Nghiên cứu đánh giá hiệu quả hoạt động của một số hệ thống xử lý nước rác tại bãi rác nam sơn thành phố hà nội và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý

..

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa hà nội

-----------------------------------

Luận văn thạc sĩ khoa học

nghiên cứu đánh giá hiệu quả hoạt động của
một số hệ thống xử lý nước rác tại bÃi rác nam sơn
thành phố hà nội và đề xuất giải pháp nâng cao
hiệu quả xử lý

Ngành: công nghệ môi trường
MÃ số:
Học viên: hoàng ngọc minh

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. nguyễn ngọc lân

Hà Nội - 2006


1

Mục lục
Trang

Chương I

Lời cảm ơn

4

Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt

5

Danh mục các bảng

6

Danh mục các hình

7

Mở đầu

10

Tổng quan về quá trình hình thành nước rác và các

12

phương pháp xử lý nước rác
1.1.

Khái quát về công tác quản lý chất thải rắn thành phố Hà

12

Nội
1.2.

Quá trình hình thành nước rác

15

1.3.

Các thông số chính đặc trưng cho nước thải và nước rác

19

1.4.

Các phương pháp xử lý nước rác

25

a.

Xử lý bằng phương pháp keo tụ, oxy hoá (xử lý bậc 1)

25

b.

Xử lý bằng phương pháp sinh học (xử lý bậc 2)

27

c.

Xử lý bậc 3

31

Chương II

Một số nghiên cứu về nước rác và xử lý nước rác

37

2.1.

Nguồn gốc nitơ, phôtpho trong nước thải

37

a.

Nguồn nước thải sinh hoạt

38

b.

Nguồn nước thải công nghiệp

38

c.

Nguồn nước thải từ bÃi rác

39

2.2.

Một số nghiên cứu về xử lý nước rác

42

a.

Xử lý nước rác bằng phương pháp keo tụ

42

b.

Xử lý nước rác bằng phương pháp oxy hoá

46


2

c.

Quá trình phân huỷ yếm khí nước rác

50

d.

Khử nitrit, nitrat trong nước rác bằng phương pháp sinh học

51

Chương III

Các số liệu quan trắc môi trường nước rác tại bÃi rác

56

Nam Sơn - Sóc Sơn
3.1.

Sự biến thiên hàm lượng các hợp chất hữu cơ

56

3.2.

Sự biến thiên hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)

57

3.3.

Sự biến thiên hàm lượng hợp chất nitơ (T - N)

57

3.4.

Sự biến thiên hàm lượng hợp chất chứa phôtpho (T - P)

57

Chương IV

Đánh giá hiệu quả hoạt động của một số hệ thống xử lý

68

nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn
4.1.

Nguyên tắc đánh giá

68

4.2.

Hệ thống xử lý nước rác của Liên hiệp Khoa học - Sản xuất

68

Công nghệ Hoá học (UCE) thuộc Viện Hoá học các hợp
chất thiên nhiên
4.3.

Hệ thống xử lý nước rác của Công ty Cơ khí thuỷ sản (Bộ

77

Thuỷ sản)
4.4.

Hệ thống xử lý nước rác của Công ty Môi trường đô thị Hà

87

Nội và Công ty Cổ phần SEEN
Chương V

Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý của các

104

hệ thống xử lý nước rác
5.1.

Yêu cầu chung đối với các hệ thống xử lý nước thải

104

5.2.

Những yêu cầu cần quan tâm đối với một hệ thống xử lý

105

nước rác
5.3

Đề xuất lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước rác hợp
lý và hiệu quả

107


3

5.4.

Các kiến nghị về tiêu chuẩn môi trường

110

Kết luận

112

Tài liệu tham kh¶o

115

Phơ lơc

116


4

Lời cảm ơn

Bản luận văn tốt nghiệp này của tôi, tôi đà thu nhận được sự hướng dẫn,
góp ý để bảo đảm chất lượng của luận văn. Tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn trân
trọng nhất với Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Lân, Viện Khoa học và
Công nghệ Môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đà hướng dẫn tôi
hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng xin được cảm ơn phòng Hoá Môi trường thuộc Viện Hoá học Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đà giúp đỡ tôi trong quá trình thí
nghiệm, phân tích phục vụ cho việc thực hiện luận văn của tôi.

Học viên
Hoàng Ngọc Minh


5

các chữ viết tắt
BOD - Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hoá
COD - Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hoá học
UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể yếm khí dòng ngược
TSS - Total Suspended Solid - Tổng chất rắn lơ lửng
SS - Suspended Solid - Chất rắn lơ lửng
TDS - Total Disolved Solid - Tổng chất rắn hoà tan

VSS - Vapor Suspended Solid - Hàm lượng chất rắn lơ lửng bay hơi
DO - Disolved Oxygen - Nồng độ oxy hoà tan
T - N - Tổng nitơ
T - P - Tổng phôtpho
TCVN - Tiêu chuẩn Việt Nam


6

danh mục các bảng

Trang
Bảng 1.1. Khối lượng chất thải rắn phát sinh tại thành phố Hà Nội.

12

Bảng 1.2. Thành phần chất thải rắn thành phố Hà Nội.

13

Bảng 2.1 Trạng thái hoá trị của nguyên tố nitơ.

37

Bảng 2.2. So sánh hiệu quả xử lý màu và SS của phèn nhôm và PAC

44

Bảng 2.3. Hiệu quả keo tụ kết hợp giữa PAC và A101

44

Bảng 2.4. ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng xử lý màu và

45

COD
Bảng 2.5. ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đến khả năng xử lý màu và

49

COD
Bảng 4.1. Kết quả xử lý nước rác của Liên hiệp Khoa học sản xuất

71

Công nghệ Hoá học từ tháng 8/2001 đến tháng 12/2001.
Bảng 4.2. Kết quả xử lý nước rác của Liên hiệp Khoa học sản xuất

72

Công nghệ Hoá học từ tháng 7/2002 đến tháng 8/2002.
Bảng 4.3. Kết quả xử lý nước rác của Công ty Cơ khí Thuỷ sản

83

Bảng 4.4. Kết quả xử lý nước rác của Công ty Môi trường đô thị Hà

96

Nội
Bảng 5.1. Đề xuất thông số kiểm soát môi trường đối với các hƯ
thèng xư lý n­íc r¸c

111


7

danh mục các hình

Trang
Hình 1.1. Quy hoạch tổng thể quản lý chất thải rắn thành phố Hà

15a

Nội giai đoạn 2000 - 2010.
Hình 1.2. Quy hoạch tổng thể khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn

15b

- Sóc Sơn.
Hình 2.1. Đồ thị diễn biến hàm lượng amoni trong quá trình oxy hoá

53

amoni với nồng độ đầu 200mg/l và tỷ lệ COD/N khác nhau
Hình 2.2. Đồ thị diễn biến hàm lượng COD trong quá trình oxy hoá

54

amoni với nồng độ đầu 200mg/l và tỷ lệ COD/N khác nhau
Hình 2.3. Đồ thị diễn biến hàm lượng amoni trong quá trình oxy hoá

54

amoni với nồng độ đầu 300mg/l và tỷ lệ COD/N khác nhau
Hình 2.4. Đồ thị diễn biến hàm lượng COD trong quá trình oxy hoá

55

amoni với nồng độ đầu 300mg/l và tỷ lệ COD/N khác nhau
Hình 3.1. Đồ thị biến thiên hàm lượng COD của nước rác chưa xử lý

58

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng cuối năm 2002.
Hình 3.2. Đồ thị biến thiên hàm lượng SS của nước rác chưa xử lý
tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng cuối năm 2002.
Hình 3.3. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - N của nước rác chưa xử lý

58
59

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng cuối năm 2002.
Hình 3.4. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - P của nước rác chưa xử lý

59

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng cuối năm 2002.

Hình 3.5. Đồ thị biến thiên hàm lượng COD của nước rác chưa xử lý

60

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2003.
Hình 3.6. Đồ thị biến thiên hàm lượng SS của nước rác chưa xử lý

60

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2003.
Hình 3.7. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - N của nước r¸c ch­a xư lý

61


8

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2003.
Hình 3.8. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - P của nước rác chưa xử lý

61

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2003.
Hình 3.9. Đồ thị biến thiên hàm lượng COD của nước rác chưa xử lý

62

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2004.
Hình 3.10. Đồ thị biến thiên hàm lượng SS của nước rác chưa xử lý

62

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2004.
Hình 3.11. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - N của nước rác chưa xử

63

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2004.
Hình 3.12. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - P của nước rác chưa xử

63

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2004.
Hình 3.13. Đồ thị biến thiên hàm lượng COD của nước rác chưa xử

64

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2005.
Hình 3.14. Đồ thị biến thiên hàm lượng SS của nước rác chưa xử lý

64

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2005.
Hình 3.15. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - N của nước rác chưa xử

65

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2005.
Hình 3.16. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - P của nước rác chưa xử

65

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn năm 2005.
Hình 3.17. Đồ thị biến thiên hàm lượng COD của nước rác chưa xử

66

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng đầu năm 2006.
Hình 3.18. Đồ thị biến thiên hàm lượng SS của nước rác chưa xử lý

66

tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng đầu năm 2006.
Hình 3.19. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - N của nước rác chưa xử

67

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng đầu năm 2006.
Hình 3.20. Đồ thị biến thiên hàm lượng T - P của nước rác chưa xử

67

lý tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn 6 tháng đầu năm 2006.
Hình 4.1. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ xử lý nước rác tại bÃi

69


9

rác Nam Sơn - Sóc Sơn của Liên hiệp Khoa học sản xuất công nghệ
Hoá học.
Hình 4.2. Sơ đồ thiết bị công nghệ xử lý nước rác tại bÃi rác Nam

70

Sơn - Sóc Sơn của Liên hiệp Khoa học sản xuất công nghệ Hoá học.
Hình 4.3. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ xử lý nước rác tại bÃi

77

rác Nam Sơn - Sóc Sơn của Công ty Cơ khí Thuỷ sản
Hình 4.4. Sơ đồ thiết bị công nghệ xử lý nước rác tại bÃi rác Nam

78

Sơn - Sóc Sơn của Công ty Cơ khí Thuỷ sản.
Hình 4.5. Sơ đồ khối công nghệ số 1 xử lý nước rác tại bÃi rác Nam

88

Sơn - Sóc Sơn của Công ty Môi trường đô thị Hà Nội
Hình 4.6. Sơ đồ khối công nghệ số 2 xử lý nước rác tại bÃi rác Nam

89

Sơn - Sóc Sơn của Công ty Môi trường đô thị Hà Nội
Hình 5.1. Đề xuất sơ đồ khối công nghệ xử lý nước rác hợp lý tại
bÃi rác Nam Sơn - Sãc S¬n

