BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ
RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN NAM SƠN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ HOẠT
ĐỘNG CỦA TRẠM XỬ LÝ CÔNG SUẤT 1.500 M3/NGĐ

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

PHẠM ANH TÚ

HÀ NỘI, NĂM 2018


BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ
RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN NAM SƠN ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ HOẠT
ĐỘNG CỦA TRẠM XỬ LÝ CÔNG SUẤT 1.500 M3/NGĐ

PHẠM ANH TÚ

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỐ: 8440301
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TS. NGUYỄN THỊ KIM THÁI
TS. NGUYỄN THU HUYỀN


3.1.2.4.Phần lọc và khử trùng .......................................................................................... 36
3.2. Phương án cải tạo hệ thống ...................................................................................... 38
3.3. Tính toán các hạng mục công trình cải tạo ............................................................... 42
3.3.1. Bể tạo sữa vôi (hạng mục dùng chung cho cả hệ 1 và 2) ....................................... 43
3.3.2. Bể trộn sục vôi-Stripping loại NH4+(hạng mục dùng chung cho cả hệ 1 và 2) ...... 43
3.3.3. Thiết bị keo tụ -lắng sơ cấp (hạng mục dùng chung cho cả hệ 1 và 2) .................. 44

i


3.3.4. Tháp Stripping ........................................................................................................ 47
3.3.5. Bể điều chỉnh pH .................................................................................................... 47
3.3.6. Bể sinh học (aerotank) hệ 1 và 2 ............................................................................ 48
3.3.7.Bể lắng sinh học hệ 1và hệ 2 ................................................................................... 52
3.3.8. Bể trung gian hệ 1 và hệ 2 ...................................................................................... 52
3.3.9. Hệ bể Fenton .......................................................................................................... 52
3.3.10. Hệ xử lý Ozone .................................................................................................... 53
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................................... 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 57
A- TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT .............................................................................................. 57

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các nội dung, số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung
thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

TÁC GIẢ LUẬN VĂN
(Ký và ghi rõ họ tên)

nguyên tử
BCL

Bãi chôn lấp

BOD

Biological Oxygen Demand – Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT

Bộ Tài Nguyên và Môi trường

COD

Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

NRR

Nước rỉ rác

NXB

Nhà xuất bản

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

SBR


v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại
BCL Nam Sơn ...........................................................................................................14
Bảng 2.1: Phương pháp phân tích mẫu .....................................................................23
Bảng 3.1: Kết quả phân tích NRR tại hồ sinh học từ tháng 12/2017 tới tháng 5/2018
...................................................................................................................................25
Bảng 3.3. Bảng hiện trạng thiết bị phần CN pha vôi ................................................29
Bảng 3.4. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN stripping trạm 1 ..............................30
Bảng 3.5. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN stripping hệ 2 .................................31
Bảng 3.6. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN sinh học và hóa lý hệ 1 ..................32
Bảng 3.7. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN sinh học và hóa lý hệ 2 ..................34
Bảng 3.8. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN lọc và khử trùng hệ 1 .....................36
Bảng 3.9. Bảng hiện trạng và thiết bị phần CN lọc và khử trùng hệ 2 .....................37
Bảng 3.10. Thông số xử lý hạng mục sục vôi-Stripping-Lắng .................................46
Bảng 3.11. Thông số xử lý hạng mục tháp Stripping ...............................................47
Bảng 3.12. Thông số xử lý hạng mục chỉnh pH........................................................47
Bảng 3.13. Thông số xử lý hạng mục Aeroten .........................................................48
Bảng 3.14.Qui cách và thông số giá thể sinh học .....................................................50

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu tạo điển hình của bãi chôn lấp chất thải rắn .........................................5
Hình 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất của nước rỉ rác .............9
Hình 1.3 Quy trình vận hành của BCLCTR Nam Sơn ...........................................13

trọng làmcơ sở để chọn lựa công nghệ xử lý phù hợp
Tuy nhiên, kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường do bãi chôn lấp không
hợp vệ sinh, không đạt tiêu chuẩn gây ra nhiều bất cập làm ảnh hưởng tới môi
trường xung quanh và cuộc sống con người.
Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác tại bãi chôn lấp đều phát thải trực tiếp vào môi
trường, khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con
người, việc ô nhiễm môi trường từ nước rỉ rác của các bãi chôn lấp tập trung trở
thành vấn đề nóng hàng chục năm nay.
Nước rỉ rác được tạo ra trong giai đoạn axit của bãi chôn lấp ổn định. Trong
giai đoạn này pH của nước rỉ rác tạo ra giảm do đó huy động nhiều kim loại nặng.
Thành phần của nước rác phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc tính của chất thải,
thiết kế và vận hành bãi rác, các đặc tính và thành phần cụ thể của các chất thải

1


được chôn lấp. Tại nhiều quốc gia đang phát triển việc quản lý kém các bãi rác là
mối nguy cơ chính đối với ô nhiễm nước ngầm cũng như nước mặt. Do lắp đặt
không đúng các hệ thống lớp lót và thu gom nước rỉ rác, nước rỉ rác lan truyền vào
nước ngầm hoặc các nguồn nước mặt gần đó, làm suy thoái chất lượng nước. Để
kiểm soát nguy cơ ô nhiễm của nước rỉ rác hầu như tất cả các nước đã ban hành các
quy định, nhưng các biện pháp khắc phục được đề xuấttheothời hạn là rất khó thực
hiện và không hiệu quả về chi phí. Do đó, để ngăn chặn sự lãng phí năng lượng và
tiền bạc việc xác định các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi bãi chôn lấp là cần thiết và
phải được tiến hành ngay.
Các nhà khoa học và các nhà quản lý môi trường đã quan tâm đến việc xử lý
nước rỉ rác. Đã có một số công nghệ xử lý nước rỉ rác được áp dụng như: hệ thống
mương xử lý nước rỉ rác (kết hợp nước rỉ rác với nước thải sinh hoạt, quay vòng
tuần hoàn nước rỉ rác và hồ xử lý), công nghệ sinh học (xử lý hiếu kí, kị khí) và xử
lý bằng các quá trình vật lý, hoá học (oxi hoá, kết tủa, hấp phụ, công nghệ màng và

3. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Tổng quan về hoạt động chôn lấp và xử lý nước rác tại các tại
bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị ở Việt nam
Nội dung 2: Nghiên cứu hiện trạng xử lý nước rỉ rác từ hoạt động chôn lấp
chất thải rắn tại Nam Sơn, Hà Nội
- Đánh giá khái quát đặc điểm hoạt động của bãi chôn lấp Nam Sơn
- Phân tích thành phần nước rỉ rác từ hoạt của bãi chôn lấp theo các chỉ tiêu
đặc trưng: BOD5, COD, Ni tơ tổng số, NH4+ và các kim loại nặng ( As, Pb, Zn, Cu,
Cd và Cr tổng);
- Phân tích hiện trạng công nghệ xử lý nước rác tại các trạm đang hoạt động
trong khu vực Nam Sơn;
- Phân tích chế độ vận hành, quản lý các trạm xử lý nước rác hiện hành trên
địa bàn nghiên cứu
- Nhận định, đánh giá phát hiện các nguyên nhân dẫn đến hệ thống xử lý
làm việc không hiệu quả

3


Nội dung 3: Đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động của trạm xử
lý nước rác CS 1.500 m3/ngđ
- Mô tả hiện trạng hoạt động của trạm.
- Phân tích chất lượng nước rác đầu vào và sau từng công đoạn xử lý.
- Đánh giá khả năng làm việc của từng công trình trong dây chuyền công
nghệ xử lý.
- Đánh giá vận hành và quản lý công nghệ xử lý nước rác tại trạm.
- Đề xuất các giải pháp.

