Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nước rỉ rác (nước rác) phát sinh từ các bãi chôn lấp chất thải rắn là một trong những nguồn thải phức tạp và gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với môi trường xung quanh. Nước rỉ rác có đặc trưng là nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ rất cao, mang mùi chua nồng đặc thù, có khả năng gây suy thoái và ô nhiễm nghiêm trọng hệ thống nước mặt, nước ngầm và môi trường đất. Vào mùa mưa, lượng nước rỉ rác không được thu gom và xử lý triệt để sẽ tràn ra môi trường tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến hệ sinh thái và đời sống cộng đồng dân cư lân cận. Đây là thách thức kỹ thuật lớn tại các bãi chôn lấp rác thải đô thị chưa có hệ thống xử lý hoàn chỉnh hoặc công nghệ xử lý chưa đạt chuẩn.

Do thành phần hóa sinh của nước rỉ rác thay đổi liên tục theo thời gian chôn lấp và biến động lưu lượng theo mùa, việc xử lý loại nước thải này đòi hỏi một dây chuyền công nghệ kết hợp nhiều bậc bao gồm xử lý cơ học, xử lý hóa lý, xử lý sinh học và xử lý nâng cao. Đề tài đồ án hướng tới giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể sau:

  • Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp chất thải rắn với công suất thiết kế $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$ (tương đương $52,1\text{ m}^3/\text{giờ}$), đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn xả thải vào nguồn tiếp nhận.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Tổng quan cơ sở lý thuyết về nguồn gốc, cơ chế hình thành, thành phần hóa lý và các yếu tố ảnh hưởng đến động học biến đổi của nước rỉ rác.
    2. Đánh giá, tổng hợp các phương pháp xử lý cơ học, hóa lý, sinh học và phân tích ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý nước rác thực tế trong và ngoài nước.
    3. Lựa chọn và đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý phù hợp cho nguồn nước rỉ rác có nồng độ ô nhiễm cao.
    4. Tính toán chi tiết thông số kỹ thuật, kích thước hình học và thiết bị cho các công trình đơn vị trong hệ thống.
  • Đối tượng nghiên cứu: Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt đô thị.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải công suất $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$; dữ liệu tính toán và nghiên cứu thực hiện tại TP. Hồ Chí Minh, hoàn thành vào tháng 12 năm 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nước rỉ rác được hình thành khi nước mưa thấm qua các lớp rác và nước ép từ các lỗ rỗng của chất thải dưới tác động của thiết bị đầm nén. Quá trình sinh nước rác bắt đầu khi bãi rác đạt đến khả năng giữ nước cực đại ($FC$ - Field Capacity). Khả năng giữ nước của chất thải rắn chịu ảnh hưởng bởi khối lượng vượt tải ($W$) tại vị trí giữa chiều cao ô chôn lấp, được mô tả qua công thức:

$$FC = 0,6 - \left[\frac{0,55 \times W}{1 + W}\right]$$

Quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp diễn ra qua 5 giai đoạn sinh hóa liên tiếp:

  1. Giai đoạn I (Thích nghi ban đầu): Diễn ra quá trình phân hủy hiếu khí nhờ lượng oxy còn sót lại trong khe rác.
  2. Giai đoạn II (Chuyển tiếp): Oxy cạn kiệt, vi sinh vật chuyển sang điều kiện kỵ khí; nitrat và sulfat đóng vai trò là chất nhận điện tử.
  3. Giai đoạn III (Lên men axit): Hợp chất cao phân tử bị thủy phân và chuyển hóa thành các axit béo bay hơi (VFA), $\text{CO}_2$, một lượng nhỏ $\text{H}_2\text{S}$; pH giảm xuống dưới 5, làm hòa tan nhiều kim loại nặng và gia tăng nồng độ $\text{COD}$, $\text{BOD}_5$.
  4. Giai đoạn IV (Lên men metan): Vi khuẩn metan kỵ khí nghiêm ngặt chuyển hóa axit axetic và $\text{H}_2$ thành $\text{CH}_4$ và $\text{CO}_2$; pH tăng lên ngưỡng trung tính và kiềm ($6,5 - 9,0$), nồng độ $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$ và kim loại nặng giảm dần.
  5. Giai đoạn V (Ổn định): Vật liệu hữu cơ dễ phân hủy đã cạn kiệt; nước rỉ rác chủ yếu chứa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như axit humic và axit fulvic.

Động học sụt giảm nồng độ chất ô nhiễm theo thời gian chôn lấp ($t$, tính theo năm) được xác định thông qua các phương trình tương quan thực nghiệm của Lu (1984) cho các bãi chôn lấp hoạt động từ 3 đến 30 năm:

Thông số Phương trình phân hủy Đơn vị Hệ số tốc độ ($k$)
$\text{BOD}_5$ $\text{BOD}_5 = 47.000 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,043
$\text{COD}$ $\text{COD} = 89.500 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,0454
$\text{TOC}$ $\text{TOC} = 1.000 \times e^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,075
$\text{Nitơ hữu cơ}$ $\text{N}_{\text{hữu cơ}} = 130 \times e^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,185
$\text{N-Amoniac}$ $\text{N-NH}_3 = 12.400 \times e^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,100
Độ kiềm $\text{CaCO}_3 = 9.360 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,040
$\text{Ca}^{2+}$ $\text{Ca} = 9.360 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,050
$\text{Na}^+$ $\text{Na} = 1.805 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,038
$\text{Cl}^-$ $\text{Cl}^- = 4.800 \times 10^{-kt}$ $\text{mg/L}$ 0,095

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

  • Phương pháp tổng quan và phân tích tài liệu: Thu thập, đánh giá dữ liệu công nghệ từ các công trình nghiên cứu của Chian và DeWalle (1977), Lu (1984), Slater (1983), Lugowski (1989), cũng như số liệu vận hành thực tế tại Bãi chôn lấp Gò Cát, Bãi chôn lấp Đông Thạnh (TP.HCM) và Bãi chôn lấp Buckden South (Anh).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật: Áp dụng các công thức thủy lực, phương trình cân bằng vật chất và động học xử lý nước thải để xác định thể tích, kích thước hình học, tổn thất áp lực, công suất thiết bị khuấy trộn và hệ thống cấp khí.
  • Nguồn dữ liệu đầu vào: Thông số chất lượng nước thải rỉ rác được kế thừa từ số liệu nghiên cứu của Trung tâm Công nghệ Môi trường (CENTEMA, 2002).

Thiết kế và triển khai hệ thống

Thông số thiết kế đầu vào và yêu cầu chất lượng đầu ra

Hệ thống xử lý được thiết kế với công suất $Q = 1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$ ($52,1\text{ m}^3/\text{giờ}$). Chất lượng nước rỉ rác thô đầu vào và tiêu chuẩn xả thải yêu cầu được tổng hợp như sau:

STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ đầu vào Nồng độ thiết kế đầu ra
1 $\text{pH}$ $-$ 4,5 – 9,0 (chọn tính toán = 7) 6,0 – 9,0
2 $\text{COD}$ $\text{mg/L}$ 32.000 (tính toán ban đầu = 7.000) 100
3 $\text{BOD}_5$ $\text{mg/L}$ 21.000 (tính toán ban đầu = 3.500) 50
4 $\text{TSS}$ $\text{mg/L}$ 1.000 100
5 $\text{N-NH}_3$ $\text{mg/L}$ 450 10
6 $\text{Tổng Nitơ}$ $\text{mg/L}$ 800 (tính toán ban đầu = 300) 30
7 $\text{Tổng Photpho}$ $\text{mg/L}$ 30 (tính toán ban đầu = 60) 6

Quy trình công nghệ đề xuất

Dây chuyền xử lý nước rỉ rác hoạt động theo chuỗi công nghệ liên tục qua các đơn nguyên:

$$\text{Nước rỉ rác} \rightarrow \text{Song chắn rác} \rightarrow \text{Bể trộn vôi} \rightarrow \text{Bể điều hòa} \rightarrow \text{Tháp Stripping} \rightarrow \text{Bể keo tụ - tạo bông} \rightarrow \text{Bể lắng I} \rightarrow \text{Bể Anoxic} \rightarrow \text{Bể Aerotank} \rightarrow \text{Bể lắng II} \rightarrow \text{Bể oxy hóa Fenton 2 bậc} \rightarrow \text{Bể lắng trung hòa} \rightarrow \text{Bể lọc nhanh} \rightarrow \text{Bể khử trùng} \rightarrow \text{Nguồn tiếp nhận}$$

Quy trình quản lý bùn: Bùn từ Bể lắng II được tuần hoàn một phần về Bể Anoxic; lượng bùn dư cùng với bùn từ Bể lắng I và Bể lắng trung hòa được thu gom về Bể chứa bùn và chuyển qua Bể nén bùn để xử lý.

