Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu quá trình Fenton trong xử lý NRR từ đó đánh giá hiệu quả của quá trình Fenton thông qua xử lý COD của NRR; Đề xuất được dây chuyền công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn.
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt bài luận văn này, tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên,
giúp đỡ của các cá nhân và tập thể.
Trước tiên tôi xin được gửi lời biết ơn chân thành nhất tới TS. Ngô Trà Mai -
Viện Vật lý,Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã hướng dẫn và tạo
điều kiện tốt nhất cho tôi được nghiên cứu và thực hiện luận văn. Qua đây, tôi cũng
xin gửi lời cảm ơn tới TS. Trần Thị Hiền Hoa – Trường Đại Học Xây Dựng, các
anh các chị đang công tác tại phòng Hóa nghiệm thuộc Liên đoàn nước Việt Nam
luôn nhiệt tình giúp đỡ, tạo cho tôi môi trường nghiên cứu và làm việc nghiêm túc.
Tôi xin gửi lời biết ơn tới ban lãnh đạo trường Đại học Thủy lợi đã luôn tạo
điều kiện tốt cho tôi học tập và phát triển. Đồng thời tôi cũng xin bày tỏ lòng biết
ơn tới TS. Vũ Đức Toàn Bộ môn Khoa học Môi trường – Khoa Môi trường đã giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập tại trường.
Và cuối cùng, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, người thân, những
người đã luôn sát cánh cùngs tôi, chia sẻ và động viên tôi không ngừng nỗ lực vươn
lên trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 24 tháng 8 năm 2015
Phạm Thu Uyên
LỜI CAM ĐOAN
Tên tôi là: Phạm Thu Uyên Mã số học viên: 138520320008
Lớp: 21KTMT21
Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320
Khóa học: 21 đợt 2
Tôi xin cam đoan quyển luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của TS. Ngô Trà Mai và TS. Vũ Đức Toàn với đề tài nghiên cứu trong luận văn
“Thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác cho bãi chôn lấp chất thải rắn huyện Đình Lập
tỉnh Lạng Sơn”.
Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào
trước đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận
văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử
dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn.
Nếu xảy ra vấn đề gì với nôi dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách
nhiệm theo quy định./.
NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Từ viết tắt
Bãi chôn lấp BCL
Chất thải rắn CTR
Nước rỉ rác NRR
Nhu cầu oxy sinh hóa BOD
Nhu cầu oxy hóa học COD
Bảo vệ môi trường BVMT
BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường
Nồng độ oxy hòa tan DO
Nồng độ bùn hoạt tính MLSS
Lượng sinh khối trong bể MVSS
Poly Aluminium Chloride PAC
Quy chuẩn Việt Nam QCVN
Vi sinh vật VSV
Tiêu chuẩn cho phép TCCP
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN
Bể sinh học kỵ khí UASB
Bê tông cốt thép BTCT
Quyết định QĐ
Ủy ban nhân dân UBND
Bể lọc sinh học từng mẻ SBR
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài .............................................................................. 2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 2
4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 2
5. Nội dung của luận văn ............................................................................................. 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ..... 4
1.1. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN ........................................................... 4
1.1.1. Vị trí địa lý ........................................................................................................ 4
1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo................................................................................ 5
1.1.3 Điều kiện về khí hậu .......................................................................................... 6
1.1.4. Điều kiện thủy văn ............................................................................................ 8
1.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI ....................................................................... 8
1.2.1. Điều kiện kinh tế huyện Đình Lập .................................................................... 8
1.2.2 Điều kiện Xã hội huyện Đình Lập ..................................................................... 9
1.3. TỔNG QUAN VỀ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN ĐÌNH LẬP [14] ........ 9
1.3.1. Khu vực chôn lấp rác ........................................................................................ 9
1.3.2. Khu vực xử lý nước rỉ rác ............................................................................... 10
1.3.3. Hệ thống thu gom nước mưa, nước rác và cống xả tràn. ............................... 10
1.3.4. Hệ thống thu gom khí rác. ............................................................................... 11
1.3.5. Công trình phụ trợ ........................................................................................... 11
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC .............. 13
1.4.1. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác trên thế giới ............................................ 13
1.4.1.3. Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới ......................................... 15
1.4.2. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam ........................................... 19
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC RỈ RÁC VÀ NGHIÊN CỨU
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP FENTON TRONG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC
TẠI BÃI CHÔN LẤP RÁC ĐÌNH LẬP ............................................................... 29
2.1. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC RỈ RÁC ............................................................ 29
2.1.1. Các nguồn rác thải ........................................................................................... 29
2.1.2. Tính toán lượng nước rỉ rác ............................................................................ 33
2.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TẠI BÃI
CHÔN LẤP HUYỆN ĐÌNH LẬP ............................................................................ 35
2.3. PHƯƠNG PHÁP FENTON ............................................................................... 37
2.3.1. Giới thiệu phương pháp Fenton ...................................................................... 37
2.3.2. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu ................................................. 38
3.2.2.2. Phương pháp và quy trình thí nghiệm. ......................................................... 40
2.3.3. Tiến hành thí nghiệm ...................................................................................... 40
2.3.4. Kết quả thí nghiệm .......................................................................................... 43
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BÃI CHÔN
LẤP ........................................................................................................................... 44
3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ .................................................................. 44
3.2. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.............................................. 45
3.2.1. Phương án 1..................................................................................................... 45
3.2.2. Phương án 2..................................................................................................... 48
3.2.3. So sánh lựa chọn công nghệ ............................................................................ 51
3.3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC ............ 52
3.3.1. Hồ chứa nước rác ............................................................................................ 52
3.3.2. Bể điều hòa ...................................................................................................... 53
3.3.3. Bể UASB ......................................................................................................... 57
3.3.4. Bể Anoxic ........................................................................................................ 60
3.3.5. Bể Aerotank .................................................................................................... 62
3.3.6. Bể lắng 2 ........................................................................................................ 68
3.3.7. Bể Oxi hóa Fenton .......................................................................................... 71
3.3.8. Bể lắng trung hòa ............................................................................................ 75
3.3.9. Bể khử trùng .................................................................................................... 78
3.3.10. Bể nén bùn ..................................................................................................... 80
3.3.11. Tính Tổn thất ................................................................................................. 83
3.4. KHÁI TOÁN KINH TẾ THEO PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN .......................... 84
3.4.1. Chi phí xây dựng và máy móc ........................................................................ 86
3.4.2. Chi phí xử lý nước rỉ rác ................................................................................. 86
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 89
1. Những kết luận về các kết quả đạt được của luận văn .......................................... 89
2. Những khuyến nghị ............................................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 91
Phụ lục 1 .................................................................................................................... 93
Quyết định phê duyệt dự án đầu tư xây dựng BCL CTR Đình Lập ......................... 93
Phụ lục 2 .................................................................................................................... 95
Các hình ảnh làm thí nghiệm .................................................................................... 95
Phụ lục 3 .................................................................................................................... 97
Các bản vẽ thiết kế .................................................................................................... 97
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bản đồ huyện Đình Lập ............................................................................. 5
Hình 1.2. Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức ....................................................... 16
Hình 1.3. Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon, Hàn Quốc [21]............ 17
Hình 1.4. Công nghệ xử lý NRR BCL Nam Sơn [3] ................................................ 24
Hình 2.1. Vị trí lấy mẫu NRR sau bể Aerotank của Trạm xử lý NRR BCL Văn
Lãng ........................................................................................................................... 39
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL huyện Đình Lập – phương án 1 . 46
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL huyện Đình Lập – phương án 2 . 48
Hình 3.3. Thiết bị đo lưu lượng V-notch .................................................................. 56
Hình 3.4. Mặt cắt chi tiết bể lắng 2 ........................................................................... 70
Hình 3.5. Mặt cắt ống phân phối trung tâm và máng thu nước ................................ 70
Hình 3.6. Chi tiết bể oxi hóa Fenton ......................................................................... 74
Hình 1. Dụng cụ thí nghiệm ...................................................................................... 95
Hình 2. Hóa chất và mẫu thí nghiệm ........................................................................ 96
Hình 3. Một số hình ảnh trong quá trình làm thí nghiệm.......................................... 96
Bảng 1.1. Lượng mưa lũ trung bình tháng, năm (mm) [4] ......................................... 7
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới [21] ................. 13
Bảng 1.3. Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý [21] ................................... 18
Bảng 1.4. Thành phần nước rỉ rác của một số BCL điển hình [3] ........................... 21
Bảng 1.5. Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội [3] .... 25
Bảng 1.6. Các công nghệ đã và đang được áp dụng để xử lý nước rỉ rác tại Việt
Nam ........................................................................................................................... 27
Bảng 2.1. Dân số hiện trạng năm 2014 [4] ............................................................... 30
Bảng 2.2. Lượng rác thải năm 2014 .......................................................................... 31
Bảng 2.3. Lượng rác thải tính toán từ năm 2015 đến 2035 ..................................... 32
Bảng 2.4. Thành phần NRR BCL Văn Lãng sau xử lý Aerotank ............................. 39
Bảng 2.5. Hiệu quả xử lý COD thông qua phản ứng Fenton .................................... 43
Bảng 3.1. Nồng độ một số thành phần trong NRR BCL Văn Lãng [13] .................. 44
Bảng 3.2. Nồng độ thành phần các chất hữu cơ thiết kế ........................................... 45
Bảng 3.3. So sánh các phương án xử lý NRR ........................................................... 51
Bảng 3.4. Tổng hợp tính toán bể điều hòa ................................................................ 56
Bảng 3.5. Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể điều hòa ........ 57
Bảng 3.6. Tổng hợp tính toán bể UASB ................................................................... 60
Bảng 3.7. Tổng hợp tính toán bể Anoxic .................................................................. 61
Bảng 3.8. Các thông số thiết kế bể Aerotank ............................................................ 67
Bảng 3.9. Thông số thiết kế bể lắng II ...................................................................... 71
Bảng 3.10. Thiết bị khuấy trộn.................................................................................. 73
Bảng 3.11. Các thông số thiết kế bể oxi hóa Fenton ................................................. 74
Bảng 3.12. Giá trị đầu ra hàm lượng các chất có trong NRR ................................... 75
Bảng 3.13. Thông số thiết kế bể lắng trung hòa ....................................................... 78
Bảng 3.14. Thông số thiết kế bể khử trùng ............................................................... 79
Bảng 3.15. Tổng hợp tính toán bể nén bùn. .............................................................. 81
Bảng 3.16. Chi phí đầu tư cho các hạng mục công trình và thiết bị ......................... 85
Bảng 3.17. Lượng điện tiêu thụ trong 1 ngày ........................................................... 87
Bảng 3.18. Lượng hóa chất tiêu thụ trong 1 ngày ..................................................... 87
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống đang dần được cải thiện thì 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 đều chưa phân loại tại nguồn. Do đó gây ra nhiều khó khăn cho công tác quản lý
và xử lý loại chất thải này, đồng thời loại chất thải này sinh ra một loại nước thải
đặc biệt ô nhiễm là NRR. Hiện nay, việc xử lý rác thải bằng cách chôn lấp hợp vệ
sinh được coi là biện pháp hữu dụng bởi tính kinh tế cao. Tuy nhiên, lượng NRR
sinh ra từ các BCL đã gây những tác động bất lợi đến môi trường và sức khoẻ con
người. NRR xâm nhập vào nguồn nước mặt lẫn nước ngầm khi chưa được xử lý đạt
tiêu chuẩn là nguy cơ tiềm ẩn của nhiều căn bệnh cho dân cư trong vùng. Lạng Sơn
là một tỉnh miền núi phía Bắc không nằm ngoài quy luật trên.
Theo số liệu thống kê của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lạng Sơn, hiện
tại rác tại các thị trấn Chi Lăng, Hữu Lũng, Cao Lộc, thành phố Lạng Sơn, cửa khẩu
Đồng Đăng, Tân Thanh… được thu gom, vận chuyển và xử lý tại BCL rác Tân Lang, huyện Văn Lãng với công suất khoảng 300m3/ngày.đêm (109.500m3/năm).
Trong thời gian tới BCL rác Tân Lang sẽ đầy, không còn sức chứa và xử lý rác cho
khu vực, do đó một số huyện đang trong thời gian quy hoạch, lựa chọn địa điểm, lập
dự án xử lý rác như các huyện: Văn Quan và Đình Lập. Xuất phát từ các lý do trên,
ngày 10 tháng 09 năm 2013 UBND tỉnh Lạng Sơn đã ra quyết định phê duyệt dự án
đầu tư xây dựng công trình BCL rác thải huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn theo quyết
định số 1299/QĐ – UBND [17]. Như vậy, việc đầu tư xây dựng BCL rác Đình Lập
với quy mô lớn nhằm đáp ứng nhu cầu xử lý rác thải đúng quy hoạch đề ra của tỉnh.
Khi xây dựng xong và đi vào hoạt động sẽ phát sinh một lượng NRR từ
BCL, NRR có hàm lượng ô nhiễm cao, bốc mùi hôi nặng nề, lan tỏa trong một
phạm vi lớn, NRR có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm
và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, đồng thời ảnh hưởng tới sức khỏe con
người. Để hạn chế những tác động tiêu cực của NRR, cần thiết phải xây dựng một
hệ thống xử lý NRR đồng bộ ngay từ đầu với BCL.
2
Xuất phát từ thực tế đó em tiến hành nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Thiết
kế hệ thống xử lý nước rỉ rác cho bãi chôn lấp chất thải rắn huyện Đình Lập tỉnh
Lạng Sơn”
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu quá trình Fenton trong xử lý NRR từ đó đánh giá hiệu quả của
quá trình Fenton thông qua xử lý COD của NRR;
- Đề xuất được dây chuyền công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác
bãi chôn lấp chất thải rắn huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: Luận văn tập trung nghiên cứu khả năng xử lý COD của NRR
thông qua quá trình oxy hóa bằng phương pháp Fenton, thiết kế hệ thống xử lý
NRR huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn.
- Phạm vi nghiên cứu: BCL huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn
4. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa: Tổ chức đi thực địa, khảo sát
khu vực, làm việc với các cơ quan có chức năng tại địa bàn nghiên cứu nhằm:
+ Thu thập số liệu liên quan đến khu vực đề tài: số liệu về điều kiện tự nhiên,
kinh tế - xã hội.
+ Điều tra về tình hình xử lý NRR trên địa bàn lân cận huyện Đình Lập và
tình hình thu gom CTR trên địa bàn huyện Đình Lập.
b. Phương pháp phân tích thống kê: ứng dụng phương pháp phân tích thống
kê, phương pháp phân tích tương quan .v.v. để xử lý số liệu, nghiên cứu mối quan hệ
giữa các yếu tố trong quá trình làm luận văn.
c. Phương pháp kế thừa: kế thừa các tài liệu liên quan vào luận văn, các
nghiên cứu về fenton đã được ứng dụng vào thực tế.
d. Phương pháp so sánh: so sánh các phương pháp xác định để lựa chọn
được phương pháp tối ưu nhất phù hợp với điều kiện của tỉnh Lạng Sơn và so sánh
với các phương pháp đã nghiên cứu, sử dụng trong nước và trên thế giới có những
đặc điểm tương đồng về quy mô, tính chất... Dựa vào các kết quả nghiên cứu của
3
khu vực giúp cho việc so sánh từ đó xây dựng hệ thống xử lý NRR cho BCL Đình
Lập.
e. Phương pháp thực nghiệm: tiến hành lấy mẫu, thí nghiệm để xác định
được hiệu quả xử lý COD trong NRR BCL.
5. Nội dung của luận văn
Luận văn gồm những nội dung sau:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về địa điểm, đối tượng nghiên cứu
Chương 2: Tính toán lượng nước rỉ rác và nghiên cứu ứng dụng phương pháp
Fenton trong xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Đình Lập
Chương 3: Thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp huyện Đình Lập
Kết luận và kiến nghị
4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỊA ĐIỂM, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1.1. ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG TỰ NHIÊN
1.1.1. Vị trí địa lý
Khu vực xây dựng BCL CTR thuộc thôn Bản Chuông, xã Đình Lập, huyện
Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn.
Lạng Sơn là tỉnh biên giới, nằm ở phía Đông Bắc của Việt Nam. Phía Bắc
giáp tỉnh Cao Bằng, phía Đông giáp tỉnh Quảng Ninh, phía Nam giáp tỉnh Bắc
Giang, phía Tây giáp tỉnh Thái Nguyên và tỉnh Bắc Kạn, phía Đông Bắc giáp khu tự
trị dân tộc Choang – Quảng Tây (Trung Quốc).
Huyện Đình Lập nằm ở phía Đông Nam tỉnh Lạng Sơn. Phía Tây
giáp huyện Lộc Bình; phía Bắc giáp Trung Quốc; phía Đông Nam giáp tỉnh Quảng
Ninh; phía Nam giáp tỉnh Bắc Giang.
Huyện Đình Lập có 12 đơn vị hành chính gồm 2 thị trấn Đình Lập, Nông
Trường Thái Bình và 10 xã: Bình Xá, Bắc Xa, Kiên Mộc, Đình Lập, Thái Bình,
Cường Lợi, Châu Sơn, Đồng Thắng, Bắc Lãng và Lâm Ca.
Khu vực xây dựng BCL CTR thuộc xã Đình Lập, xã Đình Lập bao quanh thị
trấn huyện Đình Lập, có ranh giới hành chính tiếp giáp với:
- Phía đông và phía Đông Bắc giáp xã Bính Xã và xã Kiên Mộc
- Phía Nam và phía Đông Nam giáp với xã Châu Sơn và xã Cường Lợi
- Phía Tây và phía Tây Bắc giáp xã Lợi Bác, Sàn Viên huyện Lộc Bình
- Phía Tây Nam giáp xã Thái Bình
Khu vực xây dựng BCL chất thải rắn nằm cách thị trấn Đình Lập 7 km. [14]
5
Hình 1.1. Bản đồ huyện Đình Lập
1.1.2. Đặc điểm địa hình địa mạo
Đặc điểm địa hình
Địa hình huyện Đình Lập là đồi núi dốc theo hướng từ Đông Bắc xuống
Tây Nam, bị chia cắt bởi các dãy núi đất và các khe suối tạo thành các dải đất bằng
hẹp.
Địa hình Đình Lập là đồi núi dốc theo hướng từ Đông Bắc xuống Tây Nam,
bị chia cắt mạnh bởi các dãy núi đất và các khe suối tạo thành các dải đất bằng hẹp.
Đình Lập là nơi bắt nguồn của 2 con sông lớn, sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ
xã Bắc Xa, chảy theo hướng Đông Bắc qua Lộc Bình, thành phố Lạng Sơn, Thất
Khê tới biên giới Trung Quốc, chiều dài chảy qua địa bàn Đình Lập khoảng 40 km;
sông Lục Lam bắt nguồn từ xã Đình Lập, chảy về phía Nam tỉnh Bắc Giang, chiều
dài chảy sông chảy qua huyện là 50 km. Ngoài 2 con sông lớn kể trên, Đình Lập
6
còn có 2 sông ngắn là Đông Khuy và sông Tiên Yên cùng các con sông, khe suối
nhỏ nằm rải rác trên địa bàn.
Đặc điểm địa chất
Khu vực xây dựng BCL CTR các hiện tượng địa chất động lực không xuất
hiện (hiện tượng trượt, lún, lũ bùn đá, hiện tượng kaster, cát chảy …) Khoáng vật
nguyên sinh chủ yếu là chalcopyrit phân bố ở dạng xâm tán, ổ đi cùng các vi mạch
thạch anh hoặc xâm tán trong đá bazan, khoáng vật thứ sinh là bornit, covelit,
malachit, azurit thường tạo thành ổ, hoặc tạo thành màng bám trong các khe nứt của
đá. Ngoài khoáng sản đồng (vàng) là đối tượng khoáng sản chính, còn có biểu hiện
của một số khoáng sản khác như chì, kẽm, barit.. Như vậy với điều kiện địa chất
thủy văn, các hiện tượng động lực của công trình khu vực BCL, đảm bảo đủ chất
lượng để xây dựng các hạng mục của BCL CTR.
1.1.3 Điều kiện về khí hậu
*Khí hậu huyện Đình Lập chịu ảnh hưởng chung của khí hậu tỉnh Lạng Sơn. Nhiệt độ trung bình năm: 230C Nhiệt độ trung bình năm cao nhất: 270C Nhiệt độ trung bình năm thấp nhất: 150C
Mùa đông lạnh nhất là tháng 1, tháng 2 có sương muối nhiệt độ thấp nhất tới 20C. Mùa hè khí hậu mát nhiệt độ trung bình từ 180C đến 250C, tháng nóng nhất nhiệt độ lên tới 31,50C. Dao động nhiệt độ ngày đêm lớn từ 60C đến 80C.
- Độ ẩm không khí:
+ Trung bình năm: 81%
+ Trung bình cao nhất: 84%
+ Trung bình thấp nhất: 75%
- Lượng mưa: trung bình năm 1.400mm – 1.600mm.
+ Mùa mưa: Bắt đầu từ tháng 4 kéo dài đến tháng 9 hàng năm, lượng mưa
chiếm gần 80% lượng mưa trung bình cả năm. Trong mùa mưa thường xuất hiện
các trận mưa lớn, thường tập trung nhiều vào tháng 7, tháng 8. Khi mưa lớn, thường
xảy ra các đợt lũ lớn, ảnh hưởng nghiêm trọng đến công trình giao thông cũng như
cản trở giao thông đi lại. [15]
7
Bảng 1.1. Lượng mưa lũ trung bình tháng, năm (mm) [4]
23,
40,
43,
225,
239,
224,
257,
256,
100,
28,
78,2
31,5
1
1
4
3
4
4
8
9
6
4
41,
38,
124,
273,
236,
168,
7,5
33,3
312
26,5 34
1,8
4
8
8
3
8
9
25,
24,
255,
248,
204,
250,
186,
3,4
54,8
38,5 8,0
1,5
2
9
8
8
5
5
6
12,
58,
81,
115,
157,
231,
264,
208,
234,
71,6 48
5,3
1
2
6
4
6
2
1
1
7
42,
30,
27,
33,
203,
301,
315,
192,
294,
103,
97,5
71,3
9
7
0
4
3
4
2
5
4
6
48,
38,
25,
30,
175,
205,
365,
316,
259,
97,8
89,4 69,3
7
4
0
4
0
6
3
5
4
+ Mùa khô: Bắt đầu từ tháng 10 kéo dài tới tháng 3 năm sau. Nhiệt độ trong mùa thấp dưới 140C, có lúc xuống tới 1 – 20C. Lượng mưa nhỏ, ít xuất hiện lũ. Chủ
yếu là các đợt mưa dầm, mưa phùn kèm theo gió mùa Đông Bắc.
+ Chế độ bão
Mùa bão nằm trong khoảng thời gian từ tháng 6 đến tháng 10. Các tháng 6
và 9 là những tháng có nhiều bão nhất. Các cơn bão đổ bộ vào vùng này thường gây
mưa lớn, kéo dài trong vài ngày, gây ảnh hưởng mạnh, thiệt hại lớn. Tốc độ gió cực
đại lên đến 35 – 38m/s. Mưa bão thường kéo dài từ 1 đến 3 ngày với lượng mưa tập
trung lớn nhất trong 1 đến 2 ngày.
- Gió:
+ Về mùa hè: hướng Nam, Đông Nam
+ Về mùa đông: chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, tốc độ gió trung
bình năm 2 m/s. Có kèm sương muối, mưa phùn.
* Xã Đình Lập chịu ảnh hưởng chung của khu vực vùng núi phía Đông –
8
Bắc có khí hậu nhiệt đới gió mùa, chia thành hai mùa khá rõ rệt: Mùa khô từ tháng
10 và kết thúc vào tháng 4 năm sau, mùa mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 9, do
ảnh hưởng của địa hình nên vào mùa khô, khí hậu lạnh kéo dài và có sương muối;
Độ ẩm không khí từ 83% đến 85%.
1.1.4. Điều kiện thủy văn
Huyện Đình Lập có sông Kỳ Cùng bắt nguồn từ xã Bắc Xa, chảy theo
hướng Đông Bắc qua Lộc Bình, thành phố Lạng Sơn, Thất Khê tới biên giới Trung
Quốc, chiều dài chảy qua địa bàn Đình Lập khoảng 40 km. Ngoài ra, Đình Lập có 2
sông ngắn là Đông Khuy và sông Tiên Yên cùng các con sông, khe suối nhỏ.
Tại khu vực BCL, có suối Lục Nam chảy qua (phía Đông khu vực xây dựng
BCL chất thải rắn), khu vực xây dựng BCL CTR cách suối Lục Nam khoảng 3km.
- Nước mặt suối Lục Nam có cao độ trung bình 100,80m vào mùa khô và
190,00m vào mùa mưa.
- Mực nước ngầm ổn định ở độ sâu từ 30,0 đến 40,0m ít ảnh hưởng tới nền,
móng công trình.
- Phía Nam của Dự án tiếp giáp với khe suối. Khe suối có bề rộng khoảng 2
– 2,5m. Mực nước của khe suối:
+ Thấp nhất vào mùa khô tại hạ lưu: 212.25m. (Trung bình 0,5m).
+ Cao nhất vào mùa lũ tại hạ lưu: 215.75m. (Trung bình 3,5m).
Suối Lục Nam và một vài con suối nhỏ khác là nguồn cung cấp nước chính
cho sinh hoạt và sản xuất của người dân trong xã [15]
1.2. ĐIỀU KIỆN KINH TẾ - XÃ HỘI
1.2.1. Điều kiện kinh tế huyện Đình Lập
Trong những năm gần đây, kinh tế huyện Đình Lập ngày càng phát triển và
đạt được nhiều kết quả khả quan, tốc độ tăng trưởng GDP bình quân 10%/năm.
Sản xuất lâm - nông nghiệp: tăng 14% so với năm 2013.
Về trồng trọt: vượt 55% kế hoạch đề ra năm 2013.
9
Về chăn nuôi: Đến năm 2014, đàn trâu tăng 2,5% - 3%/năm, đàn bò tăng 4%
- 4,5%/năm [15].
1.2.2 Điều kiện Xã hội huyện Đình Lập
- Dân số: huyện Đình Lập có số dân khoảng 131.136 người (năm 2014). Cư
dân sống ở đây chủ yếu là các dân tộc: Tày, Nùng, Kinh, Dao, Sán Chỉ.
- Giáo dục, đào tạo: Toàn huyện đã hoàn thành phổ cập đang triển khai phổ
cập giáo dục trung học cơ sở. Có một trường tiểu học đạt chuẩn quốc gia (Trường
Tiểu học thị trấn Đình Lập).
- Công tác xã hội: 95% xã, thị trấn có điểm bưu điện - văn hóa xã và máy
đàm thoại, điện lưới quốc gia về đến trung tâm xã; 80% hộ dân được dùng nước
sạch; số hộ nghèo, rất nghèo năm 2014 đã giảm xuống còn 19,37%.
- Y tế: 100% xã, thị trấn có trạm y tế và 100% thôn, bản có cán bộ y tế cộng
đồng đã qua đào tạo.
1.3. TỔNG QUAN VỀ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN ĐÌNH LẬP [14]
1.3.1. Khu vực chôn lấp rác
Với điều kiện đặc trưng của các tỉnh miền núi phía Bắc, địa hình chủ yếu là
các khe thung lũng sâu, xen kẽ các rãy núi cao do đó thuận lợi cho việc bố trí các
BCL CTR, vừa đảm bảo thoát nước tốt, vừa giảm giá thành xây dựng.
Lựa chon phương án xử lý rác theo công nghệ chôn lấp hợp vệ sinh, BCL
dạng chìm, các BCL đặt tại các khe thung lũng có sẵn, trên cơ sở đó thiết kế các lớp
lót đáy và thành có khả năng chống thấm.
BCL hợp vệ sinh tuân thủ các yêu cầu theo TCVN 6696 – 2000 về Chất thải
rắn – BCL hợp vệ sinh – Yêu cầu chung về bảo vệ môi trường.
BCL CTR đã được UBND tỉnh Lạng Sơn phê duyệt theo quyết định số
1299/QĐ-UBND ngày 10/09/2013 về việc xây dựng công trình Bãi xử lý rác thải
huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn, theo quyết định đã được phê duyệt, BCL CTR
Đình Lập có các hạng mục thu gom khí ga, thu gom nước mưa, hệ thống xử lý
NRR, tuy nhiên, theo tác giả thì hệ thống xử lý NRR chưa đạt yêu cầu về mặt kỹ
thuật môi trường, dưới đây là quyết định đã được phê duyệt:
10
Khu vực BCL CTR Đình Lập với tổng diện tích là 16,2 ha, trong đó có 2 ô
chôn lấp với tổng diện tích là 3,2 ha, phần diện tích còn lại được trồng cây xanh và
dùng cho việc xây dựng các công trình phụ trợ. Diện tích từng ô chôn lấp là:
- Diện tích ô chôn lấp số 1: 1,6 ha
- Diện tích ô chôn lấp số 2: 1,6 ha
Các ô chôn lấp được thiết kế như sau:
- Thành và đáy hố được gia cố bằng vải địa kỹ thuật kết hợp đất sét dầy
60cm chống rò rỉ nước rác ra môi trường xung quanh.
- Tầng thu nước rác: Lớp dưới bằng đá dăm nước dầy 30cm, lớp trên bằng
cát thô dầy 15cm.
- Giữa các lớp rác sau khi đầm chặt dầy từ 1 - 1,5m được phủ 1 lớp đất dầy
15cm.
- Hố chôn lấp rác sau khi đầy được phủ một lớp đất hữu cơ dày 100cm.
1.3.2. Khu vực xử lý nước rỉ rác
Theo thiết kế tại BCL bố trí 3 hồ với thể tích mỗi hồ là 30 x 20 x 5 m = 3000m3 trong đó có 2 hồ thu gom toàn bộ NRR từ BCL sau đó cho qua hồ sinh học
kết hợp thực vật bèo nổi.
Thành và đáy hồ được gia cố bằng vải địa kỹ thuật kết hợp đất sét dầy 60cm
chống rò rỉ nước rác ra môi trường xung quanh.
1.3.3. Hệ thống thu gom nước mưa, nước rác và cống xả tràn.
gom vào rãnh thoát nước dọc tại đỉnh bãi chôn lấp, sau đó nước được dẫn ra
môi trường tự nhiên.
a) Thu gom nước mưa: Thu gom nước mưa: Toàn bộ nước mưa được thu
- Rãnh thoát nước mưa được xây bao quanh các BCL và hồ chứa nước. Tổng
chiều dài 2.500,0m.
b) Thu gom nước mặt: Nước mặt tại đáy hố chôn lấp được thu vào
mương thu bố trí tại đáy bãi chôn lấp. Tổng chiều dài mương 690,0m.
- Rãnh hình thang, kích thước 200x170cm, xây bằng đá hộc, vữa xi măng M75.
11
- Mương thu nước mặt bằng bê tông cốt thép, kích thước mương
100x120cm.
c) Hệ thống thu gom nước rác: Hệ thống thu gom nước rác bao gồm tầng thu
nước và hệ thống ống thu:
- Tầng thu nước rác có 2 lớp.
+ Lớp dưới bằng đá dăm nước, dầy 30cm.
+ Lớp trên bằng cát thô dầy 15cm.
- Ống thu nước rác: Hệ thống ống thu gom nước rác bao gồm 2 tuyến ống chính
dẫn nước rác tới trạm xử lý nước và các tuyến ống nhánh, độ dốc trung bình 5%.
+ Tuyến ống chính bằng nhựa PVC D250, trên mỗi tuyến ống chính cứ
khoảng 180-200m bố trí 1 hố ga KT 80x80cm.
+ Tuyến ống nhánh bằng nhựa PVC D150, các tuyến ống nhánh bố trí cách
nhau từ 60-70m.
d) Cống xả tràn: Sử dụng cống hộp bê tông cốt thép. Tổng chiều dài cống
93,0m.
- Cao độ đáy cống phía thượng lưu đặt cách đáy hồ chứa nước 4,0m, kích
thước cống 300x300cm.
1.3.4. Hệ thống thu gom khí rác.
- Hệ thống ống thu gom khi rác được bố trí theo sơ đồ mạng lưới tam giác
đều, khoảng cách giữa các ống liên tiếp nhau là 60m, khoảng cách từ đỉnh BCL đến
mặt trên của ống là 2m.
- Các ống thu gom khí rác được nối với hệ thống ống dẫn khí và dẫn đến khu
đốt khí rác.
- Ống thu và dẫn khí rác băng ống nhựa PVC D150, thân ống thu đục lỗ tròn
D2cm, cách nhau 20cm.
- Lò đốt khí rác được bố trí dưới đập số 2, diện tích đất là 600m2, diện tích
xây dựng là 150m2.
1.3.5. Công trình phụ trợ
Nhà điều hành.
12
- Nhà cấp 3; Diện tích đất 1.300,0m2, diện tích xây dựng 100,0m2; Tường,
móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái xà gồ thép, lợp tôn.
Nhà nghỉ nhân viên.
- Nhà cấp 3, Diện tích đất 940,0m2, diện tích xây dựng 465,0m2; Tường,
móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái xà gồ thép, lợp tôn.
Trạm cân
- Bố trí 2 trạm cân quy mô mỗi trạm là 20 Tấn.
Trạm rửa xe
- Bố trí 3 cầu rửa xe, công xuất phục vụ 3 xe/lần.
Trạm phân tích
- Nhà cấp 3, Diện tích đất 425,0m2, diện tích xây dựng 250,0m2; Tường,
móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái xà gồ thép, lợp tôn.
Trạm sửa chữa, bảo dưỡng
- Nhà cấp 3, một tầng; Diện tích đất 425,0m2, diện tích xây dựng 250,0m2,
công xuất phục vụ 2xe/lần; Tường, móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái
xà gồ thép, lợp tôn.
Nhà để xe.
- Nhà cấp 3, một tầng, Diện tích đất 420,0m2, diện tích xây dựng 266,0m2;
Tường, móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái xà gồ thép, lợp tôn.
Kho chứa dụng cụ và phế liệu
- Nhà cấp 3; Diện tích đất 580,0m2, diện tích xây dựng 466,0m2; Tường,
móng xây gạch chỉ đặc, vữa xi măng M75; Mái xà gồ thép, lợp tôn.
Hệ thống biển báo
- Bố trí đầy đủ các loại biển báo, đặt cách hàng rào của BCL 100m, bao gồm
các loại biển báo sau:
Đóng cửa bãi chôn lấp.
- Sau khi các BCL đầy (dự kiến là 20 năm) tiến hành đóng cửa BCL.
- Cao độ các hố chôn lấp sau khi đóng cửa cao hơn cao độ các đập chắn rác
từ 2 - 5m.
13
- Khi BCL đóng cửa, bề mặt toàn bộ bãi chôn lấp được sử dụng để trồng cây
xanh.
1.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC
1.4.1. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác trên thế giới
1.4.1.1. Thành phần nước rỉ rác trên thế giới
NRR từ các BCL 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. Các nguồn chính tạo ra
NRR bao gồm nước từ phía trên BCL, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ
bùn nếu việc chôn lấp 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 BCL. Đặc tính của chất thải phụ
thuộc vào nhiều hệ số.
Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành BCL khác nhau, nhưng nhìn
chung thành phần NRR 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 tỉ
trọng chất thải.
- Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp.
- Thời gian vận hành BCL.
- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí.
- Điều kiện quản lý chất thải.
Các yếu tố trên ảnh hưởng nhiều đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vận
hành BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR như NRR cũ hay mới, sự
tích lũy các chất hữu cơ khó hoặc 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 NRR ở một số
nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong bảng sau:
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới [21]
14
6.8 – 8.7
3.8
-
pH
7.2
1
Độ dẫn điện
µS/cm
19400– 23900
2
mg/L
COD
4119– 4480
12500
2000
3
mg/L
750 – 850
7000
500
4
BOD5
mg/L
SS
141 – 410
400
20
5
mg/L
IS
10588-14373
-
-
6
mg/L
1764– 2128
200
1800
7
N-NH3
mg/L
N-Org
300 – 600
-
-
8
25 – 34
-
-
9
Phospho tổng mg/L Cl-
mg/L
3200– 3700
4500
4500
10
mg/L
Zn
0.873-1.267
-
-
11
mg/L
Cd
-
-
-
12
mg/L
Pd
0.09– 0.330
-
-
13
mg/L
Cu
0.1 – 0.157
-
-
14
mg/L
Cr
0.495-0.657
-
-
15
Độ kiềm
-
2000
10000
16
mgCaCO3/L
VFA
-
-
mg/L
56 – 2518
17
Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành BCL khác nhau ở mỗi khu vực nhưng
NRR nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có
thể lên đến hàng chục ngàn mg/L) đối với NRR mới. Từ các số liệu thống kê trên
cho thấy, trong khi giá trị pH của NRR tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các
chất ô nhiễm trong NRR lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/L.
Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp.
Khả năng phân hủy sinh học của NRR thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy
trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào 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
15
các chất hữu cơ trong NRR có khả năng phân hủy sinh học, còn đối với các BCL cũ
tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2; tỷ lệ thấp như vậy do NRR
cũ chứa các hợp chất lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy
sinh học.
1.4.1.2. Các phương pháp chung xử lý nước rỉ rác.
Phương pháp xử lý cơ học chất thải rắn
Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi là: song/ lưới chắn rác,
thiết bị nghiền rác, bể điều hoà, khuấy trộn, bể lắng, bể tuyển nổi. Mỗi công trình
được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể.
Phương pháp xử lý hóa – lý
Phương pháp này dùng để tách các chất hữu cơ, các tạp chất bằng cách cho
hóa chất vào NRR để xử lý. Các quá trình hóa lý diễn ra giữa các chất bẩn với hóa
chất cho thêm vào. Các công trình xử lý hóa – lý thường được sử dụng là: hấp phụ,
keo tụ, tuyển nổi, trao đổi ion, tách bằng màng.
Phương pháp xử lý sinh học
Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hoạt động sống của các loài vi
sinh vật sử dụng các chất có trong nước thải như Photpho, nitơ và các nguyên tố vi
lượng làm nguồn dinh dưỡng để phân huỷ các phân tử của các chất hữu cơ có mạch
cabon dài thành các phân tử đơn giản hơn và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O
(hiếu khí); CH4 và CO2 (kị khí). Qúa trình xử lý sinh học có thể được thực hiện
trong 2 điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
Phương pháp xử lý hoá học
Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải. Các
công trình xử lý hoá học thường kết hợp với các công trình xử lý lý học. Các công
trình thường được áp dụng là: trung hòa, khử trùng, oxi hóa bậc cao.
1.4.1.3. Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới
CHLB Đức
Công nghệ xử lý NRR của Đức là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh
học, cơ học và hóa học. Đầu tiên công nghệ xử lý là áp dụng các quá trình nitrat hóa
16
và khử nitrat để loại bỏ nitơ, bên cạnh đó bể lắng được áp dụng với mục đích lắng
các bông cặn từ quá trình sinh học và để giảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng đến
quá trình oxy hóa bằng ozôn bể lọc được áp dụng để loại bỏ một phần độ màu của
NRR và xử lý triệt để cặn lơ lửng. Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại
sau quá trình khử nitơ được oxy hóa với ozôn nhằm cắt mạch các chất hữu cơ khó
phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân hủy sinh học làm tăng hiệu quả
xử lý cho quá trình sinh học phía sau và khoáng hóa một phần chất hữu cơ tạo thành
CO2 và H2O. Sau bể oxy hóa bằng ozôn các thành phần hữu cơ có khả năng phân
hủy sinh học được tiếp tục loại bỏ trong bể tiếp xúc sinh học quay. Bể lọc là bước
cuối cùng của dây chuyền xử lý với mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ bể tiếp xúc
+ sau quá trình xử lý đạt tiêu chuẩn xả vào nguồn tiếp nhận.
sinh học quay. Với quy trình xử lý trên các thành phần ô nhiễm chính trong NRR
Nước rỉ rác
Nitrat hóa
Khử nitrat
Lắng
Lọc
như COD, NH4
Oxy hóa với Ozone
Nguồn tiếp nhận
Bể tiếp xúc sinh học
Hình 1.2. Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức
Bảng 1.4. Nồng độ nước rỉ rác giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu
chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác [21]
17
COD
mg/L
2600
900
130
70
200
1
+-N
mg/L
1100
0.3
-
-
70
2
NH4
Tuy nhiên, công nghệ được áp dụng có chi phí vận hành cao do sử dụng
ozone và công đoạn nitrate hóa và khử nitrate đòi hỏi năng lượng cao.
Hàn Quốc
Công nghệ xử lý NRR của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức
là áp dụng quá trình sinh học (kị khí, nitrate hoá và khử nitrate) và quá trình xử lý
hóa lý (keo tụ hai giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/không
Nước rỉ rác
Bể ổn định
Thiết bị phân hủy kỵ khí
có khả năng phân hủy sinh học). Sơ đồ công nghệ xử lý NRR tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3500 – 7500m3/ngày được trình bày như sau:
Khử nitrat
Bể keo tụ 1
Bể keo tụ 2
Nước rỉ rác sau xử lý
Nitrat hóa
Hình 1.3. Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon, Hàn Quốc [21]
Công nghệ xử lý NRR ở Hàn Quốc bao gồm hai công trình chính: quá trình
xử lý sinh học (quá trình phân hủy sinh học kỵ khí và quá trình khử nitơ) và quá
18
trình hóa lý. Trong giai đoạn đầu vận hành BCL (1992) quá trình phân hủy kị khí là
một công đoạn cần thiết để xử lý các chất hữu cơ có nồng độ cao như nước rỉ rác
phát sinh trong giai đoạn đầu vận hành BCL, đến năm 2004, do sự giảm tải trọng
chất hữu cơ sau 12 năm hoạt động (1992-2004) nên hiện tại quá trình phân hủy kị
khí được thay thế bằng quá trình sinh học bùn hoạt tính lơ lửng.
Quá trình hóa lý là bước thứ hai được thực hiện tiếp theo sau quá trình sinh
học để được xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong NRR, quá trình xử lý hóa
lý bao gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO4. Thành phần chất ô nhiễm
trong BCL tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý
không cao.
Bảng 1.3. Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý [21]
1
COD
mg/l
2200 – 3600
220 – 300
2
BOD
700 – 1600
-
mg/l
3
Nitơ tổng
1300 – 2000
54 – 240
mg/l
4
N-NH4+
1200 – 1800
1 – 20
mg/l
5
Độ màu
Pt - co
-
171
Với tính chất NRR của BCL Hàn Quốc có tỉ lệ BOD/COD khoảng 0.3 – 0.4;
Hàn Quốc cũng đã áp dụng phương pháp sinh học kết hợp hóa lý để xử lý chất hữu
cơ và nitơ có trong NRR. Kết quả cho thấy bể oxy hóa amonium hoạt động rất hiệu + đầu ra dao động khoảng 1 quả, nồng độ ammonium được xử lý đến 99% (N-NH4
– 20mg/L), tuy nhiên tổng nitơ đầu ra có khi lên đến 240mg/L. Kết quả chứng minh
rằng với nồng độ ammonium cao (2000mg/L) thì phương pháp khử nitơ bằng
phương pháp truyền thống không đạt hiệu quả cao là do sự ức chế của các vi khuẩn
nitrosomonas và nitrobacter.
Nồng độ COD đầu ra cao có thể được giải thích rằng một số hợp chất hữu cơ
khó/không phân hủy sinh học như axít fulvic vẫn không thể khử được bằng quá
trình keo tụ.
19
Tóm lại, quy trình công nghệ xử lý NRR của các nước trên thế giới đều kết
hợp các quá trình sinh học, hóa học và hóa lý, hầu hết các công nghệ xử lý đều bắt
đầu xử lý nitơ bằng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), tuy nhiên với
nồng độ nitơ cao (2000mg/L) thì phương pháp này cũng bị hạn chế. Tùy thuộc vào
thành phần NRR cũng như tiêu chuẩn xả thải mà quy trình xử lý tiếp theo được
thay đổi với việc áp dụng quá trình cơ học (màng lọc), hóa lý (keo tụ/ tạo bông) và
oxy hóa nâng cao (Fenton, ozôn,...).
1.4.2. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam
1.4.2.1. Thành phần nước rỉ rác tại Việt Nam
Hiện nay, tại Việt Nam có một số BCL CTR sinh hoạt hợp vệ sinh, điển hình
đang hoạt động như BCL Nam Sơn, Phước Hiệp, Nam Bình Dương… Mặc dù các
BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý NRR nhưng công suất của các hệ thống này hầu
như không xử lý hết lượng NRR phát sinh ra hằng ngày tại BCL, do đó phần lớn
các hồ chứa NRR ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy ứ và việc tiếp nhận
NRR thêm nữa là điều rất khó khăn. Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe
bồn để chở NRR sang nơi khác xử lý hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa để
giải quyết một cách tạm thời tình trạng ứ đọng NRR. Ngoài ra, việc vận hành BCL
chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và các sự cố xảy ra trong quá
trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …) còn khiến cho
thành phần NRR thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả xử lý NRR.
NRR phát sinh từ hoạt động của BCL là một trong những nguồn gây ô nhiễm
lớn nhất đến môi trường. Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, NRR có thể
ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm
nguồn nước mặt vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong đó rất cao và lưu lượng đáng
kể. Cũng như nhiều loại NRR khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3,
SO4,...) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí,...) của NRR phát
sinh từ các BCL là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định công
nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều
20
lượng hoá chất tối ưu và xây dựng quy trình vận hành thích hợp. Thành phần NRR
của một số BCL điển hình như sau:
21
Bảng 1.4. Thành phần nước rỉ rác của một số BCL điển hình [3]
mới
cũ
mới
mới
lấy
NRR 1,4/2003 5.6 – 6.5 18260 – 20700
Thời gian mẫu pH TDS Độ cứng tổng Ca2+ SS COD BOD5 N-NH3 N-hữu cơ H2S Phospho tổng Mg2+ Fe tổng Al Zn Cu
- mg/L mgCaCO3/L 5733 – 8100 2031 – 2191 mg/L 790 – 6700 mg/L 24000 – 57300 mg/L 18000 – 48500 mg/L 760 – 1550 mg/L 252 – 400 mg/L 4 mg/L 5 – 30 mg/L - mg/L - mg/L - mg/L 0.22 mg/L 0.22 mg/L
NRR cũ 4/03 – 8/06 7.3 – 8.3 6500 – 8470 - 110 – 6570 - 1510 – 4520 240 – 2120 1590 – 2190 110 – 159 - 7 – 20 - - - - -
NRR 2,4/2002 6.0 – 7.5 10950 – 15800 1533 – 8400 1122 – 11840 1280 – 3270 38533 – 65333 33570 – 56250 520 - 785 202 – 319 - 14 – 42 259 – 265 - 0.23 – 0.26 - 0.85 – 3.00
NRR 8,11/2003 8.0 – 8.2 9100 – 11100 1520 – 1860 100 – 190 169 – 240 916 – 1702 235 – 735 1245 – 1765 - - 11 - 18 373 64 – 120 - 0.3 – 0.48 0.1 – 0.14
NRR 2,3,4/2002 4.8 – 6.2 7300 –12200 5833 – 9667 1670 – 2740 1760 – 4310 39614 – 59750 30000 – 48000 297 – 790 336 – 678 106 55 – 90 404 – 687 204 – 208 0.04 – 0.50 93.0 – 202.1 3.50 - 4.00
NRR cũ 8/2006 7.5 – 8.0 9800 – 16100 590 40 – 165 90 – 4000 2950 – 7000 1010 – 1430 1360 – 1720 - - 14 – 55 119 13.0 - KPH 0.22
Ghi chú: KPH: không phát hiện
22
Số liệu phân tích thành phần NRR cho thấy NRR mới tại các BCL đều có
tính chất giống nhau là có nồng độ COD cao có thể lên đến trên 65.000 mg/L, tỉ lệ
BOD5/COD cao trong khoảng 0.5 – 0.9; nồng độ NH3 không cao và giá trị pH thấp.
+-N tăng lên đáng kể và giá trị pH tăng.
Tuy nhiên, chỉ sau một thời gian ngắn vận hành nồng độ COD, BOD giảm rất đáng
kể, tỉ lệ BOD5/COD thấp, nồng độ NH4
Kết quả phân tích cũng cho thấy sự khác biệt giữa thành phần NRR tại hai
BCL Nam Bình Dương và Phước Hiệp, sau hơn 3 năm vận hành BCL Phước hiệp
nồng độ COD trong NRR vẫn còn khá cao, trung bình dao động trong khoảng 24000
– 57300mg/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp nhất dao động trong khoảng 0.2 – 0.5; với nồng
độ NH3 cao nhất lên đến > 1500mg/l, giá trị pH lớn hơn 8.3. Trong khi đó BCL Nam
Bình Dương hoàn toàn khác biệt, chỉ sau gần một năm vận hành nồng độ COD giảm
còn rất thấp trung bình dao động trong khoảng 1000 – 2000mg/L, cao nhất đạt đến
6500 mg/L, tỉ lệ BOD5/COD thấp dao động trong khoảng 0.20 – 0.30, nồng độ NH3
tăng lên trên 1000mg/L theo thời gian vận hành và giá trị pH lớn hơn 8.0. Giải thích
sự khác biệt số liệu giữa hai BCL là do qui trình vận hành của mỗi BCL và hệ thống
thu gom NRR ở BCL Phước Hiệp và BCL Nam Bình Dương cũng khác nhau nên dẫn
đến thành phần các chất ô nhiễm trong NRR ở 2 BCL cũng khác nhau.
Nhìn chung thành phần NRR mới của BCL ở Việt Nam cũng tương tự như
trên thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu (COD: 45000 mg/L,
BOD: 30000 mg/L) và giảm dần theo thời gian vận hành của BCL, các hợp chất
hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo
thời gian vận hành. Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càng
cao.Giá trị pH của NRR cũ cao hơn hơn NRR mới.
1.4.2.2. Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam
Công nghệ xử lý NRR ở Việt Nam hiện nay bộc lộ nhiều nhược điểm nguyên
nhân là do:
- Quy trình vận hành BCL
- Thành phần CTR sinh hoạt và CTR đô thị đưa vào BCL
- Sự thay đổi nhanh của nồng độ chất ô nhiễm có trong NRR
23
- Giá thành xử lý bị khống chế
- Giới hạn về chi phí đầu tư
Một số công nghệ xử lý NRR được coi là điển hình hiện đang áp dụng tại các
BCL Nam Sơn (Hà Nội), Phước Hiệp (thành phố Hồ Chí Minh) và mới đây nhất là
BCL của khu liên hợp xử lý CTR Nam Bình Dương, các công nghệ xử lý NRR như
sau:
Công trình xử lý NRR tại Bãi chôn lấp Nam Sơn (Hà Nội)
Trạm xử lý NRR Nam Sơn bắt đầu vận hành với công suất 500 m 3 /ngày từ năm
2006, bao gồm các công đoạn chính:
- Xử lý nitơ: theo phương pháp đuổi khí (air stripping). Lượng còn lại được xử
lý bằng vi sinh qua bể SBR.
- Xử lý COD: được thực hiện bằng phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý
(fenton và hấp phụ).
NRR sau xử lý đạt cột B1 của QCVN 25:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về nước thải của BCL chất thải rắn đối với ột số chỉ tiêu đặc trưng, còn lại
một số các chỉ tiêu đạt cột B của QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc
gia về nước thải công nghiệp. Sau đó Trạm xử lý được nâng công suất lên gấp đôi đạt 1.000m3/ngày, với sơ đồ công nghệ được trình bày trong hình sau:
24
NƯỚC RÁC
MÁY KHUẤY
HỐ SINH HỌC
BƠM
SONG CHẮN RÁC
HỆ THỐNG SỤC VÔI
BỂ ĐỆM 1
BƠM
BỂ LẮNG
LƯU LƯỢNG KẾ
BƠM
NaOH
BĐL
BƠM
HỆ THỐNG STRIPPING 1 VÀ 2
H 2 SO 4
BỂ ĐỆM 2
VAN XẢ SỤC KHÍ
BỂ SBR
Chất dinh dưỡng dương NaPO4
BĐL BĐL
UASB
BỂ LẮNG 2
HỒI LƯU BÙN
BƠM
KHUẤY
BỂ PHẢN ỨNG
BĐL
KHUẤY
BỂ SEMULTECH
BỂ CHỨA BÙN
BĐL
BƠM
BỂ LỌC CÁT
NaOH H 2 SO 4 H 2 SO 4 FeSO 4 H 2 O 2 NaOH PAA
BỂ CHỨA NƯỚC
BỂ KHỬ TRÙNG
Na(OCl)
BĐL
HỐ ỔN ĐỊNH – H4
BÙN THẢI ĐEM CHÔN LẤP
MÔI TRƯỜNG
Ế
Ậ
Hình 1.4. Công nghệ xử lý NRR BCL Nam Sơn [3]
LỌC THAN HOẠT
25
Trong sơ đồ công nghệ trên NRR được bơm trực tiếp từ các hố thu nước lên
hồ sinh học, hồ sinh học có chức năng như bể điều hòa và xử lý một phần chất hữu
cơ. Với nồng độ ammonium cao trong NRR sẽ ảnh hưởng đến các công đoạn sinh
học phía sau nên bước khử nitơ được áp dụng. Phương pháp xử lý nitơ được áp
pH của NRR lên 10 –12 để tăng cường chuyển hóa NH4 dụng là phương pháp đuổi khí (air stripping) với bổ sung vôi nhằm mục đích nâng +-N sang NH3. Sau quá trình
air stripping NRR được chỉnh pH (6.5 ÷ 7.5) trước khi vào hệ thống xử lý sinh học
bằng quá trình bùn hoạt tính lơ lửng dạng mẻ. Kế tiếp NRR lại được xử lý bằng hệ
thống UASB giảm nồng độ COD trong NRR. Tiếp đến các hợp chất hữu cơ
khó/không phân hủy sinh học được khử bằng quá trình oxy hóa bậc cao (hệ Fenton).
Sau bước Fenton quá trình keo tụ/tạo bông kết hợp lắng với chất keo tụ là PAC và
chỉnh pH về ngưỡng tối ưu được thực hiện trong bể Semultech. Với quá trình
Fenton và keo tụ các hợp chất hữu cơ khó phân hủy được loại bỏ một phần mà chủ
yếu là axít humic. Các chất hữu cơ khó phân hữu còn lại trong NRR chủ yếu là axít
fulvic được xử lý triệt để bằng quá trình hấp phụ sử dụng than hoạt tính, sau đó
NRR được khử trùng trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, thành phần NRR sau hệ
thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội được trình bày trong bảng sau.
Bảng 1.5. Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội [3]
QCVN 25:2009/BTNMT
1
pH
-
7.1 – 7.4
B1 B2
2
SS
17 – 58
- -
3
COD
32 – 67
- -
4
19 – 39
400 300
5
BOD5 +-N
0.15 – 0.3
NH4
100 50
6
Photpho tổng
0.02 – 0.4
25 25
7
Nitơ tổng
17 – 31
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
- -
8
Độ màu
19 – 20
- -
9
0.001 – 0.008
- -
10
As Ca2+
16 – 20
Pt-Co mg/l mg/l
- -
- -
26
QCVN 25:2009/BTNMT
1.2 – 1.8
11
B1 B2
0.6 – 1.0
Fe2+ Fe3+
12
- -
1.8 – 2.8
Sắt tổng
13
- -
0.14 – 0.2
Cu
14
- -
0.011 – 0.04
Pb
15
- -
0.005 – 0.007
Cd
16
- -
0.91 – 0.98
Zn
17
- -
0.04 – 0.16
Mn
18
- -
0.001
Hg
19
- -
0.70 – 1.67
20
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
Cl2
- -
- -
21
Coliform
MPN/100ml
1950
- -
Ghi chú: QCVN 25:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải của
BCL chất thải rắn
Xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp
Dây chuyền xử lý NRR tương tự như Trạm xử lý NRR đã xây dựng tại BCL Nam Sơn với công suất 1.000m3/ngày. Dây chuyền do công ty SEEN thực hiện theo
bản quyền tác giả dây chuyền xử lý được đăng ký bởi thạc sỹ Nguyễn Phương Quý và
ông Chử Văn Chừng. Dây chuyển công nghệ xử lý chủ yếu là:
- Xử lý nitơ: theo phương pháp stripping. Lượng còn lại được xử lý bằng vi
sinh qua bể SBR.
- Xử lý COD: được thực hiện bằng phương pháp sinh học kết hợp với hóa lý
(fenton và hấp phụ).
Trạm xử lý này đạt tiêu chuẩn loại B và hiện nay đang vận hành ổn định.
Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình
Dương
Nhà máy xử lý NRR: theo thiết kế, hệ thống xử lý NRR có công suất 480 m3/ngày
do công ty Đầu tư Phát triển Môi trường SFC thiết kế.
- NRR được đưa về nhà máy xử lý bằng hệ thống đường ống, và tập trung
NRR tại bể điều hòa.
27
- Đưa vôi vào trong nước để nâng pH lên 10-11
- Nước từ bể điều hòa sẽ được dẫn qua bể lắng vôi bể xử lý - tháp
Stripping (tại nhà máy hiện có 3 bể Stripping). Tại đây, hệ thống quạt thổi khí vào
trong bể, khử Canxi và giảm pH xuống 9. Châm thêm acid sunfuric và đi tới quá
trình xử lý sinh học.
- Sau xử lý sinh học xử lý hóa lý (thêm Fe (III), polime), đo pH, để lắng
bùn bể lắng thứ cấp. Tại đây, nước được khử trùng bằng Javen rồi nâng pH lên
+ NH3).
>11 (NH4
- Sau bể lắng thứ cấp cụm bể Fenton: phản ứng Oxy hóa bậc cao để bẻ gãy
mạch Cacbon trong môi trường pH từ 2 – 4, châm thêm H2O2 và Fe(II) bể lọc
cát (khử trùng bằng Javen tiếp nếu 1 lần không đủ) hồ sinh học.
Hiện nay hệ thống xử lý đạt loại A và đang hoạt động.
Bảng 1.6. Các công nghệ đã và đang được áp dụng để xử lý nước rỉ rác tại Việt Nam [3]
Đang
Nam Bình
Hồ chứa
Tháp
Keo
tụ
vận
Dương
–
SBR
Fenton
nước rác
1
hành, đạt
stripping
phèn sắt
SFC
điều hòa
loại A
Đang
Hồ chứa
Tháp
Keo
tụ
SBR
Nam Sơn –
vận
Fenton
nước rác
2
stripping
phèn sắt
UASB
SEEN
hành, đạt
điều hòa
loại B
Đang
Hồ chứa
Phước Hiệp
vận
Tháp
Keo
tụ
SBR
nước rác
Fenton
3
- SEEN
hành, đạt
stripping
phèn sắt
UASB
điều hòa
loại B
28
Như vậy qua các quá trình nghiên cứu tổng quan về thành phần, tính chất và
phương pháp xử lý NRR trên Thế Giới và tại Việt Nam cho thấy:
Nhìn chung các phương pháp xử lý là sự kết hợp giữa các phương pháp xử lý
hóa lý học, sinh học, Oxy hóa nâng cao.
Kết quả các phương pháp xử lý đều nhằm mục đích xử lý các hợp chất hữu cơ,
các chất độc hại có trong thành phần NRR về mức quy định.
Trong các phương pháp xử lý trên, hiện nay đều sử dụng phương pháp Oxy hóa
bằng phương pháp fenton. Phương pháp Fenton biến đổi chất khó phân hủy bằng vi
sinh thành chất dễ phân hủy do thay đổi cấu trúc liên kết của các hợp chất này.
Ngoài ra sử dụng quá trình Fenton để xử lý NRR có thể dẫn đến khoáng hóa hoàn
toàn các chất hữu cơ thành CO2, H2O và các ion vô cơ, đồng thời có thể tiến hành ở
nhiệt độ bình thường và không có yêu cầu nào về ánh sáng...
Thành phần tính chất NRR ở các bãi chôn lấp nói chung và NRR bãi chôn
lấp Đình Lập nói riêng đều có hàm lượng các hợp chất hữu cơ cao, khó phân hủy.
Tuy nhiên, hiện nay đa số ở các bãi rác đều xử lý NRR bằng phương pháp Fenton
và được đánh giá hiệu quả cao, ngoài ra còn kết hợp vớ một số các phương pháp xử
lý sinh học, cơ học…do đó trong luận văn này tác giả nghiên cứu sử dụng phương
pháp fenton thông qua chỉ tiêu COD có trong NRR tại phòng thí nghiệm, từ đó đánh
giá được quá trình xử lý COD trong NRR, làm cơ sở để lựa chọn phương pháp xử lý
NRR cho BCL CTR Huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn đạt hiệu quả cao nhất.
29
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC RỈ RÁC VÀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
PHƯƠNG PHÁP FENTON TRONG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TẠI BÃI CHÔN
LẤP RÁC ĐÌNH LẬP
2.1. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC RỈ RÁC
2.1.1. Các nguồn rác thải
- Chất thải rắn sinh hoạt: Bao gồm tất cả các nguồn không phải là nguồn từ
công nghiệp, bệnh viện, công trình xử lý chất thải rắn hay nói cách khác là những
chất thải liên quan tới các hoạt động của con người. Nguồn tạo thành chủ yếu là các
khu dân cư, các cơ quan trường học, các trung tâm dịch vụ thương mại. Chất thải
sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ thuỷ tinh, gạch ngói vỡ, đất đá,
cao su,chất dẻo, thực phẩm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre gỗ,
giấy, rơm rạ, xác động vật.
- Chất thải thực phẩm: Bao gồm các thức ăn thừa, rau quả…loại chất thải này
mang bản chất dễ phân huỷ sinh học, quá trình phân huỷ tạo ra các mùi khó chịu,
đặc biệt trong thời tiết nóng ẩm. Ngoài các loại thức ăn thừa từ gia đình còn có thức
ăn từ các bếp ăn tập thể, các nhà hàng khách sạn, khu kí túc xá, chợ…
- Chất thải trực tiếp từ động vật chủ yếu là phân bao gồm phân người và
phân các loại động vật khác.
- Chất thải lỏng chủ yếu là bùn ga cống rãnh, là chất thải ra từ các khu vực
sinh hoạt của dân cư.
- Tro và các chất thải dư thừa khác bao gồm: các loại vật liệu sau khi đốt
cháy các sản phẩm sau khi đun nấu bằng than củi và các chất dễ chaý khác trong gia
đình, trong các kho của các công sở, cơ quan, xí nghiệp.
- Chất thải rắn từ đường phố có thành phần chủ yếu là các cây que, ni lon,
bao bì sản phẩm…
- Chất thải công nghiệp: Là các chất thải từ các hoạt động sản xuất Công
nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Nguồn phát sinh bao gồm phế thải từ vật liệu trong
quá trình sản xuất Công nghiệp, tro xỉ, trongcác nhà máy nhiệt điện phế thải từ
30
nhiên liệu phục vụ quá trình sản xuất, trong qui trình công nghệ, khi đóng gói bao bì
sản phẩm .
- Chất thải nông nghiệp: Là những chất thải và mẫu thải thừa thải ra từ các
hoạt động nông nghiệp thí dụ như : trồng trọt, thu hoạch, chất thải ra từ các hoạt
động chế biến các sản phẩm nông nghiệp, của các lò mổ…
2.1.2. Tính toán lượng rác thải
Căn cứ vào dân số hiện trạng:
Dân số hiện trạng của thành phố Lạng Sơn và các thị trấn huyện thị theo số
liệu của Cục thống kê tỉnh Lạng Sơn đến năm 2014 như sau:
Bảng 2.1. Dân số hiện trạng năm 2014 [4]
Thành phố Lạng Sơn
82278
1
Thị trấn Hữu Lũng
8414
2
Thị trấn Đồng Mỏ
6322
3
Thị trấn Chi Lăng
5603
4
Thị trấn Cao Lộc
6382
5
Thị trấn Lộc Bình
7324
6
Thị trấn Na Dương
7274
7
Thị trấn Đình Lập
3563
8
1676
Thị trấn nông trường Thái Bình
9
Tính toán lượng rác thải hiện trạng và dự báo giai đoạn 2015 đến 2035.
- Theo Quyết định số 04/2008/QĐ-BXD ngày 03/4/2008 của Bộ xây dựng
V/v ban hành “Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về Quy hoạch đô thị” quy định lượng
rác thải phát sinh như sau:
Đô thị loại II : 1,0Kg/người/ng.đêm.
Đô thi loại IV : 0,9Kg/người/ng.đêm.
×
q
tc RT
=
Q
* Lượng rác thải hiện trạng được xác định theo công thức:
HT RT
× 365 Ds 1000
(Tấn/năm) [10] Trong đó:
31
HT
RTQ là lượng rác thải hiện trạng.
tc RTq
là lượng rác thải tiêu chuẩn (theo Quyết định số 04/2008/QĐ-BXD).
Ds là dân số hiện trạng năm 2014.
Bảng 2.2. Lượng rác thải năm 2014
1
Thành phố Lạng Sơn
82278
II
1,00
30.031,47
2
Thị trấn Hữu Lũng
8414
IV
0,90
2.763,999
3
Thị trấn Đồng Mỏ
6322
IV
0,90
2.076,777
4
Thị trấn Chi Lăng
5603
IV
0,90
1.840,586
5
Thị trấn Cao Lộc
6382
II
1,00
2.329,43
6
Thị trấn Lộc Bình
7324
IV
0,90
2.405,934
7
Thị trấn Na Dương
7274
IV
0,90
2.389,509
8
Thị trấn Đình Lập
3563
IV
0,90
1.170,446
9
1676
Thị trấn NT Thái Bình
IV
0,90
550,566
Trên đây là số liệu tính toán lượng rác phát sinh đối với dân số cuối năm
2014, đồng thời là số liệu tính toán lượng rác phát sinh đầu năm 2015.
n
=
Q
Q
1( +×
i
)
* Lượng rác thải năm tính toán được xác định theo công thức:
TT RT
HT RT
(Tấn/năm) [9]
n
×+×
+
−
Q
1(
i
i
)
* Tổng lượng rác thải năm tính toán được xác định theo công thức:
NTK RT
=
Q
TT RT
) i
TT
RTQ là lượng rác thải tính toán.
HT
RTQ là lượng rác thải hiện tại.
(Tấn/năm) [9]
i là hệ số tăng rác thải bình quân năm; i = 5,5% [15]
n là số năm tính toán.
32
Bảng 2.3. Lượng rác thải tính toán từ năm 2015 đến 2035
Lượng rác Tỉ lệ thu gom Lượng rác tích Tỉ lệ rác gia phát sinh STT Năm lũy (Tấn/Năm) % tăng % (Tấn/Năm)
45.558,72 0,6 27.335,23 2015 0 1
48.064,45 0,6 28.838,67 2016 5,50 2
50.570,18 0,6 30.342,11 2017 5,50 3
53.075,91 0,6 31.845,55 2018 5,50 4
55.581,64 0,6 33.348,98 2019 5,50 5
58.087,37 0,6 34.852,42 2020 5,50 6
60.593,10 0,65 39.385,51 2021 5,50 7
63.098,83 0,65 41.014,24 2022 5,50 8
65.604,56 0,65 42.642,96 2023 5,50 9
68.110,29 0,65 44.271,69 2024 5,50 10
70.616,02 0,65 45.900,41 2025 5,50 11
73.121,75 0,7 51.185,22 2026 5,50 12
75.627,48 0,7 52.939,23 2027 5,50 13
78.133,20 0,7 54.693,24 2028 5,50 14
80.638,93 0,8 64.511,15 2029 5,50 15
83.144,66 0,8 66.515,73 2030 5,50 16
85.650,39 0,8 68.520,31 2031 5,50 17
88.156,12 0,85 74.932,70 2032 5,50 18
90.661,85 0,85 77.062,57 2033 5,50 19
93.167,58 0,85 79.192,45 2034 5,50 20
21 95.673,31 0,85 81.322,32 2035 5,50
Căn cứ vào lượng rác thải hiện nay và lượng rác thải tính toán đến năm 2035,
trên địa bàn huyện Đình Lập, thành phố Lạng Sơn và các khu vực lân cận, sau 20
năm đến năm 2035 lượng rác cần xử lý là khoảng 81.322,32 tấn/năm.
33
Trên đây là lượng rác tính toán theo dân số cuối năm 2014 đầu năm 2015 và
dự tính đến năm 2035. Tuy nhiên trong thực tế, lượng rác thu gom và vận chuyển về
BCL tùy theo từng năm, từ 60% lên đến 85% do diều kiện kinh tế phát triển, vấn đề
thu gom và xử lý rác thải được chú trọng nâng cao hơn. Lượng rác còn lại được
người dân đem đi đốt, thu gom chủ yếu được tập hợp tại các bãi thải tự phát, nhỏ.
Do đó lượng rác thực tế tối đa cần chôn lấp đến năm 2035 là 81.322,32 tấn/năm
=> Lựa chọn được công suất xử lý tối đa cho BCL là 82.000 tấn/năm, tương
đương 225 tấn/ngày, đảm bảo tiếp nhận và xử lý rác cho thành phố Lạng sơn và các
thị trấn: Hữu Lũng, Đồng Mỏ, Chi Lăng, Cao Lộc, Lộc Bình, Na Dương, Đình Lập,
Nông Trường Thái Bình đến năm 2035.
2.1.2. Tính toán lượng nước rỉ rác
Các thông số cho tính toán :
Diện tích khu chôn lấp: 3,2 ha. Trong đó:
Diện tích ô chôn lấp số 1: 1,6 ha
Diện tích ô chôn lấp số 2: 1,6 ha
Khối lượng chất thải cần chôn lấp là 225 tấn/ngày.
Lượng nước mưa trung bình tháng cao nhất 365 mm/tháng (tháng VII) [4].
Độ bốc hơi tự nhiên trung bình trong khu vực là 3,8mm/ngày [4]
Theo cân bằng nước đối với toàn bộ các hố chôn lấp trong bãi :
Qw = Sw + Ww + Lw – Pw - Ew
Trong đó:
Qw – lượng nước rò rỉ từ bãi rác;
Sw – lượng nước ngấm vào từ phía trên;
Ww – lượng nước do thay đổi độ ẩm của rác và vật liệu phủ bê mặt;
Có thể tính gần đúng Ww = ∆CwG/100p p – khối lượng riêng của nước (tấn/m3). ở 250C, p = 0,99708 [7].
∆Cw – chênh lệch độ ẩm giữa rác đưa vào và rác trong hố (%)
G – lượng rác đưa vào chôn lấp;
Lw – lượng nước từ đất thấm vào;
34
Pw – lượng nước tiêu thụ cho các phản ứng;
Ew – lượng nước bốc hơi.
a) Lượng nước thấm vào từ phía trên (Sw)
Lượng mưa tính toán là (hệ số thấm là 1,5): theo [15] lượng mưa lớn nhất
vào tháng 7 năm 2014 là 360mm, (tháng 7 có 31 ngày)
1,5 x = 17,66 mm/ngày 365 31
Lượng nước trên bề mặt hố chôn lấp: 16.000m2 x 17,66 mm/ngày = 282,560 m3/ngày
Lượng nước mưa bị ngấm vào các hố khác (đã hoàn thành chôn lấp từ trước)
bằng khoảng 20% lượng nước mưa trên bề mặt của một hố chôn sẽ là:
20% x 282,560 = 56,512 m3/ngày.
Toàn bộ lượng nước mưa khác điều được thu gom và thoát ra ngoài thì lượng
nước mưa ngấm xuống từ phía trên sẽ là:
Sw = 282,560 + 56,512= 339,072 m3/ngày.
Lượng nước do thay đổi độ ẩm b)
Độ ẩm trung bình của rác là 60 – 65%, chọn 60% [10]
Thành phần chất hữu cơ trong rác thải của TP. Lạng Sơn là khoảng 77,8%.
Nếu giả thiết rằng độ ẩm trong các thành phần khác không đổi và có 90%
chất hữu cơ phân hủy thì lượng nước tạo thành do thay đổi độ ẩm khi bị nén ép là:
60% x 77,8% x 90% = 42,012%
Khối lượng rác thải được thu gom lớn nhất là 225 tấn/ngày, lượng nước sinh
ra do thay đổi độ ẩm sẽ là:
Ww = (225 x 42,012%)/0,99708 = 94,8 m3/ngày.
c) Lượng nước tiêu thụ cho các phản ứng (Pw)
Lượng rác đưa vào lớn nhất hàng ngày là 280tấn/ngày, lượng rác hữu cơ
trong đó là:
225 x (1 – 60%) x 77,8% = 70,02 tấn/ngày.
Lượng nước tiêu thụ cho phản ứng:
35
Pw = 70,02 x 90% x 0,18/0,99708 = 11,38 m3/ngày.
Lượng nước bốc hơi d)
Bốc hơi nước từ rác chỉ xảy ra đối với các hố đang hoạt động. Do đó, lượng
bốc hơi tự nhiên sẽ là: (giả sử chôn đầy hố chôn 1 rồi chuyển sang hố chôn 2) (diện tích 2 ô chôn lấp là 4 ha =40.000m2)
32.000m2 x 3,8mm/ngày = 121,6 m3/ngày.
Lượng khí thải phát sinh từ các hố rác là: 70,02 tấn/ngày x 90% x 0,8 m3/kg = 50.414,4 m3/ngày.
Lượng nước bốc hơi cùng khí: 50.414,4 x 0,03524/997,08 = 1,782 m3/ngày.
Lượng nước bay hơi là: Ew =121,6 + 1,782 = 123,382 m3/ngày.
Lưu lượng NRR lớn nhất từ 2 ô chôn lấp rác (đối với lượng rác lớn nhất vào
năm 2035):
Qw = 339,072 + 94,8 –11,38 –123,382= 299,11 m3/ngày
Trên đây là lượng nước rò rỉ được tính từ ô chôn lấp số 1 và ô chôn lấp 2
(diện tích ô chôn lấp 1 bằng diện tích ô chôn lấp 2).
Lựa chọn công suất xử lý NRR cho BCL CTR huyện Đình Lập là 300
m3/ngày.đêm.
2.2. NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC TẠI BÃI
CHÔN LẤP HUYỆN ĐÌNH LẬP
Từ các công nghệ xử lý NRR trên thế giới và tại Việt Nam (đã trình bày phần
chương 1) cho thấy các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý NRR phụ thuộc vào:
N-NH3 có hàm lượng cao trong NRR, đặc biệt là các bãi rác mới. Việc xử lý N-
NH3 là rất quan trọng, thường là trước xử lý sinh học vì như vậy sẽ giúp cho cân bằng hơn
các chất dinh dưỡng có trong nước rác đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiệu quả.
NRR sau xử lý sinh học còn có hàm lượng COD rất cao nên các kỹ thuật lọc
màng hay oxi hóa bằng chất oxi hóa mạnh đảm bảo ồng độ COD đạt tiêu chuẩn. Công
nghệ oxi hóa đảm bảo dễ hoạt động hơn so với công nghệ màng vì công nghệ màng đòi
36
hỏi nước rác trước khi vào lọc màng phải đảm bảo có hàm lượng SS thấp – mà việc
này khó đảm bảo ổn định được.
Các Trạm XL NRR thiếu một trong các công đoạn trên đều khó đạt được tiêu
chuẩn quy định.
Ngày 10 tháng 9 năm 2013 UBND tỉnh Lạng Sơn đã có quyết định số 1299/QĐ
- UBND phê duyệt “Dự án đầu tư xây dựng công trình Bãi xử lý rác thải huyện Đình
Lập, tỉnh Lạng Sơn” trong đó có hạng mục xử lý NRR, Dự án đã thiết kế hệ thống xử
lý NRR cho BCL. Quy trình xử lý như sau: NRR được thu từ các hố thu cho chảy lần
lượt qua các hồ chứa NRR, hồ sinh thái rồi ra nguồn tiếp nhận, ( thể hiện trên Hình 1.2
Sơ đồ tổng mặt bằng BCL CTR Đình Lập)
NRR => hồ chứa NRR => hồ sinh thái => nguồn tiếp nhận [14]
Tuy nhiên, thành phần của NRR phức tạp và khó xử lý, dây chuyền trên hoàn
toàn không đáp ứng được các tiêu chuẩn của QCVN 25:2009/BTNMT (Quy chuẩn Kỹ
thuật Quốc gia về Nước thải của Bãi chôn lấp Chất thải rắn) cột B.
Trên cơ sở đó, cùng với một số các công trình tiêu biển tại Việt Nam đã nghiên
cứu và xử lý hiệu quả, tác giả đề xuất lựa chọn công nghệ xử lý NRR cho BCL CTR
huyện Đình Lập gồm các quá trình xử lý hóa lý, xử lý sinh học và đặc biệt là quá trình
xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy thông qua phản ứng oxy hóa hóa nhằm tạo ra một
lượng lớn các chất trung gian có hoạt tính cao, dễ phân hủy.
Công trình xử lý được thiết kế sơ bộ như sau:
NRR => Bể điều hòa => Xử lý sinh học => Oxy hóa Fenton => Nguồn tiếp nhận
Hiện nay theo nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới, có nhiều phương
pháp Oxy hóa nâng cao, như: Phương pháp oxy hóa dùng tác nhân là H2O2 , Phản ứng với tác nhân Fenton (H2O2/ Fe2+), Phương pháp oxy hóa dùng tác nhân là
ozone… tuy nhiên em lựa chọn phương pháp cho NRR phản ứng với tác nhân Fenton (H2O2/ Fe2+) vì quá trình Fenton có ưu việt hơn các phương pháp Oxy hóa
còn lại ở chỗ tác nhân H2O2 và muối sắt tương đối rẻ, có sẵn, dễ vận chuyển, dễ sử
dụng trong khi hiệu quả ôxi hóa nâng cao cao hơn rất nhiều so với sử dụng H2O2
một mình, đồng thời không gây ra các chất độc hại hoặc các chất có màu trong quá
37
trình xử lý. Ngoài ra sử dụng quá trình Fenton để xử lý NRR có thể dẫn đến khoáng
hóa hoàn toàn các chất hữu cơ thành CO2, H2O và các ion vô cơ, đồng thời có thể
tiến hành ở nhiệt độ bình thường và không có yêu cầu nào về ánh sáng. Tác nhân
này có hiệu quả rõ ràng, dễ dàng lưu kho và an toàn.
2.3. PHƯƠNG PHÁP FENTON
2.3.1. Giới thiệu phương pháp Fenton
2.3.1.1. Cơ sở lý thuyết phương pháp Fenton
Hệ chất Fenton gồm dung dịch H2O2 và xúc tác Fe2+, được ứng dụng để xử
lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và các hợp chất hữu cơ độc hại.
Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH =3-5, với sự có mặt của xúc tác Fe2+, Mn2+, Cu2+, Cr3+,…và H2O2. Nếu pH quá cao, sẽ gây kết tủa
hydroxit và nó phân hủy H2O2 thành oxy nguyên tử. Các phản ứng như sau:
H2O2 + Fe2+ --> Fe3+ + OH- + *OH Xúc tác Fe2+ tan trong nước, cần thiết để tạo ra gốc hydroxyl có hoạt tính oxy hóa rất mạnh. Fe3+ không tạo gốc hydroxyl và ít tan ở pH = 5-6. Ở điều kiện pH thích hợp, Fe3+ có thể được tái sinh trở thành sắt II với sự tham gia của H2O2 :
H2O2 + Fe3+ --> Fe2+ + H+ + *OOH
Phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ diễn ra như sau: RHX + H2O2 --> H2O + X- + CO2 + H+
RHX: hợp chất hữu cơ
X: đại diện cho halide ( chất gồm halogen và nguyên tố hay gốc khác)
Nếu hợp chất không có halogen thì phản ứng chỉ tạo ra CO2 và H2O.
2.3.1.2. Ứng dụng của phương pháp Fenton
Quá trình oxy hóa có vai trò:
- Biến đổi chất khó phân hủy thành chất dễ phân hủy do thay đổi cấu trúc
liên kết của các hợp chất này.
- Biến đổi các chất không thể phân hủy hay độc hại thành chất có thể phân
hủy được do thay đổi cấu trúc liên kết, hoặc thành phần của các hợp chất này, biến
chúng thành các hợp chất ít hoặc không còn gây độc hại.
38
Oxy hóa triệt để, biến các hợp chất cacbon hữu cơ thành CO2.
Quá trình này có thể áp dụng cho nước thải, bùn thải hay đất ô nhiễm để:
- Khử COD, BOD.
- Giảm tính độc.
- Tăng khả năng phân hủy sinh học.
- Khử trùng.
- Khử màu và mùi.
Một số ứng dụng điển hình của quá trình Fenton trong xử lý nước thải tại
Việt Nam gồm:
- Ứng dụng quá trình Fenton trong xử lý nước thải dệt nhuộm;
- Ứng dụng quá trình Fenton trong xử lý nước rỉ rác từ BCL;
- Ứng dụng quá trình Fenton trong xử lý nước thải sản xuất giấy;
- Ứng dụng quá trình Fenton trong xử lý nước thải sản xuất thuốc trừ
sâu…[7]
2.3.2. Nguyên vật liệu và phương pháp nghiên cứu
2.3.2.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu
- Thời gian lấy mẫu: mẫu lấy ngày 15/4/2015
- Vị trí lấy mẫu: Mẫu NRR được lấy tại 2 thời điểm khác nhau sau bể
Aerotank, tại BCL CTR Văn Lãng – Lạng Sơn
- Phương pháp lấy mẫu: Kỹ thuật lấy mẫu, vận chuyển bảo quản mẫu theo
tiêu chuẩn TCVN 6663-1/2011.
- Bảo quản mẫu: Mẫu sau khi chuyển về phòng thí nghiệm được bảo quản
lạnh bằng tủ lạnh ở nhiệt độ 2-40C tại phòng hóa nghiệm thuộc Liên đoàn Quy
hoạch và Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, Số 10 - Ngõ 42 - Đường Trần Cung -
Nghĩa Tân - Cầu Giấy - Thành phố Hà Nội.
39
Hình 2.1. Vị trí lấy mẫu NRR sau bể Aerotank của Trạm xử lý NRR BCL Văn Lãng
Do BCL CTR Văn Lãng là nơi chôn lấp rác thải cho toàn bộ huyện Văn Lãng,
Đình Lập, do đó thành phần, tính chất cũng như chất lượng NRR được coi gần như
tương ứng với chất lượng NRR BCL CTR Đình Lập sau khi đi vào hoạt động.
Ngoài ra mẫu được lấy sau bể Aerotank vì sau quá trình xử lý sinh học, hàm
lượng một số các hợp chất hữu cơ còn cao và khó phân hủy, các hợp chất hưu cơ
khó phân hủy sinh học như axit humic và axit fulvic trong NRR, do đó việc lấy sau
bể Aerotank nhằm thí nghiệm để xác định hiệu quả xử lý các hợp chất hữu cơ cao
và khó phân hủy thông qua qua quá trình Fenton.
Sau đây là bảng một số chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng NRR BCL
Văng Lãng:
Bảng 2.4. Thành phần NRR BCL Văn Lãng sau xử lý Aerotank
1
mg/l
189
193
191
50
BOD5
2
COD
mg/l
918
922
920
300
3
mg/l
410
440
430
25
N-NH3
4 Nitơ tổng mg/l
-
-
-
60
Nhận xét: Qua bảng số liệu trên cho thấy sau bể xử lý sinh học Aerotank của
BCL Văn Lãng, các chất hữu cơ cao hơn QCVN 25:2009, đặc biệt hàm lượng N cao
hơn quy chuẩn gấp hơn 17 lần. Tuy nhiên, qua bảng số liệu trên cho thấy, tỷ lệ
BOD5/COD = 0,2 <0,5 giúp cho quá trình oxy hóa Fenton đạt hiệu quả cao.
40
3.2.2.2. Phương pháp và quy trình thí nghiệm.
- Phương pháp thí nghiệm [11]
Kế thừa kết quả nghiên cứu của Th.S Đào Sỹ Đức và cộng sự năm 2009 (Tạp
chí phát triển KH&CN, tập 12, số 05 – 2009 - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên,
ĐHQG Hà Nội) [6] . Để phản ứng Fenton đạt được được kết quả tốt nhất thì các
thông số có giá trị như sau:
- Nồng độ H2O2 là 600mg/l - Fe2+ ở dạng FeSO4.7H2O
- pH = 3.5
- Thời gian phản ứng là 120 phút - Tỉ lệ H2O2/ Fe2+ là 2:1
Do đó em tiến hành làm thí nghiệm Fenton với tỉ lệ và các thông số như trên.
Bước 1: Dung dịch mẫu ban đầu có thể tích 100ml được điều chỉnh pH về
khoảng mong muốn bằng dung dịch HCL (1:1), NH4OH (1:1)
Bước 2: Thêm xúc tác Fe2+ dưới dạng là FeSO4.7H2O dung dịch vào mẫu
NRR với nồng độ xác định.
Bước 3: Tiếp tục cho từ từ một thể tích V(ml) dung dịch H2O2 (600 mg/l)
vào hỗn hợp trên. Thể tích chất oxy hóa được tính toán nhằm đạt được nồng độ để
xử lý như mong muốn. Lúc này phản ứng xảy ra
Bước 4: Sau khi để phản ứng xảy ra trong thời gian nhất định, cần thêm xúc
tác K2Cr2O7 với liều lượng cho sẵn để đo COD
Bước 5: Gia nhiệt mẫu ở nhiệt độ và thời gian xác đinh
Bước 6: Sau khi gia nhiệt lấy ra để nguội và đưa vào máy trắc quang Hanna
model HI 83099 để tiến hành đo COD.
2.3.3. Tiến hành thí nghiệm
2.3.3.1. Chuẩn bị hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
- Địa điểm thí nghiệm: Tại phòng hóa nghiệm thuộc Liên đoàn Quy hoạch và
Điều tra tài nguyên nước miền Bắc, tại Số 10 - Ngõ 42 - Đường Trần Cung - Nghĩa
Tân - Cầu Giấy - Thành phố Hà Nội.
41
- Hóa chất và dụng cụ thí nghiệm
- Dụng cụ gồm: Cốc, đũa thủy tinh, bình tam giác, erlen, pipet, bóp cao su,
bình nước cất, ống đong.
- Hóa chất: H2O2 (600 mg/l), FeSO4.7H2O, HCL (1:1), NH4OH (1:1),
K2Cr2O7, nước cất.
- Thiết bị: Cân phân tích, Máy đo pH, Máy trắc quan Hanna model HI
83099, bộ phá mẫu Hanna model HI 839800 – 02 (230 VAC).
- Mẫu: NRR được lấy tại bể Aerotank của BCL CTR Văn Lãng - Lạng Sơn.
NRR sau Aerotank
HCL (1:1), NH4OH (1:1) điều chỉnh pH NRR có pH thích hợp
H2O2/ Fe2: 2/1
NRR có H2O2 , Fe2
Khuấy đều Để phản ứng xảy (120 phút)
Lắc đều
3 mẫu NRR + K2Cr2O
Máy đo COD 120p’ (máy trắc quan Hanna model HI 83099)
Hình 2.2. Quy trình thí nghiệm Fenton
42
Sau khi chuẩn bị đầy đủ các hóa chất và dụng cụ, tác giả tiến hành thí
nghiệm, quy trình thí nghiệm như sau:
- Lấy NRR cho vào 2 cốc, mỗi cốc 100ml.
- Cho từ từ 3ml H2O2 (nồng độ 600 mg/L) và 1,5ml FeSO4.7H2O (để đảm
bảo tỉ lệ H2O2/ Fe2: 2/1) vào mỗi cốc.
- Điều chỉnh pH về 3,5 bằng dung dịch HCL (1:1), NH4OH (1:1) (Nếu pH
quá cao, sẽ gây kết tủa hydroxit và nó phân hủy H2O2 thành oxy nguyên tử)
- Khuấy đều mẫu bằng 2 đũa thủy tinh sau đó để yên cho phản ứng oxy hóa
xảy ra trong vòng 120phút.
- Sau 120 phút phản ứng, quan sát thấy nước NRR chuyển màu xanh nhạt.
- Hút chính xác 2ml mẫu cho vào 3 ống nghiệm (mỗi ống 2ml) và đánh dấu
thứ tự các ống lần lượt là 1, 2, 3. Thêm vào ống còn lại 2ml nước cất và đánh dấu
thí nghiệm là mẫu 4 (mẫu trắng).
- Giữ nguyên mẫu 1 làm mẫu ban đầu và tiến hành thí nghiệm với mẫu 2, 3,
sử dụng phương pháp Fenton. Các ống 1,2,3,4 được sử dụng đã có sẵn hóa chất
K2Cr2O7 với liều lượng cho sẵn để làm COD cho trước. Đậy chặt nắp 4 ống lại và
lắc đều ống vài lần. (khi trộn, lắc đều phản ứng xảy ra trong ống nghiệm tỏa nhiệt
làm nóng).
- Sau đó gia nhiệt trước 4 ống nghiệm (1,2,3,4) bằng bộ phá mẫu Hanna
model HI 839800 – 02 (230 VAC) đến nhiệt độ 1500C trong 2 giờ.
