KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Sơ lược về nhà máy và quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác thải của
4.1.1 Sơ lược về bãi chôn lấp
Bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Sơn, Sóc Sơn, Hà Nội, cách trung tâm Hà Nội 45km về phía Bắc và cách sân bay Nội Bài 15km về phía Đông Bắc Bãi chôn lấp này cũng nằm cách đường quốc lộ 3A khoảng 3km về phía Tây và cách sông Công 2km về phía Đông.
Hình 4.1 Địa điểm xây dựng bãi rác Nam Sơn
BCL Nam Sơn hoạt động từ năm 1999 với diện tích hoạt động 83,4ha.
- Hoạt động gồm 2 giai đoạn:
- Công suất thiết kế: 3500 tấn rác/ngày.
- Trạm cân điện tử 60 tấn
- Khối lượng rác tiếp nhận 4200 tấn rác/ngày.
- Số lượt xe chở rác: 450
Rác thải chủ yếu được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh, với thành phần chính là rác thải vô cơ Mặc dù có một lượng nhỏ rác hữu cơ như xác động thực vật và thức ăn thừa chưa được phân loại, nhưng chúng lại là nguyên nhân gây ô nhiễm nước rỉ rác do phân hủy Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới mưa nhiều của Việt Nam, việc chôn lấp rác thải ở môi trường kị khí dẫn đến việc tạo ra lượng nước rỉ rác lớn Tuy nhiên, do tỷ lệ rác hữu cơ thấp, nồng độ ô nhiễm tại các bãi chôn lấp này không cao như ở các bãi rác không được xử lý đúng cách.
BCL Nam Sơn được thành lập với nhiệm vụ tiếp nhận và xử lý chất thải rắn sinh hoạt từ thành phố Hà Nội và các huyện lân cận Công ty TNHH một thành viên môi trường đô thị Hà Nội đảm bảo vận chuyển và xử lý nước rỉ rác theo quy trình công nghệ hiện đại, nhằm bảo vệ vệ sinh môi trường.
Bãi rác Nam Sơn, thành lập từ năm 1999, có diện tích gần 85 ha và công suất xử lý lên đến 4.200 tấn rác mỗi ngày Bãi rác hoạt động liên tục 24/24h, thu gom rác từ 27 đơn vị thu gom và vận chuyển rác trong khu vực.
Hà Nội bao gồm 12 quận: Ba Đình, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Đống Đa, Thanh Xuân, Hoàng Mai, Tây Hồ, Cầu Giấy, Nam Từ Liêm, Bắc Từ Liêm, Long Biên, và Hà Đông, cùng với 10 huyện: Hoài Đức, Thanh Trì, Gia Lâm, Mê Linh, Đông Anh, Sóc Sơn, và Chương Mỹ.
Nam Sơn hàng ngày tiếp nhận hàng chục tấn rác thải công nghiệp và rác thải nguy hại như vải vụn, nhựa, dầu thải và chất thải y tế Để xử lý, khu vực này phải sử dụng lò đốt loại nhỏ nhằm hóa rắn trước khi tiến hành chôn lấp.
4.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước rỉ rác
Công nghệ xử lý hiện đang được áp dụng tại nhà máy như sau:
Hình 4.2 Sơ đồ vận hành hiện tại của trạm
Hệ thống xử lý nước rỉ rác sử dụng vôi để điều chỉnh pH Nước rỉ rác từ các hồ chứa được bơm vào bể trộn, nơi nước thải được khuấy trộn với vôi cục bằng máy gắp vôi và được sục khí để đạt được mức pH từ 11,5 đến 12.
-Nước thải sau đó tự chảy sang bể lắng cặn vôi và được chia làm hai đường tự chảy điều khiển lưu lượng bằng van tay sang hai bể:
+ Bể điều chỉnh pH để cấp nước thải cho tháp stripping hệ 2
+ Bể đệm 1, ngăn lắng để cấp nước thải cho tháp stripping hệ 1
-Tại tháp Stripping, cùng với quá trình thổi khí để loại bỏ nito trong nước.
