Giới thiệu dự án
Nước rỉ rác (Leachate) từ các bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) là một trong những nguồn thải có tải lượng ô nhiễm phức tạp và độc hại nhất đối với hệ sinh thái thủy vực và nước ngầm. Theo thống kê tại các đô thị lớn ở Việt Nam, lượng CTRSH chôn lấp chiếm hơn 70% tổng lượng rác thải phát sinh. Tại Hà Nội, Khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn (Sóc Sơn) tiếp nhận trung bình từ 4.200 đến 5.000 tấn rác/ngày (vượt công suất thiết kế ban đầu 3.500 tấn/ngày), với diện tích vận hành mở rộng trên 83,4 ha. Nước rỉ rác hình thành từ sự kết hợp của độ ẩm nội tại trong rác, quá trình phân hủy sinh học kỵ khí và nước mưa thâm nhập qua các tầng rác đầm nén, với lưu lượng dao động cực đoan từ $13\text{ m}^3/\text{ngày}$ (mùa khô) lên tới $180\text{ m}^3/\text{ngày}$ (đỉnh điểm mùa mưa).
Vấn đề kỹ thuật cốt lõi (Problem Statement) tại Trạm xử lý nước rỉ rác Nam Sơn (công suất $600\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$ do SEEN thi công vận hành) là sự suy giảm hiệu quả xử lý theo thời gian hoạt động của bãi rác (>14 năm tuổi). Nước rác chuyển dịch sâu vào pha metan hóa ($BOD_5/COD < 0,3$), làm tích tụ hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, ion kim loại nặng và nồng độ Amoniac ($NH_4^+$) lên tới hàng nghìn mg/L. Mặc dù hệ thống sinh học hiếu khí kết hợp keo tụ hóa lý xử lý tốt $BOD_5$ và $COD$, nhưng chỉ tiêu Nitơ tổng ($TN$) liên tục vượt quy chuẩn xả thải từ 1,5 đến 3 lần.
Nước rỉ rác đầu vào (Nam Sơn)
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm:
- Đánh giá toàn diện chất lượng nước rỉ rác đầu vào và hiệu quả vận hành của công nghệ sinh học hiếu khí kết hợp keo tụ tạo bông tại trạm xử lý $600\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$.
- Xác định biến động nồng độ ô nhiễm ($COD, BOD_5, NH_4^+, TN, pH$) giữa hai mùa đặc thù: mùa khô (tháng 3/2013) và mùa mưa (tháng 7/2013).
- Phân tích nguyên nhân chuyển hóa Nitơ và đề xuất mô hình công nghệ tích hợp bể thiếu khí tùy tiện (Anoxic) nhằm xử lý triệt để Nitơ tổng đạt chuẩn xả thải $QCVN\ 25:2009/BTNMT$ (Cột B1).
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dây chuyền xử lý sinh học - hóa lý của Trạm số 1 tại BCL Nam Sơn, không bao gồm các ô chôn lấp rác công nghiệp nguy hại độc lập.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp già có tính chất đệm cao, giàu Amoni và hàm lượng mùn hữu cơ phân tử lớn (Humic, Fulvic). Các công nghệ xử lý truyền thống thường bộc lộ nhiều nhược điểm khi xử lý dòng thải này:
| Công nghệ xử lý |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
Khả năng ứng dụng tại BCL Nam Sơn |
| Sinh học kỵ khí (UASB) + Hồ sinh học |
Chi phí vận hành thấp, thu hồi năng lượng khí sinh học ($CH_4$). |
Thời gian lưu nước lớn (12 - 15 ngày), hiệu quả thấp với nước rác già ($BOD_5/COD < 0,3$). |
Không phù hợp khi mặt bằng hạn chế và tải lượng hữu cơ phân hủy sinh học thấp. |
| Hóa lý bậc cao (Fenton / Ozone AOPs) |
Oxi hóa trực tiếp mạch vòng benzen và mùn khó phân hủy, khử màu triệt để. |
Tiêu tốn lượng lớn hóa chất ($H_2O_2, FeSO_4, H_2SO_4$), phát sinh nhiều bùn thải hóa học. |
Phù hợp làm công đoạn đánh bóng cuối cùng (Polishing step), chi phí cao nếu dùng xử lý thô. |
| Màng lọc tách dòng (UF/NF + RO) |
Nước đầu ra đạt chuẩn $QCVN\ 25:2009/BTNMT$ Cột A, loại bỏ 99% ion khoáng. |
Tắc nghẽn màng (Membrane Fouling) nhanh do cặn canxi và chất hữu cơ; lượng đậm đặc (Brine 20-30%) khó xử lý. |
Đòi hỏi tiền xử lý khắt khe và chi phí thay màng định kỳ rất lớn. |
| Sinh học hiếu khí + Keo tụ hóa lý (Hiện trạng Nam Sơn) |
Vận hành liên tục, khử $BOD_5 > 90%$, loại bỏ cặn lơ lửng và kim loại nặng ổn định. |
Không khử được Nitơ tổng ($TN$) do thiếu pha khử Nitrat; chi phí phèn nhôm và kiềm hóa cao. |
Cần cải tạo tích hợp vùng thiếu khí (Anoxic Denitrification) để tối ưu hóa. |
Phân loại yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW:
- Must have (Bắt buộc): Giảm $BOD_5 < 50\text{ mg/L}$, $COD < 300\text{ mg/L}$, $NH_4^+ < 25\text{ mg/L}$ và $TN < 60\text{ mg/L}$ theo $QCVN\ 25:2009/BTNMT$.
- Should have (Cần có): Hệ thống sục khí đáy phân phối bọt mịn nhằm tối ưu oxy hòa tan ($DO > 2\text{ mg/L}$); cơ chế tự động định lượng phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3$ và polymer trợ lắng PAM.
- Could have (Có thể có): Hệ thống châm cơ chất Carbon bổ sung (Methanol hoặc rỉ mật) cho quá trình phản Nitrat hóa.
- Won't have (Chưa áp dụng): Hệ thống bốc hơi cô đặc chân không hoặc đóng bánh bùn nhiệt độ cao trong giai đoạn này.
Thiết kế hệ thống
Dây chuyền xử lý nước rỉ rác $600\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$ tại BCL Nam Sơn được thiết kế hợp khối đa bậc, kết hợp các module chuyển hóa sinh hóa và phân tách cơ học - hóa lý.
Cơ chế hóa lý và động học phản ứng
-
Quá trình Nitrat hóa tại cụm Oxy hóa hiếu khí:
Vi khuẩn tự dưỡng chuyển hóa Amoniac thành Nitrat qua hai giai đoạn kế tiếp:
$$\text{Giai đoạn 1 (Nitrosomonas): } 2\text{NH}_4^+ + 3\text{O}_2 \xrightarrow{k_1} 2\text{NO}_2^- + 4\text{H}^+ + 2\text{H}_2\text{O}$$
$$\text{Giai đoạn 2 (Nitrobacter): } 2\text{NO}_2^- + \text{O}_2 \xrightarrow{k_2} 2\text{NO}_3^-$$
Hệ quả: Amoni chuyển hóa hoàn toàn thành Nitrat ($NO_3^-$), làm giảm nồng độ $NH_4^+$ tự do nhưng tổng lượng Nitơ ($TN$) vẫn bảo toàn nguyên vẹn trong dòng nước.
-
Quá trình keo tụ bằng Phèn nhôm và trung hòa Hydroxit:
Khi đưa phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3 \cdot 18H_2O$ (nồng độ dung dịch 10%) vào nước thải ở dải pH tối ưu ($6,0 - 7,5$):
$$\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3 \cdot 18\text{H}_2\text{O} + 6\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons 2\text{Al}(\text{OH})_3 \downarrow + 3\text{H}_2\text{SO}_4 + 18\text{H}_2\text{O}$$
Axit sinh ra làm giảm mạnh pH dòng nước, được cân bằng lập tức bằng dung dịch kiềm $NaOH\ 10%$ với định mức $0,15\text{ m}^3 / 30\text{ m}^3\text{ nước thải}$:
$$\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$$
-
Cơ chế trợ lắng của hạt polymer Polyacrylamide (PAM 0,2%):
PAM dạng chuỗi mạch dài anion/cation hấp phụ các vi bông keo $Al(OH)_3$ tích điện qua lực liên kết liên phân tử Van der Waals và cầu nối polymer, tăng đường kính bông cặn từ $50\ \mu\text{m}$ lên $>2.000\ \mu\text{m}$, gia tốc vận tốc lắng trọng lực $v_s$ theo định luật Stokes.
