CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nước rỉ rác 1. Khái niệm nước rỉ rác Nước rỉ rác (NRR) từ các bãi chôn lấp (BCL) có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn (CTR) mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng [26]. Quá trình hình thành NRR Hình 1.1: Mô hình cân bằng nước [17] Nước rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp.
Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây: − Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong BCL; − Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác; − Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác; − Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác; 3 − Nước mưa rơi xuống khu vực BCL rác trước khi được phủ đất và trước khi ô rác đóng lại; − Nước mưa rơi xuống khu vực BCL rác sau khi ô rác đầy (ô rác được đóng lại). Tuy nhiên, NRR tại các bô rác chủ yếu được hình thành do hai nguồn chính là độ ẩm của rác và quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ tạo ra nước. Lượng nước có sẵn trong bãi rác là nhỏ nhất so với các nguồn khác. Nước từ những khu vực khác chảy qua BCL cần phải thu gom bằng hệ thống thoát nước.
Hệ thống thoát nước không chỉ bảo vệ những khu vực chôn lấp rác khỏi bị xói mòn trong thời gian hoạt động mà còn tiêu thoát lượng nước thừa ngấm vào ô rác và tạo ra nước rác. Ðối với nước mưa, không có cách nào để ngăn chặn không cho chúng chảy vào ô rác, nhưng có thể hạn chế được lượng nước mưa ngấm vào ô rác bằng cách trồng lại thảm thực vật sau khi bãi rác đã đóng lại. NRR thường tích đọng lại ở đáy của bãi rác. Các đặc trưng của nước rác 1.
Tính chất lý học, hóa học của nước rác a/ Tính chất lý học - pH: pH là một trong những thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả của quá trình xử lý sinh học. Khoảng giá trị pH tối ưu cho quá trình xử lý yếm khí là 7-8 và quá trình xử lý hiếu khí là 6,5-8,5. - Độ màu, độ đục: Nước rác có độ màu rất cao từ 6.600 Pt/Co, hàm lượng cặn lơ lửng trong khoảng 200-1000mg/l. Độ màu và độ đục của nước rác gây ra bởi các hợp chất hữu cơ có màu như axit humic, axit fuvic, ligin… Một số chất vô cơ như muối, oxit, hydroxit kim loại (sắt, mangan, đồng…) cũng gây ra màu cho nước rác.
Chúng tồn tại ở dạng keo lơ lửng và hòa tan trong nước rác. - Mùi: Nước rác cò mùi đặc trưng khó chịu của các chất gây mùi là sản phẩm của quá trình phân hủy các chất hữu cơ: NH 3 , H2 S, mecaptan, phenol… - Độ kiềm: Là đại lượng đặc trưng cho khả năng tiếp nhận proton của môi trường nước. Độ kiềm của nước gây ra bởi các gốc muối của axit vô cơ yếu 4 (H 2 CO 3, H2 SiO 3, H 3PO 4 ), các dạng tồn tại cụ thể của muối phụ thuộc vào pH của môi trường. Trong quá trình phân hủy yếm khí rác thải, các axit yếu trên hình thành do các phản ứng sinh hóa dưới tác dụng của vi sinh vật trong đó.
Độ kiềm của nước rác rất cao nằm trong khoảng 100-10. b/ Tính chất hóa học - Các chất hữu cơ: Các chất hữu cơ có trong nước rác là do quá trình hòa tan các thành phần trong rác, là các sản phẩm của quá trình phân hủy rác. Nồng độ chất hữu cơ được đặc trưng bởi các chỉ số như BOD 5 , COD, TOC. - Các chất vô cơ: Na +, K+, Ca 2+, Mg2+ , Cl-, SO 4 2-… có nồng độ tương đối lớn: Na+ từ 200-2500mg/l, K+ từ 200-1000mg/l, Ca2+ và Cl- trong khoảng 200- 3000mg/l, Mg2+ từ 50-1500mg/l, SO 42- từ 50-1000mg/l… có ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, hàm lượng Ca2+ và Mg2+ quyết định độ cứng của nước rác.
Các kim loại nặng có thể có trong nước rác như Fe, Mn, Pb, Zn, Cd, Cr, Hg…do sự hòa tan các thành phần trong nước rác hoặc là sản phẩm của các quá trình ăn mòn hay tạo phức. Nồng độ của các kim loại nặng phụ thuộc vào đặc trưng của nước rác như pH, lưu lượng và nồng độ của các tác nhân tạo phức. Nhìn chung khi pH tăng thì độ tan của kim loại giảm. - Hợp chất nitơ, photpho: + Hợp chất nitơ: Nitơ tồn tại trong nước rác dưới dạng nitơ hữu cơ, NH 3/NH 4+ , NO- 2, NO3 -…Nitơ hữu cơ và amoni sinh ra từ quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protein, axitamin).
Hàm lượng Nitơ hữu cơ, amoni trong nước rác khá cao ở các BCL mới có thể đạt 800mg/l trong khi ở các bãi rác cũ chỉ là 80-120mg/l. Hàm lượng nitrat tương đối thấp (5-40mg/l) chứng tỏ vẫn còn một phần nitơ bị oxi hóa thành nitrat. + Hợp chất photpho: Photpho tồn tại trong nước dưới dạng photpho hữu cơ, orthophotphat (PO 4 3-, HPO 4 3-, H 2PO 43-) và polyphotphat (Na 3 (PO 4 ) 6). Nói chung nồng độ photpho trong nước rác là tương đối thấp so với amoni.
Hàm lượng photpho tổng trong nước rác mới từ 5-100mg/l, nước rác cũ từ 5-10mg/l. 5 c/ Tính chất sinh học Đặc trưng về vi sinh vật trong nước rác được biết đến ít hơn so với các thành phần hóa học khác. Một số lượng lớn các vi sinh vật có trong nước rác của các BCL chất thải đô thị. Thành phần vi sinh vật có trong nước rác phụ thuộc vào giai đoạn phân hủy xảy ra trong ô chôn lấp.
Mỗi giai đoạn có các chủng vi sinh vật đặc trưng hoạt động và nước rác mang theo các vi sinh vật có trong rác ra ngoài. Hàm lượng vi khuẩn trong nước rác (tổng coliform, fecal streptococci) thay đổi đột theo tuổi bãi rác và do vậy thay đổi theo thành phần hóa học của nước rác. Các số liệu về thành phần và tính chất NRR của các BCL mới và lâu năm được đưa ra ở bảng 1.1: Các số liệu tiêu biểu về thành phần và tính chất nước rác của các BCL mới và lâu năm [6] Giá trị Thành phần Bãi mới (dưới 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 5 – 40 25 5 – 10 Tổng lượng photpho 5 – 100 30 5 – 10 Othophotpho 4 – 80 20 4–8 Đồ kiềm theo CaCO 3 1.000 pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 9 Độ cứng theo CaCO 3 300 – 25. Các thông số ô nhiễm chính cần xử lý đối với nước rỉ rác Nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước rác khi xả vào nguồn tiếp nhận được quy định trong bảng 1.2 dưới đây: 7 Bảng 1.2: QCVN 25:2009/BTNMT các thông số ô nhiễm của nước rác [3] Nồng độ tối đa cho phép (mg/l) STT Thông số A B1 B2 1 BOD 5 (20oC) 30 100 50 2 COD 50 400 300 3 Tổng nitơ 15 60 60 4 Amoni, tính theo N 5 25 25 Trong đó: - Cột A quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của BCL CTR khi xả vào các nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; - Cột B1 quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của BCL CTR hoạt động trước ngày 01 tháng 01 năm 2010 khi xả vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt; - Cột B2 quy định nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải của BCL CTR xây dựng mới kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2010 khi xả vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.
Một số đặc tính nước rác trên thế giới và Việt Nam a/ Trên thế giới Ở các nước trên thế giới, rác sinh hoạt được phân loại tại nguồn nên thành phần hóa học của nước rác không phức tạp, nước rác chỉ chứa chủ yếu các chất hữu cơ, nitơ, phốt pho; còn các kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại nguy hiểm có nồng độ không lớn. Thành phần đặc trưng của NRR ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong bảng 1.3: Thành phần NRR tại một số quốc gia trên thế giới [14] [16] Columbia Canada Đức Thành Phần Đơn Vị Pereira Clover Bar BCL CTR (5 năm vận hành) (Vận hành từ đô thị năm 1975) pH - 7,2 – 8,3 8,3 - COD mgO 2/l 4.100 TKN mg/l - - 920 Chất rắn tổng cộng mg/l 7.100 - - Chất rắn lơ lửng mg/l 190 – 27.800 - - Tổng chất rắn hoà tan mg /l 7.300 - - Tổng phosphat(PO4 ) mg/l 2 – 35 - - Độ kiềm tổng mgCaCO 3 /l 3.030 - Ca mg/l - - 200 Mg mg/l - - 150 Na mg/l - - 1.150 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, BOD 5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO 3 /L) đối với NRR mới và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL cũ. 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 giảm dần theo thời gian, ngoại trừ nồng độ NH 3 trong NRR cũ rất cao (nồng độ trung bình khoảng 1. Nồng độ các kim loại hầu như rất thấp, ngoại trừ nồng độ sắt.
Việt Nam Hiện nay ở Việt Nam, xử lý CTR sinh hoạt đô thị chủ yếu vẫn là chôn lấp. Trên địa bàn các TP lớn của Việt Nam như: Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh tỷ lệ CTR sinh hoạt đô thị đem chôn lấp chiếm tới 80-90%; cụ thể trên địa bàn TP Hà Nội, tỷ 9 lệ CTR sinh hoạt đô thị đem chôn lấp 73-81%, sản xuất phân Compost <7% và tái chế 12-20% (URENCO Hà Nội 2006). Trên địa bàn cả nước chỉ có 17/91 BCL được xem là hợp vệ sinh thì vấn đề xử lý cũng là vấn đề cần quan tâm.
Tại TP Hồ Chí Minh, ngoài 2 bãi rác Đông Thạnh và Gò Cát đã đóng cửa và ngừng tiếp nhận rác từ năm 2008, hiện có 3 khu liên hiệp xử lý CTR là khu xử lý CTR Tây Bắc (Củ Chi), khu xử lý CTR Thủ Thừa (Long An).