Đặt vấn đề Bước sang thế kỷ 21, nền kinh tế Việt Nam đang chuyển hướng mạnh mẽ sang nền kinh tế thị trường. Những năm gần đây do quá trình sản xuất, công nghiệp hoá - đô thị hoá, dân số tăng nhanh đã gây sức ép lớn về môi trường, đặc biệt là gây ô nhiễm môi trường do rác thải nước rò rỉ từ bãi rác hay còn gọi là nước rỉ rác. Lượng nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp ngày càng nghiêm trọng. Song song với vấn đề chôn lấp rác thải là vấn đề xử lý rất lớn đã gây những tác động môi trường nghiêm trọng đến sức khỏe con người.
Nước rỉ rác xâm nhập vào nguồn nước mặt và nước ngầm khi chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn là nguy cơ tiềm ẩn gây ảnh hưởng xấu tới con người và sinh vật. Do vậy, vấn đề xử lý nước rỉ rác đang là vấn đề cấp thiết hiện nay. Trước vấn đề này thì nhiều công nghệ trong và ngoài nước được áp dụng và đưa vào xử lý nước rỉ rác trước khi được thải ra môi trường tiếp nhận. Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác riêng nhưng vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải, đặc biệt là các chỉ tiêu N, P, các kim loại nặng, tiêu tốn nhiều hoá chất, chi phí xử lý cao và công suất không đạt thiết kế.
Nguyên nhân do sự thay đổi của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần phức tạp, không ổn định và việc lựa chọn công nghệ xử lý chưa phù hợp dẫn đến tình trạng nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn xả thải trong khi lượng nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp ngày càng tăng lên. Vấn đề cấp thiết đặt ra là nghiên cứu hiện trạng chất lượng nước rỉ rác phát sinh theo thời gian và tìm ra công nghệ xử lý thích hợp để cải tạo lại các hệ thống xử lý, xử lý hết lượng nước rỉ rác còn tồn đọng tại các BCL. Chính vì thế, nhằm góp phần thúc đẩy công tác quản lý và xử lý nước rác bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Hà Nội, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá hiệu quả phương pháp xử lý nước rỉ rác của bãi chôn lấp rác thải Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội”. Mục đích và yêu cầu của đề tài nghiên cứu 1.
Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu chất lượng nước đầu vào và đầu ra của nước rỉ rác của bãi chôn lấp rác thải Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội ; từ đó đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý và đề ra phương pháp xử lý hiệu quả hơn. Yêu cầu nghiên cứu - Tìm hiểu quy trình công nghệ được áp dụng để xử lý nước rác tại khu xử lý của bãi chôn lấp rác. - Đánh giá hiệu quả của phương pháp xử lý nước rỉ rác - Đề xuất phương pháp xử lý hiệu quả hơn. 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Đặc trưng của nước rỉ rác 2. Nguồn gốc phát sinh nước rỉ rác Nước rò rỉ từ bãi rác là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp (BCL). Nước rác được hình thành khi độ ẩm của rác vượt quá độ giữ nước. Độ giữ nước của chất thải rắn là lượng nước lớn nhất được giữ lại trong các lỗ rỗng mà không phát sinh ra dòng thấm hướng xuống, dưới tác dụng của trọng lực.
Trong giai đoạn hoạt động của BCL, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị dầm nén. Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh nước rò rỉ nhưng với lượng rất nhỏ.(Nguyễn Thị Thục Quyên, 2007) Điều kiện khí hậu thuỷ 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 rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp.
Thành phần và của nước rỉ rác tính chất Thành phần nước rỉ rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi BCL, loại rác, khí hậu. Mặc khác, độ dày, độ nén và nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nước rác. Thành phần nước rỉ rác được phân loại theo tính chất bãi chôn lấp đang hoạt động và bãi chôn lấp đã ngưng hoạt động.1 biểu diễn sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rác theo thời gian, từ ngày bãi ngưng hoạt động. Sự biến thiên nồng độ chất ô nhiễm trong nước rỉ rác theo tuổi Giá trị Thành phần Đơn vị 1 năm 5 năm 16 năm Ph 5.3 - COD mg/l 10000 - 40000 3000 400 BOD5 mg/l 7500 - 28000 4000 80 TDS mgNaCl/l 10000 - 14000 6790 1200 TSS mg/l 100 - 700 - - Độ kiềm mgCaCO3/l 800 - 4000 5810 2250 Độ cứng mg/l 3500 - 5000 2200 540 P- tổng mg/l 25 - 35 12 8 N-NH3 mg/l 56 - 482 - - N-NO3 mg/l 0.6 Cl- mg/l 600 - 800 5330 70 SO42- mg/l 400 - 650 2 2 Ca2+ mg/l 900 - 1700 308 109 Na+ mg/l 450 - 500 810 34 K+ mg/l 295 - 310 610 39 Fe- tổng mg/l 210 - 325 6.6 Mg2+ mg/l 160 - 250 450 90 Mn- tổng mg/l 75 - 125 0.1 (Nguồn: Chian và DeWalle, 1996- 1997) Sự thay đổi về thành phần và tính chất nước rò rỉ theo thời gian sẽ dẫn đến sự khác nhau trong việc lựa chọn công nghệ và thông số thiết kế.
