Công nghệ xử lý nước rác phù hợp với điều kiện Việt Nam

1. Thực trạng xử lý nước rác ở Việt Nam

Hiện nay ở Việt Nam , xử lý chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đô thị chủ yếu vẫn là chôn lấp. Trên địa bàn các TP lớn của Việt Nam như: Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh tỷ lệ CTRSH đô thị đem chôn lấp chiếm tới 80-90%; Cụ thể trên địa bàn TP Hà Nội, tỷ lệ CTRSH đô thị đem chôn lấp 73-81%, sản xuất phân Compost <7% và tái chế 12-20% (URENCO Hà Nội 2006). Trên địa bàn cả nước chỉ có 17/91 bãi chôn lấp được xem là hợp vệ sinh thì vấn đề xử lý cũng là vấn đề cần quan tâm. Tại TP Hồ Chí Minh, ngoài 2 bãi rác Đông Thạnh và Gò Cát đã đóng cửa và ngừng tiếp nhận rác từ năm 2008, hiện có 3 khu liên hiệp xử lý CTR là khu xử lý CTR Tây Bắc (Củ Chi), khu xử lý CTR Thủ Thừa (Long An). Tại các cơ sở này, công nghệ xử lý rác cho đến nay chủ yếu vẫn là chôn lấp hợp vệ sinh; vấn đề xử lý nước rác vẫn đang là vấn đề bức xúc.

Hiện nay, trên địa bàn cả nước có rất ít bãi chôn lấp (BCL) có trạm xử lý nước rác. Các trạm xử lý (TXL) nước rác mới chỉ được đầu tư xây dựng tại các bãi chôn lấp được xem là hợp vệ sinh như trạm xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội); TXL nước rác ở Đèo Sen, TXL nước rác Hà Khẩu, TXL nước rác Quang Hanh (Quảng Ninh); TXL nước rác Tràng Cát (Hải Phòng); TXL nước rác Lộc Hoà (Nam Định) hoặc các khu vực là điểm nóng về môi trường do nước rác như TXL nước rác Đông Thạnh, TXL nước rác Gò Cát, TXL nước rác Đa Phước, TXL nước rác Phước Hiệp (tất cả đều ở TP Hồ Chí Minh). Theo đánh giá của các chuyên gia, trong số các TXL nước rác kể trên, các trạm xử lý nước rác được đầu tư XD hiện đại, hiệu quả xử lý cao, đạt TCVN 5945-1995 là Nhà máy xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội) và Nhà máy xử lý nước rác Gò Cát (TP. Hồ Chí Minh).

Bên cạnh những hệ thống xử lý được đầu tư quy mô công nghiệp, hiện đại, vẫn còn tồn tại những trạm xử lý chỉ được đầu tư tạm thời; ngay cả những nhà máy xử lý nước rác hiện đại cũng đã và đang bộc lộ những bất cập, tồn tại cần giải quyết tiếp. Thực tế cho thấy, nước rỉ rác đầu vào có sự dao động rất lớn về lưu lượng (khi có mưa và không mưa), nồng độ, từ đó ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất của quá trình xử lý. Để xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, ngoài yếu tố công nghệ xử lý cần đặc biệt quan tâm đến lưu lượng và nồng độ của nước rác; diện tích hoạt động của bãi chôn lấp chịu tác động trực tiếp của nước mưa; mức độ pha trộn và rửa trôi giữa nước mưa, nước rác; hệ số thấm qua các lớp rác (đã nén, chưa nén), hệ số thấm qua lớp trung gian và lớp phủ bề mặt của BCL; hệ thống thu gom và hồ điều hoà nước rỉ rác - lưu lượng và nồng độ đầu vào cho việc xác định quy mô, công suất và dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước rác.

2. Phân loại nước rác

Theo đặc điểm và tính chất, nước rác được phân ra làm 2 loại:

- Nước rác tươi - nước rỉ rác khi không có mưa;

- Nước rác khi có nước mưa: nước mưa thấm qua bãi rác và hoà lẫn nước rác;

Theo đặc điểm hoạt động của bãi chôn lấp:

- Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng hoạt động; thành phần và tính chất loại nước rác này phụ thuộc vào thời gian đã đóng bãi, mức độ phân huỷ các thành phần hữu cơ trong bãi rác.

- nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp đang hoạt động và vận hành;

3. Lưu lượng nước rác - Đặc điểm thành phần và tính chất của nước rác

3.1. Lưu lượng và nồng độ nước rác tươi

Nước rác tươi thường có lưu lượng nhỏ, nồng độ các chất ô nhiễm cao.

Nước rỉ rác có thành phần BOD, COD, N- NH ₃và thành phần kim loại nặng cao. Ví dụ: thành phần nước rỉ rác đầu vào ở Trạm xử lý nước rác Nam Sơn có các thông số ô nhiễm rất cao: COD 32.000mg/l, BOD 8000mg/l, N-Nh ₃8000mg/l. Kết quả nghiên cứu Trung tâm môi trường ECO (TP Hồ Chí Minh) cho thấy, trong nước rỉ rác, hàm lượng chất hữu cơ không có khả năng phân huỷ sinh học chiếm tỷ lệ cao, hàm lượng nitơ tổng rất lớn (có trường hợp lên đến 3.2000mg/l). Do đó, nước rỉ rác sau khi xử lý sinh học thường có hàm lượng COD dao động trong khoảng 400-500 mg/l (chủ yếu là lượng COD trơ).

3.2. lưu lượng và nồng độ nước rác khi có mưa

Nước rác khi có mưa ban đầu nồng độ các chất ô nhiễm cao. Ngoài ra các chất ô nhiễm của rác tươi, nước mưa do lưu lượng và tốc độ thấm lớn dễ cuốn trôi các thành phần khoáng chất, các muối dễ hoà tan và các chất ô nhiễm khác có trong bãi rác. Sau đó, nồng độ các chất ô nhiễm có xu hướng giảm dần nếu trận mưa vẫn tiếp tục.

Thực tế cho thấy, đối với các trạm xử lý nước rác hiện nay, các nhà thiết kế mới chỉ tính đến lưu lượng nước rỉ rác, còn nước mưa đặc biệt là những khi có trận mưa lớn, lưu lượng này chưa được xem xét và tính toán một cách thấu đáo. Đối với các BCL đang hoạt động, vấn đề tách riêng lượng nước mưa ra khỏi nước rác là không thể; vì hầu hết các bãi chôn lấp đều không có mái che. Hơn nữa do tính chất hoạt động thường xuyên cũng như tính đặc thù của bãi chôn lấp, cần tính toán cả lưu lượng nước mưa và lưu lượng nước rác; cũng như nghiên cứu sự thay đổi về lưu lượng, nồng độ của nước rác khi có mưa. Vấn đề này cần được tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hiệu quả xử lý nước rác.

4. Giải pháp quản lý nước rác đối với bãi chôn lấp CTR đang vận hành

4.1. Đối với BCL chất thải nguy hại

Theo QCXDVN 1/2008, bãi chôn lấp chất thải nguy hại phải có mái che nhằm tránh nước mưa thâm nhập vào bãi rác, gây khó khăn và phức tạp cho quá trình xử lý nước rác.

4.2. Đối với bãi chôn lấp CTR thông thường đang hoạt động

Cần thiết kế 2 hệ thống thoát nước riêng: (1) hệ thống thu gom và thoát nước mưa; (2) hệ thống thu gom và xử lý rác, kể cả lượng nước mưa thấm qua bãi rác bị nhiễm bẩn.

Nhằm tách riêng lượng nước mưa, nước rác, người ta thường dùng các bờ đất sét chia ô chôn lấp ra thành 2 hoặc 3 phần: phần đang chôn lấp và phần chưa chôn lấp. Phần BCL đang hoạt động có diện tích nhỏ, tiếp nhận cả nước mưa nước rác. Toàn bộ lượng nước mưa thấm qua bãi rác, nước rác sẽ được thu gom, vận chuyển đến trạm xử lý nước rác. phần BCL chưa hoạt động chỉ tiếp nhận nước mưa chưa bị nhiễm bẩn, được thu gom và thoát ra hệ thống thoát nước mưa hoặc nguồn tiếp nhận mà không cần phải xử lý.

Việc hạn chế lượng nước mưa thấm qua BCL sẽ làm giảm công suất TXL nước rác, không gây khó khăn phức tạp cho quá trình xử lý.

5. Công nghệ xử lý nước rác phù hợp với điều kiện Việt Nam

5.1 Công nghệ xử lý nước rác tươi

Nhìn chung, công nghệ xử lý nước rác có thành phần ô nhiễm cao được áp dụng phổ biến hiện nay là nước rác sau khi tập trung về bể chứa hoặc hồ chứa được xử lý theo phương pháp hoá lý (keo tụ, hấp phụ, màng lọc), phương pháp hoá học (oxy hoá, trao đổi ion) và phương pháp vi sinh (xử lý sinh kỵ khí, yếm khí và hiếu khí).

Các nhà khoa học về công nghệ môi trường cho rằng, để đáp ứng tiêu chí xử lý nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn loại B theo TCVN 5495-1995, công nghệ xử lý phải là sự kết hợp của các quá trình xử lý khác nhau quá trình xử lý sinh học, xử lý hoá lý và sau cùng là quá trình vi lọc và lọc nano.

* Trạm xử lý nước rác Nam Sơn (Hà Nội) do công ty kỹ thuật SEEN thực hiện từ khâu thiết kế, cung cấp thiết bị, xây dựng, lắp đặt và đưa công trình vào vận hành từ 10/2005 đến nay; công suất thiết kế 500m ³/ngày. Tại đây, nước rác được xử lý qua nhiều bước: xử lý tự nhiên, xử lý sơ bộ, xử lý đặc biệt (xử lý hoá lý để loại bỏ các thành phần kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ khó phân huỷ), xử lý sinh học. Trong các công nghệ được áp dụng, công nghệ sinh học 1 bước xử lý nitơ/2 bể song song đem lại hiệu quả cao; hiệu quả xử lý đối với thành phần COD (>95%) và N-NH ₃(>96%), kỹ thuật compact và oxy hoá kín bảo đảm loại được >90% các chất khó phân huỷ sinh học với chế độ vận hành tự động hoàn toàn. Chất lượng nước rác sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945-1995.

Một số chuyên gia cho rằng để xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, ngoài yếu tố công nghệ xử lý cần đặc biệt quan tâm đến lưu lượng nước mưa và điều kiện tự nhiên, điều kiện khí hậu, nước rác; hệ số thấm qua các lớp rác (đã nén, chưa nén), hệ số thấm qua lớp phủ trung gian và lớp phủ bề mặt của BCL; hệ thống thu gom và hồ điều hoà nước rỉ rác. Do đó cần phải tạo ra lớp phủ trung gian bằng đất sét, tạo ra một dòng chảy đứng đi qua lớp rác về bể chứa. Bể chứa lúc này được xem như bể cân bằng với thời gian lưu nước lâu, là điều kiện thích hợp để ổn định nồng độ, lưu lượng nước rỉ rác, hạn chế sự sốc tải cho hệ thống xử lý.

5.2. Phương pháp xử lý nước rỉ rác tại BCL cũ bằng các loại cây thực vật

Phương pháp xử lý nước rỉ rác tại BCL cũ bằng các loại cây thực vật như dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal được TS Ngô Hoàng Văn (Hội Nước và Môi trường nước - Liên hiệp các hội khoa học -kỹ thuật TP Hồ Chí Minh) nghiên cứu thành công, áp dụng thí điểm để xử lý nước rác BCL Đông Thạnh TP Hồ Chí Minh. Đây là phương pháp xử lý sinh học, trong môi trường tự nhiên, không gây ô nhiễm môi trường.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, nguồn nước rỉ rác đậm đặc có nồng độ các chất ô nhiễm cao sau khi được pha loãng với tỷ lệ 10%, bộ rễ một số cây thực vật như dầu mè, cỏ vetiver, cỏ voi và cỏ signal có khả năng đồng hoá và hấp thụ các chất gây ô nhiễm và phát triển trong điều kiện tự nhiên. Theo đánh giá của các chuyên gia, có thể áp dụng kết nghiên cứu này, nhân rộng mô hình để xử lý nước rác tại các bãi chôn lấp cũ.

5.3. Công nghệ sinh học: Xử lý hiếu khí nước rác tuần hoàn

Nước rỉ rác có thành phần BOD, COD, N-NH ₃và thành phần kim loại nặng cao. Do vậy có thể sử dụng công nghệ mới "Công nghệ sinh học: xử lý hiếu khí nước rác tuần hoàn" để xử lý nước rác tại các bãi rác cũ và mới ở Việt Nam . Hiệu quả xử lý của công nghệ này cao. Nước rác sau xử lý có hàm lượng các chất ô nhiễm như: BOD, thành phần các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) có thể làm giảm tới 70% và hầu như cũng không phát sinh mùi khó chịu. Hiện nay công nghệ này đã được nghiên cứu và áp dụng tại Mỹ từ năm 2002 và sau đó áp dụng tại nhiều nước khác.

Kết luận

Thực trạng xử lý nước rác ở Việt Nam cho thấy, ở Việt Nam đã có một số nhà máy xử lý nước rác có hệ thống xử lý được đầu tư quy mô công nghiệp, hiện đại để xử lý nước rác tươi, đáp ứng yêu cầu xử lý nước rác, bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, để xử lý nước rỉ rác đạt hiệu quả, ngoài yếu tố công nghệ xử lý cần đặc biệt quan tâm đến lưu lượng và nồng độ của nước rác khi có mưa và không mưa. Công nghệ xử lý nước rác bằng cây thực vật tại các bãi chôn lấp cũ - công nghệ sinh học xử lý nước rác trong điều kiện tự nhiên. Công nghệ sinh học: xử lý hiếu khí nước rác tuần hoàn là công nghệ mới, thân thiện với môi trường. Mô hình này cần được nhân rộng để xử lý nước rác tại các BCL cũ, đang gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.