Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải với công suất 300m3/ngày đêm

Đồ án chuyên ngành Thiết kế hệ thống xử lý nước rác cho một bãi chôn lấp rác thải với các thông số đầu vào chính: - Lưu lượng nước thải: 300 m3/ngày.đêm - Đặc tính của nước thải: pH: 7,5 á 8,5 COD: 3000 mg/l BOD5: 2000 mg/l SS: 500 mg/l NH4+: 11 mg/l * Nội dung chính của đồ án: 1. Phần tổng quan - Mở đầu Nêu đặc tính của nước rác, sự hình thành nước rác, các vấn đề môi trường do nước rác gây ra. 2. Phân tích lựa chọn phương án, giải pháp công nghệ xử lý nước rác. Nêu tóm tắt cơ sở lý thuyết về các công nghệ xử lý đối với nước rác. Phân tích lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp, khả thi. Kết luận. Tài liệu tham khảo. Các bản vẽ : 1 bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý (khổ A4) 1-2 bản vẽ lắp các thiết bị chính (khổ A1) kèm theo tách các chi tiết, khung tên đúng quy định, đầy đủ chú thích các chi tiết và kích thước. Lời mở đầu Song song với sự phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ đô thị hoá và công nghiệp hoá cao, sự quan tâm, đầu tư chưa đúng mức của các cơ quan nhà nước, các xí nghiệp, nhà máy…và ý thức bảo vệ môi trường của đại bộ phận người dân chưa cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề môi trường, một trong những vấn đề môi trường đang được quan tâm hiện nay tại Việt Nam là việc gia tăng lượng chất thải. Trong những năm vừa qua, việc xử lý rác thải ở Việt Nam còn nhiều hạn chế. Nguyên nhân chính là nguồn kinh phí đầu tư thấp. Rác thải được xử lý chủ yếu bằng phương pháp chôn lấp, chỉ một phần được xử lý bằng phương pháp khác như tái chế, đốt hoặc làm phân vi sinh, tuy nhiên các phương pháp này cần phải có chi phí rất cao. Phương pháp chôn lấp có ưu điểm là không tốn kém và là phương pháp xử lý cuối cùng của chất thải, đặc biệt phương pháp này rất có lợi cho những nơi có diện tích đất rộng, địa hình chôn lấp tốt. Chính vì vậy, tính khả thi của phương pháp này ở nước ta là rất cao. Tuy nhiên, nếu chôn lấp không vệ sinh thì nước và khí rò rỉ thoát ra bên ngoài sẽ rất nguy hiểm cho môi trường và con người. ở Việt Nam, hầu hết các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh nên chúng đã gây ra nhiều vấn đề đối với cuộc sống của dân cư và môi trường khu vực xung quanh. Xuất phát từ mục tiêu nâng cao chất lượng môi trường sống, giảm thiểu ảnh hưởng của các bãi chôn lấp tới môi trường, cũng như cuộc sống của dân cư khu vực xung quanh chúng em thực hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước rác của một bãi chôn lấp”. Đề tài nhằm đưa ra một cái nhìn tổng quan về hiện trạng các bãi chôn lấp cũng như ưu, nhược điểm của các phương pháp đang được áp dụng để xử lý nước rác, từ đó đề xuất giải pháp thích hợp trong việc kiểm soát những ảnh hưởng của nước rác đối với môi trường. Mục lục Trang Lời mở đầu 2 I - Tổng quan về vấn đề chất thải rắn ở Việt Nam 4 I.1. Hiện trạng chất thải rắn ở nước ta 4 I.2. Hiện trạng chất thải rắn ở Thành phố Hà Nội 5 I.3. Vấn đề nước rác tại các bãi chôn lấp 7 II - Thành phần và tính chất của nước rác 8 II.1. Quá trình hình thành nước rác 8 II.2. Thành phần nước rác 9 II.3. Đặc điểm của nước rác ở Việt Nam 11 III - Các phương pháp xử lý nước rác 12 III.1. Phương pháp cơ học 12 III.2. Phương pháp xử lý hoá lý 13 III.3. Phương pháp xử lý hoá học 13 III.4. Phương pháp xử lý sinh học 13 IV- Hiện trạng các hệ thống xử lý nước rác tại Việt Nam 15 IV.1. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Tây Mỗ 16 IV.2. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Nam Sơn 17 IV.3. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Gò Cát 18 IV.4. Công nghệ xử lý nước rác tại bãi rác Phước Hiệp 19 V - Phân tích và lựa chọn công nghệ xử lý nước rác 20 V.1. Nguyên tắc lựa chọn công nghệ xử lý nước rác 20 V.2. Đề xuất các phương án xử lý 20 V.3. Đánh giá và lựa chọn phương án thích hợp 22 VI - Tính toán và thiết kế một số thiết bị chính của dây chuyền xử lý nước rác 24 VI.1. Tính toán bể đông keo tụ 24 VI.2. Tính toán bể Aeroten 30 VI.3. Tính toán bể lắng thứ cấp 34 VI.4. Tính toán hồ sinh học 36 Tài liệu tham khảo 37 I - tổng quan về vấn đề chất thải rắn ở việt nam I.1. Hiện trạng chất thải rắn ở nước ta Hiện nay, ở Việt Nam có khoảng gần 1.000 bãi đổ chất thải rắn đô thị với các diện tích khác nhau (từ một vài ngàn mét vuông cho đến hàng trăm hecta), trong đó chỉ có 3 bãi chôn lấp vệ sinh hiện đại, Nam Sơn (Hà Nội, 1998), Gò Cát (Tp. Hồ Chí Minh, 2000) và Phước Hiệp (Tp. Hồ Chí Minh, 2003). [7] Theo số liệu điều tra, trên địa bàn toàn quốc có 149 bãi rác cũ không hợp vệ sinh, trong đó khoảng 21 bãi rác cấp tỉnh, thành phố, 128 bãi rác cấp huyện thị [6]. Các bãi rác này đều ở tình trạng báo động, nhiều bãi đã, đang và sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng đối với nước mặt, nước ngầm, gây ra mùi hôi thối, côn trùng phát triển, lây lan dịch bệnh v.v., cần phải được xử lý, nâng cấp cải tạo và xây dựng bãi chôn lấp chất thải mới hợp vệ sinh. Nhìn chung các bãi chôn lấp chất thải ở nước ta có các đặc điểm: - Các bãi đã và đang hoạt động có vị trí mang tính tự phát, không có điều tra, khảo sát, lựa chọn vị trí hợp lý. - Không có luận chứng kinh tế kỹ thuật, các bản vẽ thiết kế thi công. - Được đổ tự nhiên theo phương thức hỗn hợp, nửa chìm, nửa nổi. Đa số đều hình thành từ lâu trên nền các hố trũng, ruộng, ao, hồ bỏ hoang, sau phát triển dần thành bãi chôn lấp. - Không có các công trình phụ trợ. - Vận hành, xử lý không đúng quy trình kỹ thuật. - Đa số chưa có biện pháp xử lý hoặc ngăn chặn các quá trình gây ô nhiễm đến môi trường xung quanh. Như vậy các bãi chôn lấp chất thải rắn đều không hợp vệ sinh và chưa có quá trình xử lý. Các biện pháp xử lý các bãi chôn lấp của các tỉnh thành trên phạm vi cả nước trong thời gian tới được minh họa theo bảng I như sau: Bảng I: Các biện pháp xử lý các bãi rác trên phạm vi cả nước. [6] Phân cấp bãi Bãi cũ chưa có biện pháp xử lý Bãi cũ có kế hoạch xin nâng cấp cải tạo Xây dựng bãi chôn lấp hợp vệ sinh Số lượng bãi Diện tích m2 Số lượng bãi Diện tích m2 Kế hoạch Số lượng bãi Diện tích m2 Kế hoạch Tỉnh, thành phố 7 - 14 >3526320 2002 21 >3961797 2005 Huyện, thị 51 >1082160 77 >1113953 2005 129 >3961797 2010 Tổng 58 >1082160 91 >4640273 150 >7153474 Theo số liệu quan trắc của CEETIA: Lượng chất thải rắn tạo thành trên toàn quốc từ năm 1997 - 1999 lần lượt là: 19.315 (tấn/ngày), 21.979 (tấn/ngày), 25.049 (tấn/ngày).[I - 25] Theo điều tra mới đây, với 82 triệu người [10], mỗi năm lượng chất thải rắn phát sinh ở Việt Nam là hơn 15 triệu tấn. Trong đó, rác thải sinh hoạt chiếm tới 80%. Tuy các khu đô thị có dân số chiếm ~ 24% dân số cả nước nhưng lại phát sinh hơn 6 triệu tấn rác thải mỗi năm (~ 50% tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt của cả nước). Dự báo, tới năm 2010 lượng chất thải rắn ở Việt Nam lên tới 20 triệu tấn, trong đó 63% từ các đô thị.[10] I.2. Hiện trạng chất thải rắn ở Thành phố Hà Nội Hiện nay, lượng chất thải rắn ở Hà Nội đang gia tăng một cách đáng báo động, đây cũng là vấn đề của tất cả các đô thị khác ở nước ta. Sau đây là biểu đồ mô tả lượng chất thải rắn phát sinh trên địa bàn thành phố Hà Nội. Hình 1: Đồ thị minh họa lượng chất thải rắn phát sinh của Hà Nội theo thời gian (tấn/năm) [11]. 51100 413545 4015 119720 499320 4380 131692 544259 5432 137078 555634 5502 142685 578359 5574 148249 600915 5646 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Chất thải công nghiệp Chất thải sinh hoạt Chất thải bệnh viện Từ biểu đồ trên ta thấy, nếu tính riêng thành phố Hà Nội lượng chất thải rắn phát sinh vào khoảng 1892,7 tấn/ngày tăng 1,5 lần so với năm 1996 [9]. Trong đó, lượng chất thải sinh hoạt chiếm ~ 80%. Hình 2: Minh hoạ tỷ lệ phân bố nguồn phát sinh chất thải ở Hà Nội năm 1998 [11]. Với lượng rác thải lớn như vậy, để giảm thiểu tác động của nó tới môi trường cũng như sức khoẻ cộng đồng chúng ta cần có những biện pháp quản lý và xử lý một cách hữu hiệu. Tại Hà Nội, tỷ lệ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn được minh hoạ như sau: Hình 3: Sơ đồ về tỷ lệ áp dụng các phương pháp xử lý chất thải rắn ở Hà Nội năm 1998 [11]. 