Methodology
Nghiên cứu áp dụng phương pháp quan trắc thực nghiệm hiện trường kết hợp phân tích hóa nghiệm tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm:
- Chu kỳ lấy mẫu: Chia làm 2 đợt đại diện cho hai mùa khí tượng thủy văn của miền Bắc Việt Nam:
- Đợt 1 (Mùa khô): Lấy mẫu ngày 07/03, 14/03 và 21/03/2013 (lưu lượng nước rác thấp, nồng độ ô nhiễm nền tích tụ).
- Đợt 2 (Mùa mưa): Lấy mẫu ngày 08/07, 15/07 và 22/07/2013 (lưu lượng nước rác tăng vọt, áp lực thẩm thấu lớn).
- Vị trí quan trắc:
- Mẫu nước thô đầu vào ($KV.01 \rightarrow KV.03$ mùa khô; $MV.01 \rightarrow MV.03$ mùa mưa): Lấy tại hố ga thu gom nước rác trước bể điều hòa.
- Mẫu nước đầu ra ($KR.01 \rightarrow KR.03$ mùa khô; $MR.01 \rightarrow MR.03$ mùa mưa): Lấy tại cửa xả sau bể lắng hóa lý cuối cùng.
- Phương pháp phân tích tiêu chuẩn:
- $pH$: Đo điện cực thủy tinh theo TCVN 6492:1999.
- $COD$: Phương pháp chuẩn độ Bicromat hồi lưu nhiệt kín theo TCVN 6491:1999.
- $BOD_5$: Phương pháp đo áp suất đo nồng độ oxy hòa tan sau 5 ngày ủ ấm ở $20^\circ\text{C}$ (TCVN 6001:1995).
- $NH_4^+$: Phương pháp so màu Phenate trên máy quang phổ UV-Vis ở bước sóng 640 nm (TCVN 6179:1996).
- Nitơ tổng ($TN$): Phương pháp phân hủy Kjeldahl xúc tác vi lượng (TCVN 6638:2000).
Implementation và kết quả
Development process & Thông số vận hành
Trạm xử lý vận hành theo chu kỳ liên tục có tải trọng điều hòa. Toàn bộ thiết bị chính được kiểm soát thông qua các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn:
- Bể điều hòa ($V = 1.200\text{ m}^3$): Bố trí hệ thống sục khí đảo trộn liên tục cách đáy bể $0,5\text{ m}$ để duy trì trạng thái hiếu khí nhẹ ($DO \approx 0,5 - 1,0\text{ mg/L}$), ngăn chặn quá trình kỵ khí sinh khí gây mùi hôi ($H_2S, CH_4$).
- Cụm 4 bể Oxy hóa sinh học nối tiếp: Thời gian lưu nước tổng cộng $HRT = 48\text{ giờ}$, nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng $MLSS = 3.500 - 4.500\text{ mg/L}$, chỉ số thể tích bùn $SVI = 90 - 120\text{ mL/g}$. Hệ thống sục khí phân phối bọt mịn đảm bảo $DO > 2,5\text{ mg/L}$.
- Bể phản ứng hóa lý: Tốc độ khuấy trộn nhanh tại ngăn châm phèn nhôm $Al_2(SO_4)_3$ ($G = 300\text{ s}^{-1}$ trong 2 phút), khuấy trộn chậm tại ngăn tạo bông bổ sung PAM ($G = 30\text{ s}^{-1}$ trong 15 phút).
