Nghiên cứu xử lí chất hữu cơ khó phân hủy trong nước nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ kết hợp với quá trình fenton

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2014 – 2018, đƣợc sự nhất trí của
trƣờng Đại học Lâm nghiệp – Khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Mơi trƣờng, tơi đã
thực hiện khóa luận tốt nghiệp “Nghiên cứu xử lí thơng số COD trong nước nước rỉ
rác bằng phương pháp keo tụ kết hợp với quá trình fenton”.
Nhân dịp này tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, cô giáo đã tận
tình hƣớng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, rèn luyện tại trƣờng Đại học
Lâm nghiệp Việt Nam .Qua đây cho phép tơi đƣợc bày tỏ lịng biết ơn và lời cảm ơn
chân thành đến Th.s Nguyễn Thị Ngọc Bích – Trung tâm phân tích mơi trƣờng và ứng
dụng không gian khoa Quản lý tài nguyên rừng và Môi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm
Nghiệp và cán bộ,công nhân viên khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây –
huyện Ba Vì - Hà Nội đã giúp tơi hồn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp một cách
hồn chỉnh nhất. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, kinh nghiệm và trình độ bản thân cịn
hạn chế do đó khơng thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tơi rất mong nhận đƣợc
sự đóng góp ý kiến của các thầy cơ giáo và bạn bè để đề tài khóa luận đƣợc hồn thiện
hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội,ngày 07 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Dƣơng Thị Minh Hằng

i


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................. ii
DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................... v
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... vi

ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. .............................. 2
1.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác. .............................................................................. 2
1.1.1. Khái niệm và phân loại nƣớc rỉ rác ............................................................. 2
1.1.2. Nguồn gốc nƣớc rỉ rác ................................................................................. 2
1.1.3. Thành phần và đặc tính của nƣớc rỉ rác ...................................................... 3
1.1.4. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác trên thế giới ..................................... 5
1.1.5. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác Việt Nam ......................................... 7
1.1.6. Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá nƣớc rỉ rác ................................................ 9
1.2. Tác động của nƣớc rỉ rác đối với đời sống con ngƣời và môi trƣờng ......... 11
1.2.1. Ảnh hƣởng đến môi trƣờng ....................................................................... 11
1.2.2. Ảnh hƣởng đến con ngƣời......................................................................... 12
1.3. Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác ở Việt Nam ..................................................... 12
1.4 . Tổng quan các phƣơng pháp xử lí chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc rỉ rác. ..... 14
1.4.1. Phƣơng pháp xử lí sinh học....................................................................... 14
1.4.2. Phƣơng pháp xử lí cơ học ......................................................................... 14
1.4.3. Phƣơng pháp hóa lí.................................................................................... 14
1.4.4. Phƣơng pháp hóa học ................................................................................ 15
1.5. Phƣơng pháp keo tụ [9] ................................................................................ 17
1.5.1.Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 17
1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ .............................................. 18
1.5.3. Ứng dụng của phƣơng pháp keo tụ ........................................................... 19
1.6. Tổng quan về quá trình Fenton [19]............................................................. 20
ii


1.6.1. Quá trình fenton đồng thể ( cơ chế của quá trình fenton) ........................ 20
1.6.2. Quá trình fenton dị thể .............................................................................. 22
1.6.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình Fenton. ............................................ 22
1.7. Ứng dụng của tác nhân Fenton..................................................................... 24

CHƢƠNG 2. MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................... 26
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 26
2.1.1 Mục tiêu chung ........................................................................................... 26
2.1.2 Mục tiêu cụ thể ........................................................................................... 26
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................... 26
2.3. Nội dung đánh giá nghiên cứu ..................................................................... 26
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu. ............................................................................. 26
2.4.1. Phƣơng pháp kế thừa tài liệu..................................................................... 26
2.4.2. Phƣơng pháp ngoại nghiệp ....................................................................... 27
2.4.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ........................................................................ 27
2.4.4. Các giai đoạn tiến hành thí nghiệm ........................................................... 29
Chƣơng 3. ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU .......................................... 31
3.1. Vị trí địa lý và điều kiện tự nhiên ................................................................ 31
3.1.1. Huyện Ba Vì .............................................................................................. 31
3.1.2. Thị xã Sơn Tây .......................................................................................... 31
3.1.3. Khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây – huyện Ba Vì. .............. 32
3.2. Đặc điểm kinh tế xã hội ............................................................................... 33
3.2.1. Huyện Ba Vì ............................................................................................. 33
3.2.2. Thị xã Sơn Tây .......................................................................................... 34
3.2.3. Khu xử lý chất thải Xuân Sơn – thị xã Sơn Tây – huyện Ba Vì ............... 35
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 37
4.1. Kết quả khảo sát đặc tính của nƣớc rỉ rác tại khu vực nghiên cứu .............. 37
4.2. Kết quả về ảnh hƣởng của hàm lƣợng PAC đến hiệu suất xử lý COD........ 39
4.3. Xử lý COD trong nƣớc rỉ rác sau keo tụ bằng tác nhân Fenton .................. 41
iii


4.3.1. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý COD ............................................ 41
4.3.2. Ảnh hƣởng của tỷ lệ Fe2+/ H2O đến hiệu quả xử lý COD ......................... 43

4.3.3. Ảnh hƣởng của thời gian phản ứng đến hiệu quả xử lý COD tại các tỉ lệ
Fe2+/H2O2 khác nhau ........................................................................................... 45
4.4. Đề xuất giải pháp xử lý cho nƣớc rỉ rác khu chôn lấp Xuân Sơn. ............... 47
KẾT LUẬN – TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ......................................................... 50
KẾT LUẬN. ........................................................................................................ 50
TỒN TẠI ............................................................................................................. 50
KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác của các
bãi chôn lấp mới và lâu năm ................................................................................. 4
Bảng 1.2. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới ..................... 5
Bảng 1.3. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia ở khu vực châu Á ........... 6
ảng 1.4. Thành phần nƣớc rỉ rác của một số BCL tại Thành phố Hồ Chí Minh 8
Bảng 1.5. Thành phần nƣớc rỉ rác sau hệ thống xử lý tại

CL Nam Sơn – Hà

Nội ....................................................................................................................... 13
Bảng 2.1. Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm ......................................................... 27
Bảng 4.1: Đặc tính nƣớc thải bãi chơn lấp Xn Sơn ......................................... 37
Bảng 4.2. Kết quả về ảnh hƣởng của hàm lƣợng PAC đến hiệu suất xử lý COD .... 39
Bảng 4.3. Ảnh hƣởng của pH khuấy trộn đến hiệu suất xử lí COD......................... 41
Bảng 4.4. Kết quả về ảnh hƣởng của tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến hiệu quả xử lý COD . 43
Bảng 4.5. Ảnh hƣởng của thời gian khuấy trộn đến hiệu quả xử lý COD tại các tỉ

lệ Fe2+/H2O2 khác nhau ........................................................................................ 46

v


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.2 .Tốc độ khuấy ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ ......................................... 18
Hình 4.1. Biểu đồ ảnh hƣởng của hàm lƣợng PAC đến nồng độ COD sau xử lý. . 39
Hình 4.2. Biểu đồ ảnh hƣởng của hàm lƣợng PAC đến hiệu xuất xử lý COD ...... 40
Hình 4.3: Ảnh hƣởng của giá trị pH đến nồng độ COD. .......................................... 42
Hình 4.4. Ảnh hƣởng của giá trị pH đến hiệu suất xử lý COD ................................ 42
Hình 4.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến nồng độ COD .................................. 44
Hình 4.6. Ảnh hƣởng của tỉ lệ Fe2+/ H2O2 đến hiệu suất xử lý COD ....................... 44
Hình 4.7.Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hàm lƣợng COD ở các tỉ lệ
Fe2+/H2O2 khác nhau ........................................................................................... 46
Hình 4.8. Ảnh hƣởng thời gian phản ứng tới hiệu suất xử lý COD ở các tỉ lệ
Fe2+/H2O2 khác nhau ........................................................................................... 47
Hình 4.9. Sơ đồ khối hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác bãi chôn lấp Xuân Sơn ........... 48

vi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay,việc bảo vệ môi trƣờng đã trở thành quốc sách của nhiều quốc gia trên
thế giới, trong đó có Việt Nam.Thơng qua việc ban hành các luật bảo vệ mơi trƣờng,
huy động tịan bộ nhân lực và tài lực để cùng nhau xây dƣng một “lá chắn” bền vững
cho môi trƣờng. Nhƣng cùng với sự phát triển của đất nƣớc, nền kinh tế phát triển đời
sống xã hội đƣợc cải thiện mà cái đƣợc gọi là “ lá chắn” ngày càng bị hao mòn.
Việt Nam là một trong những quốc gia đang trong thời kì đi lên xã hội chủ nghĩa,

thực hiện q trình cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nƣớc, các cơng nghệ tiên tiến
đƣợc áp dụng vào quá trình xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng cũng nhƣ đầu tƣ và
quy trình sản xuất ngày càng phong phú, đặc biệt là các nghành công nghệ dệt và
nghành sản xuất thực phẩm. Cùng với sự phát triển đó mơi trƣờng cũng bị ảnh hƣởng
chủ yếu theo hƣớng tiêu cực. Bất cứ loại công nghiệp nào cũng sử dụng nguồn nƣớc
và thải ra không ít nƣớc thải trong quá trình sản xuất. Ƣớc tính có khoảng 7000 tấn
chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày. Hầu hết rác thải nƣớc ta chƣa đƣợc phân
loại tại nguồn, do đó gây nhiều khó khăn trong cơng tác quản lí và xử lí. Chơn lấp là
giải pháp chủ yếu đƣợc thực hiện. Tại các bãi chôn lấp đã sinh ra một loại nƣớc thải,
lƣợng nƣớc này khơng lớn nhƣng lại ơ nhiễm rất cao, đó chính là nƣớc rỉ rác. Loại
nƣớc có mùi chua và nồng độ mức ô nhiêm cao: chỉ số COD rất cao lên đến 75.000
mg/l, độ pH lại rất thấp dao động khoảng 4.3 – 5.4, SS lên đến 3.500 mg/l, hàm lƣợng
Nito cũng rất cao dao động từ 1.500 – 2.300 mg/l. Lƣợng nƣớc rỉ rác này nếu khơng
xử lí đứng mức sẽ ảnh hƣởng đến mơi trƣờng đất sau đó đến mạch nƣớc ngầm ảnh
hƣởng đến mơi trƣờng nƣớc. Vì vậy việc xử lí nƣớc rỉ rác đang là vấn đề nan giải và
cần các biện pháp hợp lí và có hiệu quả để xử lí ngay.
Trƣớc thực trạng nhƣ vậy, em đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu xử lí chất hữu cơ
khó phân hủy trong nước nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ kết hợp với quá trình
fenton “với mong muốn đƣa ra phƣơng án xử lí nƣớc rỉ rác thích hợp đảm bảo đạt tiêu
chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng, dễ
dàng thực hiện ở nhiệt độ thƣờng, thời gian xử lí nhanh, hóa chất dễ tìm và chi phí
thực nghiệm hợp lí.

1


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.
1.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác.
1.1.1. Khái niệm và phân loại nước rỉ rác

Theo nhà khoa học Tchobanoglous, 1993 nƣớc rỉ rác từ các bãi chơn lấp có thể
đƣợc định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan
hoặc các chất lơ lửng. Hay đƣợc hiểu là nƣớc rò rỉ sinh ra do nƣớc mƣa, nƣớc bề mặt
chảy tràn, nƣớc tƣới tiêu, nƣớc ngầm ngấm vào bãi chơn lấp hoặc là nƣớc có sẵn trong
chất thải rắn đem chôn lấp và nƣớc sinh ra từ các phản ứng hóa sinh phân hủy các chất
hữu cơ. Nƣớc rỉ rác chứa nhiều tạp chất hóa học.
Có 2 tiêu chí cơ bản để phân loại nƣớc rỉ rác: Phân loại theo đặc điểm, tính chất
và phân loại theo thời gian ( tuổi chôn lấp )
Theo đặc điểm và tính chất của nƣớc rỉ rác:
- Nƣớc rác tƣới: Nƣớc rỉ rác khi khơng có mƣa
- Nƣớc rác khi có nƣớc mƣa: Nƣớc mƣa thấm qua bãi rác và hịa lẫn nƣớc rác
theo đặc tính của bãi chơn lấp
- Nƣớc rác phát sinh từ bãi chôn lấp
Theo thời gian ( tuổi chôn lấp ):
- Nƣớc rác mới ( trẻ )

: Dƣới 5 năm

- Nƣớc rác trung bình

: Từ 5 – 10 năm

- Nƣớc rác đã ổn định ( già ) : Hơn 10 năm
1.1.2. Nguồn gốc nước rỉ rác
Nƣớc rỉ rác là nƣớc thấm qua các lớp rác , kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào
tầng đất dƣới bãi chơn lấp . Nƣớc rác đƣợc hình thành khi độ ẩm của rác vƣợt qua độ giữ
nƣớc ( độ giữ nƣớc của chất thải rắn – Field capacity – là lƣợng nƣớc lớn nhất đƣợc giữ
lại trong các lỗ rỗng mà khơng sinh ra dịng thấm hƣớng xuống dƣới tác dụng của trọng
lực ). Trong gia đoạn hoạt động của bãi chơn lấp, nƣớc rỉ rác hình thành chủ yếu do mƣa
và nƣớc “ ép “ từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén . Sự phân hủy chất hữu

cơ trong rác cũng phát sinh nƣớc rò rỉ nhƣng với lƣợng nhỏ.
Điều kiện khí tƣợng thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,
lƣợng mƣa ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng rò rỉ sinh ra . Tốc độ phát sinh nƣớc rỉ rác

2


dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong năm đầu tiên ,
phần lớn lƣợng nƣớc thâm nhập đƣợc hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng
của chất thải chôn lấp ; lƣu lƣợng nƣớc rỉ rác sẽ tăng dần trong thời gian bãi chôn lấp.
1.1.3. Thành phần và đặc tính của nước rỉ rác
Nƣớc rỉ ra từ các bãi chơn lấp rác khác nhau nói chung khơng giống nhau, đặc
tính nƣớc rỉ rác thƣờng khác nhau do có nhiều yếu tố ảnh hƣởng. Rất nhiều quá trình
biến đổi sinh học, hoá học và vật lý xảy ra xen kẻ, nối tiếp nhau trong suốt thời gian
rác đƣợc tập trung và chơn lấp trong điều kiện thiếu hoặc khơng có khơng khí, mơi
trƣờng pH và nhiệt độ cao trong bãi rác. Kết quả của hàng loạt quá trình biến đổi này
là tạo ra nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ gây ô nhiễm ở những cấp độ khác nhau
cũng nhƣ tạo ra nhiều hợp chất có cấu trúc hố học phức tạp ở những cấp độ khác
nhau, chúng cóthể dễ bị phân hủy sinh học hoặc khó hoặc khơng thể bị phân hủy sinh
học.Tuy vậy, đặc tính chung của tất cả các loại nƣớc rỉ rác bao giờ cũng có các thành
phần quan trọng sau đây:
(1) Thành phần các chất ô nhiễm hữu cơ; đặc trƣng ở tải lƣợng ô nhiễm theo
COD và BOD5 rất cao. Trong thành phần chất ô nhiễm hữu cơ, bao giờ cũng chứa hai
phần : phần chất ô nhiễm hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và phần chất ơ nhiễm hữu cơ
khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học. Ở các bãi rác thời gian chôn lấp không lâu
(<1-2 năm), tỷ số BOD/COD cao (>0,6), tức trong nƣớc rỉ rác này chứa nhiều thành
phần hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Ngƣợc lại ở các bãi rác thời gian chôn lấp lâu
(>10 năm) nƣớc rỉ rác có tỷ số OD/COD cũng thấp (<0,3), tức trong nƣớc rỉ rác này
chứa nhiều thành phần hữu cơ khó (hoặc khơng) bị phân hủy sinh học. Cùng với thời
gian chôn lấp rác, phần hữu cơ trong nƣớc rỉ rác giảm dần, nhƣng tỷ lệ thành phần các

chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học lại tăng lên đáng kể
(2) Thành phần các chất ô nhiễm vô cơ; chủ yếu là amoniac (NH3) nằm dƣới dạng ion
amoni (NH4+) trong nƣớc rỉ rác, thành phần này đƣợc tạo ra do sự phân hủy (thủy phân
và lên men) thành phần protein xác động vật hoặc thực vật trong rác thải. Đặc tính
quan trọng của thành phần amoniac trong nƣớc thải là chúng có hàm lƣợng rất cao,
đến trên 2000 mg/L và lại rất bền vững, không bị biến đổi theo thời gian, là thành phần
vô cơ khó xử lý nhất trong nƣớc rỉ rác.
(3) Thành phần các chất độc hại: vi trùng, vi khuẩn, mầm bệnh, virus các loại và một
số kim loại nặng

3


Bảng 1.1. Bảng số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác của các
bãi chơn lấp mới và lâu năm
Giá trị , mg/la

Thành phần

Bãi mới (dƣới 2 năm)
Khoảng

Trung bình

Bãi lâu năm
( trên 10 năm)

BOD5

2.0000 - 55.000

10.000

100 - 200

TOC

1.500 - 20.000

6.000

80 - 160

COD

3.000 - 90.000

18.000

100 - 500

Chất rắn hòa tan

10.000 - 55.000

10.000

1.200

Tổng chất rắn lơ lửng

200 - 2.000

500

100 - 400

Nito hữu cơ

10 - 800

200

80 - 120

Amoniac

10 - 800

200

20 - 40

Nitrat

05-40

25

05 - 10

Tổng lƣợng Photpho

05 - 100

30

05- 10

Othophotpho

01 - 08

20

04- 08

Độ kiềm theo CaCO3

1.000 - 20.900

3.000

200 - 1.000

pH

4,5 - 7,5a

6a

6,6 – 9a

Độ cứng theo CaCO3

300 - 25.000

3.500

200 - 500

Canxi

50 - 7.200

1.000

100 - 400

Magie

50 - 1.500

250

50 - 200

Clorua

200 - 5.000

500

100 - 400

Sunphat

50 - 1.825

300

20 - 50

Tổng sắt

50 - 5.500

60

20 - 200

a : thứ nguyên

( Nguồn: Intergrated Solid Waste Management)

Sự thay đổi về thành phần và tinhs chất nƣớc rỉ rác theo thời gian sẽ dẫn đến sự
khác nhau trong việc lựa chọn công nghệ và thông số thiết kế.
Hàm lƣợng chất hữu cơ nƣớc rỉ rác của bãi rác mới chƣa phủ đầy ( khoảng 1
hoặc 2 năm ) có thể lên đến 90.000 mg/l. Hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ giảm dần
theo tuổi bãi rác. Tƣơng tự, ti số

OD/COD cũng giảm dần theo thời gian. Mức độ

4


giảm dần này cho thấy chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh hóa giảm nhanh, trong khi đó hàm
lƣợng chất không phân hủy sinh học gia tăng theo tuổi tác.
1.1.4. Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới
Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chơn lấp khác nhau nhƣng nhìn
chung đều có các thành phần nƣớc rỉ rác nhƣ trên và chịu ảnh hƣởng bởi các yếu tố
chính nhƣ sau :
-

Phụ thuộc vào loại chất thải đƣợc đƣa vào chơn lấp;

-

Quy trình vận hành bãi chơn lấp : q trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp;

-

Thời gian vận hành bãi chơn lấp;

-

Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ khơng khí;

-

Điều kiện quản lý chất thải.

Các yếu tố này sẽ quyết định đến tính chất nƣớc rỉ rác . Thành phần đặc trƣng của
nƣớc rỉ rác tại một số nƣớc trên thế giới cụ thể trong bảng 1.2 và bảng 1.3
Bảng 1.2. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới
Columbia

Cannda

Đức

Pereira

Clover Bar

BCL CTR

( 5 năm)

(Từ năm 1975)

đô thị

-

7,2- 8,3

8,3

-

COD

mgO2/l

4.350 – 65.000

1.090

2.500

BOD

mgO2/l

1.560 -48.000

39

230

NH4

200 – 3.800

455

1.100

TKN

-

-

920

Thành phần

pH

Đơn vị

Chất rắn tổng cộng

mg/L

7.990 – 89.100

-

-

Chất rắn lơ lửng

mg/L

190 – 27.800

-

-

Tổng chất rắn hòa tan

mg/L

7.800 – 61.300

-

-

Tổng phosphat ( PO4)

mg/L

2-35

-

-

Độ kiềm tổng

mg/L

3.050 – 8.540

4.030

-

Ca

mg/L

-

-

200

Mg

mg/L

-

-

150

Na

mg/L

-

-

1.150

(Nguồn Lee & Jone , 1993, Diego Paredes, 2003, F. Wang et al, 2004)

5


Bảng 1.3. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia ở khu vực châu Á
Thái Lan
Đơn vị

