Tài liệu Xây dựng quy trình hóa – lý xử lý nước rỉ rác từ bãi rác thị xã bỉm sơn, tỉnh thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------- --------- LÊ PHÚ QUÝ XÂY DỰNG QUY TRÌNH HÓA – LÝ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TỪ BÃI RÁC THỊ XÃ BỈM SƠN, TỈNH THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM --------- --------- LÊ PHÚ QUÝ XÂY DỰNG QUY TRÌNH HÓA – LÝ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TỪ BÃI RÁC THỊ XÃ BỈM SƠN, TỈNH THANH HÓA CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG MÃ SỐ: 60.44.03.01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN TRƯỜNG SƠN HÀ NỘI, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 30 tháng 8 năm 2015 Tác giả luận văn Lê Phú Quý Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp “Xây dựng quy trình hóa – lý xử lý nước rỉ rác tại bãi rác thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa”, em đã nhận được nhiều sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của các tập thể, cá nhân. Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc Học viện Nông nghiệp Việt Nam, tập thể các thầy cô giáo Khoa Môi trường đã truyền đạt cho em những kiến thức cơ bản. đó là những kiến thức vô cùng quan trọng giúp em có cở sở vững vàng trong suốt quá trình nghiên cứu cũng như hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Trường Sơn – giảng viên Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng đẫn em hoàn thành khóa luận này. Em cũng xin được chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy tại Bộ môn Hóa học, cán bộ phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ em về trang thiết bị, hóa chất và phòng thí nghiệm trong suốt quá trình tiền hành nghiên cứu. Cuối cùng, em cũng xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người luôn bên cạnh động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu cũng như hoàn thành khóa luận. Trong quá trình nghiên cứu vì nhiều lý do chủ quan và khách quan, khóa luận không tránh khỏi thiếu sót, hạn chế. Em rất mong nhận được sự thông cảm, đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 30 tháng 8 năm 2015 Tác giả luận văn Lê Phú Quý Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................... ii MỤC LỤC .................................................................................................... iii DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT ............................................................ vi DANH MỤC BẢNG .................................................................................... vi DANH MỤC HÌNH ..................................................................................... ix MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................ 1 2. Mục đích, yêu cầu của đề tài ..................................................................... 2 2.1.Mục đích.................................................................................................. 2 2.2. Yêu cầu ................................................................................................... 2 Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................... 3 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác ....................................................................... 3 1.1.1. Hiện trạng xử lý và tiêu hủy chất thải rắn tại các bãi chôn lấp ở Việt Nam. ....................................................................................................................... 3 1.1.2. Tác động của nước rỉ rác đến môi trường ........................................... 5 1.1.3. Quá trình hình thành, thành phần và các yếu tố ảnh hưởng đến nước rỉ rác............................................................................................................... 7 1.1.4. Tình hình nghiên cứu các công nghệ xử lý nước rỉ rác .................... 12 1.1.5. Sơ lược về quá trình Fenton .............................................................. 15 1.1.6. Các phương pháp xử lý amoni .......................................................... 21 1.1.7. Kết tủa NH4+ dưới dạng MgNH4PO4 bằng magie trong nước ót ...... 