Kết quả khảo sát các trạm xử lý nước rò rỉ cho thấy hầu hết các trạm có hiệu quả xử lý thấp hoặc ban đầu cao, sau đó thấp dần là do công tác khảo sát sự thay đổi thành phần nước rỉ rác không được thực hiện một cách kỹ càng. Hàm lượng chất hữu cơ nước rỉ rác của bãi rác mới chưa phủ đầy (khoảng 08 tháng tuổi) có thể lên đến 716000 mg/l. Hàm lượng chất hữu cơ 5 và vô cơ giảm dần theo tuổi bãi rác. Tương tự, tỷ số BOD:COD cũng giảm dần theo thời gian.
Mức độ giảm này cho thấy chất hữu cơ dễ oxy hoá sinh hoá giảm nhanh, trong khi đó hàm lượng chất không phân huỷ sinh học gia tăng theo tuổi bãi rác. Đặc tính chung của tất cả các loại nước rác: + Thành phần các chất ô nhiễm hữu cơ: đặc trưng ở tải lượng ô nhiễm theo COD và BOD5 rất cao. Trong thành phần chất ô nhiễm hữu cơ, bao giờ cũng chứa thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học và phần chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy sinh học. Ở những bãi rác thời gian chôn lấp không lâu dưới 2 năm, nước rỉ rác có trị số COD rất cao (3000- 40.000mg/l), đồng thời tỷ số BOD5/COD lớn hơn 0,6 tức là trong nước rác chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
Ngược lại ở các bãi chôn lấp có thời gian lâu (> 10 năm) nước rác có trị số COD tương đối thấp (100 -500mg/l), đồng thời tỷ số BOD/COD cũng thấp (< 0,3), tức là trong nước rác chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học. (Lê Trang Mỹ Dung, 2007) + Thành phần các chất ô nhiễm vô cơ: chủ yếu là amoniac (NH3) nằm dưới dạng ion amoni (NH4+) trong nước rỉ rác, thành phần này được tạo ra do sự phân hủy (thủy phân và lên men) thành phần protein xác động thực vật trong rác thải. Đặc tính quan trọng của thành phần amoniac trong nước thải là chúng có hàm lượng rất cao, đến trên 2000mg/l và lại rất bền vững, không bị biến đổi theo thời gian, thành phần vô cơ khó xử lý nhất trong nước rỉ rác. (Lê Trang Mỹ Dung, 2007) + Thành phần các chất độc hại: vi trùng, vi khuẩn, mầm bệnh, virus các loại và một số kim loại nặng.
Trong một bãi chôn lấp rác trẻ hay già, quá trình phân hủy sinh học đều xảy ra trong điều kiện yếm khí qua 3 giai đoạn kế tiếp nhau trong toàn bộ khối rác bị chôn lấp: giai đoạn tạo axit (pha axit), giai đoạn metan (pha metan) và giai đoạn trung gian (pha chuyển tiếp từ pha axit sang pha metan). Tùy theo thời gian chôn lấp rác mà ưu thế của từng giai đoạn sẽ thay đổi. Thời gian chôn lấp càng lâu, tuổi bãi rác càng già, pha metan sẽ chiếm ưu thế. Ngược lại, tuổi bãi rác chôn lấp càng trẻ, pha axit chiếm phần chủ yếu.
(Lê 6 Trang Mỹ Dung, 2007) Có thể căn cứ vào tỷ số BOD/COD trong các giới hạn để phân biệt các giai đoạn xảy ra trong bãi chôn lấp rác: - Pha axit: BOD/COD ≥ 0,4 - Pha chuyển tiếp: 0,4 > BOD/COD >0,2 - Pha metan: BOD/COD ≤0,2 2. Ảnh hưởng của nước rỉ rác Nước rỉ rác chứa rất nhiều chất độc hại như khí nitơ, nồng độ ammoniac, kim loại nặng, vi khuẩn gây bệnh đường ruột, BOD. Các chất hữu cơ dễ phân hủy bởi vi sinh vật thường được xác định qua nhu cầu oxy sinh hóa BOD. Nồng độ BOD tỷ lệ với hàm lượng ô nhiễm hữu cơ, đồng thời cũng được sử dụng để đánh giá tải lượng và hiệu quả sinh học của một hệ thống nước thải.
Ô nhiễm hữu cơ sẽ dẫn đến sự suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Sự cạn kiệt oxy hòa tan sẽ gây tác hại nghiêm trọng đến tài nguyên thủy sinh. Chất lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan do làm tăng độ đục nguồn nước và gây bồi lắng nguồn nước tiếp nhận. Đối với tầng nước ngầm, quá trình ngấm của nước rò rỉ từ các bãi rác có khả năng làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước ngầm như: NH4, NO3, PO4,.đặc biệt là NO2, có độc tính cao đối với con người và động vật sử dụng nguồn nước đó.
(Huỳnh Thị Mỹ Phi, 2005) Ảnh hưởng của nước rò rỉ từ bãi rác đến môi trường đất đặc biệt nghiêm trọng, mang tính chất lâu dài và rất khó khắc phục nếu nó được thấm theo mạch ngang. Nếu ngâm nước rỉ rác lâu và các tầng chứa nước của bãi rác thi công không tốt, chắc chắn sẽ ngấm vào đất, lan rộng ra các khu vực, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái và con người.