ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay,việc bảo vệ môi trƣờng đã trở thành quốc sách của nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam.Thông qua việc ban hành các luật bảo vệ môi trƣờng, huy động tòan bộ nhân lực và tài lực để cùng nhau xây dƣng một “lá chắn” bền vững cho môi trƣờng. Nhƣng cùng với sự phát triển của đất nƣớc, nền kinh tế phát triển đời sống xã hội đƣợc cải thiện mà cái đƣợc gọi là “ lá chắn” ngày càng bị hao mòn. Việt Nam là một trong những quốc gia đang trong thời kì đi lên xã hội chủ nghĩa, thực hiện quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nƣớc, các công nghệ tiên tiến đƣợc áp dụng vào quá trình xây dựng và phát triển cơ sở hạ tầng cũng nhƣ đầu tƣ và quy trình sản xuất ngày càng phong phú, đặc biệt là các nghành công nghệ dệt và nghành sản xuất thực phẩm. Cùng với sự phát triển đó môi trƣờng cũng bị ảnh hƣởng chủ yếu theo hƣớng tiêu cực.
Bất cứ loại công nghiệp nào cũng sử dụng nguồn nƣớc và thải ra không ít nƣớc thải trong quá trình sản xuất. Ƣớc tính có khoảng 7000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày. Hầu hết rác thải nƣớc ta chƣa đƣợc phân loại tại nguồn, do đó gây nhiều khó khăn trong công tác quản lí và xử lí. Chôn lấp là giải pháp chủ yếu đƣợc thực hiện.
Tại các bãi chôn lấp đã sinh ra một loại nƣớc thải, lƣợng nƣớc này không lớn nhƣng lại ô nhiễm rất cao, đó chính là nƣớc rỉ rác. Loại nƣớc có mùi chua và nồng độ mức ô nhiêm cao: chỉ số COD rất cao lên đến 75.000 mg/l, độ pH lại rất thấp dao động khoảng 4.4, SS lên đến 3.500 mg/l, hàm lƣợng Nito cũng rất cao dao động từ 1. Lƣợng nƣớc rỉ rác này nếu không xử lí đứng mức sẽ ảnh hƣởng đến môi trƣờng đất sau đó đến mạch nƣớc ngầm ảnh hƣởng đến môi trƣờng nƣớc. Vì vậy việc xử lí nƣớc rỉ rác đang là vấn đề nan giải và cần các biện pháp hợp lí và có hiệu quả để xử lí ngay.
Trƣớc thực trạng nhƣ vậy, em đã tiến hành đề tài: “Nghiên cứu xử lí chất hữu cơ khó phân hủy trong nước nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ kết hợp với quá trình fenton “với mong muốn đƣa ra phƣơng án xử lí nƣớc rỉ rác thích hợp đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải, không gây nguy hại đến sinh thái môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng, dễ dàng thực hiện ở nhiệt độ thƣờng, thời gian xử lí nhanh, hóa chất dễ tìm và chi phí thực nghiệm hợp lí. 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Tổng quan về nƣớc rỉ rác. Khái niệm và phân loại nước rỉ rác Theo nhà khoa học Tchobanoglous, 1993 nƣớc rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể đƣợc định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng.
Hay đƣợc hiểu là nƣớc rò rỉ sinh ra do nƣớc mƣa, nƣớc bề mặt chảy tràn, nƣớc tƣới tiêu, nƣớc ngầm ngấm vào bãi chôn lấp hoặc là nƣớc có sẵn trong chất thải rắn đem chôn lấp và nƣớc sinh ra từ các phản ứng hóa sinh phân hủy các chất hữu cơ. Nƣớc rỉ rác chứa nhiều tạp chất hóa học. Có 2 tiêu chí cơ bản để phân loại nƣớc rỉ rác: Phân loại theo đặc điểm, tính chất và phân loại theo thời gian ( tuổi chôn lấp ) Theo đặc điểm và tính chất của nƣớc rỉ rác: - Nƣớc rác tƣới: Nƣớc rỉ rác khi không có mƣa - Nƣớc rác khi có nƣớc mƣa: Nƣớc mƣa thấm qua bãi rác và hòa lẫn nƣớc rác theo đặc tính của bãi chôn lấp - Nƣớc rác phát sinh từ bãi chôn lấp Theo thời gian ( tuổi chôn lấp ): - Nƣớc rác mới ( trẻ ) : Dƣới 5 năm - Nƣớc rác trung bình : Từ 5 – 10 năm - Nƣớc rác đã ổn định ( già ) : Hơn 10 năm 1. Nguồn gốc nước rỉ rác Nƣớc rỉ rác là nƣớc thấm qua các lớp rác , kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dƣới bãi chôn lấp.
Nƣớc rác đƣợc hình thành khi độ ẩm của rác vƣợt qua độ giữ nƣớc ( độ giữ nƣớc của chất thải rắn – Field capacity – là lƣợng nƣớc lớn nhất đƣợc giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm hƣớng xuống dƣới tác dụng của trọng lực ). Trong gia đoạn hoạt động của bãi chôn lấp, nƣớc rỉ rác hình thành chủ yếu do mƣa và nƣớc “ ép “ từ các lỗ rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén. Sự phân hủy chất hữu cơ trong rác cũng phát sinh nƣớc rò rỉ nhƣng với lƣợng nhỏ. Điều kiện khí tƣợng thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu, lƣợng mƣa ảnh hƣởng đáng kể đến lƣợng rò rỉ sinh ra.
Tốc độ phát sinh nƣớc rỉ rác 2 dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác. Trong năm đầu tiên , phần lớn lƣợng nƣớc thâm nhập đƣợc hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp ; lƣu lƣợng nƣớc rỉ rác sẽ tăng dần trong thời gian bãi chôn lấp. Thành phần và đặc tính của nước rỉ rác Nƣớc rỉ ra từ các bãi chôn lấp rác khác nhau nói chung không giống nhau, đặc tính nƣớc rỉ rác thƣờng khác nhau do có nhiều yếu tố ảnh hƣởng. Rất nhiều quá trình biến đổi sinh học, hoá học và vật lý xảy ra xen kẻ, nối tiếp nhau trong suốt thời gian rác đƣợc tập trung và chôn lấp trong điều kiện thiếu hoặc không có không khí, môi trƣờng pH và nhiệt độ cao trong bãi rác.
Kết quả của hàng loạt quá trình biến đổi này là tạo ra nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ gây ô nhiễm ở những cấp độ khác nhau cũng nhƣ tạo ra nhiều hợp chất có cấu trúc hoá học phức tạp ở những cấp độ khác nhau, chúng cóthể dễ bị phân hủy sinh học hoặc khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học.Tuy vậy, đặc tính chung của tất cả các loại nƣớc rỉ rác bao giờ cũng có các thành phần quan trọng sau đây: (1) Thành phần các chất ô nhiễm hữu cơ; đặc trƣng ở tải lƣợng ô nhiễm theo COD và BOD5 rất cao. Trong thành phần chất ô nhiễm hữu cơ, bao giờ cũng chứa hai phần : phần chất ô nhiễm hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học và phần chất ô nhiễm hữu cơ khó hoặc không thể bị phân hủy sinh học. Ở các bãi rác thời gian chôn lấp không lâu (<1-2 năm), tỷ số BOD/COD cao (>0,6), tức trong nƣớc rỉ rác này chứa nhiều thành phần hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Ngƣợc lại ở các bãi rác thời gian chôn lấp lâu (>10 năm) nƣớc rỉ rác có tỷ số OD/COD cũng thấp (<0,3), tức trong nƣớc rỉ rác này chứa nhiều thành phần hữu cơ khó (hoặc không) bị phân hủy sinh học.