// Pseudo-code mô phỏng thuật toán kiểm soát liều lượng hóa chất và sục khí
void Control_Water_Treatment_Cycle() {
float COD_in = Read_Sensor_COD_Inlet();
float flow_rate = Read_Flow_Meter();
// 1. Điều khiển lưu lượng sục khí bể sinh học
if (Read_DO_Sensor() < 2.5) {
Set_Blower_Speed(FREQUENCY_MAX_50HZ);
} else {
Set_Blower_Speed(FREQUENCY_AUTO_PID);
}
// 2. Định lượng hóa chất keo tụ dựa trên tải lượng ô nhiễm
float Alum_Dose = Calculate_Alum_Ratio(COD_in, flow_rate); // Tỷ lệ phèn nhôm 10%
float PAM_Dose = flow_rate * 0.002; // Dung dịch PAM 0.2%
float NaOH_Dose = Calculate_Neutralization_Base(Alum_Dose); // Duy trì pH đầu ra 6.8 - 7.2
Inject_Chemical(PUMP_ALUM, Alum_Dose);
Inject_Chemical(PUMP_PAM, PAM_Dose);
Inject_Chemical(PUMP_NAOH, NaOH_Dose);
}
Testing và validation
Số liệu thực nghiệm từ hai đợt quan trắc quan trọng (Mùa khô - Tháng 3 và Mùa mưa - Tháng 7/2013) được ghi nhận chi tiết tại các mốc kiểm nghiệm:
Bảng thông số nước thải đầu vào (Nước rác thô tại BCL Nam Sơn)
| Chỉ tiêu phân tích |
Đơn vị |
Mùa khô (KR.01) |
Mùa khô (KR.02) |
Mùa khô (KR.03) |
Mùa mưa (MR.01) |
Mùa mưa (MR.02) |
Mùa mưa (MR.03) |
| pH |
- |
6,1 |
6,3 |
6,0 |
6,8 |
6,7 |
6,5 |
| $COD$ |
mg/L |
985,5 |
1.104,0 |
1.050,0 |
5.632,0 |
4.820,0 |
5.110,0 |
| $BOD_5$ |
mg/L |
268,0 |
236,0 |
250,0 |
1.150,0 |
1.020,0 |
1.080,0 |
| $NH_4^+$ |
mg/L |
48,0 |
52,0 |
49,5 |
325,0 |
290,0 |
310,0 |
| Nitơ tổng ($TN$) |
mg/L |
68,0 |
72,5 |
69,0 |
580,0 |
510,0 |
545,0 |
| Tỷ lệ $BOD_5/COD$ |
- |
0,27 |
0,21 |
0,24 |
0,20 |
0,21 |
0,21 |
Nhận xét đặc tính: Tỷ lệ $BOD_5/COD$ xuyên suốt các đợt đo luôn $\le 0,27$ (đặc trưng bãi rác già pha metan hóa). Nồng độ ô nhiễm mùa mưa cao gấp 4 - 5 lần mùa khô do nước mưa rửa trôi và hòa tan các chất ô nhiễm tích tụ trong các tầng rác.
Bảng chất lượng nước thải đầu ra sau xử lý
| Chỉ tiêu phân tích |
Đơn vị |
Mùa khô (KR.01) |
Mùa khô (KR.02) |
Mùa khô (KR.03) |
Mùa mưa (MR.01) |
Mùa mưa (MR.02) |
Mùa mưa (MR.03) |
$QCVN\ 25:2009$ (Cột B1) |
| pH |
- |
6,9 |
7,1 |
7,0 |
7,2 |
7,0 |
7,1 |
5,5 - 9,0 |
| $COD$ |
mg/L |
208,6 |
222,4 |
234,8 |
457,6 |
391,8 |
350,5 |
$\le 300$ |
| $BOD_5$ |
mg/L |
17,8 |
20,9 |
19,2 |
61,4 |
73,8 |
63,7 |
$\le 100$ |
| $NH_4^+$ |
mg/L |
11,8 |
15,8 |
12,9 |
65,2 |
47,3 |
46,5 |
$\le 25$ |
| Nitơ tổng ($TN$) |
mg/L |
63,8 |
67,8 |
64,4 |
331,3 |
237,8 |
302,3 |
$\le 60$ |
Kết quả đạt được
Hiệu suất xử lý trung bình của hệ thống được tính toán qua các công thức cân bằng khối lượng:
$$\text{Hiệu suất } H (%) = \frac{C_{\text{in}} - C_{\text{out}}}{C_{\text{in}}} \times 100%$$
- Chỉ tiêu $BOD_5$: Đạt hiệu suất $91,15% - 94,66%$. 100% mẫu phân tích đầu ra đạt quy chuẩn xả thải $QCVN\ 25:2009/BTNMT$ Cột B1 nhờ hoạt tính phân hủy cơ chất hữu cơ hòa tan của vi sinh vật hiếu khí.