-Nước sau khi loại bỏ một phần nito sẽ được đưa về mức 7,5-8 và sục khí khuấy trộn
-Tiếp theo chuyển sang cụm công trình sinh học gồm có bể SBR,
UASB và Aeroten (tùy theo trạm) Sau quá trình sinh học, nước sẽ được tách cặn và đưa vào thiết bị keo tụ tuyển nổi
NướcthảiN Bể sục vôi Lắng cặn vôi Stripping
Lắng Công trình sinh học Selector
Fenton Lắng Khử trùng bằng clo
Sau khi thực hiện công trình sinh học, nước thải được đưa vào nhóm bể xử lý oxy hóa, nơi các hóa chất H2SO4 được thêm vào để giảm pH xuống mức 2.
Sau khi trộn đều H2O2 và Fe2SO4, nước thải sẽ được chuyển từ bể phản ứng oxy hóa sang bể trung hòa Tại đây, NaOH sẽ được bổ sung để điều chỉnh pH về mức 7-7,5.
-Nước sau trung hòa được bơm lên thiết bị keo tụ & tuyển nổi Semultech Nước ra từ máng thu của thiết bị semultech chảy về bể lọc cát.
-Cuối cùng nước được lọc than hoạt tính và khử trùng bằng Javen
Các tồn tại chính hiện tại của nhà máy là:
Hệ điều khiển hiện tại, bao gồm sensor pH, DO, bộ điều khiển và bơm định lượng, đã xuống cấp và hư hỏng, gây ra sự vận hành không chính xác theo yêu cầu thiết kế Do đó, cần tiến hành kiểm tra, sửa chữa và thay mới các hạng mục này Việc vận hành bằng tay sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ chính xác của toàn bộ hệ thống.
Hệ thống đầu vào sử dụng vôi với hàm lượng cặn lớn, kết hợp với quy trình lắng không hiệu quả, khiến cặn vôi theo dòng nước thải vào các giai đoạn xử lý tiếp theo Điều này làm giảm hiệu quả của các giai đoạn xử lý sau.
Hệ thống phân phối nước và đệm trong quy trình xử lý Nitơ đã bị hư hỏng và tắc nghẽn, dẫn đến hiệu suất không đạt yêu cầu thiết kế ban đầu Kết quả là nồng độ chất ô nhiễm trong giai đoạn tiếp theo cao hơn mức cho phép, gây ảnh hưởng đến hoạt động vận hành.
Hệ thống Aerotank và SBR gặp khó khăn trong việc xử lý nước thải do nồng độ chất ô nhiễm từ các giai đoạn trước không đạt yêu cầu, cùng với lượng cặn vôi lớn Điều này dẫn đến hiệu suất hoạt động kém, vi sinh hiếu khí có dấu hiệu chết, và hệ thống phân phối khí hoạt động không đồng đều và không hiệu quả do bị hư hỏng.
Các hệ thống bơm nước thải: hiện đang hoạt động kém hiệu quả, đã được quấn lại động cơ nhiều lần.
Trạm Nam Sơn đã trải qua nhiều giai đoạn xây dựng, nâng cấp và sửa chữa, dẫn đến việc áp dụng công nghệ xử lý không đồng bộ Cụ thể, một số phần sử dụng công nghệ UASB, trong khi các phần khác áp dụng công nghệ SBR, gây khó khăn cho người vận hành trong việc quản lý chất lượng nước sau xử lý.
4.1.3 Hiện trạng bãi xử lý rác thải Nam Sơn
Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại BCL Nam Sơn như sau:
Bảng 4.1 Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại BCL Nam Sơn
TT Ô chôn lấp Cao độ chứa
Dung tích còn chứa được
(Báo cáo của Nam sơn)
* Công tác xử lý nước rỉ rác
Hệ thống thu gom nước rác được thiết kế với các ống HDPE D200 đục lỗ, lắp đặt ở đáy các ô chôn lấp Những ống này được đặt trong rãnh có lớp đá nhằm thu gom nước rác, sau đó dẫn về các giếng thu gom tập trung Tại đây, máy bơm nước rác sẽ bơm nước về hồ chứa và các trạm xử lý, đảm bảo quy trình xử lý nước rác hiệu quả.
