Khóa luận Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp Phước Hiệp bằng phương pháp keo tụ

iá thành xử lý cho 1m3 nước rỉ rác cao: 80.000 - 90.000đồng/m3 nước rỉ rác (chưa tính giá chi phí cho xử lý bùn). Bảng 3.5 Thành phần NRR sau hệ thống xử lý tại BCL Nam Sơn – Hà Nội STT Thông số Đơn vị Kết quả TCVN 5945-1995 (B) 1 pH - 7,1 – 7,4 5,5 – 9 2 SS mg/L 17 – 58 100 3 COD mgO2/L 32 – 67 100 4 BOD5 mgO2/L 19 – 39 50 5 Phospho tổng mg/L 0,02 – 0,4 6 6 N-NH3 mg/L 0,15 – 0,3 1 7 Nitơ tổng mg/L 17 – 31 60 8 Độ màu Pt-Co 19 – 20 - 9 As mg/L 0,001 – 0,008 0.1 10 Ca2+ mg/L 16 – 20 - 11 Fe2+ mg/L 1,2 – 1,8 - 12 Fe3+ mg/L 0,6 – 1,0 - 13 Sắt tổng mg/L 1,8 – 2,8 5 14 Cu mg/L 0,14 – 0,2 1 15 Pb mg/L 0,011 – 0,04 0.5 16 Cd mg/L 0,005 – 0,007 0.02 17 Zn mg/L 0,91 – 0,98 2 18 Mn mg/L 0,04 – 0,16 1 19 Hg mg/L 0,001 0.005 20 Cl2 mg/L 0,70 – 1,67 2 21 Coliform MPN/100ml 1.950 10.000 Nguồn: Công ty cổ phần kỹ thuật SEEN 01/2006 Công Nghệ Xử Lý Nước Rỉ Rác tại Bãi Chôn Lấp Gò Cát Bãi chôn lấp Gò Cát có diện tích 25 ha với vốn đầu tư lên đến 22 triệu USD được xây dựng theo tiêu chuẩn cao hơn (tiêu chuẩn của bãi chôn lấp vệ sinh hiện đại), thời gian họat động của BCL Gò Cát từ năm 2001 đến 2006. Hệ thống xử lý NRR tại BCL Gò Cát được xây dựng với công suất 400m3/ngày đêm. Sơ đồ dây chuyền xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp Gò Cát theo công nghệ của Hà Lan được trình bày tóm tắt trong Hình 2.8 Bể lọc áp lực (17,8 m3/h) (1.000 m3) Trạm bơm Bể lên men kị khí (1.000 m3) Nước rỉ rác Bể thổi khí Thiết bị lọc màng UF (Ultra filter) (17,8 Xả vào nguồn nước mặt Hình 3.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Gò Cát. Với dây chuyền công nghệ trên, trong giai đoạn đầu vận hành BCL nước rỉ rác đã bị pha loãng bởi nước mưa và đã bị phân hủy sinh học (nồng độ COD chỉ còn trên dưới 1.000 mg/L) cho thấy kết quả rất tốt, nồng độ COD còn lại khoảng 17-32 mg/L, các thành phần khác đều đạt. Nhưng khi BCL hoạt động với công suất 2.000 tấn/ngày và lượng nước rỉ rác sinh ra có nồng độ COD lên đến 50.000-60.000 mg/L, thì hiệu quả xử lý chỉ còn trên dưới 50%, nồng độ COD của nước rỉ rác sau khi xử lý còn hơn 20.000 mg/L, thời gian hoạt động và công suất của thiết bị UF giảm đáng kể, thời gian hoạt động giảm từ 24 – 48 h còn 2 – 3 h và lưu lượng giảm từ 17,8 m3/h còn 8-9 m3/h. Sau đó toàn bộ hệ thống đã phải ngưng hoạt động và yêu cầu tư vấn Hà Lan hiệu chỉnh lại. Nguyên nhân của sự cố này có thể kết luận như sau: - Trong nước rỉ rác chứa một khối lượng lớn VFA (Volatile Fatty Acid), như axít acetic, axít propionic, axít butyric,... là sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí các chất hữu cơ trong BCL. Lượng VFA này chiếm khoảng 50% hàm lượng COD có trong nước rỉ rác và có thể xử lý dễ dàng bằng các thiết bị sinh học kị khí hoặc hiếu khí, trong khi đó các loại thiết bị lọc màng lại có hiệu quả rất kém khi xử lý VFA. - Bể lên men kị khí (Anaerobic Fermentation Tank) chỉ vận hành như bể điều hòa (Equalization Tank), không có vi sinh vật, vì vậy hiệu quả xử lý hầu như không đáng kể. - Công trình xử lý