109


10

Mở đầu
Nước rác là một loại nước thải đô thị đặc biệt, có tải lượng và hàm
lượng các thành phần ô nhiễm thường xuyên biến động. Sự biến động đó phụ
thuộc rất lớn vào khối lượng rác thải, thời tiết, khí hậu, thời gian phân huỷ rác
và công nghệ thu gom, phân loại, xử lý rác.
Trong các loại nước thải đô thị thì nước rác là loại khó xử lý nhất và
nước rác tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm và sự cố môi trường nếu không
được xử lý kịp thời. Trong những năm qua, rất nhiều tỉnh, thành phố lớn đÃ
gặp khó khăn vì các sự cố môi trường do nước rác gây ra. Đối với thành phố
Hà Nội vào năm 2000, do bÃi rác Nam Sơn mới ®­a vµo sư dơng nh­ng ch­a
cã hƯ thèng xư lý nước rác nên bị tràn bờ bao các ô chôn lấp khi mưa to, gây
chết hàng loạt cá trên dòng suối Lai Sơn và thiệt hại nhiều diện tích lúa, hoa
màu lấy nước tưới từ dòng suối. Thành phố đà phải huy động hàng ngàn
chuyến xe téc để bơm hút nước rác từ bÃi rác Nam Sơn chở về nội thành để xả
vào sông Tô Lịch, giải quyết tạm thời tình hình nguy hiểm. Tuy nhiên, đó là
biện pháp xử lý mang tính tình thế bắt buộc và không khoa học vì thực chất là
không xử lý được chất ô nhiễm mà chỉ đem chất ô nhiễm từ nơi này tới nơi
khác.
Đối với các thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Thái Nguyên và một
số nơi khác cũng gặp sự cố về nước rác tràn bờ bao do không xử lý kịp hoặc
xử lý không đạt tiêu chuẩn môi trường, dẫn đến phản ứng của người dân địa
phương không cho đổ rác.
Vì vậy, xử lý nước rác là một trong những vấn đề hết sức quan trọng và
cấp bách hiện nay tại các đô thị. Nó không những ảnh hưởng rất lớn tới môi
trường khu vực bÃi rác và các lưu vực, thuỷ vực có liên quan mà còn ảnh

hưởng tới vệ sinh môi trường, cảnh quan của các đô thị, nơi phát sinh các


11

nguồn rác thải nếu để xảy ra tình trạng các bÃi rác bị ngừng hoạt động do các
sự cố về nước rác gây ra.
Trong luận văn này, tôi tập trung nghiên cứu về nước rác, các phương
pháp xử lý nước rác, đánh giá hiện trạng một số hệ thống xử lý nước rác tại
bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn, thành phố Hà Nội và đề xuất một số giải pháp
nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của các hệ thèng xư lý n­íc r¸c.


12

Chương I :
tổng quan về quá trình hình thành nước rác và các
biện pháp xử lý nước rác
1.1. Khái quát về công tác quản lý chất thải rắn thành phố Hµ Néi
Thµnh phè Hµ Néi bao gåm 9 quËn vµ 12 huyện, trong đó hiện nay chỉ
có hai bÃi chôn lấp rác chính là bÃi rác Nam Sơn, thuộc huyện Sóc Sơn và bÃi
rác Kiêu Kị thuộc huyện Gia Lâm. Từ tháng 9/2006, bÃi rác Nam Sơn tiếp
nhận rác của địa bàn 9 quận nội thành và 4 huyện ngoại thành là Thanh Trì,
Từ Liêm, Sóc Sơn và Đông Anh. BÃi rác Kiêu Kị chỉ tiếp nhận rác của huyện
Gia Lâm.
Tổng khối lượng chất thải rắn phát sinh hàng ngày trên địa bàn thành
phố Hà Nội từ 3.500 - 3.700 tấn/ngày, số liệu được chỉ ra trong bảng 1.1,
trong đó rác sinh hoạt hiện nay là 2.200 tấn ngày.
Bảng 1.1. Khối lượng chất thải rắn phát sinh tại thành phố Hà Nội :
TT

Nguồn phát sinh

1

Chất thải rắn sinh hoạt
Chất thải rắn công nghiệp (trong
đó chất thải nguy hại ~30%)
Chất thải rắn xây dựng
Chất thải y tế nguy hại
Phân bùn bể phốt
Tổng cộng

2
3
4
5
6

Khối lượng
(tấn/ngày)
2004
2006
1.979
2.200

Khối lượng
(tấn/năm)
2004
2006

722.335
803.000

Tỷ lệ
(%)
2004 2006
56,8
57,3

300

350

99.000

128.000

7,8

9,0

850
1,5
350
3480,5

950
2,0
370
3.872

310.000
547,5
127.750
1.259.882

347.000
720
135.000
1.413.720

24,6
0,043
10,14
100

24,5
0,052
9,55
100

(Nguồn : Công ty Môi trường đô thị Hà Nội)
Khoảng 90% rác sinh hoạt được thu gom và xử lý bằng phương pháp
chôn lấp tại Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn - Sóc Sơn (gọi tắt là bÃi
rác Nam Sơn), còn khoảng 5% được xử lý thành phân bón hữu cơ vi sinh
(compost) tại nhà máy chế biến phân vi sinh Cầu Diễn (huyện Từ Liêm). Còn
lại khoảng 5% rác thải được các người đồng nát và các cơ sở tái chÕ thu håi.


13

Chất thải y tế nguy hại được đốt tại lò đốt rác y tế Cầu Diễn và chất thải
công nghiệp được xử lý tại khu xử lý chất thải công nghiệp nằm trong Khu
liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn bằng phương pháp đốt và lưu giữ trong các
hầm chứa bê tông.
Đặc điểm quan trọng nhất của rác thải sinh hoạt là thu gom hỗn hợp,
không được phân loại tại nguồn, khi rác được vận chuyển lên bÃi rác mới
được tận thu một phần bởi những người bới rác. Thành phần chất thải rắn
thành phố Hà Nội chủ yếu là các chất hữu cơ (chiếm khoảng 50%), các chất
vô cơ như phế thải xây dựng, thuỷ tinh, sành sứ cũng chiếm tỷ lệ lớn (khoảng
25%), còn lại là các thành phần khác như kim loại, nhựa tổng hợp... Thành
phần chất thải rắn thành phố Hà Nội được chỉ ra ở bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thành phần chất thải rắn thành phố Hà Nội
Tỷ lệ % so với tổng lượng chất thải rắn
Năm 1995
Năm 2003
Hữu cơ
51,9
49,1
Giấy, vải
4,2
1,9
Nhựa, cao su, da, gỗ,
16,5
4,3
lông/tóc, lông gia cầm
(nhựa là 15,6%)
Kim loại
0,9
6,0

Thuỷ tinh
0,5
7,2
Chất trơ
38,0
18,4
Khác
0,2
0,4
(Nguồn : Báo cáo Diễn biến môi trường Việt Nam 2004 - Chất thải rắn)
Thành phần chất thải

Hình 1.1. chỉ ra quy hoạch tổng thể quản lý chất thải rắn thành phố Hà
Nội đến năm 2020. Tuy nhiên, hiện tại thành phố Hà Nội chỉ còn 2 bÃi rác
đang hoạt động là bÃi rác Nam Sơn huyện Sóc Sơn và bÃi rác Kiêu Kị huyện
Gia Lâm. Trong đó, bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn tiếp nhận xử lý khaỏng 80%
tổng lượng rác thải sinh hoạt và 100% rác thải công nghiệp của thành phố.
Khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn nằm trên địa bàn các xà Nam
Sơn, Bắc Sơn và Hồng Kỳ thuộc huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội, có tổng
diện tích 83 ha. Mặt bằng quy hoạch tổng thể khu liên hợp xử lý chất thải


14

Nam Sơn - Sóc Sơn được chỉ ra trên hình 1.2. Trong đó có các công trình và
hạng mục chính như sau :
+ Khu vực các ô chôn lấp rác (chiÕm tû lƯ lín nhÊt) bao gåm 09 « ch«n
lÊp, tổng diện tích 60 ha, thời gian hoạt động theo thiết kế từ năm 1999
đến hết năm 2016. Cao độ đổ rác cuối cùng là +39,00 tại vị trí đỉnh bÃi
rác so với cao độ đáy bÃi bình quân là +5,00 đến +6,50.

+ Khu xử lý chất thải rắn công nghiệp có diện tích 5,15 ha trongđó có
các hầm lưu giữ chất thải nguy hại, lò đốt rác công nghiệp, trạm xử lý
nước thải công nghiệp.
+ Khu chế biến rác thành phân bón hữu cơ vi sinh (compost) có diện
tích 9,8 ha.
+ Khu đốt rác sinh hoạt diện tích 5,9 ha.
+ Khu xư lý n­íc r¸c cã diƯn tÝch 4,11 ha.
+ Hệ thống đường giao thông nội bộ trong khu liên hiệp.
+ Khu vực trạm cân điện tử, rửa xe, nhà kho, nhà sản xuất hoá chất.
+ Khu vực văn phòng, nhà hành chính, phụ trợ.
+ Hàng rào và hành lang cây xanh cách ly giữa khu liên hiệp với môi
trường bên ngoài.
+ Hệ thống các điểm quan trắc môi trường nước ngầm, nước mặt, nước
rác.
Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Nam Sơn - Sóc Sơn (gọi tắt là bÃi rác
Nam Sơn) hoạt động từ tháng 5/1999. Đến nay, đà tiếp nhận và xử lý hơn
3.000.000 tấn rác thải sinh hoạt và 30.000 tấn chất thải công nghiệp. Đây là
khu xử lý rác được thiết kế và xây dựng hiện đại nhất ở khu vực phía Bắc, các
khu chôn lấp rác theo tiêu chuẩn bÃi chôn lấp hợp vệ sinh hiện hành.
Quy trình xử lý rác thải sinh hoạt tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn :
Rác được chở từ thành phố lên bằng các xe tải có trọng tải từ 3,5 tấn
đến 15 tấn, có thiết bị nén ép. Trước khi vào bÃi, các xe chở r¸c qua hƯ thèng


15

cân điện tử để xác định khối lượng rác, sau đó đi vào các ô chôn lấp rác để đổ
rác.
Rác được đổ thành từng lớp trong ô chôn lấp với chiều dày từ 3 5m/lớp rác. Trong quá trình san lấp, rác được phun một lượng hoá chất khử
mùi EM (Effective Microognisms) để khử mùi hôi, phun thuốc diệt côn trùng,

đầm nén bằng máy ủi và máy đầm rung 30 tấn để đạt dung trọng 750 - 850
kg/m3. Sau mỗi lớp rác, phủ một lớp đất dày 0,2 - 0,3m và cũng san ủi, đầm
nén chặt.
BÃi rác được lắp đặt hệ thống các ống thoát khí ga để thoát tán khí ga
giảm thiểu nguy cơ gây cháy nổ và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân
huỷ rác.
Nước rác hình thành trong quá trình chôn lấp rác được tách ra từ các ô
chôn lấp, thu gom bằng hệ thống các rÃnh và hố thu, bơm về khu vực lưu chứa
để xử lý.
Khi bÃi rác đạt cao độ cho phép của từng giai đoạn theo quy định, thực
hiện đóng bÃi tạm thời hoặc đóng bÃi theo quy hoạch bằng một lớp phủ
polymer tách nước mưa, sau đó phủ các lớp đất dày từ 0,6 - 1,0m và trồng cây
xanh.
Công tác xử lý chất thải tại bÃi rác bao gồm hai viƯc chÝnh :
- Xư lý r¸c.
- Xư lý n­íc r¸c.
I.2. Quá trình hình thành nước rác
Như đà nêu ở phần giới thiệu về khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam
Sơn - Sóc Sơn, quá trình xử lý rác tại bÃi rác có ảnh hưởng rất lớn đến việc xử
lý nước rác.
BÃi rác Nam Sơn cũng như tất cả các bÃi rác của nước ta, rác được xử lý
bằng phương pháp chôn lấp, không có phân loại tại nguồn và phân loại tại bÃi,
chỉ có một tỷ lệ rất nhỏ được thu hồi do các người bới rác.