Thành phần

Hàn Quốc

BCL

Sukdowop

Sukdowop

Pathumthani

NRR

NRR

1 năm

12 năm

5,8

8,2

7,8 – 8,7

pH

-

Độ dẫn điện

µS/cm

COD

mgO2/L

4.119 - 4.180

12.500

2.000

BOD5

mgO2/L

750 - 850

7.000

500

SS

mg/L

141 - 410

400

20

IS

mg/L

10.588 – 14.373

-

-

N-NH3

mg/L

1.764 – 2.128

200

1.800

N-Org

mg/L

300 - 600

-

-

Phospho tổng

mg/L

25 - 34

-

-

Cl-

mg/L

3.200 – 3.700

4.500

4.500

Zn

mg/L

0,873 – 1,267

-

-

Cd

mg/L

-

-

Pd

mg/L

0,09 – 0,330

-

-

Cu

mg/L

0,1 – 0,157

-

-

Cr

mg/L

0,485 – 0,657

-

-

Độ kiềm

mgCaCO3/L

-

2.000

10.000

VFA

mg/L

56 – 2,518

-

-

19.400 – 23.900

( Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002)
Tuy đặc điểm của các bãi chôn lấp và điều kiện khu vực khác nhau nhƣng nƣớc
rỉ rác đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao đối với nƣớc rỉ rác
mới và nồng độ COD, BOD thấp đối với CL cũ . Từ các số liệu trên cho thấy, khi giá
trị pH của nƣớc rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết các nồng độ chất ô nhiễm trong
nƣớc rỉ rác giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng độ NH3 trong nƣớc rỉ rác cũ rất
cao. Nồng độ các kim loại hầu nhƣ rất thấp, ngoại trừ nồng độ sắt .

6


Khả năng phân hủy sinh học của nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy
trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi CL đi vào ổn định. Sự thay
đổi này có thể đƣợc biểu thị qua tỉ lệ BOD5/COD, trong thời gian đầy tỉ lệ này có thể

lên đến 80 – 90%, với tỉ lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong
nƣớc rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học; đối với các CL cũ, tỉ lệ này thƣờng rất thấp nằm
trong khoảng 0,05 - 0,2, tỉ lệ thấp nhƣ vậy do nƣớc rỉ rác cũ chứa lignin, axit humic và
axit fulvic là những chất khó phân hủy sinh học.
1.1.5. Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam
Trên địa bàn cả nƣớc ta hiện nay chỉ có 121/458 bãi chôn lấp đƣợc xem là hợp vệ
sinh. Một số BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động nhƣ: BCL
Phƣớc Hiệp số 2, CL Gò Gai và CL Nam Sơn. Mặc dù CL đều thiết kế hệ thống
xử lý nƣớc rỉ rác nhƣng hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác vẫn chƣa xây dựng, đây cũng là
nguyên nhân gây tồn đọng nƣớc rỉ rác gây ô nhiễm môi trƣờng. Công suất xử lý của
các hệ thống xử lý nƣớc rác hầu nhƣ không xử lý hết đƣợc lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh
hằng ngày của

CL, do đó hầu hết các hồ chứa nƣớc rỉ rác ở các BCL hiện nay đều

trong tình trạng đầy.
Nƣớc rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những nguồn
gây ô nhiễm nhất với môi trƣờng,bốc mùi hôi thối nặng nề lan tỏa rộng, nƣớc rỉ rác có
thể ngấm xun qua mặt đất làm ơ nhiễm nguồn nƣớc ngầm và dễ dàng ô nhiễm nguồn
nƣớc mặt. Hơn nữa, lƣợng nƣớc rỉ rác có khả năng gây nhiễm nặng nề đến mơi trƣờng
sống vì nồng độ chất ô nhiễm trong nƣớc rất cao và nồng độ đáng kể.
Cũng nhƣ nhiều loại nƣơc thải khác, thành phần ( pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3,

SO4,...) và tính chất( khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí,...) của nƣớc rỉ rác

phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định
công nghệ xử lý. Thành phần nƣớc rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh
đƣợc trình bày trong Bảng 1.4

7

Bảng 1.4. Thành phần nƣớc rỉ rác của một số BCL tại Thành phố Hồ Chí Minh
CHỈ TIÊU
Thời gian lấy mẫu

ĐƠN VỊ

pH

Gị Gai

Phƣớc Hiệp

Đơng Thạch

Thg8-06

Thg8-06

Thg11-06

7.5 - 8.0

7.3 - 8.3

8.0 - 8.2

9800 -16100

6500 - 8470

9100 - 11100

TDS

mg/L

Độ cứng tổng

mgCaCO3

Ca2+

mg/L

40 - 165

SS

mg/L

90 - 4000

COD

mgO2/L

39614 - 5970

24000 - 57300

916 - 1702

BOD

mgO2/L

1010 - 1430

240 - 2120

235 - 735

N-NH3

mg/L

1360 - 1720

1590 - 2190

520 - 785

N- hữu cơ

mg/L

-

252 - 400

-

SO4

mg/L

-

-

30 - 45

Humic

mg/L

297

767

275 - 375

Phospho tổng

mg/L

14 - 55

07 - 20

11 - 18

Mg2+

mg/L

119

-

373

Fe tổng

mg/L

13

-

64 -120

Al

mg/L

-

-

-

Cu

mg/L

0,22

-

0,1 - 0,14

Pb

mg/L

0,076

-

0,006 - 0,05

Mn

mg/L

0,204

-

0,66 - 0,73

590

1520 - 1860
110 - 6570

100 - 190
169 -240

(Nguồn : CENTENMA, 2014)
Số liệu phân tích thành phần nƣớc rỉ rác cho thấy nƣớc rỉ rác tại 3 CL đều có
tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến 50000 mO2/L, tỉ lệ
BOD5/COD cao trong khoảng 0,5 – 0,9 ; nồng độ NH3 không cao, giá trị pH thấp.
Bảng số liệu cũng cho thấy sự khác biệt giữa thành phần nƣớ rỉ rác tại hai BCL
Đa Phƣớc và Phƣớc Hiệp, sau hơn 5 năm vận hành

CL Đa Phƣớc nồng độ COD

trong nƣớc rỉ rác vẫn cịn khá cao, trung bình dao động khoảng 20000 – 25000
mgO2/L tỉ lệ BOD5/COD dao động trong khoảng 0,45 – 0,50; với nồng độ NH3 cao
nhất lên đến > 2000 mg/l, giá trị pH lớn hơn 7,3. Trong khi đó CL Phƣớc Hiệp hoàn
toàn khác biệt, nồng độ COD thấp trung bình dao động khoảng 2000 – 3000 mgO2/L,

8


cao nhất đạt đến 6000 mgO2/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trong khoảng 0,15 –

