MỞ ĐẦU I. Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải.
Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta đều chưa được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, chôn lấp là giải pháp chủ yếu, do đó sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây. Bình Dương là một tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế nhanh, kéo theo đó là nhu cầu cấp bách cho việc xử lý rác thải tại địa phương.
Khu liên liệp xử lý chất thải rắn Nam Bình Dương được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề này và đồng thời, hỗ trợ xử lý một lượng rác cho thành phố Hồ Chí Minh. Bãi chôn lấp (BCL) rác tại khu liên hiệp đảm bảo yêu cầu BCL hợp vệ sinh, có hệ thống xử lý nước rỉ rác với công suất 480m3/ngày đêm đã giải quyết được lượng nước rỉ rác tại (NRR) các hồ chứa có chống thấm. Chất lượng nước sau khi xử lý đạt loại A theo quy chuẩn QCVN 25:2009/BTNMT. Tính cấp thiết của đề tài.
Với tình hình hiện nay, mỗi ngày BCL chôn lấp một lượng rác khổng lồ, do đó, BCL rác dễ trở thành nơi ô nhiễm nghiêm trọng do lượng NRR khổng lồ có hàm lượng ô nhiễm cao. Việc xử lý NRR ngày càng gặp nhiều khó khăn, bất cập, chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như nồng độ NRR, mức độ pha trộn giữa nước mưa với nước rác, hệ số thấm, lớp phủ bề mặt và hệ thống thu gom, điều hòa NRR. Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng NRR, cải tạo lại các hệ thống xử lý NRR hiện hữu. Yêu cầu cần phải có sự phối hợp đồng bộ nhiều phương pháp hóa lý – hóa học – sinh học để xử lý hiệu quả.
Trong các phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao đem lại hiệu quả cao và chi phí chấp nhận được, lại dễ dàng thực hiện. Do đó, đề tài “Nghiên cứu công nghệ UV – Fenton nhằm năng cao hiệu quả xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Bình Dương” được hình thành với mong muốn đưa ra một phương pháp xử lý hiệu quả cao, dễ dàng thực hiện và chi phí không quá lớn. DH11MT Page 5 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC III. Mục đích, yêu cầu.
Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR tại BCL chất thải rắn Nam Bình Dương bằng phương pháp oxy hóa bậc cao dùng công nghệ UV – Fenton. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. NRR của BCL chất thải rắn Nam Bình Dương thuộc khu liên hiệp xử lý BCL Nam Bình Dương. Ý nghĩa của đề tài.
Khoa học: - Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý NRR bằng công nghệ UV – Fenton. - Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý bằng tác nhân Fenton và xác định điều kiện tối ưu. Môi trường: Giúp xử lý NRR đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường đất, nước. Kinh tế: Tiết kiệm chi phí xử lý, mang lại hiệu quả kinh tế.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC TÀI LIỆU LIÊN QUAN I. Tổng quan về thành phần nước rỉ rác 1.1 Thành phần nước rỉ rác trên thế giới NRR từ các BCL có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous et al. Trong hầu hết các BCL, NRR bao gồm chất lỏng đi vào BCL từ các nguồn bên ngoài như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải. Các nguồn chính tạo ra NRR bao gồm nước từ phía trên BCL, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ Hình 1 Nước rỉ rác bùn nếu việc chôn lấp bùn, được cho phép.
Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nước thoát ra từ đáy BCL. Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số. DH11MT Page 6 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành BCL p khác nhau, nhưng nhìn chung thành phần NRR chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính như sau: - Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỉ trọng chất thải. - Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp.
- Thời gian vận hành BCL. - Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí. - Điều kiện quản lý chất thải.2 Bể chứa nước rỉ rác Hình 3 Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vận hành BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR như NRR cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó hoặc không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc. Thành phần đặc trưng của NRR ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 1.
Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên trế giới DH11MT Page 7 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Colombia(ii) Canada(ii) Đức (iv) Clover Bar (Vận Pereira (5 năm vận BCL CTR đô Thành Phần Đơn Vị hành từ năm hành) thị 1975) pH - 7.3 - COD mgO2/l 4350– 65000 1090 2500 BOD mgO2/l 1560– 48000 39 230 NH4 mg/L 200 – 3800 455 1100 TKN mg/L - - 920 Chất rắn tổng mg/L 7990– 89100 - - cộng Chất rắn lơ lửng mg/L 190 – 27800 - - Tổng chất rắn mg /L 7800– 61300 - - hoà tan Tổng phosphate mg/L 2 – 35 - - (PO4) Độ kiềm tổng mgCaCO3/L 3050 – 8540 4030 - Ca mg/L - - 200 Mg mg/L - - 150 Na mg/L - - 1150 Nguồn: (i) : Lee & Jone, 1993 (ii): Diego Paredes, 2003 (iii): F. Wang et al. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia ở Châu Á Thái Lan Hàn Quốc Sukdowop Sukdowop NRR Thành Phần Đơn Vị BCL pathumthani NRR 1 năm 12 năm pH - 7.2 Độ dẫn điện µS/cm 19400– 23900 COD mgO2/L 4119– 4480 12500 2000 BOD5 mgO2/L 750 – 850 7000 500 SS mg/L 141 – 410 400 20 DH11MT Page 8 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC IS mg/L 10588-14373 - - N-NH3 mg/L 1764– 2128 200 1800 N-Org mg/L 300 – 600 - - Phospho tổng mg/L 25 – 34 - - Cl- mg/L 3200– 3700 4500 4500 Zn mg/L 0.267 - - Cd mg/L - - - Pd mg/L 0.657 - - Độ kiềm mgCaCO3/L - 2000 10000 VFA mg/L 56 – 2518 - - ( Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002) Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành BCL khác nhau ở mỗi khu vực nhưng NRR nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO2/L) đối với NRR mới. Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của NRR tăng theo thời gian, thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong NRR lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/L.
Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ sắt. Khả năng phân hủy sinh học của NRR thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt động ổn định. Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trong thời gian đầu tỷ lệ này có thể lên đến 80%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0.4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong NRR có khả năng phân hủy sinh học, còn đối với các BCL cũ tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0.2; tỷ lệ thấp như vậy do NRR cũ chứa các hợp chất lignin, axít humic và axít fulvic là những chất khó phân hủy sinh học. DH11MT Page 9 ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Hình 4 Nhà máy xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc 1.2 Thành phần nước rỉ rác Việt Nam Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang hoạt động là BCL Đa Phước và Phước Hiệp.
Mặc dù các BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý NRR nhưng công suất của các hệ thống này hầu như không xử lý hết lượng NRR phát sinh ra hằng ngày tại BCL, do đó phần lớn các hồ chứa NRR ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy ứ và việc tiếp nhận NRR thêm nữa là điều rất khó khăn. Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở NRR sang nơi khác xử lý hoặc có nơi phải xây dựng thêm hồ chứa để giải quyết một cách tạm thời tình trạng ứ đọng NRR. Ngoài ra, việc vận hành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và các sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …) còn khiến cho thành phần NRR thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả xử lý NRR. NRR phát sinh từ hoạt động của BCL là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trường.
Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, NRR có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nước mặt vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong đó rất cao và lưu lượng đáng kể. Cũng như nhiều loại nước thải khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3, SO4,.) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí,.) của NRR phát sinh từ các BCL là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng quy trình vận hành thích hợp. Thành phần NRR của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng1.