Mỗi ô chôn lấp được bố trí các hố nhỏ 3-4m 2 để đặt máy bơm nước rác về trạm xử lý nước rác và các ô chứa
Các ô chôn lấp đã hợp nhất 4, 5, 6, 7 và 8 nên phương án thu gom nước rỉ rác phát sinh tại ô hợp nhất này như sau:
+ Trên mỗi ô chôn lấp được xây dựng 2 trạm bơm Tổng cộng có 10 trạm bơm nước rỉ rác.
+ Trạm bơm sử dụng ống BTCT D00mm.
Đánh giá hiệu quả xử lý nước rỉ rác
4.2.1 Số liệu thành phần của nước rò rỉ trong bãi rác
Mức độ ô nhiễm của nước rò rỉ từ bãi rác rất cao, đặc biệt là trong giai đoạn đầu khi hàm lượng chất hữu cơ còn lớn Mặc dù rác thải đã qua xử lý sơ bộ, nhưng thành phần hữu cơ vẫn còn đáng kể Do đó, nước rỉ rác cần được xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường để bảo vệ nguồn nước và hệ thủy sinh xung quanh khu vực bãi chôn lấp.
Chất lượng nước rò rỉ từ bãi rác phụ thuộc vào thành phần của rác thải, bên cạnh đó còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như loại bãi rác, phương pháp chôn lấp, kích thước bãi rác và thời gian chôn lấp Nồng độ các thành phần trong nước rò rỉ đã được thống kê và mô tả chi tiết trong bảng 4.2.
Bảng 4.2 Số liệu về thành phần của nước rò rỉ trong bãi rác
(Nguồn: Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường)
Kết quả phân tích cho thấy nước rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn hiện đang có chỉ số ô nhiễm nghiêm trọng, với nồng độ COD cao và tỷ lệ BOD5/COD luôn nhỏ hơn 0,3 Bãi chôn lấp này đang trong giai đoạn chuyển tiếp từ pha axit sang pha metan, với sự chiếm ưu thế của pha metan, điều này cho thấy sự gia tăng của các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học hoặc không thể phân hủy tự nhiên, gây ảnh hưởng lớn đến môi trường.
Bảng 4.2 cho thấy tất cả các chỉ tiêu phân tích đều vượt tiêu chuẩn cho phép, với nồng độ ô nhiễm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và có sự chênh lệch lớn giữa hai mùa Vào mùa khô, lượng mưa ít dẫn đến nước rỉ rác phát sinh rất ít, với nồng độ ô nhiễm thấp hơn so với mùa mưa Ngược lại, mùa mưa có lượng nước rác phát sinh nhiều do lượng mưa lớn, khiến nước mưa thấm sâu vào bãi chôn lấp, gây ra hiện tượng thấm nước ô nhiễm ra ngoài, đặc biệt khi lượng mưa tăng.
Vào đầu mùa mưa, độ ẩm trong ô chôn rác tăng cao, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ trong rác nhanh chóng hơn so với mùa khô.
Vào đầu mùa mưa, nồng độ ô nhiễm nước rỉ rác thường cao hơn so với mùa khô do lượng nước rác phát sinh nhiều hơn Mùa mưa kéo dài dẫn đến việc nước rỉ rác trong mương và hố thu rác bị pha loãng, làm giảm dần nồng độ các chất ô nhiễm Đến mùa khô, nồng độ ô nhiễm sẽ thấp hơn đáng kể.
Hình 4.7: Biểu đồ diễn biến pH đầu vào
Nước rỉ rác đầu vào có pH tương đối đạt chuẩn theo quy định của Bộ Tài nguyên và Môi trường, ngoại trừ mẫu nước thải số 6 với pH vượt ngưỡng 9 Nguyên nhân của tình trạng này là do bãi rác tập trung chứa nhiều loại rác thải khác nhau, gây khó khăn trong việc kiểm soát pH của nước rỉ rác.
Hình 4.8: Biểu đồ diễn biến COD đầu vào
Hình 4.8 cho thấy chỉ số BOD đầu vào của nước rỉ rác vượt quá tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt là ở mẫu nước thải số 4, 5, 6, với mức cao hơn 24 lần so với tiêu chuẩn Việc xử lý nước rỉ rác có hàm lượng BOD cao sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc áp dụng công nghệ, đặt ra thách thức lớn cho việc cải tiến công nghệ xử lý nước thải.
