TRƯỜNG ĐẠI HỌC s u PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC

===goB3o8===

VŨ THỊ NGỌC BÍCH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC RỈ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾU - HIẾU KHÍ
KẾT HỢP
SỬ DỤNG
VẬT
LIỆU
EBB CẢI TIẾN
•
•
•
•

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

Người hướng dẫn khoa học
ThS. HOÀNG LƯƠNG

HÀ NỘI - 2015


Trường ĐHSP Hà Nội 2



Khóa luận tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bài khóa luận tốt nghiệp này là công trình nghiên cún
của cá nhân, được thực hiên trên cơ sở nghiên cứu thực tiễn dưới sự hướng dẫn
khoa học của ThS. Hoàng Lương.
Các số liệu và những kết quả trong khóa luận là hoàn toàn trung thực, do
chính cá nhân em tiến hành thí nghiệm.
Một lần nữa, em xin khắng định về sự trung thực của lời cam kết trên.

Hà Nội, thảng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện

Vũ Thị Ngọc Bích

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH M ỤC CÁC K Í H IỆU , C H Ữ V IẾT TẮ T

BOD (Biochemical oxygen Demand)


VFA (Volatile Fatty Acids)

Axit béo dễ bay hơi

vsv

Vi sinh vât

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

MỤC LỤC

MỞ Đ À U ............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1........................................................................................................................3

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN c ứ u ......................................................... 3
1.1. Tổng quan về nước 1'ỉ r á c ..................................................................................... 3
1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác...............................................................................3
1.1.2. Phân loại nước rỉ rá c ..................................................................................... 4
1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác........................................................... 4
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tĩnh chất nước rỉ r á c ................... 5
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ r á c ........................................... 7
1.2.1. Hiện trạng xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài.................................................. 8

30
3.2 Ket quả thực nghệm với nước rỉ rác tại Nam Sơn (Sóc Sơn - Hà N ộ i)... 31
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................................... 33
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................34
PHỤ L Ụ C ....................................................................................................................... 36

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trưng mộtsố thông số của nước rác theo loạihình
bãi chôn lấp ......................................................................................................................5
Bảng 1.2: Thành phần nước rỉ rác mới và nước rỉ rác c ũ ........................................5
Bảng 1.3: Hiệu suất xử lý của công nghệ EBB tại Mayur Vihar, Ấn Đ ộ ........... 17
Bảng 2.1: Các thành phần phần chủ yếu trong rác thải sinh hoạt (đơn vị: kg).„ 23
Bảng 3.1 : Ket quả khảo sát khả năng xử lý Amoni của hệ chạy nước rỉ rác tự ủ
28
Bảng 3.2: Ket quả khảo sát khả năng xử lý Amoni trong nước rỉ rác ở bãi rác
Nam Sơn...........................................................................................................................31

Vũ Thị Ngọc Bích

Lớp K37C - Hóa học



Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
MỞ ĐÀU
> Sự cần thiết của đề tài

Nước ta đang mạnh mẽ bước vào thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Bên cạnh sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế nói chung và công nghiệp hóa
nói riêng thì vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đáng lo ngại, đe dọa đến
sự phát triển bền vững. Lượng chất thải rắn ngày càng tăng, mức độ ô nhiễm
ngày càng nghiêm trọng. Trong đó chất thải rắn có thành phần, tính chất phức
tạp, gây ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí xung quanh khu vực đổ thải,
đặc biệt là nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp chất thải rắn có nồng độ chất ô
nhiễm rất cao do đó cần phải có biện pháp xử lý thích hợp, nhằm giảm thiểu
lượng chất ô nhiễm thải ra môi trường nhằm bảo vệ môi trường.
Hiện nay, chất thải rắn phát sinh tại các đô thị vẫn chưa được xử lý triệt
đế, đặc biệt là nước rò rỉ từ các bãi chôn lấp chất thải rắn. Chôn lấp vẫn là giải
pháp phổ biến trong xử lý chất thải rắn đô thị ở Việt Nam do kỹ thuật đon giản
và chi phí xử lý thấp. Tuy nhiên, trong rác thải có một số thành phần rác thải có
khả năng mang theo các hợp chất độc hại như: các vật liệu sơn, pin thải, dầu
máy, các hóa chất, rác thải độc hại trong công nghiêp, thương mại... có thể mang
theo các kim loại nặng và các hợp thành phần hữu cơ độc hại, khó phân hủy sinh
học.
Các bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam hiện nay đang phát sinh lượng
nước rỉ rác lớn do độ ẩm tự’ nhiên, nước mưa và các quá trình hóa sinh, trong đó
chứa các loại thành phần hữu cơ độc hại cao và khó phân hủy sinh học. Neu
không được xử lý tốt, nước rỉ rác sẽ ngấm vào nước mặt, nước ngầm, gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Mục đích của đề tài
Trên cơ sở thực tế hiện trạng nước rỉ rác, thu thập số liêu, thực hiện quá
trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp thiếu - hiếu khí kết họp sử dụng vật
liệu EBB; trước tình hình môi trường xung quanh bị ô nhiễm gây ảnh hưởng đến
sức khỏe con người, môi trường sống sinh vật; nên mục tiêu của đề tài này là xử
lý làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác để tạo môi trường
sống trong lành và sạch sẽ.

nước rác
- Nước gia nhập từ bên ngoài (nước mưa, nước ngầm), nước từ vật liệu phủ,
nước từ bùn.
- Nước thoát ra từ độ ẩm rác (bản thân chất thải nhất là chất thải đô thị cũng
chứa một hàm lượng ẩm, trong quá trình đầm nén nước tách ra khỏi chất thải và
gia nhập vào nước rác).
Lượng rác sinh ra phụ thuộc vào:
- Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu,
lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến nước rác sinh ra.
- Khu vực chôn lấp.

Vũ Thị Ngọc Bích

3

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Độ ẩm chất thải chôn lấp.
- Kĩ thuật xử lí đáy bãi chôn lấp và hệ thống kiểm soát nước mặt.
Ngoài ra, tốc độ phát sinh nước rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn
hoạt động khác nhau của bãi rác.
1.1.2. Phân loại nước r í rác
Theo đặc điểm và tính chật, nước rác được phân làm 2 loại:
- Nước rác tươi, nước rác khi không có mưa.
- Nước rác khi có nước mưa: mưa thấm qua bãi rác và hòa lẫn nước rác.

Bảng 1.1: Bảng số liệu về đặc trưng một số thông số của nước rác theo loại
hình bãi chôn lấp [3]:
Thông

Đ.vị

số

Bãi rác mới
Yêu

Mạnh

Bãi rác trung bình
Yêu

Mạnh

500

2500

Bãi rác lâu năm
Yêu

Mạnh

TSS

mg /1


20000

200

1000

Tông N

mgN/1

500

1500

Tông p

mgP/1

5

100

5

10

n h 4+

mgN/1


Nông độ VFA cao

Nông độ VFA thâp

pH nghiêng vê tính axit

pH trunh tính hoặc kiêm

Vũ Thị Ngọc Bích

5

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2
BOD cao

BOD thâp

Tỷ lệ BOD/COD cao

Tỷ lệ BOD/COD thâp

Nồng độ NH4+và nitơ hữu cơ cao

Nồng độ NH4+ nhỏ

phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình, vật liệu phủ, thực vật
phủ...
d, Độ ẩm rác và nhiệt độ

Vũ Thị Ngọc Bích

6

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

Độ ẩm và nhiệt độ là một trong các yếu tố quyết định thời gian hình thành
nước 1'ỉ rác nhanh hay chậm. Độ ẩm trong rác càng cao thì nước rỉ rác sẽ được
hình thành nhanh hơn. Đồng thời nhiệt độ càng cao thì phản ứng phân hủy chất
thải rắn trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước 1'ỉ rác có nồng
độ ô nhiễm cao hơn.
1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rỉ rác
Nước rỉ rác cũng là một loại nước thải chứa các chất hữu cơ, khó phân
hủy, có nguy cơ gây ô nhiễm cho nguồn nước ngầm, nước trên bề mặt và môi
trường xung quanh, phá hủy hệ sinh thái. Do đó cần phải thực hiện các biện
pháp xử lý đế tối ưu hóa lượng nước rỉ rác phát sinh như:
- Xây dựng hệ thống mái che để ngăn ngừa nước mưa thấm xuống bãi chôn lấp.
- Xây dựng hệ thống chống nước 1'ỉ rác rò 1'ỉ ra ngoài.
- Xây dựng hệ thống đường ống tập trung nước có chất lượng
- Phát triển công nghệ xử lý nước 1'ỉ rác
Hiện nay đã có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải đang được ứng dụng trong

Membrane) và cũng có hiệu quả đáng kể, tuy nhiên cũng cần chú ý đến nhược
điếm của phương pháp này trước khi xử lý nhằm ngăn ngừa tích tụ bẩn do các
chất vô cơ và hữu cơ.
Do đó, để mang lại tính kinh tế trong quá trình xử lý nước rỉ rác cần phải
biết cách kết họp giữa các phương pháp xử lý mang tính sinh vật học với
phương pháp mang tính vật lý - hoá học.
1.2.1. Hiện trạng x ử lý nước r ỉ rác ở nước ngoài
Hiện nay trên thế giới với mục đích bảo vệ môi trường, các nước Nhật
Bản, Mỹ, Hàn Quốc đã có hướng nghiên cứu mới đó là tăng cường sự phân hủy
rác tại các bãi chôn lấp bằng biện pháp tái tuần hoàn nước rỉ rác chứa nhiều oxy.
Với nước rỉ rác tuần hoàn có hàm lượng oxy tự do hoặc liên kết dưới dạng
sunfat, nitrat cao, vi khuẩn sẽ lấy oxy từ đó để phân hủy hiếu khí hoặc thiếu khí
(thông qua các quá trình khử sunfat, khử nitrat...) các chất hữu cơ trong rác thải.
Ngoài ra, một trong những phát kiến gây được sự chú ý lớn trong việc
quản lý chất thải rắn trên thế giới là chôn lấp với công nghệ hoạt hóa sinh học.
Công nghệ này đã thay đổi mục đích của một bãi chôn lấp chỉ với chức năng lun
giữ chất thải một cách thông thường thành một hệ thống xử lý chất thải hiệu quả.
Phương pháp này được ứng dụng ở các nước Anh, Đức, Mỹ... từ cuối nhũng
năm 90 của thế kỷ 20 cho đến nay và đem lại hiệu quả cao cho công tác xử lý
chât thải rắn đô thị.
a, Xử lý nước rỉ rác tại Mỹ
Công ty DEQ (Mỹ) đã xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác:
- Đánh giá lưu lượng nước thải sinh ra từ bãi 1'ác.

Vũ Thị Ngọc Bích

8

Lớp K37C - Hóa học


- Kĩ thuật ngưng tụ và kết tủa (bốc hơi chân không, kết tinh thu hồi muối, li
tâm, sâý bốc hơi).
♦> Hãng Kubota Corporation phát triển công nghệ:

Vũ Thị Ngọc Bích

9

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

- Công nghệ chống kết tủa các chất lắng đọng từ nước rác trong đường ống
hoặc trong nguồn nước nhận.
- Công nghệ xử lý sinh học (tiếp xúc sinh học, đĩa quay sinh học để xử lý chất
hữu cơ có nồng độ thấp).
- Khử nitrat nếu cần thiết (khi đốt họp chất nitơ đã chuyển thành nitrat).
- Tách loại các chất hữu cơ, sử dụng biện pháp keo tụ với sắt (III) Clorua để
tách một phần chất hữu cơ, màu làm giảm tải cho giai đoạn hấp phụ trên than
hoạt tính ghép nối sau đó.
- Công nghệ thuận lợi cho giai đoạn vận hành bảo trì tiết kiệm năng lượng.

Hình 1.1: Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác từ chất thải công
nghệp ở Tokyo
c, Xử lý nước rỉ rác tại Hàn Quốc:
Ớ các bãi rác sinh hoạt có khoảng 50 điểm dùng cách xử lý sinh học
trước rồi sau đó dẫn về trạm xử lý chung; 92 điểm đưa thẳng nước rác về trạm

một phần cặn không tan, hoạt động không ổn định. Các hệ xử lý tại Hà Nội,
thành phố Hồ Chí Minh được xây dựng quy mô và đầy đủ hon, điển hình là một
số công nghệ sau:
❖ Trạm xử lý nước rỉ rác tại Tây Mỗ - Hà Nội:
Trạm được xây dựng từ năm 1998 với công nghệ sinh học đơn giản đã hoạt
động không hiệu quả ngay sau khi vận hành, thành phần nước thải đầu vào và
đầu ra hầu như không thay đổi và từ đó đến nay trạm không được vận hành.
♦> Trạm xử lý nước rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội:
- Trạm được xây dựng từ năm 2000 với sự kết họp của tuyển nổi và xử lý sinh
học nhưng sau khoảng 2 tháng vận hành xử lý kém hiệu quả và sau khi đã có
nhũng hiệu chỉnh nhung hệ thống hoạt động vẫn không hiệu quả.
- Trạm xử lý do Liên hiệp khoa học và sản xuất hóa học UCE tiến hành với
công nghệ xử lý chủ yếu là hóa học và hóa lý để oxy hóa và keo tụ chất thải
trong nước rỉ rác. Công nghệ nào được đề xuất để xử lý nước thải tồn đọng
trong ô chôn lấp số 3 bãi rác Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội, nước thải sau xử

Vũ Thị Ngọc Bích

11

Lớp K37C - Hóa học


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

lý không đạt yêu cầu của TCVN 5945 - 1995 cột B về COD, tổng N... và hiện
nay trạm đã được tháo dỡ.
- Trạm xử lý do xí nghiệp điện lạnh và môi trường - Công ty Cơ khí Thủy sản


Trường ĐHSP Hà Nội 2

Khóa luận tốt nghiệp

Hình 1.2: Sơ đồ công nghệ xử lý nước rác của bãi chôn lấp Gò Cát

Theo nhận định ban đầu, đây là một trạm xử lý nước rỉ rác theo công nghệ
của Hà Lan khá hiện đại với công nghệ chủ yếu được áp dụng là công nghệ lọc
màng. Tuy nhiên, từ tháng 7/2007 đến nay thì trạm xử lý này đã phải ngừng hoạt
động.
Ngoài ra tận dụng khả năng hấp phụ các kim loại nặng trong môi
trường ô nhiễm của một số loại thực vật, các nhà khoa học Hội nước và Môi
trường TP.HCM đã đưa ra giải pháp xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ “Cánh
đồng tưới” và “Cánh đồng lọc”. Với phương pháp này, khi tưới nước thải lên
mặt đất, nước thải sẽ ngấm vào lòng đất và được đất giữ lại, chuyển hóa các chất
bẩn. Nhóm thực vật được lựa chọn thử nghiệm công nghệ này là cỏ voi, cỏ
vetiver, cỏ singnal hoặc cây dầu mè, những loại cây này có khả năng hấp thụ
nước ri rác có độ ô nhiễm cao và giảm nồng độ ô nhiễm.
1.3. Tổng quan về vật liệu EBB
EBB là khối chất rắn có sử dụng hỗn hợp các vật liệu sinh ra từ tụ’ nhiên
và các vật liệu do con người tạo ra, nhằm mục đích chính là phân hủy chất thải
hữu cơ và khử mùi trong nước thải. EBB là công nghệ sinh học sinh thái thân
thiện với môi trường, quá trình sản xuất EBB thông qua một quy trình theo dõi
nghiêm ngặt trong chế độ pha trộn giữa tỉ lệ xi măng, cát, đá, vi sinh vật thân
thiện với môi trường, chất dinh dưỡng và đá xốp núi lửa.