25 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................ 27 2.1. Đối tượng nghiên cứu........................................................................... 27 2.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 27 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iii 2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ 27 2.4. Phương pháp nghiên cứu...................................................................... 27 2.4.1. Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu ............................................... 27 2.4.2.Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu ............................................ 28 2.4.3.Chỉ tiêu và phương pháp phân tích .................................................... 29 2.4.4.Phương pháp bố trí thí nghiệm........................................................... 29 2.4.5.Phương pháp xử lý số liệu.................................................................. 33 2.4.6.Phương pháp so sánh.......................................................................... 33 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ....................................................... 34 3.1.Tổng quát về bãi chôn lấp Thị xã Bỉm Sơn .......................................... 34 3.1.1.Vị trí địa lý của bãi chôn lấp Bỉm Sơn ............................................... 34 3.1.2.Đặc tính của nước rỉ rác bãi chôn lấp Bỉm Sơn ................................. 35 3.2.Thành phần hóa học của nước ót Hải Châu, Tĩnh Gia, Thanh Hóa. ..... 36 3.3. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho quá trình Fenton xử lý nước rỉ rác . 37 3.3.1. Khảo sát hiệu quả xử lý COD của 1 đơn vị hóa chất khi xử lýFenton với 4 mẫu NRR được lấy trong thời gian khác nhau của năm ................... 37 3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha loãng mẫu tới hiệu suất xử lý COD trong nước rỉ rác.................................................................................................... 39 3.3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng chất oxy hóa H2O2 đến hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong NRR. .............................................................................. 41 3.3.4.Ảnh hưởng của tỷ lệ H2O2/Fe2+ đến hiệu quả xử lý COD trong nước rỉ rác............................................................................................................. 43 3.3.5.Khảo sát sự sa lắng của dung dịch sau khi xử lý Fenton ................... 45 3.3.6. Điều kiện thích hợp khi áp dụng quá trình Fenton để xử lý NRR của bãi rác Thị xã Bỉm Sơn ............................................................................... 46 3.4. Kết quả xử lý amoni trong NRR bằng magie trong nước ót sau quá trình xử lý Fenton ........................................................................................ 47 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page iv 3.4.1. Nghiên cứu hiệu quả xử lý amoni trong nước rỉ rác của bãi rác Bỉm Sơn............................................................................................................... 48 3.4.2 Khảo sát sự sa lắng của dung dịch sau khi xử lý kết hợp Fenton và amoni ........................................................................................................... 52 3.4.3. Kết quả xử lý chất hữu cơ và amoni trong nước bằng Fenton và magie trong nước ót .................................................................................... 54 3.5. Xử lý màu của dung dịch sau khi kết tủa amoni .................................. 55 3.6. Khái toán chi phí xử lý ......................................................................... 56 3.6.1. Tính toán lượng hóa chất sử dụng..................................................... 56 3.6.2. Chi phí hóa chất chất xử lý NRR ...................................................... 56 3.6.3. Chi phí nhân công vận hành .............................................................. 57 3.7. Đề xuất quy trình xử lý ........................................................................ 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................... 60 1. Kết luận ................................................................................................... 60 2. Kiến nghị ................................................................................................. 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 62 PHỤ LỤC .................................................................................................... 65 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page v DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Từ viết tắt Diễn giải AOPs Advanced Oxidation Processes BCL Bãi chôn lấp BOD BOD5 Lượng oxi cần cung cấp để oxi hóa các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật Lượng oxi cần cung cấp để oxi hóa các chất hữu cơ trong nước bởi vi sinh vật trong 5 ngày BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường CHC Chất hữu cơ COD Lượng oxi cần thiết để oxi hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ CT Công thức EDTA Ethylene Diamine Tetra – acetic Acid EBR Expanded bed reactor FBR Fluidized bed reactor KPL Không pha loãng M Nồng độ mol/l MAP Magie amoni photphat NRR Nước rỉ rác PAC Poly Aluminium Chloride QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TSS Tổng chất rắn lơ lửng SBR Sequency Batch Reactor UASB Upflow anaerobic sludge blanket UF Ultrafiltration DANH MỤC BẢNG Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vi STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Kết quả đo chỉ số vi sinh vật trong 5 mẫu đất tại 2 bãi rác .......... 6 Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới .............. 8 Bảng 1.3. Thành phần của nước rỉ rác sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội ............................................................................................... 14 Bảng 1.4. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Gò Cát ........................ 15 Bảng 3.1. Đặc tính nước rỉ rác bãi rác thị xã Bỉm Sơn ............................... 35 Bảng 3.2. Đặc tính của nước ót nghiên cứu ................................................ 36 Bảng 3.3. Các điều kiện tiến hành của thí nghiệm 01................................. 37 Bảng 3.4. Kết quả xử lý COD của NRR theo các hàm lượng COD khác nhau ............................................................................................................. 37 Bảng 3.5. Các điều kiện của thí nghiệm 02 ................................................ 39 Bảng 3.6. Kết quả xử lý COD của NRR theo các tỷ lệ pha loãng .............. 39 khác nhau..................................................................................................... 39 Bảng 3.7. Các điều kiện tiến hành của thí nghiệm 03................................. 41 Bảng 3.8 Kết quả xử lý COD của NRR với các hàm lượng H2O2 .............. 42 khác nhau..................................................................................................... 42 Bảng 3.9. Các điều kiện tiến hành của thí nghiệm 04................................. 43 Bảng 3.10 . Kết quả xử lý COD của NRR của các tỷ lệ H2O2/Fe2+ khác nhau ............................................................................................................. 44 Bảng 3.11 Diễn biến quá trình lắng của dung dịch sau khi xử lý Fenton ... 45 Bảng 3.12. Các thông số của NRR trước và sau xử lý fenton .................... 47 Bảng 3.13. Kết quả phân tích mẫu nước trước và sau xử lý fenton............ 48 Bảng 3.14. Thể tích các dụng dịch cho vào phản ứng theo tỷ lệ mol ......... 49 Bảng 3.15. Kết quả phân tích nồng độ NH4+ , Mg2+ và PO43- sau phản ứng tạo kết tủa .................................................................................................... 49 Bảng 3.16. Các thông số đầu vào cho xử lý amoni bằng Magie từ nước ót50 Bảng 3.17. Kết quả xử lý amoni trong NRR bãi chôn lấp Thị xã Bỉm Sơn 50 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page vii Bảng 3.18. Hàm lượng Mg2+ và PO43- bổ sung cho dung dịch đã .............. 51 xử lý fenton ................................................................................................. 