Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học

Chia sẻ: Huyền Thanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:62

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu của đề tài là: Thu thập các tài liệu, số liệu về thành phần trong nước rỉ rác, tìm hiểu các công trình xử lý NRR ở Việt Nam và trên thế giới; nghiên cứu, thu thập, tìm hiểu tài liệu về phương pháp sinh học; nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục tới hiệu quả xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác sau quá trình keo tụ điện hóa bằng phương pháp lọc sinh học;... Mời các bạn cùng tham khảo để biết thêm các nội dung chi tiết.

Chủ đề:

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

Lưu

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC -------------- NGUYỄN THỊ ÁNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU 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 -------------- NGUYỄN THỊ ÁNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường Cán bộ hướng dẫn TS. LÊ THANH SƠN HÀ NỘI – 2018
LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp là sản phẩm nghiên cứu khoa học đầu đời của mỗi sinh viên, cũng là thành quả của quá trình học tập và rèn luyện trong trường đại học. Chính vì thế, việc hoàn thành khóa luận đòi hỏi rất nhiều công sức, sự chuyên tâm, nhiệt huyết cũng như thời gian của người viết. Tuy nhiên, một trong những yếu tố không nhỏ tạo nên “sản phẩm trí tuệ” này là sự hướng dẫn, giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn, các thầy cô đã giảng dạy cũng như sự ủng hộ của gia đình và bạn bè. Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy TS. Lê Thanh Sơn - người trực tiếp hướng dẫn em trong quá trình làm khóa luận. Không chỉ gợi ý và hướng dẫn em trong quá trình tìm hiểu, đọc tài liệu và lựa chọn đề tài, thầy còn tận tình chỉ bảo em những kĩ năng phân tích, khai thác tài liệu để có những lập luận phù hợp với nội dung của khóa luận. Hơn nữa, thầy còn rất nhiệt tình trong việc đốc thúc quá trình viết khóa luận, đọc và đưa ra những nhận xét, góp ý để em có thể hoàn thành khóa luận một cách tốt nhất. Trong quá trình thực hiện khóa luận, em xin chân thành cảm ơn các anh chị tại phòng Công nghệ Hoá lý môi trường thuộc Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận. Cuối cùng, em xin được gửi đến bố mẹ, gia đình và bạn bè lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc vì những sự động viên, ủng hộ và cổ vũ tinh thần trong suốt quá trình gian nan và vất vả này. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 05 năm 2018 Sinh viên Nguyễn Thị Ánh
MỤC LỤC MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................3 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác ..................................................................................3 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác ..........................................................................3 1.1.2. Đặc điểm nước rỉ rác .................................................................................5 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác .................10 1.1.4. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người .........13 1.1.5. Đặc điểm bãi rác Nam Sơn ......................................................................14 1.1.6. Các công trình nghiên cứu về xử lí nước rỉ rác .......................................15 1.2. Tổng quan về chất rắn lơ lửng (TSS) và độ màu ............................................17 1.2.1. Khái niệm .................................................................................................17 1.2.2. Ảnh hưởng của TSS và độ màu ................................................................18 1.2.3. Các công trình nghiên cứu xử lí TSS và độ màu ......................................19 1.3. Tổng quan về phương pháp lọc sinh học ........................................................22 1.3.1. Phân loại phương pháp lọc sinh học ........................................................22 1.3.2. Phương pháp lọc sinh học với lớp vật liệu ngập trong nước ...................24 1.3.3. Ứng dụng của lọc sinh học trong xử lý môi trường .................................29 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................................................................32 2.1. Đối tượng nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu...............................................32 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ...............................................................................32 2.1.2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................32 2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................32 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu .............................................................32 2.2.2. Phương pháp phân tích ............................................................................32 2.2.3. Phương pháp thực nghiệm .......................................................................33 2.3. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................36
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................41 3.1. Thông số chỉ tiêu ban đầu của nước rỉ rác ......................................................41 3.2. Kết quả chuẩn bị hệ lọc ..................................................................................41 3.3. Kết quả ảnh hưởng chế độ sục khí tới hiệu quả xử lý TSS .............................42 3.4. Kết quả ảnh hưởng của chế độ sục khí tới hiệu quả xử lý độ màu .................43 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................45 1. Kết luận ..............................................................................................................45 2. Kiến nghị............................................................................................................45 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................46 PHỤ LỤC ..................................................................................................................49
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT AOPs Oxy hóa nâng cao BCL Bãi chôn lấp BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học BOD5 Nhu cầu oxy hóa sinh học sau 5 ngày COD Nhu cầu oxy hoá DO Lượng oxi hòa tan trong nước HLRs Tải nạp thủy lực MBR Công nghệ màng lọc sinh học NRR Nước rỉ rác RBS Đĩa quay sinh học RO Màng thẩm thấu ngược RTSH Rác thải sinh hoạt SS Chất rắn lơ lửng TDS Tổng chất rắn hòa tan TN Tổng Nitơ TOC Tổng cacbon hữu cơ TP Tổng phopho TSS Tổng chất rắn lơ lửng UASB Bể màng sinh học kỵ khí dòng chảy ngược
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác điển hình.....................................7 Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới ............8 Bảng 1.3. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á ..................................9 Bảng 1.4. Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp Việt Nam .......................10 Bảng 1.5. Đặc tính nước rỉ rác Nam Sơn ..................................................................15 Bảng 2.1. Các thông số kỹ thuật của thiết bị lọc .......................................................34 Bảng 2.2. Thông số nước rỉ rác Nam Sơn dùng cho nghiên cứu ..............................36 Bảng 3.1. Các thông số đầu vào của nước rỉ rác .......................................................41
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Nước rỉ rác...................................................................................................3 Hình 1.2. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp ........................................4 Hình 1.3. Toàn cảnh của bãi chôn lấp rác Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội ....................14 Hình 1.4. Đĩa quay sinh học RBC .............................................................................22 Hình 1.5. Cấu tạo của bể lọc nhỏ giọt .......................................................................24 Hình 1.6. Giá thể vi sinh ...........................................................................................25 Hình 1.7. Cấu tạo của bể lọc sinh học giá thể bám dính ngập nước .........................26 Hình 1.8. Màng sinh học phát triển trên giá bám ......................................................27 Hình 2.1. Mô hình hệ thống thí nghiệm bể lọc sinh học ...........................................33 Hình 2.2. Hệ thí nghiệm lọc sinh học trong quá trình thí nghiệm ............................34 Hình 2.3. Nhựa PE sử dụng làm giá thể bám dính ....................................................35 Hình 2.4. Phương trình đường chuẩn xác định hàm lượng màu ...............................39 Hình 3.1. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý TSS của NRR ...........42 Hình 3.2. Ảnh hưởng của chế độ sục khí đến hiệu suất xử lý độ màu của NRR ......43
