Thành phần hóa học Zeolite sử dụng trong nghiên cứu
Thành phần, tính chất nước rỉ rác sử dụng trong nghiên cứu
Tính chất bùn hoạt tính dùng thích nghi cho 2 mơ hình nghiên cứu
Điều kiện vận hành thích nghi mơ hình
Điều kiện vận hành mơ hình Zeo-SBR và SBR thơng thường
Điều kiện vận hành mơ hình
Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích.

52
55
56

57
58
60

4.1
4.2

Bùn hoạt tính trong mơ hình mơ hình Zeo-SBR
Hiệu quả khử ammonia với lưu lượng khí A=200 3khí/m3lỏng/h;
T= 6h
Lượng hóa chất sử dụng để khử ammonia bằng phương pháp thổi
khí làm thống ở pH=11

78

4.3

xi

82
85


Danh mục các từ viết tắt, ký hiệu
Aerobic
Anaerobic
Anammox

Quá trình hiếu khí/điều kiện hiếu khí/bể xử lý hiếu khí
Q trình kị khí/điều kiện kị khí/bể xử lý kị khí

Oxi hóa ammonia trong điều kiện kị khí (anaerobic ammonium
oxidation)
Anoxic
Q trình thiếu khí/điều kiện thiếu khí/bể xử lý thiếu khí
BOD
Nhu cầu oxy sinh hóa
CANON
Q trình khử nitơ thơng qua nitrite bằng q trình tự dưỡng hoàn toàn
(completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)
CENTEMA Trung tâm cơng nghệ mơi trường Tp.HCM
COD
Nhu cầu oxy hóa học
DO
Oxy hòa tan
F/M
Tỷ lệ chất dinh dưỡng, chất hữu cơ/lượng vi sinh vật, vi khuẩn
HRT
Thời gian lưu nước thủy lực
MLSS
Tổng chất rắn lơ lửng trong hệ bùn lỏng
Tổng chất rắn bay hơi trong hệ bùn lỏng
MLVSS
Nitơ ammonia
N-NH4
N-NO2
Nitơ nitrite
N-NO3
Nitơ nitrate
OLAND
Quá trình tự dưỡng nitrate hóa – khử nitrate hạn chế cung cấp oxy

(oxygen limited autotrophic nitrification-denitrification)
SBR
Bể phản ứng theo mẻ tuần tự
SHARON
Bể phản ứng đơn lẻ xử lý ammonia nồng độ cao thông qua nitrite
(single reactor system for high ammonium removal over nitrite)
SRT
Thời gian lưu bùn
SS
Chất rắn lơ lửng
SVI
Chỉ số thể tích bùn
Tổng nitơ ammonia (TAN = N-NH4 + N-NO2)
TAN
Tổng chất rắn hòa tan
TDS
Tổng nitơ Kjedahl
TKN
Tổng nitơ
TN
Tổng chất rắn
TS
Tổng chất rắn bay hơi
TVS
Bể phản ứng có lớp bùn lơ lửng dịng chảy ngược
UASB
Cơ quan bảo vệ mơi trường Hoa Kỳ
USEPA
Q trình siêu lọc
UF

Acid béo bay hơi
VFA

xii


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề

Ở nước ta rác thải chiếm một khối lượng lớn với thành phần chất ô nhiễm phức
tạp đã gây nên những áp lực nặng nề đến môi trường. Việc xử lý rác tại các bãi chôn
lấp làm giảm đáng kể ô nhiễm do rác thải sinh ra. Tuy nhiên, trong q trình chơn
lấp khơng thể tránh khỏi những phát sinh như nước rị rỉ, khí sinh học từ bãi rác,
côn trùng gây bệnh, mùi hôi.... Trong số đó, nước rác là nguồn ơ nhiễm nghiêm
trọng nhất và là một trong những vấn đề nan giải đang được sự quan tâm của tồn
xã hội.
Ammonia bản thân nó có thể là chất độc đối với hệ thủy sinh nếu nồng độ lớn
hơn 0,03mg/L (Solbe và Shurben, 1989). Sản phẩm của q trình nitrate hóa nitơ
ammonia là nitrate có thể gây nhiễm bẩn các nguồn nước cấp sinh hoạt; nitrite có
thể hạn chế việc vận chuyển oxy trong máu ở trẻ em, và trong quá trình chlorination
của quá trình xử lý nước cấp nitrite có thể tạo thành carcinogenic nitrosamines ảnh
hưởng đến sức khỏe con người. Để loại bỏ nitơ trong nước thải, nhiều q trình sinh
học, hóa học đã được ứng dụng rộng rãi trên phạm vi toàn thế giới.
Trong nước rỉ rác, ammonia phát sinh do sự hịa tan của các thành phần có
chứa nitơ trong chất thải từ các hoạt động của con người vào dòng nước thấm, qua
hoạt động phân hủy của các quá trình sinh hóa trong bãi rác.