4


Thành phần nước rác thay đổi rất nhiều, phụ thuộc vào tuổi của bãi chôn lấp,
loại rác, khí hậu. Mặt khác, độ dày, độ nén và lớp nguyên liệu phủ trên cùng cũng
tác động lên thành phần nước rác…Song nước rỉ rác gồm 2 thành phần chính đó là
các hợp chất hữu cơ và các hợp chất vô cơ.
Các chất hữu cơ :Axit humic,axit funlvic,các loại hợp chất hữu cơ có nguồn
gốc nhân tạo.
Các chất vô cơ :Là các hợp chất của nitơ,photpho,lưu huỳnh.
Thành phần và tính chất nước rò rỉ còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa,
sinh xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ
yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm
nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được chia
thành các nhóm chủ yếu sau:
–

Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0-200C

–

Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20-400C

–

Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40-700C

 Với các giai đoạn khác nhau của dự phân hủy chất thải rắn trong bãi
chôn lấp thì nước rỉ rác tạo thành cũng có sự thay đổi:
Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: chỉ sau một thời gian ngắn từ
khi chất thải rắn được chôn lấp thì các quá trình phân hủy hiếu khí sẽ diễn ra, bởi vì
trong bãi rác còn có một lượng không khí nhất định nào đó được giữ lại. Giai đoạn

bãi chôn lấp.
Giai đoạn IV– giai đoạn lên men metan: trong giai đoạn này nhóm vi sinh
vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic và khí hydro hình thành từ giai
đoạn trước thành CH4, CO2 sẽ chiếm ưu thế. Đây là nhóm vi sinh vật kị khí nghiêm
ngặt, được gọi là vi khuẩn metan. Trong giai đoạn này, sự hình thành metan và các
axit hữu cơ xảy ra đồng thời mặc dù sự tạo thành axit giảm nhiều. Do các axit hữu
cơ và H2 bị chuyển hóa thành metan và cacbonic nên pH của nước rò rỉ tăng lên
đáng kể trong khoảng từ 6,8 – 8,0. Giá trị BOD5, COD, nồng độ kim loại nặng và
độ dẫn điện của nước rò rỉ giảm xuống trong giai đoạn này.
Giai đoạn V- giai đoạn ổn định: giai đoạn ổn định xảy ra khi các vật liệu
hữu cơ dễ phân hủy sinh học đã được chuyển hóa thành CH4, CO2 trong giai đoạn
IV. Nước sẽ tiếp tục di chuyển trong bãi chôn lấp làm các chất có khả năng phân
hủy sinh học trước đó chưa được phân hủy sẽ tiếp tục đựơc chuyển hóa. Tốc độ

7


phát sinh khí trong giai đoạn này giảm đáng kể, khí sinh ra chủ yếu là CH4 và CO2.
Trong giai đoạn ổn định, nước rò rỉ chủ yếu axit humic và axit fulvic rất khó cho
quá trình phân hủy sinh học diễn ra tiếp nữa. Tuy nhiên, khi bãi chôn lấp càng lâu
năm thì hàm lượng axit humic và fulvic cũng giảm xuống.
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần, tính chất của nước rỉ rác
Rác được chọn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa, sinh
cùng lúc xảy ra. Khi nước chảy qua sẽ mang theo các chất hóa học đã được phân
hủy từ rác.
Thành phần chất ô nhiễm trong nước rò rỉ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp, khí hậu, các mùa trong năm,
chiều sâu bãi chôn lấp, độ nén, loại và độ dày của nguyên liệu phủ trên cùng, tốc độ
di chuyển của nước trong bãi rác, độ pha loãng với nước mặt và nước ngầm, sự có
mặt của các chất ức chế, các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, việc thiết kế và


Chiều sâu
bãi chôn
lấp

Quá trình
thẩm thấu,
chảy tràn,
bay hơi

Độ ẩm và
nhiệt độ
bãi rác

Hình 1.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới thành phần và tính chất của nước rỉ rác
–

Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) cao.

–

pH nghiêng về tính axit.

–

BOD cao.

–

Tỷ lệ BOD/COD cao.


Tỷ lệ BOD/COD thấp.

–

Nồng độ NH4+ thấp.

–

Vi sinh vật có số lượng nhỏ.

–

Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim loại nặng thấp.

9


Theo thời gian chôn lấp đất thì các chất hữu cơ trong nước rò rỉ cũng có sự
thay đổi. Ban đầu, khi mới chôn lấp, nước rò rỉ chủ yếu axit béo bay hơi. Các axit
thường là acetic, propionic, butyric. Tiếp theo đó là axit fulvic với nhiều cacboxyl
và nhân vòng thơm. Cả axit béo bay hơi và axit fulvic làm cho pH của nước rác
nghiên về tính axit. Rác chôn lấp lâu thì thành phần chất hữu cơ trong nước rò rỉ có
sự biến đổi thể hiện ở sự giảm xuống của các axit béo bay hơi và sự tăng lên của
axit fulvic và humic. Khi bãi rác đã đóng cửa trong thời gian dài thì hầu như nước
rò rỉ chỉ chứa một phần rất nhỏ các chất hữu cơ, mà thường là chất hữu cơ khó phân
hủy sinh học.
 Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn
Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính
chất nước rò rỉ. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải rắn sẽ bị

thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không thay đổi
nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hình
thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong rác cao thì nước
rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ môi
trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước rác. Đồng
thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp
càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn.
 Ảnh hưởng từ bùn cống rảnh và chất thải độc hại
Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm xử
lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ. Bùn sẽ làm tăng độ
ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ.
Đồng thời chất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm tăng
khả năng phân hủy và ổn định chất thải rắn. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, việc
chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên, nước rò rỉ có pH
thấp và BOD5 cao hơn.
Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh hưởng
đến các quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất ức chế như
kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật… Đồng thời, theo thời gian các chất
độc hại sẽ bị phân hủy và theo nước rò rỉ và khí thoát ra ngoài ảnh hưởng đến môi
trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước rác.
1.2. Công nghệ xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng
Phương pháp xử lý nước rỉ rác gồm có xử lý sinh học, cơ học, hóa học hoặc
liên kết các phương pháp này, xử lý cùng với nước thải sinh hoạt. Để xử lý nước rỉ

11


rác thì nên sử dụng phương pháp cơ học kết hợp xử lý sinh học và hóa học bởi vì
quá trình cơ học có chi phí thấp và thích hợp với sự thay đổi thành phần tính chất

12


dự án đốt rác thải công nghiệp phát điện, khu văn phòng làm việc cho cán bộ công
nhân viên... Khu LHXLCT Sóc Sơn giai đoạn II có tổng diện tích 73,73ha (khu phía
Nam 36,36 ha, khu phía bắc 37,37 ha), hiện đã tiếp nhận đưa vào sử dụng các ô 1.3,
1.4, 1.5, 1.6, 1.7 và 1.8 thuộc khu phía Nam giai đoạn II.

Hình 1.3. Quy trình vận hành của BCLCTR Nam Sơn
BCL Nam Sơn được xây dựng với nhiệm vụ chính là tiếp nhận, xử lý chất
thải rắn sinh hoạt của thành phố Hà Nội và của một số huyện của các tỉnh lân cận
xung quanh thành phố Hà Nội, vận chuyển về bãi và xử lý nước rỉ rác theo đúng
quy trình công nghệ đảm bảo vệ sinh môi trường. Bãi rác Nam Sơn hiện nay có tên
là Công ty TNHH một thành viên môi trường độ thị Hà Nội – Chi nhánh Nam Sơn.
Bãi rác Nam Sơn được thành lập từ năm 1999 và đi vào hoạt động với tổng diện
tích gần 85 ha, công suất xử lý 4.200 tấn rác/ngày đêm, hoạt động 24/24h thu gom
rác từ 27 đơn vị thu gom, vận chuyển rác tại 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, Hà Đông) và 10 huyện (Hoài Đức, Thanh Trì, Gia Lâm, Mê
Linh, Đông Anh, Sóc Sơn, Chương Mỹ)....
Ngoài ra, mỗi ngày Nam Sơn còn tiếp nhận hàng chục tấn rác thải công
nghiệp, rác thải nguy hại như vải vụn, nhựa, dầu thải, chất thải y tế, phải sử dụng lò
đốt loại nhỏ để hóa rắn trước khi chôn lấp

13


1.3.2. Hiện trạng công tác lưu chứa nước rác tại bãi.
Hiện trạng mực nước rác đang lưu chứa tại hồ chứa và các ô chôn lấp tại
BCL Nam Sơn như sau:


182.000

35.000

2

Ô 1.4

+12.59

171.000

240.000

69.000

3

Ô 1.7

+14.12

193.000

216.000

23.000

4

+ Trạm bơm sử dụng ống BTCT D=1500mm.
+ Ống dưới cùng được bịt kín đáy không cho rác làm ảnh hưởng đến máy
bơm. Từ ống thú 2 trở lên được đục lỗ để thu nước rác. Kích thước lỗ D=30mm. các
lỗ nằm ở đỉnh tam giác đều có cạnh a=250mm.
+ Vị trí các trạm bơm nước rác được đặt tại các mái dốc của mỗi ô chôn lấp;
cách đáy ô lấp 0,5m và cách mép đường vận hành 18,0m. Cao độ đáy trạm bơm dao
động từ 5,8m-7,6m. Cao độ đỉnh của trạm bơm là 21,0m (ống BTCT trên cùng lắp
cho trạm bơm cao hơn cao độ rác tại đó 1m).
14


+ Sử dụng các bơm nước rác có các thông số kỹ thuật sau: Q = 4,5l/s; H =
20m; N = 2,2-2,9Kw. Ốn đầy bằng thép D50mm.
Từ các giếng bơm, nước rác sẽ được bơm lên hệ thống mương có kích thước
BxH = 300mm x 400mm dẫn về hồ sinh học.
Nước rỉ rác phát sinh từ ô hợp nhất được thu về các ô chứa nước rác hiện tại
ô 10, ô 9, hồ sinh học của giai đoạn 1; ô 1.3, 1.4, 1.7, 1.8 của giai đoạn 2. Nước thải
sau đó được bơm về các trạm xử lý nước rác Minh Đức, Phú Điền và Nam Sơn.
Hồ điều hòa có sức chứa nước đã xử lý dung tích 30.000 m3, tại hồ này nước
tiếp tục được làm sạch tự nhiên và chất lượng nước được kiểm tra trước khi thải ra
môi trường.
Bãi chôn lấp chất thải rắn Nam Sơn hiện tại đang có 3 trạm xử lý nước rác
hoạt động với công suất theo cam kết cụ thể như sau:
- Trạm Phú Điền (Do công ty Cổ phần Đầu tư xây dựng và thương mại Phú
Điền xây dựng): 2000 m3/ngày đêm; đi vào vận hành từ năm 2014.
- Trạm Nam Sơn (Do công ty URENCO xây dựng) : 1500 m3/ngày đêm; qua
trình đi vào vận hành chia làm 02 giai đoạn: năm 2006 và năm 2009.
- Trạm Minh Đức (Do công ty cổ phần khoáng sản Minh Đức xây dựng)
:800m3/ngày đêm; đi vào hoạt động từ năm 2013
Tuy nhiên, công suất thực tế của cả 3 nhà máy đều thấp hơn so với công suất

2

3

4

5

6

7

8

9

Hình 1.5. Biểu đồ khối lượng xử lý NRR năm 2017tại BCLNam Sơn

80,000
70,000
60,000
50,000
Nam Sơn
40,000

Minh Đức
Phú điền

30,000
20,000