51 Bảng 3.19. Kết quả xử lý amoni trong nước rỉ rác đã xử lý Fenton ........... 52 Bảng 3.20. Sự thay đổi chiều cao sa lắng theo thời gian của mẫu nước sau xử lý amoni.................................................................................................. 53 Bảng 3.21. Kết quả phân tích mẫu nước rỉ rác sau khi xử lý chất hữu cơ và amoni ........................................................................................................... 54 Bảng 3.22. Chi phí hóa chất chính cho xử lý 01 (m3) NRR ...................... 56 hàm lượng COD 3000 mg O2/l ................................................................... 56 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page viii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 3.1. Vị trí Bãi chôn lấp rác thị xã Bỉm Sơn ........................................ 34 Hình 3.2. Hiệu suất xử lý NRR ở các mẫu có hàm lượng COD khác nhau... 38 Hình 3.3. Hiệu quả xử lý của mỗi đơn vị hóa chất ..................................... 38 Hình 3.4 Ảnh hưởng của mẫu NRR đến hiệu suất xử lý ............................ 40 Hình 3.5. Hiệu quả xử lý COD ở các hàm lượng H2O2 khác nhau ............. 42 Hình 3.6. Hiệu quả xử lý nước rỉ rác theo từng tỉ lệ H2O2/Fe2+ .................. 44 Hình 3.7. Khả năng sa lắng cuả hạt qua từng giờ ....................................... 45 Hình 3.8. Mẫu nước sa lắng của các tỉ lệ pha loãng khác nhau .................. 46 sau khi xử lý Fenton .................................................................................... 46 Hình 3.9. Chiều cao sa lắng thay đổi theo thời gian của nước rỉ rác .......... 53 sau xử lý amoni ........................................................................................... 53 Hình 3.10. Sự sa lắng của mẫu nước sau xử lý amoni và xử lý màu bằng than hoa sau 3 giờ........................................................................................ 55 Hình 3.11. Quy trình đề xuất để xử lý NRR bãi chôn lấp thị xã Bỉm Sơn ..................................................................... Error! Bookmark not defined. Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page ix MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải. Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và thị xã Bỉm Sơn – tỉnh Thanh Hóa nói riêng đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là “nước rỉ rác”. Theo thống kê của công ty môi trường đô thị Bỉm Sơn thì mỗi ngày bãi chôn lấp rác thải của thị xã tiếp nhận 70 đến 80 tấn rác thải sinh hoạt. Phương pháp xử lý duy nhất được áp dụng ở Việt Nam nói chung và ở thị xã Bỉm Sơn nói riêng là chôn lấp. Quá trình tiếp nhận rác liên tục của bãi chôn lấp rác tạm thời này dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ các bãi chôn lấp (BCL) phát tán xa hàng cây số vào khu vực dân cư xung quanh. Ngoài ra, một vấn đề nghiêm trọng khác là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường bởi tính chất phức tạp và có khả năng gây ô nhiễm cao của nó. Theo Quyết định số 1448/QĐ – UBND ngày 15 tháng 5 năm 2014 của chủ tịch UBND tỉnh Thanh Hóa – “Kế hoạch xử lý các điểm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa” bãi rác thị xã Bỉm Sơn sẽ phải ngừng hoạt động năm 2014 – 2015 và xử lý nước rỉ rác tạm thời bằng biện pháp sinh học. Tuy nhiên do những điều kiện khách quan như nơi chôn lấp mới theo quy hoạch chưa sẵn sàng, nên bãi rác thị xã không thể ngừng hoạt động mà hàng ngày vẫn phải tiếp nhận một lượng rác khá lớn (70 – 80 tấn), cùng với đó là vấn đề nước rỉ rác vẫn hàng ngày gây tác động ô nhiễm đến môi trường. Trong khi việc sử dụng các biện pháp sinh học trong điều kiện thiếu thốn không gian là không đảm bảo quá trình xử lý nước thải đầu ra đạt theo quy Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 1 chuẩn cũng như ảnh hưởng mạnh đến người dân sống gần bãi rác, nên cần có một quy trình phù hợp hơn với không gian và điều kiện địa phương. Từ những lý do trên, khóa luận được thực hiện với đề tài “Xây dựng quy trình hóa – lý xử lý nước rỉ rác từ bãi rác thị xã Bỉm Sơn, tỉnh Thanh Hóa”. 