Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm sinh học enchoice và sanjiban trong xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Phước Hiệp, Củ Chi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** NGUYỄN NGUYÊN THẮNG KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC ENCHOICE VÀ SANJIBAN TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP RÁC PHƢỚC HIỆP, CỦ CHI LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh -Tháng 9/2006- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ****0O0**** KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC ENCHOICE VÀ SANJIBAN TRONG XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP RÁC PHƢỚC HIỆP, CỦ CHI LUẬN VĂN KỸ SƢ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Giáo viên hƣớng dẫn Sinh viên thực hiện TS. BÙI XUÂN AN NGUYỄN NGUYÊN THẮNG KHÓA: 2002 – 2006 Thành phố Hồ Chí Minh -Tháng 9/2006- MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC FACULTY OF BIOTECHNOLOGY  RESEARCHING INFLUENCE OF ENCHOICE AND SANJIBAN PROBIOTICES IN TREATMENT LIQUID WASTE AT PHUOC HIEP, CU CHI GARBAGE LANDFILL GRADUATION THESIS MAJOR: BIOTECHNOLOGY Professor Student Dr. BUI XUAN AN NGUYEN NGUYEN THANG TERM: 2002 - 2006 HCMC, 09/2006 iii LỜI CẢM ƠN Con thành kính ghi khắc công ơn Cha và Mẹ đã sinh thành, nuôi dƣỡng và suốt đời tận tụy không ngại khó khăn, luôn dìu dắt và tạo điều kiện cho con học tập để con có đƣợc ngày hôm nay. Trân trọng biết ơn:  Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.  Ban chủ nhiệm Bộ Môn Công nghệ sinh học.  Ban giám đốc Trung tâm Công nghệ và Quản lý Tài nguyên và Môi trƣờng.  Ban giám đốc Công ty Environmental Choices.  Tất cả quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt quá trình học tại trƣờng. Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:  Thầy Bùi Xuân An đã nhiệt tình truyền đạt kiến thức, hƣớng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.  Các anh chị trong Công ty Environmental Choices đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm khóa luận tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn: Các bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ sinh học khóa 28 đã chia sẽ cùng tôi vui buồn trong thời gian học, cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận. Sinh viên thực hiện Nguyễn Nguyên Thắng iv TÓM TẮT NGUYỄN NGUYÊN THẮNG, Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9/2006, “KHẢO SÁT SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM SINH HỌC ENCHOICE VÀ SANJIBAN TRONG QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC TẠI BÃI CHÔN LẤP RÁC PHƢỚC HIỆP, CỦ CHI”. Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Bùi Xuân An. Mục đích: đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Phƣớc Hiệp bằng chế phẩm sinh học ENCHOICE và SANJIBAN. Đề tài đƣợc tiến hành trong 4 tháng, từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2006. Phƣơng pháp thí nghiệm: thí nghiệm một yếu tố đƣợc bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên RCBD (Randomized Complete Block Design) với 3 nghiệm thức và 3 khối tƣơng ứng với 3 lần lặp lại.  Nghiệm thức 1: không dùng chế phẩm và có sục khí (ĐC).  Nghiệm thức 2: bổ sung chế phẩm Enchoice và có sục khí.  Nghiệm thức 3: bổ sung chế phẩm Sanjiban và có sục khí. Kết quả đạt đƣợc trong quá trình chạy mô hình: Việc bổ sung các chế phẩm sinh học Enchoice và Sanjiban giúp cho quá trình xử lý nƣớc rỉ rác tốt hơn, thúc đẩy quá trình khử mùi cũng nhƣ cải thiện các chỉ tiêu BOD, COD. Chế phẩm Enchoice tuy có tốt hơn nhƣng không có sự khác biệt lớn so với chế phẩm Sanjiban. Khả năng khử mùi của nghiệm thức có bổ sung chế phẩm là tốt hơn so với nghiệm thức đối chứng. Khả năng khử mùi hôi của Enchoice là tốt hơn so với Sanjiban. Việc bổ sung chế phẩm Enchoice và Sanjiban làm tăng hiệu quả xử lý COD, BOD của nƣớc rỉ rác so với đối chứng. Thời gian tốt nhất cho xử lý COD là 2 ngày và thời gian tốt nhất cho xử lý BOD là 4 ngày. v MỤC LỤC TRANG Lời cảm ơn ..................................................................................................................... iii Tóm tắt ............................................................................................................................ iv Mục lục ............................................................................................................................ v Danh sách các chữ viết tắt ........................................................................................... viii Danh sách các bảng ........................................................................................................ ix Danh sách các hình .......................................................................................................... x 1. GIỚI THIỆU ................................................................................................................ 1 1.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 1 1.2. Mục đích ................................................................................................................ 