Đồ án Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải

bãi chôn lấp hợp vệ sinh, lớp đất dưới bãi chôn lấp phải có tính đồng nhất và phải có hệ số thấm nhỏ hơn 10-7 cm/s. + Diện tích. + Thời gian: lưu lượng nước rác trong bãi chôn lấp thay đổi theo thời gian chôn lấp: 1 năm, 2 năm, 10 năm... + Loại, độ dày của lớp phủ: có thể phủ bãi chôn lấp bằng các vật liệu khác nhau như nilông, đất hoặc trồng cây. Loại và độ dày của lớp phủ có ảnh hướng tới khả năng xâm nhập của nước mưa, nước mặt vào bãi chôn lấp và khả năng thoát ra ngoài của nước rác. Dự đoán khối lượng nước rác: Khối lượng nước rác và đặc tính địa chất của tầng đất nằm dưới đáy bãi chôn lấp là những yếu tố chính, quyết định khả năng pha loãng tự nhiên các chất ô nhiễm trong nước rác trước khi các chất này chảy đến nguồn nước ngầm. Việc dự báo lượng nước rác tạo thành được dựa vào “Phương pháp cân bằng nước”. Sơ đồ cân bằng nước biểu diễn như sau: Trong đó: Dòng 1: Nước thải phía trên bãi rác Dòng 2: nước từ vật liệu phủ bề mặt Dòng 3: Nước từ chất thải rắn Dòng 4: Nước có trong bùn Dòng 5: Vật liệu phủ trung gian Dòng 6: Nước tiêu thụ trong quá trình hình thành khí ở bãi rác Dòng 7: Nước bay hơi Dòng 8: Rác đã được nén Dòng 9: Nước thoát từ đáy * Phương trình cân bằng nước có thể biểu diễn như sau: DSSW = WSW + WTS + WCM + WA - WLG - WWV - WE + WB(L) Trong đó: DSSW - Lượng nước tích trữ trong rác ở bãi rác (kg/m3) WSW - Độ ẩm ban đầu của rác thải (kg/m3) WTS - Độ ẩm ban đầu của bùn từ trạm xử lý (kg/m3) WCM - Độ ẩm ban đầu của vật liệu phủ (kg/m3) WA - Lượng nước thấm từ phía trên (nước mưa) (kg/m3) WLG - Lượng nước thất thoát trong quá trình hình thành khí thải (kg/m3) WWV - Lượng nước thất thoát do bay hơi theo khí thải (kg/m3) WE - Lượng nước thất thoát do quá trìng hơi hoá bề mặt (kg/m3) WB(L)- Lượng nước thoát ra từ phía đáy bãi rác (kg/m3) Trên cơ sở phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ bốc hơi, hệ số giữ nước của rác sau khi nén ta có thể tính được lượng nước rác rò rỉ xuyên qua rác nén và đất bao phủ. II.2. Thành phần nước rác - Thành phần của nước rác rất khó xác định vì có nhiều yếu tố tác động lên sự hình thành nước rác: + Thời gian chôn lấp : thành phần nước rác thay đổi theo thời gian chôn lấp, nước rác từ các bãi chôn lấp lâu năm có lượng chất ô nhiễm thấp hơn nước rác từ các bãi mới chôn lấp. + Điều kiện khí hậu, mùa, độ ẩm: các yếu tố này ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng phân huỷ trong bãi chôn lấp do đó ảnh hưởng tới thành phần nước rác. + Mức độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm. + Loại rác chôn lấp. + Ngoài ra còn nhiều yếu tố khác như : độ nén, chiều dày và nguyên liệu làm lớp phủ... đều ảnh hưởng tới thành phần nước rác. - Thành phần của nước rác luôn thay đổi theo các giai đoạn khác nhau của qúa trình phân huỷ sinh học. + Trong giai đoạn đầu, tạo thành các hợp chất hữu cơ như axit béo, amino axit, axit cacboxilic…Giai đoạn này có thể kéo dài vài năm sau khi chôn lấp, nó phụ thuộc vào bản chất không đồng nhất của rác. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi cao; - pH thấp; - BOD cao; - Tỷ lệ BOD/COD cao; - Nồng độ NH4+ và nitơ hữu cơ cao; + Đến giai đoạn tạo khí metan, các sản phẩm cuối cùng là khí metan và khí cacbonic. Giai đoạn tạo khí metan có thẻ tiếp tục đến 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc trưng của nước rác trong giai đoạn này: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp; - pH trung tính hoặc hơi kiềm; - BOD thấp; - Tỷ lệ BOD/COD thấp; - Nồng độ NH4+ cao; Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm được đưa ra trong bảng II.2. Bảng II.2: Bảng số liệu về thành phần và tính chất nước rác từ bãi chôn lấp mới và lâu năm.[I - 145] Thành phần Bãi mới (dưới 2 năm) Bãi lâu năm (trên 10 năm) Khoảng Trung bình Nhu cầu oxy hoá sinh hoá (BOD5), mg/l Tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC), mg/l Nhu cầu oxy hoá hoá học (COD), mg/l Tổng chất rắn lơ lửng (TSS), mg/l Nitơ hữu cơ, mg/l Amoniac, mg/l Nitrat, mg/l Tổng lượng phốt pho, mg/l Othophotpho, mg/l Độ kiềm theo CaCO3 pH Canxi, mg/l Clorua, mg/l Tổng lượng sắt, mg/l Sunphat, mg/l 2000-20000 1500- 20000 3000-60000 200-2000 10-800 10-800 5-40 5-100 4-80 1000-10000 4,5-7,5 50-1500 200-3000 50-1200 50-1000 10000 6000 18000 500 200 200 25 30 20 3000 6,0 250 500 60 300 100-200 80-160 100-500 100-400 80-120 20-40 5-10 5-10 4-8 200-1000 6,6-7,5 50-200 100-400 20-200 20-50 II.3. Đặc điểm của nước rác ở Việt Nam Do rác thải ở Việt Nam không được phân loại trước khi đem chôn lấp nên trong thành phần chất thải có chứa cả các chất hữu cơ có thể phân huỷ sinh học, các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học được, các chất vô cơ và đặc biệt là các chất độc hại từ chất thải nguy hại. Vì vậy, thành phần nước rác rất phức tạp, giá trị của các thông số ô nhiễm như: COD, BOD, SS, kim loại nặng, nitơ hữu cơ.v.v. cao, nước rác có mùi tanh và màu đen. Do trong nước rác có nhiều chất độc hại đối với vi sinh vật, nên rất khó xử lý bằng các phương pháp sinh học. Vì vậy đối với nước rác ở Việt Nam không thể áp dụng các hệ thống xử lý nước rác như ở các nước phát triển - nơi mà chất thải đã được phân loại ngay tại nguồn. Hơn nữa, khí hậu nước ta là khí hậu nhiệt đới ẩm nên các chất hữu cơ rất dễ bị phân huỷ nên nước rác có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, như giá trị BOD5 có thể lên tới 20000 mg/l, COD ~ 60000mg/l…Do vậy, nước rác tại Việt Nam có đặc điểm như sau: + Chứa hàm lượng Ca2+ khá cao, lên tới 1200 mg/l, có thể do vật liệu phủ rác gây ra. + Hàm lượng tổng Nitơ lên tới 3200 mg/l. + Có thể chứa hàm lượng kim loại nặng, hoá chất độc hại (thuốc bảo vệ thực vật, thuốc diệt chuột, sâu bọ…) là những chất có thể ảnh hưởng rất nặng đến quá trình xử lý sinh học của hệ thống xử lý nước rác. + Hàm lượng COD, BOD rất cao, trong đó thành phần COD không phân huỷ sinh học rất lớn (do rác thải không được phân loại trước khi đem chôn lấp). Iii - các phương pháp xử lý nước rác Điều kiện hình thành nước rác phụ thuộc vào nguồn phát sinh, thành phần tính chất của rác thải cũng như điều kiện tự nhiên: nhiệt độ, thời tiết, thời gian...như đã trình bày ở trên. Do vậy, thành phần lý, hoá học, vi sinh của nước rác sinh ra rất khác nhau và thay đổi theo thời gian. Nồng độ các chất COD, BOD5, TOC, các kim loại nặng,... dao động trong phạm vi rất lớn. Mỗi loại nước rác, theo đặc điểm thành phần, tính chất của nó, yêu cầu cần loại bỏ chất ô nhiễm mà đòi hỏi phải có các phương pháp xử lý phù hợp, sao cho phương án đó đạt được hiệu quả cao nhất về chất lượng và kinh tế nhất. Các phương pháp xử lý được chia thành: + Phương pháp cơ học + Các phương pháp xử lý hoá lý + Các phương pháp xử lý hoá học + Các phương pháp xử lý sinh học + Các phương pháp xử lý kết hợp (sử dụng kết hợp các phương án trên) Hiệu suất của các quá trình xử lý đối với một số thông số ô nhiễm được thể hiện trong bảng III. [2] Bảng III: Hiệu suất xử lý của một số phương pháp Phương pháp Thông số Xử lý cơ học (%) Xử lý sinh học (%) Đông keo tụ (%) Hấp phụ bằng than hoạt tính (%) Trao đổi ion (%) SS 75 á 90 0 80 á 95 - - BOD5 20 á 35 75 á 95 50 á 75 40 á 70 20 á 40 COD 20 á 35 65 á 90 50 á 75 40 á 95 20 á 50 Nitơ tổng 10 á 35 10 á 25 10 á 60 Tốt 80 á 95 Kim loại nặng 20 á 40 30 á 65 80 á 98 10 á 70 80 á 95 E. Coli - Khá tốt Tốt Tốt Rất tốt Độ màu ằ 0 0 30 á 70 70 á 90 60 á 90 Độ đục 80 á 98 - 80 á 98 60 á 90 70 á 90 III.1. Phương pháp cơ học Xử lý cơ học: Gồm những quá trình mà khi nước thải đi qua sẽ không thay đổi tính chất hoá học và sinh học. Xử lý cơ học nhằm tách chất rắn lơ lửng để nâng cao chất lượng và hiệu quả của các bước tiếp theo. Bao gồm: + Song chắn ngăn chặn các vật rắn nổi có kích thước lớn đi vào máy bơm. + Bể lắng cát: Sau khi nước thải đi qua song chắn được đưa đến bể lắng cát. Nước vào theo phương ngang và dưới tác dụng của trọng lực các hạt vô cơ như cát , đất,… sẽ bị rơi xuống hố thu ở đáy bể và được xả ra ngoài. + Bể lắng bậc một : Bể được đặt sau bể đông keo tụ. Mục đích của bể là loại các hạt keo có kích thước lớn dưới tác dụng của trọng lực. Nước thải sau khi qua lắng bậc 1 phải có SS < 150 mg/l và đi vao công đoạn xử lý sinh học. + Bể tuyển nổi loại bỏ dầu mỡ các chất hoạt động bề mặt và các chất rắn lơ lửng. III.2. Phương pháp xử lý hóa lý Là quá trình dùng hoá chất và bể phản ứng nhằm tách SS, kim loại nặng, và một phần các chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng hiệu quả xử lý của các công đoạn sau. Có các phương pháp chính sau: Phương pháp keo tụ tao bông: Là một thiết bị có 2 phần: bể phản ứng và bể tạo bông. Nước thải được cho đi qua bể phản ứng để hoà trộn với hoá chất keo tụ như phèn nhôm hay phèn sắt. Để hoà tan hoá chất keo tụ tiến hành khuấy trộn với tốc độ lớn trong thời gian ngắn. Trong nước sẽ hình thành các bông keo nhỏ. Sau đó nước được đưa qua bể tạo bông và có bổ xung chất trợ keo. Nước thải sẽ được khuấy trộn với cường độ thấp và trong thời gian ngắn để các hạt bông nhỏ liên kết với nhau tạo thành bông keo tụ có kích thước lớn hơn và được tách ra khỏi nước thải bằng phương pháp cơ học. Phương pháp hấp phụ: là quá trình dùng các chất hấp phụ như than hoạt tính, zeolit,.. để hấp phụ lên trên bề mặt các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học và các chất gây mầu. Phương pháp này được sử dụng sau khi xử lý sinh học. III.3. Phương pháp xử lý hoá học Là phương pháp dùng các chất có