MỞ ĐẦU ➢ Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của xã hội, đời sống của nhân dân và nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng, dẫn đến lượng rác thải sinh ra ngày càng nhiều đặc biệt là rác thải sinh hoạt (RTSH). Tại Việt Nam, phương pháp chôn lấp là phương pháp được áp dụng trong xử lý chất thải rắn do kĩ thuật đơn giản và chi phí xử lý thấp hơn so với các phương pháp xử lý khác nhau như đốt, hóa rắn… Tuy nhiên, các bãi chôn lấp (BCL) không hợp vệ sinh lại là vấn đề đáng quan tâm nêu các BCL không đạt tiêu chuẩn gây ra nhiều bất cập làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh và cuộc sống con người. Vấn đề ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác là vấn đề “nóng” tại hầu hết các bãi rác trên toàn quốc bởi vì nước rỉ rác có thành phần phức tạp, nồng độ các chất ô nhiễm cao. Trong trường hợp nước rỉ rác phát thải trực tiếp vào môi trường và không được kiểm soát sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Trên thực tế, đã có rất nhiều công nghệ xử lý nước rỉ rác như: kết hợp nước rỉ rác với nước thải sinh hoạt, quay vòng nước rỉ rác, xử lý hóa lý (ô-xy hóa, kết tủa, hấp phụ, công nghệ mảng…), xử lý kỵ khí, hiếu khí nước rỉ rác và xử lý bằng các quá trình sinh thái. Tuy nhiên, các phương pháp trên còn tồn một số các bất cập như: chi phí cao, gây ô nhiễm thứ cấp, hoặc tiêu tốn hóa chất. Trong nghiên cứu này, phương pháp lọc sinh học với các ưu điểm: hiệu quả, tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường đã được áp dụng để xử lý thứ cấp nước rỉ rác sau keo tụ điện hóa hứa hẹn là phương pháp khả thi. Do vậy em chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác bằng phương pháp lọc sinh học ”. ➢ Nội dung thực hiện - Thu thập các tài liệu, số liệu về thành phần trong nước rỉ rác, tìm hiểu các công trình xử lý NRR ở Việt Nam và trên thế giới. - Nghiên cứu, thu thập, tìm hiểu tài liệu về phương pháp sinh học. 1
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ sục tới hiệu quả xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác sau quá trình keo tụ điện hóa bằng phương pháp lọc sinh học. - Phân tích, đánh giá các số liệu thu thập được, tổng hợp lại số liệu. - Lựa chọn ra chế độ sục tối ưu cho quá trình lọc sinh học ngập nước để đề xuất cách xử lý nước rỉ rác trong thực tế. ➢ Mục đích của đề tài - Nắm bắt được phương pháp lọc sinh học xử lý nước thải. - Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ đến quá trình xử lý tổng chất rắn lơ lửng và độ màu bằng phương pháp lọc sinh học. Từ đó lựa chọn chế độ sục tối ưu để xử lý. ➢ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Nước rỉ rác của BCL chất thải rắn Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội bằng phương pháp lọc sinh học. - Phạm vi thực hiện: Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm phòng Công nghệ Hóa lý môi trường - Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về nước rỉ rác Hình 1.1. Nước rỉ rác 1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác Nước rỉ rác (NRR) 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 được 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 rò rỉ). Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp theo các cách sau: - Nước sẵn có và sinh ra do quá trình phân hủy các chất hữu cơ. - Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm vào rác. - Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn lấp. - Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm vào ô chôn lấp. 3
- Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp trước khi được phủ đất và sau khi ô chôn lấp được đóng lại, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép. Lượng nước rỉ rác phát sinh trong bãi chôn lấp phụ thuộc vào sự cân bằng nước trong ô chôn lấp. Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước rỉ rác được trình bày trong hình 1.2. và lượng nước rỉ rác được tính theo công thức [4]: LC = R + RI – RO – E - V Trong đó: LC - Nước rỉ rác R - Nước mưa thấm vào ô chôn lấp. RI - Dòng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp (bao gồm dòng chảy mặt và nước ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp) RO - Dòng chảy ra khỏi khu vực ô chôn lấp. V - Sự thay đổi lượng nước chứa trong ô chôn lấp: độ ẩm ban đầu của rác và bùn thải mang đi chôn lấp; độ ẩm của vật liệu phủ; lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí; lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải; lượng nước thất thoát ra từ đáy bãi chôn lấp chất thải rắn; sự chênh lệch về hàm lượng nước trong cấu trúc hóa học của rác. E - Nước bay hơi. Hình 1.2. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp 4
Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra. Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Lượng nước 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 nước làm giảm độ ẩm thấm vào. 1.1.2. Đặc điểm nước rỉ rác 1.1.2.1. Thành phần, tính chất nước rỉ rác Nước rỉ rác là loại nước bị ô nhiễm nặng lề, độc hại với các thành phần các chất ô nhiễm hữu cơ (axit humic, axit funlvic, các hợp chất tan nhanh, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo…) và vô cơ (hợp chất của nitơ, photpho, lưu huỳnh…) cao, phức tạp, khó xác định vì nó luôn thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học và phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều (phụ thuộc vào tuổi của BCL, các loại rác có trong BCL, khí hậu). Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng của bãi rác cũng tác động đến thành phần nước rác… Các thành phần và tính chất của 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. Thành phần và tính chất nước rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng. 5
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia thành các nhóm chủ yếu sau: - Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-20°C. - Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-40°C. - Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-70°C. Trong quá trình hoạt động của bãi rác, thành phần nước rỉ rác biến đổi qua 5 giai đoạn sau: Giai đoạn 1 - thích nghi: sau một thời gian ngắn khi bãi rác đi vào hoạt động. Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra, ở giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa thành dạng đơn giản như protein, tinh bột, chất béo và một lượng nhất đinh xenlulozơ. Giai đoạn này có thể kéo dài một vài ngày hoặc một vài tuần. Giai đoạn 2 - chuyển tiếp: Khi oxy bị các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật kỵ khí bắt đầu xuất hiện và phát triển. Nitrat và sunfat đóng vai trò chất nhận electron trong các phản ứng chuyển hóa sinh học, bị khử đến N2 và H2S. Trong pha này, pH bắt đầu giảm do sự có mặt của axit hữu cơ và sự gia tăng CO2. Giai đoạn 3 - axit: các vi sinh vật kỵ khí gia tăng tạo ra một lượng axit hữu cơ và một lượng khí hydro. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là nhóm sinh vật dị dưỡng trong điều kiện yếm khí và kỵ khí nghiêm ngặt. Các chất hữu cơ dạng đơn giản, các amino axit, đường… được chuyển hóa thành các axit béo bay hơi, acohols, CO2 và N2. Trong pha này, pH giảm xuống 5 hoặc thấp hơn. Giai đoạn này có thể kéo dài sau một vài năm, thập kỷ, cả thập niên. BOD trong giai đoạn này có giá trị cao (> 10000 mg/l). Giai đoạn 4 - lên men metan: Sự phát triển chậm của vi khuẩn metan dần được hình thành, chiếm ưu thế và bắt đầu tiêu thụ những hợp chất đơn giản, tạo ra hỗn hợp CO2 và CH4 cùng với một số thành phần vết khác tạo khí của bãi rác. Pha này nhạy cảm hơn pha 2. Nước rò rỉ tạo ra trong giai đoạn này có giá trị BOD5: COD thấp. NH3 vẫn tiếp tục thoát ra bởi quá trình lên men axit theo bậc 1 và có nồng độ rất cao trong nước rỉ rác. Các chất vô cơ như Fe3+, Na+, K+, SO42- và Cl- tiếp tục tan ra và rỉ ra trong nhiều năm. 6
Giai đoạn 5 - chín: Xuất hiện các chất hữu cơ sẵn sàng phân hủy sinh học, đã chuyển thành khí metan và cacbonnic. Lúc này, tốc độ sinh khí giảm đáng kể do phần lớn các các chất dinh dưỡng đã bị khử qua các giai đoạn trước và chất nền còn lại khả năng phân hủy sinh học xảy ra khá chậm. Khí sinh ra là metan và cacbonic. Suốt pha này nước rỉ rác thường chứa axit humic và fulvic rất khó xử lý sinh học Nhìn chung những bãi rác mới, nước rỉ rác thường có pH, nồng độ BOD5, TOC, COD và kim loại nặng cao, còn những bãi rác lâu năm, giá trị pH khoảng từ 6.5 đến 7, nồng độ các chất ô nhiễm thấp hơn đáng kể. Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác rất đa dạng, có thể chia thành các nhóm thông số chính, bao gồm các chất lơ lửng, các chất dinh dưỡng, các muối vô và các ion kim loại nặng… Một số thành phần và tính chất của nước rỉ rác được liệt kê theo bảng dưới đây: Bảng 1.1. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác điển hình Bãi mới (< 2 năm) Bãi lâu năm Thành phần Khoảng giá trị Giá trị trung bình (trên 10 năm) BOD5 (mg/l) 2000 -20000 10000 100 -200 TOC (mg/l) 1500 - 20000 6000 80 - 160 COD (mg/l) 3000 - 60000 18000 100 - 500 TSS (mg/l) 200 - 2000 500 100 - 400 TN (mg/l) 10 - 800 200 80 – 120 NH4+ (mg/l) 10 - 800 200 20- 40 NO3- 5 - 40 25 5 – 10 TP (mg/l) 5 - 100 30 5 – 10 Kiềm- CaCO3 (mg/l) 1000 - 10000 3000 200 – 1000 pH 4.5 - 7.5 6 6.6 - 7.5 Ca (mg/l) 50 - 1500 250 50 – 200 Cl- 200 - 3000 500 100 – 400 SO42- (mg/l) 50 - 1000 300 20 – 50 (Nguồn: Tô Thị Hải Yến) [9] 7
a. Đặc điểm thành phần nước rỉ rác trên thế giới. Thành phần nước rỉ rác ở các BCL trên thế giới đều chứa hàm lượng chất hữu cơ cao dao động từ hàng nghìn đến chục nghìn mg/L. Các bãi chôn lấp có tuổi thọ càng cao thì tỉ lệ BOD/COD cũng như hàm lượng TSS càng thấp. Điều này cho thấy, BCL càng lâu sẽ chứa càng nhiều hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới Đài Loan Thổ NHĩ Kỳ Thành Colombia Canada Đơn vị (Sanjuku (Istanbul phần (Pereira) (Clover) Taiwan) Komurcuoda) pH - 7,2 – 8,3 8,3 6.8–7.8 7,8 COD mgO2/l 4350 – 65000 1090 80–600 24.040 BOD mgO2/l 1560 – 48000 39 50–400 15021 NH4 mg/l 200 – 3800 455 59.7-581 2281 TS mg/l 7990 – 89100 - - - TSS mg/l 190 – 27800 - 1357–4432 1962 TDS mg/l 7800 – 61300 - - - PO42- mg/l 2 – 35 - - - Độ kiềm mgCaCO3/l 3050-8540 4030 - 10.581 Tuổi thọ Năm >5 >40 - - (Nguồn: Văn Hữu Tập, 2015) [14] 8
Bảng 1.3. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á Thái Lan Hàn Quốc Thành Phần Đơn Vị BCL Sukdowop Sukdowop pathumthani 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 (Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002) Như vậy có thể thấy rằng nước rỉ rác gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể. Do đó số lượng các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới là rất đáng kể. b. Đặc điểm nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp ở Việt Nam. Nước rỉ rác ở một số bãi chôn lấp ở Việt Nam cũng có đặc điểm là: hàm lượng nitơ vượt quá tiêu chuẩn cho phép, hàm lượng chất hữu cơ và TDS cao. Các thông số như bảng 1.4. 9
Bảng 1.4. Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp Việt Nam Thông số Đơn vị BCL Nam BCL Gò Cát BCL BCL Sơn (HN) (TP.HCM) Thủy Phương Tràng Cát (Huế) (Hải Phòng) pH - 6,81 - 7,98 7,4 - 7,6 7,7 – 8,5 6,5 – 8,22 TSS mg/L 120 – 2240 700 – 2020 42 – 84 21 – 78 COD mg/L 1020 - 22783 13655-16814 623 – 2442 327 – 1001 BOD5 mg/L 495 - 12302 6272 – 9200 148 – 398 120 – 465 Tổng N mg/L 423 – 2253 1821 – 2427 - 179 – 507 N-NH4+ mg/L - 1680 – 2887 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 Tuổi BCL Năm 7 7 9 2 (Nguồn: Văn Hữu Tập, 2015) [14] 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. c. Phân loại nước rỉ rác Theo đặc điểm và tính chất, nước rác được phân làm 2 loại: - Nước rác tươi, nước rác khi không có mưa. - Nước rác khi có mưa: mưa thấm qua bãi rác và hòa lẫn vào nước rác. Theo đặc điểm hoạt động của bãi chôn lấp: - Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng hoạt động, thành phần, tính chất của loại nước rác này phụ thuộc vào thời gian đã đóng bãi, mức độ phân hủy các thành phần hữu cơ trong bãi rác. - Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc ngừng vận hành. 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác Rác được chọn 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. 10
Thành phần chất ô nhiễm trong nước rò rỉ 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 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 rò rỉ: a. 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 các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra. Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần hoặc kéo dài đến vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếm khí tạo ra axit xảy ra và cuối cùng là quá trình tạo ra khí metan. 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 thải 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. Theo thời gian chôn lấp thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu axit béo bay hơi. Các axit thường là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl và nhân vòng thơm. Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của nước rác nghiên về tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rò rỉ có sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của axit fulvic và humic. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. 11
b. 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 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 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. c. 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 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. Quá trình bay hơi làm cô đặc nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm. Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật phủ … 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 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. e. Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm xử lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ. Bùn sẽ làm tăng độ 12