Tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải bãi rác xuân sơn hà nội,công suất 600m3ngày đêm

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐH TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---o0o--- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Minh Mssv: 0450020441 Lớp: 04 LTĐHMT. Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường 1. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 1/1/2017 2. Ngày hoàn thành đồ án tốt nghiệp: 3/4/2017 3. Đề tài đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác Bãi rác Xuân Sơn – Hà Nội, công suất 600m3/ ngày . 4. Yêu cầu Lập bản thuyết minh tính toán bao gồm:  Tổng quan về nước thải được cho trong đề tài và đặc trưng của nước thải.  Đề xuất 02 phương án công nghệ xử lý nước thải được yêu cầu xử lý, từ đó phân tích lựa chọn công nghệ thích hợp.  Tính toán các công trình đơn vị của phương án đã chọn.  Tính toán và lựa chọn thiết bị (bơm nước thải, máy thổi khí,…) cho các công trình đơn vị tính toán trên.  Khai toán sơ bộ chi phí xây dựng công trình. (tùy giảng viên). 5. Ngày bảo vệ đồ án: 14/01/2017. Nội dung đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn. TP.HCM, ngày…..tháng …..năm 2017 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) TS.Bùi Thị Thu Hà GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) TS.Thái Phương Vũ CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA MÔI TRƯỜNG (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) TS.Nguyễn Xuân Trường PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TP.HCM, ngày…. Tháng….. năm 2017 GVHD TS Thái Phương Vũ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN DIỆN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… TP.HCM, Ngày…..tháng……năm 2017 GVPB Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt phần đồ án tốt nghiệp này tôi xin gửi lời cảm ơn tới: Thầy TS Thái Phương Vũ là giảng viên khoa môi trường Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Tp. HCM đã tận tình hướng dẫn giảng dạy và truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong quá trình làm đồ án để có thể hoàn thành tốt phần đồ án này. Chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa môi trường đã cung cấp những kiến thức chuyên ngành quý giá và quan trọng trong suốt quá trình học để hôm nay có thể hoàn thành tốt đề tài đồ án này. Xin cảm ơn các bạn trong lớp 04-LTĐHMT và các bạn trong trường Đại học tài nguyên và môi trường Tp.HCM đã động viên, giúp đỡ , chia sẽ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian làm khóa luận cũng như những lúc tôi khó khăn nhất. Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận dược sự góp ý của thầy cô và các bạn. Một lần nữa xin chân thành cám ơn! SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 1 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn – Hà Nội, công suất 600m3/ngày” được thực hiện bởi sinh viên Huỳnh Ngọc Minh dưới sự hướng dẫn dẫn của giáo viên TS.Thái Phương Vũ. Với các chỉ tiêu ô nhiễm chính là BOD (760mg/l); COD (1440mg/l); TSS (480mg/l); NH4+ N (513mg/l); Tổng N/total N (536 mg/l); Cl- (1600mg/l) phát sinh trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải. Nước thải sau xử lý phải đạt QCVN 25:2009/BTNMT, loại B1 trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Công nghệ được đề xuất thiết kế trong đồ án này là công nghệ áp dụng cụm bể UASB, USBF để xử lý triệt để lượng chất hữu cơ BOD, COD có trong nước thải và sử dụng 2 tháp stripping mắc nối tiếp để xử lý lượng ammoniac. Nước thải sẽ được tiền xử lý sơ bộ bằng song chắn rác để loại bỏ rác thô, sau đó qua bể điều hòa để điều tiết lưu lượng và cân bằng nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải trước khi đưa vào các công trình xử lý sinh học phía sau. Bên cạnh đó để loại bỏ triệt để lượng chất hữu cơ và ammoniac có trong nước thải ta sử dụng cụm bể UASB, USBF kết thổi khí với 2 tháp stripping mắc nối tiếp. Cuối cùng nước thải sẽ qua bể khử trùng vào nguồn tiếp nhận. Ước tính các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải sau xử lý đạt được như sau: SS (50mg/l); BOD (30.4 mg/l); COD (100,8 mg/l); Tổng N (22mg/l); Cl- (800mg/l) và đảm bảo nước thải đầu ra đạt yêu cầu cần phải xử lý. Các công trình đơn vị có trong công nghệ đều được tính toán chi tiết, lựa chọn các máy móc thiết bị như bơm, quạt thổi khí, đĩa thổi khí theo cataloge có trên thị trường. Đồ án hoàn thiện có 07 bản vẽ chi tiết, 01 bản vẽ mặt bằng và 01 ban vẽ mặt cắt công nghệ. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 2 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, vì thế lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn, tại các thành phố lớn như Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con số hai mươi triệu tấn/ năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây. Chôn lấp rác thải là phương pháp phổ biến ở hầu hết các quốc gia trên thế giới. Ở nước ta việc chôn lấp rác thải sinh hoạt và đô thị đã, đang và sẽ còn được áp dụng ở hầu hết các địa phương trong cả nước. Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng tại các BCL vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải. Tiêu biểu là Bãi chôn lấp chất thải Xuân Sơn – Hà Nội đã đi vào hoạt động được 10 năm. Ban đầu BCL Xuân Sơn chưa có hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT). Nước rỉ rác không qua một khâu xử lý nào mà chỉ được thu gom và thải thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm nặng. Đến năm 2010, BCL Xuân Sơn mới có HTXLNT với công suất thiết kế 100 m3 /ngày. Tuy nhiên, đến năm 2012, nước thải sau xử lý vẫn gây tác động tiêu cực đến môi trường sống của người dân xung quanh. Trước thực trạng trên là một sinh viên khoa môi trường chuyên nghành công nghệ kỹ thuật môi trường của trường Đh Tài Nguyên và Môi Trường lựa chọn thực hành làm đồ án tốt nghiệp “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm” Qua thực hiện đồ án này sẽ tích lũy được thêm kiến thức và tìm hiểu chuyên sâu về các phương pháp xử lý nước thải nói chung và nước rỉ rác nói riêng, các kỹ năng tính toán và thiết kế phục vụ cho công việc sau này ra trường mà một sinh viên của nghành cần phải có. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 3 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 1 TÓM TẮT ĐỒ ÁN .......................................................................................................... 2 LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 3 MỤC LỤC ....................................................................................................................... 4 DANH MỤC HÌNH. ....................................................................................................... 7 DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... 8 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................ 10 PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 11 1. Lý do chọn đề tài. ................................................................................................... 11 2. Mục đích thực hiện................................................................................................. 11 3. Đối tượng, phạm vi thực hiện. ............................................................................... 12 4. Nội dung thực hiện. ................................................................................................ 12 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài . ............................................................. 12 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC RỈ RÁC .......................................................... 13 1.1 Nguồc gốc phát sinh. ............................................................................................ 13 1.2 Thành phần đặc điểm tính chất nước rỉ rác. ......................................................... 14 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác. ............................... 15 1.4 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới. ............................................ 17 1.5 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác Việt Nam. ................................................. 20 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC ... 24 2.1 Phương pháp cơ học. ............................................................................................ 24 2.1.1 Thiết bị chắn rác. ........................................................................................... 24 2.1.2 Thiết bị nghiền rác. ........................................................................................ 25 2.1.3 Bể lắng cát. .................................................................................................... 25 2.1.4 Bể điều hòa. ................................................................................................... 26 2.1.5 Bể lắng. .......................................................................................................... 26 2.1.6 Bể lọc. ............................................................................................................ 27 2.1.7 Tuyển nổi. ...................................................................................................... 28 2.2. Phương pháp hóa lý............................................................................................ 29 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 4 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. 2.2.1 Trung hòa. ...................................................................................................... 29 2.2.2. Phương pháp keo tụ tạo bông. ...................................................................... 29 2.2.3 Phương pháp hấp thụ. .................................................................................... 30 2.2.4 Trao đổi ion. ................................................................................................... 30 2.3 Phương pháp sinh học ........................................................................................ 31 2.3.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên. ....... 32 2.3.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo. ....... 