Nước rỉ rác là dịng nước thải với nồng độ đậm đặc của các thành phần hữu cơ,
vô cơ và ammonia nitơ và kim loại nặng khiến cho nước rỉ rác là nguồn ô nhiễm rất
độc hại đối với môi trường, đặc biệt là nguồn nước mặt và nguồn nước ngầm.
Thành phần nước rỉ rác phụ thuộc vào tuổi của bãi rác, số lượng và thành phần của
chất thải rắn được chơn lấp, các q trình sinh học và hóa học đã và đang diễn ra
trong bãi chơn lấp, lưu lượng dịng thấm vào bãi rác. Nước rỉ rác từ bãi rác thơng
thường có nồng độ ammonia rất cao, nếu không được quan tâm xử lý đúng mức và
thải vào mơi trường có thể là nguồn dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong
rêu, tảo… gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa, gây ra sự thiếu hụt oxy hòa tan trong
nước; NH3 hòa tan với nồng độ > 0.2 mg/l đã có thể gây chết cho nhiều loài cá và
thủy sinh vật và là nguồn chất độc đối với hệ sinh thái xung quanh.
Như vậy việc tìm kiếm giải pháp cho việc xử lý nồng độ ô nhiễm hữu cơ cao
1


cũng như xử lý nitơ trong nước rỉ rác ở điều kiện cụ thể của Việt Nam là một đòi
hỏi cấp bách nhằm ứng dụng trong công nghệ xử lý nước rác hiện nay sao cho thỏa
mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và bảo vệ môi trường.
Thông thường để xử lý nitơ bằng phương pháp sinh học thường trải qua các
giai đoạn nitrate hóa và khử nitrate. Tuy nhiên đối với nước rỉ rác, để nitrate hóa
hồn tồn và khử nitrate với nồng độ nitơ cao đòi hỏi thời gian lưu nước trong hệ
thống rất dài và chi phí bổ sung hóa chất, dinh dưỡng cho q trình là rất lớn. Đây
là hạn chế của phương pháp xử lý nitơ truyền thống này.
Trong thập niên gần đây, một quá trình khử nitơ bằng phương pháp sinh học
mới được phát hiện và bước đầu được nghiên cứu ứng dụng thành cơng ở một số
nước trên thế giới có thể khắc phục những nhược điểm kể trên của phương pháp
truyền thống, đó là phương pháp khử nitơ thơng qua khử nitrite. Q trình này bao
gồm 2 giai đoạn chính đó là giai đoạn loại bỏ bớt ammonia trong nước rác nhằm
hạn chế các tác động đến hệ vi sinh vật xử lý bởi nồng độ ammonia quá cao trong
nước thải, và giai đoạn thúc đẩy quá trình sinh học nitrat hóa và giai đoạn khử

nitrite.
Nội dung của luận văn nghiên cứu về hai cách loại bỏ ammonia nồng độ cao
trong nước rác: Quá trình bám hút ion NH4+ của vật liệu Zeolite và khử khí
ammonia bằng phương pháp thổi khí (air stripping) và đánh giá hiệu quả của quá
trình này đến quá trình sinh học xử lý các thành phần ô nhiễm trong nước rác.

