Tài liệu Nghiên cứu sử dụng urê xử lý calvium trong nước rỉ rác

Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Lôøi Môû Ñaàu Ngaøy nay, cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa ñaát nöôùc thì vaán ñeà moâi tröôøng cuõng ñang raát ñöôïc quan taâm ñeán, ñaëc bieät laø raùc thaûi do caùc hoaït ñoäng saûn xuaát, buoân baùn cuûa con ngöôøi . Haàu heát raùc thaûi ôû nöôùc ta noùi chung vaø ôû khu vöïc Thaønh Phoá Hoà Chí Minh noùi rieâng ñeàu chöa coù söï phaân loaïi taïi nguoàn. Do ñoù gaây raát nhieàu khoù khaên trong quaûn lyù vaø xöû lyù. Hieän nay, vieäc xöû lyù raùc thaûi baèng caùch choân laáp hôïp veä sinh ñöôïc coi laø bieän phaùp höõu duïng, bôûi tính kinh teá cao vaø khoâng laøm oâ nhieãm moâi tröôøng do muøi hoâi gaây ra. Tuy nhieân, löôïng nöôùc ræ ra töø baõi choân laáp raùc ñaõ gaây nhöõng taùc ñoäng moâi tröôøng nghieâm troïng lieân quan ñeán söùc khoûe con ngöôø i. Tröôùc vaán ñeà naøy thì nhieàu phöông phaùp coâng ngheä trong vaø ngoaøi nöôùc ñöôïc ñeà ra vaø aùp duïng xöû lyù. Trong caùc bieän phaùp coâng ngheä ñöa ra xöû lyù thì bieän phaùp xöû lyù sinh hoïc kî khí ñöôïc xem laø noãi troäi bôûi chi phí khoâng cao, ít sinh ra buøn maø hieäu quaû xöû lyù cao hôn nhöõng phöông phaùp khaùc. Nhöng do bôûi tính chaát nöôùc ræ raùc voâ cuøng phöùc taïp, haøm löôïng thaønh phaàn caùc chaát oâ nhieãm luoân ôû möùc baùo ñoäng, ñaëc bieät laø haøm löôïng Canxi trong nöôùc ræ raùc raát cao, ñaõ gaây aûnh höôûng xaáu ñeán quaù trình xöû lyù. Caùc thieát bò kî khí sau khi hoaït ñoäng moät thôøi gian ñaõ bò teâ lieät bôûi hieän töôïng voâi hoùa xuaát hieän thaønh nhöõng taûng lôùn , laøm cho hieäu quaû xöû lyù suy giaûm ñaùng keå. Chính vì ñieàu naøy caàn phaûi coù bieän phaùp xöû lyù thích hôïp ñeå loaïi boû thaønh phaàn oâ nhieãm naøy tröôùc khi vaøo caùc coâng trình xöû lyù tieáp theo. Ureâ laø moät hôïp chaát coù khaû naêng xöû lyù Canxi trong nöôùc thaûi, baûn thaân noù coù nhieàu öùng duïng quan troïng phuïc vuï trong ñôøi soáng xaõ hoäi. Tuy nhieân vieäc söû duïng noù nhö theá naøo trong xöû lyù moâi tröôøng, ñaëc bieät laø trong xöû lyù nöôùc taûi noùi chung vaø nöôùc ræ raùc noùi rieâng laø ñieàu caàn phaûi nghieân cöù u ñeán. GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 1 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc CHÖÔNG 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1 TÍNH CAÁP THIEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI 1.2 MUÏC TIEÂU CUÛA ÑEÀ TAØI 1.3 PHAÏM VI VAØ ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU 1.4 NOÄI DUNG NGHIEÂN CÖÙU 1.5 PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 1.6 YÙ NGHÓA KHOA HOÏC VAØ THÖÏC TIEÃN CUÛA ÑEÀ TAØI GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 2 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc 1.1 TÍNH CAÁP THIEÁT CUÛA ÑEÀ TAØI Nöôùc thaûi giaøu calcium laø moät vaán ñeà ñang ñöôïc quan taâm trong xöû lyù nöôùc thaûi hieän nay, ñaët bieät laø töø nöôùc ræ raùc. Do tính chaát nöôùc ræ raùc coù nhieàu thaønh phaàn phöùc taïp vaø coù khaû naêng gaây oâ nhieãm cao (BOD, COD töø 10.000 - 50.000 mg/l ,Th.S Traàn Minh Chí Chí naêm 2001) neân ñoøi hoûi moät daây chuyeàn coâng ngheä xöû lyù thích hôïp. Nhieàu loaïi hình coâng ngheä khaùc nhau ñaõ ñöôïc thöû nghieäm vaø aùp duïng ñeå xöû lyù, nhöng coâng ngheä sinh hoïc toû ra haáp daãn vì coù chi phí ñaàu tö vaän haønh thaáp. Tuy nhieân, do tính chaát nöôùc thaûi töø baõi ræ raùc thöôøng chöùa haøm löôïng calcium raát lôùn (>250mg/l) neân vieäc söû duïng coâng ngheä sinh hoï c coå ñieån nhö UASB gaëp raát nhieàu khoù khaên trong suoát quaù trình vaän haønh. Vôùi haøm löôïng calcium cao (>250 mg/l) coù hieän töôïn g caùc muoái CaCO3 hay Ca3(PO4)2 keát tuûa. Söï taïo thaønh keát tuûa cuûa caùc muoái calcium trong thieát bò kî khí ñaõ daãn ñeán nhieàu vaán ñeà, chaúng haïn nhö hieän töôïng ñoùng raén treân thaønh beå phaûn öùng vaø trong thaønh oáng, laøm maát tính ñeäm cuûa moâi tröôøng sinh hoùa trong beå kî khí, giaûm hieäu quaû do buøn bò röûa troâi vaø ñaëc bieät laø laøm maát hoaït tính metan hoùa ñaëc thuø cuûa sinh khoái kî khí. Thaät vaäy, vieäc aùp duïng coâng ngheä UASB thöïc teá taïi traïm xöû lyù nöôùc ræ raùc ôû baõi choân laáp Nam Sôn, Soùc Sôn, Haø Noäi ñöôïc ñöa vaøo vaän haønh trong naêm 1998 cuõng ñaõ cho thaáy ñaây laø moät vaán ñeà lôùn, khi baét ñaàu vaän haønh, heä thoáng hoaït ñoäng khaù toát, hieäu quaû xöû lyù taêng. Tuy nhieân vôùi haøm löôïng Ca 2+ khoaûng 500 mg/l trong nöôùc ræ raùc, chæ hôn moät thaùng hoaït ñoäng sau ñoù, toaøn boä heä thoáng ñöôøng oán g phaân phoái nöôùc thaûi vaøo thieát bò UASB bò ñoùng bôûi lôùp caën voâi daøy, coøn beân trong laø nhöõng taûn voâi lôùn ( Th.S Nguyeãn Trung Vieät, 2000). Söï suy giaûm GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 3 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc hieäu quaû phaân huûy höõu cô cuûa buøn xaûy ra raát ñaùng keå vaø nhanh choùng ñaõ daãn ñeán heä thoáng UASB ñaõ bò teâ lieät trong thôøi gian vaän haønh ngaén. Nhö vaäy haøm löôïng Ca2+ cao trong nöôùc thaûi coù theå gaây nhöõng haäu quaû traàm troïng ñoái vôùi heä thoáng sinh hoïc kò khí, aûnh höôûng ñeán caùc coâng trình xöû lyù sinh hoïc vaø ñoøi hoûi coù nhöõng bieän phaùp thích hôïp ñeå xöû lyù hieäu quaû. Töø tính caáp thieát ñoù, vieäc “Nghieân cöùu söû duïng ure xöû lyù calcium trong nöôùc ræ raùc ” cuûa ñeà taøi naøy ñaõ tìm ra söï söû duïng coù tieàm naêng cuûa Ureâ do vieäc loaïi boû canxi ôû daïng hoøa tan trong nöôùc thaûi töø nöôùc ræ raùc. Phöông phaùp naøy döïa treân cô cheá keát tuûa cuûa muoái vi sinh carbonat (MCP) ñaõ ñöôïc moâ taû nhö khaû naêng kieàm hoùa cuûa caùc vi sinh vaät, söï taêng ñoä pH vaø hoøa tan hôïp chaát carbon voâ cô (DIC)) ñoái vôùi moâi tröôøng naøo ñoù thoâng qua nhieàu hoaït ñoäng sinh lyù hoïc . Vaø trong caùi nhìn naøy thì kyõ thuaät ñöôïc moâ taû toát nhaát laø quaù trình thuûy phaân ezim cuûa Ureâ, taïo ra NH3 vaø CO2 sau ñoù seõ phaûn öùng xa hôn ñeå taïo ra carbonate, nhö vaäy ñaõ hình thaønh ñieàu kieän thích hôïp cho keát tuûa CaCO3 cuõng nhö deã daøng trong vieäc loaïi boû chuùng ra khoûi nguoàn nöôùc xöû lyù. 1.2 MUÏC TIEÂU CUÛA ÑEÀ TAØI Nghieân cöùu xaùc ñònh hieäu quaû vaø ñeà xuaát phöông aùn coâng ngheä söû duïng Ureâ ñeå xöû lyù thaønh phaàn canxi trong nöôùc ræ raùc . 1.3 PHAÏM VI VAØ ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU 1.3.1 Phaïm vi nghieân cöùu Caùc thí nghieäm ñöôïc tieán haønh thöïc hieän taïi phoøng thí nghieäm Tröôøng ÑH Kyõ Thuaät Coâng Ngheä TP. HCM 1.3.2 Ñoái töôïng nghieân cöùu GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 4 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Haøm löôïng oâ nhieãm Calcium trong nöôùc ræ raùc töø moät soá Baõi raùc ôû Thaønh Phoá Hoà Chí Minh nhö baõi raùc Ñoâng Thaï nh, Goø Caùt… 1.4 NOÄI DUNG NGHIEÂN CÖÙU + Nghieân cöùu toång quan: - Hieän traïng quaûn lyù nöôùc ræ raùc ôû moät soá baõi raùc cuûa TP. HCM. - Thaønh phaàn tính chaát cuûa nöôùc ræ raùc taïi baõi raùc ôû TP.HCM. - Caùc coâng ngheä xöû lyù nöôùc ræ raùc ñang ñöôïc aùp duïng xöû lyù hieän nay. - Cô sôû lyù thuyeát veà vieäc söû duïng Ureâ ñeå söû lyù Canxi trong nöôùc ræ raùc. + Laäp keá hoaïch thöïc nghieäm döïa treân cô sôû phaân tích haøm löôïng Canxi trong nöôùc ræ raùc + Thöïc nghieäm xaùc ñònh khaû naêng xöû lyù canxi cuûa Ureâ trong nöôùc ræ raùc. + Xaùc ñònh söï aûnh höôûng vaø ñöa ra caùc thoâng soá (noàng ñoä Ureâ, thôøi gian xöû lyù) phuø hôïp cho coâng ngheä xöû lyù. + Xaùc dònh söï aûnh höôûng cuûa coâng ngheä xöû lyù canxi baèng Ureâ ñeán coâng ngheä xöû lyù sinh hoïc . 1.5 PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU 1.5.1 Nghieân cöùu lyù thuyeát + Thu thaäp taøi lieäu trong nöôùc vaø ngoaøi nöôùc coù lieân quan ñeán noäi dung nghieân cöùu . GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 5 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc + Thöïc teá oâ nhieãm cuûa nöôùc ræ raùc taïi baõi raùc Ñoâng Thaïnh Tp. HCM ( haøm löôïng Calcium trong nöôùc thaûi). + Caùc phöông phaùp xöû lyù nöôùc ræ raùc chöùa haøm löôïng canxi cao. + Cô sôû lyù thuyeát veà Ureâ duøng ñeå xöû lyù Ca2+ + Toång hôïp phaân tích, so saùnh vaø löïa choïn höôùng nghieân cöùu phuø hôïp 1.5.2 Nghieân cöùu thöïc nghieäm + Xaùc ñònh thaønh phaàn oâ nhieãm Ca 2+ trong nöôùc ræ raùc cuûa baõi raùc Ñoâng Thaïnh Tp.HCM. + Thöïc hieän treân moâ hình phoøng thí nghieäm. + Phöông phaùp thí nghieäm. - Ñoái töôïng thí nghieäm: nöôùc ræ raùc cuõ cuûa baõi raùc Ñoâng Thaïnh - Xaùc ñònh hieäu quaû xöû lyù cuûa phöông phaùp baèng caùch:  Thay ñoåi noàng ñoä xöû lyù cuûa Ureâ khaùc nhau  Thöïc hieän ôû caùc khoaûng thôøi gian khaùc nhau - Xöû lyù soá lieäu baèng excel 1.6 YÙ NGHÓA KHOA HOÏC VAØ THÖÏC TIEÃN CUÛA ÑEÀ TAØI 1.6.1 YÙ nghóa khoa hoïc + Nghieân cöùu vaø ñeà xuaát moät phöông aùn xöû lyù Canxi trong nöôùc ræ raùc hieäu quaû, ñôn giaûn vaø ít toán keùm, goùp phaàn hoaøn thieän heä thoáng xöû lyù nöôùc ræ raùc. + Ngoaøi khaû naêng xöû lyù thaønh phaàn oâ nhieãm cuï theå laø Canxi, thì phöông phaùp coøn mang yù nghóa trong vieäc loaïi boû thaønh phaàn oâ nhieãm ñaëc tröng laø COD. GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 6 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc + Ñaây laø moät nghieân cöùu xaùc ñònh khaû naêng xöû lyù cuûa moä t loaïi hôïp chaát coù nguoàn goác deã tìm, töông ñoái reû vaø khoâng ñoäc haïi. 1.6.2 YÙ nghóa thöïc tieãn + Höôùng nghieân cöùu khaû thi seõ mang laïi hieäu quaû trong coâng ngheä xöû lyù nöôùc ræ raùc. + Giaûm nguy cô oâ nhieãm moâi tröôøng töï nhieân vaø söùc khoûe con ngöôøi do loaïi nöôùc thaûi naøy gaây ra. + Nghieân cöùu khaû thi seõ aùp duïng xöû lyù cho caùc loaïi nöôùc thaûi chöùa haøm löôïng canxi cao nhö nöôùc thaûi coâng nghieäp nhö: cheá bieán giaáy, cheá bieán xöông, … GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 7 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc CHÖÔNG 2 TOÅNG QUAN 2.1 NGUOÀN GOÁC, THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC RÆ RAÙC 2.2 HIEÄN TRAÏNG OÂ NHIEÃM MOÂI TRÖÔØNG DO NÖÔÙC RÆ RAÙC VAØ CAÙC PHÖÔNG AÙN XÖÛ LYÙ. GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 8 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Cho ñeán nay, choân laáp vaãn laø moät phöông phaùp kinh teá nhaát ñeå ñoå boû chaát thaûi raén. Thöïc teá, coù khoaûng 90% khoái löôïng chaát thaûi raén treân theá giôùi ñöôïc xöû lyù baèng phöông phaùp choân laáp hôïp veä sinh. Baõi raùc hôïp veä sinh cuõng laø moät haïng muïc coâng trình khoâng theå thieáu trong heä thoáng quaûn lyù vaø xöû lyù chaát thaûi raén ñoâ thò, bôûi vì caùc phöông phaùp xöû lyù khaùc nhö laøm phaân uû, ñoát …luoân luoân coøn laïi moät phaàn chaát thaûi nhö vaät lieäu trô, tro, xæ …vaø cuõng phaûi ñöôïc choân laáp. Trong nhöõng vaán ñeà ñöôïc ñaëc bieät quan taâm vaø ñöa leân haøng öu tieân ñoái vôùi baõi choân laáp raùc laø vieäc quaûn lyù vaø xöû lyù nöôùc roø ræ töø caùc baõi raùc vì chuùng coù noàng ñoä caùc chaát gaây oâ nhieãm raát cao vaø coù muøi ñaëc bieät khoù chòu neáu khoâng ñöôïc quaûn lyù vaø xöû lyù toát. 2.1 NGUOÀN GOÁC, THAØNH PHAÀN VAØ TÍNH CHAÁT CUÛA NÖÔÙC RÆ RAÙC 2.1.1 Nguoàn goác nöôùc ræ raùc Nöôùc ræ raùc laø nöôùc thaám qua lôùp raùc, keùo theo caùc chaát oâ nhieãm töø raùc chaûy vaøo taàng ñaát döôùi baõi choân laáp. Nöôùc raùc ñöôïc hình thaønh khi ñoä aåm cuûa raùc vöôït quaù ñoä giöõ nöôùc (ñoä giöõ nöôùc cuûa chaát thaûi raén - Field capacity – laø löôïng nöôùc lôùn nhaát ñöôïc giöõ laïi trong caùc loã roãng maø khoâng sinh ra doøng thaám höôùng xuoáng döôùi taùc duïng cuûa troïng löïc). Trong giai ñoaïn hoaït ñoäng cuûa baõi choân laáp, nöôùc ræ raùc hình thaønh chuû yeáu do nöôùc möa vaø nöôùc “eùp” töø caùc loã roãng cuûa chaát thaûi do caù c thieát bò ñaàm neùn. Söï phaân huûy chaát höõu cô trong raùc cuõng phaùt sinh nöôùc roø ræ nhöng vôùi löôïng nhoû. Ñieàu kieän khí töôïng thuûy vaên, ñòa hình, ñòa chaát cuûa baõi raùc, nhaát laø khí haäu, löôïng möa, aûnh höôûng ñaùng keå ñeán löôïng nöôùc roø ræ sinh ra. Toác ñoä phaùt sinh nöôùc ræ raùc dao ñoäng lôùn theo caùc giai ñoaïn hoaït ñoäng khaùc nhau cuûa baõi raùc. Trong naêm ñaàu tieân, phaàn lôùn löôïng nöôùc thaâm nhaäp vaøo ñöôïc haáp thuï vaø tích tröõ GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 9 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc trong caùc khe hôû vaø loã roãng cuûa chaát thaûi choân laáp. Löu löôïng nöôùc ræ raùc seõ taêng daàn trong thôøi gian baõi choân laáp hoaït ñoäng vaø giaûm daàn sau khi ñoùng cöûa baõi choân laáp. 2.1.2 Thaønh phaàn vaø tính chaát nöôùc ræ raùc Thaønh phaàn nöôùc ræ raùc thay ñoåi raát nhieàu, phuï thuoäc vaøo tuoåi BCL, loaïi raùc, khí haäu. Maët khaùc , ñoä daøy, ñoä neùn vaø nguyeân lieäu phuû treân cuøng cuõng taùc ñoäng leân thaønh phaàn nöôùc ræ raùc. Baûng 1 bieåu dieãn söï bieán thieân noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc raùc theo thôøi gian, töø ngaøy baõi ngöng hoaït ñoäng. Baûng 1. Söï bieán thieân noàng ñoä chaát oâ nhieãm trong nöôùc ræ raùc theo tuoåi Thaønh phaàn Ñôn vò pH Giaù trò 1 naêm 5 naêm 5.2 – 6.4 6.3 16 naêm COD mg/l 10000 - 40000 8000 400 BOD5 mg/l 7500 - 28000 4000 80 TDS mgNaCl/l 10000 – 6790 1200 14000 TSS mg/l 100 – 700 Ñoä kieàm mgCaCO3/l 800 – 4000 5810 2250 Ñoä cöùng mg/l 3500 - 5000 2200 540 P- toång mg/l 25 – 35 12 8 N-NH3 mg/l 56 – 482 N-NO3 mg/l 0.2 – 0.8 0.5 1.6 GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 10 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Cl- mg/l 600 – 800 1330 70 SO42- mg/l 400 – 650 2 2 Ca2+ mg/l 900 – 1700 308 109 Na+ mg/l 450 – 500 810 34 K+ mg/l 295 – 310 610 39 Fe- toång mg/l 210 – 325 6.3 0.6 Mg2+ mg/l 160 – 250 450 90 Mn-toång mg/l 75 – 125 0.06 0.06 Cu2+ mg/l <0.5 <0.5 Zn2+ mg/l 0.4 0.1 10 – 30 (Nguoàn: Chian vaø DeWalle, 1996- 1997) Söï thay ñoåi veà thaønh phaàn vaø tính chaát nöôùc roø ræ theo thôøi gian seõ daãn ñeán söï khaùc nhau trong vieäc löïa choïn coâng ngheä vaø thoâng soá thieát keá. Keát quaû khaûo saùt caùc traïm xöû lyù nöôùc roø ræ cho thaáy haàu heát caùc traïm coù hieäu quaû xöû lyù thaáp hoaëc ban ñaàu cao, sau ñoù thaáp daàn laø do coâng taùc khaûo saùt söï thay ñoåi thaønh phaàn nöôùc ræ raùc khoâng ñöôïc thöïc hieän moät caùch kyõ caøng. Haøm löôïng chaát höõu cô nöôùc ræ raùc cuûa baõi raùc môùi chöa phuû ñaày (khoaûng 08 thaùng tuoåi) coù theå leân ñeán 71600 mg/l. Haøm löôïng chaát höõu cô vaø voâ cô giaûm daàn theo tuoåi baõi raùc. Töông töï, tyû soá BOD: COD cuõng giaûm daàn theo thôøi gian. Möùc ñoä giaûm naøy cho thaáy chaát höõu cô deã oxy hoaù sinh hoaù giaûm nhanh, trong khi ñoù haøm löôïng chaát khoâng phaân huyû sinh hoïc gia taêng theo tuoåi baõi raùc. GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 11 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc COD VAF ( axit beùo bay hơi) Ñaëc tröng pH cuûa nöôùc ræ raùc Fe, Zn Pha I Pha II Pha III Pha IV Pha V Thời gian Hình 1: Söï bieán thieân caùc thaønh phaàn trong nöôùc ræ raùc Hình 1 cho thaáy giaù trò pH taên g daàn theo thôøi gian do haøm löôïng axit beùo deã bay hôi giaûm. Do nöôùc ræ raùc thay ñoåi theo thôøi gian, vì vaäy caùc coâng trình xöû lyù phaûi ñöôïc thieát keá linh hoaït, deã daøng naâng caáp khi chaát löôïng nöôùc ræ raùc thay ñoåi. Trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa baõi raùc, caùc thaønh phaàn trong nöôùc ræ raùc bieán ñoåi qua caùc giai ñoaïn nhö sau:  Pha 1 ( pha thích nghi). Sau moät thôøi gian ngaén khi baõi raùc ñi vaøo hoaït ñoäng. Quaù trình phaân huûy hieáu khí xaûy ra, ôû giai ñoaïn naøy caùc chaát höõu cô deã bò oxy hoùa thaønh daïng ñôn giaûn nhö proteâin, tinh boät, chaát beùo vaø moät löôïng nhaát ñònh xenlulo. Pha 1 coù theå keùo daøi moät vaøi ngaøy hay moät vaøi tuaàn.  Pha 2 (pha chuyeån tieáp) GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 12 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Khi oxy bò caùc vi sinh vaät hieáu khí tieâu thuï daàn thì caùc vi sinh vaät kò khí baét ñaàu xuaát hieän vaø phaùt trieån. Nitrat vaø sunfat ñoùng vai troø chaát nhaän electron trong caùc phaûn öùng chuyeån hoùa sinh hoïc, thöôøng bò khöû ñeán khí N 2 vaø H2S. Trong pha naøy, pH cuûa nöôùc raù c baét ñaàu giaûm do söï hieän dieän caùc axit höõu cô vaø aûnh höôûng cuûa söï gia taêng noàng ñoä CO2 trong baõi raùc.  Pha 3 (pha acid) Caùc vi sinh kò khí gia taêng taïo ra moät löôïng axit höõu cô vaø moät löôïng khí Hydro. Caùc vi sinh vaät tham gia vaøo quaù trình leân men laø nhoùm vi sinh vaät dò döôõng trong ñieàu kieän caû yeám khí laãn kî khí nghieâm ngaët. Caùc chaát höõu cô daïng ñôn giaûn, caùc amino acid, ñöôøng…ñöôïc chuyeån hoùa thaønh caùc axit beùo bay hôi (VFA), acohols, CO2 vaø N2. Trong pha naøy , pH nöôùc raùc thöôøng seõ giaûm xuoáng 5 hoaëc thaáp hôn do söï hieän dieän caùc acid höõu cô vaø söï gia taêng noàng ñoä CO 2 trong baõi raùc . Pha 3 coù theå keùo daøi sau moät vaøi naêm, thaäp chí caû thaäp nieân. Nöôùc roõ ræ taïo ra trong giai ñoaïn naøy coù giaù trò BOD5 cao (>10000 mg/l), BOD5/COD > 0.5, tyû soá naøy cho thaáy thaønh phaàn chaát höõu cô hoøa tan chieám tyû leä cao vaø deã bò phaân huûy sinh hoïc.  Pha 4 (pha leân men Metan) Söï phaùt trieån chaäm cuûa vi khuaån metan daàn daàn ñöôïc hình thaønh, chieám öu theá vaø baét ñaàu tieâu thuï nhöõng hôïp chaát ñôn giaûn, taïo ra caùc hoãn hôïp CO 2 vaø CH4 cuøng vôùi moät soá thaønh phaàn veát khaùc taïo thaønh khí cuûa baõi raùc. Pha naøy nhaïy caûm hôn pha hai. Nöôùc roø ræ taïo ra trong pha 4 coù giaù trò BOD5/COD thaáp. Tuy nhieân, NH3 vaãn tieáp tuïc thoaùt ra bôûi quaù trình leân men acid theo baäc 1 vaø coù noàng ñoä raát cao GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 13 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc trong nöôùc ræ raùc. Caùc chaát voâ cô nhö: Fe, Na, K, SO 42- vaø Cl- tieáp tuïc tan vaø ræ ra trong nhieàu naêm.  Pha 5 (pha chín): Xuaát hieän khi caùc chaát höõu cô saün saøng phaân huûy sinh hoïc, ñaõ chuyeån thaønh CH4 vaø CO2. Luùc naøy , toác ñoä sinh khí giaûm ñaùng keå do phaàn lôùn caùc chaát dinh döôõng ñaõ bò khöû qua caùc pha tröôùc vaø chaát neàn coøn laïi thì khaû naêng phaân huûy sinh hoïc xaûy ra khaù chaäm. Khí sinh ra chuû yeáu laø CH4 vaø CO2. Suoát pha naøy, nöôùc raùc thöôøng chöùa acid humic vaø fulvic raát khoù xöû lyù sinh hoïc. Nhìn chung ôû nhöõng baõi raùc môùi (giai ñoaïn acid), n öôùc ræ raùc thöôøng coù pH thaáp, noàng ñoä BOD5, TOC, COD vaø kim loaïi naëng cao, coøn ôû nhöõng baõi raùc laâu naêm (giai ñoaïn meâtan cuûa quaù trình phaân huûy), pH = 6.5- 7.5, noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm thaáp hôn ñaùng keå, noàng ñoä kim loaïi naëng giaûm do phaàn lôùn do phaàn lôùn kim loaïi ít tan trong moâi tröôøng trung tính. Khaû naêng phaân huûy sinh hoïc cuûa nöôùc ræ raùc thay ñoåi theo thôøi gian, theå hieän qua tyû soá BOD 5/COD. Ban ñaàu, tyû soá seõ ôû khoaûng 0.05- 0.2. Tyû soá giaûm do nöôùc ræ raùc töø caùc baõi raùc laâu naêm chöùa acid humic vaø fulvic khoù phaân huûy sinh hoïc. Ngoaøi ra noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm cuõng giao ñoäng theo muøa trong naêm. Thaønh phaàn oâ nhieãm trong nöôùc ræ raùc raát ña daïng, coù theå chia thaønh caùc nhoùm thoâng soá chính, bao goàm caùc chaát lô löõng, caùc chaát dinh döôõng (N, P), caùc muoái voâ cô vaø caùc kim loaïi naëng …Caùc ñaëc tröng cuûa nöôùc ræ raùc ôû caùc nöôùc phaùt trieån ñöôïc lieät keâ trong baûn döôùi ñaây. GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 14 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Baûng 2: Ñaëc tröng cuûa nöôùc ræ raùc ôû caùc nöôùc phaùt trieån. Thoâng soá Ñôn vò Soá maãu kieåm tra Giaù trò Sai soá trung bình pH 6 5.6 0.13 COD mg/l 11 22850 1445 BOD mg/l 11 16120 1940 Toång Nitô mg/l 10 490 100 NH4– N mg/l 11 370 18 Toång P mg/l 10 9.1 3.5 PO4 – P mg/l 11 0.45 0.54 Toång raén mg/l 11 15730 950 Toång raén hoøa tan mg/l 11 15300 1100 Toång raén bay hôi mg/l 2 6190 - VAF mg/l 2 10100 - Ca2+ mg/l 9 1740 105 Ñoä kieàm mg/l 11 3850 360 SO42- mg/l 11 830 70 Ñoä cöùng mg/l 11 5420 305 Fe – toång mg/l 10 940 100 Zn2+ mg/l 10 68 7.8 GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 15 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Ni+ mg/l 10 0.48 0.15 Mn2+ mg/l 10 59 5.8 ( Nguoàn : Water Quality Management Library, Volume 7-1992, Lancaster USA ) Caùc soá lieäu thu thaäp taïi Vieät Nam, taïi caùc baõi choân laáp khaùc nhau vaø vaøo nhöõng thôøi ñieåm khaùc nhau, cuõng cho thaáy möùc ñoä oâ nhieãm ñaëc bieät cao cuûa nöôùc ræ raùc. Baûng 3: Ñaëc tröng cuûa nöôùc ræ raùc BCL Ñoâng Thaïnh Noàng ñoä (mg/l), tröø pH Thaønh phaàn Cuõ Môùi 7.9 – 8.2 6.0 – 7.3 - 12500 COD 1079 – 2507 38533 – 65333 BOD5 735 33571 – 56250 Org- N 196 – 470 79 – 230 NH3- N 297 – 790 515 – 1300 NO3-N 2.5 – 2.9 3.0 – 4.8 Photphorus 14.9 – 21.5 4.7 – 9.6 Ca2+ 1122 – 1844 240 – 187 Mg2+ 356 – 405 154 – 373 pH Ñoä kieàm, mg/l CaCO3 GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 16 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Fe- toång 180 – 303 64 - 132 (Nguoàn CENTENMA, 2002) Baûng 4: Ñaëc tröng cuûa nöôùc ræ raùc BCL Goø Caùt. Thaønh phaàn Ñôn vò pH Nöôùc roø ræ môùi Nöôùc roø ræ môùi muøa khoâ muøa möa 4.8 – 6.2 6.5 – 6.9 7.81 – 7.89 Nöôùc roø ræ cuõ TDS mg/l 7300 – 12200 5011 – 6420 6040 – 9145 COD mg/l 39614 – 59750 6621 – 31950 1186 – 1436 BOD5 mg/l 30000 – 48000 4554 – 25130 200 VFA mg/l 21878 – 25182 2882 26 SS mg/l 1760 – 4310 896 – 1320 235 N – toång mg/l 974 – 1165 484.4 918.6 P – toång mg/l 55.8 – 89.6 13.3 6.4 – 10.1 Ñoä cöùng mgCaCO3/l 5833 – 9667 1840 – 4250 1260 – 1720 Ca2+ mg/l 1670 – 2739 465 60 – 80 Mg2+ mg/l 404 – 687 165 297 – 381 Cl- mg/l 3960 – 4100 1075 2450 – 2697 SO42- mg/l 1400 – 1590 - 14 Fe- toång mg/l 204 – 208 46.8 4.5 Cr- toång mg/l 0.04 – 0.05 - - GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 17 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc Zn2+ mg/l 93 – 202 - - Pb2+ mg/l 0.32 – 1.9 - - Cd2+ mg/l 0.02 – 0.1 - - Ni2+ mg/l 2.21 – 8.02 - - Mn2+ mg/l 14.5 – 32.17 - - Cu2+ mg/l 3.5 – 4.0 - - (Nguoàn: CENTENMA, 2002) Toùm laïi nöôùc ræ raùc coù noàng ñoä caùc chaát baån höõu cô (BOD, COD) vaø NNH4, caùc muoái voâ cô (Cl -, SO42-, CO32-) cao vaø cuõng coù söï hieän dieän cuûa moät soá kim loaïi ôû möùc baùo ñoäng. Ñaët bieät laø haøm löôïng Canxi raát cao neân caàn coù bieän phaùp xöû lyù. Ngoaøi ra nöôùc ræ raùc cuõng chöùa caùc hôïp chaát höõu cô c ao khaùc bao goàm caùc hydrocacbon aliphatic (beùo), voøng thôm, caùc chaát höõu cô bò halogen hoùa nhö DDT, PCB coù theå laøm taêng khaû naêng taïo phöùc vôùi axit humic vaø fuvic. 2.1.3 Thu Gom, Caùc Hình Thöùc Xöû Lyù Nöôùc Ræ Raùc Nöôùc ræ raùc chaûy traøn treân maët ñaát hay thaám xuyeân qua ñaùy baõi choân laáp seõ gaây oâ nhieãm moâi tröôøng nöôùc vaø ñaát xung quanh baõi choân laáp, gaây muøi khoù chòu. Vì vaäy, moät baõi choân laáp hôïp veä sinh ñuùng tieâu chuaån phaûi ñöôïc trang bò heä thoáng thu gom ñeå taäp trung nöôùc ræ raùc ñeå ñöa ñi xöû lyù vaø ñaùy hoá choân laáp phaûi ñöôïc loùt bôûi nhöõng lôùp phuû ñeå ngaên chaën söï di chuyeån cuûa nöôùc ræ raùc thaám vaøo ñaùy baõi choân laáp. Lôùp loùt ñaùy baõi choân laáp coù theå laø: GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 18 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc + Lôùp ñaát seùt vaø maøng ñòa chaát: ngaên söï chuyeån ñoäng cuûa nöôùc roø ræ vaø khí + Lôùp caùt hoaëc soûi: duøng laøm lôùp thu gom vaø thaùo nöôùc roø ræ sinh ra trong baõi raùc . + Lôùp vaûi ñòa chaát (geotextile): laøm giaûm söï xaùo troän giöõa lôùp ñaát vaø caùt hay soû i + Lôùp ñaát cuoái cuøng: baûo veä lôùp chaén vaø thaùo nöôùc roø ræ. 2.1.3.1 Xöû lyù nöôùc ræ raùc theo phöông phaùp ñôn giaûn Tröôùc heát, caàn chuù yù raèng khuynh höôùng naøy khaù toát, phöông phaùp ñôn giaûn, chi phí thaáp nhöng noù chæ thích hôïp vôùi löôïng nöôùc ræ raùc nhoû, coøn veà laâu daøi khoù khaû thi, khi löôïng nöôùc ræ raùc ngaøy caøng taêng. Tuy khuynh höôùng naøy laøm giaûm BOD, COD nhöng laïi laøm taêng noàng ñoä caùc chaát voâ cô trong nöôùc ræ raùc, gaây ra vaán ñeà veà muøi, nguy cô oâ nhieãm nöôùc ngaàm. Khuynh höôùng goàm hai phöông aùn: boác hôi töï nhieân baèng naêng löôïng maët trôøi vaø öùng duïng quaù trình töï laøm saïch cuûa ñaát.  Boác hôi töï nhieân baèng naêng löôïng maët trôøi Löôïng boác hôi töø beà maët cuûa nöôùc ræ raùc phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, vaän toác gioù vaø ñoä aåm khoâng khí. Toác ñoä boác hôi haøng ngaøy thay ñoåi ñaùng keå töø thaùng naøy sang thaùng khaùc, naêm naøy sang naêm khaùc, phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän thôøi tieát neân caàn hoà chöùa lôùn (neáu gaëp möa, löôïng möa vöôït troäi hôn löôïng bay hôi trong nhieàu thaùng). Vì vaäy, caàn xem xeùt caùc yeáu toá nhö löôïng möa, löôïng boác hôi, yeâu caàu veà söùc chöùa, ñoä thaám, baûo veä nguoàn nöôùc ngaàm … Dieän tích ñaát caàn thieát coù theå giaûm baèng caùch cho tuaàn hoaøn nöôùc ræ raùc vaøo baõi choân laáp trong suoát thôøi gian khí haäu baát lôïi. Caùc chaát höõu cô, BOD, COD coù trong nöôùc ræ raùc moät phaàn seõ ñöôïc giöõ laïi GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 19 Nghieân Cöùu Söû Duïng Ureâ Xöû Lyù Calcium Trong Nöôùc Ræ Raùc trong baõi choân laáp ñeå laøm chaát dinh döôõng cho vi sinh vaät phaùt trieån, goùp phaàn laøm saïch nöôùc ræ raùc. Coù theå laøm giaûm muøi trong caùc hoá chöùa baèng caùch suïc khí.  Quaù trình töï laøm saïch cuûa ñaát. Ñaát laø moät heä sinh thaùi phöùc taïp, trong ñoù khoâng ngöøng xaûy ra caùc hoaït ñoäng lyù, hoùa, sinh hoïc. Caùc hoaït ñoäng naøy chính laø cô cheá cho quaù trình töï laøm saïch töï nhieân cuûa ñaát . Ngöôøi ta ñaõ öùng duïng töø laâu caùc coâng trình nhö caùnh ñoàng loïc, caùnh ñoàng töôùi… ñeå vöøa xöû lyù nöôùc sinh hoaït vaø thaäm chí nöôùc thaûi moät soá ngaønh coâng nghieäp, vöøa duøng nöôùc ñaàu ra phuïc vuï cho noâng nghieäp. Ñoái vôùi nöôùc ræ raùc, sau khi qua böôùc xöû lyù sô boä ban ñaàu, coù theå ñem ñi phun töôùi treân caùnh ñoàng ñeå cung caáp theâm chaát dinh döôõng cho ñaát. Trong giai ñoaïn ñaàu vaän haønh, nöôùc ræ raùc coù noàng ñoä TDS, COD, BOD, kim loaïi naëng vaø caùc chaát dinh döôõng khaù cao. Khi ñöôïc tuaàn hoaøn, nöôùc ræ raùc seõ töï bieán ñoåi tính chaát qua caùc phaûn öùng sinh hoïc, hoùa hoïc, lyù hoïc. Caùc chaát höõu cô seõ chuyeån thaønh khí CH4 vaø CO2. Do pH taêng trong quaù trình hình thaønh khí CH 4 neân kim loaïi seõ bò keát tuûa vaø giöõ laïi trong baõi raùc. Toác ñoä sinh khí CH 4 ôû baõi raùc coù tuaàn hoaøn nöôùc ræ raùc lôùn hôn ôû baõi raùc khoâng tuaàn hoaøn. Khi tieán haønh phöông phaùp naøy caàn xem xeùt caùc yeáu toá nhö: tính chaát nöôùc ræ raùc vaø caùch thöùc tieàn xöû lyù, ñieàu kieän khí haäu, khaû naêng chöùa cuûa baõi töôùi, daïng ñaát, taûi löôïng höõu cô, loaïi hoa maøu, heä thoáng phaân phoái, nhaát laø phaûi löu yù ñeán khaû naêng gaây oâ nhieãm nguoàn nöôùc ngaàm vaø nöôùc maët. 2.1.3.2 Xöû lyù ñeå ñöa vaøo heä thoáng coáng raõnh ñoâ thò Nöôùc ræ raùc mang ñaëc tröng oâ nhieãm cao, hôn nöõa laïi thay ñoåi theo tuoåi baõi raùc neân moät heä thoáng xöû lyù nöôùc ræ raùc ñoøi hoûi boå sung theâm nhieàu thieát bò phuï theo thôøi gian. Vì vaäy, caùc nghieân cöùu cho thaáy coù theå ñöa hoãn hôïp 20% nöôùc ræ GVHD: T.S Leâ Ñöùc Trung SVTH: Phan Troïng Vyõ Trang 20