Tài liệu Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý Amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp thiếu - hiếu khí kết hợp sử dụng vật liệu EBB cải tiến

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ====== VŨ THỊ NGỌC BÍCH NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ AMONI TRONG NƢỚC RỈ RÁC BẰNG PHƢƠNG PHÁP THIẾU – HIẾU KHÍ KẾT HỢP SỬ DỤNG VẬT LIỆU EBB CẢI TIẾN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS. HOÀNG LƢƠNG HÀ NỘI - 2015 Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong Khoa Hóa Học đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Em xin chân thành cảm ơn các cô chú, anh chị, cán bộ công nhân viên của Viện Công nghệ môi trƣờng đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại viện. Với lòng biết ơn sâu sắc, trƣớc tiên em xin chân thành cảm ơn ThS. Hoàng Lƣơng – Viện Công nghệ môi trƣờng – Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Cuối cùng, em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn động viên khích lệ em trong suốt thời gian vừa qua. Do điều kiện thời gian và trình độ hạn chế, nên khóa luận này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy, cô giáo để Khóa luận của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên thực hiện Vũ Thị Ngọc Bích Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bài khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của cá nhân, đƣợc thực hiên trên cơ sở nghiên cứu thực tiễn dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của ThS. Hoàng Lƣơng. Các số liệu và những kết quả trong khóa luận là hoàn toàn trung thực, do chính cá nhân em tiến hành thí nghiệm. Một lần nữa, em xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên. Hà Nội, tháng 5 năm 2015 Sinh viên thực hiện Vũ Thị Ngọc Bích Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BOD (Biochemical oxygen Demand) Nhu cầu oxy sinh học, mg/L COD(Chemical Oxygen Demand) Nhu cầu oxy hóa học, mg/L EBB Eco – Bio - Block NH4+ Amoni SBR (Sequencing Batch Reacto) Bể sinh học hoạt động theo mẻ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TOC Tổng Cacbon TSS Chỉ tiêu chất rắn lơ lửng VFA (Volatile Fatty Acids) Axit béo dễ bay hơi VSV Vi sinh vật Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỤC LỤC MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1 CHƢƠNG 1........................................................................................................... 3 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................................... 3 1.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác ............................................................................ 3 1.1.1. Sự hình thành nƣớc rỉ rác ...................................................................... 3 1.1.2. Phân loại nƣớc rỉ rác ............................................................................ 4 1.1.3. Thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác. ................................................... 4 1.1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến thành phần tính chất nƣớc rỉ rác ................ 5 1.2. Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác ...................................... 7 1.2.1. Hiện trạng xử lý nƣớc rỉ rác ở nƣớc ngoài............................................ 8 1.2.2. Hiện trạng xử lý nƣớc rỉ rác ở trong nƣớc .......................................... 11 1.3. Tổng quan về vật liệu EBB ....................................................................... 13 1.3.1. Nguyên lý hoạt động của EBB ........................................................... 14 1.3.2. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của vật liệu EBB ......................................... 14 1.3.3. Những ứng dụng của EBB trên thế giới và tình hình nghiên cứu trong nƣớc............................................................................................................... 15 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 20 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu ............................................................................... 20 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 20 2.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu ........................................................ 20 2.2.2. Phƣơng pháp phân tích ....................................................................... 20 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................ 26 3.1 Kết quả thực nghiệm với nƣớc rỉ rác tự ủ .................................................. 26 3.1.1 Hiệu quả xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 0,25 L/giờ .................................... 28 3.1.2 Hiệu quả xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 0,5 L/giờ ...................................... 29 3.1.3 Hiệu quả xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 1 L/giờ ......................................... 30 Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 3.1.4 Ảnh hƣởng của tải lƣợng đến hiệu suất xử lý Amoni trong nƣớc rỉ rác tự ủ ................................................................................................................ 30 3.2 Kết quả thực nghệm với nƣớc rỉ rác tại Nam Sơn (Sóc Sơn – Hà Nội) ... 31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 34 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 36 Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trƣng một số thông số của nƣớc rác theo loại hình bãi chôn lấp .......................................................................................................... 5 Bảng 1.2: Thành phần nƣớc rỉ rác mới và nƣớc rỉ rác cũ ..................................... 5 Bảng 1.3: Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Độ ........... 17 Bảng 2.1: Các thành phần phần chủ yếu trong rác thải sinh hoạt (đơn vị: kg) ... 23 Bảng 3.1 : Kết quả khảo sát khả năng xử lý Amoni của hệ chạy nƣớc rỉ rác tự ủ ............................................................................................................................. 28 Bảng 3.2: Kết quả khảo sát khả năng xử lý Amoni trong nƣớc rỉ rác ở bãi rác Nam Sơn .............................................................................................................. 31 Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác từ chất thải công nghệp ở Tokyo ............................................................................................................... 10 Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc rác của bãi chôn lấp Gò Cát .................. 13 Hình 1.3: Nguyên lý hoạt động của EBB ............................................................ 14 Hình 1.4: EBB đƣợc ứng dụng trong xử lý nƣớc sông Melaka Malaysia .......... 17 Hình 2.1: Mô hình xử lý nƣớc rỉ rác .................................................................. 22 Hình 2.2 : Nƣớc rỉ rác tự ủ .................................................................................. 23 Hình 2.3 : Pha loãng nƣớc rỉ rác tự ủ để chạy hệ thống xử lý ............................ 23 Hình 2.4 : Hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác ................................................................. 24 Hình 3.1 : Hiệu suất xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 0,25 L/giờ ................................. 28 Hình 3.2 : Hiệu suất xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 0,5 L/giờ ................................... 29 Hình 3.3 : Hiệu suất xử lý Amoni ở lƣu lƣợng 1 L/giờ ...................................... 30 Hình 3.4 : Sự ảnh hƣởng của tải lƣợng đến hiệu suất xử lý Amoni ................... 30 Vũ Thị Ngọc Bích Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp MỞ ĐẦU  Sự cần thiết của đề tài Nƣớc ta đang mạnh mẽ bƣớc vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Bên cạnh sự phát triển vƣợt bậc của nền kinh tế nói chung và công nghiệp hóa nói riêng thì vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đang là vấn đề đáng lo ngại, đe dọa đến sự phát triển bền vững. Lƣợng chất thải rắn ngày càng tăng, mức độ ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng. Trong đó chất thải rắn có thành phần, tính chất phức tạp, gây ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc, không khí xung quanh khu vực đổ thải, đặc biệt là nƣớc rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp chất thải rắn có nồng độ chất ô nhiễm rất cao do đó cần phải có biện pháp xử lý thích hợp, nhằm giảm thiểu lƣợng chất ô nhiễm thải ra môi trƣờng nhằm bảo vệ môi trƣờng. Hiện nay, chất thải rắn phát sinh tại các đô thị vẫn chƣa đƣợc xử lý triệt để, đặc biệt là nƣớc r rỉ từ các bãi chôn lấp chất thải rắn. Chôn lấp vẫn là giải pháp phổ biến trong xử lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam do k thuật đơn giản và chi phí xử lý thấp. Tuy nhiên, trong rác thải có một số thành phần rác thải có khả năng mang theo các hợp chất độc hại nhƣ: các vật liệu sơn, pin thải, dầu máy, các hóa chất, rác thải độc hại trong công nghiêp, thƣơng mại... có thể mang theo các kim loại nặng và các hợp thành phần hữu cơ độc hại, khó phân hủy sinh học. Các bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam hiện nay đang phát sinh lƣợng nƣớc rỉ rác lớn do độ ẩm tự nhiên, nƣớc mƣa và các quá trình hóa sinh, trong đó chứa các loại thành phần hữu cơ độc hại cao và khó phân hủy sinh học. Nếu không đƣợc xử lý tốt, nƣớc rỉ rác sẽ ngấm vào nƣớc mặt, nƣớc ngầm, gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Vấn đề Amoni, là vấn đề khó trong xử lý nƣớc rỉ rác, hơn thế nữa nếu để lâu ngày chúng có thể dẫn đến các hợp thành phần hữu cơ cao phân tử chứa halogen là những chất độc nếu rơi vào nguồn nƣớc và đất. Nƣớc rỉ rác chứa hàm lƣợng lớn các hợp chất khó phân hủy sinh học nhƣ hydrocacbon đa v ng, hợp Vũ Thị Ngọc Bích 1 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp chất cơ – halogen, PCBs, humic, phenol, các hợp chất của phenol và chất hoạt động bề mặt Chính vì vậy, các phƣơng pháp sinh học thông thƣờng xử lý cho hiệu quả rất thấp, tốc độ xử lý chậm. Hiện nay vật liệu EBB là vật liệu xử lí nƣớc thải rộng rãi trên thế giới. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý Amoni trong nƣớc rỉ rác bằng phƣơng pháp thiếu – hiếu khí kết hợp sử dụng vật liệu EBB cải tiến” đƣợc ứng dụng và nghiên cứu trong đề tài này.  Mục đích của đề tài Trên cơ sở thực tế hiện trạng nƣớc rỉ rác, thu thập số liêu, thực hiện quá trình xử lý nƣớc rỉ rác bằng phƣơng pháp thiếu – hiếu khí kết hợp sử dụng vật liệu EBB; trƣớc tình hình môi trƣờng xung quanh bị ô nhiễm gây ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời, môi trƣờng sống sinh vật; nên mục tiêu của đề tài này là xử lý làm giảm hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác để tạo môi trƣờng sống trong lành và sạch sẽ. Vũ Thị Ngọc Bích 2 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình lý, hóa, sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp, thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dƣới bãi chôn lấp. Nƣớc rỉ rác là loại nƣớc thƣờng bị ô nhiễm nặng bởi các chất nguy hại nên thành phần hóa học của nƣớc rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác đem chôn cũng nhƣ thời gian chôn lấp. Quá trình hình thành nƣớc rỉ rác bắt đầu từ khi bãi rác đạt đến khả năng giữ nƣớc hoặc bị bão h a nƣớc. Trong đó khả năng giữ nƣớc của chất thải rắn là tổng lƣợng nƣớc có thể lƣu lại trong bãi rác dƣới sự tác dụng trọng lực. Đây là yếu tố quan trọng trong việc xác định sự hình thành nƣớc rỉ rác. Khả năng giữ nƣớc phụ thuộc vào trạng thái bị nén của rác và việc phân hủy chất thải trong bãi chôn lấp. Các nguồn chính tạo ra nƣớc rỉ rác: - Quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ, sản phẩm là nƣớc và trở thành nƣớc rác - Nƣớc gia nhập từ bên ngoài (nƣớc mƣa, nƣớc ngầm), nƣớc từ vật liệu phủ, nƣớc từ bùn. - Nƣớc thoát ra từ độ ẩm rác (bản thân chất thải nhất là chất thải đô thị cũng chứa một hàm lƣợng ẩm, trong quá trình đầm nén nƣớc tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nƣớc rác). Lƣợng rác sinh ra phụ thuộc vào: - Điều kiện khí tƣợng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu, lƣợng mƣa ảnh hƣởng đáng kể đến nƣớc rác sinh ra. - Khu vực chôn lấp. Vũ Thị Ngọc Bích 3 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp - Độ ẩm chất thải chôn lấp. - Kĩ thuật xử lí đáy bãi chôn lấp và hệ thống kiểm soát nƣớc mặt. Ngoài ra, tốc độ phát sinh nƣớc rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. 1.1.2. Phân loại nước rỉ rác Theo đặc điểm và tính chật, nƣớc rác đƣợc phân làm 2 loại: - Nƣớc rác tƣơi, nƣớc rác khi không có mƣa. - Nƣớc rác khi có nƣớc mƣa: mƣa thấm qua bãi rác và hòa lẫn nƣớc rác. Theo đặc điểm hạt động của bãi chôn lấp: - Nƣớc rác phát sinh từ các bãi chôn lấp cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng hoạt động, thành phần, tính chất của loại nƣớc rác này phụ thuộc vào thời gian đã đóng bãi, mức độ phân hủy các thành phần hữu cơ trong bãi rác. - Nƣớc rác phát sinh từ các bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc ngừng vận hành. 1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác. Thành phần nƣớc rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp, loại rác, khí hậu, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nƣớc rác. Ngoài ra thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dƣỡng cho hoạt động sống của chúng. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp đƣợc chia thành các nhóm chủ yếu sau: - Các vi sinh vật ƣa ẩm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 0 - 200C. - Các vi sinh vật ƣa ấm: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 20 - 400C. - Các vi sinh vật ƣa nóng: Phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 - 600C. Vũ Thị Ngọc Bích 4 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trƣng một số thông số của nƣớc rác theo loại hình bãi chôn lấp [3]: Thông Đ.vị số Bãi rác lâu năm Bãi rác mới Bãi rác trung bình Yếu Mạnh Yếu Mạnh 500 2500 Yếu Mạnh TSS mg/l TOC mg/l 3000 15000 150 750 COD mg/l 5000 30000 1000 5000 BOD mg/l 4000 20000 200 1000 Tổng N mgN/l 500 1500 Tổng P mgP/l 5 100 5 10 NH4+ mgN/l 200 1200 Độ dẫn mS/l 250 1500 500 3000 Nguồn: Christensen, 1982 và Mortensen,1993 1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác Rác đƣợc chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh cùng lúc xảy ra. Thành phần chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác phụ thuộc vào nhiều các yếu tố nhƣ: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, chiều sâu bãi chôn lấp... ta sẽ lần lƣợt xét qua các yếu tố chính ảnh hƣởng đến thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác: a, Thời gian chôn lấp Tính chất nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác là một hàm theo thời gian. Theo thời gian, nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác giảm dần. Bảng 1.2: Thành phần nƣớc rỉ rác mới và nƣớc rỉ rác cũ Nƣớc rỉ rác mới Nƣớc rỉ rác cũ Nồng độ VFA cao Nồng độ VFA thấp pH nghiêng về tính axit pH trunh tính hoặc kiềm Vũ Thị Ngọc Bích 5 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp BOD cao BOD thấp Tỷ lệ BOD/COD cao Tỷ lệ BOD/COD thấp Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao Nồng độ NH4+ nhỏ Vi sinh vật có số lƣợng lớn Vi sinh vật có số lƣợng nhỏ Nồng độ các chất vô cơ h a tan và kim Nồng độ các chất vô cơ h a tan và kim loại nặng cao loại nặng thấp Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993 b, 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 nƣớc 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 điểm gì thì nƣớc rỉ rác cũng có đặc tính tƣơng tự. Chẳng hạn nhƣ, chất thải có chứa nhiều chất độc hại thì nƣớc 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 nƣớc rác. Trong đó nghiền nhỏ là biện pháp đƣợc sử dụng để làm tăng tốc độ phân hủy rác so với khi không nghiền nhỏ. Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lƣợng chất ô nhiễm bị trôi gra từ chất thải rắn là nhƣ nhau bất kể là rác có đƣơc xử lý sơ bộ hay không. c, Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi. Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai tr rất quan trọng trong ngăn ngừa nƣớc thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian tạo ra nƣớc r rỉ cũng nhƣ tăng lƣu lƣợng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nƣớc. Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nƣớc r rỉ sẽ có lƣu lƣợng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ.Quá trình bay hơi làm cô đặc nƣớc rác và tăng nồng độ ô nhiễm. Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ... d, Độ ẩm rác và nhiệt độ Vũ Thị Ngọc Bích 6 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Độ ẩm và nhiệt độ là một trong các yếu tố quyết định thời gian hình thành nƣớc rỉ rác nhanh hay chậm. Độ ẩm trong rác càng cao thì nƣớc rỉ rác sẽ đƣợc hình thành nhanh hơn. Đồng thời nhiệt độ càng cao thì phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nƣớc rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao hơn. 1.2. Tổng quan về các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác Nƣớc rỉ rác cũng là một loại nƣớc thải chứa các chất hữu cơ, khó phân hủy, có nguy cơ gây ô nhiễm cho nguồn nƣớc ngầm, nƣớc trên bề mặt và môi trƣờng xung quanh, phá hủy hệ sinh thái. Do đó cần phải thực hiện các biện pháp xử lý để tối ƣu hóa lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh nhƣ: - Xây dựng hệ thống mái che để ngăn ngừa nƣớc mƣa thấm xuống bãi chôn lấp. - Xây dựng hệ thống chống nƣớc rỉ rác rò rỉ ra ngoài. - Xây dựng hệ thống đƣờng ống tập trung nƣớc có chất lƣợng - Phát triển công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác Hiện nay đã có rất nhiều công nghệ xử lý nƣớc thải đang đƣợc ứng dụng trong thực tiễn. Nhƣng hai phƣơng pháp xử lý cơ bản đƣợc áp dụng trong xử lý nƣớc rỉ rác đó là phƣơng pháp hóa lý và sinh học. - Phƣơng pháp hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxy hóa, kết tủa và phƣơng pháp màng lọc, lắng - Phƣơng pháp sinh học: xử lí vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và các tổ hợp của chúng. Với biện pháp xử lý mang tính sinh vật học thì phƣơng pháp sinh học có các công đoạn thay đổi nhƣ phƣơng pháp bùn hoạt tính, thông khí tiếp xúc, tháp lọc sinh học, xử lý bằng phƣơng pháp kị khí, đặc biệt gần đây đã chuyển sang công đoạn loại bỏ nitơ. Tuy nhiên nƣớc rỉ rác có nồng độ cao và hàm lƣợng độc tính nhiều, do phải duy trì sức chứa nên tiêu tốn đất xử lý với quy mô lớn và sau khoảng thời gian nhất định có nhƣợc điểm là chức năng của phần xử lý tính kị khí giảm. Vũ Thị Ngọc Bích 7 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp Phƣơng pháp xử lý mang tính vật lý hóa học với các phƣơng pháp nhƣ: keo tụ, ozon hóa lọc cát, hấp phụ than hoạt tính, oxi hóa Fenton, phân ly màng. Với phƣơng pháp hóa học, chủ yếu thƣờng dùng phƣơng pháp kết tủa đông hay oxi hóa Fenton nhƣng chi phí khá tốn kém và cần chú ý vận hành. Với phƣơng pháp vật lý, chủ yếu là sử dụng thẩm thấu ngƣợc (R/O: Reverse Osmosis Membrane) và cũng có hiệu quả đáng kể, tuy nhiên cũng cần chú ý đến nhƣợc điểm của phƣơng pháp này trƣớc khi xử lý nhằm ngăn ngừa tích tụ bẩn do các chất vô cơ và hữu cơ. Do đó, để mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý nƣớc rỉ rác cần phải biết cách kết hợp giữa các phƣơng pháp xử lý mang tính sinh vật học với phƣơng pháp mang tính vật lý – hoá học. 1.2.1. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài Hiện nay trên thế giới với mục đích bảo vệ môi trƣờng, các nƣớc Nhật Bản, M , Hàn Quốc đã có hƣớng nghiên cứu mới đó là tăng cƣờng sự phân hủy rác tại các bãi chôn lấp bằng biện pháp tái tuần hoàn nƣớc rỉ rác chứa nhiều oxy. Với nƣớc rỉ rác tuần hoàn có hàm lƣợng oxy tự do hoặc liên kết dƣới dạng sunfat, nitrat cao, vi khuẩn sẽ lấy oxy từ đó để phân hủy hiếu khí hoặc thiếu khí (thông qua các quá trình khử sunfat, khử nitrat...) các chất hữu cơ trong rác thải. Ngoài ra, một trong những phát kiến gây đƣợc sự chú ý lớn trong việc quản lý chất thải rắn trên thế giới là chôn lấp với công nghệ hoạt hóa sinh học. Công nghệ này đã thay đổi mục đích của một bãi chôn lấp chỉ với chức năng lƣu giữ chất thải một cách thông thƣờng thành một hệ thống xử lý chất thải hiệu quả. Phƣơng pháp này đƣợc ứng dụng ở các nƣớc Anh, Đức, M ... từ cuối những năm 90 của thế kỷ 20 cho đến nay và đem lại hiệu quả cao cho công tác xử lý chât thải rắn đô thị. a, Xử lý nƣớc rỉ rác tại M Công ty DEQ (M ) đã xây dựng hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác: - Đánh giá lƣu lƣợng nƣớc thải sinh ra từ bãi rác. Vũ Thị Ngọc Bích 8 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp - Đánh giá đặc trƣng ô nhiễm của nƣớc rỉ rác, dự báo diễn biến ô nhiễm theo thời gian, đối với các bãi rác chƣa vận hành sẽ thu thập số liệu của các bãi rác gần nhất và so sánh với điều kiện khí hậu, thời tiết, công nghệ chôn lấp của từng bãi. - Xác định tình trạng của nguồn nƣớc nhận, giá thành xử lý, hậu quả đối với môi trƣờng, khó khăn về phƣơng diện kĩ thuật, tiêu chuẩn thải, tính tƣơng hợp của các thành phần thiết bị và vận hành của bãi chôn lấp rác. - Xác định các chỉ tiêu chung và đặc thù. - Xác định giá thành xây dựng và vận hành hệ xử lý nƣớc rỉ rác. - Lựa chọn phƣơng pháp xử lý tổng thể, tối ƣu trên cơ sở giá thành xây dựng và vận hành hệ thống. Trên cơ sở đặc trƣng của nguồn nƣớc nhận sẽ tiến hành các giái pháp công nghệ khác nhau, ví dụ hòa trộn lẫn với hệ nƣớc thải sinh hoạt, sử dụng để tƣới tiêu, xử lý tại chỗ và xả vào nguồn nƣớc mặt hoặc một phƣơng thức khác. Khi sử dụng với mục đích tƣới tiêu nƣớc rỉ rác cần xử lý sơ bộ theo tiêu chuẩn “Standard for leachate spray irrigation managent” October28, 1992. Xử lý sơ bộ thực hiện phổ biến ở Oregon (M ) tại các bãi rác: Coffin sutte (Corvallis Oregen), Rivebend (Yamhill Country). b, Xử lý nƣớc rỉ rác tại Nhật Bản  Công nghệ xử lý nƣớc rác của hãng Tsukishima Kikai (TSK) - Công nghệ tách ion canxi - Công nghệ xử lý vi sinh sử dụng các thiết bị: tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học, tấm sục khí. Các thiết bị thích hợp cho các nƣớc thải loãng, tiết kiệm năng lƣợng, không xử lý thích hợp chất nitơ (vì hàm lƣợng không cao). - Tách loại muối: Sử dụng kĩ thuật thẩm thấu ngƣợc hoặc điện thẩm - Kĩ thuật ngƣng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinh thu hồi muối, li tâm, sâý bốc hơi).  Hãng Kubota Corporation phát triển công nghệ: Vũ Thị Ngọc Bích 9 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp - Công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nƣớc rác trong đƣờng ống hoặc trong nguồn nƣớc nhận. - Công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý chất hữu cơ có nồng độ thấp). - Khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt hợp chất nitơ đã chuyển thành nitrat). - Tách loại các chất hữu cơ, sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) Clorua để tách một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai đoạn hấp phụ trên than hoạt tính ghép nối sau đó. - Công nghệ thuận lợi cho giai đoạn vận hành bảo trì tiết kiệm năng lƣợng. Nƣớc rỉ rác Bể điều hòa Xả Khử NH3 Hấp phụ Keo tụ Qúa trình sinh học Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác từ chất thải công nghệp ở Tokyo c, Xử lý nƣớc rỉ rác tại Hàn Quốc: Ở các bãi rác sinh hoạt có khoảng 50 điểm dùng cách xử lý sinh học trƣớc rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 điểm đƣa thẳng nƣớc rác về trạm xử lý chung; 102 điểm tự xử lý hoàn toàn rồi cho thoát ra ngoài. Kể từ khi ban hành quy định cho tiêu chuẩn Nitơ Amoni năm 1999 và sau đó năm 2001 thì phần lớn các trạm xử lý nƣớc rác từ bãi rác sinh hoạt đã đƣợc bổ sung hoặc lắp đặt mới các thiết bị xử lý Nitơ; trong đó, phần lớn công nghệ xử lý nitơ vận hành theo kiểu MLE (Modified Ludzack-Ettinger); cũng có hơn 10 bãi rác nhỏ dùng phƣơng pháp RO sau công nghệ sinh học. Vũ Thị Ngọc Bích 10 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp 1.2.2. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở trong nước Hiện nay công nghệ xử lý nƣớc thải rất phong phú và đa dạng, đáp ứng nhu cầu cải thiện môi trƣờng. Nƣớc rỉ rác đƣợc xử lý theo phƣơng pháp hóa lý, hóa học và vi sinh (xử lý kị khí, yếm khí, hiếu khí). Xử lý nƣớc rác ở Việt Nam mới đƣợc quan tâm từ khoảng thời gian không quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chƣa nhiều. Các hệ thống đƣợc xây dựng để xử lý nƣớc rác đƣợc hình thành chủ yếu là tính bức xúc của xã hội tại địa phƣơng nơi có bãi chôn lấp rác. Do tính chất địa phƣơng nên công nghệ xử lý nƣớc rác cũng có tính đặc thù rất cao đƣợc xác lập bởi đơn vị thực hiện công nghệ, năng lực công nghệ và điều kiện khả thi trong thực hiện của địa phƣơng đó. Một số hệ thống xử lý (Thái Nguyên, Nam Định) chỉ thực hiện bƣớc tách một phần cặn không tan, hoạt động không ổn định. Các hệ xử lý tại Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh đƣợc xây dựng quy mô và đầy đủ hơn, điển hình là một số công nghệ sau:  Trạm xử lý nƣớc rỉ rác tại Tây Mỗ – Hà Nội: Trạm đƣợc xây dựng từ năm 1998 với công nghệ sinh học đơn giản đã hoạt động không hiệu quả ngay sau khi vận hành, thành phần nƣớc thải đầu vào và đầu ra hầu nhƣ không thay đổi và từ đó đến nay trạm không đƣợc vận hành.  Trạm xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội: - Trạm đƣợc xây dựng từ năm 2000 với sự kết hợp của tuyển nổi và xử lý sinh học nhƣng sau khoảng 2 tháng vận hành xử lý kém hiệu quả và sau khi đã có những hiệu chỉnh nhƣng hệ thống hoạt động vẫn không hiệu quả. - Trạm xử lý do Liên hiệp khoa học và sản xuất hóa học UCE tiến hành với công nghệ xử lý chủ yếu là hóa học và hóa lý để oxy hóa và keo tụ chất thải trong nƣớc rỉ rác. Công nghệ nào đƣợc đề xuất để xử lý nƣớc thải tồn đọng trong ô chôn lấp số 3 bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội, nƣớc thải sau xử Vũ Thị Ngọc Bích 11 Lớp K37C – Hóa học Trường ĐHSP Hà Nội 2 Khóa luận tốt nghiệp lý không đạt yêu cầu của TCVN 5945 - 1995 cột B về COD, tổng N... và hiện nay trạm đã đƣợc tháo dỡ. - Trạm xử lý do xí nghiệp điện lạnh và môi trƣờng – Công ty Cơ khí Thủy sản tiến hành với mục đích xử lý nƣớc rác khẩn cấp cho bãi chôn lấp chất thải Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội. Với công nghệ này, tác giả đã tận dụng hệ thống hồ sinh học để giảm tải, nƣớc rác sau khi qua khỏi hệ thống hồ sinh học nồng độ chất thải giảm đáng kể COD trong nƣớc thấp BOD 300 - 1200mg/L, hàm lƣợng BOD 300 - 350mg/L tùy theo điều kiện của thời tiết và lƣợng nƣớc rác đƣợc bơm ra. Ngoài ra c n xử lý nitơ. Tuy nhiên, nồng độ COD vẫn cao hơn tiêu chuẩn thải và phải pha loãng trƣớc khi xả ra ngoài. - Trạm xử lý do công ty SEEN tiến hành bắt đầu vận hành từ năm 2006 bao gồm các công đoạn chính: Xử lý nitơ: theo phƣơng pháp nâng pH thổi khí ngƣợc (stripping), lƣợng c n lại đƣợc xử lý vi sinh qua bể SBR. Xử lý COD: đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp sinh học kết hợp với hóa lý (fenton và hấp phụ). Hiện nay, trạm đang xử lý nƣớc rác sau khi qua hồ sinh học, tuy nhiên chất lƣợng sau xử lý không ổn định và cần thời gian ổn định (3 – 5 ngày) trƣớc khi xả ra ngoài.  Trạm xử lý nƣớc rác tại bãi chôn lấp G Cát- Tp. Hồ Chí Minh - Trạm xử lý nƣớc rác tại bãi chôn lấp G Cát- Tp. Hồ Chí Minh bắt đầu vận hành từ năm 2001 cho đến nay đã có 03 loại hình công nghệ xử lý khác nhau đƣợc áp dụng, trong đó: 1. Phƣơng pháp xử lý bằng màng lọc – Công ty VerMeer, Hà Lan; 2. Phƣơng pháp xử lý sinh học – Trung tâm môi trƣờng CENTEMA; 3. Phƣơng pháp sinh học kết hợp lọc màng – Trung tâm môi trƣờng ECO. Vũ Thị Ngọc Bích 12 Lớp K37C – Hóa học