1.2 Mục tiêu của luận văn
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu xử lý ammonia và COD nồng độ cao trong
nước rỉ của bãi rác, cụ thể là nghiên cứu xác định khả năng xử lý ammonia và COD
trong mơ hình nghiên cứu có bổ sung chế phẩm Zeolite bằng cách so sánh mơ hình
Zeo- SBR và mơ hình SBR truyền thống, bên cạnh đó theo dõi và xác định các
thơng số vận hành thích hợp cho các quá trình sau:
(1) Quá trình bám hút, trao đổi ion NH4+ của vật liệu Zeolite.
(2) Quá trình khử COD trong mơ hình nghiên cứu.
(3) Q trình khử nitrat, TN của mơ hình Zeo-SBR.
(4) Nghiên cứu đánh giá hiệu quả khử khí ammonia bằng phương pháp thổi khí
(air stripping). Từ đó so sánh hiệu quả khử nitơ của q trình sinh học với q trình
tách khí.

2


1.3 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu trên, luận văn thực hiện các nội dung sau:
(1) Sử dụng nước rỉ rác ở bãi rác (bãi rác Gò Cát, xã Bình Hưng Hịa, huyện
Bình Chánh, Tp. HCM) với nồng độ ammonia khoảng 1000mg/L, COD khoảng
4.000-6.000 mg/L làm đối tượng nghiên cứu. Sử dụng bùn hoạt tính lấy từ bể bùn
hoạt tính của hệ thống xử lý nước rỉ rác của bãi rác trên để nuôi cấy bổ sung chế
phẩm vi sinh tạo vi khuẩn thích nghi cho các thí nghiệm.
(2) Đánh giá khả năng hấp thụ ion NH4+ của vật liệu Zeolite.

(3) Nghiên cứu mơ hình Zeo-SBR bằng cách áp dụng mơ hình bùn hoạt tính
từng mẻ SBR kết hợp Zeolite so sánh với mơ hình bùn hoạt tính từng mẻ SBR
thơng thường nhằm đánh giá hiệu quả khử ammonia, COD và khử nitrate.
(4) Đánh giá hiệu quả khử tách khí ammonia trong nước rỉ rác với mơ hình
điều chỉnh pH, làm thống tách khí theo mẻ. Tối ưu các thơng số vận hành của q
trình như: pH, thời gian làm thống, lưu lượng khí thổi làm thống. So sánh hiệu
quả với quá trình sinh học.
1..4 Phạm vi nghiên cứu
(1) Nước rỉ rác sau bể UABS của hệ thống xử lý nước thải, bãi rác (bãi rác Gò
Cát, xã Bình Hưng Hịa, huyện Bình Chánh, Tp. HCM) với nồng độ ammonia
khoảng 1000mg/L, COD khoảng 4.000-6.000 mg/L.
(2) Nghiên cứu khả năng xử lý Ammonia và COD nồng độ cao của mơ hình
Zeo-SBR.
(3) Đánh giá hiệu quả khử tách khí ammonia.

3


Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về nước rỉ rác và các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt là một phương pháp phổ biến, rẻ tiền và dễ
dàng nhất trong các phương pháp xử lý chất thải rắn từng được áp dụng trên toàn
thế giới. Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm sốt sự phân hủy của CTR
khi chúng được chơn nén và phủ lấp bề mặt. Tuy nhiên, sử dụng các bãi chơn lấp
địi hỏi một quỹ đất dồi dào cùng với một quy trình quản lý, xử lý và quan trắc mơi
trường hồn chỉnh trong q trình thiết kế, vận hành và đóng cửa bãi chơn lấp nhằm
hạn chế tối đa những ảnh hưởng tiêu cực của nó đối với môi trường xung quanh.