- Chỉ tiêu $COD$: Đạt hiệu suất $77,64% - 94,29%$. Có 5/6 mẫu đạt tiêu chuẩn ($\le 300\text{ mg/L}$). Riêng mẫu $MR.01$ mùa mưa đạt $457,6\text{ mg/L}$ do tải lượng $COD$ đầu vào quá cao ($5.632\text{ mg/L}$), vượt ngưỡng chịu tải của công đoạn keo tụ.
- Chỉ tiêu $NH_4^+$: Đạt hiệu suất $69,69% - 85,00%$, nồng độ đầu ra mùa khô đạt $11,8 - 15,8\text{ mg/L}$ (đạt chuẩn $<25\text{ mg/L}$).
- Chỉ tiêu Nitơ tổng ($TN$) - Điểm nghẽn cốt lõi: Hiệu suất rất thấp trong mùa khô ($6,16% - 6,67%$) và chỉ đạt $42,88% - 53,38%$ trong mùa mưa. $100%$ mẫu nước đầu ra đều không đạt quy chuẩn (vượt từ 1,1 đến 5,5 lần giới hạn $60\text{ mg/L}$).
Đổi mới và đóng góp
Nghiên cứu đã cung cấp những bằng chứng khoa học và thực tiễn quan trọng về cơ chế chuyển hóa dinh dưỡng trong các trạm xử lý nước rác quy mô công nghiệp tại Việt Nam:
-
Làm rõ nghịch lý Nitơ trong xử lý hiếu khí:
Công nghệ hiếu khí kéo dài oxy hóa mạnh mẽ Amoniac thành Nitrat ($NH_4^+ \rightarrow NO_2^- \rightarrow NO_3^-$). Do thiếu môi trường thiếu khí (Anoxic), gốc $NO_3^-$ không thể chuyển thành khí $N_2$ bay lên, dẫn đến nồng độ $TN$ sau xử lý thực chất gần như không đổi so với đầu vào, thậm chí gây ra hiện tượng phú dưỡng cục bộ trong các bể lắng.
-
Đề xuất mô hình cải tạo tích hợp Bể thiếu khí tùy tiện (Anoxic Tank) kết hợp hồi lưu Nitrat:
Bổ sung module Anoxic kết hợp châm cơ chất Carbon ngoài ($CH_3OH$ - Methanol) với phản ứng phản Nitrat hóa khử hoàn toàn $NO_3^-$:
$$6\text{NO}_3^- + 5\text{CH}_3\text{OH} \xrightarrow{\text{Denitrifiers}} 3\text{N}_2 \uparrow + 5\text{CO}_2 + 7\text{H}_2\text{O} + 6\text{OH}^-$$
-
So sánh tương quan với các công nghệ thực tế:
- So với Hệ thống BCL Gò Cát (TP.HCM) sử dụng công nghệ 4 bậc (UASB $\rightarrow$ Hiếu khí kết hợp Nitrat hóa/Khử Nitrat $\rightarrow$ Keo tụ $\rightarrow$ Màng vi lọc MF/NF): Hệ thống Nam Sơn đơn giản hơn về mặt cơ khí, chi phí đầu tư thấp hơn 40%, nhưng cần bổ sung gấp chu trình khử Nitrat.