sinh học thiết kế không hợp lý, sử dụng quá trình sinh học kị khí tải trọng thấp. Đây là nguyên nhân chính gây nên hiệu quả xử lý thấp của hệ thống xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát trong giai đoạn đầu. Với hiệu quả xử lý thấp, hệ thống xử lý nước rỉ rác được thiết kế và xây dựng lại với sơ đồ công nghệ được trình bày trong Hình 2.9 Bể khuấy trộn Khử Ca UASB Tiền khử Nitơ Bể hiếu khí Hậu khử Nitơ Nước rỉ rác Bể lắng Bể chứa Xử lý hoá lý FeCl3 H2SO4 Bể lọc cát Màng lọc nano Nguồn tiếp nhận Hình 3.9 Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát. Công nghệ xử lý được áp dụng bao gồm quá trình sinh học kết hợp hóa lý và chức năng của mỗi công trình chính như sau: − Khử Canxi: loại bỏ hàm lượng Canxi có trong nước rỉ rác để tránh hiện tượng bêtông hoá trong bể UASB; − UASB: được ứng dụng với mục đích xử lý các hợp chất hữu cơ với tải trọng cao; − Tiền hiếu khí, và hậu khử Nitơ: đây là các quá trình chính để xử lý các hợp chất nitơ; − Hóa lý (keo tụ): khử các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học như humic, lignin; − Lọc màng Nano: xử lý các hợp chất hữu cơ còn lại sau quá trình hóa lý. Như đã trình bày trong phần trên trong giai đoạn đầu vận hành BCL nước rỉ rác có độ nhiễm bẩn rất cao, nồng độ chất hữu cơ của nước rỉ rác đạt đến trị số COD = 39.614 - 59.750 mg/L, trong đó thành phần chất hữu cơ dễ bị phân hủy chiếm tỷ lệ 90 - 95% (BOD = 41.456 - 56.250 mgO2/L). Nồng độ các hợp chất chứa nitơ khá cao, hàm lượng nitơ hữu cơ Org-N = 336 - 678 mg/L, N-NH3 = 297 - 790 mg/L nhưng sau thời gian 1 năm vận hành nồng độ COD giảm nhanh , nồng độ COD trung bình khoảng 3.000 - 5.000mgO2/l, tuy nhiên trong giai đoạn hiện nay nồng độ COD tăng lên từ 10.000 - 20.000mg/L, giải thích cho hiện tượng tăng COD có thể là do BCL đã hết thời gian nhận rác nhưng vẫn tiếp tục nhận rác do trong giai đoạn này BCL Phước Hiệp số 2 chưa nhận rác. Nồng độ ammonia lại tăng rất cao theo quá trình vận hành, nồng độ ammonia đạt cao nhất là trên 2.000mg/L và trung bình khoảng 1.700 - 1.800mg/L. Nồng độ ammonia cao trong nước rỉ rác là nguyên nhân chính gây ức chế đối với các quá trình xử lý sinh học và quá trình nitrate hóa và khử nitrate. Số liệu phân tích cho thấy hiệu quả xử lý COD của bể UASB đạt 57% và ammonia thì hầu như không thay đổi, trong các bước khử nitơ số liệu cho thấy hiệu quả xử lý không đáng kể, nguyên nhân có thể là do nồng độ ammonium trên 1.000mg/L sẽ làm ức chế đến quá các quá trình chuyển hóa. Ngoài ra đầu bài đặt ra khi thiết kế hệ thống xử lý nồng độ ammonia trong khoảng 800 - 1.000mg/L do đó với nồng độ ammonia cao như hiện nay thì thời gian lưu nước tại các công trình xử lý nitơ không đủ để thực hiện quá trình chuyển hóa. Công nghệ nano có thể xử lý được các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học, nước rỉ rác sau lọc nano rất trong và không màu nồng độ COD sau xử lý đạt 127mgO2 /L nhưng nồng độ N-NH3 vẫn còn rất cao 1.024mg/L. Bảng 3.6 Thành phần nước rỉ rác BCL Gò Cát trước và sau xử lý (mẫu lấy ngày 31/8/06) STT Thông số Đơn vị NRR vào UASB Tiền khử nitơ Aeroten Hậu khử nitơ Lắng Lọc nano TCVN 5945- 1995, CộT B 1 pH - 7,6 7,85 8,45 8,53 8,25 8,51 8.5 5,5 – 9,0 2 TDS mg/L 19.200 19.400 18.400 18.600 18.500 18.400 7.652 - 3 SS mg/L 2.044 347 469 8.286 6.974 245 3 100 4 COD mgO2/L 9.501 4.000 1.767 1.383 1.282 1.267 127 100 5 BOD mgO2/L 4.155 888 254 175 154 10 50 6 N-NH3 mg/L 1.400 1.400 1.302 1.260 1.232 1.190 1.024 1 7 N-Norg mg/L 168 - - - - - 14 - 8 N-NO2 mg/L 0 - - - - - 0.1 - 9 N-NO3 mg/L 0.3 - - - - - 0 - 10 Nitơ tổng mg/L 1.568 - - - - - 40 11 Photpho tổng mg/L 5.6 7.8 7.8 7.5 10.8 8.7 0 - 12 Độ màu Pt-Co 6.650 - - - - - 22 6 13 Độ đục FAU 1.200 - - - - - 3 50 Nguồn: CENTEMA 08/2006 Xét về công nghệ, hệ thống xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát có thể đáp ứng được yêu cầu xả thải TCVN 5945-1995, cột B, nhưng thực tế vận hành cho thấy công nghệ này có một số các nhược điểm như sau: − Với nồng độ ammonia đầu vào cao ( 2.000mg/L) gây ức chế đối với các vi vi sinh vật trong hệ thống UASB, mặc khác với nồng độ ammonia cao hơn 1.000mg/L phương pháp khử nitơ truyền thống không cho hiệu quả cao và gây ức chế đối vi sinh vật, do đó nồng độ ammonia sau quá trình khử nitơ vẫn còn rất cao lớn hơn 1.000mg/L. − Hiện tượng tắc lọc thường xảy ra đối với lọc nano do đó phải được thường xuyên rửa lọc nên mặc dù công suất thiết kế là 400m3/ngày nhưng hiện tại hệ thống xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát chỉ đạt công suất khoảng 15 – 20m3/ngày; − Sử dụng một lượng lớn hóa chất cho rửa lọc − Tuần hoàn của dòng đậm đặc là một trong những nguyên nhân làm tăng hàm lượng chất rắn hòa tan (TDS) của nước đầu vào đã dẫn đến khó khăn trong xử lý nước rỉ rác. Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Phước Hiệp Trung tâm CENTEMA Bãi chôn lấp Phước Hiệp giai đoạn 1 có diện tích 43ha, tổng lượng chất thải rắn được xử lý là 2.600.000 tấn, thời gian vận hành từ 2003 đến nay. Hệ thống xử lý nước rỉ rác được xây dựng vào năm 2003 với công suất 400m3/ngày đêm. Quá trình xử lý của hệ thống được thực hiện qua các bước: Bể UASB Hồ chứa Trạm bơm Nước rỉ rác Hệ thống hồ sinh học Bể ASSBR Xả vào nguồn nước mặt Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ BCL Phước Hiệp. - Nước từ hồ 3.000 m3 được bơm vào bể chứa A1 (dùng để pha loãng nước rỉ rác khi nồng độ chất hữu cơ cao). - Bơm nước từ bể A1 vào 8 bể UASB. Thời gian lưu nước trong các bể UASB có thể dao động từ 12-24 h. - Từ 8 bể UASB, nước sẽ tự chảy xuống 6 bể Aerotank, thời gian lưu nước trong bể Aerotank từ 8 – 12 h. Bể Aerotank hoạt động theo dạng mẻ. - Nước từ các bể Aerotank tự chảy vào hệ thống hồ sinh học từ hồ số 2 tới hồ số 5 và sau đó được xử lý triệt để hơn bằng hệ sinh thái rừng tràm. Khi đó, nước đạt tiêu chuẩn xả vào kênh 15. Trong giai đoạn đầu vận hành BCL hàm lượng các chất hữu cơ rất cao COD 57.325 mgO2/L, tỉ lệ BOD/COD rất cao 80 - 90%. Công nghệ tổng hợp xử lý nước thải rỉ rác thích hợp nhất là kết hợp giữa các quá trình xử lý sinh học (UASB, ASSBR, hệ thống hồ sinh học). Với công nghệ này nước rỉ rác sau xử lý có thể đạt tiêu chuẩn tiêu chuẩn giới hạn