Nước rỉ từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rỉ rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác
của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng dưới của bãi
chơn lấp có khả năng làm nhiễm bẩn nguồn nước ngầm và nước mặt nếu không
được thu gom và xử lý triệt để. Nước rỉ rác sản sinh ra ngay từ khi bãi rác mới vận
hành cho đến nhiều thập niên tiếp theo thậm chí khi bãi rác đã đóng cửa. Nước rỉ
rác sản sinh ra chủ yếu từ độ ẩm của rác, các dòng thấm chảy qua lớp chất thải được
chơn lấp và hịa tan các chất có trong chất thải vào dịng lỏng.
Ở các nước có khí hậu nóng ẩm như Việt Nam, một yếu tố bất lợi của phương
pháp này là sự sinh ra một lượng nước rỉ rác rất lớn và tăng nhanh trong quá trình
vận hành bãi chôn lấp do các yếu tố bất lợi từ khí hậu đem lại. Do đó, việc
xây dựng và vận hành các bãi chôn lấp ở những nước này càng cần được
quan tâm nhằm giảm ảnh hưởng tiêu cực của nguồn nước rỉ rác này đến
môi trường xung quanh.
Cùng với sự phát triển, thành phần và nồng độ các loại chất thải ngày càng gia
tăng phức tạp dẫn đến sự tích lũy ngày càng nhiều các thành phần độc hại trong các
bãi chôn lấp. Nước rỉ rác là nguy cơ đe dọa ô nhiễm môi trường đất và môi trường
nước, đặc biệt là ammonia và các kim loại nặng. Có thể so sánh tính chất của nước
rỉ rác với một số loại nước thải có nồng độ nitơ cao khác qua bảng 2.1.
Do thành phần rất phức tạp và khả năng gây ô nhiễm cao, nước rỉ rác từ bãi rác
địi hỏi một dây chuyền cơng 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. Ngồi việc xử lý ơ nhiễm

4


hữu cơ thì xử lý ammonia trong nước rỉ rác đang ngày càng trở thành một nhu cầu
cấp thiết trong thời gian gần đây tại Việt Nam, cụ thể tại thành phố Hồ Chí Minh
với yêu cầu xử lý nước rỉ rác cho 2 bãi rác điển hình Gị Cát và Đơng Thạnh. Việc
tìm ra các giải pháp xử lý ô nhiễm hữu cơ nói chung và xử lý ô nhiễm nitơ nói riêng
cho nước rỉ rác của các bãi chôn lấp, thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và

điều kiện khí hậu tại nước ta là một bài toán đang được đặt ra trong thời gian gần
đây.
Bảng 2.1: Nước rỉ rác và các loại nước thải có nồng độ nitơ cao (Stijn Van
Hulle, 2005)
Loại nước
thải
Nước tách
bùn

Nước thải
chăn ni
heo

Nước rỉ rác

Nước thải
thuộc da
Nước thải lị
mổ
Nước thải
chế biến tinh
bột
Nước thải
công nghiệp
chế biến
Pectine

COD

BOD5

Tổng nitơ

Phosphor

Nguồn

232-12587
390-2720
610

81-750
140

260-958
943-1513
910

33-207
-

3969
6456

2912
1730
3100-4300
-

707

1700
20-40
695

2000-5000
-

1500-4000
45

500-1000
310

55
147
900013000
91,8
20-50
-

Gil, Choi
(2004)
Jenicek (2004)
Wyffels (2003)
Chen (2004)
Obaja (2003)
Poo (2004)
Tilche (1999)

1300-1600

9660-20560

-

160-270
780-1080

20-51

300-1400
1940-2700

-

50-200
123-185

-

1400-2400

-

170-200

35-55

3000

990

1060

210

800-1100

170-230

1280-2990

-

1600

11

5000-10000 2000-5000
1500022000
8100

-

5

Chung (2003)
Ilies, Mavinic
(2001)
Jokela (2002)
Kalyuzhnyi,

Gladchenko
(2004)
Carucci (1999)
Murat (2003)
Keller
(1997)(1)
Abeling,
Seyfried (1992)
AustermannHaun (1999)
Deng Petersen
(2003)


2.1.1 Thành phần và tính chất nước rỉ rác
Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chơn 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 rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa,
sinh xảy ra trong bãi chơn lấp. Các quá trình này 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 chơn lấp được chia
thành các nhóm chủ yếu sau:
ƒ Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-200C
ƒ Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-400C
ƒ 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 chơn lấp thì các q trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì
trong bãi rác cịn có một lượng khơng 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, 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, nitrate và sulphate là chất nhận điện tử cho
các phản ứng chuyển hóa sinh học và chuyển thành khí nitơ và hydro sulfite. Khi
thế oxy hóa giảm, vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu cơ trong rác thải
thành CH4, CO2 sẽ bắt đầu quá trình 3 bước (thủy phân, lên men axit và lên men
metan) chuyển hóa chất hữu cơ thành axit hữu cơ và các sản phẩm trung gian khác
(giai đoạn III). Trong giai đoạn II, pH của nước rỉ rác sẽ giảm xuống do sự hình
thành của các loại axit hữu cơ và ảnh hưởng của nồng độ CO2 tăng lên trong bãi rác.
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 q trình chuyển hóa các chất hình thành ở bước trên thành các