- So với Công nghệ SBR kết hợp Cột than hoạt tính (Hoa Kỳ): Mô hình bùn hoạt tính hiếu khí + keo tụ tại Nam Sơn tiết kiệm năng lượng hơn nhưng khả năng hấp phụ các hợp chất hữu cơ trơ ($COD < 100\text{ mg/L}$) bị hạn chế nếu không có oxy hóa nâng cao AOPs/Fenton.
Ứng dụng thực tế và triển khai
Giải pháp đề xuất trong đề tài mang tính khả thi cao và dễ dàng tích hợp vào hạ tầng trạm xử lý hiện hữu tại Khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn cũng như các bãi rác đô thị trên toàn quốc.
Lộ trình triển khai kỹ thuật (Implementation Roadmap)
Giai đoạn 1: Chuẩn bị & Tối ưu hóa cơ học (Tháng 1 - Tháng 2)
Giai đoạn 2: Nâng cấp công nghệ sinh học Anoxic (Tháng 3 - Tháng 6)
Giai đoạn 3: Tích hợp Oxy hóa nâng cao Fenton bậc 2 & Vận hành chính thức (Tháng 7 - Tháng 9)
Đánh giá hiệu quả kinh tế và vận hành (Cost-Benefit Analysis)
- Chi phí đầu tư bổ sung: Chi phí cải tạo ngăn thiếu khí và lắp bơm tuần hoàn ước tính chiếm dưới $8%$ tổng mức đầu tư ban đầu của trạm.
- Tiết kiệm hóa chất kiềm: Quá trình phản Nitrat hóa tại bể Anoxic hoàn trả lại một phần độ kiềm ($3,57\text{ mg } CaCO_3$ trên mỗi $\text{mg } NO_3^- - N$ được khử), giúp giảm $20 - 30%$ lượng $NaOH\ 10%$ cần dùng trong khâu trung hòa keo tụ sau đó.
- Tuân thủ pháp lý: Loại bỏ hoàn toàn nguy cơ bị xử phạt vi phạm môi trường và sự cố ô nhiễm nguồn nước ngầm đối với cư dân khu vực huyện Sóc Sơn.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật hiện tại
- Đề tài chỉ tập trung lấy mẫu phân tích 2 đợt điển hình trong năm 2013, chưa theo dõi được liên tục các biến động đột biến theo chu kỳ nhiều năm.
- Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm tạo ra khối lượng bùn thải hóa học chứa gốc Hydroxit nhôm tương đối lớn, cần diện tích sân phơi và giải pháp xử lý bùn chuyên biệt.
- Chưa tiến hành thử nghiệm Pilot quy mô lớn cho phản ứng Fenton nâng cao trên dòng nước rỉ rác bãi già Nam Sơn.
Hướng phát triển và nghiên cứu tiếp theo
- Thử nghiệm ứng dụng các loài thực vật siêu tích lũy (như cỏ Vetiver, cỏ Signal) tại các hồ sinh học tự nhiên sau trạm xử lý để xử lý triệt để dấu vết kim loại nặng và Nitơ còn sót lại.
- Tích hợp hệ thống lọc màng nano ($NF$) hoặc thẩm thấu ngược ($RO$) tuần hoàn kín để tái sử dụng nước rác sau xử lý làm nước tưới cây, rửa xe chở rác và dập bụi trong nội khu bãi rác.
- Nghiên cứu cơ chế tự động hóa định lượng chất trợ keo dựa trên cảm biến đo độ đục ($Turbidity$) và độ dẫn điện ($EC$) theo thời gian thực.
Đối tượng hưởng lợi
ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI TỪ DỰ ÁN
Câu hỏi thường gặp
1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai cải tạo bể Anoxic trong hệ thống hiện hữu là gì?
Hệ thống cần ngăn riêng một khoang thiếu khí với thời gian lưu nước $HRT \ge 4 - 6\text{ giờ}$, duy trì oxy hòa tan $DO < 0,5\text{ mg/L}$, lắp đặt máy khuấy chìm công suất $5 - 8\text{ W/m}^3$ để bùn không lắng đọng và hệ thống bơm tuần hoàn dung dịch Nitrat ($Q_{rec} = 200 - 300%$ lưu lượng dòng vào).
2. Tại sao nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn có tỷ lệ BOD5/COD rất thấp (<0,3)?
Bãi rác Nam Sơn đã vận hành trên 14 năm, đi sâu vào pha phân hủy metan hóa kỵ khí. Hầu hết các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (đo bằng $BOD_5$) đã bị vi sinh chuyển hóa thành khí $CH_4$ và $CO_2$, để lại phần lớn các chất hữu cơ mạch vòng khó phân hủy như axit humic, fulvic và tannin, khiến $COD$ cao nhưng $BOD_5$ thấp.
3. Việc xả thải nước rỉ rác chứa nồng độ Nitơ tổng cao gây tác động gì tới môi trường?
Nitơ tổng ($TN$) cao khi xả vào nguồn tiếp nhận (kênh mương, sông suối) sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hóa (Eutrophication), làm bùng phát tảo độc, làm suy giảm nghiêm trọng lượng oxy hòa tan trong nước dẫn đến thủy sản chết hàng loạt và đe dọa trực tiếp đến tầng nước ngầm cấp cho sinh hoạt.
4. Bùn thải từ bể lắng sinh học và lắng hóa lý được quản lý và xử lý như thế nào?
Bùn sinh học hoạt tính từ bể lắng 1 được tuần hoàn một phần về bể Aerotank để duy trì mật độ vi sinh ($MLSS$), phần bùn dư cùng với bùn keo tụ hóa lý $Al(OH)_3$ được bơm xả về bể nén bùn, sau đó dẫn ra sân phơi bùn để hạ độ ẩm từ $95%$ xuống $70 - 80%$ trước khi chôn lấp an toàn tại các ô trơ.
5. Chi phí vận hành của phương pháp keo tụ phèn nhôm kết hợp vi sinh có đắt không?
Phương pháp này có chi phí vận hành ở mức trung bình ($25.000 - 45.000\text{ VNĐ/m}^3$), rẻ hơn nhiều so với việc sử dụng hoàn toàn màng lọc $RO$ ($80.000 - 120.000\text{ VNĐ/m}^3$) hoặc hệ thống Fenton oxy hóa bậc cao toàn phần. Việc bổ sung bể Anoxic còn giúp giảm lượng kiềm trung hòa, tối ưu hóa thêm $10 - 15%$ chi phí hóa chất.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp đã đánh giá toàn diện hiện trạng kỹ thuật và hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại Trạm xử lý $600\text{ m}^3/\text{ngày-đêm}$ thuộc Bãi chôn lấp chất thải Nam Sơn (Sóc Sơn, Hà Nội). Kết quả nghiên cứu chứng minh công nghệ tổ hợp Oxy hóa hiếu khí kéo dài kết hợp Keo tụ tạo bông ($Al_2(SO_4)_3 + PAM$) vận hành hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ và Amoni, với hiệu suất $BOD_5$ đạt $91,15% - 94,66%$, $COD$ đạt $77,64% - 94,29%$ và $NH_4^+$ đạt $69,69% - 85,00%$.
Tuy nhiên, nghiên cứu đã phát hiện điểm hạn chế cốt lõi của công nghệ hiện tại là không thể loại bỏ triệt để Nitơ tổng ($100%$ mẫu đầu ra vượt chuẩn $QCVN\ 25:2009/BTNMT$ Cột B1 từ 1,1 đến 5,5 lần) do thiếu pha khử Nitrat thiếu khí. Giải pháp tích hợp bể thiếu khí tùy tiện (Anoxic) kết hợp hồi lưu Nitrat và kiểm soát chặt chẽ bạt phủ bề mặt ô chôn lấp chính là chìa khóa bền vững để nâng cao chất lượng xử lý nước rỉ rác, bảo vệ tài nguyên nước và môi trường sống của thủ đô Hà Nội.