0,30, nồng độ NH3 tăng lên trên 1000 mg/L và giá trị pH lớn 8,0. Sự khác biệt về số
liệu giữa hai BCL là do quy trình vận hành của mỗi BCL và hệ thống thu gom nƣớc rỉ
rác ở CL Phƣớc Hiệp và CL Đa Phƣớc cũng khác nhau nên dẫn đến thành phần các
chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác ở 2 CL cũng khác nhau.
Nhìn chung thành phần nƣớc rỉ rác mới của BCL ở Việt Nam cũng tƣơng tự nhƣ
trên thế giới, hàm lƣợng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu ( COD: 45000 mgO2/L,
BOD: 30000 mgO2/L ) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất
hữu cơ khó/ khơng có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian
vận hành. Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lƣợng amonium càng cao. Giá trị
pH của nƣớc rỉ rác cũ cao hơn nƣớc rỉ rác mới
1.1.6. Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá nƣớc rỉ rác
Trong nƣớc rỉ rác có nhiều thành phần thể hiện độ ơ nhiễm của nƣớc. Để đánh
giá mức độ ô nhiễm của nƣớc rỉ rác ta xét các chỉ tiêu cơ bản sau:
1.1.6.1. Độ pH
Trị số pH cho biết nƣớc thải có tính axit, kiềm hay trung tính. Q trình xử lí
nƣớc rỉ rác bằng phƣơng pháp sinh học rất nhạy cảm với sự dao động của gía trị pH (
các vi sinh vật sẽ bị ức chế hoặc bị chết khi có sự thay đổi độ pH ). Vì vậy cần kiểm
tra giá trị pH trong khoảng thích hợp trƣớc khi xử lí nƣớc rỉ rác
1.1.6.2. Nhu cầu oxi hoá sinh học BOD
BOD (Biochemical oxygen Demand- nhu cầu oxy sinh hoá) là lƣợng oxy cần
thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ:
Trong mơi trƣờng nƣớc, khi q trình oxy hố sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử
dụng oxy hồ tan, vì vậy xác định tổng lƣợng oxy hồ tan cần thiết cho q trình phân
huỷ sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hƣởng của một dịng thải đối với
nguồn nƣớc. OD có ý nghĩa biểu thị lƣợng các chất thải hữu cơ trong nƣớc có thể bị
phân huỷ bằng các vi sinh vật.
Xác định OD đƣợc dùng rộng rãi trong kỹ thuật môi trƣờng để:
+ Tính gần đúng lƣợng oxi cần thiết oxi hóa các chất hữu cơ dễ phân hủy có
trong nƣớc thải.
+ Làm cơ sở tính tốn kích thƣớc các cơng trình xử lí.

9


+ Xác định hiệu suất xử lí của một số quá trình.
+ Đánh giá chất lƣợng nƣớc sau khi xử lí đƣợc phép thải vào các nguồn nƣớc.
Trong thực tế, ngƣời ta không thể xác định lƣợng oxi cần thiết để phân hủy hoàn toàn
chất hữu cơ bằng phƣơng pháp sinh học, mà chỉ xác định lƣợng oxi cần thiết trong 5
ngày đầu ở nhiệt độ 20oC trong bóng tối (để tránh hiện tƣợng quang hợp ở trong
nƣớc). Chỉ số này đƣợc gọi BOD5. (BOD = DOđầu - DOsau )
1.1.6.3. Nhu cầu oxi hóa học COD
COD (Chemical Oxygen Demand - nhu cầu oxy hóa học) là lƣợng oxy cần thiết
để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nƣớc bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Nhƣ vậy,
COD là lƣợng oxy cần để oxy hố tồn bộ các chất hố học trong nƣớc, trong khi đó
OD là lƣợng oxy cần thiết để oxy hoá một phần các hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ bởi
vi sinh vật.
Chỉ số COD đƣơc dùng rộng rãi để đặc trƣng ho hàm lƣợng chất hữu cơ ủa
nƣớc thải và sự ô nhiễm của nƣớc tự nhiên.
Để xác định COD ngƣời ta thƣờng sử dụng một chất oxi hóa mạnh trong mơi
trƣờng axit. Chất oxi hóa hay dùng là kali bicromat (K2Cr2O7)
Ag2SO4
Chất hữu cơ + K2Cr2O7 + H+

CO2 + H2O + 2 Cr+3 + 2 K+

t0

Với lƣợng bicromat dƣ đƣợc chuẩn độ bằng dung dịch muối Mohr –
Fe(NH4)2(SO4)2
Với chất chỉ thị là dung dịch Ferroin:

Cr2O7-2 + Fe+2 + H+ Cr+3 + Fe+3 + H2O
Chỉ thị chuyển từ màu xanh lam sang nâu đỏ.
Ngoài ra cịn có các chỉ tiêu:
- Tổng cacbon hữu cơ (TOC – Total Organic Carbon)
- Nhu cầu oxy lý thuyết (ThOD – Theoretical Oxygen Demand)
- Nhu cầu oxy tổng cộng (TOD – Total Oxygen Demand)
TOC chỉ đƣợc dùng khi hàm lƣợng các chất hữu cơ rất nhỏ trong nƣớc.ThOD
chính là lƣợng oxi cần thiết để oxi hóa hồn tồn các chất hữu cơ có trong nƣớc thành
CO2 và H2O.ThOD chỉ tính đƣợc giá trị khi biết rõ cơng thức hóa học của các chất hữu
cơ. Vì thành phần của nƣớc thải rất phức tạp nên khơng thể tính đƣợc ThOD chính

10


xác, vì vậy chỉ có thể tính gần đúng dựa vào giá trị COD. Các thơng số này có độ lớn
nhƣ sau: ThOD > COD > ODcuối> BOD.
1.1.6.4. Nitơ
Trong nƣớc rỉ rác các hợp chất nito dƣới dạng hữu cơ và amoni. Các hợp chất
nito là các chất dung dịch chúng luôn luôn vận động trong tự nhiên chủ yếu là nhờ q
trình sinh hóa. Hợp chất hữu cơ nito là một phần cấu thành phần tử protein nhƣ là các
peptit , axit amin , ure
Amoniac (NH3) nằm dƣới dạng ion amoni (NH4+) trong nƣớc rỉ rác, thành phần
này đƣợc tạo ra do sự phân hủy (thủy phân và lên men) thành phần protein xác động
vật hoặc thực vật trong rác thải. Đặc tính quan trọng của thành phần amoniac trong
nƣớc thải là chúng có hàm lƣợng rất cao, đến trên 2000 mg/L và lại rất bền vững,
không bị biến đổi theo thời gian, là thành phần vơ cơ khó xử lí trong nƣớc rỉ rác.
Ngồi ra, cịn rất nhiều chỉ tiêu khác đánh giá đặc tính nƣớc rỉ rác nhƣ: độ màu,
chất rắn lơ lửng, photpho, kim loại nặng, vi sinh vật,...
1.2. Tác động của nƣớc rỉ rác đối với đời sống con ngƣời và môi trƣờng
1.2.1. Ảnh hưởng đến mơi trường

Nƣớc rị rỉ sinh ra do độ ẩm cao ( 60-70%) của rác và do qua trình phân hủy các
chất hữu cơ tạo thành nƣớc ( H2O) và các khí cacbonic (CO2) . Lƣợng nƣớc rác khơng
chỉ bao gồm nƣớc tự sinh ra trong rác, chúng còn bao gồm lƣợng nƣớc mƣa thấm từ
trên bề mặt xuống ( nhất là ở nƣớc ta nơi có lƣợng nƣớc mƣa tƣơng đối lớn), từ nƣớc
ngầm ở dƣới đáy và thành ô chôn lấp nếu xử lý chống thấm không triệt để. Trong quá
trình thấm qua các tầng nƣớc rác nƣớc sẽ đem theo các chất bẩn hòa tan hoặc lơ lửng.
Nƣớc rị rỉ thƣờng tích đọng lại ở đáy của bãi rác . Với nồng độ chất hữu cơ cao ( COD
= 2.000 – 30.000 mg/l; BOD = 1.200 – 25.000 mg/l) và chứa nhiều chất độc hại. Nƣớc
rỏ rỉ có khả năng gây ơ nhiễm cả 3 mơi trƣờng nƣớc, đất và khơng khí, đặc biệt là gây
ơ nhiễm đến nguồn nƣớc ngầm[7]
Nhƣ thế, nƣớc rác với hàm lƣợng chất hữu cơ cao và các chất ô nhiễm khác sẽ là
một nguồn ô nhiễm tiềm tàng và là nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng . Khi ô nhiễm qua mức
hình thành các điều kiện yếm khí . Q trình phân hủy yếm khí sinh ra các sản phẩm nhƣ
H2S, NH3, CH4 ,… làm cho mơi trƣờng nƣớc có mùi hôi và làm giảm pH của môi trƣờng
nƣớc tiếp nhận. Bên cạnh đó các bãi rác quản lý khơng hợp lý sẽ làm ơ nhiễm khơng khí
và mất mỹ quan của thành phố và khu vực.

11


1.2.2. Ảnh hưởng đến con người
Theo Báo cáo tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố đầu năm 2010 cho thấy, mối
năm Việt Nam có hơn 20.000 nghìn ngƣời tử vong do điều kiện nƣớc sạch và vệ sinh
nghèo nàn và yếu kém.
Ngƣời ta đã thống kê, bãi rác quản lý khơng hợp vệ sinh có mối liên hệ đến 22
loại bệnh tật của con ngƣời . Do hàm lƣợng chất hữu cơ cao, q trình kị khí thƣờng
xảy ra trong các bãi rác, gây mùi hôi thối nặng nề và là nơi ở của nhiều loài sinh vật
gây bệnh cũng nhƣ các loài động vật mang bệnh phát triển nhƣ chuột, bọ, gián, ruồi,
muỗi …gây ảnh hƣởng tiêu cực cho nguồn nƣớc mặt và nguồn nƣớc ngầm. Ngƣời dân
ở các khu vực sinh sống đang phải đối mặt với các căn bệnh nguy hiểm do ô nhiễm

nguồn nƣớc gây ra. Theo thống kê của Bộ Y Tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở
nƣớc ta liên quan đến nguồn nƣớc .
Vì vậy vấn đề tìm giải pháp hợp lí để xử lý nƣớc rỉ rác vơ cùng quan trọng trong
việc chống ô nhiễm môi trƣờng .
1.3. Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác ở Việt Nam
Bãi chôn lấp là phƣơng pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt thích hợp nhất đang
đƣợc áp dụng tại Việt Nam do chi phí thấp, dễ vận hành và cũng là phƣơng pháp chủ
yếu giải quyết vấn đề xử lý chất thải rắn ở nƣớc ta.Tuy nhiên, phƣơng pháp này đã gây
ra những ảnh hƣởng rất lớn đối với môi trƣờng nhƣ hoạt động của các xe vận chuyển
rác gây ra bụi, độ rung, tiếng ồn, khí rác, mùi và đặc biệt là nƣớc rỉ rác là nguyên nhân
chủ yêu gây ô nhiễm môi trƣờng của các bãi chôn lấp hiện này.Công nghệ xử lý nƣớc
rỉ rác ở Việt Nam hiện này bộc lộ rất nhiều nhƣợc điểm, nguyên nhân là do:
-

Thiết kế hệ thống thu gom nƣớc rỉ rác chƣa tối ƣu

-

Quy trình vận hành bãi chơn lấp

-

Thành phần chất rắn sinh hoạt và chất thải rắn đô thị đƣa vào bãi chôn lấp

-

Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ô nhiễm có trong nƣớc rỉ rác

-

Nhiệt độ cao do Việt Nam nằm trong khu vực nhiệt đới

-

Giá thành xử lý bị khống chế

-

Giới hạn về chi phí đầu tƣ

12


Hai quy trình cơng nghệ xử lý nƣớc rỉ rác đƣợc coi là điển hình hiện đang áp
dụng tại các CL Nam Sơn (Hà Nội),Gị Cát (thành phố Hồ Chí Minh) và thành phần
nƣớc rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL của hai CL trên đƣợc liệt kê dƣới đây:
Bảng 1.5. Thành phần nƣớc rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội
STT

Đơn vị

Thông số

Kết quả

TCVN 5945-1995
(B)

1

pH

-

7.1 – 7.4

5.5 – 9

2

SS

mg/L

17 – 58

100

3

COD

mgO2/L

32 – 67

100

4

BOD5

mgO2/L

19 – 39

50

5

Photpho tổng

mg/L

0.02 – 0.4

6

6

N – NH3

mg/L

0.15 – 0.3

1

7

Nitơ tổng

mg/L

17 – 31

60

8

Độ màu

Pt - Co

19 – 20

-

9

As

mg/L

0.001 – 0.008

0.1

10

Ca2+

mg/L

16 – 20

-

11

Fe2+

mg/L

1.2 – 1.8

-

12

Fe3+

mg/L

0.6 – 1.0

-

13

Sắt tổng

mg/L

1.8 – 2.8

5

14

Cu

mg/L

0.14 – 0.2

1

15

Pb

mg/L

0.011 – 0.04

0.5

16

Cd

mg/L

0.005 – 0.007

0.02

17

Zn

mg/L

0.91 – 0.98

2

18

Mn

mg/L

0.04 – 0.16

1

19

Hg

mg/L

0.001

0.005

20

Cl2

mg/L

0.7 – 1.67

2

21

Coliform

MPN/100ml

1950

10000

(Nguồn: Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN 01/2006)

13


1.4 . Tổng quan các phƣơng pháp xử lí chất hữu cơ khó phân hủy trong nƣớc rỉ rác.
1.4.1. Phương pháp xử lí sinh học
Nguyên lí của phƣơng pháp này dựa vào hoạt động sống của các loài vi sinh vật
sử dụng các chất có trong nƣớc thải nhƣ Photpho, nito, và các nguyên tố vi lƣợng làm
nguồn dinh dƣỡng để phân hủy các phần tử của các chất hữu cơ có mạch cacbon dài
thành các phân tử đơn giản và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O ( hiếu khí ) ; CH4 Và
CO2 ( kị khí ) . Q trình xử lí sinh học có thể thực hiện trong 2 điều kiện kị khí và
hiếu khí.
Ưu điểm: Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học,nguyên liệu dễ kiếm than thiện
với mơi trƣờng,chi phí xử lí thấp, ít tốn điện năng và hóa chất, thƣờng khơng có ô
nhiễm thứ cấp kèm theo.
Nhược điểm :Thời gian xử lí lâu và phải hoạt động liên tục; chịu chi phối bởi ảnh
hƣởng của nhiệt độ, ánh sang, pH, DO, hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng và các chất
độc hại khác; chịu ảnh hƣờng nhiều bởi thời tiết do đó việc quản lí và vận hành khó;
hiệu quả xử lí khơng cao khi nƣớc thải chứa nhiều thành phần khác đặc biệt là những
thành phần hóa học khó phân giải; hạn chế khi thành phần nƣớc đầu vào biến động
trong một giải rộng; hạn chế đối với nƣớc thải có độc tính với vi sinh vật.
1.4.2. Phương pháp xử lí cơ học
Các cơng trình xử lí cơ học đƣợc áp dụng rộng rãi là : song/lƣới chắn rác, thiết bị
nghiền rác, bể điều hòa, khuấy trộn, bể lắng, bể tuyền nổi. Mỗi cơng trình đƣợc áp
dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể.
Ƣu điểm :