16

Theo quy trình công nghệ chôn lấp rác đối với các bÃi chôn lấp hợp vệ
sinh, các lớp rác được san gạt, đầm nén để đạt dung trọng 800 - 1000 kg/m3.
Sau mỗi lớp rác dày 3 - 5 m được phủ bằng một lớp đất dày 0,2 m, nên trong

bÃi rác sẽ xảy ra quá trình phân huỷ yếm khí của rác hữu cơ.
Ví dụ : Rác chôn lấp tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn có tới 90% là rác
thải sinh hoạt, chủ yếu là chất hữu cơ, còn lại là các thành phần khác.
Ban đầu, khi chưa đầm nén, trong đống rác xảy ra quá trình phân huỷ
hiếu khí các chất hữu cơ trong thành phần của rác dưới tác dụng của vi sinh
vật theo phương trình tổng quát sau [8] :
C a H b O c N d + mO 2 + chÊt dinh d­ìng → nC w H x O y N z + sCO 2 +
rH 2 O
+ (d - nz)NH 3 + Q
CaHbOcNd +

(4a − b − c − 3d )
O 2 + chÊt dinh d­ìng → aCO 2 +
4
(b − 3d )
H 2 O + dNH 3 + Q
2

Trong ®ã : C a H b O c N d là công thức hoá học của chất hữu cơ có trong
thành phần rác thải [8].
Chất hữu cơ + O 2 + Vi sinh vËt + ChÊt dinh d­ìng → TÕ bµo VSV mới
+ Chất hữu cơ còn lại + CO 2 + Q
Sau khi chôn lấp san gạt, đầm nén bÃi rác thì trong bÃi rác xảy ra quá
trình phân huỷ yếm khí các chất hữu cơ có trong thành phần của rác theo phản
ứng sinh học :
Chất hữu cơ + H 2 O + Vi sinh vËt + ChÊt dinh d­ìng Tế bào VSV
mới + Chất hữu cơ còn lại + CO 2 + H 2 S + NH 3 + Q
C a H b O c N d + rH 2 O + Vi sinh vËt +chÊt dinh d­ìng → nC w H x O y N z +
mCH 4 + sCO 2 + (d - nx)NH 3 + Q
Quá trình phân huỷ điều kiện yếm khí xảy ra hoàn toàn theo phản ứng

sinh học sau :


17

CaHbOcNd +

(4a − b − c − 3d )
(4a + b − 2c − 3d )
H2O →
CH 4 +
4
8

(4a − b + 2c + 3d )
CO 2 + dNH 3 + Q
8

Trong rác thải chứa hầu hết các chất hữu cơ như protein, gluxit, lipit bị
phân giải :
Sự phân giải protein :
+ Thuỷ phân protein thành các mạch ngắn hơn (peptit) [2] :
Protein (proteaza) → Peptit (peptrodaza) → Axit amin
+ Khử axit amin bằng thuỷ phân tạo ra NH 3 và rượu : [2]
R - CHNH 2 - COOH NH 3 + R - CH = CH - CH 2 OH
Hc : R - CHNH 2 - COOH → NH 3 + R - CH = CH - CH 2 COOH
+ Mất amin trực tiếp tạo thành sản phẩm là axit hữu cơ (axit béo) :
R - CH 2 - CHNH 2 - COOH → NH 3 + R - CH = COOH
KhÝ NH 3 sinh ra trong m«i trường nước tạo thành amoni NH 4 + [2]:
NH 3 + H 2 O → NH 4 + + OHSù phân giải gluxit :

+ Phân giải gluxit đơn giản : Trong điều kiện yếm khí
Gluxit Axit hữu cơ pH Chất trung tính (rượu, aceton) [2]
+ Phân giải gluxit tạo thành đường [2] :
Xyloza, Hexoza (C 6 ) → Pentoza (C 5 ) → C 4 → C 3 C 2 6C 1
Sự phân giải lipit :
+ Thuỷ phân lipit do điều kiện độ ẩm cao, nhiệt độ cao trong quá trình
rác lên men phân huỷ bởi các vi sinh vật [2] :
Lipit Rượu + Axit béo
+ Phân giải lipit do enzim từ vi sinh vËt [2] :
Lipit (lipidaza) → R­ỵu → Axit bÐo (M lớn)
Theo các phản ứng phân huỷ chất hữu cơ trong rác trình bày ở trên, sản
phẩm phân huỷ rác sẽ tích tụ trong nước rác do độ ẩm trong r¸c rÊt cao, thËm


18

chí trong thực tế, rác luôn bị ngâm nước. Do đó, nước rác chứa rất nhiều thành
phần ô nhiễm hữu cơ như các axit béo, axit amin, NH 4 +, BOD, COD, và các
chất trơ khó phân huỷ. Trong các chất khó phân huỷ có các axit humic, fulvic,
lignin, tanin... các chất này gây màu tối sẫm cho nước rác, và chỉ có khả năng
xử lý màu bằng phương pháp hoá học hoặc hấp phụ bằng than hoạt tính.
Nước rác trong các ô chôn lấp ngay sau khi hình thành có hàm lượng
các chất ô nhiễm rất cao, đối với BOD tõ 10.000 - 20.000 mg/l, ®èi víi COD
tõ 8.000 - 12.000 mg/l, đối với NH 4 + khoảng 1500 mg/l... Do đó, nếu lấy nước
rác tươi để xử lý sẽ phức tạp về công nghệ và không kinh tế.
Nếu tận dụng ô chôn lấp rác như bể ủ yếm khí thì sẽ xử lý gần hết các
chất có khả năng phân huỷ sinh học trong nước rác.
Theo kết quả phân tích quan trắc môi trường bÃi rác Nam Sơn - Sóc
Sơn, hàm lượng NH 4 + trong nước rác đầu vào chiếm tỷ lệ 60 - 85% hàm lượng
T - N đối với nước rác tươi, và chiếm tới 85 - 95% hàm lượng T - N đối với

nước rác đà lưu chứa dài ngày tại hồ chứa H3.
Sự tăng tỷ lệ NH 4 + so với T - N là do quá trình amoni hoá các hợp chất
chứa nitơ, chủ yếu là hợp chất hữu cơ, đó là quá trình vô cơ hoá nitơ hữu cơ :
+ Quá trình amoni hoá urea (Thuỷ phân đơn giản) :
NH 2 - CO - NH 2 + 2H 2 O → OH - CO - OH + 2NH 3 → (NH 4 ) 2 CO 3
→ CO 2 ↑ + 2NH 3 + H 2 O [2]

+ Quá trình amoni hoá protein :
ã Giai đoạn 1 : Thuỷ phân
Protein + Proteaza Peptit + Pepidaza Axit amin
ã Giai đoạn 2 : Khử amin
Khử bằng quá trình thuỷ phân :
R - CHNH 2 - COOH + H 2 O → R - CH 2 - COOH + NH 3 [2]
R - CHNH 2 - COOH + H 2 O → R - CH 2 - OH + NH 3 + CO 2 [2]
Khử bằng quá trình oxy hoá :


19

R - CHNH 2 - COOH + 1/2 O 2 → R - CO - COOH + NH 3
R - CHNH 2 - COOH + 1/2 O 2 → R - COOH + NH 3 + CO 2
Khö amin b»ng quá trình khử :
R - CHNH 2 - COOH + 2H+ → R - CH 2 - COOH + NH 3
R - CHNH 2 - COOH + 1/2 O 2 → R - CH 3 + NH 3 + CO 2
Khö amin b»ng mÊt amin trùc tiÕp :
R - CH 2 - CHNH 2 - COOH + Desaminaza → R - CH = CH - COOH + NH 3
• Giai đoạn 3 : Phân giải hoàn toàn
Phân giải yếm khí : → CO 2 + CH 4 + H 2 S + Mercaptan + Indol + Scatol
Phân giải hiếu khí : → CO 2 + H 2 O + NO 3 - + NO 2 Ta thấy rằng, quá trình xử lý chôn lấp rác và phân huỷ của rác trong bÃi
rác cuối cùng tạo ra các sản phẩm ô nhiễm hữu cơ BOD, COD, các hợp chất

chứa nitơ, phôtpho... [2]
Đối với các hợp chất chứa nitơ, qua các quá trình phân huỷ, sản phẩm
chủ yếu tạo thành là amoni. Thêi gian l­u cµng dµi, tû lƯ amoni trong n­íc rác
càng cao, chiếm 85 - 95% trong hàm lượng T - N. Do đó, việc xử lý các hợp
chất chứa nitơ trong nước rác chính là xử lý amoni. Các thành phần khác như
nitrit, nitrat có hàm lượng nhỏ, thường dưới mức cho phép của tiêu chuẩn thải
nên có thể xử lý đơn giản hơn nhiều so với xử lý amoni [2] [3].
1.3. Một số thông số đặc trưng quan trọng của nước rác
a. Tổng hàm lượng cacbon trong hợp chất hữu cơ (TOC - total organic
carbon):
Một phần hoà tan của nó là lượng cacbon hữu cơ hoà tan (DOC dissolved organic carbon). Lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá được bằng
phương pháp hoá học ứng với thông số nhu cầu oxy hoá học (COD - chemical
oxygen demand). Nếu dùng tác nhân oxy hoá là kali permanganat gọi là COD
(KMnO 4 ), nÕu dïng kali cromat gäi lµ COD (K 2 Cr 2 O 7 ). Nhu cÇu oxy sinh ho¸


20

(BOD - biochemical oxygen demand) là đại lượng đặc trưng cho lượng chất
hữu cơ có thể phân huỷ được nhờ vi sinh vËt.
L­ỵng cacbon tỉng TOC bao gåm l­ỵng cacbon trong hợp chất hữu cơ
hoà tan DOC và dạng hạt không tan (POC - particulate organic carbon), thông
thường để đánh giá chất lượng nước thì dùng chỉ số TOC. Với các nguồn nước
không bị ô nhiễm, DOC thường có giá trị 1 - 2 mg/l, với các vùng nhiễm bẩn
do tù nhiªn, DOC cã thĨ lªn tíi 5 mg/l.
b. Nhu cầu oxy hoá học, COD (Chemical Oxygene Demand)
Để oxy hoá chất hữu cơ cần phải dùng một lượng chất oxy hoá dưới
một điều kiện phản ứng cụ thể. Lượng chất oxy hoá tiêu hao trong quá trình
oxy hoá ứng với lượng chất hữu cơ có thể oxy hoá trong điều kiện đó và được
quy đổi thành lượng oxy tương ứng.