2. Mục đích, yêu cầu của đề tài 2.1.Mục đích Xây dựng được qui trình hóa lý xử lý nước rỉ rác từ bãi chôn lấp rác phù hợp với bãi chôn lấp rác Bỉm Sơn Thanh Hóa. 2.2. Yêu cầu - Xác định đặc tính nước rỉ rác bãi chôn lấp rác thị xã Bỉm Sơn trước khi đưa vào xử lý. - Xác định thành phần nước ót xã Hải Châu, Tĩnh Gia, Thanh Hóa. - Quy trình xử lý chất hữu cơ và amoni trong nước rỉ rác. - Xác định hiệu quả xử lý chất hữu cơ bằng Fenton trong nước rỉ rác. - Xác định hiệu quả xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng magie nước ót. - Đề xuất mô hình xử lý nước rỉ rác phù hợp với bãi rác Bỉm Sơn. Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 2 Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác 1.1.1. Hiện trạng xử lý và tiêu hủy chất thải rắn tại các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Theo Báo cáo môi trường quốc gia năm 2011- Chất thải rắn, tỷ lệ chất thải rắn chôn lấp hiện nay đạt khoảng 76 -82 % lượng chất thải rắn thu gom được. Thống kê trên toàn quốc có 98 bãi chôn lấp chất thải tập trung ở các thành phố lớn đang vận hành nhưng chỉ có 16 bãi được coi là hợp vệ sinh. Ở phần lớn các bãi chôn lấp, việc chôn lấp rác được thực hiện hết sức sơ sài. Như vậy, cùng với lượng CTR được tái chế, hiện ước tính có khoảng 60% CTR đô thị đã được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh và tái chế trong các nhà máy xử lý CTR để tạo ra phân compost, tái chế nhựa,... Đốt chất thải sinh hoạt đô thị chủ yếu ở các bãi rác không hợp vệ sinh: sau khi rác thu gom được đổ thải ra bãi rác phun chế phẩm EM để khử mùi và định kỳ phun vôi bột để khử trùng, rác để khô rồi đổ dầu vào đốt. Tuy nhiên, vào mùa mưa, rác bị ướt không đốt được hoặc bị đốt không triệt để. Ước tính khoảng 40 ÷ 50% lượng rác đưa vào bãi chôn lấp không hợp vệ sinh được đốt lộ thiên. Công nghệ đốt CTR sinh hoạt với hệ thống thiết bị đốt được thiết kế bài bản mới được áp dụng tại Nhà máy đốt rác ở Sơn Tây (Hà Nội). Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đang có kế hoạch nhập dây chuyền công nghệ đốt chất thải có tận dụng nhiệt để phát điện trong thời gian tới. Báo cáo của Bộ TN&MT đánh giá tình hình thực hiện Quyết định 64/2003/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ (Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia, năm 2011- Chất thải rắn) cho thấy, trên toàn quốc còn đến 27/52 bãi chôn lấp vẫn đang triển khai xử lý ô nhiễm triệt để; chỉ có 25/52 bãi chôn lấp không còn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Rất nhiều trong số các bãi chôn lấp đang triển khai xử lý ô nhiễm triệt để là các điểm ô nhiễm tồn lưu trong đó có các bãi chôn lấp rác Sầm Sơn, Thanh Hóa. Bãi chôn lấp Bỉm Sơn Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 3 cũng đã được đưa vào danh sách các điểm gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng cần xử lý tuy nhiên hiện nay vẫn đang hoạt động. Tổng hợp các kết quả điều tra nghiên cứu và báo cáo của các địa phương cho thấy rất nhiều tỉnh thành phố chưa có bãi chôn lấp hợp vệ sinh và nhà máy xử lý rác, việc xử lý và tiêu hủy rác ở đây chủ yếu là chôn lấp và đốt ngay tại các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh. Các bãi rác không được quy hoạch và phân bố nhỏ lẻ ở khắp các thành phố, thị xã và các huyện. Một số địa phương điển hình như: Điện Biên, Hà Giang, Thanh Hóa, Quảng Trị, Bình Thuận, Bình Phước, Tiền Giang, Hậu Giang,... Về vấn đề xử lý nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp, theo Cù Huy Đấu, 2010 - “Công nghệ xử lý nước rác phù hợp với điều kiện Việt Nam” - TS. Tạp chí Khoa học Kiến trúc – Xây dựng: Hiện nay, trên địa bàn cả nước có rất ít bãi chôn lấp (BCL) có trạm xử lý nước rỉ rác. Các trạm xử lý (TXL) nước rác mới chỉ được đầu tư xây dựng tại các bãi chôn lấp được xem là hợp vệ sinh như trạm xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội); TXL nước rác ở Đèo Sen, TXL nước rác Hà Khẩu, TXL nước rác Quang Hanh (Quảng Ninh); TXL nước rác Tràng Cát (Hải Phòng); TXL nước rác Lộc Hoà (Nam Định) hoặc các khu vực là điểm nóng về môi trường do nước rác như TXL nước rác Đông Thạnh, TXL nước rác Gò Cát, TXL nước rác Đa Phước, TXL nước rác Phước Hiệp (tất cả đều ở TP Hồ Chí Minh). Theo đánh giá của các chuyên gia, trong số các TXL nước rác kể trên, các trạm xử lý nước rác được đầu tư XD hiện đại, hiệu quả xử lý cao, đạt TCVN 5945-1995 là Nhà máy xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội) và Nhà máy xử lý nước rác Gò Cát (TP. Hồ Chí Minh). Bên cạnh những hệ thống xử lý được đầu tư quy mô công nghiệp, hiện đại, vẫn còn tồn tại những trạm xử lý chỉ được đầu tư tạm thời; ngay cả những nhà máy xử lý nước rác hiện đại cũng đã và đang bộc lộ những bất cập, tồn tại cần giải quyết tiếp. Thực tế cho thấy, nước rỉ rác đầu vào có sự dao động rất lớn về lưu lượng (khi có mưa và không mưa), nồng độ, từ đó ảnh hưởng rất lớn Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 4 đến hiệu suất của quá trình xử lý. Để xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, ngoài yếu tố công nghệ xử lý cần đặc biệt quan tâm đến lưu lượng và nồng độ của nước rác; diện tích hoạt động của bãi chôn lấp chịu tác động trực tiếp của nước mưa; mức độ pha trộn và rửa trôi giữa nước mưa, nước rác; hệ số thấm qua các lớp rác (đã nén, chưa nén), hệ số thấm qua lớp trung gian và lớp phủ bề mặt của BCL; hệ thống thu gom và hồ điều hoà nước rỉ rác – lưu lượng và nồng độ đầu vào cho việc xác định quy mô, công suất và dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước rác 1.1.2. Tác động của nước rỉ rác đến môi trường 1.1.2.1. Tác động đến môi trường nước Theo Bộ Tài nguyên & Môi trường, 2011- Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia năm 2011- Chất thải rắn, phần lớn các bãi chôn lấp hiện nay đều không được xây dựng đúng kỹ thuật vệ sinh và đang trong tình trạng quá tải, nước rò rỉ từ bãi rác được thải trực tiếp ra ao, hồ gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng. Sự xuất hiện của các bãi rác lộ thiên tự phát cũng là một nguồn gây ô nhiễm nguồn nước đáng kể. - Tại Nghệ An, dòng nước bẩn thải ra từ bãi rác và nhà máy xử lý rác chảy đến hồ Bảy Mẫu (xóm Đông Vinh, xã Hưng Đông, thành phố Vinh) làm nguồn nước bị ô nhiễm gây thiệt hại lớn cho các hộ nuôi cá. 120 hộ dân trong xóm Đông Vinh dùng giếng khoan, giếng nóng để lấy nước sinh hoạt, nay cũng bị nước bẩn ngấm vào. - Tại thị xã Quảng Trị, bãi rác của địa phương ngày càng cao lên, bốc lên mùi hôi rất khó chịu ảnh hưởng xấu đến đời sống các gia đình sống trên địa bàn khu phố 1 và 2A, phường 1, thị xã Quảng Trị. Những ngày mưa, nước từ bãi rác không thấm được xuống đất tràn về các khu dân cư, chảy xuống hồ Tích Tường, nơi có nguồn nước cung cấp phục vụ đời sống, sinh hoạt của người dân thị xã. Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 5 - Thành phố Hồ Chí Minh, bãi rác Đa Phước, mặc dù sử dụng công nghệ chống thấm hiện đại nhưng vẫn là nguồn gây ô nhiễm rạch Ráng, rạch Bún Seo và rạch Ngã Cậy; Nước trong rạch chuyển sang màu xanh, đục và hôi; Mùi hôi và ruồi muỗi ảnh hưởng trên một phạm vi rộng, nhất là vào những ngày mưa; Tôm cá cũng không còn. Vấn đề ô nhiễm amoni ở tầng nông (nước dưới đất) cũng là hậu quả của nước rỉ rác và của việc xả bừa bãi rác thải lộ thiên không có biện pháp xử lý nghiêm ngặt. 1.1.2.2. Tác động đến môi trường đất Tại các bãi rác, bãi chôn lấp CTR không hợp vệ sinh, không có hệ thống xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn, hóa chất và vi sinh vật từ CTR dễ dàng thâm nhập gây ô nhiễm đất. Nghiên cứu của Viện Y học Lao động và Vệ sinh Môi trường cho thấy các mẫu đất xét nghiệm tại bãi rác Lạng Sơn và Nam Sơn đều bị ô nhiễm trứng giun và Coliform. Bảng 1.1. Kết quả đo chỉ số vi sinh vật trong 5 mẫu đất tại 2 bãi rác Địa điểm Số trứng giun trong mẫu đất Số Coliform trong mẫu đất (trứng /100g) (khuẩn lạc/10g) Giá trị cao nhất Giá trị thấp nhất Giá trị cao nhất Giá trị thấp nhất Bãi rác Lạng Sơn 5 15 40 2.000.000 Bãi rác Nam Sơn 8 120 300 20.000.000 (Nguồn: Bộ Tài nguyên & Môi trường - Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia, năm 2011- Chất thải rắn) 1.1.2.3. Tác động đến sức khỏe người dân Hai thành phần chất thải rắn được liệt vào loại cực kỳ nguy hiểm là kim loại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy cũng là hai thành phần thường đặc trưng trong nước rỉ rác. Các chất này có khả năng tích lũy sinh học trong nông sản, thực phẩm cũng như trong mô tế bào động vật, nguồn nước và tồn tại bền vững trong môi trường gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người như vô sinh, quái thai, dị tật ở trẻ sơ sinh; tác động lên hệ miễn dịch gây ra các Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 6 bệnh tim mạch, tê liệt hệ thần kinh, giảm khả năng trao đổi chất trong máu, ung thư và có thể di chứng di tật sang thế hệ thứ 3 (Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia, năm 2011- Chất thải rắn). 1.1.3. Quá trình hình thành, thành phần và các yếu tố ảnh hưởng đến nước rỉ rác 1.1.3.1. Quá trình hình thành Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Nguyễn Văn Phước, 2007- Quản lý và xử lý chất thải rắn- NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh). Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải. Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số.(Nguyễn Văn Phước, 2007- Quản lý và xử lý chất thải rắn- NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh) 1.1.3.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác 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 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 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 7 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 1.1 Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới Thái Lan Thành phần Đơn vị Columbia(ii) BCL BCL Saen-Suk Pereira pathumthani NRR cũ (iii) (5 năm vận (i) NRR cũ hành) pH - 7,8 – 8,7 7,23 – 7,63 7,2 – 8,3 COD mgO2/l 4.119 – 4.480 1.075 – 1.417 4.350 – 65.000 BOD mgO2/l 750 – 850 145 – 533 1.560 – 48.000 NH4+ mg/l 1.764 – 2.128 200 – 3.800 TS mg/l 10.588 – 14.373 7.990 – 89.100 TSS mg/l - 227 – 587 190 – 27.800 TDS mg/l - - 7.800 – 61.300 Tổng mg/l 25 – 34 - 2 – 35 - 3.050 – 8.540 phosphat(PO43-) Độ kiềm tổng mgCaCO3/l - Nguồn: Chuleemus Boonthai Iwai and Thammared Chuasavath, 2002. Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vực nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục nghìn mgO2/l) đối với nước rỉ rác mới. Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/l. Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ sắt. Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 8 giai đoạn hoạt động ổn định. Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trong thời gian đầu tỷ lệ này có thể lên đến 80%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác có khả năng phân hủy sinh học, còn đối với các bãi chôn lấp cũ tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2; tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa các hợp chất lignin, axit humic và axit fulvic là những chất khó phân hủy sinh học. 1.1.3.3 Thành phần nước rỉ rác Việt Nam Nước rỉ rác của Việt Nam cũng có thành phần và tính chất đặc trưng tương tự với nước rỉ rác trên thế giới. Có thể thấy, Việt Vam, Thái Lan và Columbia cùng nằm trong vùng nhiệt đới nên ít nhiều cũng có đặc điểm về khí hậu gần giống nhau, đây cũng là yếu tố quyết định đến tính chất của nước rỉ rác. Những đặc trưng cơ bản là: Hàm lượng COD trong nước rỉ rác mới cao, có thể lên đến 71.600 (mg O2/l); hàm lượng CHC và vô cơ giảm dần theo tuổi bãi rác; tương tự tỷ lệ BOD5 /COD cũng giảm, điều này cho thấy CHC dễ phân hủy sinh học giảm nhanh, CHC khó/không phân hủy sinh học lại gia tăng. Đặc tính chung của tất cả các loại nước rỉ rác bao giờ cũng có thành phần quan trọng như sau: - Các chất ô nhiễm hữu cơ: Đặc trưng ở tải lượng ô nhiễm theo COD và BOD rất cao. Ở những BCL mới (dưới 2 năm) có COD rất cao (3.000 – 40.000 mg O2/l), đồng thời tỷ số BOD/COD lớn hơn 0,6 tức là trong nước rác chứa nhiều CHC dễ phân hủy sinh học. Ngược lại, ở những BCL cũ (trên 10 năm) nước rác có COD thấp hơn rất nhiều (100-500 mg O2/l), đồng thời tỷ số BOD/COD cũng thấp (<0,3), tức là trong nước rác chứa nhiều CHC khó phân hủy sinh học (Lê Trang Mỹ Dung, 2007). - Chất ô nhiễm vô cơ: Chủ yếu là amoni (NH4+), thành phần này được tạo ra do sự phân hủy (thủy phân và lên men) protein xác động thực vật trong rác thải. Đặc trưng của amoni trong nước rác là có hàm lượng cao, trên 2000 Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 9