khả năng oxy hoá để khử các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học trong nước thải và khử trùng nước thải. Các phương pháp xử lý hoá học: Khử trùng nước thải : Là phương pháp dùng clo và các hợp chất của clo để tiêu diệt hết các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải. Là công đoạn cuối cùng trong xử lý nước thải Phương pháp oxy hoá. Thực chất là quá trình cung cấp oxy cho nước thải để oxy hoá các ion kim loại như Fe2+ thành các chất kết tủa và tách ra khỏi nước thải. Nó cũng có thể dùng để oxy hoá các chất hữu cơ không phân huỷ sinh học được. III.4. Phương pháp xử lý sinh học Xử lý sinh học: Là quá trình xử lý nước thải chính. Là phương pháp dùng vi sinh vật chủ yếu là các vi khuẩn để phân huỷ sinh học các chất hữu cơ thành các chất ổn định với sản phẩm cuối cùng là CO2, nước và các chất vô cơ khác. Mục đích chính của quá trình là khử COD, BOD, các hợp chất chứa nitơ, phốtpho. Có 2 phương pháp xử lý sinh học chính là phương pháp xử lý hiếu khí và phương pháp xử lý yếm khí. Phương pháp xử lý yêm khí : Được áp dụng với những loại nước thải có COD, BOD rất cao. COD = 3000 - 1000 mg/l. Trong quá trình xử lý các vi khuẩn hô hấp yếm khí hoặc tuỳ tiện lên men các chất hữu cơ có trong nước thải để chuyển hoá thành các khí CO2 và CH4 và giải phóng năng lượng. Thường dùng thiết bị UASB để xử lý yếm khí. Phương pháp xử lý này có hiệu quả rất cao nhưng thời gian xử lý lâu. Phương pháp xử lý hiếu khí: Thường áp dụng với những loại nước thải có hàm lượng chất hữu cơ thấp COD = 500 - 2000mg/l. Nguyên tắc xử lý như sau: các vi khuẩn hô hấp hiếu khí hoặc tuỳ tiện sẽ oxy hoá các chất hữu cơ tạo sinh khối và giải phóng khí CO2. Có nhiều phương pháp xử lý hiếu khí như : Sử dụng bể aeroten, lọc sinh học, mương oxy hoá. v.v. Tuy nhiên thành phần và tính chất của nước rác rất phức tạp, nước rác phải xử lý không chỉ các chất hữu cơ tự nhiên mà còn chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loại nặng, các chất vô cơ hoà tan, chất tổng hợp hữu cơ trong đó cả chất độc nguy hiểm. Mỗi thành phần đòi hỏi công nghệ xử lý khác nhau. Do đó, để xử lý nước rác cần phải kết hợp các phương pháp xử lý trong một hệ thống xử lý hoàn chỉnh. IV - Hiện trạng các hệ thống xử lý nước rác tại Việt Nam Đối với các loại nước rác ở Việt Nam chúng ta có thể đưa ra mô hình xử lý chung như sau: Xử lý hoá lý Xử lý sinh học kị khí Xử lý sinh học hiếu khí, kết hợp quá trình Nitrat - khử Nitrat Nước rác Xử lý bằng phương pháp vật lý Nước sau xử lý Sơ đồ chung xử lý nước rác tại Việt Nam Trong sơ đồ này: Công đoạn xử lý hoá lý được thực hiện nhằm làm giảm hàm lượng Ca2+ đến mức tối thiểu, tránh khả năng tạo thành vôi CaCO3 trong các bể xử lý kị khí và hiếu khí. Đồng thời, làm giảm tối đa ảnh hưởng của kim loại nặng cũng như ảnh hưởng của các chất độc hại khác. Công đoạn xử lý sinh học kị khí nhằm loại bỏ phần lớn hàm lượng COD, BOD (loại bỏ từ 65% - 90% COD, 75% - 95% BOD5) nhằm làm cho hàm lượng các thông số này đạt yêu cầu xử lý của cac thiết bị sau. Tuỳ vào hàm lượng chất ô nhiễm (COD, BOD5) đầu vào mà ta có thể lựa chọn việc sử dụng bể UASB hay bể xử lý kị khí lai hợp (UASB + AF). Công đoạn xử lý hiếu khí là công đoạn rất quan trọng trong hệ thống này, nó cho phép loại bỏ hàm lượng lớn COD, BOD5, nhưng nếu trong nước thải chứa hàm lượng Nitơ cao chúng ta nên sử dụng hệ thống xử lý kết hợp khử BOD, NH4+, NO3-. Hệ thống này có vùng thiếu khí (anoxic). Vùng thiếu khí nhận bùn tuần hoàn trộn với nước thải vào nhưng không cấp khí. Hiệu suất loại bỏ N sinh học đạt tới 95% trong các điều kiện tối ưu. [5] Dưới đây là sơ đồ biểu diễn hệ thống Aeroten dòng chảy đều kết hợp 4 giai đoạn:[5 - 217] Vùng Vùng Vùng Vùng Anoxic aerobic anoxic aerobic Bể lắng Nước ra Bùn tuần hoàn Tuần hoàn nước hỗn hợp Nước thải vào Công đoạn xử lý vật lý đặt ở cuối hệ thống với mục đích chính là khử trùng. Nó cho phép nguồn nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn về hàm lượng coliform cũng như loại bỏ các loại vi khuẩn có khả năng gây bệnh đối với con người. IV.1. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Tây Mỗ [3] Nước rác này có BOD5 từ 3670 mg/l đến 4600 mg/l (gấp 74 đến 120 lần tiêu chuẩn cho phép), COD từ 5498 đến 25020 mg/l (gấp 52 đến 250 lần tiêu chuẩn cho phép). Hàm lượng nitơ trong nước rác (chủ yếu ở dạng NH4+) lớn hơn tiêu chuẩn cho phép từ 314 đến 572 lần. Trạm xử lý nước rác của bãi chôn lấp Tây Mỗ được thiết kế theo yêu cầu công suất là 100m3/h. Nước rác được xử lý theo sơ đồ dây truyền công nghệ: Bơm Hố thu gom Bể xử lý sinh học yếm khí UABS Bể lọc Ra mương Cầu Ngà Nước rác Thuyết minh lưu trình: Nước rác được đưa đến hố thu gom bằng hệ thống thu gom nước rác. Hố thu gom có tác dụng điều hòa chất lượng và lưu lượng nước rác để quá trình xử lý ổn định đồng thời có tác dụng lắng các tạp chất thô có trong nước rác. Sau khi ra khỏi bể điều hoà nước rác có BOD, COD tương đối ổn định, sẽ được đưa vào bể xử lý yếm khí để khử BOD, COD… Bể này không có tác dụng khử Nitơ tổng. Nước thải sau xử lý yếm khí được đưa qua bể lọc sinh học để khử tiếp BOD, COD và Nitơ tổng. Cuối cùng nước thải được thải trực tiếp ra mương Cầu Ngà. * Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Tây Mỗ Theo kết quả tính toán, lượng nước rác hình thành đối với bãi Tây Mỗ tính trong 23 năm vào khoảng 634902 tấn. Trong thời điểm hiện nay, lượng nước rác hình thành trung bình mỗi ngày khoảng 90 tấn. Từ tháng 1/1998 trở đi, tuy hệ thống xử lý nước rác đi vào hoạt động nhưng hiệu suất xử lý không cao, nước rác chỉ được xử lý bằng sinh học qua bể xử lý yếm khí và hiếu khí mà không qua xử lý hóa học nhằm loại trừ ảnh hưởng của các kim loại nặng và các cấu tử độc hại khác nên nước rác sau xử lý còn chưa đạt tiêu chuẩn dòng thải loại B. Đặc biệt, vào những ngày trời mưa, nước rác không được xử lý theo quy trình mà chỉ bơm qua bể lọc và xả trực tiếp vào mương Cầu Ngà. Như vậy, môi trường nước mặt xung quanh khu vực bãi có khả năng bị ô nhiễm ở mức độ cao, đặc biệt là đối với chất lượng nước tại mương Cầu Ngà là nguồn nước cấp phục vụ cho tưới tiêu nông nghiệp. IV.2. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Nam Sơn Sơ đồ công nghệ hiện có tại Nam Sơn: Bể điều hoà Bể tuyển nổi Bể UASB Nguồn tiếp nhận Hệ thống xử lý bùn cặn AS Nước rác Bể lắng Hồ sinh học Thuyết minh lưu trình : Sơ đồ này được thiết kế để xử lý nước rác có công suất 1000m3/ngày đêm, với giá trị BOD gấp 60 lần, COD gấp 68 lần tiêu chuẩn cho phép... Nước rác từ hố thu cho đi qua song chắn rác để tách các chất thải có kích thước lớn sau đó đi vào bể tuyển nổi để tách SS, kim loại nặng và một phần chất hữu cơ hoà tan trong nước thải. Tiếp đến nước thải được đưa vào hệ thống xử lý sinh học gồm 2 phần: hệ thống xử lý yếm khí để làm giảm COD, BOD và hệ thống xử lý hiếu khí để loại tiếp COD, BOD và Nitơ tổng. Nước thảiáau khi qua bể aeroten có chứa một lượng bùn hoạt tính lơ lửng được cho vào bể lắng cấp 2 để tách bùn. Cuối cùng nước được đưa đến hồ sinh học để ổn định nước thải trước khi thải vào nguồn tiếp nhận. * Hiện nay công nghệ này hoạt động không hiệu quả bởi nhiều nguyên nhân: Nguyên nhân chủ quan: Do đây là công nghệ mới do nước ngoài lắp đặt nên việc vận hành còn gặp nhiều khó khăn. Hơn nữa do đặc điểm nước rác ở Việt Nam chưa phân loại tại nguồn nên việc áp dụng cũng có nhiều hạn chế không đạt đựơc hiệu quả như thiết kế. Nguyên nhân về kỹ thuật: UASB hoạt động không hiệu quả, có hiện tượng mất bùn hoạt tính đóng cặn Ca2+ thành từng mảng gây tắc hệ thống phân phối nước dưới đáy. Dẫn đến hiệu quả không đạt như thiết kế là 70%. AS hoạt động không hiệu quả cũng có hiện tượng đóng cặn Ca2+ từng mảng trong bể cản trở quá trình cấp khí vào bể. Hàm lượng NH4+ cao làm bùn hoạt tính phát triển nhanh dẫn đến bùn hoạt tính khó lắng làm cho nước thải ra khỏi bể cuốn theo một lượng lớn bùn hoạt tính lơ lửng. Tỷ lệ BOD/COD thấp cũng dẫn đến việc bùn bị đói dẫn đến việc bùn hoạt động không hiệu quả. IV.3. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Gò Cát [7] Hệ thống xử lý nước rò rỉ của bãi chôn lấp Gò Cát được thiết kế với công suất 400m3/ng.đêm. Sơ đồ hệ thống xử lý: Hồ chứa 25000 m3 Trạm bơm Bể UASB Bể ASSBR Hệ thống hồ sinh học Nguồn tiếp nhận Nước rác Trong đó: ASSBR: Activated Sludge Sequencing Batch Reactor Thuyết minh lưu trình: Nước rác qua hồ chứa. Hồ này có tác dụng ổn định thành phần và tính chất của nước rác. Sau đó được bơm trực tiếp vào bể xử lý yếm khí, sau đó qua hệ thống hiếu khí rồi đi vào hệ thống hồ sinh học và thải ra nguồn nhận * Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Gò Cát: Với hệ thống xử lý như trên, nước rác sau xử lý đạt chất lượng xả vào nguồn loại B theo TCVN 6984 - 2001, COD, BOD5 trước xử lý tương ứng là 2.645 - 6.851, 2.130-5.850mg/l và sau xử lý tương ứng là 56 - 71, 22 - 30mg/l. Hồ sinh vật đạt hiệu quả xử lý rất cao, COD ~ 90%, BOD ~ 95%. Hiệu quả xử lý của UASB và ASSBR tương đối thấp, COD ~ 57% và 67%, BOD ~ 54% và 72%. Hiệu quả xử lý tiếp tục tăng khi thời gian thích nghi cho vi sinh vật tăng. Sau gần 4 tháng thi công, xây dựng lắp đặt và vận hành, cho đến 7/2003 trạm xử lý đã xử lý và xả vào nguồn tiếp nhận hơn 76.000m3 nước rác đạt tiêu chuẩn loại B IV.4. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Phước Hiệp [7] Hệ thống xử lý nước rác tai bãi chôn lấp Phước Hiệp với công suất 400m3/ng.