0,478% 0,04 % 11,66 % 1,76% 59,91% 9,664% Chất thải rắn phát sinh. 681382,6 ( tấn/năm) Chất thải công nghiệp 131692(tấn/năm) Chất thải bệnh viện 5431,8 (tấnCh/năm) Chất thải sinh hoạt 544258,8( tấn/năm) Đốt tại các bệnh viện Xử lý bằng chôn lấp 70,05% Tái chế chủ yếu do tư nhân Lượng còn lại: + Chất thải sinh hoạt : 6,097% + Chất thải Bệnh viện : 0,279% + Chất thải Công nghiệp : 9,664% Chế biến phân vi sinh Qua sơ đồ trên cho ta thấy tỷ lệ rác thải được chôn lấp ở Hà Nội chiếm tới 70,05% năm 1998 và cũng như các thành phố khác xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp chiếm một tỷ lệ cao so với các phương pháp xử lý khác. Tuy nhiên do hạn chế về mặt kỹ thuật cũng như nhiều nguyên nhân khác mà các bãi chôn lấp này đã, đang và sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường cũng như sức khỏe cộng đồng. Trong những năm từ 1997 đến 1999, các tỉnh, thành phố đã quan tâm nhiều đến vấn đề thu gom và xử lý chất thải rắn, như đóng cửa các bãi chôn lấp đã quá tải và thiết kế xây dựng mới các bãi chôn lấp đúng kỹ thuật (như ở Hà Nội, Hải Phòng, Huế). Thành phố Hạ Long, Đà Nẵng đã xây dựng dự án khả thi cho việc thiết kế thi công các bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh với sự tài trợ của Ngân hàng Thế giới WB. Thành phố Hà Nội đầu tư xây dựng khu Liên hiệp xử lý chất thải rắn ở Nam Sơn, bãi chôn lấp Kiêu Kị v.v. Mặc dù, đã đưa ra nhiều phương án nhằm quản lý lượng chất thải rắn phát sinh. Tuy nhiên, vấn đề quản lý chất thải rắn ở nước ta vẫn đang là một vấn đề bức xúc và nan giải, khả năng thu gom rác ở các địa phương chưa được cải thiện, trung bình chỉ thu gom được 50-80% và điều đáng quan tâm là các loại rác thải không được phân loại (rác thải công nghiệp, bệnh viện, sinh hoạt v.v.) đều chôn lấp lẫn lộn. I.3. Vấn đề nước rác tại các bãi chôn lấp Khi các bãi chôn lấp đi vào hoạt động nó sẽ phát sinh một lượng nước rác đáng kể với thành phần và tính chất phức tạp gây nhiều tác hại đến môi trường xung quanh. Hàng ngày một bãi chôn lấp có thể thải ra 100 - 500m3. Theo kết quả thống kê trong 23 năm nước rác ở bãi Tây Mỗ là 634.902 tấn và hiện nay mỗi ngày thải ra 100m3. Còn ở Bãi Nam Sơn lượng nước rác hình thành và xử lý trong tháng 6 là 1055 m3, tháng 7 (3407m3), tháng 8 (4721m3), tháng 9 (365 m3) với mức độ ô nhiễm cao thể hiện qua các chỉ số BOD gấp 60 lần, COD gấp 68 lần tiêu chuẩn cho phép [URENCO]. Trong những năm gần đây, các nhà quản lý bãi chôn lấp đã quan tâm tới việc thu gom và xử lý nước rác. Tuy nhiên đây là một loại nước thải rất khó xử lý vì vậy đã có rất nhiều hệ thống thiết kế nhưng không hoạt động được như hệ thống xử lý nước rác tại bãi Nam Sơn và cũng có một số hệ thống đã hoạt động nhưng vẫn không đạt được hiệu suất đề ra. II - thành phần và tính chất của nước rác II.1. Quá trình hình thành nước rác Nước rỉ rác (còn gọi là nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dưới bãi chôn lấp. Nước rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp. Nước có thể thấm vào rác theo các cách sau: + Nước sẵn có và tự hình thành khi phân huỷ rác hữu cơ trong bãi chôn lấp; + Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác; + Nước có thể rỉ vào qua các cạnh của ô chôn rác; + Nước từ khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn rác; + Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi phủ đất và trước khi ô chôn rác đóng lại; + Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đã được đóng; * Lưu lượng nước rác phụ thuộc vào: + Lớp chống thấm: Lớp chống thấm có tác dụng ngăn cản quá trình thấm của nước rác từ trong bãi chôn lấp tới nguồn nước mặt và nước ngầm. Do đó nó ảnh hưởng tới lưu lượng của nước rác. Đối với 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