Nhƣợc điểm :

+ Đơn giản, dễ sử dụng, dễ quản lí

+ Chỉ hiệu quả với các chất không tan

+ Giá thành rẻ, nguyên liệu dễ kiếm

+ Không tạo đƣợc kết tủa với các chất

+ Hiệu quả xử lí sơ bộ nƣớc thải tốt

lơ lửng

1.4.3. Phương pháp hóa lí
Phƣơng pháp này dung để tách các chất hữu cơ, các tạp chất bằng cách cho hóa
chất vào nƣớc thải để xử lí. Các q trình hóa lí diễn ra giữa các chất bẩn với hóa chất
cho thêm vào . Các cơng trình hóa lí thƣờng đƣợc sử dụng là :

14


a.Phương pháp hấp phụ dùng để tách các chất hữu cơ và khí hịa tan khỏi nƣớc
thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc tƣơng
tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn ( hấp phụ hóa học ).
b. Phương pháp keo tụ dùng để làm trong và khử màu nƣớc thải bằng cách dùng
các chất keo tụ (phèn) và các chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và
keo có trong nƣớc thải thành những bơng có kích thƣớc lớn hơn. Phƣơng pháp này
đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong xử lí nƣớc thải công nghiệp.
c. Phương pháp tuyển nổi là phƣơng pháp dùng để loại bỏ các tạp chất nhẹ hơn
nƣớc ra khỏi nƣớc bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nƣớc khi bám
theo các bọt khí.
d. Phương pháp trao đổi ion là phƣơng pháp thu hồi các cation và anion bằng các
chất trao đổi ion ( ionit ). Các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc

vật liệu nhựa nhân tạo. Chúng khơng hịa tan trong nƣớc và trong dung mơi, có khả
năng trao đổi ion
Ƣu điểm :

+ Chi phí hóa chất cao

+ Tạo đƣợc kết tủa với các chất lơ lửng

+ Khơng hiệu quả đối với chất hịa tan

+ Loại bỏ đƣợc các tạp chất nhẹ hơn nƣớc

+ Đơn giản dễ sử dụng

Khuyết điểm :
1.4.4. Phương pháp hóa học
Là phƣơng pháp sử dụng các phản ứng hóa học để xử lí nƣớc thải. Các cơng trình
xử lí hóa học thƣờng kết hợp với cơng trình xử lí lý học. Các cơng trình thƣờng đƣợc
áp dụng là :
a. Phương pháp trung hịa
Dùng để đƣa môi trƣờng nƣớc thải chứa axit vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung
tính pH = 6.5 – 8.5. Phƣơng pháp này có thể thực hiện bằng nhiều cách : trộn lẫn nƣớc
thải chứa axit hoặc kiềm, bổ sung them tác nhân hóa học lọc qua lớp vật liệu có tác
dụng trung hịa.
b. Phương pháp khử trùng
Sử dụng các chất khử trùng để phá hủy, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy
hiểm hoặc chƣa đƣợc hay khơng thể khử bỏ trong q trình xử lí nƣớc thải. Có nhiều

15

biện pháp khử trùng: khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh( Cl, các hợp chất Clo, O3,
KMnO4 ), khử trùng bằng tia cực tím , khử trùng bằng phƣơng pháp nhiệt,…
c. Phương pháp oxi hóa bậc cao ( AOPs)
Để xử lý nƣớc thải chứa hàm lƣợng chất hữu cơ khó phân hủy, q trình oxy hóa
tiên tiến AOPs ( Advanced Oxidation Processes ) ngày càng đƣợc sử dụng phổ biến
trên các cơng trình cơng bố về xử lý nƣớc thải. Phƣơng pháp này chủ yếu dựa trên các
phản ứng hóa học của các chất oxy hóa mạnh nhƣ O3, Fenton(hỗn hợp FeSO4 + H2O2
), xúc tác quang hóa TiO2 /UV, …
Đặc tính của những chất oxy hóa này là trung hịa về điện, khơng tồn tại có sẵn
nhƣ những tác nhân oxi hóa thơng thƣờng, mà đƣợc sản sinh ngay trong q trình phản
ứng, có thời gian sống rất ngắn, khoảng vài nghìn giây nhƣng liên tục đƣợc sinh ra
trong suốt quá trình phản ứng.
Trong điều kiện cụ thể, sẽ sinh ra gốc *OH(hydroxyl) tự do hoạt động rất mạnh
có khả năng phân hủy những chất có cấu trúc bền vững.
Ví dụ nhƣ: benzene, các nhóm phức mang màu,…Các nhóm hữu cơ này có cấu trúc rất
bền vững và khó phân hủy. Sự có mặt của các hợp chất này trong nƣớc thải gây ô
nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, ảnh hƣởng đến hệ sinh thái, đến động thực vật thủy
sinh và có thể là tác nhân gây ung thƣ cho ngƣời. Ozon.Ozon/H2O và Fenton là những
tác nhân có khả năng oxy hóa rất cao, trong điều kiện thích hợp có thể phân hủy ơxy
hóa triệt để các hợp chất bền vững sản phẩm tạo thành CO2, H2O và các muối khoáng
Phƣơng pháp xử lý này cho hiệu quả cao, nƣớc thải sau xử lí đạt tiêu chuẩn xả
thải, và đặc biệt là không tạo ra những sản phẩm phụ sau q trình xử lý.
Ƣu điểm :
-

Các hóa chất dễ kiếm

-

Dễ sử dụng và quản lí

-

Khơng gian xử lí nhỏ

Nhƣợc điểm :
-

Chi phí hóa chất cao

-

Có khả năng tạo ra một số chất ô
nhiễm thứ cấp.

