ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề rác thải hiện nay đang là một nguy cơ nghiêm trọng đối với con ngƣời, không có quốc gia nào tránh khỏi việc buộc phải đối mặt với nguy cơ này, nhất là các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam. Cùng với tốc độ tăng trƣởng nhanh thì lƣợng rác thải cũng ngày càng lớn, chúng ta sẽ phải giải quyết vấn đề rác thải nhƣ thế nào? Câu hỏi này đã từng bƣớc đƣợc trả lời, mặc dù hiện tại thì nó còn chƣa đầy đủ nhƣng một mặt nó cũng cho ta thấy đƣợc nỗ lực trong xử lý rác thải ở nƣớc ta. Rác thải tại Hà Nội, một trung tâm phát triển kinh tế của cả nƣớc đã và đang từng bƣớc đƣợc giải quyết sao cho ổn định phát triển kinh tế, ổn định xã hội. Nhƣng có một thực trạng phát sinh từ những khu chôn lấp rác tại Hà Nội đó là tình trạng ô nhiễm do nƣớc rỉ rác, việc xử lý nƣớc rỉ rác tại các bãi rác luôn là mối quan tâm và lo ngại hàng đầu của những ai hoạt động trong lĩnh vực môi trƣờng, bởi đây chính là một thứ chất thải chứa đựng nhiều vi khuẩn độc hại, có nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt rất lớn.
Hiện nay, Thành phố Hà Nội có 4 bãi chôn lấp rác thải là Nam Sơn, Kiêu Kỵ, Xuân Sơn và Núi Thong, còn lại là những bãi rác tự nhiên, lộ thiên chƣa đƣợc chôn lấp hợp vệ sinh. Tuy nhiên, bãi rác Nam Sơn là bãi rác tiếp nhận hầu nhƣ toàn bộ rác thải của thành phố Hà Nội và các huyện ngoại thành. Bãi rác Nam Sơn là bãi chôn lấp rác đƣợc thiết kế, xây dựng, vận hành và kiểm soát chôn lấp theo đúng quy phạm của Bộ Xây Dựng và quy chế quản lý của Bộ Y tế. Với 10 ô chôn lấp rác, kích thƣớc và độ sâu của mỗi ô chôn lấp khác nhau đƣợc đào sâu so với mặt đƣờng, đƣợc đầm nén đúng tiêu chuẩn kỹ thuật (TCVN6696:2009) nhƣ những cái bể khổng lồ chứa nƣớc thấm xuống đất làm ảnh hƣởng tới môi trƣờng.
Các hố chôn rác thì đƣợc trải một lớp vải địa kỹ thuật, trên phủ một lớp đất sét dày nửa mét đƣợc đầm nén, gạt phẳng và trên cùng là lớp cát, sỏi nhằm lọc kỹ hơn nƣớc rỉ rác trƣớc khi chảy ra hồ lƣu chứa. Dựa trên cơ sở đó, khóa luận “Nghiên cứu thực trạng và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả hệ thống xử lý nước rỉ rác tại khu liên hợp xử lý chất thải Nam Sơn, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội” đã hình thành với mục tiêu lựa chọn các công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác qua các hệ thống xử lý phù hợp đạt hiệu quả cao, dễ dàng thực hiện, góp phần giải quyết các vấn đề môi trƣờng phát sinh tại bãi rác Nam Sơn, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác 1.
Khái niệm nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác(NRR) hay nƣớc rác là nƣớc bẩn thấm qua lớp rác của các ô chôn lấp, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất ở dƣới bãi chôn lấp (BCL).[1] Trong giai đoạn hoạt động của BCL, nƣớc rỉ rác hình thành chủ yếu do nƣớc mƣa và nƣớc ép ra từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén. Nƣớc rỉ rác có thể chảy vào trong tầng nƣớc ngầm và các dòng nƣớc sạch từ đó gây ô nhiễm đến nguồn nƣớc. Vì vậy, vấn đề cần quan tâm khi thiết kế, xây dựng và vận hành bãi chôn lấp là kiểm soát nƣớc rác rỉ rác và khí thải từ bãi rác. Phân loại nước rỉ rác Theo đặc điểm và tính chất, nƣớc rỉ rác đƣợc phân làm 2 loại: - Nƣớc rác tƣơi (nƣớc rỉ rác khi không có mƣa).
- Nƣớc rỉ rác khi có mƣa: nƣớc mƣa thấm qua bãi rác và hòa lẫn vào nƣớc rác. Theo đặc điểm hoạt động của BCL: - Nƣớc rỉ rác phát sinh từ các BCL cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng hoạt động; thành phần và tính chất loại nƣớc rác này phụ thuộc vào thời gian đã đóng bãi, mức độ phân hủy các thành phần hữu cơ trong bãi rác. - Nƣớc rỉ rác phát sinh từ các BCL đang hoạt động và vận hành. Nguồn gốc phát sinh Nƣớc rỉ rác đƣợc hình thành nhƣ sau: - Nƣớc sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong BCL.