33 2.4 Công trình xử lý cặn của nước thải. ..................................................................... 36 2.4.1 Bể tự hoại ...................................................................................................... 36 2.4.2 Bể lắng hai vỏ ............................................................................................... 36 2.4.3 Bể Metan ....................................................................................................... 36 2.5 Các phương pháp làm khô cặn nước thải. ............................................................ 36 2.5.1 Máy ép băng tải. ........................................................................................... 37 2.5.2 Lọc ép. .......................................................................................................... 37 2.6 Phương pháp khử trùng nước thải. ...................................................................... 37 2.6 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới. .......................................................... 38 2.8 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam. ........................................................... 46 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ ĐỀ XUẤT, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ. ................................. 61 3.1 Cơ sở đề xuất công nghệ. .................................................................................... 61 3.1.1 Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác. ........................................ 61 3.1.2 Yêu cầu thiết kế ............................................................................................. 61 3.2 Đề xuất công nghệ. ............................................................................................... 62 3.3 Đánh giá và lựa chọn công nghệ phù hợp. ........................................................... 67 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KHAI TOÁN KINH PHÍ........................ 70 4.1 Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý:........................................ 70 4.1.1 Song chắn rác ................................................................................................ 70 4.1.2 Hố thu gom ................................................................................................... 73 4.1.3 Bể điều hòa ................................................................................................... 74 4.1.4. Bể lắng đứng đợt I. ....................................................................................... 79 4.1.5 Tháp stripping ............................................................................................... 82 4.1.6 Bể lắng cặn..................................................................................................... 87 4.1.7 Bể UASB: .................................................................................................... 90 4.1.8 Bể USBF ....................................................................................................... 98 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 5 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. 4.1.9 Bể lọc than hoạt tính. ...................................................................................104 4.1.10 Bể Khử trùng. ...........................................................................................106 4.1.11 Bể chứa bùn .............................................................................................. 110 4.1.12 Bể nén bùn .................................................................................................111 4.1.13. Máy ép bùn ............................................................................................... 113 4.2 Khai toán kinh phí. ............................................................................................. 115 4.2.1 Chi phí đầu tư ban đầu. ...............................................................................115 4.2.2 Chi phí quản lý vận hành. ............................................................................116 4.2.2.1 Chi phí cho công nhân vận hành (T1) ...................................................117 4.2.2.2 Chi phí điện năng tiêu thụ (T2) .............................................................. 117 4.2.2.3 Chi phí hóa chất(T3) ..............................................................................118 4.2.2.4 Chi phí bảo trì(T4) .................................................................................118 4.2.3 Chi phí khấu hao tài sản..............................................................................118 4.2.4 Giá thành xử lý cho 1m3 nước thải. ............................................................. 