Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển kinh tế tỉnh Đồng Nai rất nhanh, các khu công nghiệp, khu dân cƣ mọc lên ngày càng nhiều. Đồng Nai hiện có 32 KCN và 27 cụm KCN tập trung với tổng diện tích 9.076 ha với hàng nghìn doanh nghiệp trong và ngoài nƣớc. Bên cạnh sự gia tăng của mức sống công nghiệp cùng với tốc độ đô thị hóa tạo ra những vấn đề ô nhiễm môi trƣờng đến mức báo động càng có chiều hƣớng gia tăng, đặc biệt là vấn đề rác thải công nghiệp và sinh hoạt. Một lƣợng lớn rác thải đô thị và công nghiệp tạo ra hằng ngày đã và đang gây sức ép nặng nề cho các bãi chôn lấp.
Chính sự quá tải trong một thời gian dài nhƣ vậy đã trực tiếp gây nên những vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng từ các bãi chôn lấp cần phải giải quyết kịp thời nhƣ là mùi hôi thối, côn trùng, khí thải và đặc biệt là lƣợng nƣớc rỉ rác với hàm lƣợng ô nhiễm chất hữu cơ cao phát sinh ngày càng tăng. Hiện nay khu xử lý chất thải Quang Trung đang tiếp nhận và xử lý chất thải cho hơn 130 doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh Đồng Nai và rác thải sinh hoạt trên địa bàn huyện Thống Nhất, Trảng Bom, Vĩnh Cửu, Tân Phú, Long Thành, Tp. Long Khánh và Tp. Với tổng khối lƣợng tiếp nhận rác thải sinh hoạt là 800 tấn/ ngày, do đó lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh bình quân 200 m3/ngày từ các nguồn chôn lấp rác, lẫn lƣợng nƣớc mƣa, nƣớc từ trạm rửa xe, bùn sau xử lý từ hệ thống xử lý nƣớc thải công nghiệp.
Khu xử lý chất thải Quang Trung (ấp Nguyễn Huệ, xã Quang Trung, huyện Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai) đƣợc xây dựng vào năm 2008 với tổng diện tích là 130 ha, đƣợc đầu tƣ với công nghệ hiện đại theo tiêu chuẩn Châu Âu từ khi đi vào hoạt động đến nay đã góp phần đáng kể giải quyết một lƣợng lớn nƣớc rỉ rác còn tồn đọng trong thời gian vừa qua và góp phần bảo vệ môi trƣờng khu vực. Tuy nhiên, do lƣợng nƣớc rỉ rác có thành phần, tính chất phức tạp, mức độ ô nhiễm hay thay đổi, do vậy rất khó để duy trì mức độ ổn định của quy trình công nghệ xử lý hiện hữu cũng nhƣ chi phí vận hành hệ thống xử lý không ngừng tăng cao. 1 Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài “Đánh giá quy trình công nghệ của hệ thống xử lý nước thải rỉ rác tại khu xử lý chất thải Quang Trung, huyện Thống Nhất, tỉnh Đồng Nai” đƣợc thực hiện nhằm đánh giá hiệu suất xử lý, quy trình vận hành và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác này. Mục tiêu của đề tài 2.
Mục tiêu tổng quát Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác trạm xử lý nƣớc thải công suất 200m3/ngày tại khu xử lý chất thải Quang Trung, từ đó đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả xử lý, hạn chế ảnh hƣởng của nƣớc thải đầu ra đến môi trƣờng và con ngƣời. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá đƣợc quy trình công nghệ, chất lƣợng nƣớc thải rỉ rác và các sự cố của hệ thống xử lý nƣớc thải rỉ rác tại khu vực nghiên cứu. - Đề xuất đƣợc các giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải tại khu vực nghiên cứu. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.
Cơ sở tổng quan của đề tài 1. Định nghĩa - Nƣớc rỉ rác là một loại chất lỏng sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với các chất hữu cơ có trong rác thấm qua các lớp rác của các ô chôn lấp và kéo theo các chất bẩn dạng lơ lửng, keo hòa tan từ chất thải rắn [2]. - Do rác thải có nguồn gốc rất khác nhau nên đặc trƣng của nƣớc rỉ rác phụ thuộc vào nguồn gốc loại rác thải, mùa, điều kiện tự nhiên, khí hậu của khu chôn lấp phế thải, cũng nhƣ thời gian lƣu trữ rác thải [2]. Quá trình hình thành nước rỉ rác 1.
