Tài liệu Thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác

Më §Çu 1. Giíi thiÖu HiÖn nay, x· héi ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn, c¸c c«ng nghÖ kü thuËt tiªn tiÕn ®−îc ¸p dông vµo qu¸ tr×nh x©y dùng vµ ph¸t triÓn c¬ së h¹ tÇng còng nh− ®Çu t− vµo quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt ngµy cµng phong phó, ®Æc biÖt trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, cïng víi sù ph¸t triÓn ®ã m«i tr−êng còng bÞ ¶nh h−ëng vµ chñ yÕu lµ theo h−íng tiªu cùc, ®Æc biÖt lµ m«i tr−êng n−íc. BÊt cø lo¹i h×nh c«ng nghiÖp nµo còng sö dông mét l−îng lín n−íc tiªu dïng vµ th¶i ra kh«ng Ýt n−íc th¶i tõ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, vÊn ®Ò ®Æt ra lµ lµm thÕ nµo ®Ó l−îng n−íc th¶i sau xö lý ®ñ tiªu chuÈn ®Ó cã thÓ cho ®æ ra c¸c s«ng hoÆc ®−a vµo t¸i s¶n xuÊt ®Ó tiÕt kiÖm vÒ nguån n¨ng l−îng còng nh− kinh tÕ cho s¶n xuÊt. Bªn c¹nh ph¶i chó t©m xö lý n−íc th¶i ta cßn l−u ý ®Õn mét l−îng n−íc rß rØ ra tõ c¸c b·i r¸c, l−îng n−íc nµy lµ kh«ng lín nh−ng l¹i mang mét hµm l−îng « nhiÔm rÊt cao, gäi lµ n−íc r¸c, l−îng n−íc r¸c nµy nÕu kh«ng ®−îc xö lý ®óng møc th× nã cã thÓ x©m nhËp vµo m«i tr−êng ®Êt sau ®ã ®i vµo c¸c m¹ch n−íc ngÇm lµm « nhiÔm nguån n−íc ngÇm vµ cã thÓ lµm biÕn ®æi ®Æc tÝnh cña ®Êt, chÝnh v× thÕ mµ vÊn ®Ò xö lý n−íc r¸c rß rØ tõ c¸c b·i ch«n lÊp còng phÇn nµo trë nªn v« cïng cÊp thiÕt. ë Ch©u ¢u vµ c¸c n−íc c«ng nghiÖp ng−êi ta ®· quan t©m ®Õn vÊn ®Ò xö lý r¸c vµ n−íc r¸c dß rØ tõ l©u. Cßn ë ViÖt Nam, vÊn ®Ò xö lý n−íc r¸c dß rØ míi ®−îc quan t©m gÇn ®©y. HiÖn nay, ë thµnh phè Hµ Néi phÇn lín r¸c th¶i ®−îc thu gom vµ ch«n lÊp t¹i b·i r¸c Nam S¬n - Sãc S¬n - Hµ Néi. Trong khi ®ã víi qu¸ tr×nh ®« thÞ ho¸ vµ ph¸t triÓn hiÖn nay th× l−îng r¸c th¶i tõ sinh ho¹t còng nh− s¶n xuÊt t¨ng lªn mµ vÊn ®Ò xö lý ch−a ®−a ra ®−îc ph−¬ng ph¸p h÷u hiÖu nhÊt. Thµnh phÇn n−íc r¸c rß rØ rÊt phøc t¹p trong ®ã « nhiÔm chÊt h÷u c¬ lµ chñ yÕu, bªn c¹nh cßn « nhiÔm chÊt v« c¬. ThËt khã cã thÓ tèi −u ho¸ ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc r¸c rß rØ v× ®Æc tÝnh cña n−íc r¸c rÊt phøc t¹p vµ bÞ thay ®æi theo thêi gian. N−íc r¸c rß rØ cã chøa l−îng lín hîp chÊt h÷u c¬ rÊt bÒn víi qu¸ tr×nh ph©n huû vi sinh. V× vËy, kh«ng thÓ chän ®¬n thuÇn ph−¬ng ph¸p sinh häc ®Ó xö lý lo¹i n−íc nµy mµ ta ph¶i chän c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý ho¸ lÝ kh¸c ngay c¶ b»ng kÜ thuËt «xy ho¸ tiªn tiÕn. Ph¶n øng Fenton kÕt hîp víi hÊp phô b»ng than ho¹t tÝnh xö lý ®−îc hÇu hÕt c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc, xö lý tèt c¶ mïi vµ mµu trong n−íc, ®ã lµ do ph¶n øng Fenton sinh ra gèc tù do OHo (thÕ oxy ho¸ ϕ = 2,8 V) cã tÝnh chÊt oxy ho¸ m¹nh – nã cã kh¶ n¨ng oxy ho¸ hÇu hÕt c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i. Ph−¬ng ph¸p nµy ®¹t hiÖu qu¶ cao, dÔ dµng thùc hiÖn ë nhiÖt ®é th−êng, thêi gian xö lý nhanh, ho¸ chÊt dÔ t×m vµ yªu cÇu chi phÝ ®Çu t− nhá. 2. Môc tiªu cña ®Ò tµi Download from moitruongnuoc.com 1 Víi hiÖn tr¹ng l−îng chÊt th¶i r¾n th¶i ra m«i tr−êng ngµy cµng nhiÒu vµ theo ®ã c¸c c«ng tr×nh xö lý chóng còng ®−îc x©y dùng lªn ®Ó ®¸p øng nhu cÇu xö lý ®Æc biÖt lµ c¸c b·i ch«n lÊp, chÝnh v× thÕ ®Æt ra vÊn ®Ò xö lý n−íc r¸c rß rØ tõ c¸c b·i ch«n lÊp lµ xu thÕ ®óng ®¾n hiÖn nay, mÆc dï hiÖn nay l−u l−îng th¶i ra lµ ch−a lín nh−ng theo thêi gian yªu cÇu ®Æt ra còng sÏ t¨ng nhanh, chóng ta cÇn cã nh÷ng biÖn ph¸p thÝch hîp ®Ó cã kinh nghiÖm thùc tÕ sím ®Ó cã thÓ ®èi phã kÞp thêi víi nh÷ng ph¸t sinh trong thêi gian tíi. ChÝnh v× thÕ, chóng t«i ®Ò xuÊt nh÷ng nghiªn cøu vÒ c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý vµ c¸c c«ng tr×nh xö lý ®Ó t¹o c¬ së cho c¸c nghiªn cøu sau nµy vµ qua ®ã c¸c quy tr×nh xö lý n−íc r¸c sÏ ®−îc hoµn chØnh h¬n. Download from moitruongnuoc.com 2 Ch−¬ng I Tæng quan 1.1. §Æc ®iÓm chung vÒ b·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n R¸c th¶i ®« thÞ bao gåm c¸c lo¹i r¸c th¶i sinh ho¹t, c«ng nghiÖp vµ c¸c c«ng së, ®Æc biÖt chÊt th¶i bÖnh viÖn lµ nhãm chÊt th¶i r¾n phæ biÕn nhÊt vµ cã xu thÕ t¨ng ®Òu cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp vµ ®êi sèng. Sè l−îng r¸c th¶i ®−îc thu gom chñ yÕu ®−îc xö lý b»ng kü thuËt ch«n lÊp. Kü thuËt ch«n lÊp lµ kü thuËt cæ ®iÓn nh−ng kh¸ phï hîp víi ®iÒu kiÖn vËt chÊt kü thuËt cña n−íc ta v× c«ng nghÖ ®¬n gi¶n, kh«ng ®ßi hái ®Çu t− lín. Tuy nhiªn, c«ng nghÖ ch«n lÊp ®ßi hái x©y dùng b·i, « ch«n lÊp chèng thÊm ®óng quy c¸ch, ngoµi ra n−íc r¸c ph¶i ®−îc thu gom vµ xö lý ®Ó b¶o vÖ nguån n−íc ngÇm còng nh− n−íc mÆt. B·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n lµ ph−¬ng ph¸p kinh tÕ nhÊt vµ chÊp nhËn ®−îc vÒ mÆt m«i tr−êng ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. Qu¶n lý b·i ch«n lÊp bao gåm viÖc quy ho¹ch, thiÕt kÕ, vËn hµnh, ®ãng b·i vµ kiÓm so¸t b·i ch«n lÊp. Nh×n chung r¸c th¶i ®−îc ®−a vÒ b·i ch«n lÊp ch−a qua ph©n lo¹i. C¸c lo¹i nguån r¸c th¶i cã kh¶ n¨ng mang theo c¸c hîp chÊt ®éc h¹i. Nh− lµ: c¸c vËt liÖu s¬n, pin th¶i, dÇu m¸y, thuèc trõ s©u, c¸c ho¸ chÊt vµ r¸c th¶i ®éc h¹i c«ng nghiÖp vµ th−¬ng m¹i kh¸c... cã thÓ mang theo c¸c kim lo¹i nÆng vµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ vµ v« c¬ ®éc h¹i. Mét b·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n hîp vÖ sinh cÇn ph¶i cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt ®Ó ng¨n chÆn ®−îc sù lan truyÒn cña c¸c hîp chÊt ®éc h¹i ra m«i tr−êng xung quanh. C¸c vËt liÖu tù nhiªn hoÆc tæng hîp th−êng ®−îc sö dông ®Ó lãt ®¸y vµ thµnh cña b·i ®Ó ng¨n c¶n sù x©m nhËp cña n−íc r¸c vµo nguån n−íc ngÇm vµ n−íc mÆt xung quanh. Cã nhiÒu b·i ch«n lÊp r¸c th¶i r¾n trªn thÕ giíi sö dông lãt ®¸y b»ng líp ®Êt sÐt nÐn chÆt dµy kho¶ng 50 cm. Còng cã nhiÒu tr−êng hîp sö dông líp lãt ®¸y lµ c¸c tÊm nhùa tæng hîp máng. Tuy nhiªn, bÊt cø líp lãt nµo th× còng ®Òu bÞ ph¸ háng bëi n−íc r¸c. C¸c tÊm lãt b»ng vËt liÖu tæng hîp cã thÓ bÞ r¸ch, ®Æc biÖt lµ trong tr−êng hîp l¾p ®Æt kh«ng ®óng quy tr×nh, hoÆc cã thÓ mÊt dÇn tÝnh n¨ng lãt theo thêi gian. §Ó t¨ng c−êng tÝnh chèng chÞu n−íc r¸c cña líp lãt, th−êng th−êng ng−êi ta sö dông t¨ng c−êng nhiÒu líp, hoÆc kÕt hîp sö dông võa vËt liÖu tù nhiªn võa vËt liÖu tæng hîp, gäi lµ líp lãt tæng hîp. §Ó tèi thiÓu ho¸ l−îng n−íc r¸c, sau mçi ngµy ®æ r¸c th¶i vµo b·i ch«n lÊp ph¶i dïng líp vËt liÖu phñ ®Ó che phñ kÝn b·i. Khi b·i ®ãng cöa, mét líp phñ cuèi cïng ph¶i ®−îc dïng ®Ó phñ kÝn toµn bé b·i ch«n lÊp. B−íc ®Çu tiªn trong qu¸ tr×nh x©y dùng b·i ch«n lÊp liªn quan ®Õn c«ng t¸c chuÈn bÞ t¹i hiÖn tr−êng. M¹ng l−íi tho¸t n−íc ®ang cã ph¶i ®−îc thay ®æi theo Download from moitruongnuoc.com 3 h−íng ®−a toµn bé l−îng n−íc m−a vµ n−íc mÆt ra ngoµi khu vùc dù kiÕn x©y dùng b·i ch«n lÊp. ViÖc v¹ch tuyÕn l¹i m¹ng l−íi tho¸t n−íc cµng ®Æc biÖt quan träng ®èi víi c¸c vïng thung lòng s©u hÑp cã ®é dèc cao hoÆc c¸c vïng khe nói. §¸y cña b·i ch«n lÊp ®−îc x©y dùng cã ®é dèc ®Ó tho¸t n−íc rß rØ vµ líp lãt ®¸y ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu thÊm. HÖ thèng thu gom n−íc rß rØ ®−îc ®Æt ngay trªn líp ®¸y cña b·i ch«n lÊp. C¸c r·nh tho¸t khÝ cã thÓ ®−îc l¾p ®Æt ë ®¸y cña b·i ch«n lÊp, ®Æc biÖt lµ ®èi víi c¸c b·i ch«n lÊp míi cã c¸c hîp chÊt h÷u c¬ bay h¬i. HÖ thèng kiÓm so¸t n−íc mÆt HÖ thèng qu¶n lý khÝ Líp phñ trªn cïng èng th«ng khÝ R¸c th¶i vµ líp phñ hµng ngµy èng quan tr¾c khÝ Qu¶n lý n−íc r¸c èng thu gom n−íc r¸c èng quan tr¾c khÝ GiÕng quan tr¾c gradient n−íc ngÇm trªn Líp lãt ®¸y b·i GiÕng quan tr¾c gradient n−íc ngÇm d−íi H×nh 1: S¬ ®å chung cña b·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n hîp vÖ sinh Qu¶n lý vµ xö lý n−íc r¸c lµ mét yÕu tè quyÕt ®Þnh cho viÖc thiÕt kÕ vµ vËn hµnh b·i ch«n lÊp chÊt th¶i r¾n an toµn. Sù ph©n huû tù nhiªn cña r¸c th¶i r¾n, kÕt hîp víi qu¸ tr×nh thÊm cña n−íc m−a vµo b·i ch«n lÊp kÐo theo v« sè c¸c hîp chÊt ®éc h¹i ch¶y xuèng líp ®¸y cña b·i ch«n lÊp. KhÝ hËu cµng Èm −ít, rñi ro g©y « nhiÔm tõ b·i ch«n lÊp cho nguån n−íc mÆt vµ n−íc ngÇm cµng cao. Trªn thùc tÕ, cÊu tróc ®Þa chÊt vµ ®Þa lý cña b·i còng cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn viÖc lan truyÒn « nhiÔm cña n−íc r¸c ra m«i tr−êng. 1.2. §Æc tr−ng vµ sù h×nh thµnh n−íc rØ r¸c 1.2.1. §Æc tr−ng cña n−íc r¸c dß rØ Mäi ho¹t ®éng cña con ng−êi dï lµ trong sinh ho¹t hay trong s¶n xuÊt, y tÕ ®Òu th¶i ra m«i tr−êng mét l−îng lín r¸c th¶i. C¸c chÊt th¶i r¾n nµy ®−îc thu gom l¹i ®−a ®Õn ®Þa ®iÓm ch«n lÊp phÕ th¶i. Trong qu¸ tr×nh ch«n lÊp, theo thêi gian n−íc r¸c liªn tôc ®−îc sinh ra do ®é Èm tù nhiªn cña r¸c, do n−íc m−a, do c¸c qu¸ tr×nh ho¸ - sinh... lµm c¸c chÊt th¶i ph©n huû t¹o ra mét l−îng lín n−íc r¸c dß rØ víi nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm h÷u c¬ cao. Download from moitruongnuoc.com 4 VËy n−íc r¸c dß rØ lµ mét lo¹i chÊt láng sinh ra tõ qu¸ tr×nh ph©n huû vi sinh ®èi víi c¸c chÊt h÷u c¬ cã trong r¸c thÊm qua c¸c líp r¸c cña c¸c « ch«n lÊp vµ kÐo theo c¸c chÊt bÈn d¹ng l¬ löng, keo vµ tan tõ chÊt th¶i r¾n. Do r¸c th¶i cã nguån gèc rÊt kh¸c nhau nªn ®Æc tr−ng cña n−íc r¸c dß rØ phô thuéc vµo nguån gèc lo¹i r¸c th¶i, thµnh phÇn r¸c th¶i, mïa, ®iÒu kiÖn tù nhiªn, khÝ hËu cña khu ch«n lÊp phÕ th¶i, còng nh− thêi gian l−u tr÷ r¸c th¶i N−íc r¸c cña c¸c b·i r¸c cã thêi gian vËn hµnh kh¸c nhau th× cã nh÷ng ®Æc tr−ng kh¸c nhau,n−íc r¸c cña b·i r¸c trÎ th× COD cã thÓ cao h¬n 5g/l,nång ®é NH4+ thÊp (< 400 mg/l). N−íc r¸c cña b·i r¸c giµ cã COD rÊt cao cã thÓ cao têi hµng ngh×n mg/l ,NH4+ cao (> 400 mg/l) vµ l−îng hîp chÊt h÷u c¬ ph©n huû ®−îc bëi vi sinh thÊp (BOD5/COD = 0,1). 1.2.2.Qu¸ tr×nh h×nh thµnh n−íc r¸c §Ó x¸c ®Þnh l−îng n−íc r¸c h×nh thµnh trong b·i ch«n lÊp cÇn ph¶i xem xÐt c¸c thµnh phÇn tham gia vµo n−íc r¸c. N−íc r¸c hay cßn gäi lµ n−íc rß rØ r¸c ®−îc t¹o thµnh tõ n−íc m−a, n−íc bÒ mÆt, n−íc ngÇm ngÊm vµo b·i r¸c. N−íc thÊm qua c¸c líp r¸c cña c¸c « ch«n lÊp kÐo theo c¸c chÊt bÈn, chÊt « nhiÔm cã s½n trong r¸c hoÆc ®−îc t¹o thµnh do c¸c ph¶n øng, qu¸ tr×nh ho¹t ®éng…ch¶y vµo tÇng ®Êt d−íi b·i ch«n lÊp. N−íc rß rØ r¸c xuÊt hiÖn khi n−íc ch¶y v¸o c¸c « ch«n lÊp. N−íc cã thÓ thÊm vµo r¸c theo mét sè c¸ch sau ®©y: • N−íc s½n cã vµ tù h×nh thµnh khi ph©n huû chÊt h÷u c¬ cã trong b·i ch«n lÊp • Mùc n−íc ngÇm cã thÓ d©ng lªn vµo c¸c « ch«n r¸c • N−íc cã thÓ rß rØ qua c¸c v¸ch cña c¸c « ch«n r¸c • N−íc tõ c¸c khu vùc ch¶y qua cã thÓ thÊm xuèng c¸c « ch«n r¸c • N−íc m−a r¬i xuèng khu vùc ch«n lÊp r¸c tr−íc khi ®−îc phñ ®Êt vµ tr−íc khi « r¸c ®ãng l¹i. • N−íc m−a r¬i xuèng khu vùc b·i ch«n lÊp sau khi « r¸c ®Çy. L−îng n−íc ®i ra khái b·i ch«n lÊp bao gåm: • Bèc h¬i tõ bÒ mÆt b·i r¸c; • NgÊm xuèng tÇng n−íc ngÇm; • T¹o thµnh dßng ch¶y, ch¶y vµo c¸c dßng n−íc mÆt. L−îng n−íc r¸c t¹o ra ®−îc tÝnh b»ng tæng l−îng n−íc ®i vµo b·i ch«n lÊp trõ ®i l−îng n−íc tham gia vµo c¸c ph¶n øng ho¸ häc, l−îng n−íc bay h¬i vµ l−îng n−íc gi÷ trong líp r¸c. Theo tµi liÖu ®iÒu tra cña C«ng ty M«i tr−êng §« thÞ Thanh phè Download from moitruongnuoc.com 5 Hµ Néi, tÝnh b×nh qu©n 1000 tÊn r¸c th¶i ngµy ®ªm th× l−îng n−íc th¶i sinh ra lµ 100m3 - 120m3. 1.2.3. Thµnh phÇn cña n−íc r¸c dß rØ Thµnh phÇn cña n−íc r¸c rÊt phøc t¹p vµ phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè kh¸c nhau nh− :thêi gian ch«n lÊp,khÝ hËu,mïa,®é Èm cña b·i r¸c,møc ®é pha lo·ng cña n−íc mÆt vµ n−íc ngÇm vµ c¸c lo¹i r¸c ch«n lÊp... Song n−íc r¸c gåm 2 thµnh phÇn chÝnh ®ã lµ: c¸c chÊt h÷u c¬ vµ c¸c chÊt v« c¬. Trong ®ã sù « nhiÔm cña n−íc r¸c dß rØ chñ yÕu lµ « nhiÔm c¸c chÊt h÷u c¬. a) C¸c chÊt h÷u c¬ PhÇn lín c¸c chÊt h÷u c¬ trong n−íc r¸c rß rØ lµ c¸c chÊt cã ph©n tö l−îng lín nh− axit humic (mïn), axit fulvic, c¸c hîp chÊt tananh, c¸c lo¹i t¹p chÊt h÷u c¬ cã nguån gèc nh©n t¹o. C¸c chÊt h÷u c¬ nµy lµ nguyªn nh©n g©y mµu, mïi trong n−íc vµ còng lµ nguyªn nh©n g©y nªn chØ sè COD rÊt cao trong n−íc th¶i . Theo nghiªn cøu gÇn ®©y ë NhËt B¶n, ng−êi ta ®· ph¸t hiÖn ra h¬n 190 hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c nhau cã mÆt trong n−íc r¸c dß rØ. Trong ®ã, c¸c hîp chÊt cã khèi l−îng lín vµ quan träng nh−: Photpho h÷u c¬, 1,4-®ioxan, phtalat vµ bisphenol cã mÆt ë nång ®é cao mµ chóng cã thÓ cã nguån gèc tõ c¸c chÊt phô gia trong plastic. Tæng hµm l−îng cacbon h÷u c¬ cao, trong ®ã phenol vµ dÉn xuÊt cña nã lµ thµnh phÇn chÝnh trong hîp chÊt h÷u c¬. Ngoµi ra cßn mét sè chÊt th¶i ®éc h¹i dïng trong c«ng nghiÖp, ®©y lµ nguån chÝnh g©y ra ®éc tÝnh trong n−íc r¸c dß rØ. VÝ dô: sù ph¸t hiÖn ra sù cã mÆt dioxan ë nång ®é cao trong n−íc r¸c lµ quan träng bëi v× ®éc tÝnh cña nã vµ sù k×m h·m kh¶ n¨ng ph©n huû vi sinh . ë Thôy §iÓn, ng−êi ta còng ph¸t hiÖn h¬n 200 h÷u c¬ cã mÆt trong n−íc r¸c, nång ®é cña chóng thay ®æi tõ mét ®Õn vµi tr¨m mg/l. C¸c chÊt phæ biÕn vµ cã mÆt víi nång ®é cao nh−: c¸c chÊt dÎo ho¸ p«lime (phtalat, benzosulfonamit), photphat, ester, s¶n phÈm thÕ cña phenol (C6H4OHCl,... ), siloxaner. §Æc biÖt ng−êi ta còng ph¸t hiÖn ra ®ioxan vµ ®ioxolans trong n−íc r¸c mµ tr−íc ®©y ch−a c«ng bè . b) C¸c chÊt v« c¬ C¸c chÊt v« c¬ cã mÆt trong n−íc r¸c dß rØ lµ c¸c hîp chÊt cña nit¬, photpho, l−u huúnh. V× nång ®é cña chóng th−êng nhá nªn ng−êi ta chØ chó ý ®Õn nhiÒu hîp chÊt cña nit¬, photpho, v× chóng lµ nguyªn nh©n g©y lªn hiÖn t−îng phó d−ìng, lµm cho thùc vËt ph¸t triÓn nhanh chãng, sau ®ã chóng chÕt vµ g©y ra hiÖn t−îng thèi r÷a vµ « nhiÔm chÊt h÷u c¬ . Nit¬ tån t¹i trong n−íc r¸c d−íi c¸c d¹ng kh¸c nhau nh−: nitrat, nitrit, amoni vµ c¸c d¹ng h÷u c¬. Qu¸ tr×nh ch«n lÊp thùc chÊt lµ qu¸ tr×nh vi sinh yÕm khÝ. Do vËy trong n−íc r¸c dß rØ, nit¬ tån t¹i d−íi d¹ng NH4+. Nång ®é cña chóng còng thay Download from moitruongnuoc.com 6 ®æi theo thêi gian l−u cña n−íc r¸c, víi n−íc r¸c dß rØ cña b·i r¸c giµ th× nång ®é amoni th−êng cao. Theo c¸c nghiªn cøu kh¸c nhau th× nång ®é cña nit¬ trong n−íc r¸c tån t¹i d−íi d¹ng amoni vµ d¹ng h÷u c¬ (TKN) cã gi¸ trÞ kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n nh− TKN cã gi¸ trÞ 10 - 800 mg/l (Tchobanoglous vµ céng sù, 1993), 50 - 500 mg/l (Holh vµ céng sù, 1992), nång ®é trung b×nh cña NH3 lµ 965 mg/l (Wolh vµ céng sù, 1992), ®iÒu ®ã chøng tá NH3 chiÕm mét tû lÖ lín trong tæng l−îng nit¬ . Photpho tån t¹i trong n−íc r¸c d−íi d¹ng orthophotphat, polyphotphat vµ c¸c hîp chÊt photpho h÷u c¬, chóng cã nguån gèc tõ c¸c chÊt tÈy röa vµ c¸c phÕ th¶i n«ng nghiÖp. Tuy nhiªn nång ®é cña chóng th−êng kh«ng cao ë trong n−íc r¸c dß rØ vµ vÊn ®Ò xö lý chóng còng Ýt ®−îc quan t©m . Thµnh phÇn cña n−íc r¸c thay ®æi theo c¸c giai ®o¹n kh¸c nhau cña qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc.Sau giai ®o¹n h¸o khÝ ng¾n(mét vµi tuÇn),tiÕp ®Õn lµ giai ®o¹n ph©n huû :giai ®o¹n ph©n huû yÕm khÝ tuú tiÖn t¹o ra axit vµ giai ®o¹n ph©n huû yÕm khÝ tuyÖt ®èi t¹o ra khÝ mªtan. Trong giai ®o¹n t¹o axit c¸c hîp chÊt ®¬n gi¶n ®−îc h×nh thµnh nh− c¸c axit bÐo,amino axit vµ cacboxylic axit.Giai ®o¹n axit cã thÓ kÐo dµi vµi n¨m sau khi ch«n lÊp ,®Æc tr−ng cña n−íc r¸c trong giai ®o¹n nµy : - Nång ®é cao c¸c axit bÐo dÔ bay h¬i, - pH nghiªng vÒ tÝnh axit - BOD cao - Tû lÖ BOD/COD cao - Nång ®é NH4+ vµ nit¬ h÷u c¬ cao Trong giai ®o¹n t¹o mªtan,vi khuÈn t¹o ra khÝ mªtan lµ næi tréi nhÊt.Chóng thay thÕ c¸c axit b»ng c¸c s¶n phÈm cuèi cïng lµ khÝ mªtan vµ cacbonic.Giai ®o¹n t¹o thµnh khÝ mªtan cã thÓ tiÕp tôc ®Õn 100 n¨m hoÆc l©u h¬n n÷a.§Æc tr−ng cña chÊt l−îng n−íc r¸c trong giai ®o¹n nµy: - Nång ®é cao c¸c axit bÐo dÔ bay h¬i rÊt thÊp - pH trung hoµ/kiÒm - BOD thÊp - Tû lÖ BOD/COD thÊp - Nång ®é NH4+ cao Download from moitruongnuoc.com 7 B¶ng 1: C¸c sè liÖu tiªu biÓu vÒ thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt n−íc r¸c tõ b·i ch«n lÊp míi vµ l©u n¨m: Thµnh phÇn B·i míi(d−íi 2 n¨m) Kho¶ng T.b×nh B·i l©u n¨m (trªn 10 n¨m Nhu cÇu oxy sinh ho¸(BOD5),mg/l 2000-20000 10000 100-200 Tæng l−îng cacbon h÷u (TOC),mg/l 1500-20000 6000 80-160 Nhu cÇu oxy ho¸ häc(COD),mg/l 3000-60000 18000 100-150 Tæng chÊt r¾n l¬ löng(TSS),mg/l 200-2000 500 100-400 Nit¬ h÷u c¬,mg/l 10-800 200 80-120 Amoniac,mg/l 10-800 200 20-40 Nitrat,mg/l 5-40 25 5-10 Tæng l−îng photpho,mg/l 5-100 30 5-10 Othphotpho,mg/l 4-80 20 4-8 §é kiÒm theo CaCO3 1000-10000 3000 200-1000 pH 4,5-7,5 6,0 6,6-7,5 Canxi,mg/l 50-1500 250 50-200 Clorua,mg/l 200-3000 500 100-400 Tæng l−îng s¾t,mg/l 50-1200 60 20-200 Sunph¸t,mg/l 50-1000 300 20-50 XÐt vÒ khÝa c¹nh m«i tr−êng, n−íc rØ r¸c bao gåm 3 nhãm g©y « nhiÔm chÝnh sau ®©y: - C¸c chÊt h÷u c¬ - Ni t¬ (chñ yÕu lµ amoni) - Kim lo¹i nÆng Thµnh phÇn cña n−íc r¸c th−êng thay ®æi theo c¸c giai ®o¹n kh¸c nhau cña qu¸ tr×nh ph©n huû sinh häc. Sau giai ®o¹n hiÕu khÝ ng¾n (mét vµi tuÇn) lµ giai ®o¹n ph©n huû. Giai ®o¹n ph©n huû axit t¹o ra axit vµ giai ®o¹n ph©n huû yÕm khÝ t¹o ra khÝ mªtan. ChÊt l−îng ®iÓn h×nh cña n−íc r¸c trong giai ®o¹n ph©n huû t¹o axit vµ giai ®o¹n ph©n huû t¹o khÝ mªtan ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng 2. Download from moitruongnuoc.com 8 B¶ng 2: §Æc tr−ng thµnh phÇn n−íc r¸c trong c¸c giai ®o¹n ph©n huû ChØ tiªu §¬n vÞ pH BOD5 mg/l COD mg/l BOD5/COD mg/l NH4-N mg/l Tæng N mg/l Tæng P mg/l SO42- mg/l Ca mg/l Mg mg/l Fe mg/l Mn mg/l Zn mg/l Cl mg/l Na mg/l K mg/l Giai ®o¹n t¹o axit Giai ®o¹n trung gian 4,5 - 7,5 (trung b×nh 6,1) 4.000 - 40.000 (trung b×nh 13.000) 6.000 - 60.000 (trung b×nh 22.000) Giai ®o¹n t¹o mªtan 7,5 - 9,0 (trung b×nh 8,0) 20 - 550 (trung b×nh 180) 500 - 4.500 (trung b×nh 3.000) (trung b×nh 0,06) (trung b×nh 0,58) 30 - 3.000 (trung b×nh 750) 50 - 5.000 (trung b×nh 1.250) 0,1 – 30 (trung b×nh 6) 70 - 1.750 (trung b×nh 500) 10 - 2.500 (trung b×nh 1.200) 50 - 1.150 (trung b×nh 470) 20 - 2.100 (trung b×nh 780) 0,3 - 0,65 (trung b×nh 0,5) 0,3 - 120 (trung b×nh 5) Download from moitruongnuoc.com 10 - 420 (trung b×nh 80) 20 – 600 (trung b×nh 60) 40 - 350 (trung b×nh 180) 3 – 280 (trung b×nh 15) 0,03 - 45 (trung b×nh 0,7) 0,03 - 4 (trung b×nh 0,6) 100 – 5.000 (trung b×nh 2.100) 50 - 4.000 (trung b×nh 1.350) 10 - 2.500 9 ChØ tiªu §¬n vÞ Pb mg/l Cd mg/l Giai ®o¹n t¹o axit Download from moitruongnuoc.com Giai ®o¹n trung gian (trung b×nh 1.100) 8 - 1.020 (trung b×nh 90) 0,5 - 140 (trung b×nh 6) Giai ®o¹n t¹o mªtan 10 Ch−¬ng II Tæng quan vÒ mét sè ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc r¸c dß rØ 2.1.Tæng quan chung Do ®Æc tÝnh, tÝnh chÊt n−íc rØ r¸c lµ lo¹i n−íc th¶i cã mµu tèi, mïi khã chÞu vµ chøa hµm l−îng rÊt cao chÊt h÷u c¬, trong ®ã phÇn lín lµ nh÷ng chÊt rÊt khã ph©n huû vi sinh. §iÒu nµy lµm cho viÖc xö lý n−íc r¸c trë nªn khã kh¨n h¬n n−íc th¶i sinh ho¹t rÊt nhiÒu vµ gi¸ thµnh cao. §Æc biÖt, ë ViÖt Nam cã tÝnh chÊt ®Æc thï cña viÖc tiÕp nhËn c¸c nguåc r¸c kh«ng ®−îc ph©n lo¹i, hÇu hÕt n−íc r¸c tõ c¸c b·i r¸c ë n−íc ta cã thµnh phÇn rÊt phøc t¹p, hµm l−îng c¸c thµnh phÇn ®éc h¹i cao lµm cho viÖc xö lý n−íc r¸c b»ng phu¬ng ph¸p sinh häc ®¹t hiÖu qu¶ rÊt thÊp. C¸c chØ tiªu chÝnh cÇn xö lý ®èi víi n−íc th¶i lµ: + C¸c kim lo¹i nÆng ®éc h¹i ®èi víi m«i tr−êng vµ ®èi víi c¸c hÖ xö lý b»ng vi sinh nÕu ¸p dông. §iÒu nguy hiÓm lµ c¸c kim lo¹i nµy chñ yÕu n»m d−íi d¹ng c¸c phøc bÒn, khã ph©n tÝch vµ khã xö lý. + Hµm l−îng chÊt h÷u c¬ (biÓu diÔn b»ng chØ tiªu COD) rÊt cao. Ngoµi ra chØ tiªu nµy rÊt phô thuéc vµo tuæi cña b·i r¸c. + N−íc sau xö lý ®¹t tiªu chuÈn ®é s¹ch ®Ó th¶i ra m«i tr−êng theo tiªu chuÈn TCVN 5945 - 1995 (cét B). + HÖ thèng xö lý æn ®Þnh, ®−îc thiÕt kÕ khÐp kÝn ®Ó xö lý l©u dµi toµn bé l−îng n−íc r¸c rØ ra tõ b·i r¸c. + Gi¸ thµnh xö lý cã thÓ chÊp nhËn ®−îc. ViÖc nghiªn cøu ®Æc tÝnh n−íc r¸c ë c¸c b·i r¸c, thiÕt lËp m« h×nh ch¹y thö ®Ó ®−a ra ph−¬ng ¸n lùa chän tèi −u cho xö lý n−íc r¸c ®¹t hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ vµ ®¸p øng ®−îc tiªu chuÈn m«i tr−êng lµ hÕt søc cÇn thiÕt vµ cÊp b¸ch. ViÖc xö lý n−íc r¸c dß rØ còng nh− mét sè lo¹i n−íc th¶i kh¸c cã thÓ tiÕn hµnh theo c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nhau. 2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p xö lý 2.2.1. Ph−¬ng ph¸p xö lý c¬ häc: Trong ph−¬ng ph¸p nµy, c¸c lùc vËt lý nh− träng tr−êng, ly t©m ®−îc ¸p dông ®Ó t¸ch c¸c chÊt kh«ng hoµ tan ra khái n−íc. C¸c c«ng tr×nh xö lý c¬ häc ®−îc ¸p dông réng r·i lµ: song/l−íi ch¾n r¸c, thiÕt bÞ nghiÒn r¸c, bÓ ®iÒu hoµ, khuÊy trén, bÓ l¾ng, bÓ tuyÓn næi. Mçi c«ng tr×nh ®−îc ¸p dông ®èi víi tõng nhiÖm vô cô thÓ. - ¦u ®iÓm: + §¬n gi¶n, dÔ sö dông vµ qu¶n lý + RÎ, c¸c thiÕt bÞ dÔ kiÕm. Download from moitruongnuoc.com 11 + HiÖu qu¶ xö lý s¬ bé n−íc th¶i tèt - Nh−îc ®iÓm: + ChØ hiÖu qu¶ ®èi víi c¸c chÊt kh«ng tan + Kh«ng t¹o ®−îc kÕt tña ®èi víi c¸c chÊt l¬ löng. 2.2.2. Ph−¬ng ph¸p xö lý sinh häc Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ dùa vµo ho¹t ®éng sèng cña c¸c loµi vi sinh vËt sö dông c¸c chÊt cã trong n−íc th¶i nh−: photpho, nit¬, vµ c¸c nguyªn tè vi l−îng lµm nguån dinh d−ìng cã kh¶ n¨ng ph©n huû, ph¸ gÉy c¸c m¹ch ph©n tö cña c¸c chÊt h÷u c¬ cã m¹ch cacbon lín thµnh c¸c c¸c ph©n tö cã m¹ch cacbon ®¬n gi¶n h¬n nhiÒu vµ s¶n phÈm cuèi cïng lµ CO2 (hiÕu khÝ), CH4 + CO2 (kÞ khÝ). . VËy ph−¬ng ph¸p nµy xö lý ®ång thêi BOD vµ N-NH4+, P. - ¦u ®iÓm: + HiÖu qu¶ cao, æn ®Þnh vÒ tÝnh sinh häc + Nguån nguyªn liÖu dÔ kiÕm, hÇu nh− lµ cã s½n trong tù nhiªn + Th©n thiÖn víi m«i tr−êng + Chi phÝ xö lý thÊp + Ýt tèn ®iÖn n¨ng vµ ho¸ chÊt + Th−êng kh«ng g©y ra chÊt « nhiÔm thø cÊp - Nh−îc ®iÓm: + Thêi gian xö lý l©u vµ ph¶i ho¹t ®éng liªn tôc, chÞu ¶nh h−ëng bëi nhiÖt ®é, ¸nh s¸ng, pH, DO, hµm l−îng c¸c chÊt dinh d−ìng, c¸c chÊt ®éc h¹i kh¸c. + ChÞu ¶nh h−ëng nhiÒu cña ®iÒu kiÖn thêi tiÕt, do ®ã viÖc vËn hµnh vµ qu¶n lý khã, hÇu nh− chØ sö dông ®−îc ë giai ®o¹n xö lý bËc 2, 3 + HiÖu qu¶ xö lý kh«ng cao khi trong n−íc th¶I chøa nhiÒu thµnh phÇn kh¸c nhau. + Yªu cÇu diÖn tÝch ®Êt kh¸ lín ®Ó x©y dùng c¸c c«ng tr×nh + Ph−¬ng ph¸p nµy h¹n chÕ ®èi víi n−íc th¶i cã ®éc tÝnh víi VSV. 2.2.3. Ph−¬ng ph¸p xö lý ho¸ häc Ph−¬ng ph¸p ho¸ häc sö dông c¸c ph¶n øng ho¸ häc ®Ó xö lý n−íc th¶i. C¸c c«ng tr×nh xö lý ho¸ häc th−êng kÕt hîp víi c¸c c«ng tr×nh xö lý lý häc. Nhê c¸c ph¶n øng ho¸ häc mµ c¸c chÊt l¬ löng cã kh¶ n¨ng kiªn kÕt víi nhau t¹o ra c¸c b«ng cÆn lín vµ l¾ng xuèng ®¸y. - ¦u ®iÓm: Download from moitruongnuoc.com 12 + Nguyªn liÖu (c¸c ho¸ chÊt) dÔ kiÕm + DÔ sö dông vµ qu¶n lý + Kh«ng gian xö lý nhá - Nh−îc ®iÓm: + Chi phÝ ho¸ chÊt kh¸ cao + Cã kh¶ n¨ng t¹o ra mét sè chÊt « nhiÔm thø cÊp 2.2.4. Ph−¬ng ph¸p keo tô a> Keo tô b»ng c¸c chÊt ®iÖn ly. B¶n chÊt cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ cho thªm vµo n−íc c¸c chÊt ®iÖn ly ë d¹ng c¸c ion ng−îc dÊu. Khi nång ®é cña c¸c ion ng−îc dÊu t¨ng lªn, th× cµng nhiÒu ion ®−îc chuyÓn tõ líp khuÕch t¸n vµo líp ®iÖn tÝch kÐp dÉn tíi viÖc gi¶m ®é lín cña thÕ ®iÖn ®éng ®ång thêi lùc ®Èy tÜnh ®iÖn còng gi¶m ®i. Nhê chuyÓn ®éng Brown c¸c h¹t keo víi ®iÖn tÝch bÐ khi va ch¹m dÔ dÝnh kÕt b»ng l−c hót ph©n tö t¹o nªn c¸c b«ng cÆn ngµy cµng lín. KÝch th−íc cña b«ng cÆn ®¹t ®Õn 1μm th× chuyÓn ®éng Brown hÕt t¸c dông, cÇn ph¶i cã t¸c dông phô ®Ó ®Èy c¸c h¹t cÆn l¹i gÇn Qóa tr×nh keo tô b»ng chÊt ®iÖn ly ®−îc ®¸nh gi¸ nh− mét c¬ chÕ keo tô tèi −u. Tuy nhiªn ph−¬ng ph¸p nµy ®ßi hái liÒu l−îng chÊt keo tô cho vµo n−íc ph¶i rÊt chÝnh x¸c. Do ®ã ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng ®−îc ¸p dông trong thùc tÕ xö lý n−íc th¶i b> Keo tô b»ng hÖ keo ng−îc dÊu Qu¸ tr×nh keo tô ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch t¹o ra trong nø¬c mét hÖ keo míi tÝch ®iÖn ng−îc dÊu v¬Ý keo cÆn bÈn trong n−íc th¶i vµ c¸c h¹t keo tÝch ®iÖn tr¸i dÊu sÏ trung hoµ nhau. ChÊt keo tô th−êng sö dông lµ phÌn nh«m, phÌn s¾t, muèi nh«m, sunfat nh«m, c¸c muèi s¾t ®−îc ®−a vµo d−íi d¹ng dung dÞch hoµ tan, sau ph¶n øng thuû ph©n chóng t¹o ra mét hÖ keo míi mang ®iÖn tÝch d−¬ng trung hoµ víi c¸c keo mang ®iÖn tÝch ©m. HiÖu qu¶ keo tô phô thuéc vµo nhiÖt ®é n−íc, hµm l−îng vµ tÝnh chÊt cña cÆn.HiÖn nay viÖc t×m ra c«ng thøc tÝnh to¸n chung x¸c ®Þnh liÒu l−îng chÝnh x¸c cho tõng lo¹i n−íc th¶i ®Òu dùa trªn viÖc ph¶i lÊy mÉu n−íc th¶i cÇn xö lý ®Ó ph©n tÝch sau ®ã míi chän lo¹i ho¸ chÊt dïng cho TXL. Ngoµi ra cßn dïng c¸c chÊt trî ®«ng tô tæng hîp nh− polyacrylat, polyacryamil, polyclorua nh«m (PAC).Trong mét vµi tr−êng hîp dioxit silic ho¹t tÝnh, polyacrylat, polyacryamil, PAC, ®−îc dông lµm chÊt keo tô thay phÌn. Kh¸c víi keo tô b»ng chÊt ®iÖn ly hoÆc b»ng hÖ keo ng−îc dÊu, c¬ chÕ ph¶n øng chñ yÕu ë ®©y lµ c¸c t−¬ng t¸c ho¸ häc. Do kÝch th−íc lín vµ dµi nªn c¸c hîp chÊt cao ph©n tö keo tô c¸c h¹t cÆn bÈn trong n−íc d−íi d¹ng liªn kÕt chuçi. KiÓu liªn kÕt nµy rÊt thuËn lîi cho qu¸ tr×nh h×nh thµnh vµ l¾ng c¸c b«ng cÆn. Tuy nhiªn do ®iÒu kiÖn h¹n chÕ nh− c¸c hîp chÊt cao ph©n tö ®ßi hái c«ng nghÖ s¶n xuÊt cao nªn biÖn ph¸p nµy Ýt ®−îc dïng trong kü thuËt xö lý n−íc ë n−íc ta hiÖn nay. Download from moitruongnuoc.com 13 2.2.5. Ph−¬ng ph¸p «xy ho¸ xóc t¸c Kh¸c víi ph−¬ng ph¸p «xy ho¸ ®¬n thuÇn dïng ho¸ chÊt (c¸c chÊt «xy ho¸), ph−¬ng ph¸p «xy ho¸ xóc t¸c cho phÐp cã thÓ sö dông c¸c chÊt «xy ho¸ tù nhiªn rÎ tiÒn nh− O2 ( kh«ng khÝ) vµ thËm chÝ H2O. Tuy nhiªn, h−íng nghiªn cøu nãi trªn hiÖn míi cã kÕt qu¶ tèt ë nhiÖt ®é cao. §Ó thùc hiÖn ph¶n øng «xy ho¸ ë nhiÖt ®é thÊp (< 100 oC vµ thËm chÝ ë nhiÖt ®é phßng) cÇn ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p «xy ho¸ tiªn tiÕn nghÜa lµ nhê «xy ho¸ nhê t¸c nh©n gèc tù do OH ®−îc t¹o thµnh trong qu¸ tr×nh ph¶n øng nhê nh÷ng hîp chÊt giµu «xy nh− H2O2, O3,... Gèc tù do OH cã thÕ «xy ho¸ ϕ ≅ 3V, chØ thua cã F nªn nã cã kh¶ n¨ng «xy ho¸ hoµn toµn c¸c chÊt h÷u c¬ cã mÆt trong n−íc tíi CO2( kho¸ng ho¸), trong tr−êng hîp nµy nã sÏ gi¶m nhanh COD cña n−íc th¶i. Trong tr−êng hîp khã kh¨n h¬n nã cã thÓ ng¾t m¹ch c¸c ph©n tö chÊt h÷u c¬ cã ph©n tö khèi lín (M) t¹o thµnh nh÷ng hîp chÊt trung gian cã M nhá h¬n cã kh¶ n¨ng ®−îc xö lý dÔ dµng nhê c«ng ®o¹n xö lý vi sinh tiÕp theo. Nh− vËy, vai trß cña c«ng ®o¹n « xy ho¸ xóc t¸c ë ®©y lµ nhê nh÷ng hÖ xóc t¸c quang ho¸ t¹o vµ t¸i t¹o liªn tôc gèc tù do OH ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng «xy ho¸- ng¾t m¹ch c¸c ph©n tö t¹p chÊt h÷u c¬ trong n−íc th¶i. Download from moitruongnuoc.com 14 Ch−¬ng III KÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm 3.1.Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Nghiªn cøu, x¸c ®Þnh liÒu l−îng ho¸ chÊt vµ nghiªn cøu ®iÒu kiÖn tèi −u sö dông ho¸ chÊt ®Ó xö lý n−íc r¸c b»ng ph−¬ng ph¸p keo tô 3.1.1. §Æc tÝnh cña n−íc r¸c nghiªn cøu N−íc r¸c nghiªn cøu ®−îc lÊy t¹i hå chøa n−íc rØ r¸c, b·i r¸c §×nh Vò, thµnh phè H¶i Phßng. C¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ ®Æc tÝnh n−íc r¸c nghiªn cøu ®−îc nªu trªn b¶ng 3. B¶ng 3. Thµnh phÇn, tÝnh chÊt n−íc r¸c ChØ tiªu §×nh Vò pH COD Hµm l−îng cÆn l¬ löng, mg/l Phèt pho tæng sè, mg/l Nit¬ tæng sè, mg/l Nit¬ Amoni, mg/l §é mµu, Pt-Co Coliform, MPN/100 ml 8,30 1017 123 17 137 23 2525 21x104 3.1.2. C¸c ph−¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ C¸c th«ng sè ®¸nh gi¸ vµ ph−¬ng ph¸p ®« ®¹c ®−îc thÓ hiÖn trªn b¶ng 4 nh− sau: B¶ng 4. C¸c th«ng sè, ph−¬ng ph¸p vµ thiÕt bÞ ph©n tÝch Stt 1 ChØ tiªu pH §¬n vÞ 3 Nhu cÇu «xy sinh ThiÕt bÞ mg/l Ph−¬ng ph¸p ®iÖn cùc M¸y EC 20, HACH, thñy tinh Mü mg/l Ph−¬ng ph¸p so mµu M¸y quang phæ kh¶ quang phæ kiÕn DR/2000, HACH, Mü mg/l Ph−¬ng ph¸p ¸p kÕ NH4+ - N2 Ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch Download from moitruongnuoc.com Tñ BOD 15 ho¸ BOD5 4 5 Nhu cÇu «xy ho¸ häc COD Hµm l−îng cÆn l¬ löng (SS) H·ng HACH, Mü mg/l 8 §é mµu ph¸p kali ThiÕt bÞ ph¸ mÉu COD reactor vµ m¸y DR4000U, HACH, Mü Ph−¬ng l−îng mg/l Ph−¬ng ph¸p so mµu ThiÕt bÞ ph¸ mÉu quang phæ TOMMY, NhËt M¸y quang phæ kh¶ kiÕn DR/2000, HACH, Mü mg/l Ph−¬ng ph¸p so mµu ThiÕt bÞ ph¸ mÉu quang phæ TOMMY, NhËt M¸y quang phæ tö ngo¹i - kh¶ kiÕn DR/4000U, HACH, Mü PtCo APHA Tæng phèt pho 7 ph¸p mg/l Tæng Nit¬ 6 Ph−¬ng bicromat träng Tñ sÊy Hinn Elektro, §øc DR2010 HACH, Mü 3.1.3. C¨n cø lùa chän ph−¬ng ¸n xö lý b»ng keo tô Dùa trªn yªu cÇu vµ ®iÒu kiÖn thùc tÕ cÇn xö lý n−íc n−íc r¸c dß rØ t¹i b·i ch«n lÊp: - C¸c chØ tiªu cÇn xö lý (SS, BOD, COD ) - C«ng suÊt TXL nhá. - MÆt b»ng khu vùc kh«ng h¹n chÕ nhiÒu, do ®ã cã thÓ sö dông ph−¬ng ph¸p sinh häc (hå sinh häc, b·i läc ngËp...) ®Ó xö lý ë c¸c b−íc xö lý tiÕp theo - Cã thÓ ¸p dông chÕ ®é vËn hµnh theo mÎ hoÆc liªn tôc - Chi phÝ ho¸ chÊt ®Ó xö lý thÊp víi ®èi t−îng n−íc r¸c rÊt khã xö lý. Do vËy, khi ph©n tÝch vµ lùa chän c¸c ph−¬ng ph¸p xö lý n−íc r¸c t¹i b·i ch«n lÊp, nhãm nghiªn cøu ®Ò xuÊt ph−¬ng ¸n xö lý n−íc r¸c b»ng ph−¬ng ph¸p keo tô bëi nh÷ng −u ®iÓm so víi c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c: - Cã thÓ lo¹i c¸c chÊt h−u c¬ (COD, BOD...) tõ 50% – 60%, ph¸ vì cÊu tróc ho¸ häc bÒn v÷ng cña c¸c chÊt h÷u c¬ bÒn vi sinh t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc ¸p dông ph−¬ng ph¸p sinh häc tiÕp theo Download from moitruongnuoc.com 16 - C«ng nghÖ ®¬n gi¶n, thuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh vËn hµnh vµ qu¶n lý - HiÖu qu¶ kinh tÕ cao 3.2.Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh 3.2.1. ThiÕt bÞ thÝ nghiÖm ThiÕt bÞ ®−îc sö dông lµ mét bé m¸y khuÊy, cã 6 c¸nh khuÊy kiÓu ch©n vÞt, trang bÞ bé biÕn ®æi vËn tèc. Mçi c¸nh khuÊy øng víi mét b×nh cã thÓ tÝch 1 lÝt cã kh¾c ®é. H×nh 2 lµ s¬ ®å thiÕt bÞ Jar-Test ®ang ho¹t ®éng. H×nh 2. S¬ ®å thiÕt bÞ thÝ nghiÖm Jar-test 3.2.2. M« t¶ thÝ nghiÖm ThÝ nghiÖm sÏ ®−îc tiÕn hµnh nghiªn cøu víi c¸c ho¸ chÊt keo tô kh¸c nhau vµ ë c¸c ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh kh¸c nhau: + X¸c ®Þnh ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÖu qu¶ xö lý cña c¸c ho¸ chÊt, tõ ®ã x¸c ®Þnh pH tèi −u cho tõng ho¸ chÊt + X¸c ®Þnh liÒu l−îng tèi −u ®èi víi tõng lo¹i ho¸ chÊt keo tô a. Kh¶o s¸t sù ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÓu qu¶ xö lý COD Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, mçi mét b×nh ®−îc ®æ ®Çy mét thÓ tÝch n−íc r¸c nh− nhau. Sau ®ã, tiÕn hµnh c¸c b−íc sau ®©y: 1. BËt m¸y khuÊy, khuÊy m¹nh kho¶ng 200 vßng/phót, song so thao dâi pH b»ng m¸y ®o pH Download from moitruongnuoc.com 17 2. Thªm ho¸ chÊt keo tô vµo tõng b×nh, ®Ó cã ®−îc gi¸ trÞ pH t¹i c¸c b×nh lµ 8, 7, 6. KhuÊy m¹nh trong kho¶ng 1 phót sau ®ã khuÊy nhÑ (40 – 50 vßng/phót) trong 5 – 10 phót. §©y lµ giai ®o¹n h×nh thµnh c¸c mÇm keo tô. 3. Ngõng khuÊy vµ theo dâi hiÖn t−îng 4. L¾ng kÕt tña trong thêi gian 30 ®Õn 60 phót 5.LÊy mÉu , ®o COD, hµm l−îng cÆn l¬ löng, ®é mµu. S¬ ®å quy tr×nh tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®−îc nªu trªn h×nh 4. MÉu n−íc rØ r¸c 500 ml pHo Thªm ho¸ chÊt keo tô khuÊy nhanh víi v = 200 r/m trong 30 gi©y råi khuÊy nhÑ víi v = 40 - 50 r/m trong 5 phót. MÉu ®· xö lý L¾ng trong 30 ®Õn 60 phót pH = 8 LÊy mÉu, ph©n tÝch COD... H×nh 3. S¬ ®å thÝ nghiÖm kh¶o s¸t pH tèi −u b. Kh¶o s¸t kh¶ n¨ng xö lý COD khi thay ®æi liÒu l−îng chÊt keo tô ë pH nhÊt ®Þnh Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, mçi mét b×nh ®−îc ®æ ®Çy mét thÓ tÝch n−íc r¸c nh− nhau. Sau ®ã, tiÕn hµnh c¸c b−íc sau ®©y: 1. BËt m¸y khuÊy, khuÊy m¹nh kho¶ng 200 vßng/phót, song so thao dâi pH b»ng m¸y ®o pH 2. Dïng axit H2SO4 25% chØnh pH mÉu ®Õn mét gi¸ trÞ pH nhÊt ®Þnh, khuÊy m¹nh trong 5 phót 3. Thªm 1 l−îng chÊt keo tô ®· x¸c ®Þnh. KhuÊy m¹nh trong kho¶ng 1 phót sau ®ã khuÊy nhÑ (40 – 50 vßng/phót) trong 5 – 10 phót. §©y lµ giai ®o¹n h×nh thµnh c¸c mÇm keo tô. Download from moitruongnuoc.com 18 4. ChØnh pH ®Õn gi¸ trÞ pH tèi −u ®· x¸c ®Þnh ®−îc ë trªn 5. L¾ng kÕt tña trong thêi gian 30 ®Õn 60 phót 6.LÊy mÉu , ®o COD, hµm l−îng cÆn l¬ löng, ®é mµu. S¬ ®å quy tr×nh tiÕn hµnh thÝ nghiÖm ®−îc nªu trªn h×nh 5. MÉu n−íc rØ r¸c 500 ml pHo Thªm tõ tõ axit H2SO4 ®Õn 1 gi¸ trÞ pH x¸c ®inh. KhuÊy m¹nh víi v = 200 r/m trong 5 phót. pH1 MÉu Thªm 1 l−îng chÊt keo tô ®· x¸c ®inh, khuÊy m¹nh (v = 200 r/m) trong 30 gi©y, khuÊy chËm víi v = 40 - 50 r/m trong 5 - 10 phót. MÉu §iÒu chØnh pH ®Õn gi¸ trÞ pH tèi −u. L¾ng trong 30 ®Õn 60 phót LÊy mÉu, ph©n tÝch COD... H×nh 4. S¬ ®å tiÕn hµnh thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh liÒu l−îng chÊt keo tô tèi −u khi cè ®Þnh pH 3.3. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn 3.3.1. Kh¶o s¸t sù ¶nh h−ëng cña pH ®Õn hiÓu qu¶ xö lý COD C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t thu ®−îc ®−îc thÓ hiÖn trªn c¸c b¶ng 5; b¶ng 6; b¶ng 7 nh− sau: Download from moitruongnuoc.com 19 B¶ng 5. Keo tô víi phÌn FeSO4.7H2O(100 g/l) No 1 2 3 c¸c chØ sè V (ml) pH COD (mg/l) mÉu 500 8,3 1017 FeSO4.7H2O 2,2 (440 mg/l) 8,0 sau xö lý l¾ng nhanh, b«ng to, n−íc xanh 825 V(ml) pH COD (mg/l) 500 8,3 1017 4,1 (820 mg/l) 7,0 l¾ng nhanh, b«ng to, cã v¸ng, n−íc xanh 512 V(ml) 500 5,6 (1120 mg/l) pH 8,3 6,0 l¾ng nhanh, b«ng to, cã v¸ng, n−íc xanh COD (mg/l) 1017 635 B¶ng 6. Keo tô víi phÌn FeCl3.6H2O (100 g/l) No 1 2 3 c¸c chØ sè V (ml) pH COD (mg/l) mÉu 500 8,3 1017 FeCl3.6H2O 0,9 (180 mg/l) 8,0 sau xö lý l¾ng nhanh, b«ng bÐ, n−íc xanh 878 V (ml) pH COD (mg/l) 500 8,3 1017 2,3 (460 mg/l) 7,0 l¾ng nhanh, b«ng bÐ, n−íc h¬i xanh 727 V (ml) 500 3,5 (700 mg/l) pH 8,3 6,0 l¾ng nhanh, b«ng bÐ, n−íc trong COD (mg/l) 1017 459 B¶ng 3. Keo tô víi phÌn Al2(SO4)3.18H2O (100 g/l) No 1 2 c¸c chØ sè V (ml) pH COD (mg/l) mÉu 500 8,3 1017 Al2(SO4)3.18H2O sau xö lý 2,5 (500 mg/l) l¾ng nhanh, b«ng bÐ,n−íc xanh 8,0 984 V(ml) pH COD (mg/l) 500 8,3 1017 4,9 (980 mg/l) 7,0 Download from moitruongnuoc.com l¾ng nhanh, b«ng bÐ, n−íc h¬i xanh 818 20