cho phép xả vào nguồn loại B (5942-1995). Nhưng chỉ sau hơn 1 năm vận hành nồng độ COD giảm từ 50.574 – 57.325mg/L xuống 1.375 – 2.683mg/l, tỉ lệ BOD/COD thấp, hàm luợng nitơ cao, và hàm lượng các chất khó phân hủy sinh học tăng làm cho hệ thống xử lý không còn hiệu quả và hiện tại hệ thống xử lý đang được cải tạo. Công ty TNHH Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Quốc Việt Năm 2004 Công ty Khoa Học Công Nghệ Môi Trường Việt đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 800m3/ngày. Công nghệ xử lý nước rỉ rác của Công ty Quốc Việt áp dụng là kết hợp phương pháp sinh học và hóa lý, nước rỉ rác từ hồ chứa của BCL được bơm vào hồ tiếp nhận, tại đây axít H2SO4 được cho vào nhằm làm giảm pH của nước rỉ rác để tạo môi trường thuận lợi cho quá trình kị khí diễn ra đạt hiệu quả cao, để đảm bảo điều kiện kị khí toàn bộ mặt thoáng của hồ được phủ bằng một lớp bạt nhựa. Tiếp theo nước tự chảy sang hồ phản ứng, ở đây FeCl3 được đưa vào và sử dụng hệ thống thổi khí để hòa trộn phèn với nước rỉ rác, nước rỉ rác được tiếp tục xử lý tại hồ hiếu khí sau đó tự chảy vào hồ lắng, và cuối cùng được dẫn vào hồ sinh học sử dụng thực vật nước, nước sau hồ sinh học nước rỉ rác có màu vàng nhạt. Được sự cho phép của Công ty Môi Trường Đô Thị nước rỉ rác sau hồ sinh học được pha loãng bằng nước ngầm với tỉ lệ nước rỉ rác và nước sạch là 6:1 trước khi xả vào kênh 15 (tỉ lệ 6:1 được tính dựa vào bảng thống kê công suất xử lý nước rỉ rác của Công ty Quốc Việt do Công Ty Môi Trường Đô Thị cung cấp). Hồ chứa NRR Hồ tiếp nhận H2SO4 Hồ kỵ khí Hồ phản ứng FeCl3 Hồ hiếu khí Hồ lắng Hồ sinh học Nước sạch Kênh 15 Hình 3.11 Hệ thống hồ xử lý nước rỉ rác của công ty Quốc Việt tại BCL Phước Hiệp. Bảng 3.7 Nồng độ nước rỉ rác trước và sau hệ thống xử lý của BCL Phước Hiệp STT Thông số Đơn vị NRR vào Ra kỵ khí Ra phản ứng Ra hiếu khí Lắng Ra HSH 2 Đầu ra TCVN 5945 – 1995 cột B 1 pH 7,40 7,85 6,73 8,12 8,06 7,99 6,93 5,5 – 9,0 2 COD mgO2/L 2.720 2.016 1.088 845 660 600 77 100 3 BOD mgO2/L 660 90 90 80 78 66 48 50 4 N-NH3 mg/L 1.184 1.092 658 532 356 258 22 1 5 N-Norg mg/L 140 105 70 77 39 28 8 - 6 Nitơ tổng mg/L 1.324 1.197 728 609 395 286 30 60 7 Fe tổng mg/L 40 37 147 24 27 15 5 5 Nguồn: CENTEMA 02/2007 Kết quả phân tích cho thấy hiệu quả xử lý COD của hệ thống hồ kị khí hầu như không đáng kể (3-5%) điều này cũng có thể được giải thích là cho tới nay các chất hữu cơ còn lại trong nước rỉ rác được lưu trữ tại các hồ hầu hết là khó /không có khả năng phân hủy sinh học,hồ kỵ khí COD giảm chủ yếu tại bước keo tụ với sử dụng FeCl3 hiệu quả khoảng 50%, ở các bước tiếp theo hiếu khí và hồ sinh học thì hiệu quả xử lý không cao, nồng độ COD trong hồ sinh học 2 vẫn còn rất cao (COD 600mg/L). Ammonia chỉ được xử lý tại bước phản ứng, nồng độ giảm từ 1.092 xuống 658mg/L đạt hiệu quả xử lý 40%, trong quá trình này ammonia được xử lý mchủ yếu là do bay hơi vì ở pH 7 và được sục khí liên tục, kết hợp với bề mặt thoáng lớn của hồ phản ứng, ammonia chuyển thành ammoniac và pH của nước rỉ rác tăng lên trên 8. Tương tự ở các công đoạn hiếu