Khoá luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt

Chia sẻ: Minh Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

84
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài Nghiên cứu xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt nhằm mục tiêu góp một phần vào việc làm giảm nồng độ ô nhiễm của nước thải rỉ rác, bảo vệ nguồn nước và môi trường trong sạch. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khoá luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC -------------- NGUYỄN THỊ HUYỀN TRANG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ TRONG NƢỚC RỈ RÁC BẰNG PHƢƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC SẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trƣờng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. LÊ THANH SƠN HÀ NÔI – 2017
LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thiện chƣơng trình Đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới các thầy cô khoa Hóa học, trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội 2 đã luôn quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian theo học tại trƣờng. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới TS. Lê Thanh Sơn và các anh chị phòng Công nghệ Hóa lý Môi trƣờng – Viện Công nghệ Môi trƣờng là những ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong quá trình nghiên cứu và suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ của nhà trƣờng đề ra với cố gắng và sự nhiệt tình của bản thân, tuy nhiên em không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của các thầy, cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp đƣợc hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, những ngƣời vẫn luôn quan tâm, động viên và là chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ đƣợc giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện khóa luận tốt nghiệp vừa qua. Em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 07 tháng 5 năm 2017 Sinh viên Nguyễn Thị Huyền Trang
PHỤ LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................2 1.1.Tổng quan về nƣớc rỉ rác. .....................................................................................2 1.1.1.Sự hình thành nƣớc rỉ rác. ..................................................................................2 1.1.2.Đặc điểm của nƣớc rỉ rác. ..................................................................................3 1.1.3.Ảnh hƣởng của nƣớc rỉ rác đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. ..............12 1.1.4.Các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác. .................................................................14 1.1.5.Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác trong và ngoài nƣớc. .........................16 1.2.Tổng quan về nhu cầu oxi hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand). .........18 1.2.. Tổng quan về COD. ..........................................................................................18 1.2.. Các phƣơng pháp phân tích COD .....................................................................20 1.3.Tổng quan về công nghệ keo tụ điện hóa............................................................21 1.3.1.Giới thiệu về phƣơng pháp keo tụ điện hóa. ....................................................21 1.3.2.Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể keo tụ điện hóa ................................23 1.3.3.Các yếu tố ảnh hƣởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa. .......25 1.3.4.Ƣu điểm của phƣơng pháp keo tụ điện hóa. ....................................................26 1.3.5.Ứng dụng của keo tụ điện hóa trong xử lý môi trƣờng. ...................................27 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................29 2.1. Đối tƣợng và mục tiêu nghiên cứu. ....................................................................29 2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu......................................................................................29 2.1.2. Mô hình thiết bị ...............................................................................................31 2.1.3. Mục đích và nội dung nghiên cứu. ..................................................................37 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu....................................................................................39 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................41 3.1. Ảnh hƣởng của cƣờng độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa. ..........................................................................41
3.2. Ảnh hƣởng của độ pH đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa…. ........................................................................................................................42 3.3. Ảnh hƣởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa. ....................................................................................................................44 3.4. Ảnh hƣởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa. .........................................................................................................45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................48 PHỤ LỤC ..................................................................................................................48
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nƣớc trong ô chôn lấp ........................................3 Hình 1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ.......................................................................22 Hình 1.3. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ ............................................23 Hình 2.1. Điện cực sắt ............................................................................................... 32 Hình 2.2. Tám kẹp điện cực ...................................................................................... 32 Hình 2.3. Máy khuấy từ gia nhiệt .............................................................................33 Hình 2.4. Máy đo pH ................................................................................................ 34 Hình 2.5. Nguồn điện một chiều (DC REGULATED POWER SUPPLY) ..............34 Hình 2.6.Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa ............................................................... 35 Hình 2.7. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa. ..................................................36 Hình 3.1. Ảnh hƣởng của cƣờng độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa................................................................. 41 Hình 3.2. Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất xử lý COD của phƣơng pháp keo tụ điện hóa ............................................................................................................................. 43 Hình 3.3. Ảnh hƣởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý COD của phƣơng pháp keo tụ điện hóa .................................................................................................45 Hình 3.4. Ảnh hƣởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD .............46
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới ........................... 5 Bảng 1.2. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á ..................................6 Bảng 1.3. Đặc trƣng thành phần nƣớc rỉ rác ở một số thành phố Việt Nam...............7 Bảng 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm ..................................9 Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nƣớc rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm ....................................................................................................10 Bảng 1.6. Tiêu chuẩn Việt Nam của COD ................................................................ 19 Bảng 2.1. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác của hồ kỵ khí ...................... 30 Bảng 2.2. Đặc điểm nƣớc rỉ rác ở hồ làm thoáng ..................................................... 31 Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của cƣờng độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa..................................................................41 Bảng 3.2. Ảnh hƣởng của độ pH đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa ............................................................................................................................. 43 Bảng 3.3. Hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm ảnh hƣởng của vật liệu điện cực đến quá trình keo tụ điện hóa ........................................................................................... 44 Bảng 3.4. Ảnh hƣởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD .............46
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT NRR Nƣớc rỉ rác DO Lƣợng oxi hòa tan trong nƣớc (Dissolved Oxygen) COD Nhu cầu oxi hóa học (Chemical Oxygen Demand) BOD Nhu cầu oxi sinh học (Biochemical Oxygen Demand) SS Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid) TOC Tổng hợp cacbon hữu cơ (Total Organic Cacbon) BCL Bãi chôn lấp PTPƢ Phƣơng trình phản ứng KHCNVN Khoa học công nghệ Việt Nam CNMT Công nghệ môi trƣờng VSV Vi sinh vật
MỞ ĐẦU  Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội đời sống của nhân dân dần đƣợc cải thiện và nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng, dẫn đến lƣợng rác thải sinh ra ngày càng nhiều. Đặc biệt là rác thải sinh hoạt (RTSH), các chất thải rắn phát sinh tại các khu đô thị vẫn chƣa đƣợc xử lí triệt để. Lƣợng RTSH tăng dẫn đến lƣợng nƣớc rỉ rác sinh ra ngày càng nhiều. Chôn lấp vẫn là hình thức phổ biến đƣợc áp dụng trong xử lí chất thải rắn ở nƣớc ta do kĩ thuật đơn giản và chi phí xử lí thấp hơn so với các phƣơng pháp xử lý khác nhau nhƣ đốt, hóa rắn… Tuy nhiên, kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trƣờng do bãi chôn lấp (BCL) không hợp vệ sinh, không đạt tiêu chuẩn gây ra nhiều bất cập làm ảnh hƣởng tới môi trƣờng xung quanh và cuộc sống con ngƣời. Đặc biệt, hầu hết nƣớc rỉ rác tại BCL đều phát thải trực tiếp vào môi trƣờng, khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Vấn đề này đang là tình trạng phải đối mặt của nhiều quốc gia trên thế giới. Đây là một trong những vấn đề cần giải quyết để nhằm giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do chôn lấp. Trong những năm qua, một số công nghệ xử lí nƣớc rỉ rác đã đƣợc nghiên cứu và ứng dụng nhƣ kết hợp nƣớc rỉ rác với nƣớc thải sinh hoạt, quay vòng nƣớc rỉ rác, xử lý hóa lý hay xử lý bằng các hố sinh học…. Nhƣng tất cả các biện pháp này đều không mang lại hiệu quả khả quan trong thực tế.  Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm ở nƣớc ta hiện nay, em lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu xử lý COD trong nƣớc rỉ rác bằng phƣơng pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt” để góp một phần nhỏ vào việc làm giảm nồng độ ô nhiễm của nƣớc thải rỉ rác, bảo vệ nguồn nƣớc và môi trƣờng trong sạch. 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Nƣớc rỉ rác chứa nhiều chất ô nhiễm hòa tan từ quá trình phân hủy rác và lắng xuống đáy ô chôn lấp. Thành phần hóa học nƣớc rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác thải chôn lấp cũng nhƣ thời gian chôn lấp. Lƣợng nƣớc rỉ rác đƣợc hình thành trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình sau [4]: - Nƣớc thoát ra từ chất thải rắn: chất thải luôn chứa một lƣợng nƣớc nhất định. Trong quá trình đầm nén nƣớc tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nƣớc rỉ rác. - Nƣớc từ quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ: nƣớc là một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ. - Nƣớc mƣa thấm từ trên xuống qua lớp phủ bề mặt. - Nƣớc ngầm thấm qua đáy hoặc thân ô chôn lấp vào bên trong bãi chôn lấp. Lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh trong bãi chôn lấp phụ thuộc vào sự cân bằng nƣớc trong ô chôn lấp. Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lƣợng nƣớc rỉ rác đƣợc trình bày trong hình 1.1. và lƣợng nƣớc rỉ rác đƣợc tính theo công thức: LC = R + RI – RO – E - V [4] Trong đó: LC - Nƣớc rỉ rác, R - nƣớc mƣa thấm vào ô chôn lấp, RI - dòng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp ( bao gồm dòng chảy mặt và nƣớc ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp), RO - dòng chảy ra khỏi khu vực ô chôn lấp, E - nƣớc bay hơi, 2
V - sự thay đổi lƣợng nƣớc chứa trong ô chôn lấp: độ ẩm ban đầu của rác và bùn thải mang đi chôn lấp; độ ẩm của vật liệu phủ; lƣợng nƣớc thất thoát trong quá trình hình thành khí; lƣợng nƣớc thất thoát do bay hơi theo khí thải. lƣợng nƣớc thất thoát ra từ đáy bãi chôn lấp chất thải rắn; sự chênh lệch về hàm lƣợng nƣớc trong cấu trúc hóa học của rác. Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp Điều kiện khí tƣợng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu… lƣợng mƣa ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng nƣớc rò rỉ sinh ra. Tốc độ phát sinh nƣớc rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Lƣợng nƣớc rỉ rác sẽ tăng lên dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi đóng cửa BCL do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng lên trên mặt… giữ nƣớc làm giảm độ ẩm thấm vào. 1.1.2. Đặc điểm của nước rỉ rác 1.1.2.1. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác là chất lỏng đƣợc sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với các chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo các 3
chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn. Do đó, trong nƣớc rỉ rác thƣờng chứa cả các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật. Thành phần nƣớc rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén, lớp che phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nƣớc rỉ rác. Thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong BCL. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong BCL chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dƣỡng cho hoạt động sống của chúng. Nƣớc rỉ rác chứa đa số thành phần chất ô nhiễm với nồng độ cao và khó phân hủy, do vậy cần kết hợp nhiều phƣơng pháp xử lý nhƣ: xử lý cơ học, xử lý hóa học, xử lý sinh học, xử lý oxi hóa nâng cao… Sự phân hủy chất thải rắn trong BCL gồm các giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi ban đầu. - Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển tiếp. - Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men. - Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men metan. - Giai đoạn 5: Giai đoạn ổn định. Đặc điểm chung là nƣớc rỉ rác có hàm lƣợng các chất ô nhiễm nhƣ BOD, COD, TOC, chất rắn hòa tan, tổng Nitơ rất cao, vƣợt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. 4
Bảng 1.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới Columbia Cannada Đức Pereira Clover Bar Thành Phần Đơn Vị BCL CTR (5năm vận (Vận hành từ đô thị hành) năm 1975) pH – 7,2 – 8,3 8,3 – COD mgO2/l 4.350 –65.000 1.090 2.500 BOD mgO2/l 1.560– 48.000 39 230 NH4 200– 3.800 455 1.100 TKN – – 920 Chất rắn tổng cộng mg/l 7.990 – 89.100 – – Chất rắn lơ lửng mg/l 190– 27.800 – – Tổng chất rắn hoà mg /l 7.800–61.300 – – tan Tổngphosphat(PO4) mg/l 2 – 35 – – Độ kiềm tổng mgCaCO3/l 3.050 – 8.540 4.030 – Ca mg/l – – 200 Mg mg/l – – 150 Na mg/l – – 1.150 Nguồn: Lee & Jone, 1993; Diego Paredes, 2003; F. Wang etal,2004;KRUSE,1994. 5
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á Thái Lan Hàn Quốc Thành Phần Đơn Vị BCL pathumthani Sukdowop Sukdowop NRR1 năm NRR 12 năm pH – 7,8 – 8,7 5,8 8,2 Độ dẫn điện µS/cm 19.400 – 23.900 COD mgO2/l 4.119 – 4.480 12.500 2.000 BOD5 mgO2/l 750 – 850 7.000 500 SS mg/l 141 410 400 20 IS mg/l 10.588 – 14.373 – N-NH3 mg/l 1.764 – 2.128 200 1.800 N-Org mg/l 300 – 600 – – Phospho tổng mg/l 25 – 34 – – Cl- mg/l 3.200 – 3.700 4.500 4.500 Zn mg/l 0,873 – 1,267 – – Cd mg/l – – Pd mg/l 0,09 – 0,330 – – Cu mg/l 0,1 – 0,157 – – Cr mg/l 0,495 – 0,657 – – Độ kiềm mgCaCO3/l – 2.000 10.000 (Kwanrutai Nakwan, 2002) Nhƣ vậy có thể thấy rằng nƣớc rỉ rác gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trƣờng sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong nƣớc rất cao và lƣu lƣợng đáng kể. Do đó số lƣợng các công trình nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác trên thế giới là rất đáng kể. 6
Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố Việt Nam Thông số Đơn vị BCL Nam Sơn BCL Gò Cát BCL BCL ( Hà Nội) (HCM) Thủy Phƣơng Tràng Cát ( Huế) (Hải Phòng) Ph - 6,81 – 7,98 7,4 – 7,6 7,7 – 8,5 6,5 – 8,22 TDS mg/l 6.913 -19.875 - - 4,47 – 9,24 TSS mg/l 120- 2.240 700 –2.020 42- 84 21 – 78 COD mg/l 1.020 – 22.783 13.655 –16.814 623 – 2.442 327 –1.001 BOD5 mg/l 495 – 12.302 6.272 –9.200 148 – 398 120 – 465 BOD5/COD - 0,485 – 0,540 0,459 –0,547 0,234 -0,163 0,370-0,465 Tổng N mg/l 423 – 2.253 1.821 –2.427 - 179- 507 N- NH4+ mg/l - 1.680 –2.887 184- 543 - N- NO3- mg/l - 0 – 6,2 - - Tổng P mg/l 6,51 – 24,80 10,3 – 19,8 - 3,92 – 8,562 Độ cứng mg/l - - 1.419- 4.874 - CaCO3 Cl- mg/l - - 518- 1.199 - As mg/l 0,001 – 0,003 - - 0,047- 0,086 Pb mg/l 0,050 – 0,086 - -
thậm chí cao hơn một số bãi chôn lấp ở Đài Loan và Indonesia. Tỉ lệ BOD5/COD ở một số bãi chôn lấp ở nƣớc ta cao hơn một số bãi chôn lấp ở châu Âu, Châu Mỹ và Châu Phi. Ở nhiều nƣớc trên thế giới, nhiều bãi chôn lấp đã áp dụng việc phân loại rác tại nguồn và áp dụng các công nghệ thu hồi, tái chế chất thải rắn nên thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác ít phức tạp hơn các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Hầu hết chất thải rắn ở nƣớc ta không đƣợc phân loại. Vì thế, thành phần nƣớc rỉ rác ở Việt Nam không những thay đổi theo thời gian mà còn phức tạp hơn so với một số nƣớc khác. Thành phần nƣớc rỉ rác ở nƣớc ta cao và phức tạp cũng do ảnh hƣởng của việc vận hành bãi chôn lấp chƣa đảm bảo một bãi chôn lấp hợp vệ sinh và điều kiện khí hậu ẩm ƣớt, mƣa nhiều. Vì thế, việc lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác phù hợp ở nƣớc ta cũng gặp nhiều khó khăn. 1.1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác Thành phần nƣớc rỉ rác rất khó xác định vì có nhiều yếu tố tác động lên sự hình thành nƣớc rỉ rác [19]: a. Thời gian chôn lấp Tính chất nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rác giảm dần. Thành phần của nƣớc rỉ rác thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản đƣợc hình thành nhƣ các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ. Khi rác đƣợc chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất rắn trong bãi chôn lấp đƣợc ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời gian. Giai đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. 8
Bảng 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm Bãi chôn lấp mới Bãi chôn lấp lâu năm - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao. thấp. - pH nghiêng về tính axit. - pH trung tính hoặc kiềm. - BOD cao. - BOD thấp. - Tỷ lệ BOD/COD cao. - Tỷ lệ BOD/COD thấp - Nồng độ NH4+ và nito hữu cơ cao. - Vi sinh vật có số lƣợng nhỏ. - Vi sinh vật có số lƣợng lớn. - Nồng độ các chất vô cơ hòa tan - Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và và kim loại nặng thấp. và kim loại nặng cao. George Tchobanoglos và cộng sự 1993, Handbook of solid waste management 9
Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm Giá trị, mg/l Bãi mới ( < 2 năm) Bãi lâu năm ( >10 Thành phần Khoảng Trung bình năm) BOD5 2.000 – 55.000 10.000 100 – 200 TOC 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160 COD 3.000 – 90.000 18.000 100 – 500 Chất rắn hòa tan 10.000 – 55.000 10.000 1.200 Tổng chất rắn lơ lửng 200 – 2.000 500 100 – 400 Nitơ hữu cơ 10 – 800 200 80 – 120 Amoniac 10 – 800 200 20 – 40 Nitrat 5 – 40 25 5 – 10 Tổng lƣợng phốt pho 5 – 100 30 5 – 10 Othophotpho 4 – 80 20 4–8 Độ kiềm theo CaCO3 1.000 – 20.900 3.000 200 – 1000 Ph 4,5 – 7,5 6 6,6 – 9 Độ cứng theo CaCO3 300 – 25.000 3.500 200 – 500 Canxi 50 – 7.200 1.000 100 – 400 Magie 50 – 1.500 250 50 – 200 Clorua 200 – 5.000 500 100 – 400 Sunphat 50 – 1.825 300 20 – 50 Tổng sắt 50 – 5.000 60 20 – 200 Thuyết mình đề tài KHCN thuộc các hướng KHCN ưu tiên cấp Viện Hàn lâm KHCNVN[9] 10
Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nƣớc rỉ rác cũng có sự thay đổi. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu nhƣ nƣớc rò rỉ chỉ chứa một phần nhỏ các chất hữu cơ, mà thƣờng là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. b. Thành phần của chất thải rắn Thực tế, thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng tác động đến tính chất của nƣớc rỉ rác. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nƣớc rỉ rác cũng có các đặc tính tƣơng tự. c. Chiều sâu bãi chôn lấp Nhiều nghiên cứu cho thấy BCL có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lƣợng mƣa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nƣớc để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy. Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nƣớc và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nƣớc sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nƣớc rò rỉ chứa một hàm lƣợng lớn các chất ô nhiễm. d. Độ ẩm rác và nhiệt độ Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nƣớc FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nƣớc rò rỉ đƣợc hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác đƣợc chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nƣớc rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn. Nhiệt độ có ảnh hƣởng rất nhiều đến tính chất nƣớc rò rỉ. Khi nhiệt độ môi trƣờng cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lƣu lƣợng nƣớc rác. 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 nƣớc rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn. 11
Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác nhƣ: ảnh hƣởng từ bùn; các quá trình thấm và chảy tràn, bay hơi; cống rãnh và chất thải độc hại; độ nén; chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ…đều ảnh hƣởng tới thành phần nƣớc rỉ rác. 1.1.3. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường và sức khỏe con người Trong thành phần rác thải, nƣớc thải sinh hoạt, thông thƣờng hàm lƣợng hữu cơ chiếm tỷ lệ lớn. Các loại rác hữu cơ dễ phân hủy gây hôi thối, phát triển vi khuẩn làm ô nhiễm môi trƣờng đất, nƣớc, không khí, làm mất vệ sinh môi trƣờng và ảnh hƣởng tới đời sống con ngƣời. 1.1.3.1. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường  Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường nước Nƣớc rỉ rác có chứa hàm lƣợng chất ô nhiễm cao ( chất hữu cơ: do trong rác có phân xúc vật, thức ăn thừa… chất thải độc hại từ các bao bì đựng phân bón, thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, mỹ phẩm…) nếu không đƣợc thu gom, xử lý sẽ xâm nhập vào nguồn nƣớc mặt và nƣớc ngầm gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc nghiêm trọng. Hàm lƣợng nito cao là chất dinh dƣỡng kích thích sự phát triển của rong rêu, tảo … gây hiện tƣợng phú dƣỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nƣớc, gây thiếu hụt DO trong nƣớc do oxi bị tiêu thụ trong quá trình oxi hóa chất hữu cơ. Tạo ra xói mòn trên tầng đất nén và lắng đọng trong lòng nƣớc mặt chảy qua. Cũng có thể chảy vào các tầng nƣớc ngầm và các dòng nƣớc sạch gây ra ảnh hƣởng nghiêm trọng đến sức khỏe ngƣời dân sử dụng nguồn nƣớc. Nƣớc là đƣờng truyền bệnh rất nguy hiểm. Nguồn nƣớc ô nhiễm tác động đến con ngƣời thể hiện qua sức khỏe cộng đồng, khi ăn các loại thực phẩm nhƣ cá, tôm, cua,… bị nhiễm độc do nƣớc ô nhiễm, con ngƣời sẽ mắc nhiều chứng bệnh, trong đó có cả bệnh ung thƣ. Ngoài ra, nguồn nƣớc còn gây ra cả bệnh thƣơng hàn, kiết lị, dịch tả, da liễu…. nguyên nhân là do trong nƣớc ô nhiễm có nhiều vi khuẩn và nấm gây bệnh cho ngƣời. 12
Khi nguồn nƣớc bị ô nhiễm dù ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hƣởng xấu đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động- thực vật thủy sinh. Khi môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm vùng ven sông rạch, vùng bán ngập do mực nƣớc ngầm nông, nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm với nhiều yếu tố độc hại đã di chuyển thẳng xuống mạch nƣớc ngầm theo phƣơng thẳng đứng hoặc từ nƣớc sông ngấm vào mạch nƣớc ngầm theo phƣơng nằm ngang, dƣới tác dụng của thủy triều mà không qua gạn lọc, làm sạch tự nhiên của môi trƣờng.  Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và mƣa nhiều ở nƣớc ta hiện nay là điều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu cơ trong rác thải phân hủy, thúc đẩy nhanh quá trình lên men, thối rữa và tạo nên mùi khó chịu gây ô nhiễm môi trƣờng không khí.Các khí phát sinh từ quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác thƣờng là: Amoni có mùi khai, phân có mùi hôi, hydrosunfua mùi trứng thối, sunfur hữu cơ nhƣ bắp cải rữa, Mecaptan mùi hôi nồng, amin nhƣ cá ƣơn, điamin nhƣ thịt thối, Cl2 nồng, Phenol mùi xốc đặc trƣng. Ngoài ra, quá trình đốt rác sẽ phát sinh nhiều khí ô nhiễm nhƣ: SO2, NOx, CO2, bụi….  Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất Trong thành phần nƣớc rác có chứa nhiều chất độc hại, khi rác thải đƣợc đƣa vào môi trƣờng và không đƣợc xử lý khoa học thì những chất độc xâm nhập vào đất sẽ tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích cho đất nhƣ: giun, vi sinh vật, nhiều loài động vật không xƣơng sống, ếch nhái… làm cho môi trƣờng đất bị giảm tính đa dạng sinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng. 1.1.3.2. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến sức khỏe con người Nƣớc rỉ rác ảnh hƣởng gián tiếp đến sức khỏe con ngƣời. Cụ thể, qua đƣờng tiêu hóa, đƣờng hô hấp, tiếp xúc qua da…Thông qua quá trình sinh hoạt, sử dụng nguồn nƣớc, thức ăn bị nhiễm độc… ( Ví dụ: rau muống trồng ở gần ven sông, ao có khả năng hấp phụ kim loại nặng tốt;và tôm cá ở ao hồ, sông, suối ) dẫn đến các 13