Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt (2017)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
--------------

NGUYỄN THỊ HUYỀN TRANG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ
TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG
PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC SẮT
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường
Người hướng dẫn khoa học:

TS. LÊ THANH SƠN

HÀ NÔI – 2017


LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thiện chương trình Đại học và thực hiện tốt khóa luận tốt
nghiệp, ngoài sự nỗ lực của bản thân, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu

sắc nhất tới các thầy cô khoa Hóa học, trường Đại học sư phạm Hà Nội 2 đã luôn
quan tâm và tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu cho em trong suốt thời
gian theo học tại trường.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và tri ân sâu sắc tới TS. Lê Thanh Sơn và
các anh chị phòng Công nghệ Hóa lý Môi trường – Viện Công nghệ Môi trường là
những người đã trực tiếp hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong
quá trình nghiên cứu và suốt thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Em đã hoàn thành khóa luận tốt nghiệp theo đúng tiến độ của nhà trường đề ra
với cố gắng và sự nhiệt tình của bản thân, tuy nhiên em không tránh khỏi những
thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy, cô và các bạn để khóa
luận tốt nghiệp được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin dành lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, những
người vẫn luôn quan tâm, động viên và là chỗ dựa tinh thần giúp em hoàn thành tốt
nhiệm vụ được giao trong suốt thời gian học tập và quá trình nghiên cứu thực hiện
khóa luận tốt nghiệp vừa qua.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Hà Nội, ngày 07 tháng 5 năm 2017
Sinh viên

Nguyễn Thị Huyền Trang


PHỤ LỤC
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................2
1.1.Tổng quan về nước rỉ rác. .....................................................................................2
1.1.1.Sự hình thành nước rỉ rác. ..................................................................................2
1.1.2.Đặc điểm của nước rỉ rác. ..................................................................................3
1.1.3.Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường và sức khỏe con người. ..............12
1.1.4.Các phương pháp xử lý nước rỉ rác..................................................................14
1.1.5.Tình hình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước. .........................16
1.2.Tổng quan về nhu cầu oxi hóa học (COD – Chemical Oxygen Demand)..........18
1.2.. Tổng quan về COD. ..........................................................................................18
1.2.. Các phương pháp phân tích COD .....................................................................20
1.3.Tổng quan về công nghệ keo tụ điện hóa............................................................21
1.3.1.Giới thiệu về phương pháp keo tụ điện hóa. ....................................................21
1.3.2.Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể keo tụ điện hóa ................................23
1.3.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa. .......25
1.3.4.Ưu điểm của phương pháp keo tụ điện hóa. ....................................................26
1.3.5.Ứng dụng của keo tụ điện hóa trong xử lý môi trường....................................27


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................29
2.1. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu.....................................................................29
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................29
2.1.2. Mô hình thiết bị ...............................................................................................31
2.1.3. Mục đích và nội dung nghiên cứu...................................................................37
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................39
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................41
3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý
COD của quá trình keo tụ điện hóa...........................................................................41


3.2. Ảnh hưởng của độ pH đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện
hóa…. ........................................................................................................................42
3.3. Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ
điện hóa. ....................................................................................................................44
3.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD của quá trình
keo tụ điện hóa. .........................................................................................................45
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................48
PHỤ LỤC..................................................................................................................48


DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp ........................................3
Hình 1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ.......................................................................22
Hình 1.3. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ ............................................23
Hình 2.1. Điện cực sắt...............................................................................................32
Hình 2.2. Tám kẹp điện cực ......................................................................................32
Hình 2.3. Máy khuấy từ gia nhiệt .............................................................................33
Hình 2.4. Máy đo pH ................................................................................................34
Hình 2.5. Nguồn điện một chiều (DC REGULATED POWER SUPPLY)..............34
Hình 2.6.Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa ...............................................................35
Hình 2.7. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa. ..................................................36
Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất
xử lý COD của quá trình keo tụ điện hóa................................................................. 41
Hình 3.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD của phương pháp keo tụ điện
hóa .............................................................................................................................43
Hình 3.3. Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý COD của phương
pháp keo tụ điện hóa .................................................................................................45
Hình 3.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD .............46


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới...........................5
Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á ..................................6
Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố Việt Nam...............7
Bảng 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm..................................9
Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi chôn
lấp mới và lâu năm ....................................................................................................10
Bảng 1.6. Tiêu chuẩn Việt Nam của COD................................................................19
Bảng 2.1. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của hồ kỵ khí......................30
Bảng 2.2. Đặc điểm nước rỉ rác ở hồ làm thoáng .....................................................31
Bảng 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử
lý COD của quá trình keo tụ điện hóa..................................................................41
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của độ pH đến hiệu suất xử lý COD của quá trình keo tụ điện
hóa .............................................................................................................................43
Bảng 3.3. Hiệu suất xử lý COD của thí nghiệm ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến
quá trình keo tụ điện hóa ...........................................................................................44
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý COD.............46


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

NRR

Nước rỉ rác

DO

Lượng oxi hòa tan trong nước

(Dissolved Oxygen)
COD

Nhu cầu oxi hóa học

(Chemical Oxygen Demand)
BOD

Nhu cầu oxi sinh học

(Biochemical Oxygen Demand)
SS

Chất rắn lơ lửng

(Suspended Solid)
TOC

Tổng hợp cacbon hữu cơ

(Total Organic Cacbon)
BCL

Bãi chôn lấp

PTPƯ

Phương trình phản ứng

KHCNVN

Khoa học công nghệ Việt Nam

CNMT

Công nghệ môi trường

VSV

Vi sinh vật


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội đời sống của nhân dân dần được
cải thiện và nhu cầu tiêu dùng ngày càng tăng, dẫn đến lượng rác thải sinh ra ngày
càng nhiều. Đặc biệt là rác thải sinh hoạt (RTSH), các chất thải rắn phát sinh tại các
khu đô thị vẫn chưa được xử lí triệt để. Lượng RTSH tăng dẫn đến lượng nước rỉ
rác sinh ra ngày càng nhiều. Chôn lấp vẫn là hình thức phổ biến được áp dụng trong
xử lí chất thải rắn ở nước ta do kĩ thuật đơn giản và chi phí xử lí thấp hơn so với các
phương pháp xử lý khác nhau như đốt, hóa rắn… Tuy nhiên, kéo theo đó là vấn đề
ô nhiễm môi trường do bãi chôn lấp (BCL) không hợp vệ sinh, không đạt tiêu chuẩn
gây ra nhiều bất cập làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh và cuộc sống con
người.
Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác tại BCL đều phát thải trực tiếp vào môi trường,
khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Vấn
đề này đang là tình trạng phải đối mặt của nhiều quốc gia trên thế giới.
Đây là một trong những vấn đề cần giải quyết để nhằm giảm thiểu tình trạng
ô nhiễm môi trường do chôn lấp. Trong những năm qua, một số công nghệ xử lí
nước rỉ rác đã được nghiên cứu và ứng dụng như kết hợp nước rỉ rác với nước thải
sinh hoạt, quay vòng nước rỉ rác, xử lý hóa lý hay xử lý bằng các hố sinh học….
Nhưng tất cả các biện pháp này đều không mang lại hiệu quả khả quan trong thực
tế.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Xuất phát từ thực trạng ô nhiễm ở nước ta hiện nay, em lựa chọn đề tài “
Nghiên cứu xử lý COD trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa
điện cực sắt” để góp một phần nhỏ vào việc làm giảm nồng độ ô nhiễm của nước
thải rỉ rác, bảo vệ nguồn nước và môi trường trong sạch.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về nước rỉ rác

1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác
Nước rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình lý, hóa
và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Nước rỉ rác chứa nhiều chất ô nhiễm
hòa tan từ quá trình phân hủy rác và lắng xuống đáy ô chôn lấp. Thành phần hóa
học nước rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác thải chôn lấp
cũng như thời gian chôn lấp. Lượng nước rỉ rác được hình thành trong bãi chôn lấp
chủ yếu do các quá trình sau [4]:
- Nước thoát ra từ chất thải rắn: chất thải luôn chứa một lượng nước nhất định.
Trong quá trình đầm nén nước tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nước rỉ rác.
- Nước từ quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ: nước là một trong
những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ.
- Nước mưa thấm từ trên xuống qua lớp phủ bề mặt.
- Nước ngầm thấm qua đáy hoặc thân ô chôn lấp vào bên trong bãi chôn lấp.
Lượng nước rỉ rác phát sinh trong bãi chôn lấp phụ thuộc vào sự cân bằng
nước trong ô chôn lấp. Các thành phần tác động tới quá trình hình thành lượng nước
rỉ rác được trình bày trong hình 1.1. và lượng nước rỉ rác được tính theo công thức:
LC = R + RI – RO – E - V
Trong đó:

[4]

LC

- Nước rỉ rác,

R

- nước mưa thấm vào ô chôn lấp,

RI

- dòng chảy từ ngoài thâm nhập vào ô chôn lấp ( bao gồm dòng

chảy mặt và nước ngầm gia nhập từ bên ngoài vào ô chôn lấp),
RO

- dòng chảy ra khỏi khu vực ô chôn lấp,

E

- nước bay hơi,


V - sự thay đổi lượng nước chứa trong ô chôn lấp: độ ẩm ban
đầu của rác và bùn thải mang đi chôn lấp; độ ẩm của vật liệu phủ; lượng nước thất
thoát
trong quá trình hình thành khí; lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải. lượng
nước thất thoát ra từ đáy bãi chôn lấp chất thải rắn; sự chênh lệch về hàm lượng
nước trong cấu trúc hóa học của rác.

Hình 1.1. Các thành phần cân bằng nước trong ô chôn lấp
Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí
hậu… lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh ra. Tốc độ phát sinh
nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Lượng
nước rỉ rác sẽ tăng lên dần trong suốt thời gian hoạt động và giảm dần sau khi đóng
cửa BCL do lớp phủ cuối cùng và lớp thực vật trồng lên trên mặt… giữ nước làm
giảm độ ẩm thấm vào.
1.1.2. Đặc điểm của nước rỉ rác

1.1.2.1. Thành phần và tính chất của nước rỉ rác
Nước rỉ rác là chất lỏng được sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với
các chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo các


chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ các chất thải rắn. Do đó, trong nước rỉ rác
thường chứa cả các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật.
Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn
lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén, lớp che phủ trên cùng cũng tác
động lên thành phần nước rỉ rác. Thành phần và tính chất nước rỉ rác còn phụ thuộc
vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong BCL. Các quá trình sinh hóa xảy ra
trong BCL chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất
thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.
Nước rỉ rác chứa đa số thành phần chất ô nhiễm với nồng độ cao và khó phân
hủy, do vậy cần kết hợp nhiều phương pháp xử lý như: xử lý cơ học, xử lý hóa học,
xử lý sinh học, xử lý oxi hóa nâng cao…
Sự phân hủy chất thải rắn trong BCL gồm các giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Giai đoạn thích nghi ban đầu.
- Giai đoạn 2: Giai đoạn chuyển tiếp.
- Giai đoạn 3: Giai đoạn lên men.
- Giai đoạn 4: Giai đoạn lên men metan.
- Giai đoạn 5: Giai đoạn ổn định.
Đặc điểm chung là nước rỉ rác có hàm lượng các chất ô nhiễm như BOD,
COD, TOC, chất rắn hòa tan, tổng Nitơ rất cao, vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần.


Bảng 1.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới
Columbia

Cannada

Đơn Vị

Pereira
(5năm vận
hành)

Clover Bar
(Vận hành từ
năm 1975)



7,2 – 8,3

8,3



COD

mgO2/l

4.350 –65.000

1.090

2.500

BOD

mgO2/l

1.560– 48.000

39

230

NH4

200– 3.800

455

1.100

TKN





920

Thành Phần

pH

Đức

BCL CTR
đô thị

Chất rắn tổng cộng

mg/l

7.990 – 89.100





Chất rắn lơ lửng

mg/l

190– 27.800





Tổng chất rắn hoà
tan

mg /l

7.800–61.300





Tổngphosphat(PO4)

mg/l

2 – 35





mgCaCO3/l

3.050 – 8.540

4.030



Ca

mg/l





200

Mg

mg/l





150

Na

mg/l





1.150

Độ kiềm tổng

Nguồn: Lee & Jone, 1993; Diego Paredes, 2003; F. Wang etal,2004;KRUSE,1994.


Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á
Thái Lan
Thành Phần

Hàn Quốc

Đơn Vị

BCL pathumthani

Sukdowop
NRR1 năm

Sukdowop
NRR 12 năm



7,8 – 8,7

5,8

8,2

Độ dẫn điện

µS/cm

19.400 – 23.900

COD

mgO2/l

4.119 – 4.480

12.500

2.000

BOD5

mgO2/l

750 – 850

7.000

500

SS

mg/l

141 410

400

20

IS

mg/l

10.588 – 14.373

N-NH3

mg/l

1.764 – 2.128

200

1.800

N-Org

mg/l

300 – 600





Phospho tổng

mg/l

25 – 34





Cl-

mg/l

3.200 – 3.700

4.500

4.500

Zn

mg/l

0,873 – 1,267





Cd

mg/l





Pd

mg/l

0,09 – 0,330





Cu

mg/l

0,1 – 0,157





Cr

mg/l

0,495 – 0,657





mgCaCO3/l



2.000

10.000

pH

Độ kiềm



(Kwanrutai Nakwan, 2002)
Như vậy có thể thấy rằng nước rỉ rác gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi
trường sống vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng
kể. Do đó số lượng các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới là rất
đáng kể.


Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố Việt Nam
Thông số

Đơn vị

Ph

BCL Nam Sơn

BCL Gò Cát

BCL Thủy

BCL Tràng

( Hà Nội)

(HCM)

Phương (

Cát (Hải

Huế)

Phòng)

-

6,81 – 7,98

7,4 – 7,6

7,7 – 8,5

6,5 – 8,22

TDS

mg/l

6.913 -19.875

-

-

4,47 – 9,24

TSS

mg/l

120- 2.240

700 –2.020

42- 84

21 – 78

COD

mg/l

623 – 2.442

327 –1.001

BOD5

mg/l

495 – 12.302

6.272 –9.200

148 – 398

120 – 465

-

0,485 – 0,540

0,459 –0,547

0,234 -0,163

0,370-0,465

mg/l

423 – 2.253

1.821 –2.427

-

179- 507

BOD5/COD
Tổng N

1.020 – 22.783 13.655 –16.814

N- NH4

+

mg/l

-

1.680 –2.887

184- 543

-

N- NO3

-

mg/l

-

0 – 6,2

-

-

Tổng P

mg/l

6,51 – 24,80

10,3 – 19,8

-

3,92 – 8,562

Độ cứng
CaCO3

mg/l

-

-

1.419- 4.874

-

-

mg/l

-

-

518- 1.199

-

As

mg/l

0,001 – 0,003

-

-

0,047- 0,086

Pb

mg/l

0,050 – 0,086

-

-

<0,05

Cd

mg/l

0,010 – 0,025

-

-

<0,01

Hg

mg/l

0,0001 –0,0009

-

-

0,0001

Tuổi BCL

Năm

7

9

2

[14]

[6]

Cl

Nguồn trích dẫn

7
[6]

[11]

Nhìn chung nước rỉ rác ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cũng có thành phần
chất hữu cơ dao động trong khoảng lớn, COD từ vài trăm đến trên mười nghìn mg/l,


thậm chí cao hơn một số bãi chôn lấp ở Đài Loan và Indonesia. Tỉ lệ BOD5/COD ở
một số bãi chôn lấp ở nước ta cao hơn một số bãi chôn lấp ở châu Âu, Châu Mỹ và
Châu Phi.
Ở nhiều nước trên thế giới, nhiều bãi chôn lấp đã áp dụng việc phân loại rác
tại nguồn và áp dụng các công nghệ thu hồi, tái chế chất thải rắn nên thành phần và
tính chất nước rỉ rác ít phức tạp hơn các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Hầu hết chất thải
rắn ở nước ta không được phân loại. Vì thế, thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam
không những thay đổi theo thời gian mà còn phức tạp hơn so với một số nước khác.
Thành phần nước rỉ rác ở nước ta cao và phức tạp cũng do ảnh hưởng của việc vận
hành bãi chôn lấp chưa đảm bảo một bãi chôn lấp hợp vệ sinh và điều kiện khí hậu
ẩm ướt, mưa nhiều. Vì thế, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phù hợp ở
nước ta cũng gặp nhiều khó khăn.

1.1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác
Thành phần nước rỉ rác rất khó xác định vì có nhiều yếu tố tác động lên sự
hình thành nước rỉ rác [19]:
a. Thời gian chôn lấp
Tính chất nước rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho
rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần. Thành phần của nước rỉ rác
thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học
đang diễn ra. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản được hình thành như các
axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ.
Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất rắn
trong bãi chôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời
gian. Giai đoạn tạo thành khí metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa.


Bảng 1.4. Đặc điểm bãi chôn lấp mới và bãi chôn lấp lâu năm
Bãi chôn lấp mới

Bãi chôn lấp lâu năm

- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi
- Nồng độ các axit béo dễ bay hơi
(VFA) cao.
thấp.
- pH nghiêng về tính axit.

- pH trung tính hoặc kiềm.

- BOD cao.

- BOD thấp.

- Tỷ lệ BOD/COD cao.

- Tỷ lệ BOD/COD thấp

+

cao.

- Nồng độ NH4 và nito hữu cơ
- Vi sinh vật có số lượng nhỏ.
- Vi sinh vật có số lượng lớn.

- Nồng độ các chất vô cơ hòa tan


kim
loại nặng thấp.
- Nồng độ các chất vô cơ hòa tan
và kim loại nặng cao.
George Tchobanoglos và cộng sự 1993, Handbook of solid waste management


Bảng 1.5. Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các bãi
chôn lấp mới và lâu năm
Giá trị, mg/l
Thành phần

Bãi mới ( < 2 năm)
Khoảng

Trung bình

Bãi lâu năm ( >10
năm)

BOD5

2.000 – 55.000

10.000

100 – 200

TOC

1.500 – 20.000

6.000

80 – 160

COD

3.000 – 90.000

18.000

100 – 500

Chất rắn hòa tan

10.000 – 55.000

10.000

1.200

200 – 2.000

500

100 – 400

Nitơ hữu cơ

10 – 800

200

80 – 120

Amoniac

10 – 800

200

20 – 40

Nitrat

5 – 40

25

5 – 10

Tổng lượng phốt pho

5 – 100

30

5 – 10

4 – 80

20

4–8

1.000 – 20.900

3.000

200 – 1000

4,5 – 7,5

6

6,6 – 9

300 – 25.000

3.500

200 – 500

Canxi

50 – 7.200

1.000

100 – 400

Magie

50 – 1.500

250

50 – 200

Clorua

200 – 5.000

500

100 – 400

Sunphat

50 – 1.825

300

20 – 50

Tổng sắt

50 – 5.000

60

20 – 200

Tổng chất rắn lơ lửng

Othophotpho
Độ kiềm theo CaCO3
Ph
Độ cứng theo CaCO3

Thuyết mình đề tài KHCN thuộc các hướng KHCN ưu tiên cấp Viện Hàn lâm KHCNVN[9]


Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rỉ rác cũng có sự
thay đổi.
Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước rò rỉ chỉ chứa
một phần nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học.
b. Thành phần của chất thải rắn
Thực tế, thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng tác động đến tính chất
của nước rỉ rác. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị
phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rỉ rác cũng có các đặc
tính tương tự.
c. Chiều sâu bãi chôn lấp
Nhiều nghiên cứu cho thấy BCL có chiều sâu chôn lấp càng lớn thì nồng độ
chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng
mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần nhiều nước để đạt trạng thái bão
hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy.
Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn
hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy sẽ xảy ra
hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm.
d. Độ ẩm rác và nhiệt độ
Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt trạng
thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi
nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình
thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước
rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi
trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác. Đồng
thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.


Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như: ảnh hưởng từ bùn; các quá trình thấm và
chảy tràn, bay hơi; cống rãnh và chất thải độc hại; độ nén; chiều dày và nguyên liệu
làm lớp phủ…đều ảnh hưởng tới thành phần nước rỉ rác.
1.1.3. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường và sức khỏe con người
Trong thành phần rác thải, nước thải sinh hoạt, thông thường hàm lượng hữu
cơ chiếm tỷ lệ lớn. Các loại rác hữu cơ dễ phân hủy gây hôi thối, phát triển vi khuẩn
làm ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí, làm mất vệ sinh môi trường và ảnh
hưởng tới đời sống con người.

1.1.3.1. Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường
Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường nước
Nước rỉ rác có chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao ( chất hữu cơ: do trong rác
có phân xúc vật, thức ăn thừa… chất thải độc hại từ các bao bì đựng phân bón,
thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, mỹ phẩm…) nếu không được thu gom, xử lý sẽ xâm
nhập vào nguồn nước mặt và nước ngầm gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm
trọng.
Hàm lượng nito cao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong rêu,
tảo … gây hiện tượng phú dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt DO
trong nước do oxi bị tiêu thụ trong quá trình oxi hóa chất hữu cơ.
Tạo ra xói mòn trên tầng đất nén và lắng đọng trong lòng nước mặt chảy qua.
Cũng có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch gây ra ảnh hưởng
nghiêm trọng đến sức khỏe người dân sử dụng nguồn nước.
Nước là đường truyền bệnh rất nguy hiểm. Nguồn nước ô nhiễm tác động
đến con người thể hiện qua sức khỏe cộng đồng, khi ăn các loại thực phẩm như cá,
tôm, cua,… bị nhiễm độc do nước ô nhiễm, con người sẽ mắc nhiều chứng bệnh,
trong đó có cả bệnh ung thư. Ngoài ra, nguồn nước còn gây ra cả bệnh thương hàn,
kiết lị, dịch tả, da liễu…. nguyên nhân là do trong nước ô nhiễm có nhiều vi khuẩn
và nấm gây bệnh cho người.


Khi nguồn nước bị ô nhiễm dù ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng
xấu đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động- thực vật thủy sinh.
Khi môi trường nước bị ô nhiễm vùng ven sông rạch, vùng bán ngập do mực
nước ngầm nông, nguồn nước mặt bị ô nhiễm với nhiều yếu tố độc hại đã di chuyển
thẳng xuống mạch nước ngầm theo phương thẳng đứng hoặc từ nước sông ngấm
vào mạch nước ngầm theo phương nằm ngang, dưới tác dụng của thủy triều mà
không qua gạn lọc, làm sạch tự nhiên của môi trường.
Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường không khí
Khí hậu nhiệt đới nóng ẩm và mưa nhiều ở nước ta hiện nay là điều kiện
thuận lợi cho các thành phần hữu cơ trong rác thải phân hủy, thúc đẩy nhanh quá
trình lên men, thối rữa và tạo nên mùi khó chịu gây ô nhiễm môi trường không
khí.Các khí phát sinh từ quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác thường là: Amoni
có mùi khai, phân có mùi hôi, hydrosunfua mùi trứng thối, sunfur hữu cơ như bắp
cải rữa, Mecaptan mùi hôi nồng, amin như cá ươn, điamin như thịt thối, Cl2 nồng,
Phenol mùi xốc đặc trưng. Ngoài ra, quá trình đốt rác sẽ phát sinh nhiều khí ô
nhiễm như: SO2, NOx, CO2, bụi….
Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến môi trường đất
Trong thành phần nước rác có chứa nhiều chất độc hại, khi rác thải được đưa
vào môi trường và không được xử lý khoa học thì những chất độc xâm nhập vào đất
sẽ tiêu diệt nhiều loài sinh vật có ích cho đất như: giun, vi sinh vật, nhiều loài động
vật không xương sống, ếch nhái… làm cho môi trường đất bị giảm tính đa dạng
sinh học và phát sinh nhiều sâu bọ phá hoại cây trồng.

1.1.3.2. Ảnh hưởng của nước rỉ rác đến sức khỏe con người
Nước rỉ rác ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe con người. Cụ thể, qua đường
tiêu hóa, đường hô hấp, tiếp xúc qua da…Thông qua quá trình sinh hoạt, sử dụng
nguồn nước, thức ăn bị nhiễm độc… ( Ví dụ: rau muống trồng ở gần ven sông, ao
có khả năng hấp phụ kim loại nặng tốt;và tôm cá ở ao hồ, sông, suối ) dẫn đến các


chất ô nhiễm độc hại đi vào cơ thể con người làm cho con người có thể mắc các
bệnh như: ; bệnh đường tiêu hóa; nhiễm độc kim loại nặng ;kích thích đến sự hô hấp
của con người và kích thích nhịp tim đập nhanh gây ảnh hưởng xấu đối với những
người mặc bệnh tim mạch.
1.1.4. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Công nghệ xử lý nước thải rất phong phú, có tới hàng chục loại hình công
nghệ đang được sử dụng trong thực tiễn trên nền của các quá trình công nghệ cơ
bản theo từng cấp.
Có hai nhóm phương pháp xử lý cơ bản áp dụng trong xử lý nước rỉ rác là
phương pháp hóa lý và sinh học [1,3]. Phương pháp hóa học, hóa lý gồm: keo tụ,
hấp phụ, trao đổi ion, oxi hóa, kết tủa, màng lọc và lắng. Phương pháp sinh học: Xử
lý vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và các tổ hợp của chúng.
Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác được áp dụng phổ biến hiện nay[7].
- Xử lý vi sinh kỵ khí  xử lý vi sinh hiếu khí  ao hồ ổn định 
xả ra nguồn tiếp nhận.
- Xử lý vi sinh kỵ khí  xử lý vi sinh hiếu khí oxi hóa bằng hóa chất
 ao hồ ổn định  xả ra nguồn tiếp nhận.
- Xử lý sinh học  đưa về nhà máy xử lý chung với nước thải sinh hoạt.
- Keo tụ  lắng ( hoặc tuyển nổi)  xử lý vi sinh kỵ khí  xử lý vi
sinh hiếu khí ao hồ ổn định  xả ra nguồn tiếp nhận.
- Oxi hóa bằng hóa chất  lắng  xử lý vi sinh kỵ khí  xử lý vi
sinh hiếu khí  ao hồ ổn định  xả ra nguồn tiếp nhận.
- Keo tụ  lắng ( tuyển nổi)  xử lý vi sinh kỵ khí  xử lý vi sinh
hiếu khí
 hấp phụ xử lý màu  ao hồ ổn định  xả ra nguồn
tiếp nhận.


Như vậy các công nghệ xử lý nước rỉ rác vẫn phổ biến là xử lý bằng nhiều
công đoạn, trong đó công nghệ sinh học được áp dụng ở hầu hết các dây
chuyền. Các công nghệ hóa lý cũng được áp dụng phổ biến như keo tụ, oxi hóa..
Hiệu quả của một số phương pháp xử lý nước rỉ rác được đánh giá bởi Abbas
và cộng sự (2009) [30], cụ thể:
- Phương pháp kết hợp xử lý nước rỉ rác với nước thải sinh hoạt có hiệu quả
cao với xử lý nước rác mới và trung bình nhưng phương pháp này có nhược điểm là
tồn dư sinh khối và chất dinh dưỡng.
- Quá trình hiếu khí thích hợp xử lý nước rỉ rác mới và trung bình, nhược
điểm là bị ức chế bởi các chất khó phân hủy sinh học và tồn dư sinh khối.
- Quá trình kỵ khí thích hợp xử lý nước rác mới và trung bình, nhược điểm là
bị ức chế bởi các chất khó phân hủy sinh học, rất chậm và tạo khí sinh học.
- Keo tụ thích hợp xử lý nước rỉ rác cũ và trung bình để loại bỏ kim loại nặng
và chất rắn lơ lửng. Tuy nhiên, phương pháp này tạo ra nhiều bùn thải chôn lấp.
- Oxi hóa hóa học xử lý tốt với nước rỉ rác cũ và trung bình để loại bỏ các
chất hữu cơ. Phương pháp này có nhược điểm là sinh khí ozon dư, tạo bùn thải có
nhiều sắt( quá trình Fenton).
- Stripping thích hợp với nước rỉ rác cũ và trung bình nhằm xử lý amoni,
phương pháp này đòi hỏi bổ sung thiết bị để kiểm soát ô nhiễm không khí.
- Trao đổi ion thích hợp với tất cả các loại nước rỉ rác để xử lý các hợp chất
hào tan, các cation/anion nhưng chi phí lớn.
- Lọc màng thẩm thấu ngược có thể có hiệu quả tốt trong xử lý nước rỉ rác để
loại bỏ các hợp chất vô cơ và hữu cơ nhưng chi phí rất cao và yêu cầu tiền xử lý.
- Lọc nano áp dụng tốt cho tất cả các loại nước rỉ rác để xử lý muối sunfat.
Phương pháp này cũng có chi phí rất cao.


Trong nhiều năm, phương pháp sinh học và hóa lý là công nghệ phổ biến
trong xử lý nước rỉ rác. Một số phương pháp lọc màng có hiệu quả tốt nhưng tốn
kém. Phương pháp oxi hóa áp dụng xử lý nước rỉ rác phù hợp với nước rỉ rác có tuổi
trung bình và cũ.
1.1.5. Tình hình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước

1.1.5.1. Tình hình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong nước
Tô Thị Hải Yến và cộng sự Viện Công nghệ môi trường [15] đã nghiên cứu “
tuần hoàn nước rỉ rác và phân hủy vi sinh trong môi trường sunfat trong công nghệ
chôn lấp rác thải sinh hoạt giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác”. Tô
Thị Hải Yến và đồng nghiệp [16] với công trình “ Thúc đẩy nhanh quá trình phân
hủy vi sinh rác và nước rỉ rác bằng thay đổi chế độ vận hành và môi trường hóa học
trong bãi chôn lấp” đã cho thấy, khi chôn lấp rác thải sinh hoạt có thành phần lignin
tới 15,2% trọng lượng khô làm phát thải khí metan không có lợi về kinh tế và môi
trường. Với việc bổ sinh thêm môi trường sunfat nhằm tạo điều kiện để phân
hủy thành phần hữu cơ thể rắn trong rác chuyển sang dạng lỏng trong nước rỉ rác,
vô cơ hóa thành phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước rỉ rác.
Trong môi trường sunfat, hệ thống chỉ thực sự phát huy tác dụng từ ngày thứ 95
của chu trình chôn lấp rác. Ngoài ra nhóm tác giả cũng đã cho thấy rằng việc tuần
hoàn nước rỉ rác tạo khả năng oxy hóa – khử mạnh hơn cho môi trường phân hủy vi
sinh các chất hữu cơ trong rác ở thể rắn và vô cơ hóa chất hữu cơ ở thể lỏng.
Hoàng Thị Thu Hiền [2] đã sử dụng UV/Ozon để xử lý nước rỉ rác. Kết quả
thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm xử lý nước rỉ rác từ BCL Nam Sơn cho
thấy, sau keo tụ, tác giả đã xác định được điều kiện thích hợp đạt được tại pH=7,5
và thời gian phản ứng là 100 phút; hiệu suất xử lý COD và độ màu nước rỉ rác đạt
tương ứng là 26% và 64% với hệ Ozon và 35%, 82% với hệ UV/O3.
Trịnh Văn Tuyên và cộng sự Viện Công nghệ môi trường đã “ Áp dụng quá
trình ozon hóa làm giảm hàm lượng các chất hữu cơ khó phân hủy trong xử lý nước
rỉ rác BCL CTR” [10]. Tập thể tác giả đã tìm được điều kiện thích hợp để ozon hóa


và Perozon có hiệu quả nước rỉ rác như sau: pH= 8 – 9 , hàm lượng H2O2 là 2.000
mg/l, thời gian phản ứng đối với hệ Ozon là 100 phút và hệ Perozon là 80 phút và
để nâng cao hiệu quả xử lý cần tăng tương tác của ozon với các chất hữu cơ trong
nước rỉ rác bằng đệm sứ có bề mặt riêng lớn.

1.1.5.2. Tình hình xử lý nước rác ngoài nước
Tizaoui cùng cộng sự [18] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp ozon hóa và
ozone kết hợp với hydrogen peroxide để xử lý nước rỉ rác tại Tunisia, được đặc
trưng bởi COD cao, khả năng bị phân hủy sinh học thấp và màu sắc tối. Kết quả thu
được cho thấy rằng hiệu quả ozon hóa đã gần như tăng gấp đôi khi kết hợp với
hydrogen peroxide khi nồng độ H2O2 là 2 g/l, nhưng khi nồng độ H2O2 cao hơn 2g/l
lại cho hiệu quả thấp. pH có thể thay đổi không đáng kể do tác dụng của đệm
bicarbonate. Nồng độ sulfate cũng giảm nhệ. Ngược lại, nồng độ chloride ban đầu
thì giảm, nhưng sau một thời gian thí nghiệm lại tăng lên để đạt được giá trị ban
đầu của nó. Kết quả so sánh chi phí vận hành của 2 phương pháp cho thấy các hệ
thống H2O2 /O3 tại H2O2 nồng độ 2g/l cho chi phí thấp nhất khoảng ~2.3 USD/kg
COD được loại bỏ.
Torres – Socisas và cộng sự [21] đã nghiên cứu sử dụng kết hợp các quá
trình vật lý – hóa – sinh học để xử lý nước rỉ rác, bao gồm một giai đoạn vật lý –
hóa học sơ bộ tiếp theo là một quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) bằng Fenton
quang hóa và cuối cùng là phân hủy sinh học. Kết quả thu được cho thấy sự kết hợp
các công nghệ này xử lý hiệu quả mẫu nước rỉ rác có tải trọng hữu cơ cao (COD
khoảng 40g/l và DOC là 15g/l): giai đoạn đầu đã làm giảm 17% hàm lượng hữu cơ
bền, sau khi thực hiện quá trình Fenton quang hóa (Fe 1 mM) trong khoảng
thời gian 11h đã vô cơ hóa các chất ô nhiễm hữu cơ thành các chất có thể phân
hủy sinh
học, với tỷ lệ khoáng hóa là 27% và tiêu thụ 22 g H2O2/l. Tổng chi phí để xử lý 1m

3

3

nước rỉ rác được ước tính là khoảng 40€/m .
Singh và cộng sự [20] đã tiến hành nghiên cứu xác định hiệu quả của ozon


hóa nước rỉ rác trước khi sử dụng thẩm thấu ngược và màng lọc nano. Nước thải từ


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×