6


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 rỉ rác 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 rỉ rác. 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 rỉ rác không được tuần
hồn 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 rỉ rác tăng lên
đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và
độ dẫn điện của nước rỉ rác giảm xuống trong giai đoạn này.
Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: 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 rỉ rác chủ yếu axit humic và axit fulvic rất khó cho
q trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi bãi chơn lấp càng lâu
năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống.
Từ Hình 2.1 có thể thấy rằng nước rỉ rác 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 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 chơn lấp đã chuyển sang giai đoạn
metan, khi đó thành phần ơ nhiễm trong nước rỉ rác cũng giảm xuống đáng kể. Khi
pH tăng lên sẽ làm giảm nồng độ các chất vơ cơ, đặc biệt các kim loại nặng có trong
nước rỉ rác.

7


I

COD

II

III

VFA

IV
pH
Fe, Zn

?i gian
Thời
Hình 2.1: Quá trình phân hủy sinh học trong bãi chơn lấp (Georgo Tchobanoglous,
1993)
Riêng ammonia, sự hịa tan ammonia vào dòng nước rỉ diễn ra mạnh và chủ
yếu trong 3 giai đoạn đầu của quá trình phân hủy rác thải trong bãi chơn lấp. Dưới
điều kiện khơng có mặt oxy trong bãi chơn lấp, các thành phần có chứa nitơ trong
chất thải rắn dễ dàng bị phân hủy chủ yếu thành ammonia, nitrate và nitrite hầu như
khơng có nồng độ đáng kể. Với khả năng phân loại chất thải tại nguồn như Việt
Nam và một số nước đang phát triển khác, chất thải sinh hoạt với thành phần hữu
cơ dễ phân hủy là một nguồn nitơ dồi dào khiến cho nồng độ ammonia trong nước
rỉ rác thường rất cao.
Bên cạnh các chất ô nhiễm bị phân hủy và hịa tan vào nước rỉ rác, các chất khí
từ bãi chơn lấp cũng được hình thành và phát tán vào khơng 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 chơn trong bãi rác, thì các
thành phần hóa học và sinh học đã được phân hủy sẽ hịa vào nước làm tăng nồng
độ ơ nhiễm của nước và tạo thành nước rỉ rác.
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 rỉ rác nên tính chất của nó chỉ có thể xác
định trong một khoảng giá trị nhất định và có thể tham khảo như bảng 2.2
Bảng 2.2: Tính chất nước rỉ rác Bãi chơn lấp Gị Cát theo các mùa
(CENTEMA, 2005)
Thành phần
pH

Đơn vị

Nước rị rỉ

mùa khơ

Nước rị rỉ
mới mùa mưa

4,8 - 6,2

6,5 - 6,9

7,81 - 7,89

Nước rò rỉ mới

8

cũ


Thành phần

Đơn vị

Nước rị rỉ mới

Nước rị rỉ

mùa khơ

Nước rị rỉ
mới mùa mưa

cũ

TDS

mg/l

7300 - 12200

5011 - 6420

6040 - 9145

COD

mgO2/l

39614 - 59750

6621 - 31950

1186 - 1436

BOD5

mgO2/l

30000 - 48000

4554 - 25130

200

VFA

mgO2/l

21878 - 25182

2882

26

SS

mg/l

1760 - 4310

896 - 1320

235

TKN

mg/l

974 – 1165

484,4

918,6

Phospho tổng

mg/l

55,8 - 89,6

13,3

6,4 - 10,1

Độ cứng tổng

mgCaCO3//l

5833 - 9667

1840 - 4250

1260 - 1720

Ca2+

mg/l

1670 - 2739

465

60 - 80

Mg2+

mg/l

404 - 687

165

297 - 381

Cl-

mg/l

3960 - 4100

1075

2450 - 2697

SO42-

mg/l

1400 - 1590

-

14

Fe tổng

mg/l

204 - 208

46,8

4,5

Cr tổng

mg/l

0,04 - 0,05

-

-

Zn

mg/l

93 - 202

-

-

Pb

mg/l

0,32 - 1,9

-

-

Cd

mg/l

0,02 - 0,1

Ni

mg/l

2,21 - 8,02

-

-

Mn

mg/l

14,5 - 32,17

-

-

Cu

mg/l

3,5 - 4,0

-

-

Nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi rác mới chôn lấp cao hơn rất
nhiều so với bãi rác chơn 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 hồn tồn, các chất vơ 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 q trình
sinh học trong bãi chơn 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,

9


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 thơng 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 hoặc lớn hơn
thì chất hữu cơ trong nước rỉ rác 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 rỉ rác chứa nhiều axit
humic và fulvic có khả năng phân hủy sinh học thấp
Khi thành phần và tính chất nước rỉ rác 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 rỉ rác cũng rất phức tạp bởi nước rỉ rác có thể là hỗn hợp
của nước ở các thời điểm khác nhau. Từ đó, việc tìm ra cơng nghệ xử lý thích hợp
cũng gặp nhiều khó khăn, địi hỏi phải nghiên cứu thực tế mới có thể tìm ra cơng
nghệ xử lý hiệu quả.

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất của nước rỉ rác
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 rỉ rác 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 chơn lấp, độ nén, loại và độ dày của lớp 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 rỉ rác.
™ Thời gian chơn lấp
Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác là một hàm theo thời gian.
Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của
nước rỉ rác 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

10


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 chơn hoặc có thể kéo dài vài năm, nước rỉ rác có những
đặc điểm sau :
9 Nồng độ các axit béo bay hơi (VFA) cao.
9 pH nghiêng về tính axit.
9 BOD cao.
9 Tỷ lệ BOD/COD cao.
9 Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao.
9 Vi sinh vật có số lượng lớn.

9 Nồng độ các chất vơ cơ hịa tan và kim loại nặng cao.
Khi rác được chơn càng lâu, q trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải rắn
trong bãi chơn 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 :
9 Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp.
9 pH trung tính hoặc kiềm.
9 BOD thấp.
9 Tỷ lệ BOD/COD thấp.
9 Nồng độ NH4+ thấp.
9 Vi sinh vật có số lượng nhỏ.
9 Nồng độ các chất vơ cơ hịa tan và kim loại nặng thấp.
Theo thời gian chơn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rỉ rác cũng có sự
thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rỉ rác 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 chơn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rỉ rác 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 rỉ

11


rác chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học.
™ 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 rỉ rác. 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 rỉ rác 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 khơng 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 nhiễm bị trôi
ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay không.
™ Chiều sâu bãi chôn lấp
Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chơn lấp có chiều sâu chơn lấp càng lớn thì
nồng độ chất ơ 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 chơn 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 q trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rỉ rác chứa một
hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.
™ 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 rỉ
rác 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 rỉ rác sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các
chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình bay hơi làm cơ đặc nước rác và tăng nồng độ ơ nhiễm.
Nhìn chung các q 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 …
™ Độ ẩm của rác và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão hịa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi

12


nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rỉ rác được hình

thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước rỉ
rác sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rỉ rác. Khi nhiệt độ mơi
trường cao thì q 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 rỉ rác có nồng độ ơ nhiễm cao hơn.
™ Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và các chất thải độc hại khác
Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rãnh và bùn của trạm xử lý
nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rỉ rác. Bùn sẽ làm tăng độ
ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rỉ rác. Đồng thời chất dinh dưỡng
và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng khả năng phân hủy và ổn 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 rỉ rác 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 rỉ rác và khí thốt ra ngồi ảnh hưởng đến mơi
trường cũng như các cơng trình sinh học xử lý nước rác.

2.1.3 Xử lý nước rỉ rác
2.1.3.1 Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Phương pháp xử lý nước rỉ rác 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 rỉ
rác thì nên sử dụng phương pháp cơ học kết hợp xử lý sinh học và hóa học bởi vì
q trình cơ học có chi phí thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính chất
của nước rỉ rác. Tuy nhiên, nước rỉ rác từ bãi rác mới chơn 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. Q trình xử lý hóa học thích hợp đối với xử
lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp lâu năm.
Các phương pháp xử lý nước rỉ rác được cho trong bảng sau:

13