Nước rỉ rác
Nguồn tiếp nhận

Chi tiết tính toán các công trình đơn vị

Trong đồ án, các công trình đầu chuỗi xử lý được tính toán cụ thể về mặt kích thước và thủy lực:

  1. Song chắn rác (SCR):

    • Lưu lượng tính toán lớn nhất: $Q_{h\text{max}} = Q_{h\text{tb}} \times K_h = 52,1 \times 2 = 104,2\text{ m}^3/\text{h}$ (hệ số vượt tải giờ $K_h = 2$).
    • Vận tốc dòng chảy chọn: $v_s = 0,7\text{ m/s}$; khoảng cách giữa các thanh $b = 16\text{ mm}$ ($0,016\text{ m}$); chiều dày thanh $s = 0,01\text{ m}$ ($10\text{ mm}$).
    • Số khe hở tính toán: $n = 19\text{ khe}$; số thanh song chắn: $18\text{ song}$.
    • Bề rộng song chắn: $B_s = s(n-1) + (b \times n) = 0,01 \times (19 - 1) + (19 \times 0,016) = 0,484\text{ m}$ (chọn $B_s = 0,5\text{ m}$).
    • Góc nghiêng đặt song: $\alpha = 60^\circ$; hệ số hình dạng thanh $\beta = 2,42$; tổn thất áp lực qua song chắn: $h_s = 0,05\text{ m}$ ($5\text{ cm}$).
    • Kích thước xây dựng mương dẫn: Chiều dài tổng cộng $L = L_1 + L_2 + L_3 = 0,2 + 0,1 + 1,5 = 1,8\text{ m}$; chiều sâu xây dựng $H = 0,7\text{ m}$; chiều dài thanh song chắn $L_t = 0,81\text{ m}$.

  2. Bể trộn vôi:

    • Thời gian lưu nước khuấy trộn nhanh: $t = 3\text{ giây}$; thể tích hữu ích: $V = 0,042\text{ m}^3$.
    • Cấu tạo: Bể tiết diện vuông, chiều cao xây dựng $H = 0,2\text{ m}$.
    • Thiết bị khuấy: Sử dụng máy khuấy tuabin 4 cánh nghiêng $45^\circ$, đường kính cánh $D = 0,15\text{ m}$; chiều dài cánh $0,5\text{ m}$, chiều rộng cánh $0,04\text{ m}$.
    • Năng lượng truyền vào nước: $P = 0,042\text{ kW}$ (gradient vận tốc $G = 1.000\text{ s}^{-1}$); công suất động cơ yêu cầu $\eta = 0,8 \Rightarrow P_{\text{đc}} = 0,034\text{ kW}$; tốc độ quay: 8 vòng/giây ($480\text{ vòng/phút}$).

  3. Bể điều hòa:

    • Thời gian lưu nước: $t = 6\text{ giờ}$; thể tích hữu ích: $V_{dh} = 52,1 \times 6 = 312,6\text{ m}^3$.
    • Kích thước hình học: Chiều cao hữu ích $h = 5\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $h_{bv} = 0,5\text{ m}$ (chiều cao tổng cộng $H = 5,5\text{ m}$). Diện tích mặt bằng: $F = 62,5\text{ m}^2$ (chiều rộng $B = 6,5\text{ m}$, chiều dài $L = 10\text{ m}$). Thể tích xây dựng: $357,5\text{ m}^3$.
    • Đường kính ống cấp nước vào/ra: $D = 0,25\text{ m}$ (vận tốc $v_0 = 0,3\text{ m/s}$).
    • Hệ thống cấp khí: Lưu lượng khí cấp $Q_{kk} = 281,34\text{ m}^3/\text{h}$ (cường độ cấp khí $q_{kk} = 0,015\text{ m}^3/\text{m}^3\cdot\text{phút}$).
    • Mạng lưới phân phối khí: Ống chính PVC đường kính $D = 0,1\text{ m}$ ($100\text{ mm}$); 6 ống nhánh PVC đường kính $D_n = 0,05\text{ m}$ ($50\text{ mm}$), chiều dài mỗi nhánh $9,5\text{ m}$, bố trí cách nhau $0,9\text{ m}$. Mỗi nhánh khoan 44 lỗ phân phối khí đường kính $d = 5\text{ mm}$.
    • Công suất máy thổi khí tính toán: $N = 4,9\text{ kW}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Tổng quan về nước rò rỉ

Chương này cung cấp các luận điểm và số liệu cơ sở về ô nhiễm nước và cơ chế hình thành nước rỉ rác:

  • Phân loại nguồn ô nhiễm nước: Nước thải sinh hoạt (chứa $58%$ chất hữu cơ và $42%$ chất khoáng), nước chảy tràn và nước thải công nghiệp.
  • Tính chất lý hóa theo độ tuổi bãi chôn lấp: Khẳng định sự khác biệt bản chất giữa nước rác từ bãi mới (dưới 2 năm) và bãi lâu năm (trên 10 năm). Nước rác bãi mới có tính axit, giàu axit béo bay hơi (VFA), tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} \ge 0,6$ thích hợp cho phân hủy sinh học. Ngược lại, nước rác bãi lâu năm có pH kiềm, tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} < 0,1$, chứa nhiều axit humic và fulvic khó phân hủy.
Chỉ tiêu phân tích Bãi mới (< 2 năm) - Dao động Bãi mới - Trung bình Bãi lâu năm (> 10 năm)
$\text{BOD}_5\text{ (mg/L)}$ 2.000 – 30.000 10.000 80 – 160
$\text{COD}\text{ (mg/L)}$ 3.000 – 60.000 18.000 100 – 500
$\text{TDS}\text{ (mg/L)}$ 10.000 – 25.000 10.200 1.000 – 3.000
$\text{TSS}\text{ (mg/L)}$ 200 – 2.000 500 100 – 400
$\text{N hữu cơ}\text{ (mg/L)}$ 10 – 800 200 80 – 120
$\text{Amoniac}\text{ (mg/L)}$ 10 – 800 200 20 – 40
$\text{Nitrat}\text{ (mg/L)}$ 5 – 40 25 5 – 10
$\text{Tổng Photpho}\text{ (mg/L)}$ 5 – 100 30 5 – 10
$\text{pH}$ 4,5 – 7,5 6,0 6,6 – 9,0
$\text{Độ kiềm (mg CaCO}_3\text{/L)}$ 1.000 – 10.000 3.000 200 – 1.000
$\text{Độ cứng (mg CaCO}_3\text{/L)}$ 300 – 25.500 3.500 200 – 500
$\text{Canxi}\text{ (mg/L)}$ 50 – 7.000 1.000 60 – 200
$\text{Magie}\text{ (mg/L)}$ 50 – 7.000 60 20 – 200
  • Các yếu tố ảnh hưởng: Thời gian chôn lấp, thành phần và mức độ xử lý sơ bộ chất thải rắn (rác nghiền làm tăng tốc độ phân hủy), chiều sâu bãi rác (chiều sâu càng lớn nồng độ ô nhiễm càng cao do thời gian lưu tiếp xúc lâu), độ ẩm, nhiệt độ và việc chôn lấp chung với bùn cống rãnh hoặc chất thải công nghiệp độc hại.

Chương II: Tổng quan về xử lý nước rò rỉ

Chương này đánh giá có hệ thống các kỹ thuật xử lý nước rác:

  • Phương pháp cơ học và màng lọc: Khử khí Stripping loại bỏ $\text{NH}_3$ và VOC (hiệu quả khử VOC $> 90%$); tuyển nổi; lọc cát; màng thẩm thấu ngược (RO) cho hiệu suất khử $\text{COD}$ đạt $89 - 98%$ (theo nghiên cứu của Chian và DeWalle, 1977), tuy nhiên màng RO dễ bị tắc nghẽn và bám cặn $\text{CaCO}_3$.
  • Phương pháp hóa học và hóa lý: Keo tụ tạo bông bằng phèn nhôm $\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3$, phèn sắt và vôi; hấp phụ than hoạt tính dạng hạt (GAC) và bột (PAC) (đạt hiệu suất khử $\text{COD}$ tới $84%$ khi xử lý sau bể sinh học kỵ khí/thiếu khí theo McClinton); oxy hóa nâng cao bằng Fenton ($\text{H}_2\text{O}_2 + \text{Fe}^{2+}$) và Ozone.
  • Phương pháp sinh học: Bùn hoạt tính hiếu khí, bể phản ứng theo mẻ SBR (khử $72 - 79%\text{ COD}$, $98%\text{ BOD}_5$, $>72%\text{ tổng N}$, $>98%\text{ Fe}$, $>82%\text{ Mn}$), đĩa sinh học quay RBC (khử $95 - 97%\text{ BOD}_5$ và $80 - 90%\text{ COD}$ theo Lugowski, 1989), bể UASB và hệ hồ sinh học.
  • Khảo sát thực tế:
    • Bãi chôn lấp Gò Cát (CENTEMA): Công suất $400\text{ m}^3/\text{ngày}$, nước rác đầu vào $50.000 - 60.000\text{ mg COD/L}$, kết hợp UASB và SBR; hiệu suất khử $\text{COD} > 98%$, tổng mức đầu tư 2 tỷ đồng, chi phí xử lý khoảng $20.000\text{ VNĐ/m}^3$.
    • Bãi chôn lấp Đông Thạnh (Quốc Việt, NUPHACO): Ứng dụng hệ hồ sinh học kết hợp hấp phụ bùn lắng và oxy hóa Fenton; hiệu quả khử amoniac đạt $98%$.
    • Bãi chôn lấp Buckden South (Anh): Ứng dụng cụm 2 bể SBR song song, bãi lọc lau sậy $2.000\text{ m}^2$ và oxy hóa bằng Ozone.
  • Đề xuất dây chuyền công nghệ: Xây dựng sơ đồ công nghệ hoàn chỉnh cho hệ thống $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$ kết hợp song chắn rác, tháp Stripping, keo tụ, Anoxic - Aerotank, oxy hóa Fenton và lọc khử trùng.

Chương III: Tính toán các công trình xử lý

Trình bày các bước thiết lập công thức và xác định kích thước công trình:

  • Tính toán đầy đủ thông số thủy lực cho song chắn rác ($19\text{ khe}$, $B_s = 0,5\text{ m}$, $H = 0,7\text{ m}$, $h_s = 5\text{ cm}$).
  • Thiết kế hình học và cơ khí cho bể trộn vôi nhanh ($V = 0,042\text{ m}^3$, máy khuấy tuabin 4 cánh $P_{\text{đc}} = 0,034\text{ kW}$, $480\text{ vòng/phút}$).
  • Tính toán dung tích và hệ thống phân phối khí cho bể điều hòa ($V_{dh} = 312,6\text{ m}^3$, kích thước $6,5 \times 10 \times 5,5\text{ m}$, ống cấp khí chính $D = 100\text{ mm}$, 6 ống nhánh $D_n = 50\text{ mm}$ với 44 lỗ sục khí mỗi nhánh, máy thổi khí $4,9\text{ kW}$).

Kết quả và đóng góp

  • Kết quả thiết kế kỹ thuật: Đồ án đã hoàn thành thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác công suất $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$, đáp ứng mục tiêu giảm nồng độ ô nhiễm từ mức thô ($\text{COD } 32.000\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5\text{ } 21.000\text{ mg/L}$, $\text{TSS } 1.000\text{ mg/L}$, $\text{N-NH}_3\text{ } 450\text{ mg/L}$) xuống mức xả thải đạt tiêu chuẩn ($\text{COD } \le 100\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5\text{ } \le 50\text{ mg/L}$, $\text{TSS } \le 100\text{ mg/L}$, $\text{N-NH}_3\text{ } \le 10\text{ mg/L}$, $\text{Tổng N } \le 30\text{ mg/L}$, $\text{Tổng P } \le 6\text{ mg/L}$).
  • Giải pháp công nghệ đề xuất:
    1. Sử dụng vôi sữa nâng pH lên $10,8 - 11,2$ kết hợp tháp Stripping để giải phóng triệt để amoniac trước khi đưa vào cụm xử lý sinh học, ngăn ngừa hiện tượng ức chế vi sinh vật do nồng độ $\text{NH}_4^+$ quá cao.
    2. Ứng dụng chuỗi công nghệ sinh học thiếu khí - hiếu khí (Anoxic - Aerotank) có tuần hoàn bùn để xử lý đồng thời chất hữu cơ và khử nitrat hóa.
    3. Bố trí cụm oxy hóa nâng cao Fenton 2 bậc ($\text{H}_2\text{O}_2 + \text{Fe}^{2+}$) kết hợp bể trung hòa sau xử lý sinh học để phân hủy các chất hữu cơ mạch vòng khó phân hủy ($\text{nbCOD}$) và khử màu nước rác triệt để.
  • Đóng góp học thuật và thực tiễn: Hệ thống hóa toàn diện cơ sở dữ liệu động học phân hủy chất ô nhiễm trong bãi rác và tổng hợp các thông số kỹ thuật thực nghiệm từ các trạm xử lý nước rác lớn tại Việt Nam (Gò Cát, Đông Thạnh).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Trong phạm vi văn bản đồ án, phần tính toán công trình đơn vị chi tiết ở Chương III mới hoàn thành cho các hạng mục đầu chuỗi (Song chắn rác, Bể trộn vôi, Bể điều hòa); các công trình đơn vị tiếp theo như Tháp Stripping, Bể keo tụ - tạo bông, Bể Anoxic, Bể Aerotank, Cụm phản ứng Fenton, Bể lắng trung hòa và Bể lọc nhanh chưa được thể hiện đầy đủ các bước tính toán chi tiết trong tài liệu văn bản này. Đồ án cũng chưa cung cấp bảng khái toán kinh phí xây dựng và chi phí hóa chất vận hành thực tế.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    1. Hoàn thiện toàn bộ các bảng tính thủy lực, tính toán thể tích và lựa chọn thiết bị cho các bể sinh học Anoxic - Aerotank, tháp Stripping và hệ thống phản ứng Fenton 2 bậc.
    2. Bổ sung tính toán chi tiết cho hệ thống xử lý bùn (Bể nén bùn, máy ép bùn) và hệ thống xử lý khí thải thoát ra từ tháp Stripping.
    3. Lập bảng phân tích kinh tế - kỹ thuật, tính toán chi phí điện năng tiêu thụ và định mức hóa chất ($\text{Ca(OH)}_2$, $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{FeSO}_4$, $\text{H}_2\text{O}_2$, $\text{Chlorine}$) trên mỗi mét khối nước thải xử lý.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tư liệu chuyên môn hữu ích cho:

  • Đối tượng: Sinh viên, học viên cao học, kỹ sư và cán bộ kỹ thuật thuộc ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Công nghệ Hóa học và Xây dựng Công trình Thủy lợi - Môi trường.
  • Nội dung tham khảo giá trị:
    • Bảng tổng hợp đặc tính nước rác theo tuổi thọ bãi chôn lấp và các phương trình động học của Lu (1984).
    • Quy trình và cơ chế kết hợp giữa phương pháp Stripping thổi khí, xử lý sinh học Anoxic - Aerotank và oxy hóa bậc cao Fenton để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và amoniac cực cao.
    • Các bước tính toán thủy lực và thiết kế kích thước chi tiết cho song chắn rác, bể khuấy trộn hóa chất nhanh và bể điều hòa sục khí liên tục.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế và nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào của hệ thống là bao nhiêu?

Hệ thống được thiết kế với công suất $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$ (tương đương $52,1\text{ m}^3/\text{h}$). Nồng độ các chất ô nhiễm chính trong nước rỉ rác đầu vào theo dữ liệu bãi rác gồm: $\text{pH} = 4,5 - 9,0$; $\text{COD} = 32.000\text{ mg/L}$; $\text{BOD}_5 = 21.000\text{ mg/L}$; $\text{TSS} = 1.000\text{ mg/L}$; $\text{N-Amoniac} = 450\text{ mg/L}$; $\text{Tổng Nitơ} = 800\text{ mg/L}$ và $\text{Tổng Photpho} = 30\text{ mg/L}$.

2. Vì sao công nghệ đề xuất lại bố trí bể trộn vôi trước bể điều hòa và tháp Stripping?

Bể trộn vôi được bố trí ở đầu quy trình nhằm châm vôi nâng $\text{pH}$ của nước rỉ rác lên ngưỡng tối ưu từ $10,8$ đến $11,2$. Việc kiềm hóa này chuyển hóa toàn bộ ion amoni ($\text{NH}_4^+$) hòa tan thành khí amoniac tự do ($\text{NH}_3$), tạo điều kiện thuận lợi để tháp Stripping thổi khí đuổi sạch amoniac ra khỏi dòng thải, tránh gây ức chế vi sinh vật cho cụm xử lý sinh học phía sau.

3. Song chắn rác của hệ thống có các thông số kích thước cơ bản nào?

Song chắn rác được thiết kế cho lưu lượng cực đại $Q_{h\text{max}} = 104,2\text{ m}^3/\text{h}$ với vận tốc qua song $v_s = 0,7\text{ m/s}$, góc nghiêng đặt song $60^\circ$. Cụm song gồm 19 khe hở (khe $b = 16\text{ mm}$) và 18 thanh kim loại (dày $s = 10\text{ mm}$). Bề rộng mương đặt song chắn là $B_s = 0,5\text{ m}$, chiều sâu xây dựng $H = 0,7\text{ m}$, chiều dài thanh $L_t = 0,81\text{ m}$ và tổn thất áp lực qua song là $h_s = 0,05\text{ m}$ ($5\text{ cm}$).

4. Bể điều hòa của trạm xử lý được thiết kế với kích thước và hệ thống cấp khí ra sao?

Bể điều hòa có thời gian lưu nước $t = 6\text{ giờ}$, thể tích hữu ích $V_{dh} = 312,6\text{ m}^3$ và thể tích xây dựng $357,5\text{ m}^3$ ($B = 6,5\text{ m}$, $L = 10\text{ m}$, chiều cao xây dựng $H = 5,5\text{ m}$). Hệ thống cấp khí có lưu lượng $Q_{kk} = 281,34\text{ m}^3/\text{h}$ (công suất máy thổi khí $4,9\text{ kW}$), phân phối qua 1 ống chính PVC đường kính $100\text{ mm}$ và 6 ống nhánh đường kính $50\text{ mm}$ (mỗi ống nhánh dài $9,5\text{ m}$ và được khoan 44 lỗ sục khí đường kính $5\text{ mm}$).

5. Sự khác biệt cơ bản giữa nước rỉ rác bãi mới và bãi lâu năm theo tài liệu là gì?

Nước rỉ rác bãi mới (dưới 2 năm) có $\text{pH}$ thấp ($4,5 - 7,5$), nồng độ hữu cơ rất cao ($\text{BOD}_5$ trung bình $10.000\text{ mg/L}$, $\text{COD}$ trung bình $18.000\text{ mg/L}$), tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} \ge 0,6$ và hàm lượng kim loại nặng hòa tan cao. Ngược lại, nước rác bãi lâu năm (trên 10 năm) có $\text{pH}$ kiềm ($6,6 - 9,0$), nồng độ ô nhiễm thấp hơn nhiều ($\text{BOD}_5$ từ $80 - 160\text{ mg/L}$, $\text{COD}$ từ $100 - 500\text{ mg/L}$), tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} < 0,1$ và chứa phần lớn là các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học (axit humic, fulvic).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã thiết lập giải pháp kỹ thuật toàn diện cho hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp công suất $1.250\text{ m}^3/\text{ngày}$ thông qua sự kết hợp đa bậc giữa tháp khử amoniac Stripping, xử lý sinh học Anoxic - Aerotank và oxy hóa nâng cao Fenton 2 bậc. Nghiên cứu đã làm rõ cơ sở lý thuyết động học phân hủy chất thải rắn, đánh giá thực tiễn các mô hình xử lý hiện hữu và hoàn thiện tính toán thủy lực cho các công trình đơn vị tiền xử lý. Đây là tài liệu tham khảo có giá trị kỹ thuật cao cho công tác nghiên cứu, học tập và thiết kế các công trình xử lý nước thải độ màu và tải lượng ô nhiễm cao.