Đề tài Xử lý nước rò rỉ từ bãi chôn lấp

XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ TỪ BÃI CHÔN LẤP GVHD:VÕ ĐÌNH LONG Chuyên đề: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG Sự hình thành nước rò rỉ Thành phần của nước rò rỉ trong BCL Diễn biến thành phần nước rò rỉ Tp cân bằng nước trong BCL hợp vs Tính toán lượng nước rò rỉ NỘI DUNG CHÍNH Công nghệ xử lý nước rỉ rác Kết luận KHÁI NIỆM NƯỚC RỈ RÁC - Nước rò rỉ sinh ra do nước mưa, nước bề mặt chảy tràn, nước tưới tiêu, nước ngầm ngấm vào BCL, hoặc là nước có sẵn trong CTR đem chôn lấp và nước sinh ra từ các phản ứng hóa sinh phân hủy các chất hữu cơ. Nước rò rỉ chứa nhiều tạp chất hoá học. Nước rỉ rác Nước rất cần cho một số quá trình hoá học và sinh học xảy ra trong BCL để phân huỷ CTR Tạo ra xói mòn trên tầng đất nén và lắng đọng trong lòng nước mặt chảy qua.Cũng có thể chảy vào các tầng nước ngầm và các dòng nước sạch - Đầm nén : lượng nước tự do chứa trong CTR được tách ra trong quá trình hình thành nước rò rỉ. - Phân hủy sinh học : một trong những sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học (hiếu khí và kị khí) thành phần hữu cơ của CTR là nước. - Nước bên ngoài : nước bên ngoài thấm vào BCL. Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác. Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô chôn lấp. Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống ô chôn lấp. Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR trước khi được phủ đất hoặc trước khi ô chôn lấp đóng lại. Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp CTR sau khi các ô chôn lấp đã đầy (ô chôn lấp được đóng lại). Ô chôn lấp rác thải 2 Thành phần nước rỉ rác: Bao gồm: BOD5,TOC (total organic carbon), COD,TSS (total suspended solids), N hữu cơ (organicnitrogen), N amoniac (amonia nitrogen), NO3- (nitrat ), Phospho tổng , Phospho ortho, Độ kiềm, pH, Độ cứng:Ca, Mg, K, Na, Cl-, SO42-, Fe tổng…. 3 Diễn biến thành phần nước rỉ rác Thành phần hóa học của nước rò rỉ thay đổi rất lớn tùy thuộc vào tuổi của BCL và thời gian lấy mẫu Ví dụ: nếu lấy mẫu ngay thời điểm diễn ra pha axit hoá của quá trình phân hủy thì mẫu sẽ có pH thấp.Mặt khác pH của mẫu sẽ cao (6.5 – 7.5) khi lấy mẫu trong giai đoạn metan hoá,các giá trị khác như BOD5, TOC, COD, và nồng độ các chất dinh dưỡng trong giai đoan này thấp…. Khả năng phân hủy sinh học của nước rò rỉ biến đổi theo thời gian. Sự thay đổi khả năng phân hủy sinh học của nước rò rỉ có thể quan trắc bằng cách kiểm tra tỷ số BOD5/COD 3 Diễn biến thành phần nước rỉ rác -Do đặc tính của nước rỉ rác biến đổi rất lớn theo thời gian phân hủy nên việc thiết kế hệ thống xử lý nước rò rỉ rất phức tạp. - Ví dụ, thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho BCL mới và BCL đã hoạt động lâu thì hoàn toàn khác nhau. Bảng 9.12: Các thông số phân tích đối với nước rò rỉ 4 Mô tả các thành phần cân bằng nước trong BCL hợp vệ sinh Nước đi vào từ phía trên Độ ẩm của chất thải Độ ẩm trong đất bao phủ bề mặt Nước mất đi từ lớp lót đáy Nước tiêu thụ cho các phản ứng tạo khí bãi rác Nước mất đi do quá trình bay hơi Khả năng giữ nước của bãi rác (độ giữ nước) Nước đi vào từ phía trên: chủ yếu là nước mưa thấm xuyên qua lớp vật liệu bao phủ. Độ ẩm của chất thải: gồm độ ẩm của bản thân CTR và độ ẩm hấp phụ từ khí quyển hay nước mưa khi chứa trong các container. Độ ẩm trong đất bao phủ bề mặt: phụ thuộc vào loại đất bao phủ và mùa trong năm Nước mất đi từ lớp lót đáy: nước mất đi từ lớp lót đáy ô đầu tiên của BCL hay các ô ở trên liền kề với hệ thống thu nước trung gian trong BCL gọi là nước rò rỉ Nước tiêu thụ cho các phản ứng tạo khí bãi rác: nước tiêu thụ trong suốt quá trình phân hủy yếm khí các thành phần hữu cơ của CTR C68H11O50N + 16H2O = CH4 + 33CO2 + NH3 Nước mất đi do quá trình bay hơi: các khí hình thành trong BCL thường ở dạng khí bão hòa. Lượng nước bay hơi thoát ra khỏi BCL có thể tính được từ lượng khí bão hoà hơi nước. Trong đó Pv: áp suất hơi bão hoà của nước ở nhiệt độ T, kg/m2 V: Thể tích, m3 n: số mol khí R: hằng số khí = 8,31 x 10-3 kJ/(mol. oK) T: nhiệt độ, 0K PV.V = nRT. Khả năng giữ nước của bãi rác: là lượng nước có thể giữ lại trong CTR dưới tác dụng kéo xuống của trọng lực. Nước rò rỉ từ các bãi rác Nước rỉ rác là lượng nước trong BCL vượt qua khả năng giữ nước. Khả năng giữ nước của BCL thay đổi phụ thuộc vào trọng tải tác động và có thể tính toán theo công thức sau: Trong đó: FC: khả năng giữ nước của bãi rác. W: trọng tải tác dụng tính lại điểm giữa chiều cao của tầng CTR trong BCL hợp vệ sinh Trong đó: SSW : số gia lượng nước chứa trong rác ở BCL hợp vệ sinh, kg/m3. WSW: độ ẩm trong rác đưa vào chôn ở bãi rác, kg/m3. WTS: độ ẩm trong bùn cống rãnh, kg/m3. WCM: độ ẩm trong vật liệu bao phủ, kg/m3. WB(L) : lượng nước ra đi từ đáy của phần tử * Phương trình cân bằng nước: WA(R): lượng nước đi vào từ trên (đối với các lớp trên, nước đi vào từ trên là lượng mưa rơi), kg/m3. WLG : lượng nước mất đi để tạo thành khí bãi rác, kg/m3. WWV : lượng nước mất đi để tạo thành khí dưới dạng hơi nước bão hòa ở trong bãi rác, kg/m3. WE : lượng nước mất đi bề mặt( kg/m3). 5 Tính toán lượng nước rỉ rác - Trên cơ sở của phương trình cân bằng nước, các số liệu về lượng mưa, độ ẩm của rác trước và sau nén, ta có thể tính sơ bộ lượng nước rò rỉ theo mô hình sự di chuyển một chiều của nước xuyên qua rác nén và đất như sau Trong đó: M: khối lượng rác sinh hoạt trung bình ngày tấn /ngày (cuối giai đoạn thiết kế). W1: độ ẩm của rác sau khi nén = 25%. W2: độ ẩm của rác trước khi nén = 60%. P: lượng mưa ngày lớn nhất của tháng, m/ngày. R: hệ số thoát nước bề mặt, R = 0.15. E: lượng bốc hơi, m/ngày. A: diện tích công tác mỗi ngày lấy ở cuối giai đoạn thiết kế, m2/ngày. 6 Công nghệ xử lý nước rỉ rác Một số đặc điểm của nước rỉ rác Biện pháp xử lý nước rỉ rác Chi tiết chú ý trong khi xử lý nước rỉ rác Một số đặc điểm của nước rỉ rác - Lúc này quá trình tự phân huỷ diễn ra phức tạp, đặc biệt thành phần nitơ trong nước rỉ rác cao dần, làm một số công đoạn chưa được xử lý phát sinh. Do đó, qua một thời gian dài sau khi chôn lấp rác thải, chúng đều mang đặc tính củaloại nước rỉ rác không chứa thành phần có thể được xử lý bằng phương pháp sinh vât học. - Sau khi chôn rác được khoảng 2~3 năm,nước rỉ rác có nồng độ đạt chỉ số tối đa, sau đó có khuynh hướng giảm dần Biện pháp xử lý nước rỉ rác - Nước rỉ rác với các thành phần: chất hữu cơ, chất khó phân hủy, sắc độ có nguy cơ gây ô nhiễm cho mạch nước ngầm và môi trường của nước trên bề mặt, phá huỷ hệ sinh thái - Chính vì thế cần phải thực hiện các biện pháp thích hợp để tổi thiểu hoá lượng phát sinh nước rỉ rác www.quantri.com.vn Company Logo 1 2 3 4 Xây dựng hệ thống mái che để ngăn nước mưa thấm xuống bãi chôn lấp Xây dựng hệ thống chống nước rỉ rác rò rỉ ra ngoài Xây dựng hệ thống đường ống tập trung nước có chất lượng Phát triển công nghệ xử lý nước rỉ rác *Các biện pháp để tổi thiểu hoá lượng phát sinh nước rỉ rác: Rãnh để thu nước rỉ rác giữa ô đóng tạm và ô đang đổ. Cấu tạo của rãnh là lớp lọc ngược, trước khi đóng kín rãnh, người ta sẽ đặt các ống thu nước rác vào đó. Hố thu gom nước rỉ rác www.quantri.com.vn Company Logo Lựa chọn công đoạn xử lý thích hợp Biện pháp đối phó với sự thay đổi chất lượng nước Biện pháp đối phó với sự thay đổi lượng nước Chi tiết chú ý trong khi xử lý nước rỉ rác Lựa chọn công đoạn xử lý thích hợp - Lựa chọn công đoạn xử lý nước thích hợp nhất từ điều kiện dẫn nước theo luật bảo tồn mt chất lượng nước và luật quản lý rác thải và chất lượng nước nguồn theo chất lượng rácthải chôn lấp và quá trình chôn lấp, đến điều kiện thiết kế chất lượng nguồn nước đã định. Biện pháp đối phó với sự thay đổi chất lượng nước - Chất lượng nước rỉ rác thường có nồng độ cao vào thời kỳ đầu mới chôn lấp nhưng sau một thời gian lại có nồng độ thấp hơn. - Ngoài ra, trong thời kỳ đầu mới chôn, quá trình xử lý bằng sinh vật học có vẻ đơn giản nhưng dần dần lại chuyển sang trạng thái khó xử lý bằng phương pháp sinh vật học. Do đó, yêu cầu cần phải chú ý lựa chọn phương thức xử lý sao cho hợp lý. Cần thiết có các biện pháp đối phó như: thay thế phương pháp xử lý sinh vật học vào thời kỳ sau khi chôn lấp bằng hệ thống ngầm, hoặc chuyển sang hệ thống xử lý cao hơn mang tính hóa lý Biện pháp đối phó với sự thay đổi lượng nước - Để khởi động thiết bị xử lý nước rỉ rác ổn định hàng năm, cần thiết phải có thiết bị điều chỉnh nước rỉ rác . - Tiến hành biện pháp thoát nước mưa hiệu quả như: kiểm tra chôn lấp phân chia, lựa chọn đấtlấp ở khâu cuối cùng xem xét phương án làm giảm lượng nước rỉ rác trong khả năng có thể như : cải tiến hệ thống ngăn nước mưa thấm vào tầng chôn lấp Biện pháp chôn lấp vệ sinh kị khí (anaerobic) Biện pháp chôn lấp vệ sinh mang tính kị khí theo hình cách tân Biện pháp chôn lấp mang tính thuần hướng khí Biện pháp chôn lấp mang tính thuần hướng khí theo cách tân Biện pháp chôn lấp mang tính hướng khí Các loại biện pháp về chôn lấp và quản lý nước rỉ rác 1 2 3 4 5 Biện pháp chôn lấp vệ sinh kị khí: Bằng cấu trúc lấp đặt theo “hình thức sandwich” , trạng thái rác thải có cấu trúc với chôn lấp mang tính kị khí . Biện pháp chôn lấp vệ sinh mang tính kị khí theo hình cách tân: Mặc dù cấu trúc xây dựng ống tập trung nước nhằm loại bỏ nước rỉ rác ở tầng cuối cùng khi chôn lấp vệ sinh mang tính kị khí không được hợp lý nhưng lại mang cấu trúc chôn với hàm lượng thành phần nước ít ở tầng cuối. Biện pháp chôn lấp mang tính thuần hướng khí: Làm với cấu trúc đường ra của ống dẫn tập trung nước rỉ rác tiếp xúc với khí quyển, lại vừa được bao quanh bằng sỏi hoặc đá tạp với kích cỡ nhất định tại chu vi đuờng ống dẫn bên trong tầng chôn lấp nên chịu trách nhiệm cung cấp ôxi – hay còn gọi là cấu trúc mang tính hướng khí. Bằng tác dụng của vi sinh vật có tính hướng khí, quá trình phân huỷ rác sẽ được thúc đẩy và nước rỉ rác dễ dàng được thải ra ngoài.(Thích hợp với chôn lấp ở khu đất phẳng). Biện pháp chôn lấp mang tính thuần hướng khí theo hình thức cách tân: Cấu trúc này giúp loại bỏ nước rỉ rác ở tất cả các góc nghiêng trong cấu trúc chôn lấp mang tính hướng khí cũ và tạo chức năng thông khí, thải nhanh nước rỉ rác và mở rộng khu vực mang tính hướng khí,giảm nguy cơ tắc ống dẫn, đặc biệt thích hợp với chôn ở giữa các dãy núi /thung lũng có độ dốc thích hợp. Biện pháp chôn lấp mang tính hướng khí: Trang bị ống tiếp không khí bên ngoài ống tập trung nước trong cấu trúc chôn lấp mang tính thuần hướng khí rồi ép thổi không khí vào bên trong tầng rác thải Hồ chứa nước rỉ rác khổng lồ không có lớp lót chống thấm nằm sát bờ sông. Ảnh: Như Minh Hồ phun khí thuộc giai đoạn 1 hệ thống xử lý nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn đã hoàn tất Xử lý nước rỉ rác thải bằng thực vật Hiện nay, tại nhiều bãi chôn lấp rác ở các thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, lượng nước rỉ rác do không kịp xử lý là rất lớn, gây ô nhiễm môi trường. Việc chuyên chở nước rỉ rác còn gây ô nhiễm cho các nơi xe đi qua, chi phí chuyên chở tốn kém, chưa kể có khi các xe này còn xả "trộm" gây ô nhiễm môi trường sống của người dân. *Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ cánh đồng tưới và cánh đồng lọc: Tận dụng được đất của các bãi chôn lấp rác để làm kinh tế Kết hợp tận dụng xử lý nước rỉ rác để làm nguồn nước tưới dinh dưỡng cho cây Xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ cánh đồng lọc và cánh đồng tưới, trồng các loại cây dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal ngay tại bãi chôn lấp để xử lý nước rỉ rác. Công nghệ cánh đồng tưới (trồng cây có thu hoạch sản phẩm) và cánh đồng lọc (trồng cây không thu hoạch sản phẩm) sử dụng thực vật để xử lý nước thải dựa trên nguyên lý mỗi loại thực vật có hệ vi sinh vật riêng, có thể xử lý các chất hữu cơ trong tự nhiên để hình thành chất khoáng đạt yêu cầu hấp phụ của cây trồng. Những cây này qua bộ rễ, phản ứng đồng hóa của thực vật có thể xử lý các chất ô nhiễm có trong nước. Ngoài ra, qua bộ lá, thực vật còn có thể xử lý được khí thải, mùi hôi và khí CO2 có trong nước thải. Thành phần nước rỉ rác có chứa nồng độ pH, COD, BOD, a-xít, kim loại nặng... rất cao. Còn cỏ vetiver có bộ rễ chứa nhiều vi khuẩn và nấm, có khả năng xử lý chất thải gây ô nhiễm cho môi trường Cỏ vetiver  Nhờ vậy mà cây có thể mọc nhanh trên những vùng đất nghèo dinh dưỡng hoặc đất bị nhiễm độc kim loại nặng trong những điều kiện khắc nghiệt như hạn hán, sương muối, nước mặn, nước có hóa chất, độc chất. Tương tự, cây dầu mè cũng có thể sinh trưởng và phát triển trong môi trường ô nhiễm. Loại cây này đã được trồng thử nghiệm cải tạo môi trường bị nhiễm độc đi-ô-xin tại Huế và Cần Thơ. Cây dầu mè Hệ thống thu gom nước rỉ rác ở bãi chôn lấp của một số nhà máy: a) Thành phần hệ thống thu gom nước rác bao gồm: Tầng thu nước rác. Hệ thống ống thu gom nước rác. Hố thu nước rác.b) Tầng thu nước rác bao gồm 2 lớp vật liệu trãi đều trên toàn bộ bề mặt đáy ô chôn lấp. Yêu cầu của mỗi lớp như sau: Lớp dưới: Đá dam nước, độ dày 20 – 30 cm. Lớp trên: Cát thô, độ dày 10 – 20 cm.c) Mỗi ô chôn lấp phải có hệ thống thu gom nước rác riêng. Hệ thống thu gom nước rác của mỗi ô chôn lấp được thiết kế như sau: Có một hay nhiều tuyến chính chạy dọc theo hướng dốc của ô chôn lấp. Các tuyến nhánh dẫn nước rác về tuyến chính. Tuyến chính dẫn nước rác về hố thu để bơm hay dẫn thẳng vào công trình xử lý nước rác.  Trên mỗi tuyến ống, cứ 180 – 200 m lại có một hố gas để phòng tránh sự tắc nghẽn đường ống. Hố gas thường được xây bằng gạch, có kết cấu chống thấm. Kích thước hố gas 800 mm x 800 mm x 800 mm. Ống được đục lỗ với đường kính từ 10 – 20 mm trên suốt chiều dài ống với tỷ lệ lỗ rỗng chiếm từ 10 – 15% diện tích bề mặt ống. Đường ống thu gom nước rác cần đảm bảo độ bền hoá học và cơ học trong suốt thời gian vận hành bãi chôn lấp. Độ dốc của mỗi tuyến ống tuỳ thuộc vào địa hình đáy chôn lấp nhưng không nhỏ hơn 1%.d) Hố thu nước rác: Đối với bãi chôn lấp mà nước rác từ hệ thống thu gom nước rác không hay khó tự chảy vào công trình xử lý nuớc rác, phải thiết kế các hố thu nước rác. Số lượng, chiều sâu hố thu tuân theo các tiêu chuẩn hiện hành về công trình xử lý nước rác.e) Hố thu nước rác phải có kết cấu vững chắc, có thể sử dụng lâu dài đồng thời phải bảo đảm khả năng chống thấm nước rác. Hệ thống thu gom nước rỉ rác ở bãi chôn lấp của một số nhà máy: Công nghệ xử lý nước rỉ rác tại công trường Gò Cát: Được xử lý qua 4 bậc. Bậc 1: xử lý sơ bộ loại bỏ canxi kết hợp xử lý sinh học kị khí bằng bể xử lý kị khí với dòng chảy ngược qua đệm bùn (bể phản ứng UASB). Ngăn trộn nhận nước rác thô và nước tuần hoàn từ bể UASB. Từ đây nước thải được đưa qua tháp khử canxi. Bậc 2: xử lý sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (ASP) kết hợp với quá trình Nitrate hoá và khử Nitrate để giảm thiểu BOD, COD và nitơ tổng. Bậc 3: xử lý hoá - lý bằng keo tụ - tạo bông - kết tủa - lắng và lọc cát. Bậc 4: xử lý bằng các quá trình lọc (vi lọc và lọc nano). Tại bước xử lý này nước rỉ rác được bơm từ bãi chôn lấp vào xử lý bậc 1 với lưu lượng 400m3/ngày. Nước sau khi xử lý được xả ra môi trường đạt tiêu chuẩn cho phép. Nhà máy xử lý nước Bàu Cát 7 KẾT LUẬN Hiện nay, tỷ lệ xử lý rác thải bằng phương pháp thiêu đốt đang ngày càng gia tăng. Nước rỉ rác ở khu xử lý rác chứa hàm lượng chất vô cơ và COD/BOD cao đã làm xuất hiện mới chất khó phân huỷ. Tất cả các hệ thống như: xử lý sinh vật, lọc kết tủa, hấp thụ than hoạt tính vẫn không thể loại bỏ chất vô cơ và các chất như: kim loại, chất khó phân huỷ cũng không được loại bỏ triệt để dẫn đến hiện tượng nước rỉ rác bị đọng lại. * Các nghiên cứu về vấn đề xử lý nước rỉ rác mang tính hiệu quả đã và đang được thực hiện ở trong và ngoài nước. Gần đây, dựa trên kết quả nghiên cứu trong thời gian qua, những phương pháp xử lý mới đã được đưa ra nhưng biện pháp xử lý triệt để với lượng nước rỉ rác bị biến chất theo thời gian và chất lượng nước vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm - Vấn đề đặt ra hiện nay là: việc xử lý nước rỉ rác mang tính ổn định trong một công đoạn nhất định rất khó, đồng thời chi phí cho việc xử lý lại quá cao. - Để có thể xử lý đồng thời các loại chất có hại và nitơ có trong nước rỉ rác, cần phải kết hợp đúng đắn giữa công đoạn xử lý sinh vật với công đoạn xử lý hóa lý. Với nitơ xử lý bằng công đoạn sinh vật học, với các chất hữu cơ còn sót lại xử lý bằng công đoạn hóa lý sẽ đem lại hiệu quả. - Do đặc tính khác với nước rỉ rác có nồng độ chất vô cơ cao, BOD thấp, lại chứa chất khó phân huỷ nên phương pháp xử lý thường dùng như hiện nay (chủ yếu dùng phương pháp sinh vật) sẽ dễ dàng phát sinh nhiều khó khăn trong công tác xử lý - Chính vì thế công nghệ xử lý nước rỉ rác sau này vẫn đang tiếp tục được nghiên cứu chủ yếu là các phương pháp nhằm xử lý cao độ nước rỉ rác như: tách các loại chất đioxin, vô cơ, chất dinh dưỡng, chất khó phân huỷ. Trong đó, những nghiên cứu và nhu cầu của thị trường về phương pháp RO (phương pháp thẩm thấu ngược), than hoạt tính đang được mong đợi. Trạm xử lý nước rỉ rác công suất cao Các ô chôn lấp đóng tạm - hố điều hòa và khu xử lý nước rỉ rác  THE END CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE…!