Cùng với thời gian chôn lấp rác, phần hữu cơ trong nƣớc rỉ rác giảm dần, nhƣng tỷ lệ thành phần các chất hữu cơ không bị phân hủy sinh học lại tăng lên đáng kể (2) Thành phần các chất ô nhiễm vô cơ; chủ yếu là amoniac (NH3) nằm dƣới dạng ion amoni (NH4+) trong nƣớc rỉ rác, thành phần này đƣợc tạo ra do sự phân hủy (thủy phân và lên men) thành phần protein xác động vật hoặc thực vật trong rác thải. Đặc tính quan trọng của thành phần amoniac trong nƣớc thải là chúng có hàm lƣợng rất cao, đến trên 2000 mg/L và lại rất bền vững, không bị biến đổi theo thời gian, là thành phần vô cơ khó xử lý nhất trong nƣớc rỉ rác. (3) Thành phần các chất độc hại: vi trùng, vi khuẩn, mầm bệnh, virus các loại và một số kim loại nặng 3 Bảng 1. Bảng số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nƣớc rỉ rác của các bãi chôn lấp mới và lâu năm Thành phần Giá trị , mg/la 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 lửng 200 - 2.000 500 100 - 400 Nito hữu cơ 10 - 800 200 80 - 120 Amoniac 10 - 800 200 20 - 40 Nitrat 05-40 25 05 - 10 Tổng lƣợng Photpho 05 - 100 30 05- 10 Othophotpho 01 - 08 20 04- 08 Độ kiềm theo CaCO3 1.000 pH 4,5 - 7,5a 6a 6,6 – 9a Độ cứng theo CaCO3 300 - 25.500 60 20 - 200 a : thứ nguyên ( Nguồn: Intergrated Solid Waste Management) Sự thay đổi về thành phần và tinhs chất nƣớc rỉ rác theo thời gian sẽ dẫn đến sự khác nhau trong việc lựa chọn công nghệ và thông số thiết kế.
Hàm lƣợng chất hữu cơ nƣớc rỉ rác của bãi rác mới chƣa phủ đầy ( khoảng 1 hoặc 2 năm ) có thể lên đến 90. Hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ giảm dần theo tuổi bãi rác. Tƣơng tự, ti số OD/COD cũng giảm dần theo thời gian. Mức độ 4 giảm dần này cho thấy chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh hóa giảm nhanh, trong khi đó hàm lƣợng chất không phân hủy sinh học gia tăng theo tuổi tác.
Tổng quan về thành phần nước rỉ rác trên thế giới Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau nhƣng nhìn chung đều có các thành phần nƣớc rỉ rác nhƣ trên và chịu ảnh hƣởng bởi các yếu tố chính nhƣ sau : - Phụ thuộc vào loại chất thải đƣợc đƣa vào chôn lấp; - Quy trình vận hành bãi chôn lấp : quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp; - Thời gian vận hành bãi chôn lấp; - Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí; - Điều kiện quản lý chất thải. Các yếu tố này sẽ quyết định đến tính chất nƣớc rỉ rác. Thành phần đặc trƣng của nƣớc rỉ rác tại một số nƣớc trên thế giới cụ thể trong bảng 1. Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới Columbia Cannda Đức Thành phần Đơn vị Pereira Clover Bar BCL CTR ( 5 năm) (Từ năm 1975) đô thị pH - 7,2- 8,3 8,3 - COD mgO2/l 4.100 TKN - - 920 Chất rắn tổng cộng mg/L 7.100 - - Chất rắn lơ lửng mg/L 190 – 27.800 - - Tổng chất rắn hòa tan mg/L 7.300 - - Tổng phosphat ( PO4) mg/L 2-35 - - Độ kiềm tổng mg/L 3.030 - Ca mg/L - - 200 Mg mg/L - - 150 Na mg/L - - 1.150 (Nguồn Lee & Jone , 1993, Diego Paredes, 2003, F.
Wang et al, 2004) 5 Bảng 1.