- Mực nƣớc ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn lấp rác. - Nƣớc từ ngoài thấm qua thành vách các ô chôn lấp. - Nƣớc từ các khu vực khác chảy qua và thấm xuống ô chôn lấp. - Nƣớc mƣa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác trƣớc, sau khi phủ đất và đóng ô chôn lấp.
2 Tuy nhiên nƣớc rỉ rác tại các BCL chủ yếu đƣợc hình thành do hai nguồn chính là độ ẩm của rác và quá trình phân hủy sinh học của các hợp chất hữu cơ tạo ra nƣớc. Thành phần và tính chất nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến môi trƣờng. Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet, nƣớc rỉ rác có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm và dễ dàng gây ra ô nhiễm nguồn nƣớc mặt vì nồng độ các chất ô nhiễm có trong đó rất cao và lƣu lƣợng đáng kể. Thành phần nƣớc rỉ rác thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp, loại rác, khí hậu.
Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nƣớc rỉ rác,…Song nƣớc rỉ rác gồm 2 thành phần chính đó là các hợp chất hữu cơ và hợp chất vô cơ. - Các chất hữu cơ: Axit humic, axit fluvic, các hợp chất tananh, các loại hợp chất hữu cơ có nguồn gốc nhân tạo. - Các chất vô cơ: Là các hợp chất của nito, photpho, lƣu huỳnh. Thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa, sinh xảy ra trong BCL.
Các quá trình sinh hóa xảy ra trong BCL chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm nguồn dinh dƣỡng cho hoạt động sống của chúng. - Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong BCL đƣợc chia thành các nhóm chủ yếu sau: + Các vi sinh vật ƣa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-40oC + Các vi sinh vật ƣa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-70oC 3 Bảng 1. Thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác của bãi chôn lấp mới và lâu năm Đơn vị: mg/l Thành phần Bãi mới( Dƣới 2 năm) Bãi lâu năm Khoảng Trung bình (Trên 10 năm) BOD5 2.000 100-500 Chất rắn hòa tan 10.200 Tổng chất rắn lơ 200-2.000 500 100-400 lửng Nito hữu cơ 10-800 200 80-120 Amoniac 10-800 200 20-40 Nitrat 5-40 25 5-10 Tổng lƣợng 5-100 30 5-10 photpho Othophotpho 4-80 20 4-8 Độ cứng theo 1. Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất nước rỉ rác Thành phần chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu các mùa trong năm, chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ di chuyển của nƣớc trong bãi rác, độ pha loãng với nƣớc mặt và nƣớc ngầm, sự có mặt của các chất ức chế, các chất dinh dƣỡng đa lƣợng, vi lƣợng, việc thiết kế và 4 hoạt động của bãi rác, việc chôn lấp chất thải rắn, chất thải độc hại, bùn từ trạm xử lý nƣớc thải….
Ta sẽ lần lƣợt xét qua các yếu tố ảnh hƣởng tới thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác. Thời gian chôn lấp Tính chất nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác là một hàm theo thời gian. Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rác giảm dần.
Thành phần của nƣớc rỉ rác thay đổi tùy vào các giai đôạn khác nhau của quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra. Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một vài tuần hoặc kéo dài tới vài tháng) thì giai đoạn phân hủy yếm khí tạo ra axit xảy ra và cuối cùng là quá trình tạo ra khí metan. Trong giai đoạn axit, các hợp chất đơn giản đƣợc hình thành nhƣ các axit dễ bay hơi, amino axit và một phần fulvic với nồng độ nhỏ.Trong giai đoạn này, khi rác mới đƣợc chôn hoặc có thể kéo dài vài năm, nƣớc rỉ rác có những đặc điểm sau: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi cao. - pH nghiêng về tính axit.
- Tỷ lệ BOD/COD cao. - Nồng độ NH+4 và nito hữu cơ cao. - Vi sinh vật có số lƣợng lớn. - Nồng độ các chất vơ cơ hòa tan và kim loại nặng cao.
Khi rác đƣợc chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải rắn trong BCL ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo thời gian. Giai đoạn tạo khí metan có thể kéo dài hơn 100 năm hoặc lâu hơn nữa. Đặc điểm nƣớc thải ở giai đoạn này: - Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp.
- pH trung bình hoặc kiềm. - BOD thấp - Tỷ lệ BOD/COD thấp. - Nồng độ NH4+ thấp. - Vi sinh vật có số lƣợng nhỏ.
5 - Nồng độ các chất vơ cơ hòa tan và kim loại nặng thấp. Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nƣớc rỉ rác cũng có sự thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nƣớc rỉ rác là axit béo dễ bay hơi. Các axit thƣờng là acetic, propionic, butyric.
Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl và nhân vòng thơm. Cả axit fulvic và axit béo bay hơi làm cho pH của nƣớc rỉ rác nghiêng về tính axit. BCL lâu thì thành phần hữu cơ trong nƣớc rỉ rác có sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của axit fulvic và humic. Khi bãi rác đã đóng cửa thời gian dài thì hầu nhƣ nƣớc rỉ rác chỉ chứa một phần rất nhỏ các hợp chất hữu cơ, mà thƣờng chất hữu cơ khó phân hủy.
Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn Thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chất nƣớc rỉ rác. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nƣớc rỉ rác cũng có những đặc tính tƣơng tự.