Lượng nước rỉ rác phát sinh Nƣớc rác đƣợc hình thành từ nhiều nguồn khác nhau nhƣ: từ độ ẩm của rác, từ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong rác, nƣớc mƣa, nƣớc ngầm thấm ngấm và nƣớc từ các vật liệu bổ sung (chế phẩm EM, phun tƣới tạo ẩm) [7]. Nguyên lý hình thành nƣớc rác đƣợc thể hiện qua sơ đồ: Nƣớc thấm qua lớp phủ G1 Nƣớc bay hơi G5 Nƣớc từ vật liệu phủ G2 Nƣớc thoát theo G khí bãi rác G6 Nƣớc trong EM G3 Nƣớc rỉ rác G7 Hình 1. Sơ đồ hình thành nước rỉ rác 3 Trong đó: Dòng vào: G1: Nƣớc mƣa thấm ngấm G2: Nƣớc từ hàm ẩm của vật liệu phủ G3: Nƣớc từ EM G4: Nƣớc từ hàm ẩm của rác và nƣớc hình thành từ quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ Dòng ra: G5: Nƣớc bay hơi bề mặt bãi chôn lấp G6: Nƣớc thoát ra trong khí bãi rác G7: Nƣớc rác Nƣớc rác = G7 = (G1+G2+G3+G4) - (G5+G6) Lƣợng nƣớc rác đƣợc hình thành có thể tính dựa vào cân bằng nƣớc trong bãi chôn lấp. Trong quá trình tính toán, chỉ xét với bãi chôn lấp hợp vệ sinh, bỏ qua lƣợng nƣớc thấm qua thành và đáy bãi, hay lƣợng nƣớc chảy theo bề mặt vào ô chôn lấp.
Thành phần tạo nên cân bằng nƣớc của một ô chôn lấp đƣợc thể hiện qua Hình 1. Quá trình sinh học diễn ra trong ô chôn lấp Lƣợng nƣớc rác phát sinh và đặc trƣng có quan hệ chặt chẽ với các quá trình sinh học xảy ra trong ô chôn lấp [15]. Ở giai đoạn đầu trong khối rác còn chứa oxy, các quá trình phân giải hiếu khí xảy ra mạnh. Các chất hữu cơ trong rác đƣợc phân hủy hiếu khí theo công thức tổng quát sau: - Oxy hóa không hoàn toàn: CaHbOcNd + mO2 + DD nCwHxOyNz + sCO2+ rH2O+ (d-nz) SK +E - Oxy hóa hoàn toàn: CaHbOcNd + O2 + DD aCO2 H2O+ NH3+SK +E 4 Khi lƣợng oxy trong khối rác đƣợc sử dụng hết thì quá trình phân hủy sinh học chuyển sang giai đoạn phân hủy yếm khí: Chất hữu cơ + H2O+ VSV SK + chất hữu cơ + CO2+ H2S+ NH3+ CH4+ E Quá trình vô cơ hóa có thể xảy ra theo các dạng sau: - Vô cơ hóa không hoàn toàn: CaHbOcNd + rH2O + DD nCwHxOyNz + mCH4+ (d-nx) NH3+E - Vô cơ hóa hoàn toàn: CaHbOcNd + H2 O CH4 CO2+ dNH3 +E Ở nƣớc ta, rác thu gom hầu nhƣ chƣa đƣợc phân loại tại nguồn nên lƣợng chất hữu cơ thƣờng chiếm 45-50% gồm gluxit, protein, lipit.
có nguồn gốc động, thực vật và vi sinh vật [15]. Về cơ bản quá trình sinh học xảy ra trong bãi chôn lấp chịu tác động rất lớn của điều kiện tự nhiên nhƣ: thời tiết, khí hậu (độ ẩm, nhiệt độ, chế độ mƣa…), các yếu tố chủ quan: thành phần hóa học, hàm ẩm và khu hệ vi sinh vật trong rác thải hoặc đƣợc bổ sung trong quá trình vận hành… [15]. Trong quá trình phân hủy, các chất hữu cơ (COD, BOD5, TOC) cũng nhƣ các chất vô cơ (SO42-, Ca, e, Mn, n)… đƣợc chuyển hóa theo nhiều giai đoạn. Quá trình chuyển hóa sinh học trong ô chôn lấp có thể đƣợc chia thành 5 giai đoạn chính: phân hủy sinh học hiếu khí; phân hủy sinh học yếm khí tạo axit; phân hủy sinh học yếm khí tạo mêtan; giai đoạn tạo humus và giai đoạn ổn định [15].
Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng và đặc trưng của nước rỉ rác Khối lƣợng và thành phần nƣớc rác phụ thuộc vào giai đoạn phân hủy xảy ra trong ô chôn lấp và các yếu tố khác nhƣ: thành phần rác đem chôn, khí hậu, thời gian chôn lấp… a. Ảnh hưởng của thành phần rác chôn lấp Quá trình phân hủy sinh học đƣợc quyết định bởi hàm lƣợng chất hữu cơ có trong rác. Đặc trƣng nƣớc rác phụ thuộc nhiều vào hàm ẩm và lƣợng chất hữu cơ đƣợc phân hủy. Sự hiện diện của các chất tẩy rửa, hóa chất khử trùng… sẽ kìm hãm 5 sự hoạt động và phát triển của vi sinh vật, tác động xấu tới quá trình phân hủy rác làm ảnh hƣởng đến thành phần và lƣợng nƣớc rác sinh ra [15].
Ảnh hưởng của thời tiết [15] Thời tiết, khí hậu (nhiệt độ, lƣợng mƣa, độ ẩm không khí…) ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có trong rác do đó gián tiếp ảnh hƣởng đến thành phần và lƣợng nƣớc rác. Nhiệt độ: ảnh hƣởng rõ rệt đến thành phần và lƣợng nƣớc rác. Vào mùa hạ, khi nhiệt độ không khí cao, quá trình phân hủy diễn ra mạnh, nhiệt độ cao k m theo độ ẩm cao là điều kiện thích hợp cho phân hủy rác. Lƣợng mƣa : nƣớc mƣa làm tăng độ ẩm trong rác, thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học đồng thời hòa tan các chất vô cơ, hữu cơ, sản phẩm phân hủy có trong rác.
Tuy nhiên nếu lƣợng mƣa lớn sẽ dẫn đến lƣợng nƣớc rác tăng, hàm lƣợng chất ô nhiễm giảm do đƣợc pha loãng. Ảnh hƣởng của độ ẩm nơi chôn lấp: khi độ ẩm không khí cao góp phần làm cho các vi sinh vật phát triển mạnh trong khối rác thu gom, vận chuyển. Độ ẩm cao, hàm lƣợng oxy trong khối rác cao, thúc đẩy quá trình trình phân hủy của rác. Tại bãi chôn lấp đã đóng bãi, quá trình phân hủy hầu nhƣ không chịu ảnh hƣởng của độ ẩm nơi chôn lấp.
Ảnh hưởng của quy trình vận hành và công nghệ chôn lấp Trong quá trình thu gom, vận chuyển một phần chất hữu cơ trong rác bị phân hủy làm độ ẩm của khối rác tăng. Các quá trình tiền xử lý nhƣ: cắt chặt, phân loại rác cũng ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy chất hữu cơ trong rác, từ đó tác động đến thành phần và lƣợng nƣớc rác sinh ra. Các hoạt động trong quá trình vận hành chôn lấp thông thƣờng và chôn lấp bán hiếu khí: đầm, nén tác động đến quá trình phân hủy sinh học của rác. Công nghệ vận hành bãi chôn lấp cũng ảnh hƣởng không nhỏ đến lƣợng và thành phần nƣớc rác tạo thành [15].
Thu gom và phân loại rác có ảnh hƣởng không nhỏ tới nồng độ nƣớc rác. Rác ở Việt Nam hầu hết đều không đƣợc phân loại tại nguồn (nhất là rác sinh hoạt và rác đô thị), vì vậy thành phần nƣớc rác rất phức tạp (ngoài chất hữu cơ còn có 6 một số chất vô cơ và kim loại nặng). Mặt khác, rác đƣợc thu gom sau hơn một ngày mới có thể đến đƣợc bãi chôn lấp.