2 1.3. Yêu cầu .................................................................................................................. 2 1.4. Hạn chế của đề tài .................................................................................................. 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................................ 3 2.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác ....................................................................................... 3 2.1.1. Khái quát về nƣớc rò rỉ từ rác ......................................................................... 3 2.1.2. Nguyên nhân phát sinh nƣớc rỉ rác .................................................................. 3 2.1.3. Đặc tính của nƣớc rỉ rác ................................................................................... 3 2.1.4. Quá trình hình thành nƣớc rỉ rác ...................................................................... 4 2.1.5. Thành phần và tính chất của nƣớc rỉ rác .......................................................... 5 2.1.6. Một số thành phần của nƣớc rỉ rác Phƣớc Hiệp ............................................... 9 2.1.7. Tác động của nƣớc rỉ rác .................................................................................. 9 2.1.7.1. Tác động của các chất hữu cơ ................................................................... 9 2.1.7.2. Tác động của các chất lơ lửng .................................................................... 9 2.1.7.3. Tác động lên môi trƣờng đất .................................................................... 10 2.2. Tổng quan về các quá trình xử lý nƣớc ............................................................... 10 2.2.1. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc ........................................................................ 10 2.2.1.1. Xử lý sơ bộ để không thải, tuần hoàn nƣớc rác ....................................... 10 2.2.1.2. Xử lý sơ bộ để đƣa vào hệ thống cống rãnh đô thị .................................. 10 2.2.1.3. Xử lý để xả ra nguồn tiếp nhận ................................................................ 11 vi 2.2.2. Nguyên tắc chung về xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học ............... 13 2.2.3. Quá trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí nhân tạo ................................................................................................................... 14 2.2.3.1. Nguyên tắc................................................................................................ 14 2.2.3.2. Phƣơng pháp xử lý bằng bùn hoạt tính .................................................... 17 2.2.3.3. Phân loại các loại hệ thống xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính theo thủy động học trong hệ thống ................................................................................................ 18 2.3. Ứng dụng chế phẩm sinh học trong xử lý nƣớc thải ........................................... 18 2.3.1. Sự phát triển cần thiết của “chữa trị sinh học” trong xử lý nƣớc rỉ rác ......... 18 2.3.2. Tình hình nghiên cứu, sử dụng các chế phẩm trong xử lý môi trƣờng .......... 19 2.3.2.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng ở nƣớc ngoài .................................... 19 2.3.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ............................................................. 19 2.3.3. Các đặc tính và ứng dụng của chế phẩm Enchoice trong xử lý môi trƣờng .. 20 2.3.3.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 20 2.3.3.2. Thành phần ............................................................................................... 20 2.3.3.3. Tính chất hoạt động ................................................................................. 20 2.3.3.4. Công dụng ............................................................................................... 20 2.3.3.5. Liều lƣợng ............................................................................................... 21 2.3.4. Các đặc tính và ứng dụng của chế phẩm Sanjiban Microactive – 1000 Bioclean ......................................................................................................................... 21 2.3.4.1. Giới thiệu chung ....................................................................................... 21 2.3.4.2. Tính chất hoạt động .................................................................................. 21 2.3.4.3. Tác dụng ................................................................................................... 22 2.3.4.4. Các loại sản phẩm dùng trong xử lý nƣớc thải ........................................ 22 2.3.4.5. Thành phần ............................................................................................... 22 2.3.4.6. Đặc tính của chế phẩm ............................................................................. 22 3. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .................................................... 24 3.1. Thời gian và địa điểm .......................................................................................... 24 3.1.1. Thời gian thực hiện ........................................................................................ 24 3.1.2. Địa điểm ......................................................................................................... 24 3.2. Vật liệu thí nghiệm .............................................................................................. 24 vii 3.3. Phƣơng pháp thí nghiệm ...................................................................................... 24 3.3.1. Bố trí thí nghiệm ............................................................................................ 24 3.3.2. Mô tả thí nghiệm ............................................................................................ 25 3.3.3. Các yêu cầu trong quá trình chạy mô hình .................................................... 25 3.3.4. Các chỉ tiêu theo dõi ...................................................................................... 25 3.3.4.1. Đánh giá cảm quan (mùi) ......................................................................... 25 3.3.4.2. Chỉ tiêu lý - hóa ........................................................................................ 26 3.3.5. Phƣơng pháp phân tích số liệu ....................................................................... 26 3.4. Thử nghiệm trong điều kiện thực tế .................................................................... 26 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................................... 27 4.1. Đánh giá cảm quan (mùi hôi) .............................................................................. 27 4.2. Chỉ tiêu lý – hóa .................................................................................................. 28 4.2.1. pH ................................................................................................................... 28 4.2.2. Nhu cầu oxy hóa học (COD) ......................................................................... 30 4.2.3. Nhu cầu oxy sinh học (BOD)......................................................................... 32 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 35 6. TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 36 PHỤ LỤC viii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT EM : effective microorganism, vi sinh vật hữu hiệu. COD : chemical oxygen demand, nhu cầu oxy hóa học. BOD : biochemical oxygen demand, nhu cầu oxy sinh hóa. SS : suspended solid, chất rắn lơ lửng. TDS : total dissoved solid, tổng chất rắn lơ lửng. UASB : upflow anaerobic sludge blanket, bể xử lý sinh học yếm khí dòng chảy ngƣợc qua lớp bùn. ix DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1. Thành phần và tính chất nƣớc rác ................................................................... 7 Bảng 2.2. Thành phần nƣớc rỉ rác cũ và mới .................................................................. 8 Bảng 2.3. Phạm vi ứng dụng các phƣơng pháp xử lý sinh học ..................................... 12 Bảng 2.4. Thành phần của từng loại chế phẩm MicroActive ........................................ 22 Bảng 4.1. Nhận xét về mùi nƣớc rỉ rác xử lý với các chế phẩm ................................... 27 Bảng 4.2. pH trung bình của các nghiệm thức .............................................................. 29 Bảng 4.3. COD trung bình của các nghiệm thức ........................................................... 30 Bảng 4.4. BOD trung bình của các nghiệm thức ........................................................... 32 x DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1. Mô hình cân bằng lƣu lƣợng nƣớc .................................................................. 4 Hình 2.2. Sơ đồ chuyển hóa vật chất hữu cơ trong tự nhiên ......................................... 14 Hình 2.3. Sơ đồ tổng quát chuyển hóa chất bẩn trong công trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học trong điều kiện hiếu khí ............................................................ 15 Hình 2.4. Sơ đồ cân bằng BOD trong hệ thống xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí ................................................................................................................... 16 Hình 2.5. Sơ đồ quá trình xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính ...................................... 17 Hình 4.1. Đồ thị biểu diễn mức độ mùi của nƣớc rỉ rác sau 1 ngày xử lý .................... 27 Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn mức độ mùi của nƣớc rỉ rác sau 2 ngày xử lý .................... 28 Hình 4.3. Đồ thị biểu diễn pH hoạt động trung bình của các nghiệm thức theo thời gian ................................................................................................................................ 29 Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn chỉ số COD trung bình của các nghiệm thức ...................... 30 Hình 4.5. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý COD ở các nghiệm thức sau 2 ngày ........... 31 Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý COD ở các nghiệm thức từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 30 .................................................................................................................... 31 Hình 4.7. Đồ thị biểu diễn chỉ số BOD trung bình của các nghiệm thức ...................... 32 Hình 4.8. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý BOD ở các nghiệm thức sau 4 ngày ........... 33 Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn hiệu quả xử lý BOD ở các nghiệm thức từ ngày 4 đến ngày 30 ................................................................................................................................... 33 1 PHẦN 1. GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Cùng với sự gia tăng dân số trên thế giới hiện nay, rác thải sinh hoạt ngày càng gia tăng, gây ô nhiễm nghiêm trọng đến các môi trƣờng sống. Tại Việt Nam cứ mỗi năm hàng triệu tấn rác sinh hoạt, xác bã hữu cơ của nghề làm vƣờn đều đƣợc thải trực tiếp hoặc gián tiếp vào môi trƣờng. Từ đó gây ra mùi hôi thối khó chịu và phát tán các mầm bệnh nguy hiểm gây ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời và vật nuôi. Do vậy việc xử lý rác thải là vấn đề cấp bách hiện nay. Bên cạnh đó, vẫn còn tồn tại một khó khăn không nhỏ đó là nƣớc rò rỉ từ các hầm ủ và từ các bãi chôn lấp rác (hay còn gọi là nƣớc rỉ rác). Hiện nay, lƣợng nƣớc rác rỉ ra hằng ngày tại các bãi chôn lấp rất lớn trên hàng ngàn khối, chƣa kể đến lƣợng nƣớc rác còn tồn đọng trong nhiều năm qua tại các bãi vẫn chƣa đƣợc xử lý. Lƣợng nƣớc rỉ rác lớn nhƣ vậy đã gây khó khăn cho việc xử lý cũng nhƣ gây ô nhiễm môi trƣờng xung quanh khu vực bãi chôn lấp, đặc biệt là gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm. Do vậy, vấn đề xử lý nƣớc rỉ rác đang là vấn đề cần đƣợc quan tâm nhất hiện nay. Theo báo cáo của các tổ chức môi trƣờng thế giới thì tính độc hại của nƣớc rò rỉ từ các bãi chôn lấp rác sinh hoạt là rất cao. Trong nƣớc rỉ rác có nhiều thành phần gây độc nhƣ:  Các kim loại nặng (chì, sắt, đồng, kẽm, mangan,…).  Các anion (SO4, PO4, NO2, NO3, NH4).  Và các vi sinh vật gây bệnh. Nhận thấy sự cấp thiết đó, từ nhiều năm nay một số công nghệ xử lý nƣớc thải đã đƣợc dùng trong xử lý nƣớc rỉ rác nhƣng kết quả sau xử lý vẫn chƣa đạt theo mong muốn. Để đáp ứng phần nào trong quá trình xử lý nƣớc rỉ rác, công nghệ sinh học phát triển đã góp phần đƣa ra thị trƣờng những sản phẩm sinh học, những chế phẩm có khả năng xử lý môi trƣờng. Các loại chế phẩm này cũng đang đƣợc ứng dụng khá nhiều nhƣ: Enchoice, EM, Sanjiban, PM… để có thể nâng cao hiệu quả xử lý và đạt đƣợc kết quả nhƣ mong muốn. Và hƣớng nghiên cứu của tôi trong khóa luận này là: “Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm sinh học Enchoice và Sanjiban trong quá trình xử lý nước rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Phước Hiệp, Củ Chi”. 2 1.2. Mục đích Đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi chôn lấp rác Phƣớc Hiệp bằng chế phẩm sinh học Enchoice và Sanjiban. 1.3. Yêu cầu Cải thiện mùi của nƣớc rỉ rác sau khi xử lý. Xác định hiệu quả xử lý thông qua các chỉ tiêu của nƣớc thải:  pH  COD  BOD 1.4. Hạn chế của đề tài Quy trình công nghệ xử lý nƣớc rác phải là sự kết hợp các công nghệ xử lý khác nhau: xử lý hóa học, xử lý hóa lý, xử lý sinh học. Do thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp có hạn và mục đích chính của đề tài là đánh giá hiệu quả xử lý của các chế phẩm sinh học nên đề tài chỉ nêu ra một khâu nhỏ trong công nghệ xử lý nƣớc rác và không đi sâu nghiên cứu hết các quy trình xử lý nƣớc rác hiện nay. 3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Tổng quan về nƣớc rỉ rác 2.1.1. Khái quát về nƣớc rò rỉ từ rác Cho đến nay, bãi chôn lấp vẫn là một phƣơng pháp dễ thực hiện nhất để loại bỏ chất thải rắn. Hiện nay, khoảng 95% khối lƣợng chất thải rắn sinh hoạt trên thế giới đang đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp này. Nhƣng một trong những vấn đề nan giải nhất tại các bãi chôn lấp là việc kiểm soát lƣợng nƣớc rò rỉ, nƣớc rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao, nếu không quản lý tốt sẽ làm ô nhiễm môi trƣờng đất và nƣớc xung quanh. 2.1.2. Nguyên nhân phát sinh nƣớc rỉ rác Nƣớc rò rỉ từ các bãi chôn lấp đƣợc định nghĩa là chất lỏng thấm qua lớp chất thải rắn mang theo chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng. Trong hầu hết các bãi chôn lấp, nƣớc rò rỉ bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ nguồn bên ngoài nhƣ nƣớc mặt, nƣớc mƣa, nƣớc ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình để nén chôn lấp rác và phân hủy chất thải có trong bãi chôn lấp. Nƣớc rác đƣợc hình thành khi độ ẩm của rác vƣợt quá độ giữ nƣớc (độ giữ nƣớc của chất thải rắn là lƣợng nƣớc lớn nhất đƣợc giữ lại trong các lỗ rỗng mà không sinh ra dòng thấm, hƣớng xuống dƣới tác dụng của trọng lực). 2.1.