Hình 4.9: Biểu đồ diễn biến BOD 5 đầu vào
BOD5 của mẫu nước thải số 4, 5, 6 vượt tiêu chuẩn cho thấy mức độ phân hủy chất hữu cơ rất cao Nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng BOD5 có thể là do lượng mưa trong thời điểm này cao hơn, tạo ra nhiều nước rỉ rác hơn so với các thời điểm khác trong năm.
Hình 4.10: Biểu đồ diễn biến Nitơ đầu vào
Biểu đồ ni tơ cho thấy sự chênh lệch rõ rệt trong kết quả, với mức gần đạt chuẩn ở các mẫu nước thải đầu, nhưng lại tăng cao ở các mẫu nước rỉ rác sau này Nguyên nhân của hiện tượng này được giải thích tương tự như các chỉ số trước đó, đó là do lượng mưa nhiều và lượng rác thải trong thời điểm này có thể cao hơn so với các thời điểm khác trong năm.
Hình 4.11: Biểu đồ diễn biến Amoni đầu vào
Biểu đồ cho thấy nồng độ amoni trong mẫu nước rỉ rác số 1 đến 3 chỉ cao gấp 3 lần so với mức chuẩn cho phép Tuy nhiên, ở mẫu nước rỉ rác số 4, 5, 6, nồng độ này đã tăng lên gấp 8 lần so với chuẩn Nguyên nhân của sự gia tăng này được giải thích bởi các yếu tố như thời tiết và khối lượng rác thải vào bãi xử lý không đồng đều.
4.2.2 Kết quả phân tích mẫu nước đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn
Bảng 4.3 Kết quả phân tích mẫu nước đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn Chỉ tiêu
(Nguồn: Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường)
Theo bảng 4.3, chất lượng nước rỉ rác đầu ra tại BCL rác thải Nam Sơn đã đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 25:2009/BTNMT Tuy nhiên, các chỉ tiêu như COD và BOD5 vẫn còn cao, gần sát với ngưỡng quy định Cụ thể, COD dao động từ 25-200 mg/l, BOD5 từ 13-96 mg/l, trong khi tổng nito và NH4+ nằm trong giới hạn cho phép.
4.2.3 Đánh giá chất lượng nước sau xử lý so sánh với QCVN 25:2009/ BTNMT
Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện COD sau xử lý
Qua kết quả trên cho thấy, 5/6 mẫu nước rỉ rác sau xử lý đạt quy chuẩn
Theo quy định 25:2009/BTNMT, các mẫu nước thải NT07, NT10, NT11 vẫn cho thấy nồng độ COD cao, gần đạt mức giới hạn cho phép Chất lượng nước đầu ra có sự biến động rõ rệt theo từng mùa trong năm.
Trong mùa khô, chất lượng nước tương đối ổn định, nhưng khi mùa mưa đến, nồng độ chất ô nhiễm tăng lên, dẫn đến sự biến động trong chất lượng nước đầu ra Dù vậy, hầu hết mẫu nước xả ra môi trường vẫn đạt tiêu chuẩn về nồng độ COD cho phép.
Hình 4.13 Diễn biến nồng độ BOD 5 sau xử lý
Tất cả 100% mẫu nước sau khi xử lý đều đạt tiêu chuẩn về nồng độ BOD5 cho phép xả thải ra môi trường Chất lượng nước rỉ rác đầu ra có sự biến động theo mùa, với nồng độ BOD5 tăng từ mùa khô sang đầu mùa mưa và giảm dần khi mùa mưa kéo dài Nồng độ BOD5 ghi nhận thấp nhất là 13 mg/l và cao nhất vào đầu mùa mưa là 96 mg/l Tất cả các mẫu nước sau xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí và keo tụ tạo bông đều đáp ứng tiêu chuẩn QCVN25:2009/BTNMT trước khi được thải ra môi trường tiếp nhận.
Hình 4.14 Diễn biến nồng độ NH 4+ trong nước rỉ rác sau xử lý