- Khi kết thúc quá trình đun, tắt bộ phá mẫu đem 4 mẫu ra giá để nguội ống thử đợi 20 phút để những ống này nguội (tới khoảng 120oC), (lúc này không lắc hay
đảo ống nữa vì mẫu có thể bị đục)
- Lần lượt chuyển các mẫu vào thang đo của máy trắc quan Hanna model HI
83099, đảm bảo bộ chuyển khít vào thang đo
- Chọn chương trình đo COD
- Đưa mẫu trắng vào khoang ống thử (mẫu số 4)
- Nhấn Zero và máy thực hiện chuẩn zero. Khi quá trình đo mẫu trắng (mẫu
số 4) kết thúc màn hình sẽ hiển thị - 0.0 – máy đã sẵn sàng để đo.
43
- Sau đó lấy mẫu trắng ra và đưa ống số 1 thử vào khoang thử (thử COD đầu
vào), kết thúc quá trình đo, màn hình hiển thị 920 mg/l, đây chính là nồng độ COD
của NRR sau quá trình xử lý ở bể Aerotank của hệ thống xử lý NRR BCL Văn
Lãng, Lạng Sơn (cũng là nồng độ COD tiền xử lý Fenton)
2.3.4. Kết quả thí nghiệm
Sau khi tiến hành thí nghiệm theo trình tự trên, lấy mẫu 1 ra và lần lượt đưa
ống thử 2,3 vào khoang thử, nhấn Read máy tiến hành đo kết thúc quá trình đo, màn
hình hiển thị với ống thử số 2 là 258 mg/l, đối với ống thử số 3 là 259 mg/l. COD2
= 258 (mg/l); COD3= 259 (mg/l)
Qua quá trình đo nồng độ COD trước và sau khi thực hiện phản ứng Fenton,
tính được hiệu quả xử lý COD như sau:
- ECOD2 = 1 – COD2/COD1 = 1 –258/920 = 71,95 (%)
- ECOD3 = 1 – COD3/COD1 = 1 –259/920 = 72 (%)
- Tính trung bình hai kết quả.
- ECOD= (ECOD2 + ECOD3 )/2 = (71,9+72)/2 = 72 (%)
Vậy hiệu suất xử lý COD là 72%
Bảng 2.5. Hiệu quả xử lý COD thông qua phản ứng Fenton
Stt Chất ô nhiễm Đơn vị Trung bình
1 mg/l 920 CODvào
2 mg/l 259 CODra
3 Hiệu quả xử lý % 72
Từ đó có thể đánh giá được hiệu quả xử lý của phương pháp này là ECOD =
72 (%); cho thấy đây là phương pháp xử lý với hiệu quả cao, phản ứng xảy ra nhanh
chóng. COD của NRR trước xử lý là 920 mg/l vượt quá tiêu chuẩn cho phép xả thải
đối với NRR, tuy nhiên sau xử lý thì COD đầu ra chỉ còn 258,5 mg/l < 300 mg/l (So
với QCVN 25:2009/BTNMT [1]
Như vậy, trong xử lý NRR sử dụng phương pháp Fenton cho các bậc cao hơn
nhằm nâng cao hiệu quả xử lý NRR và nước thải chứa các hợp chất hữu cơ khó
phân hủy khác.
44
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BÃI CHÔN LẤP
HUYỆN ĐÌNH LẬP
3.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
Đề xuất công nghệ xử lý NRR Đình lập dựa vào các yếu tố sau:
- Công suất BCL
- Chất lượng nước sau xử lý
- Thành phần tính chất tương ứng NRR Đình Lập
- Hiệu quả quá trình xử lý
- Diện tích đất sẵn có của BCL
Yêu cầu về năng lượng, hóa chất các thiết bị sẵn có trên thị trường.
Các thông số đầu vào Lưu lượng NRR đầu vào
Theo tính toán tại mục 2.1 chương 2, lượng NRR tính toán được tại BCL Đình Lập là 300m3/ngày đêm. Ta có: Lưu lượng NRR: Q = 300 m3/ngày_đêm
tb = 12,5 m3/h Lưu lượng giờ trung bình: Qh
tb = 3,47x10-3 m3/s = 3,47 l/s
Lưu lương giây trung bình: Qs Thành phần, tính chất NRR đầu vào
Để thiết kế hệ thống xử lý NRR cho BCL CTR Đình Lập, tác giả dựa trên
các thông số ô nhiễm chính đồng thời là chất hữu cơ đặc trưng cơ bản của NRR của
BCL Văn Lãng – Lạng Sơn [13].
BCL Văn Lãng – Lạng Sơn là BCL CTR sinh hoạt của, NRR ở đây sẽ đặc
trưng cho thành phần tính chất của rác Lạng Sơn, tương ứng với đó là thành phần
tính chất NRR cho BCL CTR Đình Lập. Các thông số đặc trưng như sau:
Bảng 3.1. Nồng độ một số thành phần trong NRR BCL Văn Lãng [13]
1
mg/l
1150
2
mg/l
3332
3
mg/l
138
NH4
45
Thông số thiết kế hệ thống xử lý NRR cho BCL CTR huyện Đình Lập như sau:
Bảng 3.2. Nồng độ thành phần các chất hữu cơ thiết kế
QCVN 25:2009/BTNMT STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ đầu vào Cột B2
1 2 3 mg/l mg/l mg/l 50 300 25 BOD5 COD +-N NH4
1150 3332 180 QCVN 25:2009 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia vể nước thải của BCL CTR
Cột B2 quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong
nước thải bãi chôn lấp chất thải rắn xây dựng mới kể từ ngày 01 tháng 01 năm
2010 khi xả vào các nguồn nước không dùng cho sinh hoạt [14]
Nhận xét: qua bảng số liệu trên cho thấy hàm lượng các chất hữu cơ có trong
NRR lớn hơn nhiều lần so với QCVN 25:2009/BTNMT, cụ thể BOD5 lớn hơn 11
lần, COD lớn hơn gần 10 lần, N lớn hơn 8 lần. Đặc trưng cơ bản của NRR là ô
nhiễm hữu cơ cao nên cần có biện pháp xử lý phù hợp bằng các phương pháp hóa
lý, sinh học…
Toàn bộ lượng NRR này được thu gom theo hệ thống thu gom của BCL tập
trung về hồ chứa, qua hệ thống xử lý đạt QCVN 29:2009/BTNMT cột B trước khi
thải ra môi trường. Do đó cần có biện pháp xử lý phù hợp đảm bảo về mặt kinh tế
và hiệu quả về môi trường trước khi thải ra ngoài.
Khi lựa chọn phương án xử lý cần quan tâm đến các vấn đề về thành phần,
tính chất, lưu lượng của NRR; tiêu chuẩn thải ra môi trường.
3.2. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
3.2.1. Phương án 1
3.2.1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL Đình Lập phương án 1 như sau:
46
Hình 3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL huyện Đình Lập – phương án 1
3.1.1.2. Thuyết minh nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý NRR
NRR được thu gom vào hố thu, sau đó bơm lên hồ chứa (tận dụng hồ chứa
NRR theo dự án đã được phê duyệt) qua hệ thống bơm đưa vào bể điều hòa.
Chức năng của bể điều hòa là điều chỉnh sự biến thiên lưu lượng nước thải, điều
hòa lưu lượng nước thải. Bể điều hòa còn có tác dụng tránh sự biến động hàm
lượng chất hữu cơ, kiểm soát độ pH của nước thải.
Tiếp theo NRR sẽ tiếp tục được đi qua song chắn rác và bể lắng cát, tại
đây rác thải được loại bỏ tại song chắn rác, các phần tử cát có đường kính lớn
hơn 0,2 mm sẽ được giữ lại tại đây để tránh gây cản trở cho quá trình phân hủy
sinh học các chất hữu cơ tại các công trình xử lý tiếp theo. Cát lắng lại tại bể
lắng cát sẽ được thu gom, đổ lại khu chôn lấp.
NRR sau khi qua bể lắng cát kết hợp song chắn rác tiếp tục đi vào bể kỵ
khí. Theo nguyên tắc lắng và phân huỷ sinh học kỵ khí nước thải đi theo đường
dích dắc nhờ các vách ngăn mỏng, hoặc các ống PVC hướng dòng đặt trong bể,
hướng dòng nước chuyển động lên và xuống. Khi nước thải chuyển động từ dưới
lên trên, nó sẽ đi xuyên qua lớp bùn đáy bể. Các vi khuẩn kỵ khí có rất nhiều
trong lớp bùn cặn đáy bể, sẽ hấp thụ, phân hủy các chất hữu cơ có trong nước
thải, đồng thời cặn cũng được giữ lại và phân hủy. Các vách ngăn còn cho phép
47
tăng hệ số sử dụng thể tích bể, tránh các vùng nước chết. Ngăn lọc kỵ khí được
bố trí ở cuối bể tiếp tục xử lý các chất lơ lửng và hữu cơ còn trong nước thải.
Bùn thải ở đây sẽ được thu gom vận chuyển đổ đi.
Sau khi qua bể kỵ khí, NRR tiếp tục được đưa sang bể hiếu khí. Quá trình
bằng vi sinh vật trong điều kiện có oxy để cho sản phẩm là CO2, H2O, NO3
phân hủy chất bẩn hữu cơ bằng công nghệ sinh học hiếu khí là quá trình lên men - và 2-. Trong quá trình xử lý hiếu khí các chất bẩn phức tạp như protein, tinh bột, SO4
chất béo… sẽ bị phân hủy bởi các men ngoại bào cho các chất đơn giản là các
axit amin, các axit béo, các axit hữu cơ, các đương đơn… Các chất đơn giản này
sẽ thấm qua màng tế bào và bị phân hủy tiếp tục hoặc chuyển hóa thành các vật
liệu xây dựng tế bào mới bởi quá trình hô hấp nội bào cho sản phẩm cuối cùng là
CO2 và H2O.
NRR qua bể hiếu khí tiếp đến sẽ được đưa sang bể lắng 2. Nhiệm vụ của
bể lắng đợt 2 là lắng các màng vi sinh vật được hình thành trong quá trình xử lý
sinh học hiếu khí ở bể Hiếu khí. Nước thải theo máng chảy vào ống trung tâm
(kết thúc ở loe hình phễu). Sau khi ra khỏi ống trung tâm nước thải va vào tấm
chắn và thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước
đã lắng trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể ra ngoài khi nước thải
dâng lên theo thân bể thì cặn thực hiện một chu trình ngược lại. Bùn dư từ bể
lắng 2 sẽ được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí để tiếp tục xử lý nước thải. Bùn thải
sẽ được thu gom và thải bỏ. Sau đó NRR được dẫn qua bể Oxy hóa Fenton, tại
đây châm hóa chất để làm Fenton.
Tiếp theo NRR sẽ được đưa sang bãi lọc ngầm trồng cây. Tại đây, khi
chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với bề mặt của
các hạt vật liệu lọc và vùng của thực vật trồng trong bãi lọc. Vùng ngập nước
thường thiếu ôxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng ôxy
đáng kể từ hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ. Cũng có
một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt, giáp giữa nước và không khí. Các
loại cây trồng trong bãi lọc ngập nước là cây sậy và cây dong riềng.
NRR sau khi xử lý tại Bãi lọc ngầm được dẫn qua hồ siinh học (tận dụng
hồ sinh học theo dự án đã được phê duyệt) trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Hồ
48
sinh học đóng vai trò chứa và điều hòa nước thải và chỉ thị chất lượng nước đã
qua xử lý, sinh vật chỉ thị là thực vật nổi. Sau khi xử lý tại đây, nước thải đạt tiêu
chuẩn sẽ thải ra ngoài môi trường.
3.2.2. Phương án 2
Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL Đình Lập phương án 2 như sau:
NRR
Hồ chứa NRR
Bể điều hòa
V - Notch
Bể UASB
Máy thổi khí Bùn
Tuần hoàn bùn
Bùn dư Bể Anoxic
Tuần hoàn bùn
Bể Arotank
H2SO4
Bể lắng 2 Bể nén bùn
Bể phản ứng H2O2 + Fe2+
Bể lắng trung hòa
bùn Chôn lấp bùn
Bể khử trùng
Hồ sinh học
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý NRR BCL huyện Đình Lập – phương án 2
49
3.2.2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác theo phương án 2
NRR từ hố thu được bơm lên hồ chứa NRR của BCL (tận dụng hồ chứa
theo dự án đã được phê duyệt), hồ chứa nước rác – vừa có tác dụng điều hòa, vừa
có tác dụng xử lý một phần chất ô nhiễm thông qua các quá trình lắng, bay hơi,
xử lý sinh học tự nhiên, NRR được bơm lên bể điều hòa, tại bể điều hòa có bố trí
hệ thống khuấy trộn hoặc hệ thống sục khí nhằm tạo sự xáo trộn đều các chất ô
nhiễm trong toàn bộ thể tích NRR tránh việc lắng cặn, lên men tạo mùi hôi, bên
cạnh đó cũng giúp oxi hóa một phần chất hữu cơ. Trong bể điều hòa dùng bơm
chạy luân phiên nhau cấp NRR lên thiết bị đo lưu lượng V-notch, được điều
khiển bằng rơle thời gian và phao mức điều khiển: phao báo cạn cho bơm, phao
báo chạy bơm, phao báo tràn.
Tiếp đó NRR từ thiết bị đo lưu lượng V-notch sẽ được đưa về bể xử lý
sinh học kỵ khí UASB. NRR được bố trí phân phối một cách đồng đều trên toàn
bộ tiết diện tháp đồng thời được đưa từ dưới lên nhằm tận dụng áp lực của nước
để khuấy trộn nhằm tăng khả năng tiếp xúc của NRR với vi sinh vật dẫn đến làm
tăng tốc độ phân hủy chất hữu cơ. Sản phẩm của quá trình phân hủy là khí gas
CH4, có thể được dùng như một sản phẩm phụ của quá trình xử lý.
Sau khi ra khỏi bể UASB, NRR được đưa vào bộ phận xử lý thiếu khí là - sang bể Anoxic để khử nitơ. Bể thiếu khí có chức năng xử lý nitơ ở dạng NO3
N2 , chuyển hóa COD (một phần trong nước thải vào và một phần trong bùn tuần
hoàn) thành CO2 và đồng thời thực hiện chức năng xử lý bùn dư.
Quá trình Nitrat hóa xảy ra như sau: Hai chủng loại vi khuẩn chính tham
các loại vi khuẩn này sẻ khử Nitrat (NO3
- → NO2
gia vào quá trình này là Nitrosonas và Nitrobacter. Trong môi trường thiếu oxy, -) theo chuỗi chuyển -) và Nitrit (NO2 - → N2O → N2↑ Khí nitơ phân tử N2 tạo thành sẽ thoát khỏi hóa: NO3
nước và ra ngoài.
Phương trình năng lượng sử dụng methanol, ammonia-N làm chất
nhận
electron được viết như sau:
50
- + 2,5CH3OH + 0,24H2CO3 → 0,5C5H7O2N + 0,5N2↑ + 4,5 H2O +
NO3 - 0,5HCO3
Tiếp đó NRR được dẫn xuống bể xử lý hiếu khí (aerotank). Tại đây, được
bổ sung oxy thông qua các đĩa phân phối khí đặt ở dưới đáy bể để tạo ra khí oxy
dạng bọt nhằm làm tăng khả năng hòa tan của oxy trong nước. Các vi sinh vật sử
dụng oxy hòa tan trong nước để oxy hóa các chất hữu cơ còn lại trong dòng thải.
Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thể là các chất hữu cơ chưa phải là
dạng hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và
phát triển, dần thành các hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong
nước. Chính vì vậy xử lý NRR ở Aerotank được gọi là quá trình xử lý với sinh
vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bông cặn này cũng chính là bùn hoạt
tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và
khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong NRR. Để giữ cho bùn hoạt tính ở trạng
thái lơ lửng và để đảm bảo oxi dùng cho quá trình oxi hóa các chất hữu cơ thì
phải luôn luôn đảm bảo việc thoáng gió, do đó khí được sục liên tục vào bể. Thời
gian nước lưu trong bể aerotank không lâu quá 12 giờ (thường là 4 -8 giờ).
NRR qua bể hiếu khí tiếp đến sẽ được đưa sang bể lắng 2. Nhiệm vụ của
bể lắng đợt 2 là lắng các màng vi sinh vật được hình thành trong quá trình xử lý
sinh học hiếu khí ở bể Hiếu khí. NRR theo máng chảy vào ống trung tâm (kết
thúc ở loe hình phễu). Sau khi ra khỏi ống trung tâm NRR va vào tấm chắn và
thay đổi hướng đứng sang hướng ngang rồi dâng lên theo thân bể. Nước đã lắng
trong tràn qua máng thu đặt xung quanh thành bể ra ngoài khi NRR dâng lên
theo thân bể thì cặn thực hiện một chu trình ngược lại. Bùn dư từ bể lắng 2 sẽ
được tuần hoàn trở lại bể hiếu khí để tiếp tục xử lý nước thải. Bùn thải sẽ được
thu gom và thải bỏ.
Sau bể lắng 2, NRR được dẫn sang bể phản ứng. Tại đây có sử dụng H2O2 + Fe2+ Fenton nhằm oxy hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học (axit
humic, fuvic...) thành các hợp chất đơn giản dễ phân hủy sinh học. Phương trình
phản ứng như sau:
51
H2O2 + Fe2+ --> Fe3+ + OH- + *OH Gốc *OH của Fenton tham gia vào phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ
có trong NRR cần xử lý: chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất
hữu cơ có khối lượng phân tử thấp. Phương trình phản ứng như sau: CHC (cao phân tử) + *OH → CHC (thấp phân tử) +CO2 +H2O+ OH-
Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần cho qua bể lắng trung hòa, tại đây
cần nâng pH dung dịch lên >7 để thực hiện kết tủa Fe3+ mới hình thành:
Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ,
Fe3+ + 3OH- —–> Fe(OH)3.
hấp phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất hữu cơ cao phân tử, khiến
làm giảm COD, màu, mùi trong NRR, phần bùn cặn lắng được dẫn qua bể nén
bùn, đưa đi chôn lấp, phần NRR sau khi lắng được chuyển sang bể khử trùng
nhằm tiêu diệt các vi khuẩn gây bệnh và được đưa sang hồ sinh học (tận dụng hồ
sinh học theo dự án đã được phê duyệt), sau đó ra nguồn tiếp nhận đạt theo cột
B2 QCVN 25:2009
3.2.3. So sánh lựa chọn công nghệ
Bảng 3.3. So sánh các phương án xử lý NRR
Chỉ tiêu Phương án 1 Phương án 2
Vận hành đơn giản, sử dụng ít Vận hành phức tạp do thành phần tính Vận hành hóa chất chất NRR phức tạp
Xây dựng đơn giản, ít bể hơn. Xây dựng phức tạp, nhiều bể hơn,
Xây dựng Chiếm nhiều diện tích do xây chiếm ít diện tích hơn so với phương
dựng bãi lọc ngầm trồng cây án 1
Quản lý dễ dàng do máy móc Quản lý phức tạp hơn do máy móc sử Quản lý sử dụng ít hơn dụng nhiều hơn
Phát sinh nhiều chi phí thiết bị phụ trợ
Chi phí thấp hơn, do số lượng (do trong mỗi bể điều cần các thiết bị Chi phí bể và lượng hóa chất ít hơn phụ trợ đảm bảo điều kiện tốt cho vi
khuẩn phát triển)
52
Chỉ tiêu Phương án 1 Phương án 2
Hiệu quả xử lý nitơ cao hơn, đặc biệt Hiệu quả xử lý nitơ và các Hiệu quả là COD và các kim loại nặng khó xử hợp chất hữu cơ khó phân hủy xử lý lý thông qua quá trình oxy hóa bậc cao. thấp
Nhận xét: So sánh 2 phương án trên cho thấy, phương án 1 có nhiều ưu điểm, + là rất quan tuy nhiên phương án 2 mang lại hiệu quả tối ưu. Việc xử lý N-NH4
trọng, thường là trước xử lý sinh học vì như vậy sẽ giúp cho cân bằng các chất dinh
dưỡng có trong nước rác đảm bảo cho quá trình xử lý sinh học hiệu quả thông qua
quá trình xử lý ở bể Anoxic. Nước sau xử lý sinh học còn có hàm lượng COD cao
và một số chất khó phân hủy nên kỹ thuật xử lý oxi hóa bằng chất oxi hóa mạnh
đảm bảo nồng độ COD đạt tiêu chuẩn. Do đó, để đảm bảo xử lý đạt QCVN 25:2009
cột B2 , ngoài ra, đối với phương án 2, có thể tận dụng được hồ chứa và hồ sinh thái
xử lý triệt để hơn các chất ô nhiễm, tạo cảnh quan đẹp cho BCL vì vậy, tác giả ưu
tiên lựa chọn phương án 2.
3.3. TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC
Theo số liệu tại bảng 3.2, các số liệu đầu vào dùng để thiết kế hệ thống xử lý
NRR như sau:
Nồng độ BOD5 = 1150 mg/l
Nồng độ COD = 3332 mg/l
Nồng độ N – NH3 =180 mg/l
3.3.1. Hồ chứa nước rác
Sử dụng 2 hồ chứa NRR theo thiết kế sẵn có của BCL với kích thước là 30 x 20 x 5m (tổng thể tích 2 hồ chứa NRR là 6000m3) đủ thời gian lưu nước trong 20
ngày.
Như vậy, trung bình nước rác lưu lại trong hồ sinh học trong vòng 15 – 20
ngày. Với khoảng thời gian này, một phần chất hữu cơ trong nước rác đã được phân
hủy. Tuy nhiên, do hàm lượng các chất trong nước rác quá cao nên lượng oxi cần
thiết để phân huỷ các chất không được cung cấp đủ. Vì vậy, để tăng cường khả năng
phân huỷ các chất ô nhiễm, tại BCL CTR cần tăng cường một số giải pháp bổ sung:
53
Gia tăng chế phẩm EM nhằm khử mùi hôi, tiêu diệt các vi sinh vật có hại và
thúc đẩy quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước rác.
Lắp đặt các thiết bị sục khí kiểu guồng quay nửa nổi nửa chìm nhằm tăng
lượng oxi hòa tan để các vi sinh vật hiếu khí hoạt động hỗ trợ tiếp tục cho quá trình
phân hủy.
3.3.2. Bể điều hòa
NRR từ hồ chứa được bơm lên bể điều hòa, bể điều hòa nhằm điều hòa lưu
lượng và nồng độ, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ. Trong bể điều hòa thường
bố trí hệ thống khuấy trộn hoặc hệ thống sục khí nhằm tạo sự xáo trộn đều các
chất ô nhiễm trong toàn bộ thể tích NRR tránh việc lắng cặn, lên men tạo mùi
hôi, bên cạnh đó cũng giúp oxi hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các
công trình đơn vị phía sau và tăng hiệu quả xử lý NRR.
tb x t = 12,5 x 4 =50 m3
Thể tích bể điều hoà
tb
V = Qh
tb: Lưu lượng trung bình giờ, Qh
Trong đó: Qh = 12,5 m3/h
Kích thước xây dựng của bể điều hoà
t : Thời gian lưu nước trong bể điều hoà (4-8 giờ), Chọn t = 4giờ
- Chọn chiều cao làm việc là : h = 3(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m) - Diện tích ngang của bể điều hoà: F =V/h = 50/3 = 16,67 (m2)
- Chọn chiều rộng của bể là B = 4m,
- Chiều dài của bể là L = F/B = 16,67/4 = 4,16, chọn chiều dài của bể là 4,2m
Tốc độ khuấy trộn bể điều hoà
- Thể tích xây dựng bể điều hòa: Vdh (tt) = dài x rộng x cao = 4,2 x 4 x (3 +0,5) = 58,8 (m3)
- Chọn khuấy trộn bể điều hoà bằng hệ thống thổi khí. Lượng khí nén cần cho thiết bị khuấy trộn: QKk = R x Vdh(tt) = 0,97 khí m3/m3 bể.h x 57,75 m3 = 56,26 m3/h.
- Trong đó: R: Tốc độ khí nén, R = 10 – 15 l/m3.phút, chọn R = 15 l/m3.phút = 0,015 m3/m3.phút = 0,97 (m3khí/m3bể.h)
54
- Chọn hệ thống cấp khí bằng nhựa PVC có đục lỗ, hệ thống gồm 1 ống
chính, 4 ống nhánh với chiều dài mỗi ống là 6m, đặt cách nhau 0,8m.
=
(
m
)
D c
× Q 4 kk × × vπ 3600 o
- Đường kính ống chính dẫn khí vào bể điều hòa:
=
=
=
0, 045(
)
m
D c
× ×
×
4 56, 26 3,14 10 3600
× 4 Q kk × × vπ 3600 o
- Trong đó: vo : Vận tốc khí trong ống 10-15 m/s. Chọn vo = 10m/s
Vậy:
Chọn Dc ≈ 50 (mm)
=
m
(
)
D n
× q 4 o vπ × × 3600 o
- Đường kính ống nhánh dẫn khí vào bể điều hòa:
=
=
14, 0625
q = o
Q kk 4
56, 25 4
- Trong đó:
=
=
=
0, 022
D n
× ×
×
4 14, 0625 3,14 10 3600
× q 4 o × × vπ 3600 o
(m3/h) qo: Vận tốc khí qua mỗi ống
(m) Vậy:
Chọn Dn ≈ 25(mm)
- Đường kính các lỗ phân phối khí vào bể dlo= 2-5 (mm), chọn dlo= 3 (mm)
- Vận tốc khí qua lỗ phân phối khí vlo = 15-20 (m/s). Chọn vlo = 15(m/s).
π×
lo
=
×
×
=
×
=
3600 15
0,3815
q lo
v lo
d 4
2 × 3,14 0, 003 4
- Lưu lượng khí qua 1 lỗ phân phối khí:
=
=
≈
N
36
q o q
14, 0625 0, 3815
lo
Số lỗ trên 1 ống:
Tính toán máy nén khí
55
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức:
- Hm= hd+hc+hf+H
Trong đó:
hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn(m);
hc: tổn thất cục bộ(m);
hf: tổn thất qua thiết bị phân phối(m);
H: chiều sâu hữu ích của bể, H=3 mg/l.
Tổng tổn thất hd+hc thường không vượt quá 0,4m; tổn thất hf không
quá 0,5m.
Vậy áp lực cần thiết sẽ là:
Hm= hd+hc+hf+H =0,4+0,5+3 = 3,9m
33,10
9,3
33,10
+ mH
=
- Áp lực không khí sẽ là:
33,10
+ 33,10
P= =1,38 (atm)
29,0
29,0
×−
34400
×− )1
34400
1,0)1
q
=
=
=
7,3
N
KW
η
( P 102
38,1( × 102
9,0
- Công suất máy nén khí tính theo công thức:
- Trong đó: q : Lưu lượng không khí, q = 0,1 m3/s
Tính toán công suất bơm
η : Hiệu suất máy nén khí; η = 0,7 ÷ 0,9. chọn η = 0,9
Máy bơm NRR từ bể điều hòa lên thiết bị đo lưu lượng là V - notch, trong quá
trình NRR từ bể điều hòa lên thiết bị đo lưu lượng có châm vôi nhằm mục đích nâng
pH lên 7 – 8 tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học phía sau. Một bơm hoạt động,
tb *ρgH/1000η= 0,00347 * 1000 * 9,81 * 10/1000 * 0,8 = 0,43 (kW)
1 bơm dự phòng.
tb= 3,47 * 10-3 m3/s
tb: lưu lượng nước thải, Qs
N = Qs
- Trong đó: Qs H: Chiều cao cột áp, H = 10m, khối lượng riêng của nước (kg/m3)
Hiệu suất chung của bơm từ 0,72 – 0,93. Chọn là 0,8
56
- Công suất bơm thực: (lấy bằng 120% công suất tính toán)
Nthực = N x 1,2 = 0,43 x 1,2 = 0,52 (kW)
Trong bể điều hòa: Chọn 02 bơm thông số (N = 0,55 kw , 3 pha) dùng cấp
NRR lên thiết bị đo lưu lượng V-notch chạy luân phiên nhau, được điều khiển bằng
rơle thời gian và phao mức điều khiển: phao báo cạn cho bơm, phao báo chạy bơm,
phao báo tràn. Trên đường bơm NRR lên thiết bị đo lưu lượng V-notch thiết kế
đường tuần hoàn về bể điều hòa nhằm mục đích khuấy trộn đều NRR làm đều nồng
độ chất ô nhiễm trong NRR trong bể điêu điều hòa.
Bảng 3.4. Tổng hợp tính toán bể điều hòa
h m m m m3 kW kW
t L B H V N Nthực
NRR từ bể điều hòa bơm lên thiết bị đo lưu lượng là V- notch, với chất liệu
bằng sợi thủy tinh, Composite có cấu tạo 6 ngăn cho nước vào và nước ra với lưu
lượng nhất định, kích thước của thiết bị V-notch là: 0,9 x 0,7 x 0,8 m.
Hình 3.3. Thiết bị đo lưu lượng V-notch
57
Bảng 3.5. Giá trị đầu vào và đầu ra của các thông số sau khi qua bể điều hòa +-N NH4
STT 1 Thông số Giá trị đầu vào Đơn vị mg/l BOD5 1150 COD 3332 138
15 15 15 2 Hiệu suất xử lý %
978 2832 117,3 3 Giá trị đầu ra mg/l
3.3.3. Bể UASB
UASB – bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua lớp bùn (Upflow anaerobic
sludge blanket). Mô hình bể là hình trụ tròn gồm 2 phần: phần phân huỷ và phần
lắng. Nước thải được phân phối vào từ đáy bể và đi ngược lên qua lớp bùn sinh học
có mật độ vi khuẩn cao.
Khí sinh ra trong quá trình phân huỷ kỵ khí được thu vào phễu tách khí lắp
đặt phía trên. Để thu khí tập trung vào phễu không vào ngăn lắng, cần thiết có tấm
hướng dòng.
Sau bể điều hòa nồng độ các chất ô nhiễm trong dòng thải giảm đi một phần,
đồng thời là các thông số đầu vào của bể UASB như sau:
COD: 2832 mg/l
BOD5: 978 mg/l Q = 300m3/ngđ
Hiệu suất xử lý COD của bể UASB có thể lên tới 80%,
Chọn hiệu suất xử lý là 70%
Đầu vào bể UASB là C0 = 2832 mg COD/l
Theo [12] thực nghiệm trên mô hình pilot rút ra được kết quả sau:
- Bùn nuôi cấy ban đầu lấy từ bùn của bể phân huỷ kỵ khí từ quá trình xủa lý
nước thải sinh hoạt cho vào bể với hàm lượng 30kgSS/m3;
- Tỉ lệ MLVS/MLSS của bùn trong bể UASB =0,75; - Tải trọng bề mặt phần lắng 12m3/m2.ngày; - Ở tải trọng thể tích L0 = 6kg COD/m3.ngày, hiệu quả khử COD đạt 70%;
- Lượng bùn phân huỷ kỵ khí cho vào ban đầu có TS=5%;
58
- Y=0,04 gVSS/gCOD, kđ=0,025 ngày-1,tc=60 ngày.
Để giữ cho lớp bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng, tốc độ nước dâng trong bể
phải giữ trong khoảng 0,6 - 0,9m/h . Chọn v=0,7 m/h.
2
=
=
=
A
25
m
Q La
300 12
Diện tích bề mặt cần thiết của bể
Chọn cạnh chiều rộng của bể là 4m, vậy chiều dài của bể là 6,25m
3
7,0
x
kgCOD
=
×
=
7,0
Thể tích ngăn phản ứng bể UASB
QxC 0 L
ngàyx /
/ 1000
/ 300 m 6 kgCOD
2832 3 . m ngàyx
ngày g
0
99,127 m3 Vr =
3
=
=
97,3
m
Chiều cao phần xử lý yếm khí là
Vr A
m 127,99 2 m 25
H =
Chọn chiều cao phần xử lý yếm khí là 4 m
Chiều cao phần lắng phần lắng h2>1m [8]
Chiều cao vùng lắng: hp= 1,5m; (Theo quy phạm hp=1,5-2m)
Chiều cao bảo vệ: hbv= 0,3m.
- Chiều cao tổng cộng của bể UASB:
Htc = H + hp + hbv= 4+1,5+0,3= 5,8 m
- Thể tích thực của bể: Vt= A x Htc= 25 x 5,8 = 145 m3
- Thời gian lưu nước trong bể UASB:
t = Vt/Q = (145 x 24)/300 = 12 (giờ)
3
3
30
/
127,99
kgSS
m
=
- Lượng bùn nuôi cấy ban đầu cho vào bể (TS = 5%):
× m 05,0
× VC ss r TS
= 59476kg = 59,476 tấn Mb =
Trong đó: Css: hàm lượng bùn trong bể, kg/m3;
Vr: thể tích ngăn phản ứng;
TS: hàm lượng chất rắn trong bùn nuôi cấy ban đầu, %.
59
- Hàm lượng COD của nước thải sau xử lý kỵ khí: (chọn hiệu suất xử lý
70%)
CODra= (1-ECOD)CODvào=(1-0,7) 2832 mg/l =850 mg/l
- Hàm lượng BOD5 của nước thải sau xử lý kỵ khí: (chọn hiệu suất xử lý
75%)
BOD5ra= (1-EBOD5)BOD5 vào=(1-0,75) 978 mg/l = 245 mg/l
Tính toán lượng bùn sinh ra
3
3
- Lượng sinh khối hình thành mỗi ngày:
( 04,0
/
300
/
kgVS
m
ngày
Px= ) QS
=
/ 1000
/
m g
× kg
) − 2832,2 66,849 gCOD ] ) − 1 × × 60 ngày ngày
− tk cđ
Px = 9,5 kgVS/ngày
=
=
- Lượng bùn dư sinh ra mỗi ngày:
3
kg ×
P x × 75,0
C
75,0
kgVS
/
5,9 kgSS
30
kgSS
/
m
ss
0,42 m3/ngày Qw =
- Lượng chất rắn từ bùn dư: Mss=Qw ×Css=0,42m3/ngày×30kgSS/m3= 12,68 kg SS/ngày Tính toán lượng khí mêtan sinh ra
- Thể tích khí mêtan sinh ra mỗi ngày:
4CHV
2832,2 −
66,849
= 0.35[(S0-S)Q-1,42Px]
4CHV
= 0.35[( )gCOD/m3 ×300m3/ngày –1,42 ×26)]
4CHV
= 208154 l/ngày= 208,154 m3/ngày
4CHV
: thể tích khí mêtan sinh ra ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ 00C và Trong đó:
áp suất 1atm);
Q: lưu lượng nước thải cần xử lý, m3/ngày;
Px: sinh khối tế bào sinh ra mỗi ngày, kg VS/ngày;
0.35: hệ số chuyển đổi lý thuyết lượng khí mêtan sản sinh từ 1 kg BODL
chuyển hoàn toàn thành khí mêtan và CO2, lit CH4/kg BODL.
60
Bảng 3.6. Tổng hợp tính toán bể UASB
Công trình
1
1
Số lượng
m
4
2
Chiều rộng bể
m
6,5
3
Chiều dài bể
5,8
4
Chiều cao bể
m m3
150
5
Thể tích bể
3.3.4. Bể Anoxic
Bể Anoxic có chức năng phân hủy các chất hữu cơ bằng các vi sinh vật trong
môi trường thiếu khí đồng thời giải phóng N ra khỏi NRR. Trong bể Anoxic có
dùng máy khuấy, nhằm khuấy trộng các chất hữu cơ, vi sinh vật tránh trường hợp
lắng cặn, với các thông số đầu vào bể Anoxic như sau:
COD: 2832 mg/l
BOD5: 978 mg/l
Tính toán thể tích bể
tb là lưu lượng NRR vào
N: 117,3 mg/l Q = 300m3/ngđ
tb = 12,5m3/h. Trong đó: Qh
Với Qh
Thời gian lưu nước: 2 - 4 h [8]
tb*t=12,5*3= 37,5 m3
Chọn thời gian lưu nước trong bể: t = 3h
Thể tích của bể: V = Qh
Chọn chiều cao hữu ích của bể hc=3 m
Chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,5m
=
7,10
Chiều cao của bể : H= hc+ hbv=3,5m
5,37 5,3
V H
Diện tích bể F= = m2
Chọn chiều rộng của bể là: B = 4m, chiều dài bể là L = 2,8m Vậy kích thước bể: 2,8 x 4 x 3,5=39,2 m3
61
Hiệu quả xử lý BOD5 của bể Anoxic là 10% 245 – (245*10%) = 220 mg/m3
Hiệu quả xử lý khử N-NH3 của bể Anoxic là 75% -80%, chọn 80% 117,3 - ( 117,3*80%) = 23,46 mg/m3
Tính toán thiết bị khuấy trộn - Dùng máy khuấy chân vịt 3 cánh, nghiêng góc 450 hướng lên để đưa nước
từ dưới lên trên.
- Năng lượng truyền vào nước: P = µG2V - Trong đó: µH20 trọng lượng riêng của nước thải µH20 = 0,8007 x 10-3 N.s/m2
ở 300C
G: gradien vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 30,6 m3
P = µG2V = 0,8007 x 10-3 x 1602 x 30,6 = 672,2
Chọn hiệu suất của động cơ là: η = 0,8
=> Công suất của động cơ là: N = 672,2/0,8 = 840,25 W = 0,84 kW
Chọn máy khuấy có công suất là 1kW
Đường kính tương đương của bể là:
Chọn đường kính cánh khuấy là D = 800mm
NRR tại bể Anoxic chủ yếu được dùng xử lý N có thể xử lý lên đến 80%,
bên cạnh giảm hàm lượng N còn giảm nồng độ COD và BOD, tuy nhiên nồng độ
COD và BOD giảm không đáng kể.
Bảng 3.7. Tổng hợp tính toán bể Anoxic
1
Số lượng
Công trình
1
2
Chiều dài bể
m
3
3
Chiều rộng bể
m
4
4
Chiều cao bể
3,5
5
Thể tích bể
m m3
42
6
Công suất máy khuấy
kW
1
62
3.3.5. Bể Aerotank
Nước thải sau khi xử lý ở bể Anoxic được dẫn tiếp đến bể Aerotank. Tại
đây, các chất hữu cơ chưa được phân hủy hoàn toàn nhờ quá trình phân hủy kị khí
tiếp tục được các vi sinh vật trong bể Aerotank phân hủy hiếu khí.
Các thông số đầu vào bể Aerotank Lưu lượng: 300 m3/ng.đ
BOD5 = 220 mg/l
COD = 850 mg/l
5 15
Các thông số tính toán cơ bản cho Aerotank xáo trộn hoàn toàn
cθ = −
Thời gian lưu bùn: ngày.
Tỷ số F/M: 0.2 – 0.6 kg/kg.ngày. Tải trọng thể tích: 0.8 – 1.92 kgBOD5/m3.ngày.
= −
3 5
h
Nồng độ MLSS: 2500 – 4000mg/l.
W Q
=
− 0.25 1
Tỷ số thể tích trên lưu lượng giờ:
thQ Q
Tỷ số tuần hoàn bùn hoạt tính:
BOD5:BOD20=0.68
MLVSS: MLSS = 0.8
Xác định BOD5 của đầu vào và đầu ra của bể aerotank :
Ta có BOD5vào = 220 mg/l
Chọn hiệu quả xử lý BOD5 của bể Aerotank là 80 %
Vậy BOD5ra = 220 x (1 – 80%) = 44 mg/l
Tính BOD5 hoà tan trong nước ở đầu ra:
Phương trình cân bằng vật chất:
BODra = BOD5 hoà tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng trong
nước đầu ra
Trong đó BOD5ra= 44 mg/l
SSra = 30 mg/l ( giả sử 60% là cặn có thể phân hủy sinh học )
63
BOD5 chứa trong cặn lơ lửng ở đầu ra: 0.6 x 30 = 18mg/l.
Vậy lượng oxy cần thiết là: 18 mg/l x 1,42 mgOxy/ mg tế bào = 25 mg/l
BOD5 của chất rắn lơ lửng đầu ra là : 25 x 0,68=17 mg/l
Vậy BOD5ra= BOD5 hoà tan trong nước đầu ra + BOD5 của chất lơ lửng
trong đầu ra
⇒ BOD5ht= 27 mg/l
44 mg/l =BOD5ht+17
- Tính hiệu quả xử lý
44
Hiệu quả xử lý tính theo tổng cộng:
=tcE
220 − 220
x 100% = 80 %
−
×
×
)
10
)
BOD 5
θ c
ra
=
=
W
- Xác định thể tích bể Aerotank
××× YQ X
300 2500
)
− 44 )10
BOD( 5vào θ +× K 1( Cd
= 64,35 m3 Thể tích bể Aerotank được xác định theo công thức: ( × 220 6,0 ( +× × 06,01
cθ : thời gian lưu bùn đối với nước rác ,
cθ =10ngày;
cθ =5-15 ngày. Chọn
Trong đó:
Q : lưu lượng trung bình ngày, Q =300m3/ng.đ;
Y: hệ số sản lượng bùn, Y = 0,4-0,8 mg VSS/mgBOD5. chọn Y = 0,6 mg
VSS/mgBOD5;
X: nồng độ chất lơ lửng dễ bay hơi trong hỗn hợp bùn hoạt tính. Đối với
nước rác có thể lấy X=2500 mg/l ;
Kd: Hệ số phân huỷ nội bào. Kd = 0,06 ngày-1
τ
=
=
× 24 =4,8 giờ
60 300
W Q
- Thời gian lưu nước trong bể:
Chọn τ = 6 giờ
- Xác định kích thước bể Aerotank :
Chọn chiều cao hữu ích h = 3m, chiều cao bảo vệ hbv= 0.5m.
64
Vậy chiều cao tổng cộng của bể là: H = h + hbv = 3 + 0.5 = 3,5(m).
Chọn chiều rộng của bể là B = 4m
=
Chiều dài L của bể:
W × HB
60 × 5,34
L = = 4,3m
Chọn chiều dài của bể là B = 4,5 m Vậy kích thước của bể Aerotank là L x B x H = 4 m x 4,5 m x 3,5 m = 63m3
- Tính toán lượng bùn dư thải ra mỗi ngày
=
=
Y
Hệ số sản lượng quan sát (Yobs) là:
obs
+
+
×
Y K
1
6,0 06,01
10
θ d c
= 0,375
BOD −
- Lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo VSS là:
5vào
BOD5
ra
= )=0,375 ×300×(220- PVSS Yobs ×Q ×(
44)gBOD/m3 ×103kg/g
PVSS = 16,09 kgVSS/ngày
=
=
- Tổng lượng bùn sinh ra mỗi ngày theo SS là:
SSP
09,16 8,0
20,11kgSS/ngày
- Lượng cặn dư hằng ngày phải xả đi: Pxả=PSS-(Q ×30×10-3) = 20,11- (300 ×30 ×10-3) =11,11 kg/ ngày
- Xác định tỷ số tuần hoàn bằng cách viết phương trình cân bằng vật chất đối
với bể Aerotank theo sơ đồ:
Cân bằng vật chất cho bể Aerotank :
QX0+QthXth=(Q+Qth)X
Q, So
65
Trong đó:
Q: lưu lượng nước thải ;
Qth : lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn;
X0: nồng độ VSS trong nước thải dẫn vào Aerotank , mg/l ;
X: nồng độ VSS ở bể Aerotank , X=2500 mg/l ;
Xth : nồng độ VSS trong bùn tuần hoàn, Xth=8000 mg/l .
Giá trị X0 thường rất nhỏ so với X và Xth, do đó trong phương trình cân bằng
vật chất ở trên có thể bỏ qua đại lượng QX0.
Khi đó phương trình cân bằng vật chất sẽ có dạng:
QthXth=(Q+Qth)X
Chia 2 vế của phương trình trên cho Q và đặt tỉ số Qth/Q = α(αđược gọi là
αXth=X+αX
=
=
46,0
tỉ số tuần hoàn), ta được:
2500 −
8000
2500
X − X
X
th
Hay α=
- Lưu lượng bùn tuần hoàn : Qth= Q *α= 300 ×0,46 = 138 m3/ngày = 5,75 m3/h Xác định lượng khí cấp cho Aerotank
×
×
)
)
Q
( BOD
300
4,71
ra
BOD 5
=
=
M
×10-3= 63,08 kg/ngày
BOD L
− 5vào 68,0
( − 204 68,0
Khối lượng BODL tiêu thụ trong quá trình sinh học bùn hoạt tính là:
- Nhu cầu oxy cho quá trình là:
BODM
L
20M =
-1,42×PVSS = 63,08-1,42×16,09= 40,23 kgO2/ngày
Tính thể tích không khí theo yêu cầu:
Lượng không khí yêu cầu theo lý thuyết (Giả sử rằng không khí có 23.2% trọng lượng Oxy và trọng lượng riêng của không khí ở 200C là 0,0118kN/m3= 1,18 kg/m3) là:
66
M
=
=
=
147
M lt
×
18,1
232
18,1
23,40 × ,0
232
20 ,0
m3/ngày
Giả sử hiệu quả vận chuyển oxy của thiết bị thổi khí là 8%, hệ số an toàn khi
sử dụng trong thiết kế là 2.
Lượng không khí yêu cầu đối với hiệu quả vận chuyển 8% sẽ bằng: 147/0,08 = 1837,5 m3/ngày = 1,3 m3/phút
×
3
=
=
/ ml
.
phut
Kiểm tra lượng không khí cần thiết cho xáo trộn hoàn toàn là:
147 ×
M lt × WE
70
1000 × × 24
60
08,0
q = 18,22
Lượng không khí thiết kế để chọn máy nén khí là: Qkk= 1,3 × 2 = 2,6 m3/ phút =2600l/phút= 0,043 m3/s Tính toán máy nén khí
Áp lực cần thiết cho hệ thống khí nén xác định theo công thức:
Hm= hd+hc+hf+H
Trong đó:
hd: tổn thất áp lực do ma sát dọc theo chiều dài ống dẫn(m);
hc: tổn thất cục bộ(m);
hf: tổn thất qua thiết bị phân phối(m);
H: chiều sâu hữu ích của bể, H=3,5mg/l.
Tổng tổn thất hd+hc thường không vượt quá 0,4m; tổn thất hf không quá
0,5m.
Vậy áp lực cần thiết sẽ là:
Hm= hd+hc+hf+H =0,4+0,5+3,5 = 4,4m
33,10
4,4
33,10
+ mH
=
Áp lực không khí sẽ là:
+ 33,10
33,10
P= =1,43 (atm)
29,0
29,0
×−
×− )1
q
34400
1,0)1
=
=
=
N
3,5
KW
η
34400 ( P 102
43,1( × 102
7,0
Công suất máy nén khí tính theo công thức:
67
Trong đó: q : Lưu lượng không khí, q = 0,1 m3/s
η : Hiệu suất máy nén khí; η = 0,7 ÷ 0,9. chọn η = 0,7
Chọn thiết bị khuếch tán khí
Chọn thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa xốp, đường kính 170 mm, diện tích bề
mặt F=0,0227 m2, cường độ thổi khí 200 l/phút.đĩa = 12 m3/giờ.đĩa.
Các đĩa phân phối khí này sẽ được đặt sát đáy bể.
=
- Số đĩa cần phân phối trong bể:
Qkk I
2600 / l 200 / l
phut phut
= 13 đĩa n=
Chọn 14 đĩa, 14 đĩa thổi khí này sẽ được bố trí đều theo chiều dài bể.
=
=
=
43,0
/
/ MF
kgVSS
. ngay
kgBOD 5
,0
205
vao X
220 / lmg × 2500 ngay
/ Lmg
BOD θ × c
- Kiểm tra tỉ số F/M và tải trọng hữu cơ:
BOD =220 mg/l
vao
Trong đó:
X: Hàm lượng SS trong bể, X = 2500
θ: Thời gian lưu nước, θ = 0,205 ngày
kgBOD
kgVSS
. ngay
Giá trị này nằm trong khoảng cho phép của thông số thiết kế bể (0,2-0,6
/5
)
3
×
×
Q
220
/ lmg
m
/
ngay
−
−
3
3
3
=
=
10
10
1,1
/
m
. ngay
kgBOD 5
BODvao W
300 3 m
60
- Tải trọng thể tích
Giá trị này trong khoảng thông số cho phép khi thiết kế bể (0,8 -1,92
kgBOD5/m3. ngày).
Bảng 3.8. Các thông số thiết kế bể Aerotank
2
Chiều dài bể
m
4,5
3
Chiều rộng bể
m
4
68
4
Chiều cao bể
3,5
5
Thể tích bể
63
m m3 kW
6
Công suất máy nén khí
5,3
3.3.6. Bể lắng 2
Bể lắng II dùng để lắng hỗn hợp nước chắn giữ bùn hoạt tính đã qua xử lý
ở bể Aerotank hay màng vi sinh đã chết từ bể Aerotank và các phần nhỏ không hòa
Dung tích bể + Lưu lượng từ bể Aerotank vào bể lắng đứng: Q= 300m3/ngày đêm =
tan.
12,5m3/h
+ Chọn thời gian lắng tức thời gian lưu nước : t = 2h + Thể tích bể: V = Q x T ln x K = 12,5 x 2 x 1,3 = 32,5 m3
Diện tích tiết diện ngang vùng lắng
×= β
=
×
=
F
5,1
26,11 m
×
Q × v
6,3
n
5,12 × 45,06,3
tt
Trong đó: K là hệ số dung tích bể, K = 1,3.
ttv : tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s);
Trong đó:
β: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể bằng 1,3 khi D/H = 1; bằng 1,5
Với SS = 2500mg/l. Chọn U0 = 0,45 => vtt = 0,45mm/s
khi D/H = 1,5;
Diện tích tiết diện ống trung tâm
=
=
=
f
26,1 m
× ×
× tQ × × nH
5,12 98,1
15 60
60
n: số đơn nguyên, chọn 1 đơn nguyên
Trong đó:
t :Thời gian lưu nước trong ống chọn t = 15 phút (quy phạm t = 15- 20 phút)
H : Chiều cao ống trung tâm, H = 0,9*Hl với H1 : Chiều cao vùng lắng
Chọn Hl = 2,2 m (qui phạm 2,2 – 5 m)
69
Đường kính ống trung tâm Tổng diện tích bể lắng: F+f = 11,6 + 1,6 = 13,2 m2
H = 0,9 x 2,2 = 1,98
Chọn bể lắng hình chữ nhật có cạnh: dài x rộng = L x B = 3,3 x 4
+ Đường kính ống trung tâm: d = 0,8m (theo Tính toán công trình xử lý nước
thải –Lâm Minh Triết)
+ Đường kính tấm chắn dòng chọn bằng đường kính ống phân phối trung
tâm
D = 1,6m
Khoảng cách giữa ống trung tâm và tấm chắn dòng: chọn bằng 0,3 m (quy
phạm 0,25 – 0,5 m)
Ngăn chứa cặn
=
=
5,1
m
Tấm chắn dòng có dạng hình nón và có góc nghiêng với phương ngang 170.
− bB α 2 tg
− 09,04 2 50 tg
Chiều cao vùng chứa cặn: Hc=
Trong đó: B = 4m là chiều rộng đáy lớn ngăn chứa cặn
b = 0,3 chiều rộng đáy nhỏ ngăn chứa cặn
chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m
Chiều cao bể lắng: H = H1+Hc+hbv= 2,2 +1,5+0,3 = 4m
Đường kính ống xả cặn thủy lực: 100mm
70
Máng thu nước sau lắng
Hình 3.4. Mặt cắt chi tiết bể lắng 2
Bố trí máng thu nước vòng quanh bể:
Tổng chiều dài máng là: Lm=4 x 2 + 3,2 x 2 = 14,4 m
Chiều dài máng răng cưa tương ứng với chiều dài máng thu nước Lrc=14,4m
Chiều rộng mương : Bm = 300mm
Chiều cao mương: Hm= 25mm
Hình 3.5. Mặt cắt ống phân phối trung tâm và máng thu nước
71
Bảng 3.9. Thông số thiết kế bể lắng II
3.3.7. Bể Oxi hóa Fenton
Oxi hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, các hợp chất vô cơ còn lại trong
nước thải nhằm làm giảm COD, BOD của nước thải, tạo điều kiện để đi vào xử lý
sinh học.
Các thông số đầu vào bể Oxy hóa Fenton như sau:
COD: 850 mg/l
BOD5: 44 mg/l
N: 23,46 mg/l Q = 300m3/ngđ
Tính lượng axit H2SO4 cho vào bể.
Tại pH = 3,5 là điều kiện tối ưu cho phản ứng Fenton đối với NRR. Qua quá
trình điều hòa tại bể điều hòa, quá trình xử lý sinh học pH đã tăng lên 7,5, do đó để
quá trình oxy hóa đạt hiệu quả tối ưu thì pH = 3,5. Do đó cần bổ sung lượng axit
H2SO4 nhằm đưa pH của NRR về giá trị 3,5.
2-
Nồng độ ion [H+] trong NRR ban đầu: pH = 7,5 => [H+] = 10-7,5 Nồng độ ion [H+] trong NRR sau khsi trung hòa : pH = 3,5 => [H+] = 10-3,5 Lượng [H+] cho thêm vào bằng lượng [H+] tăng từ 10-7,5 xuống 10-3,5
[H+] = 10-3,5 - 10-7,5 = 10-3,5 mol/l H2SO4 → 2H+ + SO4 1,6 x 10-4 ← 10-3,5 mol/l Nồng độ mol:
72
− 4
xM
x
x 106,1
98
SOH 4 2
=
=
Q
Sử dụng H2SO4 98% để trung hòa NRR, lượng H2SO4 cần bổ sung là:
SOH 2 4
] [ tb SOH xQ h 2 4 ρ xC %
x x 5,12 1000 x 98,0 1840
SOH 2 4
=0,1 l/h
Vậy lượng Axit dùng cho quá trình giảm pH là 0,1 x 24 = 2,4 l/ngày
tb =
tb lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ chảy vào bể trung hòa Qh
Trong đó:
Qh 12,5m3/h
MH2SO4 khối lượng phân tử H2SO4, g/mol
C%: nồng độ dung dịch H2SO4, C% = 98%
ρH2SO4: Khối lượng riêng của H2SO4, ρH2SO4 = 1,84g/ml = 1840g/l
[H2SO4]: nồng độ mol
Tính lượng H2O2 và FeSO4.7H2O cho vào NRR
Dựa vào kết quả thí nghiệm ở phần 3 thuộc chương II, thu được kết quả như sau: hiệu suất xử lý COD bằng phương pháp Fenton là 72% dựa trên tỉ lệ H2O2/ Fe2:
2/1 với lượng NRR là 100ml.
Cứ 100ml NRR cần 3ml H2O2 ,
003
Vậy, trong 1 ngày lượng H2O2 cho vào NRR là: Q H2O2
,05,12 x 1,0
= =0,375l/h =9l/ ngày
Tỉ lệ H2O2/ Fe2: 2/1 do đó lượng Fe2 cần sử dụng cho quá trình Fenton là:
QFe2+ = 9/2 = 4,5 l/ngày
Hiệu quả xử lý COD
Sau quá trình oxi hóa lượng COD giảm khoảng 70% nên hàm lượng COD
sau xử lý còn lại là: 850* 30% = 255 mg/l
t = 12,5 m3/h
Tính kích thước bể oxi hóa
Lưu lượng NRR vào bể: Qh
Dựa vào kết quả thí nghiệm ở phần 3 thuộc chương II, Thời gian để phản ứng
oxy hóa bằng hệ Fenton đạt kết quả tối ưu diễn ra trong khoảng 2h.
Hóa chất cho quá trình phản ứng (H2SO4 98%, H2O2 0,1%, FeSO4, và
73
MnSO4 theo tỉ lệ thích hợp) cho vào bể sẽ dược hòa trộn bằng cánh khuấy chân vịt.
t * t = 12,5 *2 = 25 m3
Vậy thể tích bể trộn là:
V = Qh
Chọn chiều cao làm việc là : h = 2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m)
Diện tích ngang của bể: S = V/h = 25/2 = 12,5 (m2)
Kích thước bể: L x B = 3,3 x 4
Thể tích xây dựng bể Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 3,3 x 4 x (2+ 0,5) = 33 (m3)
Tính toán thiết bị khuấy trộn - Dùng máy khuấy chân vịt 3 cánh, nghiêng góc 450 hướng lên để đưa nước
từ dưới lên trên.
- Năng lượng truyền vào nước: P = µG2V - Trong đó: µH20 trọng lượng riêng của nước thải µH20 = 0,8007 x 10-3 N.s/m2
ở 300C
G: gradien vận tốc, G = 160 s-1 V: thể tích bể, V = 30,6 m3
P = µG2V = 0,8007 x 10-3 x 1602 x 30,6 = 672,2
Chọn hiệu suất của động cơ là: η = 0,8
=> Công suất của động cơ là: N = 672,2/0,8 = 840,25 W = 0,84 kW
Chọn máy khuấy có công suất là 1kW
x
=
=
34,3
Đường kính tương đương của bể là:
s 4 14,3
x )25,25,3(4 14,3
D =
Ta có bảng sau:
Bảng 3.10. Thiết bị khuấy trộn
TT
D/d
S/d
A
m
H/d
1
Loại chân vịt với 2 cánh
3
0,33
0,985
0,15
Re<30
3,5
74
(góc nghiêng 22,5)
2,3
0,6
3
Loại chân vịt với 3
Re<3.10
5
3,8
1
2
4,63
0,35
cánh ( độ nghiêng d)
3
Re>3.10
1,19
0,15
Khí đó, D/d = 3,8
đường kính chân vịt là : d = D/3,8 = 3,34/3,8 = 0,9 m = 900 mm.
Hình 3.6. Chi tiết bể oxi hóa Fenton
Bảng 3.11. Các thông số thiết kế bể oxi hóa Fenton
75
5 6 7
Axit H2SO4 H2O2 Fe2+
l/ ngày l/ngày l/ngày
2,4 9 4,5
8
Công suất động cơ
kW
1
Bảng 3.12. Giá trị đầu ra hàm lượng các chất có trong NRR
Stt Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị
NH4
BOD COD +-N 1 2 3 mg/l mg/l mg/l 44 255 23,46 QCVN 25:2009/BTNMT Cột B2 50 300 25
3.3.8. Bể lắng trung hòa
Dung tích bể + Lưu lượng từ bể oxy hóa vào bể lắng đứng: Q= 300m3/ngày đêm =
Bể lắng có nhiệm vụ lắng bùn và cặn sắt từ bể oxi hóa Fenton.
12,5m3/h
+ Chọn thời gian lắng tức thời gian lưu nước : t = 2h + Thể tích bể: V = Q x T ln x K = 12,5 x 2 x 1,3 = 32,5 m3
Diện tích tiết diện ngang vùng lắng
×= β
=
×
=
F
5,1
26,11 m
×
Q × v
6,3
n
5,12 × 45,06,3
tt
Trong đó: K là hệ số dung tích bể, K = 1,3.
ttv : tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s);
Trong đó:
Với SS = 2500mg/l. Chọn U0 = 0,45 => vtt = 0,45mm/s
76
β: hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể bằng 1,3 khi D/H = 1; bằng 1,5
khi D/H = 1,5;
Diện tích tiết diện ống trung tâm
=
=
=
f
26,1 m
× ×
× tQ × × nH
5,12 98,1
15 60
60
n: số đơn nguyên, chọn 1 đơn nguyên
Trong đó:
t :Thời gian lưu nước trong ống chọn t = 15 phút (quy phạm t = 15- 20 phút)
H : Chiều cao ống trung tâm, H = 0,9*Hl với H1 : Chiều cao vùng lắng
Chọn Hl = 2,2 m (qui phạm 2,2 – 5 m)
Đường kính ống trung tâm Tổng diện tích bể lắng: F+f = 11,6 + 1,6 = 13,2 m2
H = 0,9 x 2,2 = 1,98
Chọn bể lắng hình chữ nhật có cạnh: dài x rộng = L x B = 3,3 x 4
+ Đường kính ống trung tâm: d = 0,8m (theo Tính toán công trình xử lý nước
thải –Lâm Minh Triết)
+ Đường kính tấm chắn dòng chọn bằng đường kính ống phân phối trung
tâm
D = 1,6m
Khoảng cách giữa ống trung tâm và tấm chắn dòng: chọn bằng 0,3 m (quy
phạm 0,25 – 0,5 m)
Ngăn chứa cặn
=
=
5,1
m
Tấm chắn dòng có dạng hình nón và có góc nghiêng với phương ngang 170.
− bB α tg 2
− 09,04 tg 2 50
Chiều cao vùng chứa cặn: Hc=
Trong đó: B = 4m là chiều rộng đáy lớn ngăn chứa cặn
b = 0,3 chiều rộng đáy nhỏ ngăn chứa cặn
chọn chiều cao bảo vệ hbv=0,3m
Chiều cao bể lắng: H = H1+Hc+hbv = 2,2 +1,5+0,3 = 4m
77
Máng thu nước sau lắng
Đường kính ống xả cặn thủy lực: 100mm
Bố trí máng thu nước vòng quanh bể:
Tổng chiều dài máng là: Lm=4 x 2 + 3,2 x 2 = 14,4 m
Chiều rộng mương : Bm = 300mm
Chiều cao mương: Hm= 25mm
Máng thu nước có đặt thêm máng răng cưa để thu nước đều vào máng thu.
Nối máng thu nước và máng răng cưa bằng đệm dày và bu lông M10 qua các khe
dịch chuyển.
Máng răng cưa gắn vào máng thu nước (qua lớp đệm cao su) để điều chỉnh
cao độ máng thu.
Tính toán hóa chất (NaOH) cho vào bể lắng trung hòa
NRR sau xử lý oxy hóa có pH = 3,5. Cần tiến hành trung hòa lượng NRR về
trung tính pH = 7 – 9 để phục vụ cho quá trình lắng Fe(OH) 3 , chọn pH = 7,5 Nồng độ ion [H+] trong NRR ban đầu: pH = 3,5 → [H+] = 10-3,5 mol/l Nồng độ ion [H+] trong NRR sau khi trung hòa: [H+] = 10-7,5 mol/l Lượng [OH] cho thêm vào bằng lượng [H+] giảm từ 10-3,5 xuống 10-7,5 mol/l [OH] = 10-3,5 - 10-7,5 mol/l NaOH → Na+ + OH-
Nồng độ mol: 10-3,5 10-3,5 mol/l
−
5,3
xM
NaOH
[
x
10
40
NaOH
=
=
hl
/19,1
Sử dụng NaOH 10% để trung hòa NRR, lượng NaOH cần bổ sung:
tb xQ n ρ
] xC %
x x 5,12 1000 x 1,0 1330
NaOH
QNaOH =
Vậy lượng hóa chất trung hòa NRR trong 1 ngày là: QNaOH = 1,19 x 24 = 29
tb lưu lượng NRR trung bình trong 1 giờ chảy vào bể lắng trug hòa
l/ngày
Trong đó: Qh tb = 12,5l/h Qh
MNaOH khối lượng phân tử của NaOH g/mol
C% Nồng độ dung dịch NaOH, C% = 10% = 0,1
78
ρNaOH Khối lượng riêng của NaOH, ρNaOH = 1,33 g/ml = 1330 g/l.
[NaOH] Nồng độ mol của NaOH
Tính lượng bùn sinh ra trong quá trình oxy hóa
−
6
3
3
x 10
kg
/
mgx
300
m
/
ngàyx
3 /110
m
Giả sử cứ 1mg COD phân hủy tạo ra 1mg SS nên lượng bùn khô tạo ra là:
850 mgCOD 1
mgCOD /
l / mgSS
= 255kgSS/ngày G =
Thể tích bùn sinh ra mỗi ngày Vbùn=G/C = 255/60 = 4,25 m3/ngày
Trong đó C là hàm lượng chất rắn trong bùn, dao động trong khoảng 40 –
120kg/m3, lấy trung bình C = 60 kg/m3
Bảng 3.13. Thông số thiết kế bể lắng trung hòa
1
Số lượng
Bể
1
2
Chiều dài bể
m
3,5
3
Chiều rộng bể
4
3
Chiều cao bể
m m
4
4
Chiều cao phần lắng
2,2
5
Chiều cao ngăn chứa bùn
m m
1,5
6
Chiều cao bảo vệ
0,3
7
Thể tích bể
52,8
8
Lượng hóa chất NaOH
m m3 l/ngày
29
Vậy sau quá trình xử lý hóa lý, xử lý sinh học và oxy hóa nâng cao, NRR sau
bể oxy hóa nâng cao đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường đối với các chỉ tiêu quan trọng
như COD, BOD, N theo QCVN 25:2009/BTNMT quy định về NRR. Ngoài ra, sau
khi xử lý oxy hóa nâng cao, NRR tiếp tục được đưa sang hồ sinh học trước khi xả ra
môi trường.
3.3.9. Bể khử trùng
Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học, lý hóa học làm giảm nồng độ các
chất cô nhiễm có ctrong NRR đạt quy chuẩn thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng
79
kể, khoảng 70 – 80%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao, do đó NRR được đưa
qua bể khử trùng nhằm khử trùng VSV gây bệnh trong NRR
Tính kích thước bể
t * t = 12,5 *1/2 = 6,25 m3
Thể tích bể khử trùng là:
tb
V = Qh
tb: Lưu lượng trung bình giờ, Qh
Trong đó: Qh = 12,5 m3/h
t : Thời gian tiếp xúc, t = 1/2h (TCVN 7957-2008)
Chọn chiều cao làm việc là : h = 2(m), chiều cao bảo vệ hbv = 0,5(m)
Diện tích của bể: S = V/h = 6,25/2 = 3,125 (m2)
Kích thước bể: L x B = 1,3 x 2,5
Thể tích xây dựng bể Vdh(tt) = dài x rộng x cao = 1,3 x 2,5 x (2+ 0,5) = 8,125 (m3)
Xây dựng vách ngăn theo đường zíc zắc nhằm tạo điều kiện cho NRR tiếp
xúc với hóa chất đều hơn.
Tính toán hóa chất
Sử dụng hóa chất clo để khử trùng NRR MClo= Q x C = 300 x 8x10-3 = 2,4 kg/ngày Trong đó: Q là lưu lượng NRR = 300m3/ngày
C là lượng Clo hoạt tính cho vào khử trung đối với NRR sau xử lý bùn hoạt tính là 2 – 8g/ngày, chọn C=8g/ngày = 8x10-3kg/ngày
Bảng 3.14. Thông số thiết kế bể khử trùng
Số lượng
1
Bể
1
Chiều dài bể
2
m
1,3
Chiều rộng bể
3
2,5
Chiều cao bể
3
2,5
Lượng hóa chất Clo
4
m m kg/ngày
2,4
80
3.3.10. Bể nén bùn
Bùn dư từ bể UASB, bể Anoxic, bể lắng đợt II, bể lắng trung hòa được đưa
về bể nén bùn. Dưới tác dụng của trọng lực, bùn sẽ lắng và kết chặt lại. Sau khi nén
bùn được lấy ra ở đáy bể, dẫn vào máy ép sau đó đưa đi chôn lấp ở BCL.
- Khối lượng cặn từ bể chứa bùn chuyển đến bể nén bùn là:
mbùn = Vhh x Sbùn x ρµ x Ps = 4,81 x 1,005 x 1000 x 1,3% = 62,84 kg/ngày
Trong đó: Vhh là hỗn hợp nước và bùn xử từ các bể Vhh = QW +Qlắng 2 + Qlắng trung hòa = 0,42m3 +9,75.10-3m3+4m3 = 4,81m3
Sbùn: là tỉ trọng bùn so với nước. Sbùn = 1,005 ρµ : là khối lượng riêng của nước. ρµ = 1000kg/m3
Ps: là nồng độ cặn tính theo cặn khô, %.Ps = 0,8 -2,5%. Chọn Ps = 1,3%
- Khối lượng bùn cực đại dẫn tới bể nén bùn là:
Mmax =k x mbùn =1,2 x 62,84 = 75,4 kg/ngày
Trong đó: k là hệ số không điều hòa tháng của bùn hoạt tính dư và các bể
khác, k = 1,15 – 1,2. Chọn k =1,2
- Diện tích bể bể nén bùn: S = Mmax/U = 75,4/32 = 3,4m2 Trong đó: U là Tải trọng chất rắn, U = 29– 49 (kg/m2.ngày) chọn U = 32
(kg/m2.ngày)
- Diện tích bể nén bùn bao gồm cả phần ống trung tâm St = 1,2 x S = 1,2,x 3,4 = 4,08m2
4
=
=
3,2
- Đường kính bể nén bùn
xSt π
x 08,44 14,3
m D =
- Đường kính ống trung tâm: d = 0,15D = 0,15 x 2,3 = 0,34m
- Đường kính phần loe của ống trung tâm: d1 = 1,35d = 1,35 x0,34 =0,46
- Đường kính tấm chắn: dch = 1,3d1=1,3 x 0,46 =0,6 - Chiều cao phần lắng của bể: Hlắng = v x t = 0,05 x 10-3 x 10 x3600 =1,8m
81
t : Là thời gian lưu bùn trong bể nén. Chọn t = 10h.
v : Là vận tốc bùn dâng. v = 0,5mm/s (v ≤0,1m / s) - Chiều cao phần nón với góc nghiêng 45o, đường kính bể D = 3,7m và
chọn đường kính của đáy bể 0,6m sẽ bằng:
h2 = D/2 – 0,6 /2 = 2,3/2 – 0,3 = 0,85 m Chiều cao phần bùn hoạt tính đã nén
:
Hb = h2 - ho - hth = 0,85 – 0,25 – 0,3 = 0,3m
Trong đó:
ho: Khoảng cách từ đáy ống loe đến tâm tấm chắn, ho = 0.25 – 0.5 m, chọn
ho =0.25m
Chiều cao tổng cộng của bể nén bùn
hth : Chiều cao lớp trung hoà, hth = 0,3m
Htc = Hlắng + h2 + h3 = 1,8 + 0,85 + 0,45 = 3,1m
Trong đó :
Hlắng : Là chiều cao phần lắng của bể h2 : Là chiều cao phần nón với góc nghiêng 45o h3:Là khoảng cách từ mực nước trong bể đến thành bể , h3 = 0,45m
Máng thu nước
Nước tách ra trong bể nén bùn được đưa về bể điều hoà để tiếp tục xử lý.
- Vận tốc nước chảy trong máng: 0.6 – 0.7 m/s, chọn v = 0.7 m/s.
3
2
=
=
,0
005
m
- Diện tích mặt cắt ướt của máng:
Q V
m 300 ( *)/ sm
/ 86400
ngày ) / s
(7,0
ngày
A =
Máng bê tông cốt thép dày 100mm
Bảng 3.15. Tổng hợp tính toán bể nén bùn.
75,3
2
Đường kính bể nén bùn
D
m
2,3
82
3
Đường kính ống trung tâm
m
0,34
4
Đường kính phần loe của ống trung tâm
m
0,46
5 6
Đường kính tấm chắn Chiều cao phần lắng
m m
0,6 1,8
7
Chiều cao phần bùn nén
m
0,3
8
Chiều cao tổng cộng bể nén bùn
m
3,1
9
Thời gian lưu
d d1 dch h1 Hb Htc t
h
10
83
3.3.11. Tính Tổn thất
- Cao độ mặt đất tại nơi xây dựng trạm xử lý là: 250.0
- Cao độ của từng công trình ảnh hưởng lớn đến sơ đồ của trạm xử lý, vì nó
quyết định khối lượng công tác đất. Các công trình có chiều cao lớn (bể UASB, bể
anoxic, bể hiếu khí, bể lắng đứng, bể oxy hóa, bể trung hòa, bể khử trùng), để giảm
khối lượng công tác đất và lượng đất phải chuyên chở.
- Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi công trình và ống dẫn là
điều kiện đầu tiên bảo đảm cho trạm xử lý làm việc bình thường.
- Để xác định sự liên quan giữa các công trình về mặt cao trình, song song
với việc thiết lập mặt bằng tổng thể của trạm, ta phải dựng mặt cắt dọc theo chiều
chuyển động của nước - gọi là mặt cắt dọc "theo nước"
- Mặt cắt "theo nước" là mặt cắt triển khai các công trình theo đường chuyển
động dài nhất của nước từ ống dẫn nước vào trạm đến cống xả ra hệ thống thoát
nước chung.
Việc xác định chính xác tổn thất áp lực qua mỗi công trình và ống dẫn là
điều kiện đầu tiên bảo đảm cho trạm xử lý làm việc bình thường.
+ Tổn thất áp lực trong trạm xử lý gồm:
Tổn thất theo chiều dài khi nước chuyển động theo ống, kênh, máng nối
các công trình với nhau.
Tổn thất áp lực dọc đường trên đường ống hh
hđ = i × lđ (m)
Trong đó:
+ i : Tổn thất áp lực đơn vị trên đường ống ;
+ lđ : Chiều dài ống
− 3
4*3.47 *10
=
=
=
v
0, 442 /
m s
π
4* Q 2 Dπ *
2 *0.1
Với Q =3,47 l/s. Dùng 2 ống đẩy với lưu lượng mỗi ống là: (ống thép)
D = 100 mm. V = 0.442 m/s 1000i = 4,12 m
84
× l
(tra Các bảng tính toán thủy lực – Nguyễn Thị Hồng, Đại học xây dựng)
d = i × lđ =
d = 0,00412 * lđ (m)
4,12 1000
Vậy: hđ
Tổn thất qua từng công trình, ở những chỗ chênh lệch mực nước.
Ngoài ra còn phải dự trữ áp lực cho khi mở rộng trạm xử lý trong tương lai.
Để sơ bộ tính toán có thể chọn tổn thất áp lực qua từng công trình (không kể tổn
thất cục bộ ở kênh máng vào và ra khỏi công trình) là:
Song chắn rác : 5 - 20 cm
Bể làm điều hòa thoáng sơ bộ : 15 - 25 cm
Bể UASB : 25 - 40 cm
Bể Anoxic : 20 – 40 cm
Bể Hiếu khí : 25 – 40 cm
Bể lắng đứng : 40 - 50 cm
Bể oxy hóa : 25 - 40 cm
Bể trung hòa : 15 - 25 cm
Bể khử trùng : 10 - 20 cm
3.4. KHÁI TOÁN KINH TẾ THEO PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN
Cơ sở tính toán kinh tế dựa vào các tài liệu hiện hành sau định mức dự toán
cấp thoát nước (Ban hành theo quyết định số 121/QĐ – UBND ngày 25/1/2013 của
UBND tỉnh Lạng Sơn về việc công bố đơn giá xây dựng công trình trên tỉnh Lạng
Sơn) [18] Theo tính toán sơ bộ, giá thành xây dựng các công trình trong trạm xử lý
tính theo khối lượng xây lắp là:
+ Với công trình đơn giản (công trình cơ học), đơn giá là 2.500.000đ/m3. + Với công trình phức tạp (công trình sinh học), đơn giá là 3.200.000đ/m3.
85
Bảng 3.16. Chi phí đầu tư cho các hạng mục công trình và thiết bị
58,8
2.500,000
147.000,000
Bể điều hòa-BTCT
1
145
3.200,000
464.000,000
UASB-BTCT
2
39,2
2.500,000
98.000,000
Anoxic-BTCT
3
63
3.200,000
201.600,000
Aerotank-BTCT
4
52,8
3.200,000
168.960,000
Bể lắng II-BTCT
5
30,6
2.500,000
76.500,000
Bể phản ứng-BTCT
6
52,8
3.200,000
168.960,000
Bể lắng trung hòa-BTCT
8,125
2.500,000
20.312,500
Bể khử trùng-BTCT
30
3.200,000
96.000,000
Bể nén bùn -BTCT
45
2.500,000
112.500,000
Nhà điều hành-BTCT
Thiết bị đo lưu lượng V-notch
Thùng 20.000,000
50.000,000
01
1
Bơm NRR bể điều hòa
02
Cái
15.000,000
8.000,000
2
Máy thổi khí bể điều hòa
01
Cái
50.000,000
60.000,000
3
Máy khuấy bể anoxic
01
cái
8.000,000
4.200,000
4
Máy thổi khí bể Aerotank
01
Cái
60.000,000
48.000,000
5
Đĩa
phân phối khí
14
Đĩa
300,000
16000,000
6
Bơm bùn
06
Cái
8.000,000
6.000,000
7
Bơm NRR lên V - notch
02
Cái
8.000,000
60.000,000
8
Máng thu nước răng cưa bể
02
bộ
3.000,000
20.000,000
9
lắng
Dàn quay ở bể lắng
04
Cái
15.000,000
10.000,000
10
Dàn quay bể nén bùn
01
Cái
20.000,000
7.000,000
11
Bơm bùn từ nén bùn sang máy
10.000,000
35.000,000
12
86
01
Cái
ép bùn
07
Cái
Thùng chứa dung dịch
13
1.000,000
40.000,000
07
Cái
Cánh khuấy dd hoá chất
14
5.000,000
200.000,000
08
Cái
Bơm định lượng hoá chất
15
5.000,000
20.000,000
01
Cái
Máy ép bùn
16
200.000,000
20.000,000
01
Cái
Tủ điện điều khiển
17
20.000,000
15.000,000
01
H.T
Hệ thống đường điện KT
18
20.000,000
50.000,000
01
H.T
Hệ thống đường ống CN
19
15.000,000
8.000,000
Các chi phí phát sinh
50.000,000
Tổng cộng phần máy móc
3.4.1. Chi phí xây dựng và máy móc
Vốn đầu tư xây dựng tính cho 1m3 nước thải V = 2.398.686,00/300 ≈ 8.000.000 (đồng/m3)
3.4.2. Chi phí xử lý nước rỉ rác
Chi phí khấu hao cơ bản của công trình
+ Chi phí khấu hao, sửa chữa công trình lấy bằng 10% giá thành xây dựng
PKH = 10% PXD = 10% x 1.452.332,500 = 145.233,250 (đồng/năm) =
400.000(đồng/ngày)
Chi phí khấu hao cơ bản máy móc thiết bị
+ Chi phí sửa chữa lấy bằng 12% giá thành thiết bị.
PSC = 12% PTB = 12% x 719.200,000 =863.000.000 (đồng/năm)= 237.000
(đồng/ngày)
Chi phí điện năng tiêu thụ cho máy móc thiết bị
87
Bảng 3.17. Lượng điện tiêu thụ trong 1 ngày
02 05
0,55 2
12 x 2 24 x 5
1 2
01
0,03
24 x 1
0,72
3
08 07 01 01 01
Bơm nước thải bể điều hoà Bơm bùn Bơm bùn từ nén bùn sang máy ép bùn Bơm định lượng hoá chất Cánh khuấy hoá chất Cánh khuấy bể oxi hóa Máy thổi khí bể điều hoà Máy khuấy bể anoxic
0,225 0,4 0,4 3,7 3,7
24 x 8 24 x 7 24 x 1 12 x 1 1
43,2 67,2 9,6 44,4 3,7
4 5 6 7 8
bể
khí
Máy
01
5,3
24
127,2
04
1,5
24 x 4
144
9
01
1,5
12 x 2
36
10
thổi Aerotank Máy gom bùn bể lắng Động cơ dàn quay bể nén bùn
Điện năng tiêu thụ trong 1 ngày = 1336,42 kwh
Lấy chi phí cho 1 Kwh là 4000 đồng
Chi phí điện năng cho 1 ngày vận hành:
PĐ = 1336,42 x 4000 = 4.945,000 đồng/ngày
Chi phí hóa chất
Bảng 3.18. Lượng hóa chất tiêu thụ trong 1 ngày
Thành tiền STT Hóa chất Đơn vị Số lương
l/ngày 2,4 Đơn giá (đồng/l) 120.000 288.000 1
l/ngày 29 120.000 3.480.000 2
l/ngày 9 50.000 450.000 3
l/ngày 4,5 125.000 562.500 4
H2SO4 NaOH H2O2 FeSO4 Clo 2,4 25.000
60.000 4.840.500 5 6 kg/ngày Tổng
88
Vậy chi phí hóa chất sử dụng trong 1 ngày là PHC = 4.840.500 đồng/ngày
Chi phí nhân công
Do hệ thống vận hành rất ổn định và bền vững nên chỉ cần 02 công nhân coi
sóc, xem xét các máy bơm, cắt tỉa cây khi đã quá cao, ghi chép sổ vận hành, và lập
kế hạch bảo dưỡng. Nếu giả sử người công nhân này được lĩnh mức lương trung
bình là 3.000.000đ/tháng, thì chi phí nhân công là 6.000.000 đồng/tháng,
Chi phí nhân công: PNC = 6.000.000 (đồng/tháng) = 200.000 (đồng /ngày)
Tổng chi phí cho 1 ngày vận hành
Tvh = PKH + PSC + PHC + PĐ + PNC = 400.000 +237.000 + 4.840.500 +
4.945,000 + 200.000 = 10.205.000 (đồng/ngày)
Chi phí xử lý cho 1 m3 NRR
Cxl = 10.622.500 (đồng/ngày /(300m3/ngày) = 36.000 đồng/m3. Hiện tại, để xử lý 1m3 NRR tại BCL CTR Phước Hiệp – Thành Phố Hồ Chí
Minh chi phí là 40.747,66 đồng, tại BCL CTR Gò Cát - Thành Phố Hồ Chi Minh, chi phí là 52.343,65 đồng [16], tại BCL Nam Sơn – Hà Nội chi phí là 45.000.000
đồng.
Như vậy, qua so sánh với một số các công trình xử lý NRR tiêu biểu khác
hiện đang hoạt động, giá thành thấp hơn giá thành xử lý ở các công trình xử lý NRR
ở nơi khác như BCL CTR Phước Hiệp, Gò Cát – Thành Phố Hồ Chí Minh, BCL
Nam Sơn – Hà Nội, lý do chi phí ít hơn các công trình xử lý khác vì ở đây tận dụng
được 2 hồ chứa và hồ sinh thái theo thiết kế đã được phê duyệt, giúp tiết kiệm chi
phí, mang lại hiệu quả kinh tế và đảm bảo về măt môi trường, vì vậy lựa chọn giải
pháp xử lý như trên hoàn toàn đáp ứng được mục tiêu đề ra.
89
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Những kết luận về các kết quả đạt được của luận văn
CTR nói chung và NRR nói riêng đang là vấn đề bức bách hiện nay, là chất
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng hiện nay, gây nên nhiều bệnh tật cho con
người và động vật. Chính vì vậy, việc đầu tư hệ thống xử lý NRR cho các BCL là
cần thiết. Bên cạnh đó luận văn đã nghiên cứu quá trình Fenton trong xử lý NRR,
đánh giá hiệu quả của quá trình Fenton thông qua xử lý COD của NRR từ đó đề
xuất được dây chuyền công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp
chất thải rắn huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn
Xét về góc độ kỹ thuật, việc ứng dụng phương pháp oxy hóa Fenton đem
lại hiệu quả xử lý cao hơn so với các phương pháp truyền thống, nhất là đối với
các hợp chất khó phân hủy, các kim loại nặng. Nhờ phương pháp oxy hóa Fenton
các chỉ tiêu như COD, BOD, TN, … đáp ứng được tiêu chuẩn hiện hành cho xử
lý NRR.
Xét về góc độ kinh tế, theo khái toán chi phí cho thấy, chi phí vận hành bằng
60 - 70% chi phí ở các BCL CTR thông thường, do đó đầu tư vào công nghệ xử lý
NRR bằng phương pháp Fenton là một kế hoạch hợp lý, mang lại hiệu quả kinh tế
cao, hóa chất sử dụng rẻ và có sẵn trên thị trường.
Xét về góc độ môi trường – xã hội thì xử lý NRR bằng phương pháp Fenton
là một công nghệ thân thiện với môi trường thể hiện qua lượng bùn thải nhỏ, xử lý
tốt chất hữu cơ và các kim loại nặng trong NRR.
Luận văn đã nghiên cứu thành phần, tính chất NRR của BCL CTR Đình Lập,
trên cơ sở đó thiết kế hệ thống xử lý NRR phù hợp với yêu cầu về tính kỹ thuật xử
lý NRR, sau xử lý NRR đảm bảo xả ra môi trường phù hợp theo QCVN
25:2009/BTNMT cột B Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải của BCL chất
thải rắn.
Việc khái toán chi phí xây dựng hệ thống xử lý NRR cho thấy chi phí để xử lý 1m3 là khoảng 36.000 đồng, có tỷ lệ khoảng 60 – 70 % chi phí xử lý NRR của
một số hệ thống xử lý NRR tiên tiến của Việt Nam hiện nay. Chi phí đó cho thấy
tính khả thi về mặt kinh tế và ứng dụng của dây chuyền.
90
2. Những khuyến nghị
NRR chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ NRR, mức độ pha trộn
giữa nước mưa với nước rác, hệ số thấm, lớp phủ bề mặt và hệ thống thu gom, điều
hòa NRR. Công nghệ thích hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng NRR, cải tạo lại các
hệ thống xử lý NRR hiện hữu. Yêu cầu cần phải có sự phối hợp đồng bộ nhiều
phương pháp hóa lý – hóa học – sinh học để xử lý hiệu quả.
Phương pháp xử lý NRR bằng phương pháp Fenton mang lại hiệu quả cao về
kinh tế, môi trường. Do đó, tác giả kiến nghị nhân rộng ra ở các BCL khác.
Đề nghị UBND tỉnh Lạng Sơn và các cơ quan chức năng có liên quan bố trí
nguồn vốn để để có thể xây dựng hệ thống xử lý NRR cho BCL Đình Lập theo như
thiết kế của Luận văn.
91
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng việt
[1] Bộ Tài nguyên và Môi trường (2009), QCVN 25:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về nước thải của bãi chôn lấp chất thải rắn.
[2] Bộ xây dựng (2008) TCXDVN 21:2008 Thoát nước – Mạng lưới và công trình
bên ngoài, tiêu chuẩn thiết kế.
[3] Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN, Báo cáo quan trắc định kỳ hàng năm tại các
bãi chôn lấp chất thải rắn.
[4] Cục thống kê tỉnh Lạng Sơn (2014), Niên giám thống kê tỉnh Lạng Sơn, NXB
Lạng Sơn 2014.
[5] Nguyễn Ngọc Dung (1999), Xử lý nước cấp NXB Xây dựng.
[6] Đào Sỹ Đức và cộng sự năm (2009), Tạp chí phát triển KH&CN, tập 12, số 05
– 2009 - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQG Hà Nội
[7] Nguyễn Hồng Khánh, Lê Văn Cát, Tạ Đăng Toàn, Phạm Tuấn Linh (2009),
Môi trường bãi chôn lấp chất thải và Kỹ thuật xử lý nước rác , Nhà xuất bản
Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội.
[8] Trịnh Xuân Lai (2009), Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải, NXB Xây
dựng
[9] Trần Hiếu Nhuệ (2001), Quản lý chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng.
[10] Nguyễn Văn Phước (2008), Quản lý và Xử lý chất thải rắn, Nhà xuất bản Xây
dựng.
[11] Nguyễn Thị Thanh Phượng, Nguyễn Văn Phước, Phan Xuân Thạnh (2013),
Thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường, NXB Đại Học Quốc Gia.
[12] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2008), Xử lý nước
thải đô thị và công nghiệp - tính toán thiết kế công trình, NXB Quốc Gia TP-
HCM.
[13] Sở tài nguyên Môi trường tỉnh Lạng Sơn, Báo cáo quan trắc môi trường định
kỳ năm 2013 bãi chôn lấp Văn Lãng.
92
[14] Sở tài nguyên Môi trường tỉnh Lạng Sơn, Thuyết minh dự án xây dựng bãi
chôn lấp Đình Lập – Lang Sơn.
[15] UBND huyện Đình Lập (2014), Báo cáo quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế
- xã hội huyện Đình Lập thời kỳ 2011 – 2020.
[16] UBND thành phố Hồ Chí Minh, Công văn số 4693/UBND - ĐTMT về duyệt
đơn giá xử lý nước rỉ rác theo công nghệ SEEN tại Bãi chôn lấp rác Gò Cát
và Phước Hiệp.
[17] UBND tỉnh Lạng Sơn (2013), Dự án đầu tư xây dựng công trình Bãi xử lý rác
thải huyện Đình Lập, tỉnh Lạng Sơn.
[18] UBND tỉnh Lạng Sơn, Quyết định số 121/QĐ – UBND ngày 25/1/2013 Về
việc công bố bộ đơn giá xây dựng công trình trên địa bàn tỉnh
Tiếng anh
[19] Farhataziz (1977), Hydroxyl radical and perhydroxyl radical and their
radicao ions, Natl.Stand.Ref.Data, USA.
[20] R.S Ramalho (1977), Introduction to Waste water Treatment Process, Laval
University Quebec.
[21] Simon Parson (2004), Advanced Oxidation Processes for Water and
Wastewater Treatment, IWA Publishỉng, Alliance House, London, UK.
Internet
[22] https://yeumoitruong.vn/
[23] http://giaiphapmoitruong.vn/
[24] http://tapchimoitruong.vn/
93
Phụ lục 1
Quyết định phê duyệt dự án đầu tư xây dựng BCL CTR Đình Lập
94
95
Phụ lục 2
Các hình ảnh làm thí nghiệm
Hình 1. Dụng cụ thí nghiệm
96
Hình 2. Hóa chất và mẫu thí nghiệm
Hình 3. Một số hình ảnh trong quá trình làm thí nghiệm
Hình 4. Kết quả thí nghiệm
97
Phụ lục 3
Các bản vẽ thiết kế