đêm được xây dựng và lắp đặt dã đi vào vận hành ngày 17/11/2003 Sơ đồ hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp: Hồ chứa 3000 m3 Trạm bơm Bể UASB Bể ASSBR Hệ thống hồ sinh học và hệ sinh thái rừng tràm Nguồn tiếp nhận Nước rác Xử lý hoá lý Trong đó: quá trình xử lý hoá lý sử dụng các hoá chất keo tụ: FeCl3 và Ca(OH)2 * Đánh giá hoạt động của hệ thống xử lý nước rác tại bãi chôn lấp Phước Hiệp: Với công nghệ xử lý như trên nước rác sau xử lý đạt tiêu chuẩn giới hạn cho phép xả thải vào nguồn loại B (5942 - 1995) của Bộ KHCN - MT Việt Nam với một chi phí thấp nhất (6.000 - 7.000VNĐ/m3). V - phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước rác V.1. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rác * Các nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý nước rác: + Lưu lượng và thành phần nước rác. + Tiêu chuẩn xả nước rác sau khi xử lý vào nguồn tiếp nhận: theo TCVN 5945 - 1995. + Yêu cầu vệ sinh môi trường không khí, đất, cảnh quan. + Điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận hành của bãi chôn lấp. + Điều kiện về kỹ thuật. + Khả năng về vốn đầu tư. + Điều kiện địa chất công trình và địa chất thuỷ văn. + Đảm bảo độ an toàn cao trong trường hợp có sự thay đổi lớn về lưu lượng và nồng độ nước rò rỉ giữa mùa mưa và mùa khô. + Có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quá trình xử lý mới có hiệu quả cao. + Có khả năng tái sử dụng các nguồn chất thải (năng lượng, phân bón,…). V.2. Đề xuất các phương án xử lý Dựa trên các yêu cầu về nước thải sau xử lý phải đảm bảo theo TCVN 5945- 1995 loại B, cùng với các phương pháp xử lý nêu trên chúng em đề xuất một số phương án xử lý như sau: V.2.1. Phương án 1 Sơ đồ hệ thống xử lý: Bể điều hoà và lắng sơ bộ Bể đông keo tụ và lắng cặn Bể Aeroten Lắng 2 Nguồn tiếp nhận Hệ thống xử lý bùn cặn Hồ sinh học Nước rác Thuyết minh lưu trình công nghệ: Nước rác từ hệ thống thu gom đi qua song chắn rác trước khi đi vào bể điều hoà và lắng sơ bộ. Tại đây, nước rác được điều chỉnh lưu lượng, pH và loại bỏ một phần cặn lớn. Sau đó được dẫn sang bể phản ứng để thực hiện quá trình đông - keo tụ nhằm loại bỏ các kim loại nặng, các hoá chất độc hại, Ca2+…và một phần SS, COD, BOD5 sao cho nước đủ tiêu chuẩn xử lý sinh học. Nước được dẫn qua hệ thống Aeroten để loại bỏ lượng lớn COD và BOD5, sau đó đưa qua lắng 2 để tách lượng bùn hoạt tính và cặn. Cuối cùng nước được chảy vào hệ thống hồ sinh học. Hệ thống hồ sinh học có tác dụng rất lớn trong việc xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào nguồn tiếp nhận (hiệu quả xử lý Nitơ, phôtpho, COD, BOD5 có thể ~ 90% đối với các hồ tự nhiên). Kết quả xử lý theo phương án 1: (các thông số tính bằng đơn vị mg/l) Phương pháp Thông số Nước thải đầu vào Sau đông - keo tụ Sau Aeroten Sau hồ sinh học TCVN 5945- 1995 loại B SS 500 50(90) 50(0) Rất thấp <100 BOD5 2000 800(60) 120(85) 12,5(90) <50 COD 3000 1200(60) 240(80) 24,0(90) <100 NH4+ 11 11 >4,4(<60) 0.5(90) <1 Ghi chú: Giá trị trong dấu ngoặc là giá trị hiệu suất của phương pháp đó đối với thông số tương ứng. V.2.2. Phương án 2 Sơ đồ hệ thống xử lý: Nước rác Bể điều hoà và lắng sơ bộ Bể đông keo tụ Lọc sinh học 1 Lọc sinh học 2 Bể lắng 2 Nguồn tiếp nhận Khử trùng bằng Clo Nước tuần hoàn Hệ thống xử lý bùn cặn Thuyết minh lưu trình công nghệ: Hệ thống hoạt động tương tự như phương án 1 nhưng trong phương án này ta thay hệ thống Aeroten bằng hệ thống lọc sinh học, bể lọc sinh học có khả năng xử lý Nitơ tổng tốt hơn nhiều so với hệ thống Aeroten, do đó ở đây ta không sử dụng hồ sinh học. Nhưng nước thải ra ở đây phải khử trùng trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận. V.2.3. Phương án 3 Sơ đồ hệ thống xử lý: Bể điều hoà và lắng sơ bộ UASB Bể Aeroten Nguồn tiếp nhận Hệ thống xử lý bùn cặn Thẩm thấu ngược (RO) Nước rác Trong đó: Thẩm thấu ngược (RO - Reverse Osmosis) * Thuyết minh lưu trình công nghệ: Nước rác từ hố thu gom đi qua song chắn rác vào bể điều hoà và lắng sơ bộ. Sau đó nước được dẫn qua hệ thống xử lý kỵ khí và hiếu khí (UASB và Aeroten) để loại bỏ hầu hết BOD5 và COD. Nước rác sau xử lý sinh học được đưa qua hệ thống thẩm thấu ngược (RO) để loại bỏ các thành phần hữu cơ không phân huỷ sinh học và Nitơ để nước thải đầu ra đạt tiêu chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận. V.3. Đánh giá và lựa chọn phương án thích hợp * Ưu. nhược điểm của các phương án xử lý Phương án Ưu điểm Nhược điểm Phương án 1 - Hệ thống vận hành đơn giản - Chi phí đầu tư không cao - Tận dụng được các ao hồ tự nhiên - Nước sau xử lý không phải khử trùng - Lượng bùn thải tạo thành lớn - Chiếm diện tích đất lớn - Khó xử lý nước rác mới Phương án 2 - Hiệu suất xử lý cao đối với nước thải chứa hàm lượng N, P lớn - Tiết kiệm năng lượng - Giảm việc trông coi - Lượng bùn thải tạo thành lớn - Chi phí đầu tư cao - Dễ tắc nghẽn - Dễ sinh mùi Phương án 3 - Hiệu suất xử lý rất cao (đối với thành phần hữu cơ không tan và Nitơ) - Lượng bùn thải tạo thành nhỏ - áp dụng cho cả nước rác mới và cũ - Diện tích nhỏ - Chi phí đầu tư rất cao - Dễ tắc nghẽn * Lựa chọn phương án thích hợp: Từ bảng phân tích các ưu, nhược điểm của các phương án ta có thể thấy: Phương án 1 là thích hợp nhất vì: + Khu vực bãi chôn lấp thường có quỹ đất lớn nên có thể khắc phục nhược điểm của phương án này là chiếm nhiều diện tích. + Tại khu vực này có thể tận dụng được nhiều ao hồ tự nhiên. + Đặc biệt, hệ thống vận hành không quá phức tạp và chi phí đầu tư không cao. Với phương án này, để xử lý nước rác mới chúng ta có thể lắp đặt thêm hệ thống bể UASB phía trước bể Aeroten, nhưng để các bể xử lý sinh học làm việc hiệu quả cần phải loại bỏ tối đa các thành phần có khả năng gây độc hại đối với hệ thống như: các kim loại nặng, Ca2+,…cũng như phải tạo ra môi trường tối ưu cho sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật ( hàm lượng chất dinh dưỡng, pH, nhiệt độ…). VI - tính toán và thiết kế một số thiết bị chính của dây chuyền xử lý nước rác VI.1 .Tính toán bể đông keo tụ Để thuận tiện trong vận hành chọn bể đông keo tụ làm 2 ngăn là ngăn phản ứng và ngăn tạo bông. Mỗi ngăn có thiết bị khuấy trộn riêng V.1.1.Tính toán ngăn phản ứng VI.1.1.1 Tính thể tích ngăn phản ứng Chọn thời gian lưu nước trong ngăn phản ứng là t = 4 phút Thể tích cần thiết của ngăn là: [12] Chọn V = 1 m3 với: Chiều cao: 0,5m + 0,2m (chiều cao dự trữ) Chiều rộng: 1 m Chiều dài: 2 m