khí, lắng và hồ sinh học, ammonia được khử thêm một phần do ammoniac bay hơi trong điều kiện pH trên 8 và bề mặt thoáng của các hồ rất lớn. Dựa vào kết quả ở Bảng 2.13 cho thấy đối với mẫu lấy tại điểm cuối của hồ sinh học 2 (công đoạn xử lý cuối cùng) nồng độ COD là 600mg/L, và N-NH3 258mg/L nhưng nồng độ các chất ô nhiễm ở đầu ra COD 77mg/L, N-NH3 22mg/L, như vậy có thể nói tỉ lệ nước sạch dùng pha loãng với nước rỉ rác trước khi xả thải nhiều hơn so với tỉ lệ 6:1 đã ghi nhận tại bảng theo dõi của Công ty Môi Trường Đô Thị TP. Ngoài những ưu điểm của công nghệ là chi phí đầu tư và vận hành thấp, công nhân vận hành không cần trình độ cao thì công nghệ này cũng có những nhược điểm như: - Chiếm diện tích đất lớn; - Công nghệ không đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải; - Phải pha loãng nước thải; - Vận hành thủ công, không kiểm soát được quá trình dẫn đến thành phần nước rỉ rác đầu ra không ổn định. Cho đến nay, hầu hết các HTXL nước rỉ rác của các BCL ở Tp. HCM đều không đạt tiêu chuẩn xả thải (đặc biệt là hai chỉ tiêu COD và ammonia) cũng như công suất xử lý, công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam hiện nay còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm nguyên nhân là do: - BCL hợp vệ sinh vẫn còn là vấn đề mới đối với Việt Nam nên sự thay đổi nhanh chóng thành phần nước rỉ rác đã ảnh hưởng công nghệ xử lý; - Tính chất phức tạp của nước rỉ rác, đặc biệt là nồng độ ammonia cao và sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học (hợp chất humic) trong nước rỉ rác; - Với nồng độ ammonia cao (2.000mg/L) phương pháp xử lý sinh học không mang lại hiệu quả cao. - Giá thành xử lý cao - Giới hạn về chi phí đầu tư. Tóm lại tuy thành phần chất thải rắn sinh hoạt và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi nước nhưng nước rỉ rác phát sinh từ các BCL nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên 50.000mgO2/L) đối với nước rỉ rác mới, và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL đã vận hành trong thời gian dài. Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, sự thay đổi này có thể được giám sát bằng việc kiểm tra tỷ lệ BOD5/COD. Vào thời gian đầu, tỷ lệ này sẽ nằm trong khoảng 0,5 hoặc lớn hơn. Tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp đã vận hành lâu, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2. Tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học. Theo thời gian vận hành BCL giá trị pH của nước rỉ rác tăng theo thời gian thì nồng độ NH3 trong nước rỉ rác tăng lên rất cao (2.000mg/L). Với thành phần phức tạp và thay đổi rất nhanh của nước rỉ rác, công nghệ xử lý nước rỉ rác 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 với xử lý nitơ bằng phương pháp cổ điển (nitrate hóa và khử nitrate), với nồng độ ammonia nhỏ hơn 1.000mg/L phương pháp nitrate hóa và khử nitrate cho hiệu quả khử cao nhưng với nồng độ nitơ lớn hơn 1.000mg/L thì phương pháp này cũng bị hạn chế điều này được chứng minh trong trường hợp của BCL Sudokwon Hàn Quốc, BCL Nam Sơn, Gò Cát và Phước Hiệp của Việt Nam. Phụ thuộc vào tiêu chuẩn xả thải của mỗi nước các bước xử lý tiếp theo sau quá trình sinh học để xử lý các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy thường được áp dụng là hóa lý (keo tụ/tạo bông, than hoạt tính), oxy hóa nâng cao (fenton, ozone,...) màng lọc. 3.3 Các phương pháp xử lý Các phương pháp xử lý cơ học: Trong phương pháp này, các lực vật lý như trọng trường, ly tâm được áp dụng để tách các chất hoà tan ra khỏi nước. 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 rắn, bể tuyển nổi. Mỗi công trình được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể. Ưu điểm: + Đơn giản, dễ sử dụng và quản lý + Rẻ, các thiết bị dễ kiếm + Hiệu quả xử lý sơ bộ nước thải tốt Nhược điểm: + Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan + Không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng. Phương pháp xử lý sinh học. Nguyên lý của phơng 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 có khả năng phân huỷ , phá huỷ các mạch phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon lớn thành các phân tử có mạch cacbon đơn giản hơn nhiều và sản phẩm cuối cùng là CO2 (hiếu khí) , CH4 + CO2 (kị khí) . Vậy phương pháp này xử lý đồng thời BOD và N- NH4+, P. Ưu điểm: + Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học + Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong tự nhiên + Thân thiện với môi trường + Chi phí xử lý thấp + Ít tốn điện năng và hoá chất + Thường không gây ra chất ô nhiễm thứ cấp Nhược điểm: + Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ , ánh sáng, pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng , các chất độc hại khác. + Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đó việc vận hành và quản lý khó, hầu như chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc 2,3 + Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau. + Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các công trình + Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độc tính với VSV. 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. Nhờ các phản ứng hoá học mà các chất lơ lửng có khả năng kiên kết với nhau tạo ra các bông cặn lớn và lắng xuống đáy. Ưu điểm: + Nguyên liệu các hoá chất dễ kiếm + Dễ sử dụng và quản lý + Không gian xử lý nhỏ Nhược điểm: + Chi phí hoá chất cao + Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp. Phương Pháp Keo Tụ a) Keo tụ bằng các chất điện ly Bản chất của phương pháp này là cho thêm vào nước các chất điện ly ở dạng các ion ngược dấu. Khi nồng độ các ion ngược dấu tăng lên, thì càng nhiều ion được chuyển từ các lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép dẫn tới việc giảm độ lớn của thế điện động thời lực đẩy tĩnh điện cũng giảm đi.Nhờ chuyển động Brown các hạt keo với diện tích khi va chạm sẽ dính kết bằng lực hút phân tử tạo nên các bông cặn đạt đến 1m thì chuyển động Brown hết tác dụng, cần phải có tác dụng phụ để đẩy các hạt cặn lại gần. Quá trình keo tụ được bằng chất điện ly được đánh giá như một cơ chế keo tụ tối ưu. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi liều lượng chất keo tụ cho vào nước phải thật chính xác.Do đó phương pháp này không áp dụng trong thực tế xử lý nước thải. Keo Tụ bằng hệ keo ngược dấu Quá trình keo tụ được thực hiện bằng cách tạo ra trong nước một hệ keo mới tích điện trái dấu sẽ trung hoà nhau. Chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, muối nhôm, sunfát nhôm,các muối sắt được đưa vào dưới dạng dung dịch hoà tan, sau phản ứng thuỷ phân chúng tạo ra một hệ keo mới mang điện tích dương trung hoà với các keo mang điện tích âm. Hiệu quả keo tụ phù thuộc vào nhiệt độ nước hàm lượng và tính chất của cặn. Hiện nay việc tìm ra công thức tính toán chung xác định liều lượng chính xác cho từng loại nước thải đều dựa trên việc phải lấy mẫu nước liều lượng chính xác cho từng loại nước thải dựa trên việc phải lấy mẫu nước thải cần xử lý để phân tích sau đó mới chọn loại hoá chất dùng cho TXL . Ngoài ra còn dùng các chất trợ đông tổng hợp như polyacryamil,polyclorua nhôm (PAC). Trong một vài trường hợp dioxit silic hoạt tính polyacrylat, polyacryamil,PAC, được dùng làm chất keo tụ thay phèn. Khác với keo tụ bằng chất điện ly hoặc chất keo tụ bằng hệ keo ngược dấu, cơ chế phản ứng ở đây chủ yếu là các tương tác hoá học. Do kích thước lớn và dài nên các hợp chất cao phân tử keo tụ các hạt bẩn trong nước dưới dạng liên kết chuỗi. Kiuể liên kết này rất thuận lợi cho quá trình hình thành và lắng các bông cặn. Tuy nhiên do điều kiện hạn chế như các hợp chất cao phân tử đòi hỏi công nghệ sản xuất cao nên biện pháp này ít được dùng trong kỹ thuật xử lý nước ở nước ta hiện nay. Phương pháp oxy hoá xúc tác. Khác với phương pháp oxy hoá đơn thuần dùng hoá chất (các chất oxy hoá), phương pháp oxy hoá chất xúc tác cho phép có thể sử dụng các chất oxy hoá tự nhiên rẻ tiền như O2 (không khí) và thậm chí H2O.Tuy nhiên, hướng nghiên cứu nói trên hiện mới có kết quả tốt ở nhiệt độ cao. Để thực hiện phản ứng oxy hoá ở nhiệt độ thấp(< 1000C và thậm chí ở nhiệtđộ phòng) cần áp dụng các biện phương pháp oxy hoá tiên tiến nghĩa là nhớ oxy hoá nhờ tác nhân gốc tự do OH- được tạo thành trong quá trình phản ứng nhờ những hợp chất giàu OXY như H2O2,O3,… Gốc tự do OH- có thể oxy hoá = 3 V, chỉ thua có F nên nó có khả năng oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ có mặt trong nước tới CO2 ( khoáng hoá) trong trường hợp này nó sẽ giảm nhanh COD của nước thải. Trong trường hợp khó khăn hơn nó có thể ngắt mạch các phân tử chất hữu cơ có phân tử khối lớn(M) tạo thành hợp chất trung gian có M nhỏ hơn có khả năng xử lý dễ dàng nhờ công đoạn xử lý vi phân tiếp theo. Như vậy, vai trò của công đoạn oxy hoá xúc tác ở đây là nhờ những hệ xúc tác quang hoá tạo và tái tạo liên tục gốc tự do OH để thực hiện phản ứng oxy hoá - ngắt mạch các phân tử tạp chất hữu cơ trong nước thải. 3.4 Căn cứ lựa chọn phương án keo tụ bằng chất keo tụ Dựa trên yêu cầu và điều kiện thực tế cần xử lý nước rỉ rác tại BCL Phước Hiệp Các chỉ tiêu cần xử lý (SS, COD, BOD…) Công xuất trạm xử lý nhỏ Mặt bằng khu vực không hạn chế nhiều, do đó có thể xử dụng phương pháp sinh học (hồ sinh học, bãi lọc ngập,…) để