Các chất hữu cơ tồn tại trong nước có hoạt tính hoá học rất khác nhau,
khi bị oxy hoá không phải hợp chất nào cũng chuyển hoá thành nước và CO 2
nên giá trị COD thường là nhỏ hơn nhiều giá trị tính từ phản ứng hoá học đầy
đủ. Mặt khác, trong nước có thể tồn tại một số hoá chất vô cơ cũng bị oxy hoá,
nó làm tăng COD.
Xác định nhu cầu oxy hoá hoá học bằng chất KMnO 4 là phương pháp
cũ, dùng để kiểm tra chất lượng các nguồn nước. Phương pháp này áp dụng
cho các đối tượng nước từ nguồn tự nhiên dùng cho sinh hoạt (nước ngầm,
nước mặt).
Trị số COD (KMnO 4) có thể tính theo l­ỵng mg KMnO 4 /l hay mgO 2 /l.
N­íc Ýt bị tạp chất hữu cơ có giá trị COD (KMnO 4 ) nhỏ hơn 3mgO 2 /l. Tiêu
chuẩn thường áp dụng cho nước sinh hoạt là nhỏ hơn 5 mgO 2 /l. K 2 Cr 2 O 7 lµ
chÊt oxy hoá mạnh hơn KMnO 4 . Phương pháp này hiện nay thường được sử
dụng.
Đối với nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn, hàm lượng COD tại các
hồ chứa nước rác có giá trị bình quân từ 500 - 1500 mg/l, cao nhÊt lµ 5000


21

mg/l và thấp nhất là 200 mg/l. Lượng chất hữu cơ không có khả năng phân
huỷ sinh học có giá trị khoảng 300 - 400 mg/l và một phần có khả năng loại
bỏ bằng phương pháp keo tụ [10].
c. Nhu cầu oxy sinh hoá, BOD (Biochemical Oxygene Demand)
Là đại lượng đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ có thể phân huỷ
được bởi vi sinh vật. Giá trị đo được trong phòng thí nghiệm thường lệch so
với quá trình xảy ra trong tự nhiên do sự khác biệt về oxy hoà tan, thay đổi
nhiệt độ, chủng loại vi sinh. Điều kiện tiến hành xác định BOD ở 20oC trong
thời gian 5 ngày. Thời gian được chọn là 5 ngày ứng với thời gian dài nhất
nước được giữ ở nhiệt độ 20oC.

BOD là lượng oxy mà các vi sinh vật ưa khí sử dụng trong quá trình trao
đổi chất mà các chất hữu cơ đóng vai trò cơ chất và quá trình oxy hoá tạo
thành các sản phẩm vô cơ bền nh­ CO 2 , SO 4 2-, PO 4 3-, NH 3 và cả NO 3 -. Giá trị
BOD chỉ có thể lặp lại trên cùng mẫu nước khi điều kiện thực nghiệm rất ổn
định, mọi sự dao động đều dẫn đến kết quả khác nhau. Thông thường giá trị
BOD đạt giá trị tối đa sau khoảng 20 ngày, gọi là giá trị BOD cuối. Do thời
gian quá dài nên ng­êi ta chØ thùc hiƯn 5 ngµy, tøc lµ theo một quy ước nhất
định, trong thời gian đó BOD đo được đạt khoảng 70% giá trị BOD cuối cùng
và gọi là BOD 5 .
Đối với nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn, hàm lượng BOD có giá
trị bình quân từ 300 - 1500 mg/l, cao nhất là 2300 mg/l và thấp nhất là 50
mg/l.
d. Màu sắc :
Màu sắc của nước là do các chất bẩn trong nước gây nên. Màu sắc của
nước ngoài ảnh hưởng đến độ sạch của nước còn ảnh hưởng nhiều đến thẩm
mỹ và chất lượng sản phẩm của nước, đặc biệt là nước sau khi được xử lý.
Màu sắc của nước là do :


22

- Các chất hữu cơ phần chiết xuất của thực vËt gäi lµ mµu thùc, mµu nµy
rÊt khã xư lý bằng các phương pháp đơn giản. Ví dụ các mùn humic làm nước
có màu vàng; các loài thực vật thuỷ sinh như rong, tảo làm nước có màu xanh.
- Các chất vô cơ là những hạt rắn có màu gây ra, gọi là màu biểu kiến,
màu này xử lý đơn giản hơn. Ví dụ các hợp chất của sắt hoá trị +3 không tan
làm nước có màu nâu đỏ. Nước thải sinh hoạt hay nước thải công nghiệp là
hỗn hợp của màu thực và màu biểu kiến thường gây màu xám hoặc màu tối.
Đơn vị đo độ màu là Pt/Co.
Đối với nước rác tại bÃi rác Nam Sơn có độ màu bình quân từ 700 1500 Pt/Co do có nhiều chất hữu cơ gây màu tối sẫm như axit humic, axit

fulvic, lignin, tanin và các chất rắn lơ lửng [7].
e. Hàm lượng chất rắn :
Chất rắn có trong nước có thể là do :
- Các chất vô cơ ở dạng hoà tan (các muối) hoặc các chất không tan như
đất, cát, đá ở dạng huyền phù hoặc cặn lắng.
- Các chất hữu cơ như vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, động vật nguyên
sinh...) và các chất hữu cơ tổng hợp như phân bón, chất thải công nghiệp.
Chất rắn ảnh hưởng tới chất lượng nước và phương pháp xử lý nước.
Một số chỉ tiêu biểu thị hàm lượng chất rắn như sau :
+ Tổng lượng chất rắn TS (Total Solid).
Tổng lượng chất rắn là trọng lượng khô tính bằng mg của phần còn lại
sau khi bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ rồi sấy khô ở 103oC cho tới
khi trọng lượng không đổi, đơn vị tính bằng mg/l.
+ Chất rắn huyền phù hay chất rắn lơ lửng SS (Suspend Solid) :
Chất rắn huyền phù hay chất rắn lơ lửng là chất rắn ở dạng lơ lửng trong
nước. Hàm lượng chất rắn lơ lửng SS là trọng lượng khô của phần chất rắn còn
lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi läc 1 lÝt mÉu n­íc qua phƠu läc rồi sấy khô ở
103oC - 105oC tới khi trọng lượng không đổi. Đơn vị tính bằng mg/l.