Vũ Thị Ngọc Bích

13


Khối chất rắn EBB được thiết kế và chế tạo gọn nhẹ nên dễ vận chuyển đến
những nơi có dịa hình phức tạp.

Vũ Thị Ngọc Bích

14

LỎ’P K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2

EBB cải tiến được thiết kế lấy nguồn oxy tự nhiên, tránh được tình trạng
khi hệ thống xử lý không có nguồn điện cấp vào thì khối chất rắn EBB vẫn
duy trì được sự sống cho v s v .
❖ Nhược điếm của vật liệu EBB
Nhược điểm lớn nhất của khối chất rắn EBB là không phù họp xử lý chất
thải ở những điểm có nồng độ s s cao, vì nồng độ này có thể gây tắc nghẽn
khối rỗng bên trong EBB, ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của v s v . Chính vì
thế, những nơi như hồ, ao có lượng bùn nhiều ở đáy người ta không xếp
EBB ở dưới mà xếp cách lượng bùn dưới đáy một khoảng cách thích hợp.
1.3.3. Những ứng dụng của EBB trên thế giới và tình hình nghiên cứu trong
nước
Trên thế giới:
Eco-Bio-Block (EBB) là một khối chất rắn được sản xuất thông qua quá
trình pha trộn các vật liệu như đá núi lửa kết họp gắn các hệ vi sinh vật thân
thiện với môi trường và được ứng dụng trong xử lý môi trường [13]. EBB được

tông số được nhóm tác giả tiến hành khảo sát để đánh giá như: hàm lượng oxy
hòa tan (DO), tổng chất rắn lơ lửng (TDS), nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu
cầu oxy hóa học (COD), các họp chất nitơ NH4+, NO 3 NO 2 Qua nghiên cún
này tác giả đã kết luận việc ứng dụng EBB cho xử lý nước thải ô nhiễm tại các
lạch, mương, sông nhỏ là rất phù họp, mang lại hiệu quả cao, không sử dụng hóa
chất hay tốn chi phí về năng lượng cho qua trình. EBB còn được Ridzuan nghiên
cún rất tỉ mỉ và chi tiết về nhiều khía cạnh trong việc ứng dụng để xử lý nước
thải tại các ao hồ, sông nhỏ và mương dẫn của các khu dân cư ở Malaysia [11].
Tác giả đã đưa ra được những thông số về hữu cơ, nitơ thích hợp để ứng dụng
EBB trong xử lý nước thải sinh hoạt. Ket quả cuối cùng Ridzuan cho rằng EBB
rất phù họp cho xử lý theo mô hình mương ôxy hóa cho đối tượng nước thải
sinh hoạt tại các dân cư với mật độ không cao.
Được phát minh tại Nhật Bản và ngày được ứng dụng trên nhiều quốc
gia, EBB đã chúng minh được tính năng un Việt như không sử dụng hóa chất,
không tốn chi phí năng lượng và thân thiện với môi trường. Các dự án lớn ứng
dụng EBB trong xử lý nước thải của sông Melaka Malaysia, đặc biệt trong lĩnh
vục làm sạch các bể cá cảnh công nghệ EBB đã thể hiện vai trò rất rõ rệt tại
nhiều quốc gia Nhật Bản, Ấn Độ, Malaysia, Singapore... tuy nhiên giá thành
cao. Ví dụ minh họa ở H ình 1.4:

Vũ Thị Ngọc Bích

16

Lớp K37C - Hóa học


Khóa luận tốt nghiệp

Trường ĐHSP Hà Nội 2


72

74,4

3

COD (mg/1)

387

193

50,1

4

BOD (mg/1)

167

81

50,9

5

Coliíòm tổng số (105)

3913,3

trình nghiên cún nào cụ thể, đây là một lĩnh vục hoàn toàn mới. Tuy nhiên tại
phòng Công nghệ xử lý nước, Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam đã bước đầu tiếp cận với EBB nguyên mẫu từ Nhật
Bản. Tại đây các nhà nghiên círu đã tìm ra công thức chế tạo EBB cải tiến bằng

Vũ Thị Ngọc Bích

17

LỎ’P K37C - Hóa học