Tuy nhiên đối với nƣớc rỉ rác chứa các chất độc hại và khó phân hủy sinh học
thì phƣơng pháp xử lý sinh học tỏ ra khơng hiệu quả. Oxi hóa bậc cao ( AOPs Advanced Oxidation Processes) lại là một phƣơng án xử lý thích hợp đƣợc áp dụng
trong nhiều hệ thống xử lý trong các BCL ở Việt Nam và trên thế giới. Trong AOPs

16


thì qua trình Fenton và các quá trình kiểu Fenton đƣợc biết đến là phƣơng pháp hiệu
quả và không quá đắt cho q trình làm sạch nƣớc rỉ rác.
Vai trị của q trình oxy hóa này trong các cơng trình xử lý bao gồm:
- Biến đổi chất hữu cơ khó phân hủy bằng vi sinh thành chất dễ phân hủy do
thay đổi cấu trúc liên kết của các hợp chất này.
- Biến đổi các chất không thể phân hủy hay độc hại thành chất có thể phân hủy
đƣợ do thay đổi cấu trúc liên kết, hoặc thành phần của các hợp chất này, biến chúng

thành các hợp chất ít hoặc khơng cịn gây độc hại.
- Oxy hó triệt để, biến các hợp chất cacbon hữu cơ thành CO2
1.5. Phƣơng pháp keo tụ [9]
1.5.1.Cơ sở lý thuyết
Keo tụ là một phƣơng pháp xử lý nƣớc có sử dụng hố chất. Trong đó, các hạt
keo nhỏ lơ lửng trong nƣớc nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo
thành những tập hợp hạt có kích thƣớc và khối lƣợng đủ lớn để có thể lắng xuống do
trọng lực trong một thời gian đủ ngắn.
Do có độ phân tán lớn, diện tích bề mặt riêng lớn nên các hạt keo có xu hƣớng
hút nhau nhờ các lực bề mặt. Song, do các hạt keo cùng loại tích điện cùng dấu đặc
trƣng bằng thế zeta (ξ) nên các hạt keo luôn đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện, ngăn
chúng hút nhau tạo hạt lớn hơn và lắng xuống. Nhƣ vậy thế ξ càng lớn hệ keo càng
bền (khó kết tủa), thế ξ càng nhỏ hạt keo càng dễ bị keo tụ, trong trƣờng hợp lý tƣởng
khi ξ bằng 0 thì hạt khơng tích điện và dễ dàng hút nhau bởi lực bề mặt tạo hạt lớn hơn
có thể lắng đƣợc.[8]
-

Tuỳ thuộc vào các tính chất hố lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nƣớc,

pH và thành phần muối trong nƣớc ngƣời ta sẽ chọn các chất keo tụ.
-

Trên thực tế ngƣời ta thƣờng dùng:

+ Phèn nhơm Al2(SO4)3.nH2O (n=14÷18), muối sắt Fe2(SO4)3.nH2O hoặc
FeCl3.nH2O (n=1÷6),…
+ Poly Aluminium Cloride ( [ Al2(OH)nCL6.nxH2O]m ) cịn đƣợc gọi là polyme
nhơm gọi tắt là PAC.
- Ngồi ra để giúp q trình keo tụ nhanh hơn và hiệu quả hơn ngƣời ta thƣờng
sử dụng hợp chất cao phân tử hay còn gọi là chất trợ lắng . Các chất trợ lắng thƣờng

dùng là polyarcylamin (CH2CHCONH2)n, polyarcylic (CH2CHOOH)n [8]

17


Cơ chế hình thành và phá vỡ của quá trình keo tụ đƣợc thể hiện ở hình 1.1 dƣới đây.
1.5.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ
a.Trị số pH
Trị số pH trong nƣớc quá cao hay quá thấp đều làm cho Al(OH) 3 hòa tan, làm
tăng hàm lƣợng nhơm dƣ trong nƣớc pH<5,5 Al(OH)3 có tác dụng nhƣ một chất kiềm
làm tăng hàm lƣợng Al3+ trong nƣớc Al(OH)3 + 3H+ --a Al3+ + 3H2O
Khi pH > 7,5, Al(OH)3 đóng vai trị nhƣ một axit làm cho gốc AlO2Nên vậy, đối với phèn nhơm thì độ pH= 6-6,5 là tối ƣu
b. Lượng dùng chất keo tụ
Quá trình keo tụ khơng phải là một loại phản ứng hóa học bình thƣờng nên cần
phải có thực nghiệm cụ thể để tìm lƣợng phèn tối ƣu cho xử lý nƣớc thải.
Thƣờng lƣợng phèn cần thiết nằm trong khoảng 0,1 – 0,5 mgđl/l. Nếu dùng
Al(OH)3.18H20 thì liều lƣợng 10 – 50mg/l.
Lƣợng huyền phù càng nhiều thì lƣợng chất keo tụ càng lớn.
c. Nhiệt độ của nước:
Ảnh hƣởng của nƣớc tới quá trình keo tụ không lớn khi dùng muối sắt.
Nếu dùng phèn nhơm sunfat thì nhiệt độ tốt nhất từ 25 – 300C
d. Tốc độ khuấy:

Hình 1.2 .Tốc độ khuấy ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ

18


·

Quan hệ tốc độ khuấy của hỗn hợp nƣớc và chất keo tụ đến tính phận bổ đồng đều
của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là một yếu tố quan trọng ảnh
hƣởng đến quá trình keo tụ.

·

Tốc độ khuấy tốt nhất là chuyển từ nhanh sang chậm.

·

Lúc đầu ta khuấy nhanh nhằm khuếch tán nhanh chất keo tụ đến các nơi trong nƣớc
kịp thời tác dung với các tạp chất trong nƣớc

·

Sau khi hỗn hợp hình thành bơng phèn và lớn lên ta nên khuấy chậm lại để tránh
làm vỡ vun các bông phèn đã hình thành.
e. Tạp chất trong nước:

·

Các ion ngƣợc dấu ảnh hƣởng đến quá trình keo tụ, sẽ làm tăng khả năng keo tụ
trong nƣớc.

·

Nhƣng vì ảnh hƣởng đó rất phức tạp nên hiện nay ngƣời ta vẫn chƣa nắm chắc đƣợc
quy luật của nó.

·

ên cạnh đó cũng có những tạp chất ngăn cản quá trình keo tụ, ảnh hƣởng đến quá
trình xử lý nƣớc thải nhƣ khi trong nƣớc chứa một lƣợng lớn chất hữu cơ cao phân tử (
nhƣ axit humic), nó có thể hấp thụ trên bề mặt dung dich keo, dẫn tới tác dụng bảo vệ
dung dịch keo làm cho hạt keo thu đƣợc khó keo tụ, làm giảm hiệu suất xử lý.
g. Môi chất tiếp xúc

·

Thông thƣờng trong các thiết bị keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa, phần lớn các thiết
kế đều có lớp cặn bùn. Vì lớp cặn bùn ấy sẽ khiến cho q trình tủa hồn tồn, tốc độ
kết tủa tăng nhanh bởi nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng giống nhƣ hạt
nhân kết dính.

1.5.3. Ứng dụng của phƣơng pháp keo tụ
Dựa vào cơ chế và đặc tính, phƣơng pháp keo tụ đƣợc áp dụng để xử lý các loại
nƣớc thải sau:
+ Nƣớc thải chứa chất rắn lơ lửng cao
+ Hợp chất nƣớc thải nhiều chất vô cơ. VD: Rỉ rác, dệt nhuộm,…
+ Hợp chất nƣớc thải nhiều chất hữu cơ. VD: Giết mổ, thủy sản,…
+ Xử lý các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 10-4 mm.

19