23

+ Chất rắn hoà tan DS (Disolved Solid) :
Hàm lượng chất rắn hoà tan chính là hiệu số của tổng lượng chất rắn và
hàm lượng chất rắn lơ lửng. Đơn vị tính bằng mg/l.
DS = TS - SS
+ Chất rắn bay hơi VS (Vapour Solid) :
Hàm lượng chất rắn bay hơi là trọng lượng mất đi khi nung lượng chất
rắn lơ lửng SS ở 550oC trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian này
phụ thuộc vào loại nước thải đưa xác định. Đơn vị có thể là mg/l hoặc %SS,

%TS.
+ ChÊt r¾n cã thĨ l¾ng :
ChÊt r¾n cã thĨ lắng là thể tích (tính bằng ml) phần chất rắn của 1 lít
mẫu nước đà lắng xuống đáy phễu sau một khoảng thời gian nhất định
(thường là 1 giờ). Đơn vị tính bằng ml/l.
Đối với nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn, hàm lượng chất rắn lơ
lửng có giá trị bình quân từ 200 - 350 mg/l, cao nhất là 450 mg/l [10].
f. Hàm lượng nitơ :
Nitơ và photpho là những nguyên tố chủ yếu cần thiết cho các sinh vật
nguyên sinh và thực vật phát triển. Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chủ yếu sau :
Nitơ hữu cơ (N - HC), nitơ amoniac (N - NH 3 ), nit¬ nitrit (N - NO 2 -), nitơ
nitrat (N - NO 3 -), và nitơ tự do (N 2 ).
Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ là protein và các sản phẩm phân huỷ củ
nó như axit amin, chất thải của người và động vật.
Hai dạng hợp chất vô cơ chứa nitơ có trong nước thải là nitrit và nitrat.
Nitrat (NO 3 -) là sản phẩm oxy hoá cuả amoni (NH 4 +) khi tồn tại oxy, thường
gọi là quá trình nitrat hoá. Còn nitrit (NO 2 -) là sản phẩm trung gian của quá
trình nitrat hoá, nitrit là hợp chất không bền vững dễ bị oxy hoá thành nitrat.
Bởi vì amoni tiêu thụ oxy trong quá trình nitrat hoá và các sinh vật
nước, rong, tảo dùng nitrat làm thức ăn để phát triển, cho nên nếu hàm lượng


24

nitơ trong nước thải xả ra sông, hồ quá mức cho phép sẽ gây ra hiện tượng phú
dưỡng, kích thích sự phát triển nhanh của rong, tảo làm bẩn nguồn nước.
Nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn, hàm lượng các hợp chất nitơ
(tổng nitơ) có giá trị bình quân từ 350 - 500 mg/l, cao nhất là 670 mg/l. Trong
đó, hàm lượng amoni chiếm khoảng 60 - 90% hàm lượng tổng nitơ, hàm lượng
nitrat dưới 50 mg/l, hàmlượng nitrit dưới 5 mg/l [10].

g. Hàm lượng phôtpho :
Do các hợp chất chứa phôtpho là nguyên nhân chính gây ra sự phát triển
"bùng nổ" của tảo ở một số nguồn nước mặt nên việc kiểm soát hàm lượng
các hợp chất chứa phôtpho trong nước thải rất quan trọng. Phôtpho trong nước
mặt và nước thải thường tồn tại ở các d¹ng orthophotphat (PO 4 3-, HPO 4 2-,
H 3 PO 4 ) hay polyphophat [Na 3 (PO 4 ) 6 ] và phôtphat hữu cơ.
Chỉ tiêu phôtpho có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm soát sự hình
thành cặn rỉ, ăn mòn và xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học.
Nước rác tại bÃi rác Nam Sơn - Sóc Sơn có hàm lượng phôtpho thấp,
bình quân từ 4 - 10 mg/l, cao nhất là 18 mg/l. Hàm lượng phôtpho thÊp cã thĨ
do trong n­íc r¸c cã mét sè ion kim loại có khả năng tạo kết tủa với phôtphat
như Ca2+ tạo thành phôtphat canxi ít tan.
h. Một số đặc trưng ảnh hưởng đến công nghệ xử lý :
Độ kiềm, sulfat, clorua là các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý vi
sinh. Độ kiềm (bicacbonat) là thành phần cơ chất của loại vi sinh oxy hoá
amoni (nitrosomonas, nitrobacter), trong quá trình xử lý hiếu khí, kiềm bị tiêu
hao khoảng 7g/g amoni, tuy nó được bù lại (sinh ra khoảng 40% trong quá
trình khử nitrat). Độ kiềm của nước rác cao, có thể đạt giá trị tối đa 4000
mg/l. Sulfat là nguyên liệu của quá trình chuyển hoá vi sinh (thiobacillus)
thành sản phẩm ion sulfua trong điều kiện yếm khí.
Clorua hầu như không tham gia vào quá trình chuyển hoá nhưng nó là
yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính vi sinh trong nhiều quá trình xử lý vi sinh