Nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh học kỵ khí cao tải xử lý nước rỉ rác

LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống đang được cải thiện thì vấn đề môi trường cũng được quan tâm, đặc biệt là vấn đề rác thải và nước thải. Rác thải sinh ra từ mọi hoạt động của con người và ngày càng tăng về khối lượng. Hầu hết rác thải ở nước ta nói chung và Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng đều chưa có sự phân loại tại nguồn. Do đó gây rất nhiều khó khăn cho công tác quản lý và xử lý loại chất thải này, đồng thời loại chất thải này sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Hiện nay, việc xử lý rác thải bằng cách chôn lấp hợp vệ sinh được coi là biện pháp hữu dụng bởi tính kinh tế cao và ít làm ô nhiễm môi trường do hạn chế mùi hôi lan toả. Tuy nhiên, lượng nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp rác đã gây những tác động môi trường nghiêm trọng đến sức khoẻ con người. Nước rỉ rác xâm nhập vào nguồn nước mặt lẫn nước ngầm khi chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn là nguy cơ tiềm ẩn của nhiều căn bệnh cho dân cư trong vùng. Trước vấn đề này thì nhiều công nghệ trong và ngoài nước được đề ra và áp dụng xử lý. Trong các biện pháp đã áp dụng thì biện pháp xử lý sinh học kỵ khí được đánh giá trội hơn hẳn so với các công nghệ khác bởi hiệu quả xử lý cao, tiết kiệm không gian và chi phí vận hành thấp. Nhưng do tính chất nước rỉ rác ngày càng phức tạp và thể tích nước tồn đọng ngày càng nhiều mà khả năng xử lý thì hữu hạn nên việc tiếp tục nghiên cứu để tìm ra thêm các biện pháp để xử lý nước rỉ rác là luôn cần thiết. Một công nghệ hoàn chỉnh đáp ứng được nhu cầu xử lý nước rỉ rác hiện nay và dễ dàng áp dụng trong điều kiện thực tế nước ta là điều mà mọi nghiên cứu đều hướng đến. CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 1.7. TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Thành phố Hồ Chí Minh mỗi ngày có trên 7000 tấn rác và một năm tiêu tốn trên 235 tỷ đồng để xử lý, tuy nhiên 98% rác vẫn được chôn lấp. Với công nghệ xử lý còn thô sơ nên thường xuyên phát sinh nhiều vấn đề cần giải quyết, đặc biệt là nước rỉ rác. Có lúc tổng lượng nước rỉ rác lên đến gần 100000 m3. Nước rỉ rác có chỉ số BOD và COD cao, thành phần phức tạp và khả năng gây ô nhiễm rất lớn. Việc tiêu tốn hàng tỉ đồng để lắp đặt nhà máy xử lý nước rỉ rác tại Bãi chôn lấp (BCL) Gò Cát của công ty Vemeer – Hà Lan, với công nghệ màng lọc Nano là công trình có quy mô và được mong đợi nhưng kết quả là chưa ngày nào nhà máy chạy hết công suất, vì lý do công nghệ không phù hợp với thành phần và tính chất của nước rỉ rác Thành phố. Sự thất bại của công trình Gò Cát càng làm cho các nhà Môi trường trong nước quan tâm đặc biệt đến vấn đề này và đã đưa ra nhiều công nghệ ở quy mô Pilot đạt hiệu quả xử lý cao như Xử lý nước rỉ rác bằng các thiết bị công nghệ sinh học kỵ khí cao tốc UASB, FBABR và UFAF kết hợp với FBR của T.S Trần Minh Chí đạt hiệu quả xử lý COD lên đến 95% hay Ứng dụng quá trình bùn sinh trưởng lơ lửng hiếu khí và kỵ khí kết hợp kỹ thuật màng vi lọc để xử lý nước rỉ rác của Th.S Vũ Phá Hải cũng đem lại hiệu quả xử lý COD trên 90%. Từ đó cho thấy công nghệ sinh học kỵ khí đặc biệt thích hợp cho xử lý nước rỉ rác. Tuy nhiên, nó vẫn thể hiện những nhược điểm như quá trình chưa ổn định, sản lượng khí sinh học thu hồi được ít do các giai đoạn xử lý kỵ khí diễn ra đồng thời, chồng chéo nhau. Trong một nghiên cứu khác của các tác giả thuộc trường Đại học Sardar Patel, Gujarat, Ấn Độ đã đưa ra mô hình kỵ khí nhiều ngăn có lớp vật liệu đệm để xử lý nước thải hóa dầu nhiễm acid, bằng cách này người ta đã tách thành công các giai đoạn của quá trình kỵ khí, làm tăng tính ổn định cho quá trình và tăng sản lượng khí sinh học mà không làm giảm hiệu quả xử lý COD. Nắm bắt được hướng nghiên cứu trên, Đồ Án đã ứng dụng bằng cách thay thế nước thải hoá dầu bằng nước rỉ rác của BCL Đông Thạnh với mong muốn xử lý thành công, theo dõi và đưa ra được các thông số vận hành tối ưu cho quá trình xử lý, phù hợp với thành phần và tính chất của nguồn nước rỉ rác trong nước. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu ứng dụng mô hình sinh học kỵ khí nhiều ngăn xử lý thành phần ô nhiễm hữu cơ trong nước rỉ rác. 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU · Tìm hiểu về các BCL, tình hình nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước · Thiết kế và vận hành mô hình sinh học kỵ khí nhiều ngăn · Thí nghiệm phân tích các chỉ tiêu pH, COD, SS của nước thải ở đầu vào, đầu ra và trong các thời gian lưu thủy lực khác nhau · Xử lý số liệu thu thập và phân tích được · Tổng hợp và đánh giá kết quả, thông qua đó xác định hiệu quả xử lý COD và ảnh hưởng của các thông số vận hành như pH, HRT, ORL, tỷ lệ giữa thể tích vật liệu đệm với thể tích mô hình 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết · Thu thập thông tin về thành phần, tính chất nước rỉ rác các BCL tại TP.HCM · Thu thập thông tin về các nghiên cứu ứng dụng liên quan đến đề tài trong và ngoài nước · Tập hợp cơ sở lý thuyết về các phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu Nghiên cứu thực nghiệm · Khảo sát, lấy mẫu nước thải · Thiết kế mô hình kỵ khí nhiều ngăn · Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu pH, COD, SS · Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của pH và thời gian lưu thủy lực · Xử lý kết quả phân tích bằng Excel 1.5. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU · Nước rỉ rác Bãi chôn lấp rác Đông Thạnh 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI · Phạm vi không gian: BCL Đông Thạnh – TP.HCM · Phạm vi thời gian: từ ngày 01/10/2007 đến ngày 25/12/2007