118 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................119 KẾT LUẬN ..............................................................................................................119 KIẾN NGHỊ .............................................................................................................120 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................122 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 6 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. DANH MỤC HÌNH. Hình 2.1 Thiết bị chắn rác. 26 Hình 2.2 Bể lắng cát ngang 26 Hình 2.3 Bể lắng đứng 27 Hình 2.4 Bể lắng ngang 27 Hình 2.5 Bể lọc nhanh 2 chiều 28 Hình 2.6 Bể keo tụ tạo bông 29 Hình 2.7 Sơ đồ tháp lọc hấp thụ 30 Hình 2.8 Bể Aerotank 34 Hình 2.9 Bể USBF 35 Hình 2.10 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức. 39 Hình 2.11 Nồng độ các chất ô nhiễm sau các công đoạn xử lý. 40 Hình 2.12 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức. 41 Hình 2.13 Quy trình xử lý nước rỉ rác của Đức kết hợp sinh học và hóa lý. 42 Hình 2.14 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc. 43 Hình 2.15 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn. 46 Hình 2.16 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn. 48 Hình 2.17 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát. 52 Hình 2.18 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát. 53 Hình 2.19 Sơ đồ công nghệ BCL Phước Hiệp 56 Hình 2.20 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt BCL Phước Hiệp 58 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ 1 63 Hình 3.2 Sơ đồ công nghệ 2 65 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 7 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Bảng số liệu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm. 14 Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới 17 Bảng 1.3: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á 17 Bảng 2.1: Hiệu suất xử lý của một số phương pháp 24 Bảng 2.2: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 1) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác 40 Bảng 2.3: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý (công nghệ 2) và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận của Đức đối với nước rỉ rác sau xử lý 42 Bảng 2.4: Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý 44 Bảng 2.5: So sánh kết quả quá trình keo tụ-Fenton và keo tụ hai bậc 45 Bảng 2.6: Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội 51 Bảng 2.7: Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy ngày 31/8/06) 55 Bảng 2.8: Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp 58 Bảng 3.1: Thành phần nước rỉ rác của BCL Xuân Sơn biến thiên theo mùa 61 Bảng 3.2: Hiệu suất xử lý cần thiết 62 Bảng 3.3: Ước lượng hiệu suất phương án 1 67 Bảng 3.4: Ước lượng hiệu suất phương án 2 68 Bảng 3.5: Ưu nhược điểm của 2 phương án. 69 Bảng 4.1: Hệ số không điều hòa chung 70 Bảng 4.2: Thông số thiết kế song chắn rác 72 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 8 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. Bảng 4.3: Thông số thiết kế hố thu gom 74 Bảng 4.4: Thông số thiết kế bể Điều hòa 78 Bảng 4.5: Thông số thiết kế bể lắng đứng đợt I. 82 Bảng 4.6: Chiều cao cần thiết của phần đáy và phần tách lỏng 83 Bảng 4.7: Thông số thiết kế bể lắng cặn 89 Bảng 4.8: Thông số thiết kế bể UASB 97 Bảng 4.9: Thông số thiết kế bể USBF 105 Bảng 4.10: Thông số thiết kế bồn lọc than hoạt tính 106 Bảng 4.11: Liều lượng Clo cho khử trùng 107 Bảng 4.12: Thông số thiết kế Bể khử trùng. 109 Bảng 4.13: Thông số thiết kế bể chứa bùn 111 Bảng 4.14: Thông số thiết kế bể nén bùn 113 Bảng 4.15: Bảng tính toán chi phí xây dựng và máy móc thiết bị. 115 Bảng 4.16: Bảng tính toán chi phí phụ kiện. 116 Bảng 4.17: Bảng tính toán chi phí công nhân vận hành. 117 Bảng 4.18: Bảng tính toán chi phí điện năng tiêu thụ 117 Bảng 4.19: Bảng tính toán chi phí hóa chất 118 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 9 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BOD Biochemical oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa COD Chemical oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học F/M Food/Microganism Ratio – Tỷ số lượng thức ăn và lượng vi sinh vật. HRT Hyrauline Retention Time – Thời gian lưu nước. HTXLNT Hệ thống xử lý nước thải. MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng bay hơi trong bùn lỏng. MSLL Mixed Liquor Suspended Solid – Chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng SRT Solids Retention Time – Thời gian lưu bùn. SS Suspendid Solids – Chất lơ lửng. SVI Sludge Volume Index – Chỉ số lắng (Chỉ số thể tích bùn), (mg/l). UASB Upflow Anaerobic Sludge Blanket – Bể phân huỷ kỵ khí dòng chảy Ngược qua lớp bùn. USBF The Upflow Sludge Blanket - Công nghệ sinh học kết hợp lọc ngược dòng. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 10 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài. BCL Xuân Sơn được đặt tại xã Xuân Sơn (gần hồ thủy lợi Xuân Khanh), cách trung tâm thị xã Sơn Tây khoảng 12km về phía Tây Nam (bãi nằm ngay trên tuyến đường 87B đi Tản Lĩnh). BCL Xuân Sơn nằm trong vùng đất cao hơn so với đồng ruộng của người dân địa phương và được thiết kế, xây dựng để chôn lấp rác của thị xã Sơn Tây. Bãi chôn lấp đã đi vào hoạt động được 10 năm và hiện nay đã đóng cửa không còn tiếp nhận rac nữa. Cho đến nay tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại Bãi rác Xuân Sơn – Hà Nội đã quá tải so với định mức thiết kế. Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ BCL đã phát tán hàng kilomét vào khu vực dân cư xung quanh và một vấn đề nghiêm trọng nữa là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCL và cùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 - 1.500m3 tại BCL thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường. Ban đầu BCL Xuân Sơn chưa có hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT). Nước rỉ rác không qua một khâu xử lý nào mà chỉ được thu gom và thải thẳng ra môi trường, gây ô nhiễm nặng. Đến năm 2010, BCL Xuân Sơn mới có HTXLNT với công suất thiết kế 100 m3 /ngày. Tuy nhiên, đến năm 2012, nước thải sau xử lý vẫn gây tác động tiêu cực tới môi trường sống của người dân xung quanh. Thậm chí, đã có nhiều lần người dân địa phương ngăn chặn không cho đưa rác vào khu vực do không chịu nổi sự ô nhiễm từ bãi rác. Nguyên nhân do sự thay đổi rất nhanh của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần rất phức tạp (các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng độ ammonium tăng đáng kể theo thời gian), không ổn định, việc lựa chọn các công nghệ xử lý chưa phù hợp đã dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên. Do vậy, việc Thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác cho BCL Xuân Sơn, Hà Nội là một vấn đề rất cần thiết. 2. Mục đích thực hiện. - Đề xuất công nghệ xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn xả thải phù hợp với điều kiện xã Xuân Sơn – Hà Nội nhằm giảm chi phí xử lý cho nước rỉ rác. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 11 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. - Xử lý nước rác bằng công nghệ sinh học ( yếm - thiếu khí – hồ sinh học) 3. Đối tượng, phạm vi thực hiện. Đối tượng thực hiện: Nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Xuân Sơn –Hà Nội Phạm vi thực hiện : Nước rỉ rác được lấy mẫu tại BCL và xung quanh khu vực BCL Xuân Sơn thuộc xã Xuân Sơn – Hà Nội. 4. Nội dung thực hiện. - Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam. - Phân tích, đánh giá các số liệu thu thập được nước rỉ rác trên thế giới. - Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quá trình xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam. - Phân tích chất lượng nước đầu vào và ra của nước rỉ rác của BCL Xuân Sơn. - Tính toán và đề ra công nghệ xử lý hiệu quả nhất. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài . - Đưa ra một công nghệ xử lý nước rác với chi phí thấp và vận hành đơn giản. - Công nghệ đáp ứng được nhu cầu hiện tại và đảm bảo môi trường xung quanh BCL trong tương lai - Áp dụng công nghệ xử lý cho bãi chôn lấp Xuân Sơn và các bãi chôn lấp quy mô nhỏ. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 12 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NƯỚC RỈ RÁC 1.1 Nguồc gốc phát sinh. Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp,nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước ép ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén. Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm nước từ phía trên bãi chôn lấp, độ ẩm của rác nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép. Việc mất đi của nước tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp. Nước rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp. Nước có thể thấm vào rác theo các cách sau: Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy các chất hữu cơ trong bãi chôn lấp - Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác Nước có thể rỉ vào qua các cạnh của ô chôn lấp Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn rác Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi phủ đất và trước khi ô chôn rác đóng lại Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đã được đóng Lưu lượng nước rác phụ thuộc vào: + Lớp chống thấm: Lớp chống thấm có tác dụng ngă cản quá trình thấm của nước rác từ trong bãi chôn lấp tới nguồn nước nặt và nước ngầm. Do đó nó ảnh hưởng tới lưu lượng của nước rác. Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lớp đất dưới bãi chôn lấp phải có tính đồng nhất và phải có hệ số thấm nhỏ hươn 10-7cm/s + Diện tích + Thời gian: Lưu lượng nước rác trong bãi chôn lấp thay đổi theo thời gian chôn lấp: 1 năm, 2 năm, 10 năm…. + Độ dày của lớp phủ: có thể phủ bãi chôn lấp bằng các vật liệu khác nhau như : nilông, đất hoặc trồng cây. Loại và độ dày của lớp phủ có ảnh hưởng tới khả năng xâm SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 13 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. nhập của nước mưa, nước mặt vào bãi chôn lấp và khả năng thoát ra ngoài của nước rác. 1.2 Thành phần đặc điểm tính chất nước rỉ rác. Thành phần của nước rác rất khó xác định vì có nhiều yếu tố tác động lên sự hình thành nước rác: + Thời gian chôn lấp: thành phần nước rác thay đổi theo thời gian chôn lấp, nước rác từ các bãi chôn lấp lâu năm có lượng chất ô nhiễm thấp hơn nước rác từ các bãi mới chôn lấp + Điều kiện khí hậu, mùa, độ ẩm: các yếu tố này ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng phân hủy trong bãi chôn lấp do đó ảnh hưởng tới thành phần nước rác. + Mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm + Loại rác chôn lấp Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như: độ nén, chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ. Thành phần của nước rác luôn thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học: + Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit béo, amino axit, axit cacboxilic.Giai đoạn này có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi cao pH thấp BOD cao Tỷ lệ BOD/COD cao Nồng độ NH4+ và nito hữu cơ cao + Đến giai đoạn tạo ra khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic.Giai đoạn tạo khí metan có thể tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa.Đặc trưng của nước trong giai đoạn này : - Nồng độ các axit báo dễ bay hơi thấp pH trung tính hoặc hơi kiềm BOD thấp Tỷ lệ BOD/COD thấp Nồng độ NH4+ cao SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 14 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm được đưa ra trong bảng dưới: Bảng 1.1: Bảng số liệu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm.[7] Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm (trên Khoảng Trung 10 năm) bình Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD),mg/l 2000-20000 10000 100-200 Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l 1500-20000 6000 80-160 Nhu cầu oxy hóa hóa học, (COD), mg/l 3000-60000 18000 100-500 Tổng chất rắn lơ lửng( TSS), mg/l 200-2000 500 100-400 Nito hữu cơ, mg/l 10-800 200 80-120 Amoniac, mg/l 10-800 200 20-40 Nitrat, mg/l 5-40 25 5-10 Tổng lượng phốt pho, mg/l 5-100 30 5-10 Độ kiềm theo CaCO3 1000-1000 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 Sunphat, mg/l 50-1000 300 20-50 Hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rác mới (tươi) cao hơn rất nhiều so với nước rác đã chôn lấp lâu năm. Tỷ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4-0,6 đối với nước rác tươi; 0,005-0,2 đối với nước rác cũ, ở thời điểm này thành phần hữu cơ trong nước rác chủ yếu là axit humic và axit fulvic, đây là những chất hữu cơ khó phân hủy sinh học . Thành phần Ngoài ra nước rác của một số bãi chôn lấp ở Việt Nam còn có thêm đặc điểm do nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa (nóng ẩm mưa nhiều) khí hậu Việt Nam chia hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Vì vậy nước rác ở các bãi chôn lấp biến động lớn về thành phần và khối lượng theo các thời điểm trong năm. 1.3 . Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác.[6] Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân hủy từ rác. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 15 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nước thải… Ta sẽ lần lược xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng đến thành phần và tính chất nước rỉ rác  Thời gian chôn lấp Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời gian. Theo thời gian nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần nước rỉ rác thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khac nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra.  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 nước rò rỉ. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy. Do đó, chất thải rắn có nững đặc tính gì thì nước rỉ rác có các đặc tính tương tự. Chẳng hạn như chất thải chứa nhiều chất độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại. Các biện pháp xử lý cũng có tác động đến tính chất nước rác. Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền nhỏ. Bởi vì khi rác cắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với khi không nghiền nhỏ.Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý sơ bộ hay không.  Chiều sâu bãi chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng độ chất ô nhiếm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gain để phân hủy. Do vậy bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.  Độ ẩm rác và nhiệt độ. SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 16 Đồ án tốt nghiệp: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải Bãi rác Xuân Sơn –Hà Nội, công suất 600m3/ngày đêm. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn. Nhiệt độ ảnh hưởng rất nhiều đêna tính chất nước rò rỉ. Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao. 1.4 Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới.[13] Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìn chung thành phần nước rỉ rác chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính như sau: - Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỷ trọng chất thải; - Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp. - Thời gian vận hành bãi chôn lấp. - Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí. - Điều kiện quản lý chất thải. Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc. Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 1.2. Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới. Canada(ii) Đơn Thành Phần Đức (iii) Columbia(i) Vị Pereira Clover Bar BCL (5 năm vận đô thị (Vận hành từ năm hành) 1975) pH - 7,2 – 8,3 COD mgO2/l 4.350 65.000 SVTH : Huỳnh Ngọc Minh GVHD: TS.Thái Phương Vũ 8,3 – 1.090 CTR 2.500 17