xử lý ở các bước tiếp theo. Có thể áp dụng chế độ vận hành theo mẻ hoặc liên tục. Chi phí hoá chất để xử lý thấp với đối tượng nước rác rất khó xử lý. Do vậy khi phân tích và xử lý nước rỉ rác tại BCL người nghiên cứu đề xuất phương án xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ bởi những ưu điểm so với các phương pháp khác như: Có thể loại các chất hữu cơ (COD, BOD,…) từ 50% - 60%, phá vỡ cấu trúc hoá học bền vững của các chất hữu cơ bền vi sinh tạo điều kiện cho việc áp dụng phương pháp sinh học tiếp theo. Công nghệ đơn giản, thuận tiện cho quá trình vận hành và quản lý. Hiệu quả kinh tế cao. CHƯƠNG 4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Thời gian và địa điểm tiến hành thí nghiệm Thời gian tiến hành thí nghiệm : từ ngày 05/04/2010 đến 10/07/2010 Địa điểm tại phòng thí nghiệm mô hình Khoa Môi trường và CNSH Trường Đại học kỹ thuật công nghệ Tp.Hồ Chí Minh. Điều kiện thời tiết trong phòng thí nghiệm Nhiệt độ : 220 - 360 Độ ẩm : 65 – 85% 4.2 Nguồn nước rác và phương pháp lấy mẫu Địa điểm lấy mẫu : Hồ chứa trung gian khu xử lý nước rỉ rác BCL Phước Hiệp - Huyện Củ Chi Tp. Hồ Chí Minh. Thời gian lấy mẫu : 05/05/2010 Kỹ thuật lấy mẫu, vận chuyển bảo quản mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 5999-1995 Hình 4.1 Hồ chứa nước rỉ rác, nơi lấy mẫu 4.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu Thiết bị được sử dụng là một bộ khuấy, có 6 cách khuấy kiểu chân vịt, trang bị bộ biến đổi vận tốc. Mỗi cách khuấy ứng với một bình có thể tích 1 lít có khắc độ. Hình 4.1 Sơ đồ thiết bị Jar-Test đang hoạt động. Mô tả thí nghiệm Thí nghiệm sẽ được tiến hành nghiên cứu với các hoá chất keo tụ khác nhau và ở các điều kiện tiến hàn khác nhau: + Xác định ảnh hưởng của độ pH đến hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm từ đó xác định pH tối ưu cho từng hoá chất. + Xác định liều lượng phèn tối ưu đối với từng loại hoá chất keo tụ Thí nghiệm 1 Khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm Trong quá trình thí nghiệm, mỗi một bình được đổ đầy một thể tích nước như nhau: Sau đó tiến hành các bước như sau: Bật máy khuấy, khuấy mạnh khoảng 100vòng/phút, theo dõi pH bằng máy đo pH. Thêm hoá chất keo tụ vào từng bình, để có giá trị pH tại các bình là 8; 7,5; 7; 6,5; 6; 5,5. Khuấy mạnh trong khoảng 1 phút sau đó khuấy nhẹ (40 – 50 vòng/ phút) trong 5 – 10 phút . Đây là giai đoạn hình thành các mầm keo tụ. Ngừng khuấy và theo dõi hiện tượng Lắng kết tủa trong thời gian 30 – 40 phút Lấy mẫu đo, COD, hàm lượng cặn lơ lửng, độ màu Sơ đồ quá trình được nêu trên hình 4.2 Mẫu nước rỉ rác 500 ml pH0 Thêm hoá chất keo tụ khuấy nhanh với V = 100 r/m trong 30 giây rồi khuấy nhẹ với V = 40 – 50 r/m trong 5 phút Mẫu đã xử lý pH1 Lắng trong 30 đến 60 phút lấy mẫu, phân tích COD, SS, đo độ màu… Hình 4.2 Sơ đồ thí nghiệm khảo sát pH tối ưu Thí nghiệm 2 Khảo sát khả năng xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm khi thay đổi liều lượng chất keo tụ ở pH nhất định. Trong quá trình thí nghiệm, mỗi một bình được đổ đầy một thể tích nước rỉ rác như nhau. Sau đó , tiến h