ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

TRẦN THỊ MỸ LY

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU NƯỚC RỈ RÁC BÃI RÁC
KHÁNH SƠN BẰNG FENTON

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng – Tháng 05 Năm 2013


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
KHOA HÓA

TRẦN THỊ MỸ LY

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU NƯỚC RỈ RÁC BÃI RÁC
KHÁNH SƠN BẰNG FENTON

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng – Tháng 05 Năm 2013


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA HÓA

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên

: TRẦN THỊ MỸ LY

Lớp

: 09CQM

1. Tên đề tài

: Nghiên cứu xử lý màu nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn
bằng Fenton

2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
2.1. Hóa chất
-

Muối FeSO4.7H2O.

-


H2O2 30%.

-

H2SO4 đậm đặc 98%.

-

NaOH

-

axit oxalic (COOH)2

-

KMnO4

-

MnO2

2.2. Dụng cụ, thiết bị
-

Máy quang phổ hấp phụ phân tử UV-VIS.

-


Máy đo pH: pH Meter.

-

Cân phân tích Precisa XT 220-A.

-

Bếp đun.

-

Phễu lọc, giấy lọc, cuvet nhựa.

-

Các dụng cụ thủy tinh: bình định mức, cốc, bình tam giác, ống pipet,...

3. Nội dung nghiên cứu
3.1. Xử lý màu nước rỉ rác bằng Hydrogen Peoxide (H2O2)
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng:


 Ảnh hưởng của pH đến sự loại bỏ màu của nước rỉ rác
 Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến sự loại bỏ màu của nước rỉ rác
3.2. Xử lý màu nước rỉ rác bằng Fenton
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng:
 Ảnh hưởng của pH đến sự loại bỏ màu của nước rỉ rác
 Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến sự loại bỏ màu của nước rỉ rác
4. Giáo viên hướng dẫn: GS. TS. ĐÀO HÙNG CƯỜNG

5. Ngày giao đề tài: 30/07/2012
6. Ngày nộp đề tài: 20/05/2013
Chủ nhiệm khoa
(Ký và ghi rõ họ tên)

Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp báo cáo cho Khoa ngày 25 tháng 05 năm 2013
Kết quả điểm đánh giá:………..
Ngày … tháng … năm 2013
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)


Trong thời gian qua, dưới sự giúp đỡ nhiệt tình của các Thầy Cơ, em đã
hồn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến GS. TS Đào Hùng Cường, Thầy đã
tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành
đề tài này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cơ khoa Hóa đã tạo điều kiện
tốt nhất để em hoàn thành đề tài.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến TS. Đặng Quang Vinh đã nhiệt tình
giúp đỡ em trong suốt quá trình làm khóa luận.
Trong q trình hồn thành đề tài, em khơng thể tránh khỏi những thiếu
sót, em kính mong nhận được sự góp ý của các Thầy Cơ và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 05 năm 2013
Sinh viên


Trần Thị Mỹ Ly


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................2
4.1. Nghiên cứu lý thuyết .........................................................................................2
4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ...................................................................................2
5. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................................4
1.1. Bãi rác Khánh Sơn và nước rỉ rác .....................................................................4
1.1.1. Tổng quan về bãi rác Khánh Sơn ...................................................................4
1.1.2. Nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn ......................................................................5
1.1.2.1. Khái quát về nước rỉ rác...............................................................................5
1.1.2.2. Nước rỉ rác - Bãi rác Khánh Sơn .................................................................6
1.1.2.3. Ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác [5] ........................................................6
1.2. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác [5] .............................................................7
1.2.1. Phương pháp cơ học (phương pháp vật lý) ...................................................7
1.2.2. Phương pháp hóa lý .......................................................................................7
1.2.2.1. Bể keo tụ, tạo bông .....................................................................................7
1.2.2.2. Bể tuyển nổi ................................................................................................8
1.2.2.3. Phương pháp hấp phụ .................................................................................9
1.2.2.4. Trích ly........................................................................................................9
1.2.3. Phương pháp hóa học ....................................................................................9
1.2.3.1. Phương pháp ozone hóa ............................................................................10
1.2.3.2. Phương pháp điện hóa học........................................................................11

1.2.4. Phương pháp sinh học .................................................................................11


1.2.4.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học ............................................11
1.2.4.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám .....................................................12
1.2.4.3. Các cơng trình xử lý sinh học ...................................................................13
1.2.5. Phương pháp xử lý cặn ................................................................................13
1.2.6. Phương pháp khử trùng ...............................................................................14
1.3. Phương pháp Fenton ........................................................................................14
1.3.1. Phương thức phản ứng của gốc hydroxyl HO ..............................................14
1.3.2. Cơ chế tạo thành gốc hydroxyl HO và động học các phản ứng Fenton........15
1.3.2.1. Phản ứng giữa H2O2 và chất xúc tác Fe2+ ..................................................15
1.3.2.2. Phản ứng giữa H2O2 và chất xúc tác Fe3+ ..................................................16
1.3.3. Những yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Fenton [4] ......................................17
1.3.3.1. Ảnh hưởng của độ pH................................................................................17
1.3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ Fe2+/H2O2 và loại ion Fe (Fe2+ hay Fe3+) ..................17
1.3.3.3. Ảnh hưởng của các anion vô cơ.................................................................19
1.3.4. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp Fenton .......................................19
1.3.4.1. Ưu điểm .....................................................................................................19
1.3.4.2. Nhược điểm ...............................................................................................19
1.3.5. Ứng dụng phương pháp Fenton ....................................................................20
1.3.5.1. Ứng dụng Fenton trong quá trình xử lý nước rỉ rác của bãi rác chôn lấp ...20
1.3.5.2. Ứng dụng Fenton trong xử lý nước thải dệt nhuộm ...................................20
1.3.5.3. Phương pháp xử lý nước bề mặt nhiễm thuốc trừ sâu bằng Fenton ...........21
1.3.5.4. Xử lý màu của nước thải giấy ....................................................................21
1.3.6. Tình hình nghiên cứu và áp dụng quá trình Fenton ở Việt Nam ...................21
1.4. Xác định chỉ số COD bằng phương pháp kali pemanganat ..........................22
1.4.1. Định nghĩa ...................................................................................................22
1.4.2. Nguyên tắc ...................................................................................................22
1.4.3. Xác định hiệu suất COD bằng phương pháp kali pemanganat ....................23

1.5. Phương pháp quang phổ hấp phụ phân tử UV-VIS [6] ...............................23
1.5.1. Nguyên tắc ...................................................................................................23


1.5.2. Xác định hiệu suất loại bỏ màu bằng phương pháp đo quang ....................24
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ..................................................25
2.1. Thiết bị, dụng cụ, hóa chất ..............................................................................25
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ ..........................................................................................25
2.1.2. Hóa chất .......................................................................................................26
2.1.3. Chuẩn bị hóa chất ........................................................................................26
2.2. Các bước tiến hành thực hiện .........................................................................26
2.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến q trình oxy hóa nước rỉ rác của H2O2 27
2.2.2. Khảo sát ảnh hưởng liều lượng H2O2 đến q trình oxy hóa nước rỉ rác ...27
2.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đối với quá trình oxy hóa nước rỉ rác của
Fenton ....................................................................................................................28
2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đối với quá trình oxy hóa nước rỉ
rác của Fenton .......................................................................................................29
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................29
3.1. Kết quả độ loại bỏ màu và độ giảm COD của nước rỉ rác bằng Hydrogen
Peoxide (H2O2) .........................................................................................................29
3.1.1. Kết quả ảnh hưởng của pH đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác của H2O2 ..29
3.1.1.1. Hiệu suất loại bỏ màu ...............................................................................30
3.1.1.2. Độ giảm COD ...........................................................................................31
3.1.2. Kết quả ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác
...............................................................................................................................33
3.1.2.1. Hiệu suất loại bỏ màu ...............................................................................33
3.1.2.2. Độ giảm COD ...........................................................................................34
3.2. Kết quả loại bỏ màu và độ giảm COD của nước rỉ rác bằng Fenton ..........36
3.2.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác của
Fenton ....................................................................................................................36

3.2.1.1. Hiệu suất loại bỏ màu ...............................................................................36
3.2.1.2. Độ giảm COD ...........................................................................................37
3.2.2. Kết quả ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác
bằng Fenton ...........................................................................................................39
3.2.2.1. Hiệu suất loại bỏ màu ...............................................................................39


3.2.2.2. Độ giảm COD ...........................................................................................40
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................43
I. KẾT LUẬN ..........................................................................................................43
II. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................44


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
1.1

Tên bảng
Sơ lược về bãi rác Khánh Sơn mới và bãi rác Khánh Sơn cũ

Trang

4

[2]
1.2

Thành phần khối lượng tiếp nhận rác thải tại bãi rác Khánh

Sơn [2]

5

1.3

Nồng độ kim loại hòa tan và kim loại nặng của nước rỉ rác [3]

6

1.4

Hiệu suất của quá trình Fenton [5]

18

3.1

Giá trị mật độ quang đo được (D0 = 0.8150)

30

3.2
3.3
3.4

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ màu của nước rỉ rác
bằng H2O2 (%)
Giá trị COD thu được (COD0 = 2176 mg/L)
Ảnh hưởng của pH đến độ giảm COD của nước rỉ rác bằng


31
31
32

H2O2 (%)
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11

Giá trị mật độ quang đo được (D0 = 0.8150)
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất loại bỏ màu của
nước rỉ rác (%)
Giá trị COD thu được (COD0 = 2176 mg/L)
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất giảm COD của
nước rỉ rác (%)
Giá trị mật độ quang đo được (D0 = 0.8150)
Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ màu của nước rỉ rác
bằng Fenton
Giá trị COD thu được (COD0 = 2176 mg/L)

33
34
34
35
36

37
37


3.12
3.13
3.14

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất giảm COD của nước rỉ rác
bằng Fenton(%)
Giá trị mật độ quang đo được (D0 = 0.8150)
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất loại bỏ màu của
nước rỉ rác

38
39
40

3.15

Giá trị COD thu được (COD0 = 2176 mg/L)

40

3.16

Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến độ giảm COD của nước rỉ
rác (%)

41



DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
hiệu
hình
vẽ

Tên hình vẽ

Trang

1.1

Quan hệ giữa sự tăng trưởng sinh khối và sự khử cơ chất

11

2.1

Mẫu nước rác (đầu vào) lấy từ bãi rác Khánh Sơn mới

26

3.1

Ảnh hưởng của pH đến q trình oxy hóa nước rỉ rác của H2O2

30


3.2

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ màu (%) của nước rỉ rác bằng

31

H2O2

3.3

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất giảm COD (%) của nước rỉ rác bằng

32

H2O2

3.4
3.5
3.6
3.7
3.8

Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất loại bỏ màu (%) của
nước rỉ rác
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất giảm COD (%) của nước
rỉ rác
Ảnh hưởng của pH đến quá trình oxy hóa nước rỉ rác của Fenton
Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ màu (%) của nước rỉ rác bằng


33
34
35
36
37

Fenton

3.9

Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất giảm COD (%) của nước rỉ rác bằng

38

Fenton

3.10
3.11
3.12

Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến q trình oxy hóa nước rỉ rác bằng
Fenton
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất loại bỏ màu của nước rỉ
rác bằng Fenton
Ảnh hưởng của liều lượng H2O2 đến hiệu suất giảm COD của nước rỉ
rác bằng Fenton

39
40
41



DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MSW:

Chất thải rắn đô thị

COD:

Nhu cầu oxi hóa học

Máy quang phổ UV-VIS:

Máy đo quang ở vùng tử ngoại và khả kiến

TNHH MTV:

Trách nhiệm hữu hạn một thành viên

CTR:

Chất thải rắn

KNH:

Không nguy hại

PCBs:

Polychlorinatedbiphenyl


BOD:

Nhu cầu oxi sinh học


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong thời đại công nghiệp với sự phát triển kinh tế hiện nay, đời sống của
con người càng được nâng cao, đặc biệt là tại các vùng đô thị. Điều này đã làm gia
tăng một cách đáng kể lượng chất thải rắn. Chất thải rắn đô thị (MSW) được tạo ra
từ các vật liệu phế thải bỏ đi từ các hoạt động thương mại, thị trường, sản xuất và
các nguồn khác. Chất thải thực phẩm, giấy, nhựa, báo, cao su, da, lon thiếc, phế liệu
kim loại màu và kim loại màu là thành phần chính của MSW. Tuy nhiên, nó có thể
chứa lẫn các chất độc hại như sơn, thủy ngân, dược phẩm, pin, và nhiều mặt hàng
khác. Phương pháp xử lý chất thải rắn đơ thị ít tốn kém và hiệu quả nhất hiện nay là
xây dựng bãi rác thành phố. Nhưng việc xử lý MSW tại các bãi mở và bãi chôn lấp
đã tạo ra các vấn đề về sức khỏe cộng đồng và môi trường xung quanh.
Nếu bãi rác không được quản lý đúng cách, chúng có thể tạo ra lượng khí
phát thải và chất lỏng khơng kiểm sốt được. Phát thải lỏng được gọi là 'nước rỉ rác'
và nó có thể chứa một số hợp chất hữu cơ, vơ cơ và kim loại nặng. Theo như quan
sát, các thành phần của nước thải phụ thuộc vào độ tuổi của bãi rác và các đặc tính
của chất thải xử lý. Xử lý thích hợp và loại bỏ an tồn thành phần của nước rỉ rác là
một trong những thách thức mơi trường lớn trên tồn thế giới đặc biệt là ở các nước
đang phát triển như Việt Nam.
Tại thành phố Đà Nẵng, bãi chôn lấp rác thải sinh hoạt đô thị trong bãi rác
Khánh Sơn gồm 5 hộc với tổng diện tích 15ha, trong giai đoạn đầu rác thải chủ yếu
được đổ tập trung vào 2 hộc rác số 1 và 2. Tính đến thời điểm 31/12/2012 tổng

lượng rác được tiếp nhận, chôn lấp và xử lý tại 2 hộc trên là 1.580.180 tấn. Nước rỉ
rác được thu bằng hệ thống ống tại các hộc rác và được bơm lên bằng hệ thống bơm
chìm có cơng suất 80m3/h.
Lượng nước rỉ rác rỉ ra tại các hộc rác là rất lớn, do đó nếu xử lý khơng thích
hợp và khơng loại bỏ hoàn toàn các thành phần độc hại của nước rỉ rác sẽ tạo ra các
vấn đề về sức khỏe cho người dân và môi trường xung quanh.


2

Từ lâu việc sử dụng phản ứng oxy hóa để phá hủy các chất độc hại là một
phương pháp xử lý ơ nhiễm có hiệu quả. Đầu những năm 70 người ta đã đưa ra một
quy trình áp dụng nguyên tắc phản ứng Fenton để xử lý ô nhiễm nước thải. Phương
pháp Fenton phản ứng ở pH axit, theo đó hyđro peroxyt phản ứng với sắt (II) sunfat
sẽ tạo ra gốc tự do hyđroxyl có khả năng phá hủy các chất hữu cơ. Trong một số
trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành
CO2 và nước. Gần đây việc nghiên cứu và áp dụng nó vào cơng nghệ xử lý màu
nước rỉ rác đã thu lại nhiều thành quả.
Vì vậy tơi chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý màu nước rỉ rác bãi rác Khánh
Sơn bằng Fenton” với mong muốn nghiên cứu những điều kiện tối ưu nhất của các
yếu tố ảnh hưởng trong quá trình xử lý nước rỉ rác nhằm giảm giá thành và mang lại
hiệu quả xử lý cao.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Tìm các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý màu nước rỉ rác đạt hiệu quả cao
nhất.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện tại phịng thí nghiệm của trường Đại học Sư Phạm –
Đại học Đà Nẵng.

Tiến hành nghiên cứu trên mẫu chứa nước rỉ rác được lấy từ bãi rác Khánh
Sơn mới – Thành phố Đà Nẵng.
Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý màu nước rỉ rác.

4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
Phân tích và tổng hợp lý thuyết: nghiên cứu cơ sở khoa học của đề tài.
Nghiên cứu giáo trình, tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài và trao đổi với
giáo viên hướng dẫn.

4.2. Nghiên cứu thực nghiệm
Nhu cầu oxi hóa học COD của dung dịch được xác định bằng phương pháp
kali pemanganat.


3

Độ loại bỏ màu của nước rỉ rác được xác định bằng phương pháp quang phổ
hấp phụ phân tử UV-VIS.

5. Nội dung nghiên cứu
Nội dung của cơng trình nghiên cứu được trình bày trong 3 chương:
Chương 1. Tổng quan
Sơ lược về bãi rác Khánh Sơn, nước rỉ rác và một số biện pháp xử lý.
Phương pháp xác định chỉ số COD.
Phương pháp quang phổ hấp phụ UV-VIS.
Chương 2. Nghiên cứu thực nghiệm
Chuẩn bị thiết bị, dụng cụ, hóa chất thí nghiệm.
Các bước tiến hành thực nghiệm:



Xác định độ loại bỏ màu bằng phương pháp đo quang.



Xác định chỉ số COD.

Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận và kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Tại Đà Nẵng, trong những năm gần đây, lượng chất thải rắn phát sinh trung
bình mỗi ngày khoảng 612 tấn/ngày, lượng rác phát thải trung bình của mỗi người
khoảng 0,68 kg/ngày. Lượng rác được thu gom trung bình khoảng 547 tấn/ngày. Tỷ
lệ thu gom tồn thành phố đạt từ 85% - 89%. Riêng khu vực nội thành, tỷ lệ thu
gom đạt 95% [1].
Lượng rác thải được thu gom và chuyển về bãi rác Khánh Sơn để chôn lấp
xử lý. Lượng nước rỉ rác được thu bằng hệ thống ống tại các hộc rác trong bãi chơn
lấp. Chính lượng nước rỉ trên là tác nhân gây ảnh hưởng tới người dân và hệ sinh thái
khu vực xung quanh và vùng lân cận.

1.1. Bãi rác Khánh Sơn và nước rỉ rác
1.1.1. Tổng quan về bãi rác Khánh Sơn
Thành phố Đà Nẵng hiện có 2 bãi chơn lấp chất thải rắn là bãi rác Khánh
Sơn mới và bãi rác Khánh Sơn cũ, do Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị Đà
Nẵng quản lý và vận hành.
Bảng 1.1. Sơ lược về bãi rác Khánh Sơn mới và bãi rác Khánh Sơn cũ [2]


Diện

Vị trí

Bãi rác Phường

Hồ

tích

Năng

Cơng

lực hoạt

nghệ

động

xử lý

Khánh

Khánh

Nam, Q.Liên Chiểu,

Sơn cũ


TPĐN

9,8 ha

15 năm

lấp

động
Bắt
đầu

1992

Chôn

Bãi rác
Khánh

Cách bãi rác cũ 1km về

Sơn

phía Đơng Nam

mới

Chơn


Thời gian hoạt

48,3 ha

13-15

lấp

năm

hợp vệ
sinh

Kết thúc

2006

Dự kiến
2007

đóng cửa
năm
2020


5

Bảng 1.2. Thành phần khối lượng tiếp nhận rác thải tại bãi rác Khánh Sơn [2]

TT


Khối lượng CTR thu gom (tấn)

Năm 2012

1

CTR sinh hoạt đô thị

2

CTR công nghiệp

4.127

Công nghiệp KNH

3.723

Công nghiệp nguy hại

3

4

252.504

404

CTR y tế


2.098

Y tế KNH

1.889

Y tế nguy hại

209

Bùn bể phốt

19.688

1.1.2. Nước rỉ rác bãi rác Khánh Sơn
1.1.2.1. Khái quát về nước rỉ rác
Nước rỉ rác là loại nước thải được phát sinh trong q trình chơn lấp rác thải
ở các bãi chơn lấp. Nó có thành phần phức tạp và khó xử lý.
Nước rị rỉ ra từ các bãi rác có mang một hàm lượng ơ nhiễm rất cao, còn gọi
là nước rác hay nước rỉ rác. Lượng nước rỉ rác tuy lưu lượng không nhiều nhưng
nếu không được xử lý đúng mức thì nó có thể xâm nhập vào mơi trường nước, mơi
trường đất sau đó đi vào các mạch nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và có
thể làm biến đổi đặc tính của đất. Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi
trường sinh thái xung quanh cũng như gây nguy hại đến sức khỏe cộng đồng. Chính
vì thế mà vấn đề xử lý nước rác rị rỉ từ các bãi chơn lấp cũng vơ cùng cấp thiết.
Thành phần nước rác rị rỉ rất phức tạp trong đó ơ nhiễm chất hữu cơ là chủ
yếu, bên cạnh cịn ơ nhiễm chất vơ cơ. Nước rỉ rác có chứa lượng lớn hợp chất hữu
cơ rất bền với quá trình phân huỷ vi sinh. Thành phần nước rỉ rác chứa hàm lượng
chất hữu cơ cao, COD dao động từ 2.000 đến 20.000 mg/L, tổng Nitơ dao động

trong khoảng từ 200-2000 mg/L, trong đó amoniac rất cao trung bình là 200 mg/L.


6

Ngồi ra nước rỉ rác cịn chứa nhiều kim loại hòa tan, kim loại nặng và một
số chất hữu cơ độc hại (thuốc bảo vệ thực vật, PCBs,…) [3]
Bảng 1.3. Nồng độ kim loại hòa tan và kim loại nặng của nước rỉ rác [3]

Thơng số
Giá trị (mg/L)

Ca2+

Zn

Ni

Cr

Cu

Pb

Hg

2000-2500

0,84


0,5

0,12

0,46

0,13

0,09

Vì vậy, để có thể tối ưu hố phương pháp xử lý nước rỉ rác là rất khó, ta
khơng thể chọn đơn thuần phương pháp sinh học để xử lý loại nước này mà phải
chọn các phương pháp xử lý hố lí khác ngay cả bằng kĩ thuật oxy hố tiên tiến,
nước rị rỉ từ bãi rác địi hỏi một dây chuyền cơng nghệ xử lý kết hợp, bao gồm
nhiều khâu xử lý như xử lý sơ bộ, xử lý bậc hai, xử lý bậc ba để đạt tiêu chuẩn thải.
Bên cạnh đó, thành phần và lưu lượng nước rò rỉ biến động theo mùa và theo thời
gian chôn lấp nên dây chuyền cơng nghệ xử lý nước rị rỉ cũng sẽ thay đổi đối với
các loại nước rác có thời gian chơn lấp khác nhau.

1.1.2.2. Nước rỉ rác - Bãi rác Khánh Sơn
Tại bãi rác Khánh Sơn mới, hệ thống thu nước rỉ rác được thực hiện tại 05 hộc
rác với trạm bơm nước rỉ rác công suất 80m3/h.
Hệ thống xử lý nước rỉ rác bằng biện pháp sinh học bao gồm: 01 hồ sinh học
kỵ khí có thể tích 3420 m3; 02 hồ sinh học tùy nghi có thể tích 11.000 m3/1hồ. Năm
2008, Công ty TNHH MTV Môi trường Đô thị đầu tư xây dựng thêm 02 hồ sinh học
mỗi hồ có thể tích 5000m3. Đến năm 2009, thành phố Đà Nẵng cấp phép cho Công ty
TNHH Khoa học và công nghệ môi trường Quốc Việt đầu tư thêm một hệ thống xử
lý nước rỉ rác với công suất 450m3/ngày đêm để đảm bảo chất lượng nước đầu ra của
toàn bộ hệ thống xử lý nước rỉ rác chung của bãi chơn lấp [2].


1.1.2.3. Ơ nhiễm mơi trường do nước rỉ rác [5]
Nước rỉ rác chứa rất nhiều chất độc hại như khí nitơ, nồng độ amoniac, kim
loại nặng, vi khuẩn gây bệnh đường ruột, BOD… Lượng hữu cơ dư thừa trong nước
rỉ rác sẽ tạo nên khí nitơ, gây thiếu oxy cho các lồi sinh vật, đó là ngun nhân dẫn


7

đến hàng loạt các loại vi sinh vật bị chết… Vì thế, lo ngại nhất là nước rỉ rác xử lý
khơng đạt chuẩn bị thải ra các dịng sơng, kênh rạch.
Nếu ngâm nước rỉ rác lâu và các tầng chứa nước rỉ rác thi công không tốt,
chắc chắn sẽ ngấm vào đất, lan rộng ra các khu vực, ảnh hưởng nghiêm trọng đến
môi trường sinh thái và con người.

1.2. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác [5]
1.2.1. Phương pháp cơ học (phương pháp vật lý)
Quá trình xử lý cơ học thường được áp dụng ở giai đoạn đầu của q trình xử
lý nước rỉ hay cịn gọi là q trình xử lý sơ bộ hoặc quá trình tiền xử lý, quá trình
này dùng để loại bỏ các tạp chất khơng tan có trong nước bao gồm các tạp chất vơ
cơ và hữu cơ có trong nước. Nó là một bước đệm nhằm đảm bảo tính an tồn cho
các cơng trình và thiết bị của các quá trình xử lsy tiếp theo của hệ thống xử lý nước
rỉ rác.

1.2.2. Phương pháp hóa lý
Cơ sở của phương pháp hóa lý là các phản ứng hóa học diễn ra giữa chất ơ
nhiễm và các hóa chất thêm vào. Các phương pháp hóa lý thường được sử dụng là
oxy hóa và trung hịa. Đi đơi với các phương pháp này cịn kèm theo các q trình
kết tủa và nhiều hiện tượng khác.
Nói chung bản chất của quá trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp hóa lý
là áp dụng các q trình vật lý và hóa học để loại bỏ các chất ô nhiễm mà không thể

dùng quá trình lắng ra khỏi nước rỉ rác. Các cơng trình tiêu biểu của việc áp dụng
phương pháp hóa học bao gồm:

1.2.2.1. Bể keo tụ, tạo bơng
Q trình keo tụ tạo bơng được ứng dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và
các hạt keo có kích thước rất nhỏ (10-7 – 10-8 cm). Các chất này tồn tại ở dạng
khuếch tán và không thể loại bỏ quá trình lắng vì tốn rất nhiều thời gian. Để tăng
hiệu quả lắng, giảm bớt thời gian lắng của chúng thì ta thêm vào nước thải một số
hóa chất như phèn nhơm, phèn sắt, polymer,… Các chất này có tác dụng kết dính


8

các chất khuếch tán trong dung dịch thành các hạt có kích cỡ và tỷ trọng lớn hơn
nên sẽ lắng nhanh hơn.
Các chất keo tụ dùng là:


Phèn nhôm: Al2(SO4)3.18H2O, KAl(SO4)2.12H2O, Al2(OH)3Cl,…



Phèn sắt: Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3.



Chất keo tụ không phân ly, dạng cao phân tử có nguồn gốc thiên

nhiên hay tổng hợp.
Trong khi tiến hành q trình keo tụ, tạo bơng cần chú ý:



pH của nước rỉ.



Bản chất của hệ keo.



Sự có mặt của các ion trong nước



Thành phần của các chất hữu cơ trong nước.



Nhiệt độ.

Các phương pháp keo tụ có thể là keo tụ bằng chất điện ly, keo tụ bằng hệ
keo ngược dấu. Trong quá trình xử lý nước rỉ rác bằng chất keo tụ, sau khi kết thúc
giai đoạn phân hủy các chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, phèn kép), giai đoạn tiếp
theo là giai đoạn hình thành bơng cặn. Để cho q trình tạo bơng căn diễn ra thuận
lợi người ta xây dựng các bể phản ứng đáp ứng các chế độ khuấy trộn. Bể phản ứng
theo chế độ khuấy trộn được chia làm 2 loại: thủy lực và cơ khí. Thơng thường, sau
khi diễn ra q trình keo tụ tạo bơng, nước rỉ rác sẽ được đưa qua bể lắng để tiến
hành loại bỏ các bơng cặn có kích thước lớn mới được hình thành.
Phương pháp keo tụ có thể làm trong nước và khử màu nước rỉ rác vì sau khi
tạo bơng cặn, các bơng cặn lớn lắng xuống thì những bơng cặn này có thể kéo theo

các chất phân tán khơng tan gây ra màu.

1.2.2.2. Bể tuyển nổi
Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các
tạp chất khơng tan, khó lắng. Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng
để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.


9

Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được
áp dụng trong quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện. Các chất lơ lững
như dầu, mỡ sẽ nổi lên bề mặt của nước dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp
bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu. Hiệu quả phân riêng bằng
tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí. Kích thước tối ưu của
bong bóng khí là 15 – 30.10-3 mm.
Các phương pháp tạo bọt khí:
a. Tuyển nổi với việc tách các bọt khí ra khỏi dung dịch
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước chứa các chất bẩn nhỏ vì nó
cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung dịch
qua bảo hịa khơng khí. Sau đó khơng khí được tách ra khỏi dung dịch ở dạng các
bọt cực nhỏ và lôi kéo các chất bẩn nổi lên trên mặt nước:


Tuyển nổi chân không.



Tuyển nổi không áp lực.




Tuyển nổi áp lực.

b. Tuyển nổi với việc cung cấp khí nén qua tấm xốp, ống châm lỗ


Tuyển nổi với thổi khí nén qua các vịi.



Tuyển nổi với phân tán khơng khí qua tấm xốp.



Nhược điểm của phương pháp này là dễ tắc nghẽn và cần có bình nén

khí.
c. Tuyển nổi với việc dùng các chất tạo bọt (tuyển nổi hóa học)
Mục đích để có kích thước bọt ổn định trong q trình tuyển nổi:
Chất tạo bọt có thể là dầu thông, phenol, ankyl, sunfat natri, cresol.
Điều cần chú ý là trọng lương hạt khơng được lớn hớn lực kết dính với bọt
khí và lực nâng của bọt khí.

1.2.2.3. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp tách các chất hữu cơ và khí hịa tan ra khỏi nước rỉ
rác bằng cách tập trung các chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng
cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hóa học).



10

1.2.2.4. Trích ly
Trích ly là phương pháp tách các chất bẩn hịa tan ra khỏi nước thải bằng
dung mơi nào đó nhưng với điều kiện dung mơi đó khơng tan trong nước và độ hịa
tan chất bẩn trong dung mơi cao hơn nữa.
Ngồi ra cịn có các phương pháp khác:


Chưng bay hơi là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng

bay hơi lên theo hơi nước.


Trao đổi ion là phương pháp thu hồi các cation và anion bằng các chất

trao đổi ion (ionit) các chất trao đổi ion là các chất rắn trong thiên nhiên hoặc vật
liệu nhựa nhân tạo. Chúng khơng hịa tan trong nước và trong dung mơi hữu cơ, có
khả năng trao đổi ion. Phương pháp trao đổi ion cho phép thu được những chất quý
trong nước thải và cho hiệu suất xử lý khá cao.


Tinh thể hóa là phương pháp loại bỏ các chất bẩn khỏi nước ở trạng

thái tinh thể.
Ngoài các phương pháp hóa lý kể trên, để xử lý – khử các chất bẩn trong
nước rỉ rác người ta còn dùng các phương pháp khử như: khử phóng xạ, khử khí,
khử mùi, khử muối trong nước.

1.2.3. Phương pháp hóa học

Phương pháp này thường được dùng để thu hồi các chất quý hoặc để khử các
chất độc hoặc các chất ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn xử lý sinh hóa sau này.
Cơ sở của các phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các q trình
lý hóa diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho vào nước. Những phản ứng diễn ra có
thể phản ứng oxy hóa – khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân
hủy chất độc hại. Các phương pháp hóa học là oxy hóa, trung hịa và keo tụ (hay
cfon gọi là keo tụ bông). Thông thường đi đôi với trung hịa có kèm theo q trình
keo tụ và nhiều hiện tượng vật lý khác.

1.2.3.1. Phương pháp ozone hóa
Đó là phương pháp xử lý có chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hịa tan và keo tụ
bằng ozon. Đặc tính của ozon là khả năng oxy hóa rất cao, dễ dàng nhường oxy


11

nguyên tử hoạt tính cho các tạp chất hữu cơ. So với phương pháp sinh học, kỹ thuật
oxy hóa khử cũng được sử dụng rộng rãi và hiệu quả trong nhiều trường hợp.

1.2.3.2. Phương pháp điện hóa học
Thực chất của phương pháp này là phá hủy các tạp chất độc hại trong nước rỉ
rác hoặc trong dung dich bằng oxy điện hóa trên điện cực anot; hoặc cũng có thể
phục hồi các chất quý (như đồng, sắt,…) rồi đưa về dùng lại trong sản xuất. Thông
thường hai nhiệm vụ phân hủy chấy độc hại và thu hồi chất quý được giải quyết
đồng thời.
Nhờ các q trình oxy hóa – khử mà các chất bẩn độc hại được biến thành
các chất không độc, một phần ở dạng lắng cặn, phần ở dạng khí dễ bay hơi. Vì vậy
để khử các chất độc hại trong nước thải thường dùng phương pháp nối tiếp: oxy hóa
– lắng cặn và hấp phụ, tức là hóa học – cơ học và hóa lý.


1.2.4. Phương pháp sinh học
1.2.4.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý sinh học
Bản chất của quá trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học là sử
dụng khả năng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ hòa tan được
các vi sinh vật sử dụng làm nguồn thức ăn cho sự tăng trưởng của chúng. Trong quá
trình tăng trưởng các vi sinh vật chuyển hóa chất ơ nhiễm này thành dioxide cacbon,
nước và các tế bào mới (sinh khối bùn). Các chất ô nhiễm được loại bỏ thơng qua
cơng trình lắng để tách bùn ra khỏi nước rỉ rác.
Trong trường hợp một bình chứa được đổ đầy một hỗn hợp của nước rỉ rác
và một lượng vi sinh vật đã thích nghi (bùn hoạt tính), các vi sinh vật sẽ bắt đầu
chuyển hóa các chất ơ nhiễm hữu cơ (cơ chất). Q trình chuyển hóa cơ chất và
tăng trưởng sinh khối được minh họa bằng đường cong tăng trưởng.

Hình 1.1. Quan hệ giữa sự tăng trưởng sinh khối và sự khử cơ chất


12

Phần thấp hơn của đường cong gọi là pha tăng trưởng logarit: trong pha này
sự tăng trưởng của tế bào cực đại do nguồn thức ăn cạn dần và pha tăng trưởng suy
giảm xảy ra. Tiếp theo sự thiếu hụt nguồn thức ăn, các tế bào vi khuẩn bắt đầu chết
và được sử dụng bởi những vi sinh vật còn lại. Pha này gọi là pha hô hấp nội sinh
hoặc pha tự oxy hóa và kết quả là khối lượng sinh khối giảm. Trong một số trường
hợp, có thể tồn tại một pha phía trước pha tăng trưởng logatite, đây là giai đoạn mà
vi sinh vật thích nghi với nguồn thức ăn mới và môi trường mới.
Trong một hệ thống xử lý sinh học tiêu biểu, nước rỉ rác có thể đi vào bể
chứa kín hoặc hở, hoặc được lưu lại trong một hồ chứa trong một khoảng thời gian
nhất định, đó là thời gian lưu nước. Trong thời gian này, q trình phân hủy và loại
bỏ chất ơ nhiễm bởi vi sinh vật gây ra. Pha tăng trưởng vi sinh vật ở cơng trình xử
lý có thể được kiểm sốt thơng qua việc khống chế nồng độ cơ chất hoặc tảu trọng

hữu cơ.
Tất cả các vi khuẩn sử dụng trong xử lý nước thải có thể được phân chia
thành ba nhóm tùy thuộc vào khả năng sử dụng oxy phân tử được gọi là nhóm hiếu
khí nghiêm ngặt. Các vi sinh vật có khả năng sống trong mơi trường có hoặc khơng
có có oxy phân tử được gọi là nhóm tùy tiện. Các hệ thống xử lý sinh học sử dụng
biện pháp làm thoáng để cung cấp oxy cho vi sinh vật gọi là q trình hiếu khí,
trong đó các hệ thống sử dụng vi sinh vật kỵ khí để thực hiện phản ứng sinh học gọi
là quá trình kỵ khí.
Các phản ứng sinh hóa xảy ra bên trong các q trình hiếu khí và kỵ khí là
khác nhau vì vậy sản phẩm cuối cùng của hai quá trình này cũng khác nhau. Các
sản phẩm cuối cùng của quá trình hiếu khí chủ yếu là H2O, Cacbon dioxide, Nitrat
và Sulphate, trong khi đó các sản phẩm của q trình kỵ khí là khí Meetan,
Amoniac, Cacbon dioxide, Sulfit và các Mercaptan.

1.2.4.2. Cơ sở lý thuyết về khả năng dính bám
Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn,
khi có đủ độ ẩm và thức ăn là hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy. Chúng dính
bám vào bề mặt vật rắn bằng chất gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể