Tìm hiểu nghiên cứu và đề xuất phương án xử lý nước rỉ rác tại bô rác tư sò

hospho trong nước thải để tránh xảy ra hiện tượng phú dưỡng hóa các nguồn tiếp nhận nước thải cũng như khi có yêu cầu xử lý cao để tái sử dụng nguồn nước thải; Trong công trình xử lý nước thải RBC nằm ở giai đoạn xử lý sinh học tức là sau bể lắng I. Cách sắp xếp các đĩa tiếp xúc sinh học: Người ta dùng các vách ngăn để chia bể xử lý thành nhiều ngăn, mỗi ngăn có một đĩa sinh học hoạt động độc lập, hoặc sử dụng nhiều bể chứa các đĩa sinh học nối tiếp nhau. Người ta thường sử dụng các hệ thống xử lý từ ba giai đoạn đĩa sinh học trở lên, việc sử dụng nhiều giai đoạn đĩa sinh học nhằm nitrat hóa nước thải.  Hình 2.8. Đĩa sinh học RBC Phương pháp kỵ khí Bể UASB Nguyên lý hoạt động Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt. Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là methane và CO2 sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt. Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể. Tại đây, quá trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha. Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5 – 10 %. Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống. Nước thải theo màng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo. Sơ đồ 2.7. Sơ đồ cấu tạo bể UASB Công trình xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Hồ sinh học hiếu khí Hồ sinh vật hiếu khí đơn giản nhất là các hồ bằng đất dùng để xử lý nước thải bằng các quá trình tự nhiên dưới tác dụng của cả vi sinh vật và tảo. Hồ hiếu khí chứa vi sinh vật và tảo ở dạng lơ lửng, và điều kiện hiếu khí chiếm ưu thế suốt độ sâu hồ. Có hai loại hồ hiếu khí cơ bản: Hồ hiếu khí tự nhiên: Oxy từ không khí dễ dàng khuếch tán ở mặt thoáng và ánh sáng mặt trời chiếu rọi, làm cho tảo phát triển, tiến hành quang hợp thải ra oxy. Để đảm bảo ánh sáng qua nước thì chiều sâu hồ phải nhỏ, vì vậy diện tích hồ phải lớn. Hồ có sục khí: Nguồn oxy trong nước là do khuấy trộn cơ học hoặc khí nén. Trong thực tế, xây dựng ngăn hồ sục khí với trang bị bộ sục khí hiện đại sẽ cho hiệu quả xử lý cao. Hồ sinh học tùy tiện Đây là loại hồ rất phổ biến trong thực tế, kết hợp 2 quá trình song song: phân hủy yếm khí cặn lắng dưới đáy và phân hủy hiếu khí chất hữu cơ hòa tan. Đặc điểm của hồ tùy nghi xét theo chiều sâu có 3 vùng : lớp trên là cùng hiếu khí, lớp giữa là vùng tùy tiện, và phía dưới là vùng kỵ khí. Nguồn oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước nhờ khuếch tán qua mặt thoáng và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Nồng độ oxy hòa tan vào ban ngày cao hơn ban đêm. Sơ đồ 2.8. Sơ đồ hồ hiếu khí tùy tiện Hồ sinh học kỵ khí Hồ kỵ khí được sử dụng để xử lý nước thải có nồng độ chất hữu cơ và hàm lượng cặn cao. Quá trình ổn định nước thải trong hồ xảy ra dưới tác dụng kết hợp của quá trình kết tủa và quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành CO2,CH4…Hồ kỵ khí thường sâu, ít hoặc không có điều kiện tiếp xúc với không khí, sử dụng oxi hở các hợp chất như CH4, H2S…để oxy hóa các chất hữu cơ thành acid hữu cơ, các loại rượu…và nước. 2.3.2. Xử lý sơ bộ để không thải, tuần hoàn nước Phương pháp tuần hoàn nước rác làm gia tăng tốc độ ổn định bãi rác, giảm thời gian lên men chất hữu cơ và sinh khí. Đây là phương pháp đơn giản, chi phí thấp nhưng chỉ dùng được khi khối lượng rác nhỏ. Mặc khác, nó chỉ làm giảm hàm lượng COD, BOD nhưng với những chất vô cơ thì tăng rõ rệt, và làm tăng sự tích lũy các chất hữu cơ khó phân hủy. Ngoài ra nó còn tạo mùi và có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm vì khả năng thấm của nó. 2.3.3. Xử lý sơ bộ nước rác để đưa vào hệ thống cống rãnh đô thị Hiện nay, việc kết hợp giữa xử lý nước rác và nước thải đô thị đang được quan tâm khá nhiều. Người ta dẫn nước rác sau khi đã xử lý sơ bộ vào hệ thống cống rãnh, nhập chung với nước thải đô thị để đưa về trạm xử lý, bùn sau khi xử lý được chuyển trở lại bãi rác. Đây là một phương pháp thích hợp, nhưng phải có hệ thống cống rãnh và trạm xử lý nước thải đô thị, cần có sự đầu tư vốn và kỹ thuật nên rất tốn kém trong việc xây dựng hệ thống. 2.4. Một số công nghệ xử lý nước rỉ rác tại ở Việt Nam 2.4.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại Bô rác Đào Trí, Quận 7 công suất 10 m3/ngày.đêm Esol NaOH PAC Polyme Nước tuấn hoàn Hố thu gom bùn Nước thải sàn trung chuyển SCR Hố gom kết hợp bể lắng Bể keo tụ Bể oxy hóa nâng cao Bể lắng keo tụ Bể trung gian Bể chứa nước sau xử lý Nguồn tiếp nhận H2SO4 Máy sục ozon 10g/h H2O2 Bể lắng oxy hóa NaOH PAC Bể lọc áp lực Chú thích: Hóa chất Nước thải Bùn thải Không khí Nước tuần hoàn Sơ đồ 2.9. Quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác trạm trung chuyển Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nước thải Bô rác được thu gom qua hố ga trong khu vực nhà chứa, nước chảy qua SCR. Tại SCR giữ lại rác và các tạp chất vô cơ có kích thước lớn hơn khoảng 5 mm ( bao nilong, giấy, vải vụn, giấy, sợi…). Mục đích bảo vệ bơm và nâng cao hiệu quả xử lý công đoạn tiếp theo. Sau đó, nước tiếp tục qua song chắn rác tinh nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước từ 2 – 5 mm. Sau khi đi qua SCR nước thải đưa tự chảy đến bể thu gom kết hợp bể lắng . Tại đây nước thải được thu gom chung và điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ. Ngoài ra bể này có nhiệm vụ như bể lắng ngang giúp tách cặn lơ lửng có khả năng lắng. Cặn sau khi lắng đưa vể cuối bể lắng và được bơm bề bể nén bùn định kỳ. Nước thải tiếp tục được bơm vào bể phản ứng keo tụ tại ngăn hòa trộn, nước thải được cung cấp hóa chất keo tụ bao: NaOH 30%, chất trợ keo tụ Anion polymer 3% , chất keo tụ PAC 5%. Tại đây, phèn PAC thủy phân hình thành hydroxyt mang điện tích dương trung hòa hấp thụ các ion, chất hữu cơ,.. hình thành bông cặn. Trong quá trình thủy phân phèn ion H+ tăng lên đồng thời pH trong bể giảm NaOH cung cấp nhằm trung hòa ion H+, tăng hydroxyt, giúp quá trình keo tụ đạt hiệu quả cao. Chất trợ keo tụ Anion polymer giúp tăng cường quá trình keo tụ hình thành bông cặn lớn. Giúp quá trình keo tụ diễn ra nhanh và triệt để hơn Tại ngăn phản ứng có bố trí máy khuấy trộn nhắm duy trùy bông cặn ở trạng thái lơ lửng. Từ đó tăng hiệu quả keo tụ của bể, giảm lượng hóa chất cần sử dụng. Nước thải đưa vào ống trung tâm của lắng keo tụ. Bể được thiết kế để nước thải đi từ đáy bể lên trên, khi đó các bông keo tụ từ bể keo tụ tạo bông có kích thước lớn và nặng hơn sẽ di chuyển xuống đáy bể. Nước trong chảy ra khỏi máng răng cưa đi vào hệ thống bể oxi hóa. Sau keo tụ hàm lượng chất ô nhiễm có trong nước thải giảm 70 – 80%. Sau một thời gian lượng bùn dưới đáy đầy ngăn chứa bùn. Bùn sẽ được bơm về bể chứa bùn và sau đó được thu gom vận chuyển đến nơi xử lý bùn. Nước thải sau khi keo tụ loại bỏ được các chất rắn lơ lửng khó lắng, các phức chất. Những thành phần còn lại trong nước thải là những hợp chất hữu cơ hòa tan khó phân hủy sinh học, chất độc hại… Bể oxy hóa cung cấp hóa chất bao gồm: chất oxy hóa H2O2 30%, H2SO4 nồng độ 2N nhằm giảm pH khoảng 3 – 4 tạo môi trường oxi hóa, PAC 5% giúp xúc tác phản ứng, Ozon được sục liên tục vào nước thải, phản ứng Fenton trong bể oxy hóa xảy ra. Phản ứng Fenton dựa trên khả năng oxy hóa của H2O2, gốc *OH tự do, và H2O*. Fe2+ + H2O2 ® Fe3+ + OH- + *OH và Fe3+ + H2O2 ® Fe2+ + HO2* + H+ Khi đó sinh ra gốc Hydroxyt, và oxi nguyên tử lý những chất có tính oxy hóa cao giúp phân hủy các chất hữu cơ làm giảm COD, BOD trong nước thải. Nước thải sau bể oxy hóa sẽ giảm hàm lượng chất hữu cơ, độ màu, mùi. Hiệu quả xử lý bể oxy hóa đạt 70 – 80%. Thời gian phản ứng trong bể oxi hóa 2h, sau đó qua bể lắng đứng. Nước thải sau khi qua bể oxi hóa có pH thấp, vì vậy trên đường ống nước thải dẫn qua bể lắng đứng ta châm NaOH để trung hòa nước thải pH = 7- 8 nhằm đạt yêu cầu nước thải đầu ra. Bể lắng có tác dụng lắng các cặn được tạo ra từ bể oxi hóa. Nước trong được thu qua máng răng cưa và được đưa đến bể trung gian. Cột lọc áp lực gồm: cột thứ nhất dùng để tách các chất lơ lửng còn lại từ bể lắng oxy hóa, cột thứ 2 chứa các chất hấp phụ, giúp khử triệt để màu, mùi nước thải đồng thời hấp phụ các kim loại nặng để nước đầu ra đạt theo QCVN 25- 2009/BTNMT (cột A). Bùn sinh ra từ các bể lắng và bể thu gom được đưa về bể chứa bùn thải. Tại đây bùn được nén lại dưới tác dụng của trọng lực, còn nước trong sẽ được chảy tràn về hố thu gom. Khi bùn đầy bể chứa, tiến hành xúc bùn và vận chuyển đến bãi chôn lấp. 2.4.2. Hệ thống xử lý nước rỉ rác tại Khu Liên Hợp Xử Lý Chất Thải Rắn Đa Phước Công suất xử lý 1.000 m3/ngày. Bảng 2.6. Thành phần tính chất nước rỉ rác trước và sau xử lý Chỉ tiêu Đơn vị Đầu vào Nguồn loại B, TVCN 5945 – 2005 pH 5,6 – 6,5 5,5 – 9 BOD5 mgO2/l 39.000 – 48.462 50 COD mgO2/l 50.574 – 57.325 80 SS mg/l 790 – 6.690 100 Nitơ tổng mg/l 977 – 1.800 30 Photpho tổng mg/l 5,2 – 29,3 6 N-NH3 mg/l 582 – 1.547 10 Tổng sắt mg/l 300 – 362 5 Độ cứng tổng mgCaCO3/l 5.733 – 8.100 Sunfat mg/l 2,21 – 8,02 0,2 Canxi mg/l 2.031 – 2.191 Cu mg/l 0,35 – 3,25 2 Pb mg/l 0,258 – 0,310 0,5 Ni mg/l 1,766 – 3,678 0,5 [Nguồn: CÔNG TY TNHH MTV VINA] Nước rò rỉ Trạm bơm nước rò rỉ Sông Cần Giuộc Bể điều hòa Máy ép bùn Bể hiếu khí (SBR) Cụm xử lý hóa khí Bể lọc (MBR) Bể kị khí Bể chứa bùn Bể chứa bùn Máy ép bùn Xử lý Chôn lấp Sơ đồ 2.10. Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác Thuyết minh sơ đồ công nghệ Công nghệ xử lý nước rỉ rác gồm hai giai đoạn: (1) xử lý sinh học, (2) xử lý hóa lý. Từ bể chứa, nước rỉ rác sẽ được bơm vào bể điều hòa nhằm điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm có trong nước rỉ rác. Quá trình oxy hóa tự nhiên xảy ra trong bể điều hòa sẽ làm giảm một phần BOD5 và COD trong nước thải ban đầu. Từ bể điều hòa nước rỉ rác sẽ được bơm lên cụm xử lý sinh học. Tại đây xảy ra các quá trình loại bỏ hầu hết các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học cũng như các quá trình chuyển hóa Nitơ. Cụm xử lý sinh học gồm các công trình xử lý kỵ khí, hiếu khí kết hợp với lọc màng. Thiết bị sử dụng là bể kỵ khí, bùn hoạt tính hiếu khí dạng mẻ (SBR), bể lọc màng. Nước rỉ rác sau khi xử lý sinh học sẽ được bơm vào hệ thống xử lý hóa lý, bắt đầu tại bể phản ứng (khuấy trộn). Quá trình keo tụ tại đây nhờ tác nhân keo tụ là phèn sắt (FeCl3) với pH tối ưu trong khoảng 3,5 – 4,5. Axit sunfuric (H2SO4) được sử dụng để hiệu chỉnh pH của hỗn hợp nước thải và phèn đạt giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ tạo bông xảy ra. Sau khi được khuấy trộn trong bể phản ứng (hoàn tất quá trình keo tụ) hỗn hợp nước được dẫn sang bể tạo bông kết hợp lắng. Quá trình hình thành bông cặn xảy ra tại đây. Sau khi lắng tách bông cặn, nước thải tiếp tục được dẫn sang bể phản ứng với vôi. Trong giai đoạn keo tụ tạo bông bằng phèn sắt, hiệu quả xử lý COD đạt từ 60 – 70%. Trong giai đoạn kết tủa vôi, hiệu quả xử lý COD đạt từ 10 – 20%. Sau khi lắng tách kết tủa, nước thải được dẫn sang bể trung hòa để hiệu chỉnh pH của nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận đạt pH từ 6 – 9. Bùn kết tủa tại bể lắng được xả bỏ theo chu kỳ nhất định trong quá trình vận hành. Tất cả bùn sinh ra từ quá trình xử lý nước rỉ rác sẽ được thu gom vào bể và được tách nước bằng máy ép bùn dạng khung bản. Với quy trình này nước rỉ rác sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải nguồn loại B của TCVN 5945 – 2005 , và nguồn tiếp nhận là Sông Cần Giuộc. 2.4.3. Hệ thống xử lý nước rỉ rác tại Bãi Chôn Lấp Gò Cát Bãi chôn lấp Gò Cát đi vào hoạt động năm 2002. tại bãi rác Gò Cát có 02 hệ thống xử lý nước rác hoạt động đồng thời với công suất 400 m3/ngày: Hệ thống xử lý do CENTEMA thiết kế và lắp đặt: Trung tâm Công Nghệ Môi Trường (CENTEMA, 2002) đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác Gò Cát có hàm lượng COD 50.000 – 60.000 mg/l bằng phương pháp sinh học UASB nối tiếp sinh học hiếu khí bùn hoạt tính từng mẻ (SBR). Kết quả cho thấy hiệu quả khử COD rất cao sau hai tháng vận hành (trên 98%). Tuy nhiên hàm lượng COD không phân hủy còn lại sau xử lý hiếu khí dao động trong khoảng 380 – 1.100 mg/l. Hệ thống bao gồm hồ tiếp nhận nước rác 25.000 m3, bể UASB nối tiếp bể sinh học từng mử (SBR) và xả vào hồ sinh học trước khi ra kênh Đen. Tổng chi phí đầu tư cho hệ thống xử lý nước rác khoảng 02 tỷ đồng Việt Nam và giá thành chi phí cho xử lý 1 m3 nước rác khoảng 20.000 đồng Việt Nam. Sơ đồ 2.11. Công nghệ xử lý nước rác BCL Gò Cát và Tam Tân CENTEMA CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 3.1. Khảo sát hiện trạng nước rỉ rác tại Bô rác Tư Sò 3.1.1. Hiện trạng nước rỉ rác tại Bô rác Tư Sò Nước ép rác tại Bô rác Tư Sò có thành phần phức tạp, khả năng gây ô nhiễm cao. Nước rỉ rác có đặc điểm sau đây: Mùi: hôi nồng nặc; Màu sắc: Màu vàng đục; Nồng độ BOD cao, tỉ số BOD/COD cao (trong khoảng 0,7 -0,9); Nồng độ nitơ Amonia và Nitơ hữu cơ cao; Nồng độ SS trong nước thải cao; Số lượng vi sinh vật gây bệnh cao. 3.1.2. Sự cần thiết phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải Qua quá trình khảo sát và thực tế tại Bô rác Tư Sò, nhận thấy nước thải tại bô rác vẫn chưa được thu gom và xử lý triệt để. Vì vậy việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại Bô rác là vô cùng cần thiết. Việc đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại bô rác sẽ giúp giải quyết được các vấn đề: Giảm ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác gây ra; Bảo vệ nguồn nước sông, cũng như nguồn nước ngầm của khu vực không bị ô nhiễm bởi nước thải; Giảm mùi hôi phát sinh từ nước rỉ rác; Giảm lượng ruồi, muỗi phát sinh tại khu vực Bô rác; Hệ thống xử lý nước thải phải được đầu tư và xây dựng một cách khoa học và nghiêm túc. Do các công ty môi trường có kinh nghiệm đảm trách để xử lý triệt để các chất ô nhiễm và đảm bảo đầu ra đạt theo QCVN 25:2009/BTNMT 3.1.3. Lưu lượng nước rỉ rác Lưu lượng nước thải của nước thải rỉ rác thay đổi liên tục theo mùa thời điểm ép rác và nguồn gốc rác được thu gom. Lượng nước thải sinh ra trạm trung chuyển bao gồm: Nước rỉ rác, nước thải rửa sàn trung chuyển. Để xây dựng hệ thống xử lý nước thải bô rác Tư Sò, lưu lượng nước thải tính toán như sau: Nước rỉ rác: Trong đó: Qrác: Khối lượng rác thu gom, 80 tấn/ngày qrác: Nước rỉ rác sinh ra trong một tấn rác : Chọn 0.03 m3/tấn rác (theo quy trình bơm hút nước rỉ rác ban hành kèm theo quyết định 245/QĐ-TNMT của Sở Tài Nguyên Môi Trường TPHCM ngày 30/09/2004. Hệ số đã bao gồm tính toán cho cả những ngày mùa mưa). Nước thải rửa sàn trung chuyển: Trong đó: t: thời gian rửa sàn trung chuyển 1h qrửa: lưu lượng nước rửa sàn 0,8 m3/h Tổng lưu lượng nước thải trạm trung chuyển: Lưu lượng nước thải tính toán thiết kế xử lý: , chọn tính toán thiết kế 4 m3/ngày. 3.2. Đề xuất phương pháp xử lý nước rỉ rác tại bô rác Tư Sò 3.2.1. Tiêu chuẩn thiết kế Chọn lựa công nghệ dựa trên hiệu suất xử lý của các công trình đơn vị để đảm bảo công suất và hiệu quả xử lý. Theo đó, chất lượng nước thải sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn nước thải QCVN 25 – 2009/BTNMT, (cột B1). Bảng 3.1. Kết quả phân tích chỉ tiêu nước thải tại Bô Rác Tư Sò STT Chỉ tiêu Kết quả 1 COD (mgO2/l) 1000 - 3000 2 pH 4,7 3 Hàm lượng cặn không tan (mg/l) 2400 4 BOD5 2000 - 4000 5 Tổng Nitơ 600 - 850 6 Amoni tính theo Nitơ (mg/l) 300 - 400 7 Hàm lượng phospho tổng số (mg/l) 44,2 [Nguồn: CÔNG TY TNHH MTV VINA] Bảng 3.2. Quy chuẩn Việt Nam QCVN 25 – 2009/BTNMT cột B1 STT Chỉ tiêu Nồng độ QCVN 25 – 2009/BTNMT 1 COD mg/l 400 2 BOD5 (200C) mg/l 100 3 Tổng Nitơ mg/l 60 4 Amoni theo Nitơ mg/l 25 3.2.2. Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý và tiến hành thí nghiệm Nước thải trạm trung chuyển có nồng độ chất ô nhiễm cao, pH thấp, nhu cầu oxy sinh hóa BOD và nhu cầu oxy hóa học COD cao, hàm lượng chất rắn lơ lửng cao, các chất độc hại khó phân hủy sinh học. Hơn nữa, chất lượng nước biến động rất khác nhau tùy theo thời gian. Lưu lượng nước thải ra hằng ngày tương đối nhỏ. Vì vậy áp dụng phương pháp oxy hóa nâng cao (quá trình oxy hóa nâng cao Fenton) để đạt được hiệu quả chất lượng nước QCVN 25 – 2009/BTNMT. Sau đây em xin trình bày kết quả quá trình thí nghiệm và các yếu tố ảnh đến quả trình oxy hóa nâng cao Fenton thông qua kết quả phân tích chỉ tiêu COD đầu ra để chứng minh hiệu quả của phương pháp oxy hóa nâng cao. Còn các chỉ tiêu SS, tổng Nitơ, Phospho…sau khi qua các công trình đơn vị theo sơ đồ công nghệ 3.1 đều đã đạt được QCVN 25 – 2009/BTNMT cột B1. 3.2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/L cho vào 8 becker 250 ml. - Thêm 5 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào mỗi becker. - Thêm 5 ml dung dịch H2O2 30% vào mỗi becker. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc theo thứ tự pH như sau: 2,05; 2,2; 2,44; 3,04; 3,33; 3,5; 3,7; 3,92 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, sau đó để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.3. Bảng 3.3. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo pH TT cốc 1 2 3 4 5 6 7 8 pH 2,05 2,20 2,44 3,04 3,33 3,50 3,7 3,92 CODr, mg/L 403,2 89,6 268,8 268,8 403,2 492,8 492,8 537,6 Hiệu quả xử lý, % 74,29 94,29 82,86 82,86 74,29 68,57 68,57 65,71 Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của pH lên hiệu quả xử lý bằng quá trình oxy hóa nâng cao Fenton pH có ảnh hưởng rất lớn lên hiệu quả xử lý nuớc rỉ rác bằng quá trình oxy hóa nâng cao Fenton. Kết quả thí nghiệm cho thấy quá trình Fenton chỉ đạt hiệu quả cao ở môi trường axit mạnh, quá trình đạt hiệu quả cao nhất tại pH = 2,2 với hiệu quả xử lý đạt 94,29% và COD của nuớc sau khi lắng giảm xuống còn 89,6 mg/L (nước thải đầu vào có COD = 1568 mg/L). Khi hạ pH xuống thấp hơn nữa số lượng gốc *OH giảm sút, đồng thời khi đó một phần bông cặn tạo ra bị phá vỡ và cặn rất khó lắng, làm tăng COD đầu ra, dẫn đến hiệu quả xử lý giảm. Ngược lại khi ta nâng pH lên cao (pH > 2,2) số lượng gốc *OH tạo ra bị giảm sút và khi đó bông cặn tạo ra rất mịn, một phần cặn nổi lên trên bề mặt dẫn đến hiệu quả xử lý không cao. 3.2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của phèn sắt (II) lên quá trình oxy hoá nâng cao Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của phèn sắt (II) lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/l cho vào 11 becker250 ml. - Lần lượt thêm phèn sắt dạng FeSO4 5% vào mỗi becker với liều lượng như sau: 3 ml; 4 ml; 5 ml; 6 ml; 7 ml; 8 ml; 10 ml; 12 ml; 14ml; 16 ml; 18 ml. - Thêm 5 ml dung dịch H2O2 30% vào mỗi becker. - Tiến hành chỉnh pH ở mỗi cốc về pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, sau đó để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nước trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của phèn sắt (II) lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.4. Bảng 3.4. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng phèn Fe2+ TT cốc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 DD FeSO4 5%, ml 3 4 5 6 7 8 10 12 14 16 18 CODr, mg/L 492,8 470,4 448 492,8 448 380,8 268,8 246,4 125,44 291,2 302,4 Hiệu quả xử lý, % 68,57 70 71,43 68,57 71,43 75,71 82,86 84,29 92 81,43 80,71 Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của phèn sắt lên hiệu quả xử lý bằng quá trình oxy hóa nâng cao Fenton Ion Fe2+ là tác nhân chính của quá trình oxy hoá nâng cao Fenton. Vì thế nồng độ ion Fe2+ đóng vai trò quan trọng và ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của quá trình oxy hoá nâng cao Fenton. Kết quả khảo sát ở 11 nồng độ khác nhau cho thấy: với 14 ml dung dịch phèn FeSO4 5%) cho hiệu quả xử lý cao nhất đạt 92% và COD của nước sau lắng giảm còn 125,44 mg/l (nước thải đầu vào có COD = 1568 mg/L). Kết quả thí nghiệm cũng cho thấy, khi nồng độ Fe2+ nhỏ hơn giá trị tối ưu thì hiệu quả xử lý của quá trình thấp. Đều này xảy ra là vì khi ở nồng độ thấp, lượng ion Fe2+ trong dung dịch còn ít dẫn đến số lượng ion Fe3+ được tạo ra từ quá trình thuỷ phân ion Fe2+ ít, do đó số lượng gốc *OH tạo ra không đáp ứng đủ cho quá trình oxy hoá các hợp chất trong nước thải. Đồng thời ở nồng độ ion Fe2+ thấp, số lượng bông cặn tạo ra ít, bông cặn rất mịn và khó lắng. Số lượng bông cặn, kích thước bông cặn và khả năng lắng của cặn tăng dần và đạt hiệu quả tốt nhất ở nồng độ phèn sắt (II) tối ưu. Ngược lại, ở nồng độ cao hơn nồng độ tối ưu các ion Fe2+ gây cản trở quá trình phản ứng đồng thời làm cho nước có độ màu cao (do lượng sắt dư gây ra), bông cặn tạo ra có phần lớn hơn nhưng xốp - rất khó lắng và có hiện tượng nổi cặn thành từng mảng trên bề mặt. Nếu để lâu (khoảng 45 phút sau khi lắng) xảy ra hiện tượng xói cặn. 3.2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của H2O2 lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton Thí nghiệm khảo sát nồng độ H2O2 tối ưu lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/l cho vào 7 becker250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào mỗi becker. - Thêm lần lượt vào mỗi becker dung dịch H2O2 30% với liều lượng theo thứ tự như sau: 0 ml; 0,1 ml; 0,3 ml; 0,6 ml, 1 ml; 1,5 ml; 3 ml. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, sau đó để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát nồng độ H2O2 tối ưu lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.5. Bảng 3.5. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng H2O2 tối ưu TT cốc 1 2 3 4 5 6 7 DD H2O2 30%, ml 0 0,1 0,3 0,6 1 1,5 3 CODr, mg/L 701,84 588,64 520,72 475,44 452,8 452,8 611,28 Hiệu quả xử lý, % 63,08 70,09 74,3 77,1 78,5 78,5 68,69 Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 lên hiệu quả xử lý quá trình Fenton Gốc *OH là yếu tố quan trọng và quyết định đến quá trình oxy hoá nâng cao Fenton. Nồng độ và liều lượng H2O2 ảnh hưởng trực tiếp đến việc hình thành gốc *OH trong dung dịch. Ở thí nghiệm khảo sát nồng độ H2O2 tối ưu cho quá trình Fenton với khoảng khảo sát từ 0 – 3 ml H2O2 30% cho thấy khi tăng hoặc giảm liều lượng H2O2 đều ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý. Trong khoảng liều lượng từ 0,3 – 1,5 ml H2O2 30% thì hiệu quả xử lý của quá trình thay đổi rất ít, điều đó có nghĩa là trong khoảng giá trị rất nhỏ dao động xung quanh giá trị H2O2 tối ưu, hiệu quả xử lý có thể xem như không đổi. 3.2.2.4. Thí nghiệm chạy các thông số tối ưu của quá trình Fenton Thí nghiệm khảo sát hiệu quả xử lý của các yếu tố tối ưu lên quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/L cho vào becker 250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào becker. - Thêm 1,5 ml H2O2 30%. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, sau đó để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nước trong sau lắng phân tích COD. Kết quả phân tích COD đầu ra của nước sau lắng còn 271,68 mg/L với hiệu suất xử lý đạt 84,84%. Với nước rỉ rác, một loại nước thải có rất nhiều thành phần phức tạp với nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và chứa nhiều kim lọai nặng, luôn biến đổi theo thời gian thì đây là một kết quả xử lý cao và đạt cột B1 (QCVN 25:2009 BTNMT). 3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác lên hiệu quả xử lý của quá trình Fenton Nhằm nâng cao hiệu quả xử lý của quá trình Fenton, em xin tiến hành khảo sát ảnh hưởng của một vài chất xúc tác lên quá trình Fenton. 3.2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác dị thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý của quá trình Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của xúc tác dị thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1792 mg/L cho vào 7 becker 250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào becker. - Thêm 1,5 ml H2O2 30%. - Thêm vào mỗi cốc một lượng muối MnSO4 khan với khối lượng khác nhau như sau: 0,0005 g; 0,0011 g; 0,0052 g; 0,006 g; 0,0125 g; 0,0228 g; 0,0309 g. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của xúc tác dị thể MnSO4 khan lên hiệu quả của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.6. Bảng 3.6. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng muối MnSO4 khan TT cốc 1 2 3 4 5 6 7 MnSO4 khan, gam 0,0005 0,0011 0,0052 0,006 0,0125 0,0228 0,0309 CODr, mg/l 739,2 739,2 716,8 649,6 694,4 684,4 694,4 Hiệu quả xử lý, % 58,75 58,75 60 63,75 61,25 61,25 61,25 Đồ thị 3.4. Ảnh hưởng của xúc tác dị thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý quá trình Fenton. Theo kết quả thí nghiệm cho thấy ảnh hưởng của xác tác dị thể Mn2+ lên hiệu quả của quá trình Fenton không nhiều. Trong khoảng khảo sát từ 0,0005 – 0,0309 gam Mn2+/ 100 ml nước thải thì hiệu quả xử lý gần như là một đường thẳng không có nhiều thay đổi. Ngược lại, xúc tác Mn2+ dị thể còn làm tăng COD của nước đầu ra sau khi lắng. Đều này có thể được giải thích như sau: trong môi trường axit mạnh (pH = 2,2) các tinh thể muối Mn2+ tan vào trong dung dịch và đóng vài trò như một chất khử do đó làm tăng COD của nước sau xử lý. 3.2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của xúc tác đồng thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý của quá trình Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của xúc tác đồng thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/L cho vào 7 becker 250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào becker. - Thêm 1,5 ml H2O2 30%. - Thêm vào mỗi cốc dung dịch MnSO4 0,1M với các thể tích khác nhau như sau: 1 ml; 3 ml; 5 ml; 7 ml; 10 ml; 12ml. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của xúc tác đồng thể MnSO4 lên hiệu quả của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.7. Bảng 3.7. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng dung dịch MnSO4 TT cốc 1 2 3 4 5 6 DD MnSO4 0,1 M, ml 1 3 5 7 10 12 CODr, mg/l 627,2 582,4 470,4 448,0 425,6 672,0 Hiệu quả xử lý, % 65 67,5 73,75 75 76,25 62,5 Đồ thị 3.5. Ảnh hưởng của xúc tác đồng thể Mn2+ lên hiệu quả xử lý quá trình Fenton. So với xúc tác Mn2+ dị thể thì xúc tác Mn2+ đồng thể mang lại hiệu quả xử lý cao hơn (đạt hiệu quả xử lý cao nhất 76,25% so với hiệu quả cao nhất 63,75% xúc tác dị thể). Xúc tác Mn2+ đồng thể đạt hiệu quả cao nhất với liều lượng 10 ml dung dịch MnSO4 0,1M/ 100 ml nước thải. Tuy mang lại hiệu quả tốt hơn xúc tác Mn2+ dị thể nhưng vẫn làm tăng COD đầu ra của nước xử lý sau khi lắng, do đó làm giảm hiệu quả xử lý của quá trình. 3.2.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của phèn PAC lên hiệu quả xử lý của quá trình Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của phèn PAC lên hiệu quả xử lý của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/L cho vào 10 becker 250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào becker. - Thêm 1,5 ml H2O2 30%. - Thêm vào mỗi cốc dung dịch PAC 5% với các thể tích khác nhau như sau: 0 ml; 0,25 ml; 0,5 ml; 1 ml; 2 ml; 3 ml; 4 ml; 5 ml; 8 ml; 12ml. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8, khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của PAC lên hiệu quả của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.8. Bảng 3.8. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng phèn PAC TT cốc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DD PAC 5%, ml 0 0,25 0,5 1 2 3 4 5 8 12 CODr, mg/L 403,2 358,4 369,6 347,2 324,8 313,6 336 694,4 515,2 896,0 Hiệu quả xử lý, % 77,5 80 79,38 80,63 81,88 82,5 81,25 61,25 71,25 50 Đồ thị 3.6. Ảnh hưởng của phèn PAC lên hiệu quả xử lý quá trình Fenton. Phèn PAC là chất keo tụ, chúng tạo các cầu nối liên kết các hạt keo có kích thước nhỏ không thể lắng được thành những hạt keo có kích thước lớn hơn nhằm nâng cao hiệu quả lắng, giúp giảm COD đầu ra của nước sau xử lý. Trong thí nghiệm khảo sát, ở liều lượng nhỏ hơn 3ml dung dịch phèn PAC 5%/ 100 ml nước thải mang lại hiệu quả xử lý tốt, các bông keo tụ tạo thành lớn và lắng nhanh. Chúng cho hiệu quả gần bằng hiệu quả cao nhất của quá trình Fenton (hiệu suất đạt 82,5% so với 84,84% là hiệu quả cao nhất của quá trình Fenton). Khi tăng liều lượng phèn lên thì hiệu quả xử lý của quá trình giảm nhanh chóng, vì khi đó một phần phèn PAC dư trở thành chất khử dẫn đến làm tăng COD đầu ra của nước thải sau khi xử lý. Đồng thời khi tăng liều lượng phèn thì bông cặn tạo thành lớn hơn, nhưng không bền và dễ vỡ. Bông cặn tạo thành hai phần trong dung dịch, một phần gồm những bông cặn có kích thước nhỏ và chắc lắng xuống đáy cốc, phần còn lại tạo thành mảng lớn trên bề mặt dung dịch rất khó lắng và sau một thời gian thì bị vỡ thành những mảng nhỏ hơn lơ lững trong dung dịch. Đây cũng là nguyên nhân làm giảm hiệu quả xử lý của quá trình. 3.2.3.4. Khảo sát ảnh hưởng của chất trợ keo tụ Polymer Cation lên hiệu quả xử lý của quá trình Fenton Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của chất trợ keo tụ Polymer Cation lên hiệu quả xử lý của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được tiến hành như sau: - Lấy 100 ml nuớc thải đầu vào với COD = 1568 mg/L cho vào 5 becker 250 ml. - Thêm 14 ml phèn sắt dạng FeSO4 5% vào becker. - Thêm 1,5 ml H2O2 30%. - Tiến hành chỉnh pH ở các cốc về giá trị pH = 2,2 bằng dung dịch axit H2SO4 1N. - Khuấy đều, để yên 30 phút cho phản ứng oxy hóa xảy ra. - Sau đó dùng NaOH 2N nâng pH lên pH = 8. - Thêm vào mỗi cốc một lượng Polymer Cation 0,125% với liều lượng khác nhau như sau: 0,5 ml; 1 ml; 2 ml; 3 ml; 4 ml. Sau đó khuấy nhẹ và đều. - Để lắng trong 30 phút. - Lấy phần nuớc trong sau lắng phân tích COD. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chất trợ keo tụ lên hiệu quả của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton được trình bày ở bảng 3.9. Bảng 3.9. Kết quả đo COD, hiệu quả xử lý bằng Fenton theo liều lượng Polymer Cation TT cốc 1 2 3 4 5 DD Polymer Cation 0,125%, ml 0,5 1 2 3 4 CODr, mg/L 208,28 212,82 226,40 - - Hiệu quả xử lý, % 85,16 84,84 83,87 - - Kết quả thí nghiệm cho phép ta đưa ra kết luận: Với một liều lượng nhỏ và hợp lý Polymer Cation cho hiệu quả tốt trong keo tụ các hạt keo có kích thước nhỏ và khó lắng trong dung dịch, nhờ đó làm tăng hiệu quả lắng của bông cặn, giúp giảm COD đầu ra của nước thải sau xử lý (COD giảm còn 208,28 mg/l so với COD đầu vào là 1568 mg/l, hiệu quả xử lý đạt 85,16%). Theo kết quả khảo sát thì liều lượng Polymer Cation tối ưu cho quá trình là 0,15 ml (khoảng 3 – giọt) Polymer Cation / 100ml nước thải. Và cũng tương tự như các yếu tố khác khi tăng lượng Polymer Cation thì hiệu quả lắng cặn giảm và làm tăng COD đầu ra của nước sau xử lý. Nhận xét: Đối với các điều kiện tối ưu của quá trình oxy hóa nâng cao Fenton Nồng độ H2O2 tối ưu cho quá trình là 8,8M (tương ứng với 1,5 ml dung dịch H2O2 30%/ 100 ml nước thải). Nồng độ phèn FeSO4 tối ưu cho quá trình là 0,18M (tương ứng với 14 ml phèn FeSO4 5%/ 100 ml nước thải). Tỷ lệ mol giữa phèn Fe2+ và H2O2 là 1 : 5 mol/mol. Khoảng pH tối ưu cho ưu quá trình là pH = 2,2. Hiệu quả xử lý của quá trình đạt 84,84%. Lượng axit H2SO4 1N dùng để hạ pH xuống khoảng pH = 2,2 dao động trong khoảng từ 9,5 – 12 ml/ 100 ml nước thải. Lượng kiềm NaOH 2N dùng để nâng pH sau khi phản ứng xảy ra lên pH = 8 dao động từ 7 – 9 ml/ 100 ml nước thải. Đối với chất xúc tác, chất keo tụ - trợ keo tụ cho quá trình oxy hóa nâng cao Fenton Nhìn chung đối với các chất xúc tác đồng thể cũng như dị thể thường giúp đẩy nhanh quá trình lắng cặn và bông cặn hình thành chắc hơn, nhưng không làm tăng hiệu quả xử lý của quá trình và thường làm tăng COD của nước sau xử lý, dẫn đến hiệu quả xử lý của quá trình thường giảm. Đối với chất trợ keo tụ thì mang lại hiệu quả tốt cho quá trình oxy hóa nâng cao Fenton. Chúng giúp tạo cầu nối đủ lớn giữa các bông cặn với nhau và sau đó các bông cặn xung quanh lắng xuống giúp giảm được hàm lượng cặn lơ lững trong dung dịch, giảm COD đầu ra của nước sau khi xử lý. Đối chất chất keo tụ PAC thì chỉ giúp đẩy nhanh quá trình hình thành bông cặn và lắng cặn, chúng cho hiệu quả gần bằng hiệu quả cao nhất của quá trình Fenton (hiệu suất đạt 82,5% so với 84,84% là hiệu quả cao nhất của quá trình Fenton) Đánh giá: Xử lý nước rỉ rác bằng oxy hóa nâng cao Fenton mang lại hiệu quả xử lý cao. Hiệu quả khử COD của nước thải đạt 84,84%. Phần lớn các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong thành phần nước thải được loại bỏ hoặc chuyển thành các hợp chất có cấu trúc đơn giản hơn. 3.2.4. Chọn lựa quy trình công nghệ xử lý Dựa vào tính chất của nước thải, tiêu chuẩn quy định xả ra nguồn tiếp nhận. Diện tích mặt bằng Bô rác Tư Sò. Từ các chọn lựa tính toán, em xin đưa ra sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước rỉ rác Bô rác Tư Sò, Quận 7 như sau: Sơ đồ quy trình công nghệ Nước thải, tuần hòa rửa sàn trung chuyển Hố thu gom bùn Nước thải sàn trung chuyển Chế phẩm sinh học SCRT Hố gom kết hợp bể lắng 1 Bể keo tụ Bể oxy hóa Bể lắng 2 Bể lọc nhanh Bể chứa nước sau xử lý Nguồn tiếp nhận NaOH PAC H2SO4 Máy sục ozon 10g/h H2O2 Bể lắng 3 NaOH PAC Polyme Sơ đồ 3.1. Quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác trạm trung chuyển Tư Sò 3.2.6. Thuyết minh quy trình công nghệ 3.2.6.1. Song chắn rác Nước thải Bô rác được thu gom qua 2 hố ga trong khu vực nhà chứa, nước chảy qua SCR. Tại SCR giữ lại rác và các tạp chất vô cơ có kích thước lớn hơn 5 mm (bao nilong, giấy, vải vụn, giấy, sợi,…). Mục đích bảo vệ bơm và nâng cao hiệu quả xử lý công đoạn tiếp theo. Sau đó nước tiếp tục qua song chắn rác tinh nhằm loại bỏ các tạp chất có kích thước từ 2 – 5 mm. 3.2.6.2. Bể thu gom kết hợp lắng 1 Sau khi đi qua SCR nước thải tự chảy đến bể thu gom kết hợp bể lắng 1. Tại đây nước thải được thu gom chung và điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ. Ngoài ra bể này có nhiệm vụ như bể lắng ngang giúp tách cặn lơ lửng có khả năng lắng. Cặn sau khi lắng đưa về cuối bể lắng và được bơm về bể nén bùn định kỳ. Sơ đồ 3.2. Bể thu gom kết hợp lắng 3.2.6.3. Bể keo tụ Nước thải tiếp tục được bơm vào bể keo tụ. Bể keo tụ gồm hai ngăn: Ngăn hòa trộn và ngăn phản ứng. Tại ngăn hòa trộn, nước thải được cung cấp hóa chất keo tụ bao gồm: NaOH 30%, chất trợ keo tụ Anion polymer 3% , chất keo tụ PAC 5%. Nước thải sau khi hòa trộn đồng nhất hóa chất qua bể phản ứng keo tụ. Tại đây, phèn PAC thủy phân hình thành hydroxyt mang điện tích dương trung hòa hấp thụ các ion, chất hữu cơ,… hình thành bông cặn. Sơ đồ 3.3. Sơ đồ bể kết tủa bông cặn NaOH cung cấp vô nhằm trung hòa ion H+, tăng hydroxyt, giúp quá trình keo tụ đạt hiệu quả cao. Chất trợ keo tụ Anion polymer giúp tăng cường quá trình keo tụ hình thành bông cặn lớn. Giúp quá trình keo tụ diễn ra nhanh và triệt để hơn Tại ngăn phản ứng có bố trí máy khuấy trộn giúp các hóa chất và nước thải hòa trộn và phản ứng hoàn toàn với nhau. Từ đó tăng hiệu quả keo tụ của bể, giảm lượng hóa chất cần sử dụng. 3.2.6.4. Bể lắng 2 Nước thải đưa vào ống trung tâm của lắng 2. Bể được thiết kế để nước thải đi từ đáy bể lên trên, khi đó các bông keo tụ từ bể keo tụ tạo bông có kích thước lớn và nặng hơn sẽ di chuyển xuống đáy bể. Sơ đồ 3.4.Bể lắng đứng Nước trong chảy ra khỏi máng răng cưa đi vào hệ thống bể oxi hóa. Sau keo tụ hàm lượng chất ô nhiễm có trong nước thải giảm 70 – 80%. Sau một thời gian lượng bùn dưới đáy đầy ngăn chứa bùn. Khi đó ta tiến hành bơm bùn qua hệ thống bơm bùn dưới đáy bể. Bùn sẽ được bơm về bể chứa bùn và sau đó được thu gom vận chuyển đến nơi xử lý bùn. 3.2.6.5. Bể oxy hóa Nước thải sau khi keo tụ loại bỏ được các chất rắn lơ lửng khó lắng, các phức chất. Nước thải còn chứa những hợp chất hữu cơ hòa tan khó phân hủy sinh học, chất độc hại… Bể oxy hóa cung cấp hóa chất bao gồm: chất oxy hóa H2O2 30% H2SO4 nồng độ 1N nhằm giảm pH khoảng 2 - 4 môi trường oxy hóa, PAC 5% giúp xúc tác phản ứng oxy hóa, ozon được sục liên tục vào nước thải. Khi đó sinh ra gốc hydroxyt, và oxy nguyên tử là những chất có tính oxy hóa cao giúp phân hủy các chất hữu cơ làm giảm COD, BOD trong nước thải. Nước thải sau bể oxy hóa sẽ giảm hàm lượng chất hữu cơ, độ màu, mùi nước thải. Hiệu quả xử lý bể oxy hóa đạt 70 – 80%. Nước thải lưu trong bể oxi hóa 2h sau đó qua bể lắng đứng. 3.2.6.6. Bể lắng 3 Nước thải sau khi qua bể oxy hóa có pH thấp, vì vậy trên đường ống nước thải dẫn qua bể lắng đứng ta châm NaOH để trung hòa nước thải pH 7- 8 nhằm đạt yêu cầu nước thải đầu ra. Bể lắng 3 có tác dụng lắng các cặn được tạo ra từ bể oxy hóa. Nước trong được thu qua hệ thống máng răng cưa và được đưa đến bể lọc nhanh. 3.2.6.7. Cột lọc nhanh Nước thải đưa vào cột lọc nhanh nhằm loại bỏ các chất khó lắng ở bể lắng đứng. Ngoài ra tại cột lọc còn có các chất khử màu, mùi,chất hấp phụ kim loại nặng,... Sơ đồ 3.5. Cột lọc nhanh Cột lọc nhanh gồm 2 cột tách biệt nhau, cột thứ nhất dùng để tách các chất lơ lửng còn lại từ bể lắng 3. Cột thứ 2 chứa các chất hấp phụ, ion giúp khử triệt để màu, mùi nước thải đồng thời hấp phụ các kim loại nặng để nước đầu ra đạt theo QCVN 25- 2009/BTNMT. 3.2.6.8. Hố thu gom bùn thải Bùn sinh ra từ bể lắng và bể thu gom được hệ thống bơm bùn bơm về bể chứa bùn thải. Tại đây bùn được nén lại dưới tác dụng của trọng lực, còn nước trong sẽ được chảy tràn về hố thu gom. Khi bùn đầy bể chứa, thì tiến hành xúc bùn và vận chuyển đến bãi chôn lấp. 3.2.7. Ưu điểm của công nghệ Công nghệ xử lý nước tại bô rác Tư Sò được lựa chọn dựa trên những ưu điểm sau: Công nghệ đơn giản, dễ thi công lắp đặt. Hiệu quả xử lý màu mùi, chất hữu cơ cao. Quá trình vận hành đơn giản. Thời gian xử lý nhanh, giúp giảm tối đa mùi hôi phát sinh trong các công đoạn xử lý nước thải. Hệ thống chạy ổn định kể cả khi nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải đầu vào dao động cao. Chủ động trong công tác xử lý nước. Có thể ngừng chạy hệ thống khi lượng nước thải ra quá ít hoặc khi hệ thống được bảo trì mà không hề ảnh hưởng đến các công đoạn xử lý phía sau. CHƯƠNG 4. CHI TIẾT CÁC HẠNG MỤC 4.1. Song chắn rác Chức năng Loại bỏ rác thải, cặn có kích thước lớn. Từ đó giảm sự tắc đường ống cũng như giảm COD, BOD cho nuớc thải Số lượng 2 cái Rộng 1 m Dài 2 m Vật liệu Sắt, sơn chống rỉ 4.2. Bể thu gom kết hợp lắng 1 Chức năng Thu gom và chứa nuớc thải từ Bô rác, điều hòa lưu luợng và nồng độ chất ô nhiễm Số lượng 1 bể Rộng 2 m Dài 4 m Chiều cao thiết kế 1,5 m Chiều cao mực nuớc 1,2 m Cốt nền - 1m Dung tích thiết kế 12 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành bể BTCT M 300 Thiết bị đính kèm Máy bơm nuớc chìm 02 cái Phao nước tự động 01 cái Bơm bùn 01 cái 4.3. Bể keo tụ tạo bông Chức năng Tạo bông bùn kết tủa, giảm chất rắn lơ lửng, giảm hàm lượng COD, BOD trong nước thải. Số lượng 01 bể Rộng 1 m Dài 2 m Chiều cao thiết kế 3 m Chiều cao mực nuớc 2,5 m Cốt nền +00 Dung tích thiết kế 6 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành BTCT M 250 Thiết bị đính kèm Moto đảo, Cánh khuấy. 01 bộ Phao nước bằng cơ 01 cái Thùng chứa hóa chất 02 cái Bơm định luợng hóa chất 02 cái 4.4. Bể lắng 2 Chức năng Lắng cặn kết tủa từ bể keo tụ tạo bông. Số lượng 01 bể Rộng 02 m Dài 02 m Chiều cao thiết kế 03 m Chiều cao mực nuớc 2,5 m Cốt nền + 00 Dung tích thiết kế 12 m3 Vật liệu Đáy BTCT M300 Thành bể BTCT M250 Thiết bị đính kèm Ống trung tâm 01 bộ Máng răng cưa thu nước 01 bộ Máy bơm bùn 01 cái 4.5. Bể oxy hóa Chức năng Dùng tác nhân oxy hóa mạnh oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thải. Giảm hàm lượng chất hữu cơ, khử trùng nước thải Số lượng 01 Rộng 1 m Dài 2 m Chiều cao thiết kế 3 m Chiều cao mực nuớc 2,5 m Cốt nền + 00 Dung tích thiết kế 6 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành BTCT M 250 Thiết bị đính kèm Máy ozon 10g/h 01 bộ Bơm định luợng 02 cái Hệ thống ống phân phối khí 01 bộ Thùng chứa hóa chất 02 thùng 4.6. Bể lắng 3 Chức năng Lắng cặn từ quá trình oxy hóa Số lượng 01 bể Rộng 2 m Dài 2 m Chiều cao thiết kế 3 m Chiều cao mực nuớc 2,5 m Cốt nền + 00 Dung tích thiết kế 12 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành bể BTCT M 250 Thiết bị đính kèm Ống trung tâm 01 bộ Máng răng cưa thu nước 01 bộ Máy bơm bùn 01 cái 4.7. Cột lọc nhanh Chức năng Giảm hàm luợng chất lơ lửng, mùi hôi trong nước thải bằng cách hấp thu qua vật liệu lọc. Số lượng 02 cột Đường kính 0,3 m Cao 1,2 m Cốt nền + 00 Vật liệu Inox SU34 Thiết bị đính kèm Bơm nước thải 01 cái Hệ thống van, ống dẫn 01 bộ Hệ thống rửa ngược 01 bộ 4.8. Bể chứa nước sau xử lý Chức năng Chứa nước sau quá trình xử lý Số lượng 01 bể Rộng 1 m Dài 1,5 m Chiều cao thiết kế 1,5 m Chiều cao mực nuớc 1,2 m Cốt nền + 00 Dung tích thiết kế 2,25 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành bể gạch thẻ 150 4.9. Bể chứa bùn Chức năng Chứa bùn thải từ các bể thu gom, lắng nước. Số lượng Số ngăn chia bể 01 bể 01 ngăn Rộng 2 m Dài 2,2 m Chiều cao thiết kế 2 m Chiều cao chứa bùn 1,5 m Cốt nền + 00 Dung tích thiết kế 8 m3 Vật liệu Đáy BTCT M 300 Thành bể BTCT M 250 Vách ngăn BTCT M 200 Thiết bị đính kèm Bơm bùn thải 01 cái Hệ thống thu nước 01 bộ CHƯƠNG 5. TỔNG HỢP CHI PHÍ ĐẦU TƯ Bảng 5.1. Bảng tổng hợp dự toán công trình STT KHOẢN MỤC CHI PHÍ CHI PHÍ TRƯỚC THUẾ(VNĐ) THUẾ GIÁ TRỊ GIA TĂNG(VNĐ) CHI PHÍ SAU THUẾ(VNĐ) I Chi phí xây dựng (Gxd) 326.327.295 II Chi phí thiết bị ( Gtb ) 350.000.000 35.000.000 385.000.000 III Chi phí quản lý dự án. (Gxd+Gtb) x 2,524% 16.321.728 1.632.173 17.953.901 IV Chi phí tư vấn đầu tư xây dựng 44.517.085 4.451.709 48.968.794 4.1 Chi phí thiết kế xây dựng công trình. (Gxd x 2,36%x1) 7.001.204 700.12 7.701.324 4.2 Chi phí thẩm tra thiết kế kỹ thuật.(Gxd x 0,206%) 611.122 61.112 672.234 4.3 Chi phí thẩm tra dự toán công trình.(Gxd x 0,2%) 593.322 59.332 652.654 4.4 Chi phí lựa chọn nhà thầu thi công xây dựng. (Gxd x 0,337%) 999.748 99.975 1.099.723 4.5 Chi phí giám sát thi công xây dựng. (Gxd x 2,628%) 7.796.256 779.626 8.575.882 4.6 Chi phí lập dự án. (Gxd+Gtb) x 0,655% 4.235.631 423.563 4.659.194 4.7 Chi phí lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật. (Gxd+Gtb) x 3,6% 23.279.802 2.327.980 25.607.782 V Chi phí dự phòng (10%) 0 0 77.824.999 TỔNG CỘNG 856.074.988 Bằng chữ : Tám trăm năm mươi sáu triệu không trăm bảy mươi tư nghìn chín trăm tám mươi tám đồng chẵn./. Bảng 5.2. Bảng tổng hợp chi phí xây dựng BẢNG TỔNG HỢP KINH PHÍ XÂY DỰNG STT KHOẢN MỤC CHI PHÍ KÝ HIỆU CÁCH TÍNH THÀNH TIỀN(VNĐ) I Chi phí trực tiếp 1 Chi phí vật liệu VL A1 206,002,155 Theo tổng hợp vật tư A1 Bảng tổng hợp vật tư 206,002,155 2 Chi phí nhân công NC NC1 50,228,095 Theo đơn giá trực tiếp B1 Bảng dự toán hạng mục 21,972,045 Nhân hệ số riêng nhân công NC1 B1 x 2,286 50,228,095 3 Chi phí máy thi công M M1 1,363,180 + Theo đơn giá trực tiếp C1 Bảng dự toán hạng mục 1,081,889 Nhân hệ số riêng máy M1 C1 x 1,26 1,363,180 4 Chi phí trực tiếp khác TT (VL + NC + M) x 2,5% 6,439,836 Cộng chi phí trực tiếp T VL + NC + M + TT 264,033,266 II Chi phí chung C T x 6,5% 17,162,162 III Thu nhập chịu thuế tính trước TL (T+C) x 5,5% 15,465,749 Chi phí xây dựng trước thuế G (T+C+TL) 296,661,177 IV Thuế giá trị gia tăng GTGT G x 0,1 29,666,118 Chi phí xây dựng sau thuế Gxdcpt G+GTGT 326,327,295 V Chi phí xây dựng lán trại, nhà tạm Gxdnt Gxdcpt x 0 0 VI Tổng cộng Gxd Gxdcpt + Gxdnt 326,327,295 Bằng chữ : Ba trăm hai mươi sáu triệu ba trăm hai mươi bảy ngàn hai trăm chín mươi lăm đồng chẵn. Bảng 5.3. Bảng dự toán chi phí máy móc thiết bị BẢNG DỰ TOÁN MÁY MÓC THIẾT BỊ HTXLNT BÔ RÁC TƯ SÒ  QUẬN 7, TPHCM STT TÊN THIẾT BỊ MÁY MÓC XUẤT XỨ ĐƠN VỊ ĐƠN GIÁ(VNĐ) SỐLƯỢNG TỔNG GIÁ THÀNH(VNĐ) 1 Máy bơm nước thải đặt chìm công suất 5 m3/hH= 10m USA hoặc tương đương cái 10,000,000 3 30,000,000 2 Bơm trung chuyển nước thảiCông suất 5/háp suất 10m nướccánh quạt bằng Inox USAhoặc tương đương cái 10,000,000 1 10,000,000 3 Máy bơm bùn Công suất 5 m3/hH=10m USAhoặc tương đương cái 10,000,000 2 20,000,000 4 Cánh khuấyVật liệu: thép sơn chống rỉ Việt Nam cái 5,000,000 2 10,000,000 5 Bơm định lượng hóa chất 5-10 L/h , H=5parđầu bơm Inox USA cái 8,000,000 7 56,000,000 6 Moto khuấycông suất 1 Kw/htốc độ 20 v/phút Việt Nam cái 6,000,000 2 12,000,000 7 Bộ giảm tốc moto Việt Nam cái 5,000,000 2 10,000,000 8 Máy ozon Lin 4.10LVỏ thép sơn tĩnh điệncông suất 10 mg/l Việt Nam, công nghệ Đức cái 75,000,000 1 75,000,000 9 Bồn chứa hóa chất 200L Việt Nam cái 1,000,000 7 7,000,000 10 Ống trung tâm bể lắngthép 1 ly sơn chống rỉ Việt Nam cái 4,000,000 3 12,000,000 11 Máng răng cưa thu nướcthép 1 ly sơn chống rỉ Việt Nam cái 2,000,000 4 8,000,000 12 Cột Lọc INOXđường kính 400mmchiều cao 1200mmvật liệu: INOX SU34chân đỡ, nắp đậy kín Việt Nam cái 8,000,000 2 16,000,000 13 Song chắn rác thô 30mmKich thước 30 x 50 cmsắt 10, sơn chống rỉ. Việt Nam cái 6,000,000 1 6,000,000 14 Song chắn rác tinh 5 mmKich thước 30 x 50 cmsắt 6, sơn chống rỉ. Việt Nam cái 5,000,000 1 5,000,000 15 Ống ɸ42 Bình minhdùng cho bùn thải Việt Nam m 16,000 50 800,000 16 Ống ɸ34 Bình minhdùng cho nước thải Việt Nam m 12,000 50 600,000 17 Co bình minh ɸ42 Việt Nam cái 10,000 10 100,000 18 Bơm áp lực 1,5 Hp, mô tơ 2 HP Đài Loanhoặc tương đương bộ 6,000,000 1 6,000,000 19 Ống dẫn dung dịch mềm có bố chịu áp lực Việt Nam m 12,000 100 1,200,000 20 Pep phunvật liệu: đồngcó thể điều chỉnh được tia nước Việt Nam cái 70,000 30 2,100,000 21 Bồn nhựadung tích 1000L Việt Nam cái 1,700,000 1 1,700,000 22 T nối ống vật liệu: bằng đồng Việt Nam cái 22,000 30 660,000 23 Cổ dê siết ốngvật liệu: bằng đồng Việt Nam cái 20,000 50 1,000,000 24 Co bình minh ɸ34 Việt Nam cái 5,000 30 150,000 25 T bình minh ɸ42 Việt Nam cái 10,000 10 100,000 26 T bình minh ɸ34 Việt Nam cái 8,000 15 120,000 27 Van nước bình minh ɸ34 Việt Nam cái 20,000 50 1,000,000 28 Van nước bình minh ɸ42 Việt Nam cái 25,000 30 750,000 29 Keo dán ống bình minh Việt Nam kg 104,000 5 520,000 30 Dây điện CADIVI VC 3,00, ɸ2,00 - 600V Việt Nam m 10,000 100 1,000,000 31 Tủ điện Dùng cho HTXL mùi hôithép hộp, sơn chống rỉ Việt Nam bộ 20,000,000 1 20,000,000 32 Tủ điện điều khiển HTXLNTthép hộp, sơn chống rỉ Việt Nam cái 20,000,000 1 20,000,000 33 CP điện Đài loanhoặc tương đương cái 500,000 10 5,000,000 34 Bóng đèn báo hiệu Việt Nam cái 50,000 10 500,000 35 Timer Đài loanhoặc tương đương cái 400,000 3 1,200,000 36 Phao cơ nướcvật liệu: Sắtsơn chống rỉ Việt nam cái 360,000 5 1,800,000 37 Phao điện máy bơm Việt Nam cái 500,000 3 1,500,000 38 Contactor Đài loan cái 400,000 3 1,200,000 39 Than hoạt tính Việt Nam kg 40,000 100 4,000,000 Cộng hàng 350,000,000 VAT (10%) 35,000,000 Tổng giá thành 385,000,000 Bằng chữ: Ba trăm tám mươi lăm triệu đồng chẵn. CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1. Kết luận Sau thời gian 03 tháng về tìm hiểu, nghiên cứu và đề xuất phương án xử lý nước rỉ rác tại Bô rác Tư Sò, em xin có kết luận như sau: Nước rỉ rác có đặt tính chứa hàm lượng chất hữu cơ khó phân hủy cao, nên áp dụng quá trình xử lý nước rác bằng hệ oxy hóa nâng cao Fenton mang lại hiệu quả tối ưu (đạt 80% hiệu quả khử COD). So với các xử lý nước rỉ rác bằng các phương pháp khác (phương pháp sinh học…), phương pháp oxy hóa nâng cao phù hợp hơn đối với các bô rác có công suất vừa và nhỏ (đạt hiệu quả hơn về mặt kinh tế lẫn kỹ thuật). Nước rỉ rác tại Bô rác Tư Sò được xử lý theo sơ đồ công nghệ 3.1 đảm bảo nước đầu ra đạt chất lượng QCVN 25:2009 BTNMT. Kiến nghị Đặc trưng của nước rỉ rác là rất phức tạp và thay đổi theo thời gian, do đó cần được quan trắc theo định kỳ để có thể kiểm soát được sự thay đổi. Luận văn này chỉ tập trung xử lý nước rỉ rác, còn các vấn đề về mùi, côn trùng,…xin kiến nghị bộ phận chức năng đưa ra giải pháp để hạn chế mức thấp nhất gây tác hại đến môi trường sống xung quanh và ảnh hưởng đến sức khỏe cư dân lân cận. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Tôn Việt Bách, Bài Thuyết Trình Bãi rác Đông Thạnh 12/2010 [2] [3] Bài giảng môn xử lý nước thải – Giảng viên Nguyễn Thị Hường [4] Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải - Trịnh Xuân Lai [5] Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn [6] Quản lý chất thải rắn sinh hoạt thành phố Hồ Chí Minh - Báo cáo khoa học - Chương trình nghiên cứu bảo vệ môi trường - Sở KHCN&MT TP. HCM, 8-1997. [7] Khảo sát, xây dựng mô hình chọn sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý thích hợp nước rò rỉ bãi chôn lấp rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội - Báo cáo khoa học - Sở Giao thông Công chính TP. Hà Nội, 5-1999. [8] Dự án xử lý nước rỉ rác Bô rác Đào Trí – Công ty TNHH MTV ViNa PHỤ LỤC Phụ lục 1.1. Ảnh tổng quát Bô rác Tư Sò, Q7 6 Phụ lục 1.2. Ảnh xung quanh bô rác 6 Phụ lục 1.3. Ảnh xe vận chuyển rác vào Bô rác 6 Phụ lục 1.4. Ảnh rác tập kết lưu chứa tại Bô rác Tư Sò 7