Hệ thống xử lý nước rỉ rác khu xử lý rác xã Phú Thạnh

• Hố thu gom

Nước thải phát sinh từ bãi rác sẽ được thu gom và chảy về hố thu gom nước thải. Nước thải sau hố thu gom sẽ được dẫn về ao chứa nước thải.

• Ao chứa nước thải

Ao chứa nước thải có chức năng điều hòa lưu lượng đầu vào trạm xử lý. Điều hòa lưu lượng là phương pháp được áp dụng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự dao động của lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của các quá trình tiếp theo, giảm kích thước và vốn đầu tư xây dựng các công trình tiếp theo.

Nước thải sau khi qua ao chứa nước thải sẽ được bơm bơm lên công đoạn xử lý tiếp theo.

• Bể trộn vôi

Tại bể trộn vôi hóa chất vôi sẽ được đưa vào bể để giúp kết tủa các kim loại nặng có trong nước thải, ngoài ra bể còn có tác dụng nâng pH cao hơn mức trung tính để đảm bảo quá trình xử lý cho các công đoạn tiếp theo. Nước thải sau khi qua bể trộn vôi sẽ được chảy về bể lắng vôi.

• Bể lắng vôi

Bể lắng vôi được dùng để loại bỏ cặn vôi và các chất rắn ở dạng lơ lửng có kích thước lớn; Lượng cặn này sẽ được chuyển về ao chưa bùn. Lượng nước sẽ được dẫn vào bể chứa 1 để xử lý cho các công đoạn tiếp theo.

• Bể trung gian

Bể chứa 1 có chức năng chứa nước thải sau bể lắng cặn vôi. Hóa chất NaOH được châm vào bể nhằm mục đích tăng pH nước thải lên khoảng từ 9 – 11 để đảm bảo cho quá trình xử lý của Tháp khử tripping. Tiếp theo nước thải sẽ được đưa qua các cụm bể phía sau để xử lý.

• Tháp Tripping

Nước thải từ bể chứa trung gian 1 sẽ được bơm trục ngang đưa nước lên tháp qua giàn phân phối nước. Nước thải được cho từ trên xuống, qua hệ vật liệu đệm, và khí được thổi từ dưới lên, khí nước ngược chiều nhau tăng sự tiếp xúc. Trong quá trình tiếp xúc giữa khí và nước thải thì lượng khí này sẽ đẩy khí NH3 trong nước thải ra ngoài.

• Cụm hóa lý

Nước thải sau khi qua tháp Tripping sẽ được dẫn đến bể phản ứng để thực hiện quá trình kết dính và hình thành những bông cặn có kích thước lớn. Tại đây, hóa chất H2SO4 được châm vào để ổn định pH trong bể phản ứng dao động từ 6,5 – 7,5 tạo điều kiện thích hợp để phản ứng keo tụ tạo bông. Tiếp theo PAC, PAM lần lượt được bổ sung vào để liên kết các hạt cặn trong nước, giúp cho quá trình lắng các bông bùn được diễn ra nhanh hơn.

• Bể lắng hóa lý

Bể lắng hóa lý được sử dụng để loại bỏ lượng bùn và chất lơ lửng sinh ra từ quá trình keo tụ tạo bông. Lượng bùn này sẽ được bơm bùn chuyển về ao chứa bùn. Lượng nước trong sẽ dẫn vào bể tiền kỵ khí để xử lý cho các công đoạn tiếp theo.

• Bể tiền bể hậu kỵ khí

Bể có chức năng chứa nước thải sau bể lắng hóa lý. Nước thải trong bể sẽ được bơm cấp vào bể UASB và nhận nước chảy ra từ bể UASB.

• Bể UASB

UASB – Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process – Quy trình kỵ khí có tầng bùn dòng chảy ngược. Bể UASB chia thành 2 vùng chính:

– Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí: Là lớp bùn chứa các vi sinh vật (VSV) kỵ khí có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ, nước thải được cấp vào qua lớp bùn này để xử lý.

– Vùng lắng: nằm phía trên lớp bùn kỵ khí. Nước thải sau khi phân hủy sẽ di chuyển lên vùng này để thực hiện quá trình lắng cặn.

Trong suốt quá trình này thì sinh khối với đặc tính lắng cao sẽ được duy trì trong bể. Một trong những bộ phận quan trọng của bể UASB đó là bộphận tách khí – lỏng – rắn ở phía trên bề mặt bể. Trong quá trình phân hủy lượng khí tạo ra chủ yếu là CH₄ và CO₂ tạo nên sự lưu thông bên trong giúp cho việc duy trì và tạo ra hạt sinh học.

Các bọt khí tự do và các hạt khí thoát lên tới đỉnh của bể tách khỏi các hạt rắn và đi vào thiết bị thu khí thoát ra ngoài bể. Dịch lỏng chứa một số chất còn lại và hạt sinh học chuyển vào ngăn lắng, ở đó chất rắn được tách khỏi chất lỏng và quay trở lại lớp đệm bùn, nước thải sau đó được thải ra ngoài ở phía trên của bể. Vận tốc nước thải đưa vào bể UASB được duy trì trong khoảng 0,6 – 0,9m/h (nước bùn ở dạng bùn hạt), pH thích hợp cho quá trình phân hủy kỵ khí dao động trong khoảng 6,6 – 7,6. Do đó cần cung cấp đủ độ kiềm (1000 – 5000 mg/L) để bảo đảm pH của nước thải luôn luôn >6,2 vì ở pH <6,2 – VSV chuyển hóa methane không hoạt động được. Cần lưu ý rằng chu trình sinh trưởng của VSV acid hóa ngắn hơn rất nhiều so với VSV acetate hóa (2 – 3 giờ ở 35^oC so với 2 – 3 ngày, ở điều kiện tối ưu). Do đó, trong quá trình vận hành ban đầu, tải trọng chất hữu cơ không được quá cao vì VSV acid hóa sẽ tạo ra acid béo dễ bay hơi với tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần so với tốc độ chuyển hóa các acid này thành acetate dưới tác dụng của VSV acetate hóa.

• Bể Anoxic

Nước thải sau khi qua bể hậu sẽ được dẫn đến bể Anoxic. Trong bể Anoxic, NO₃^– trong nước thải sinh ra từ quá trình oxy hóa amoni trong bể hiếu khí, được bơm tuần hoàn về bể Anoxic, cùng với bùn hoạt tính và nước thải nạp vào với điều kiện thiếu oxy, quá trình khử NO₃^– thành N₂ tự do được diễn ra. Hàm lượng nitơ tổng trong nước thải giảm xuống mức cho phép. Quá trình chuyển hóa Nito hữu cơ trong nước thải dưới dạng amoni thành nito tự do được diễn ra theo 2 bước liên quan đến 2 loại VSV tự dưỡng Nitrosomonas và Nitrobacter:

Quá trình Nitrification:

NH₄ + + 1.5 O₂ → NO₂ – + 2H+ + H₂

Quá trình Denitrication:

NH₄ + + NO₂ – → NO₃ – + N₂

Trong bể Anoxic được lắp đặt máy khuấy chìm nhằm tạo ra môi trường thiếu khí có các VSV sinh trưởng và phát triển.

• Bể MBBR

MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) là công nghệ xử lý nhân tạo, hoạt động trên cơ chế dùng giá thể để vi sinh bám vào, sinh trưởng, phát triển. Phương pháp xử lý này là sự kết hợp giữa phương pháp lọc sinh hiếu khí và Aerotank truyền thống. Công nghệ MBBR là công nghệ mới, được các chuyên gia trong nước, nước ngoài nghiên cứu và ứng dụng vào công nghệ xử lý nước thải vì hiệu quả xử lý cao và tiết kiệm được diện tích.

• Bể Aerobic

Oxy (không khí) được cấp vào bể bằng các máy thổi khí (airblower) và hệ thống phân phối khí. Lượng khí cung cấp vào bể với mục đích: (1) cung cấp oxy cho VSV hiếu khí chuyển hóa chất hữu cơ hòa tan thành nước và carbonic, nitơ hữu cơ và ammonia thành nitrat NO^3-, (2) xáo trộn đều nước thải và bùn hoạt tính tạo điều kiện để VSV tiếp xúc tốt với các cơ chất cần xử lý, (3) giải phóng các khí ức chế quá trình sống của VSV.

– Quá trình oxy hóa các chất hữu cơ theo phương trình cơ bản sau:

C_xH_yO_z + O₂→ CO₂ + H₂O + H

– Quá trình tổng hợp tế bào mới theo phương trình cơ bản sau:

C_xH_yO_z +NH₃ + O_­2→Tế bào mới + CO₂ + H₂O + C₅H₇NO₂ ± H

– Quá trình phân hủy nội bào theo phương trình cơ bảnsau:

C₅H₇NO₂+ 5O₂→ 5CO₂+ 2 H₂O + NH₃ ± H

Đồng thời, trong quá trình phân hủy hiếu khí, các VSV thực hiện các quá trình chuyển hóa Nito theo các bước sau:

– Chuyển hóa Amoni thành Nitrite dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrosomonas:

Amoni +1,5O₂ àNitrite+H₂O+giảm độ kiềm

– Chuyển hóa Nitrite thành Nitrate dưới tác dụng của vi khuẩn Nitrobacter:

Nitrite + 0,5 O₂ àNitrate.

– Quá trình nitrate hóa được mô tả bằng phương trình phản ứng sau:

Nitơ Ammoniac + 2O₂à Nitrate + H₂O + giảm độ kiềm

Phần lớn thành phần chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học (BOD) được loại bỏ trong các quá trình này.

• Bể lắng sinh học

Bể lắng sinh học được dùng để loại bỏ các chất rắn ở dạng huyền phù và lơ lửng; đồng thời, khử mùi hôi của nước thải nhằm nâng cao hiệu suất lắng các chất cặn trong nước thải, lượng bùn phát sinh và các chất lơ lửng cũng được lắng ở bể lắng. Một phần bùn sẽ được tuần hoàn về bể Anoxic và Aerotank nhằm duy trì lượng VSV có trong bể, phần còn lại sẽ cùng với lượng bùn sinh ra từ bể lắng chuyển vào bể chứa bùn.

• Cụm Fenton:

Fenton là quá trình oxy hóa bật cao thông qua 3 giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Điều chỉnh pH phù hợp.Trong các phương pháp Fenton, độ pH ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và nồng độ Fe₂ , từ đó ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ, pH thích hợp cho quá trình là từ 2 – 4, tối ưu nhất là ở mức 2,8.
• Giai đoạn 2: Phản ứng oxi hóa: Trong giai đoạn phản ứng oxi hóa xảy ra sự hình thành gốc *OH hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. Cơ chế hình thành gốc *OH hiện nay chưa thống nhất, theo Fenton thì sẻ có phản ứng:

Fe²⁺ + H₂O₂ –> Fe³⁺ + OH^– + OH*

Gốc *OH sau khi hình thành sẽ tham gia vào phản ứng ôxi hóa các hợp chất hữu cơ có trong nước cần xử lý, chuyển chất hữu cơ từ dạng cao phân thành các chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp.

CHC_{(cao phân tử)} + *HO –> CHC_{(thấp phân tử)} + CO₂ + H₂O + OH^–

• Giai đoạn 3: Trung hòa và keo tụ: Sau khi xảy ra quá trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên >7 để thực hiện kết tủa Fe³⁺mới hình thành:

Fe³⁺ + 3OH^– –> Fe(OH)₃

Kết tủa Fe(OH)₃ mới hình thành sẽ thực hiện các cơ chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ một phần các chất hữu cơ chủ yếu là các chất hữu cơ cao phân tử.

• Bể lắng Fenton

Bể lắng Fenton được sử dụng để loại bỏ lượng bùn và chất lơ lửng sinh ra từ quá trình keo tụ tạo bông. Lượng bùn này sẽ được bơm bùn chuyển về ao chứa bùn. Lượng nước trong sẽ dẫn vào ao chứa nước.

• Ao chứa sau xử lý

Nước thải sau khi qua bể lắng Fenton sẽ được chảy tràn về ao chứa nước sau xử lý. Ao chứa nước thải có tác dụng ổn định nước thải, lắng triệt để nồng độ TSS bên trong hệ thống. Giúp xử lý sơ bộ bằng phương pháp tự nhiên để đảm bảo các chỉ tiêu xả thải theo quy chuẩn hiện hành.

• Bể chứa bùn

Lượng bùn sinh ra ở bể lắng hóa lý, bể kỵ khí và bể lắng sinh học và bể lắng Fenton được đưa về bể chứa bùn. Sau một thời gian nhất định, bùn đã ổn định sẽ được bơm về lại bãi rác hoặc có thể sử dụng xe chuyên dụng để hút và vận chuyển đến bãi xử lý thích hợp.