Nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác

128 554 1
Nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống 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 được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây.

1 | P a g e MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa. Việc phát triển các khu công nghiệp luôn đi kèm với yêu cầu phát triển bền vững, tức là phát triển phải song hành với giữ gìn và bảo vệ môi trường. Ngày nay, khi chất lượng cuộc sống 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 được phân loại tại nguồn, do đó gây rất nhiều khó khăn trong quản lý và xử lý, đồng thời còn sinh ra một loại nước thải đặc biệt ô nhiễm là nước rỉ rác. Những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây. Theo thống kê của Sở Tài nguyên - Môi trường thành phố Hồ Chí Minh thì với khối lượng khoảng 7.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất được áp dụng ở Việt Nam nói chung và ở thành phố Hồ Chí Minh nói 2 | P a g e riêng là chôn lấp. Hiện nay, thành phố Hồ Chí Minh có 2 bãi chôn lấp (BCL) đang hoạt động là Đa Phước và Phước Hiệp. Tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL trên đã lên đến con số 7.900.000 tấn, trong đó Đa Phước là 3.500.000 tấn, và Phước Hiệp là 4.500.000 tấn. Quá trình tiếp nhận rác liên tục và có những thời điểm vượt xa khối lượng dự kiến trong thống kê đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ các BCL phát tán xa hàng kilomét vào khu vực dân cư xung quanh. Ngoài ra, một vấn đề nghiêm trọng khác là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCL cùng với lượng nước rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 - 1.500m 3 thì nuớc rỉ rác đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường bởi tính chất phức tạp và có khả năng gây ô nhiễm cao của nó. Mặc dù mỗi BCL đều có hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng những phương pháp xử lý nước rỉ rác đang được áp dụng vẫn còn bộc lộ rất nhiều nhược điểm như chất lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải (TCVN 7733-2007, cột B), đặc biệt là các chỉ tiêu COD, BOD, N, P, các kim loại nặng, tiêu 3 | P a g e tốn nhiều hóa chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát, và công suất xử lý không đạt thiết kế. Nguyên nhân do sự thay đổi rất nhanh của thành phần nước rỉ rác theo thời gian vận hành của BCL, với thành phần rất phức tạp (nồng độ các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tăng dần và nồng độ ammonium tăng đáng kể theo thời gian), không ổn định, việc lựa chọn các công nghệ xử lý chưa phù hợp đã dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên hàng ngày. Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hiệu quả lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác hiện hữu. Với đặc trưng của nước rác rò rỉ thường có chứa lượng lớn hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân huỷ sinh học, việc áp dụng đơn thuần phương pháp sinh học để xử lý loại nước này trở nên không tưởng. Do vậy, đối với nước rỉ rác việc phối hợp đồng bộ nhiều phương pháp hóa lý – hóa học – sinh học để xử lý là điều dễ hiểu. Trong số các phương pháp hóa học, phương pháp oxy hóa bậc cao đã 4 | P a g e chứng tỏ được hiệu quả và ưu điểm của nó bởi nó có khả năng khoáng hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khó hoặc không thể phân hủy sinh học với chi phí có thể chấp nhận được, lại dễ dàng thực hiện. Dựa trên cơ sở đó, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên xử lý các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác” đã hình thành với mong muốn đưa ra một phương pháp xử lý đạt hiệu quả cao, dễ dàng thực hiện ở nhiệt độ thường, thời gian xử lý nhanh, hoá chất dễ tìm và chi phí vận hành không quá lớn. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp oxy hóa bậc cao dùng tác nhân Fenton bằng quá trình Fenton truyền thống và cải biên. 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau đây được thực hiện: - Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam. 5 | P a g e - Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quá trình xử lý nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam. - Phân tích chất lượng nước rỉ rác sau bể xử lý sinh học hiếu khí của BCL Phước Hiệp hiện nay. - Xác định điều kiện tối ưu xử lý nước rỉ rác theo phương pháp Fenton truyền thống và Fenton cải biên. 4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp thành phố Hồ Chí Minh, lấy sau bể Aeroten. 5. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp điều tra thực địa Khảo sát khu vực nghiên cứu (BCL Phước Hiệp).  Phương pháp phân tích tổng hợp Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của những BCL ở Việt Nam. Tìm hiểu về thành phần tính chất của nước rỉ rác.  Phương pháp chuyên gia 6 | P a g e Tham vấn ý kiến của giáo viên hướng dẫn và các chuyên gia trong ngành môi trường và xử lý nước thải.  Phương pháp thực nghiệm + Phân tích các thông số đầu vào của nước rỉ rác. + Dùng phương pháp Fenton để xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác. 6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI VI.1 Ý nghĩa khoa học Bổ sung thêm dữ liệu vào các bài giảng đề cập đến ứng dụng của quá trình Fenton truyền thống và cải biên. VI.2 Ý nghĩa thực tiễn Giúp xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường nước. Hình thành một phương pháp xử lý phù hợp với nước rỉ rác và đạt hiệu quả kinh tế. 7 | P a g e CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ CÓ LIÊN QUAN 1.1 THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC 1.1.1 Thành phần nước rỉ rác trên thế giới Nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (Tchobanoglous et al., 1993). Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải. Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số. Mặc dù mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chôn lấp khác nhau, nhưng nhìn chung thành phần nước rỉ rác chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính như sau: - Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỷ trọng chất thải; - Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp; 8 | P a g e - Thời gian vận hành bãi chôn lấp; - Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí; - Điều kiện quản lý chất thải. Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc. Thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày cụ thể trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2. Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới 9 | P a g e Thành Phần Đơn Vị Colombia(ii) Canada(ii) Đức (iv) Pereira (5 năm vận hành) Clover Bar (Vận hành từ năm 1975) BCL CTR đô thị pH - 7.2 – 8.3 8.3 - COD mgO 2 /l 4350 – 65000 1090 2500 BOD mgO 2 /l 1560 – 48000 39 230 NH 4 mg/L 200 – 3800 455 1100 TKN mg/L - - 920 Chất rắn tổng cộng mg/L 7990 – 89100 - - Chất rắn lơ lửng mg/L 190 – 27800 - - Tổng chất rắn hoà tan mg /L 7800 – 61300 - - Tổng phosphate (PO 4 ) mg/L 2 – 35 - - Độ kiềm tổng mgCaCO 3 /L 3050 – 8540 4030 - Ca mg/L - - 200 Mg mg/L - - 150 Na mg/L - - 1150 Nguồn: (i): Lee & Jone, 1993 10 | P a g e (ii): Diego Paredes, 2003 (iii): F. Wang et al., 2004 (iv): KRUSE, 1994 Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á Thành Phần Đơn Vị Thái Lan Hàn Quốc BCL pathumthani Sukdowop NRR 1 Sukdowop NRR 12 [...]... Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác mới 1.1.3 Tính chất nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp BCL Phước Hiệp bao gồm 4 ô chôn lấp và rác được chôn lấp theo phương pháp cuốn chiếu Mỗi ô chôn lấp có một hố thu nước rỉ rác và từ đây nước rỉ rác được bơm vào các hồ chứa nước rỉ rác trước khi được xử lý Để theo dõi sự thay đổi thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp mẫu nước rỉ rác được lấy tại... được áp dụng đối với từng nhiệm vụ cụ thể - Ưu điểm: + Đơn giản, dễ sử dụng và quản lý + Rẻ, các thiết bị dễ kiếm + Hiệu quả xử lý sơ bộ nước thải tốt - Nhược điểm: + Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan + Không tạo được kết tủa đối với các chất lơ lửng 1.2.2 Phương pháp xử lý hóa – lý Phương pháp này dùng để tách các chất hữu cơ, các tạp chất bằng cách cho hóa chất vào nước thải để xử lý Các quá... thiết kế hệ thống xử lý 13 | P a g e nước rỉ rác nhưng công suất của các hệ thống này hầu như không xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL, do đó phần lớn các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy ứ và việc tiếp nhận nước rỉ rác thêm nữa là điều rất khó khăn Thậm chí còn có trường hợp phải sử dụng xe bồn để chở nước rỉ rác sang nơi khác xử lý hoặc có nơi... tan 1.2.3 Phương pháp xử lý sinh học Nguyên lý của phương pháp này là dựa vào hoạt động sống của các loài vi sinh vật sử dụng các chất có trong nước thải như Photpho, nitơ và các nguyên tố vi lượng làm nguồn dinh dưỡng để phân huỷ các phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon dài thành các phân tử đơn giản hơn và sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O (hiếu khí); CH4 và CO2 (kị khí) Qúa trình xử lý sinh học... hạn chế đối với nước thải có độc tính với VSV 1.2.4 Phương pháp xử lý hoá học Phương pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hoá học thường kết hợp với 26 | P a g e các công trình xử lý lý học Các công trình thường được áp dụng là: trung hòa, khử trùng, oxi hóa bậc cao - Ưu điểm: + Các hoá chất dễ kiếm + Dễ sử dụng và quản lý + Không gian xử lý nhỏ - Nhược điểm:... nghệ xử lý nước rỉ rác của một số BCL ở Hàn Quốc cũng giống như ở Đức là áp dụng quá trình sinh học (kị khí, nitrate hoá và khử nitrate) và quá trình xử lý hóa lý (keo tụ hai giai đoạn được ứng dụng nhằm loại bỏ các chất hữu cơ khó/ không có khả năng phân hủy sinh học) Sơ đồ công nghệ xử lý nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc, công suất 3500 – 7500m3/ngày được trình bày trong Hình 1.2 Nước rỉ rác Bể... trên bề mặt rác, cuối cùng là phủ một lớp nhựa PE để hạn chế mùi hôi và tránh nước mưa xâm nhập vào Vì vậy mà thành phần nước rỉ rác của BCL Phước Hiệp giữa mùa mưa và mùa nắng tại thời điểm lấy mẫu không khác nhau nhiều 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 1.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 23 | P a g e Các công trình xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi là: song/ lưới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều... áp dụng với mục đích lắng các bông cặn từ quá trình sinh học và để giảm ảnh hưởng của chất rắn lơ lửng đến quá trình oxy hóa bằng ozone bể lọc được áp dụng để loại bỏ một phần độ màu của nước rỉ rác và xử lý triệt để cặn lơ lửng Phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học còn lại sau quá trình khử nitơ được oxy hóa với ozone nhằm cắt mạch các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành các chất có khả năng phân. .. được xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm trong nước rỉ rác, quá trình xử lý hóa lý bao gồm hai bậc với sử dụng hóa chất keo tụ là FeSO 4 Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác tại BCL Sudokwon Hàn Quốc cho thấy nồng độ COD đầu vào trạm xử lý không cao Bảng 1.6 Nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý 33 | P a g e Thông số COD (mg/L) BOD (mg/L) Nitơ tổng (mg/L) N-NH4+ (mg/L) Độ màu Trước xử lý. .. điểm: + Chi phí hoá chất cao + Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp 1.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC HIỆN NAY 1.3.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới  Đức Một trong những công nghệ xử lý nước rỉ rác của Đức được tham khảo là công nghệ kết hợp giữa 3 quá trình: sinh học, cơ học và hóa học Bước đầu tiên trong công nghệ xử lý là áp dụng các quá trình nitrat hóa và khử nitrat để loại . có thể xử lý hiệu quả lượng nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác hiện hữu. Với đặc trưng của nước rác rò rỉ thường có chứa lượng lớn hợp chất hữu cơ khó/ không. Phương pháp thực nghiệm + Phân tích các thông số đầu vào của nước rỉ rác. + Dùng phương pháp Fenton để xử lý các hợp chất hữu cơ khó phân hủy trong nước rỉ rác. 6. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI VI.1 Ý. Hiệp).  Phương pháp phân tích tổng hợp Thu thập các tài liệu như tiêu chuẩn, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của các nước trên thế giới, các phương pháp xử lý nước rỉ rác của những BCL ở

Ngày đăng: 27/05/2015, 08:28

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan