Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học

Chia sẻ: Minh Nhân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài khóa luận được thực hiện nhằm mục tiêu xử lý được hàm lượng amoni trong NRR sau quá trình keo tụ điện hóa đạt hiệu quả cao nhất, với nội dung nghiên cứu như sau: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục khí và tải lượng tới hiệu quả xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng công nghệ lọc sinh học; lựa chọn điều kiện tốt nhất cho quá trình lọc sinh học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===o0o=== CẤN THỊ MAI TÚ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường HÀ NỘI - 2018
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ===o0o=== CẤN THỊ MAI TÚ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành : Hóa Công nghệ - Môi trường Người hướng dẫn khoa học GVC.ThS.Lê Cao Khải HÀ NỘI - 2018
LỜI CẢM ƠN Để có thể hoàn thiện chương 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, trường Đại học sư 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 trường. Sau một thời gian cố gắng thu thập tài liệu, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của ThS. Lê Cao Khải, em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc nhất đến thầy. Em cảm ơn thầy đã hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong quá trình nghiên cứu và suốt thời gian thực hiện để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ. Em xin chân thành cảm ơn các anh, chị cán bộ nhân viên tại phòng Công Nghệ Hóa lý môi trường - Viện Công nghệ Môi trường - Viện hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam - số 18 Hoàng Quốc Việt đã tạo điều kiện giúp đỡ, hướng dẫn em nhiệt tình trong quá trình nghiên cứu. Tuy nhiên em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy, cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, em xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, những người vẫn luôn quan tâm, động viên và là chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ được 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 tháng 5 năm 2018 Sinh viên Cấn Thị Mai Tú
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Abs Độ hấp thụ quang BCL Bãi chôn lấp BOD Nhu cầu oxy sinh học CTR Chất thải rắn COD Nhu cầu oxy hóa hóa học DO Lượng oxy hòa tan trong nước NRR Nước rỉ rác PE Bể màng sinh học kỵ khí dòng chảy QCVN Quy chuẩn Việt Nam SS Chất rắn lơ lửng TDS Tổng chất rắn hòa tan TKN Tổng Nitơ TOC Tổng Cacbon TSS Tổng chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn .........................................4 Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới ............5 Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam ........6 Bảng 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm ..................................8 Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp ........................................................................................................8 Bảng 2.1. Đặc tính nước rỉ rác đã qua tiền xử lý bằng keo tụ điện hóa ....................25 Bảng 2.2. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của hồ kỵ khí ......................26 Bảng 2.3. Đặc điểm nước rỉ rác ở hồ làm thoáng .....................................................27 Bảng 2.4. Các thông số của bể ..................................................................................31 Bảng 2.5. Môi trường bùn tạo sinh khối ...................................................................33 Bảng 3.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn có nồng độ khác nhau ............................................................................................................36 Bảng 3.2. Giá trị hiệu suất xử lý amoni trung bình ...................................................38 Bảng 3.3. Giá trị hiệu suất xử lý amoni trung bình ...................................................40
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Gò Cát ..................................14 Hình 1.2. Sơ đồ hệ lọc sinh học ................................................................................22 Hình 2.1. Nước rỉ rác sau keo tụ điện hóa trước và sau khi lắng ..............................25 Hình 2.2. Hình ảnh cuvet và máy đo quang UV-Vis ................................................29 Hình 2.3. Mô hình hệ thí nghiệm bể lọc sinh học .....................................................30 Hình 2.4. Hệ lọc sinh học trong quá trình thí nghiệm...............................................31 Hình 2.5. Nhựa PE sử dụng làm giá thể bám dính ....................................................32 Hình 3.1. Đường chuẩn amoni đo ở bước sóng 672 nm ...........................................37 Hình 3.2. Ảnh hưởng của chế độ sục đến hiệu suất xử lý amoni..............................38 Hình 3.3. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý amoni ................................39
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................................2 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác ..................................................................................2 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác ...........................................................................2 1.1.2. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác ....................................................2 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác .....................7 1.1.4. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người .........10 1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác ..........................................................12 1.1.6. Các công trình nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác .......................................13 1.2. Tổng quan về amoni .......................................................................................16 1.2.1. Amoni trong nước rỉ rác ...........................................................................16 1.2.2. Tác động có hại của amoni trong nước ....................................................16 1.2.3. Một số phương pháp và công trình nghiên cứu xử lý amoni ...................17 1.3. Tổng quan về phương pháp lọc sinh học ........................................................20 1.3.1. Định nghĩa về bể lọc sinh học sinh học ....................................................20 1.3.2 Cấu tạo của bể lọc sinh học. ......................................................................20 1.3.3. Nguyên lý .................................................................................................21 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất xử lí ..................................................23 1.3.5. Ưu, nhược điểm của phương pháp lọc sinh học .......................................23 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..25 2.1. Đối tượng nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu...............................................25 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................25 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................27 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................27 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ..............................................................27 2.2.2. Phương pháp phân tích .............................................................................27 2.2.3. Phương pháp thực nghiệm........................................................................30 2.2.4. Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm ..................33 2.3. Các nội dung nghiên cứu ................................................................................34 2.3.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý ..................................34 2.3.2. Ảnh hưởng của tải lượng đầu vào ............................................................35 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................36 3.1. Đặc điểm của hệ lọc sinh học .........................................................................36
3.2. Xây dựng đường chuẩn amoni ........................................................................36 3.3. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý amoni .............................37 3.4. Ảnh hưởng của tải lượng đến hiệu suất xử lý amoni ......................................39 KẾT LUẬN ...............................................................................................................41 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................42 PHỤ LỤC ..................................................................................................................44
MỞ ĐẦU Hiện nay xã hội đang trên đà phát triển, đời sống người dân ngày càng được nâng cao kéo theo đó lượng chất thải rắn (CTR) sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn, một trong những hệ lụy mà chất thải rắn mang lại là lượng nước rỉ rác (NRR) phát sinh ngày càng nhiều gây ảnh hưởng tới môi trường và đời sống con người. Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác tại BCL đều phát thải trực tiếp vào môi trường, khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Vấn đề này đang là tình trạng phải đối mặt của nhiều quốc gia trên thế giới. Ở Việt Nam, hầu hết các tỉnh thành đều thực hiện công tác thu gom và chôn lấp chất thải sinh hoạt. Tuy nhiên, chất thải rắn ở nhiều khu vực vẫn chưa được phân loại, chôn lấp chưa thực sự tuân thủ các kỹ thuật chôn lấp hợp vệ sinh. Thành phần chất thải rắn được chôn lấp rất đa dạng, chứa cả các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và độc hại. Một đặc thù của NRR là có hàm lượng amoni (NH4+) rất cao, khó xử lý. Trong điều kiện thích hợp, amoni có trong nước rỉ rác sẽ chuyển hóa thành nitrit và nitrat. Nitrit nếu vào cơ thể sẽ cạnh tranh với hồng cầu để lấy oxy và gây bệnh đường hô hấp, bên cạnh đó có thể kết hợp với các chất hữu cơ để tạo ra những chất có khả năng gây ung thư,… Chính vì vậy, cần phải tập trung nghiên cứu, đánh giá và xử lý một cách có hiệu quả. Hiện nay, trên thế giới cũng như Việt Nam có nhiều công trình nghiên cứu và công nghệ áp dụng xử lý NRR. Mỗi công trình nghiên cứu áp dụng một phương pháp xử lý khác nhau, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Tuy nhiên cho đến nay việc lựa chọn công nghệ xử lý NRR vẫn đang là vấn đề nan giải của nước ta, đặc biệt là việc xử lý amoni để NRR đạt tiêu chuẩn quy định. Xuất phát từ sự quan tâm lớn về môi trường hiện nay cùng với những ưu điểm vượt trội của phương pháp lọc sinh học, đề tài này lựa chọn phương pháp xử lí NRR là lọc sinh học. Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học” đã được thực hiện nhằm mục tiêu xử lý được hàm lượng amoni trong NRR sau quá trình keo tụ điện hóa đạt hiệu quả cao nhất, với nội dung nghiên cứu như sau: Nội dung đề tài: - Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục khí và tải lượng tới hiệu quả xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng công nghệ lọc sinh học. - Lựa chọn điều kiện tốt nhất cho quá trình lọc sinh học. 1
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác Nước rỉ rác (NRR) từ các bãi chôn lấp được định nghĩa là dung dịch sinh ra trong BCL nhờ sự phân hủy chất hữu cơ của các vi sinh vật cùng với các phản ứng sinh hóa diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Lượng NRR được hình thành trong BCL chủ yếu từ trong nước mưa ngấm vào qua lớp phủ bề mặt, quá trình phân hủy sinh học. Các đặc tính cơ bản của NRR thường được đại diện bởi các thông số như: COD, BOD, NH4+, các kim loại nặng… Các nguồn chính tạo ra nước rỉ rác bao gồm: - Nước từ phía trên bãi chôn lấp. - Nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp. - Độ ẩm của rác. - Nước từ vật liệu phủ. - Nước từ bùn. - Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp. - Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các bãi chôn lấp. - Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm vào ô chôn lấp. - Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp trước khi được phủ đất và sau khi ô chôn lấp được đóng lại. 1.1.2. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Nước rỉ rác là chất lỏng được 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 chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn. Do đó, trong nước rỉ rác thường chứa cả các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật. Thành phần nước 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 nước rỉ rác. Nước rỉ rác chứa đa số thành phần chất ô nhiễm với nồng độ cao và khó phân hủy, do vậy cần kết hợp nhiều phương pháp xử lý như: 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. 2
- Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men metan. - Giai đoạn 5: Giai đoạn ổn định. Các tính chất của NRR phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thành phần và sự phân hủy của rác (thủy phân, hấp phụ, hòa tan, oxy hóa và bay hơi…), hoạt động quản lý, thiết kế và hoạt động của bãi chôn lấp, độ ẩm, lượng oxy, sự chuyển động của nước và các điều kiện thời tiết thay đổi. Do đó, hầu hết các loại nước rỉ rác cần được đánh giá một cách độc lập để tìm ra phương pháp xử lý thích hợp. 1.1.2.1. Thành phần của nước rỉ rác trên thế giới Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn mới chôn lấp cao hơn rất nhiều so với bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm. Bởi vì trong bãi chôn lấp lâu năm, chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn ra trong thời gian dài, các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng rất cao. Khi các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp chuyển sang giai đoạn metan hóa thì pH tăng lên (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) thấ p hơn. Hàm lượng kim loại nặng giảm vì pH tăng thì hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan [2]. Khả năng phân hủy của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân hủy sinh học có thể xét thông qua tỉ lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường trên 0,5. Khi tỉ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4 - 0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ trong nước rác dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm, tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit humic và axit fulvic khó phân hủy sinh học [2, 9]. Chấ t lươn ̣g nước rỉ rác có sự thay đổ i lớn và liên quan trực tiế p đế n sự thay đổ i lượng mưa, thành phần chất thải rắn, tuổ i bãi chôn lấ p và mùa. Các chất ô nhiễm chính trong nước rỉ rác là các hợp chất hữu cơ và amoni. Mố i quan hê ̣giữa nồ ng đô ̣các chất trong nước rỉ rác và tuổi bãi chôn lấp được thể hiện ở bảng 1.1. 3
Bảng 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn Tuổi bãi chôn lấp Trung bình (5-10 Thông số Đơn vị Mới (0-5 năm) Cũ (>10 năm) năm) BCL BCL BCL BCL BCL BCL Tatyana Bajinder Tatyana Bajinder Tatyana Bajinder pH - < 6,5 6,5 6,5-7,5 6,5-7,5 > 7,5 > 7,5 COD 3.000- 4.000- mg/l >20.000 >10.000 < 5.000 < 4.000 5.000 10.000 BOD5/COD - >0,3 >0,3 0,1 -0,3 0,1-0,3
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới Columbia Cannada Đức Pereira Clover Bar Thành Phần Đơn Vị BCL CTR (5 năm 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: [10] 1.1.2.2. Thành phần của nước rỉ rác ở Việt Nam Việt Nam vẫn chưa áp dụng biện pháp phân loại rác tại nguồ n nên thành phầ n của nước rỉ rác rất phức tạp. Nước rỉ rác không chỉ chứa các chấ t hữu cơ mà còn chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại. Vì vậy, vấ n đề vướng mắ c hiện nay mà hầ u hế t các bãi chôn lấ p ở Việt Nam gặp phải nhưng chưa có phương hướng giải quyế t tối ưu đó là vấ n đề xử lý nước rỉ rác. Các thành phần nước rỉ rác có thể biến động rất lớn tùy thuộc vào tuổi, chiều sâu bãi chôn lấ p, thời gian lấy mẫu - mùa mưa hay mùa khô, thành phần, các quá trình thẩm thấu, tràn, bay hơi và các xu hướng khác. Vì vậy, việc khảo sát các đặc trưng của nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp suốt một thời gian dài, ngay từ khi mới đi vào hoạt động, có thể cung cấp những thông tin quan trọng làm cơ sở để chọn lựa công nghệ xử lý phù hợp. Ngoài ra, thiết kế và thực tế vận hành của các bãi chôn lấ p cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng nước rỉ rác. Kế t quả phân tích nước rỉ rác được tổng hợp qua bảng 1.3, pH trong khoảng 6,5 - 8,5. Giá trị COD tại ô chôn lấp cao: 327 – 22.783 mg/l. Nồ ng đô ṇ itơ dao động 5
lớn 62 – 2.427 mg/l. Có thể thấy đặc trưng nhất của nước rỉ rác là hàm lượng TDS, BOD5, COD, tổng nitơ cao và dao động rất lớn theo thời gian. Như vậy, các đặc trưng hóa lý nước rỉ rác được phân chia thành hai loại: nước rỉ rác mới (2 - 3 năm sau khi bãi chôn lấp đi vào hoạt động) và nước rỉ rác cũ (từ năm thứ 4 - 5 trở đi), có thể nhận thấy nước rỉ rác mới cũng chia thành hai loại khác nhau: trong giai đoạn 3 - 6 tháng đầu, nước rỉ rác mới mang tính axít, với nồng độ COD, BOD, các kim loại nặng đều từ cao đến rất cao, pH và NH4+ tương đối thấp. Giai đoạn tiếp theo, nồng độ các ion tự do giảm nhiều, pH trung tính, NH4+ bắt đầu tăng, nhưng COD và BOD vẫn còn rất cao. Nhìn chung, nước rỉ rác ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cũng có thành phần chất hữu cơ dao động trong khoảng lớn, COD từ vài trăm đến trên mười nghìn mg/l. Tỉ lệ BOD5/COD ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cao hơn một số bãi chôn lấp thế giới. Ở nhiều nước 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 nước rỉ rác ít phức tạp hơn các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Hầu hết chất thải rắn ở nước ta không được phân loại. Vì thế, thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam không những thay đổi theo thời gian mà còn phức tạp hơn so với một số nước khác. Thành phần nước rỉ rác ở nước ta cao và phức tạp cũng do ảnh hưởng của việc vận hành bãi chôn lấp chưa đảm bảo một bãi chôn lấp hợp vệ sinh và điều kiện khí hậu ẩm ướt, mưa nhiều. Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam BCL BCL BCL BCL Gò BCL Thủy Xuân Thông Đơn Tràng Cát Nam Sơn Cát (Hồ Phương Sơn số vị (Hải (Hà Nội) Chí Minh) (Huế) (Hà Phòng) Nội) pH - 6,81-7,98 7,4-7,6 7,7-8,5 6,5-8,22 7,7 6,913- TDS mg/l - - 4,47-9,24 - 19,875 TSS mg/l 120-2.240 700-2.020 42-84 21-78 986 1.020- 13.655- COD mg/l 623-2.442 327-1001 3.540 22.783 16.814 BOD5 mg/l 495-12.302 6.272-9.200 148-398 120-465 2.150 BOD5/ 0,370- - 0,485-0,540 0,459-0,547 0,234-0,163 0,670 COD 0,465 6
Tổng mg/l 423-2.253 1.821-2.427 - 179-507 62 N N- mg/l - 1.680-2.887 184-543 - 17,2 NH4+ N- mg/l - 0-6,2 - - 12,5 NO3+ Tổng P mg/l 6,51-24,80 10,3-19,8 - 3,92-8,562 4,31 Độ cứng mg/l - - 1.419-4.874 - - CaCO3 Cl- mg/l - - 518-1.199 - - 0,047- As mg/l 0,001-0,003 - - 0,2 0,086 Pb mg/l 0,050-0,086 - - 0,34 Cd mg/l 0,010-0,025 - - 0,14 0,0001- Hg mg/l - - 0,0001 - 0,0009 Tuổi năm 7 7 9 2 10 BCL Nguồn trích [2] [6] [7] [2] [5] dẫn 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác Do có nhiều yếu tố bên ngoài tác động lên quá trình hình thành nước rỉ rác nên thành phần của chúng rất khó xác định: ❖ Thời gian chôn lấp Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của nước 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 được hình thành như các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ. Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất rắn trong bãi chôn lấp được 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. 7
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 thấp. (VFA) cao. - 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 amoni và nitơ hữu cơ cao. - Vi sinh vật có số lượng lớn. - Vi sinh vật có số lượng nhỏ. - Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim - Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và loại nặng cao. kim loại nặng thấp. Nguồn: George Tchobanoglos và cộng sự 1993, Handbook of solid waste management Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn lấp Giá trị, mg/l Thành phần Bãi mới (< 2 năm) Bãi lâu năm (>10 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 lượng 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 8
Giá trị, mg/l Thành phần Bãi mới (< 2 năm) Bãi lâu năm (>10 Khoảng Trung bình năm) 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) [4] Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rỉ rác cũng có sự thay đổi. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa một phần nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. ❖ Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan trọng trong việc ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp, làm tăng nhanh thời gian tạo nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác vào trong nước. Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ. Qúa trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm. Nhìn chung thì các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ. ❖ Thành phần của chất thải rắn Thực tế, thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng tác động đến tính chất của nước 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 nước rỉ rác cũng có các đặc tính tương tự. ❖ 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 lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước 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 nước và rác sẽ lớn hơn, 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. 9
❖ 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 nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi nhiều. 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 có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước 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 nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn. Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như: ảnh hưởng từ bùn; cống rãnh và chất thải độc hại; độ nén; chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ… đều ảnh hưởng tới thành phần nước rỉ rác. 1.1.4. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người Trong nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất hữu cơ và nồng độ amoni cao. Bên cạnh đó, trong quá trình chôn lấp và phân hủy chất hữu cơ từ các bãi chôn lấp (đặc biệt là bãi chôn lấp mới) sẽ phát sinh ra các khí độc như khí metan (CH4). Các yếu tố trên là nguyên nhân chính gây hại tới môi trường và sức khỏe con người. Ở những khu vực xung quanh bãi rác, nước rỉ rác có chứa hàm lượng cao các kim loại nặng và chất hữu cơ khi đi vào nguồn nước và đất sẽ tích tụ độc tố gây ảnh hưởng lâu dài đến người dân xung quanh. Các đoạn kênh rạch, sông suối quanh bãi chôn lấp bán kính 5 km thường có màu xám và màu vàng nâu gây nên hiện tượng phát sinh tảo nấm gây hại, cản trở sự sinh trưởng và phát triển của các loài sinh vật trong nước. 10
1.1.4.1. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường ✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường nước Nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao (chất hữu cơ: do trong rác có phân súc 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 được thu gom, xử lý sẽ xâm nhập vào nguồn nước mặt và nước ngầm gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng. Hàm lượng nitơ cao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong rêu, tảo… gây hiện tượng phú dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt DO trong nước 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 nước mặt chảy qua. Cũng có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch gây ra ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người dân sử dụng nguồn nước. Nước là đường truyền bệnh rất nguy hiểm. Nguồn nước ô nhiễm tác động đến con người thể hiện qua sức khỏe cộng đồng, khi ăn các loại thực phẩm như cá, tôm, cua,… bị nhiễm độc do nước ô nhiễm, con người sẽ mắc nhiều chứng bệnh, trong đó có cả bệnh ung thư. Ngoài ra, nguồn nước còn gây ra cả bệnh thương hàn, kiết lỵ, dịch tả, da liễu... nguyên nhân là do trong nước ô nhiễm có nhiều vi khuẩn và nấm gây bệnh cho người. Khi nguồn nước bị ô nhiễm dù ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng xấu đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động - thực vật thủy sinh. Khi môi trường nước bị ô nhiễm vùng ven sông rạch, vùng bán ngập do mực nước ngầm nông, nguồn nước mặt bị ô nhiễm với nhiều yếu tố độc hại đã di chuyển thẳng xuống mạch nước ngầm theo phương thẳng đứng hoặc từ nước sông ngấm vào mạch nước ngầm theo phương nằm ngang, dưới tác dụng của thủy triều mà không qua gạn lọc, làm sạch tự nhiên của môi trường. ✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và mưa nhiều ở nước 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 trường không khí. Các khí phát sinh từ quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác thường là: amoni có mùi khai, phân có mùi hôi, hydrosunfua mùi trứng thối, sunfua hữu cơ như bắp cải rữa, mecaptan mùi hôi nồng, amin như cá ươn, điamin như thịt thối, Cl2 nồng, phenol mùi xốc đặc trưng. Ngoài ra, quá trình đốt rác sẽ phát sinh nhiều khí ô nhiễm như: SO2, NOx, CO2, bụi…. 11
✓ Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất Trong thành phần nước rác có chứa nhiều chất độc hại, khi rác thải được đưa vào môi trường và không được xử lý khoa học thì những chất độc xâm nhập vào đất sẽ tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều loài động vật không xương sống, ếch nhái… làm cho môi trường đất bị giảm tính đa dạng sinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng. 1.1.4.2. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến sức khỏe con người Nước rỉ rác ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe con người. Cụ thể, qua đường tiêu hóa, đường hô hấp, tiếp xúc qua da… Thông qua quá trình sinh hoạt, sử dụng nguồn nước, 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 chất ô nhiễm độc hại đi vào cơ thể con người làm cho con người có thể mắc các bệnh như: bệnh đường tiêu hóa; nhiễm độc kim loại nặng; kích thích đến sự hô hấp của con người và kích thích nhịp tim đập nhanh gây ảnh hưởng xấu đối với những người mắc bệnh tim mạch. 1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác ❖ Nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác: Trong điều kiện ở Việt Nam, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phải theo nguyên tắc: - Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn vào nguồn. Nước sau khi xử lý có thể xả vào sông hoặc hồ gần nhất, ngoài ra có thể dùng cho trồng trọt. - Công nghệ xử lý phải đảm bảo mức độ an toàn trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lượng mưa, nồng độ nước rỉ rác trong mùa mưa và mùa khô. - Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, chi phí và vốn đầu tư phải phù hợp. - Công nghệ xử lý phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhưng phải mang tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong thời gian dài. - Công nghệ xử lý dựa vào: Lưu lượng và thành phần nước rác; tiêu chuẩn thải nước rác sau khi xử lý vào nguồn; điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận hành của BCL; điều kiện về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; điều kiện về kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp và vận hành); khả năng vốn đầu tư. - Công nghệ xử lý phải có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quy trình xử lý mới đem lại hiệu quả cao. - Công nghệ xử lý mới có khả năng tái sử dụng nguồn chất thải (năng lượng, 12