Bài giảng Công nghệ môi trường - Hoàng Vĩnh Phú

375 trang ngocly 400

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Công nghệ môi trường - Hoàng Vĩnh Phú", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cong_nghe_moi_truong_hoang_vinh_phu.pdf

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ môi trường - Hoàng Vĩnh Phú

CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG HỒNG VĨNH PHÚ
NỘI DUNG Chương 1: Cơng nghệ xử lý nước thải 1.1. Tổng quan về nước thải 1.1.1. Khái niệm nước thải 1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước 1.1.3. Những ảnh hưởng của nước ơ nhiễm đến nguồn nước tiếp nhận 1.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải 1.2.1.Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp vật lý 1.2.2.Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp hố lý 1.2.3. Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp sinh học 1.2.4. Các phương pháp xử lý nước cấp 1.2.5. Một số quá trình xử lí nước thải chuyên biệt
NỘI DUNG Chương 2: Cơng nghệ xử lý bụi và khí thải 2.1. Các khái niệm cơ bản về ơ nhiễm khơng khí 2.2. Các phương pháp kỹ thuật làm sạch khơng khí 2.3. Các phương pháp và thiết bị xử lý bụi 2.4. Các phương pháp xử lý hơi và khí độc 2.5. Các cơng nghệ lọc bụi và làm sạch khí trong một số ngành cơng nghiệp 2.6. Một số bài tập về cơng nghệ xử lí khí thải
NỘI DUNG Chương 3: Cơng nghệ xử lý chất thải rắn 3.1.Tổng quan về chất thải rắn 3.2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn 3.3. Cơng nghệ sản xuất phân hữu cơ từ rác thải đơ thị 3.4. Sản xuất Biogas 3.5. Bãi chơn lấp chất thải, bãi chơn lấp hợp vệ sinh 3.6. Thu dọn chất thải rắn 3.7. Chế biến và tái sử dụng chất thải rắn 3.8. Cơng nghệ xử lý rác thải nguy hại
CHƯƠNG 1: CƠNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI - Nước thải là gì? Cĩ những loại nước thải nào? - Căn cứ vào đâu để người ta xác định mức độ ơ nhiễm của nước thải? Vì sao? - Cĩ những phương pháp xử lí nước thải nào? Nguyên lí, Ưu điểm, nhược điểm của mỗi phương pháp? - Các yêu cầu kỷ thuật trong việc thiết kế các cơng trình xử lí nước thải chuyên biệt. - Quy trình xử lí nước thải bệnh viện, nhà máy bia, nước thải sinh hoạt, nước thải chứa dầu
1.1. Tổng quan về nước thải 1.1.1. Khái niệm nước thải Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng. * Phân loại nước thải (Dựa vào nguồn gốc) - Nước thải sinh hoạt: 52% chất hữu cơ (Chất hữu cơ khơng bền sinh học), 48% chất khống - Nước thải cơng nghiệp: hình thành do phản ứng hĩa học, nước tự do, liên kết trong nguyên liệu, nước rửa, nước hấp thụ. - Nước thải tự nhiên: - Nước thải đơ thị:
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước a. Các chỉ tiêu vật lý pH pH = - log [H+] pH của nước phụ thuộc vào thành phần hố học của nước pH của nước ảnh hưởng đến các quá trình sinh hố trong nước Việc xác định được pH của nước => Định hướng PP xử lí PP xác định pH:  Máy đo điện tử (sử dụng sensor)  Chuẩn độ  Chỉ thị Nhiệt độ Ảnh hưởng của nhiệt độ Phương pháp xác định nhiệt độ của nước Yêu cầu khi xác định nhiệt độ
Tính chất vật lý, hóa học của nước thải  Tính chất vật lí  Màu  Mùi  Nhiệt độ  Lưu lượng  Tinh chất hĩa học  Độ kiềm  Nhu cầu oxy sinh hĩa  Nhu cầu oxy hĩa học  Các chất hòa tan
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước Màu sắc Nguyên nhân gây màu  Tạp chất (thường là mùn hữu cơ)  Các ion kim loại (Sắt, Đồng )  Thuỷ sinh vật Phương pháp xác định Chuẩn độ trong ống Nessler (Dùng hỗn hợp dung dịch K2PtCl6 và NaCl2 : 1mg K2PtCl6  1 đơn vị màu sắc) Độ đục Nguyên nhân: Gây ra bởi các chất rắn lơ lửng => giảm khả năng truyền sáng của nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của thực vật thuyr sinh PP xác định: Đục kế – turbidimeter Đơn vị độ đục: NTU (Nephelometric Turbidity Unit).
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Tổng hàm lượng chất rắn (Total solids)  Gồm tổng chất rắn hồ tan hoặc khơng hồ tan  Tính bằng trọng lượng khơ bằng lượng mg chất khơ sau khi làm bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ và sấy khơ tở nhiệt độ 105˚C cho tới khi khối lượng khơng đổi.  Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (Suspended solids) Là lượng chất khơ còn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1l nước mẫu qua phễu lọc, sấy khơ ở 105˚C cho tới khi khối lượng khơng đổi
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Tổng hàm lượng các chất hồ tan (Dissolved solids) Là lượng khơ của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc cĩ giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khơ ở 105˚C cho tới khi khối lượng khơng đổi DS = TS – SS  Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (Volatile suspended solids and Volatile Dissolved Solids)  VSS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền phù (SS) ở 550oC cho đến khi khối lượng khơng đổi  VDS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn hòa tan (DS) ở 550oC cho đến khi khối lượng khơng đổi
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Các chỉ tiêu hố học  Độ kiềm tồn phần (Alkalinity): tổng hàm lượng các ion HCO3, 2- - CO3 , OH cĩ trong nước  Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hịa để đưa tất cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3.  Tùy từng nước qui định, độ kiềm cĩ những đơn vị khác nhau, cĩ thể là mg/L, đlg/L (Eq/L) hoặc mol/L  Độ cứng của nước  Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hĩa trị cĩ mặt trong nước  Các ion Ca2+ và Mg2+ chiếm hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hĩa trị nên độ cứng của nước xem như là tổng hàm lượng của các ion Ca2+ và Mg2+.
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  1 độ cứng Đức 1 dH = 10 mg CaO/L  1 độ cứng Anh 1eH = 10 mg CaCO3/0,7L  1 độ cứng Pháp 1 fH = 10 mg CaCO3/L  1 độ cứng Mỹ 1 aH = 1 mg CaCO3/L  1 mEq/L = 5 fH  1 fH = 0,56 dH = 0,7 eH = 10 mg CaCO3/L  1 dH =1,786 fH =1,25 eH = 17,86 mgCaCO3/L = 10 mg CaO/L  1 eH = 1,438 fH = 0,8 dH = 14,38 mg CaCO3/L  1 mg CaCO3/L = 0,1 fH = 0,056 dH = 0,7 eH
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Một đơn vị khác cũng hay được dùng để đánh giá độ cứng là ppm (Parts Per Million). 1 dH = 17 ppm.
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Hàm lượng oxi hồ tan (Dissolved oxigen)  Hàm lượng oxigen hịa tan là một chỉ số đánh giá “tình trạng sức khỏe” của nguồn nước.  Mọi nguồn nước đều cĩ khả năng tự làm sạch nếu như nguồn nước đĩ cịn đủ một lượng DO nhất định.  Khi DO xuống đến khoảng 4 – 5 mg/L, số sinh vật cĩ thể sống được trong nước giảm mạnh.  Nếu hàm lượng DO quá thấp, thậm chí khơng cịn, nước sẽ cĩ mùi và trở nên đen do trong nước lúc này diễn ra chủ yếu là các quá trình phân hủy yếm khí, các sinh vật khơng thể sống được trong nước này nữa.
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước Hàm lượng DO bão hòa (Theo ) Nhiệt đợ (ºC) DO bão hòa Nước ngọt Nước biển 10 10.9 9.0 20 8.8 7.4 30 7.5 6.1 40 6.6 5.0
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước Nhu cầu oxi hố học (COD): là lượng oxigen cần thiết (cung cấp bởi các chất hĩa học) để oxit hĩa các chất hữu cơ trong nước PP xác định thơng thường: Dùng KMnO4 hoặc K2Cr2O7 Khi bị oxit hĩa khơng phải tất cả các chất hữu cơ đều chuyển hĩa thành nước và CO2 nên giá trị COD thu được khi xác định bằng phương pháp KMnO4 hoặc K2Cr2O7 thường nhỏ hơn giá trị COD lý thuyết nếu tính tốn từ các phản ứng hĩa học đầy đủ. Trong nước cũng cĩ thể tồn tại một số chất vơ cơ cĩ tính khử (như S2-, NO2-, 2+ Fe ) cũng cĩ thể phản ứng được với KMnO4 hoặc K2Cr2O7 làm sai lạc kết quả xác định COD COD giúp phần nào đánh giá được lượng chất hữu cơ trong nước cĩ thể bị oxid hĩa bằng các chất hĩa học (tức là đánh giá mức độ ơ nhiễm của nước). Việc xác định COD cĩ ưu điểm là cho kết quả nhanh (chỉ sau khoảng 2 giờ nếu dùng phương pháp bicromat hoặc 10 phút nếu dùng phương pháp permanganat).
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Nhu cầu oxi sinh hố (BOD): Lượng oxigen cần thiết để vi khuẩn cĩ trong nước phân hủy các chất hữu cơ.  Tương tự như COD, BOD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của nước (đơn vị tính cũng là mg O2/L).  Trong mơi trường nước, khi quá trình oxid hĩa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng oxi hòa tan để oxit hĩa các chất hữu cơ và chuyển hĩa chúng thành các sản phẩm vơ cơ bền như CO2, 2- 2- 3- - CO3 , SO4 , PO4 và cả NO3 .  Thơng thường người ta xác định chỉ số BOD5 (Nhu cầu oxi sinh hố trong 5 ngày)
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Các thơng số hố học khác trong nước Sắt Sắt chỉ tồn tại dạng hịa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe2+ - 2- - của HCO3 , SO4 , Cl , Cịn trong nước bề mặt, Fe2+ nhanh chĩng bị oxit hĩa thành Fe3+ và bị kết tủa dưới dạng Fe(OH)3. 2Fe(HCO3)2 + 0,5 O2 + H2O > 2Fe(OH)3 + 4CO2 Nước thiên nhiên thường chứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/L. Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/L nước cĩ mùi tanh khĩ chịu, làm vàng quần áo khi giặt Các cặn kết tủa của sắt cĩ thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước. Trong quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thơng khí và keo tụ.
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Các hợp chất clorua  Clor tồn tại trong nước dưới dạng Cl-. Nĩi chung ở mức nồng độ cho phép thì các hợp chất clor khơng gây độc hại, nhưng với hàm lượng lớn hơn 250 mg/L làm cho nước cĩ vị mặn.  Các hợp chất sulfat 2-  Ion SO4 cĩ trong nước do khống chất hoặc cĩ nguồn gốc hữu cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250 mg/L gây tổn hại cho sức khỏa 2- con người. Ở điều kiện yếm khí, SO4 phản ứng với chất hữu cơ tạo thành khí H2S cĩ độc tính cao.  Các hợp chất nitrat  Các ion NO2-, NO3- cũng là tác nhân gây độc đối với các sinh vật trong nước và cũng là một tiêu chí xác định chất lượng nước.
1.1.2. Các thơng số đánh giá chất lượng nước  Các chỉ tiêu vi sinh: Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các lồi động và thực vật bậc cao.  Coliform  Coliform là một nhóm vi khuẩn rất phổ biến, cĩ thể tìm thấy ở mọi nơi, kể cả trong đất, da, nước sơng, nước ao hồ, rau cải và trong phân động vật.  Sự cĩ mặt của coliform trong nước được xem là một chỉ số về sự tinh khiết của nước.  Escherichia coli: Vi khuẩn chủ yếu trong các nguồn nước thải bi ơ nhiễm bởi phân người  Salmonella: Vi khuẩn xuất hiện nhiều trong nước thải sinh hoạt Trong điều kiện nhiệt đới, chỉ sớ vi sinh chưa đủ để khẳng định nước bịơ nhiễm, vì sao?
Bảng 1 – Giá trị giới hạn các thơng sớ và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp (TCVN5945 – 2005) Giá trị giới hạn TT Thơng số Đơn vị A B C 1 Nhiệt độ oC 40 40 45 2 pH 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9 3 Mùi Khơng khĩ chịu Khơng khĩ chịu 4 Màu sắc, Co – Pt ở pH=7 V 20 50 5 BOD5 (20oC) mg/l 30 50 100 6 COD mg/l 50 80 400 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 8 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 9 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 1 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5 12 Crom (IV) mg/l 0,05 0,1 0,5 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 2 14 Đồng mg/l 2 2 5 15 Kẽm mg/l 3 3 5 16 Niken mg/l 0,2 0,5 2
1.1.3. Những ảnh hưởng của ướcn thải đến nguồn nước tiếp nhận  Cơ chế nhiễm bẩn của nguồn nước  Nhiễm bẩn tự nhiên: Do nước mưa chảy tràn  Nhiễm bẩn nhân tao: Do các nguòn thải  Ảnh hưởng của nước thải gây ra đối với nguồn nước  Xuất hiện chất nổi bề mặt  Thay đổi tính chất vật lí  Thay đổi thành phần hố học  Giảm lượng oxi hồ tan  Xuất hiện và làm tăng vi khuẩn gây bệnh
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÍ NƯỚC THẢI  Bậc 1: Giai đoạn xử lí sơ bộ, thơng thường là các phương pháp cơ học: song chắn rác, bể lắng Trong một số trường hợp, xử lí bậc 1 cũng cĩ thể sử dụng các biện pháp lí hố: trung hồ nước thải, tách chất  Bậc 2: Thơng thường là các cơng trình xử lí hố lí hoặc sinh học nhằm oxi hố các hợp chất hữu cơ trong nước thải  Bậc 3: Đây là các yêu cầu cao của xử lí nước thải như: triệt khuẩn, khử phơt phát, nitrat, sulfat
1. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC 1.1. Song chắn rác - Là hạng mục cơng trình xử lí sơ bộ đầu tiên nhằm loại bỏ rác thải cĩ kích thước lớn ra khỏi nước thải - Loại song chắn rác: + Theo kích thước song: lớn, trung bình và vừa + Theo cấu tạo: cố định, di động + Theo phương thức lấy rác: Thủ cơng, cơ giới
1.1. Phương pháp lắng a) Nguyên lí: Các chất huyền phù cĩ kích thước lớn hơn 0,1mm thường cĩ khả năng lắng xuống hoặc nổi trên bề mặt. b) PP: Dùng bể lắng c) Các loại bể lắng: - Bể lắng ngang: Dịng nước chảy theo chiều dài của bể. Bể cĩ thiết diện hình chữ nhật, thường cĩ hố thu đặt ở đầu bể. - Bể lắng đứng: Dịng nước chảy xốy từ dưới lên trên theo thân bể, các hạt rơi dồn về đáy bể và được lấy ra. - Bể lắng tiếp tuyến: Bể hình trụ. Nước được dẫn theo hướng từ tâm ra thành bể. - Bể lắng làm thống: Dùng để tách chất hữu cơ bằng thiết bị phun khí, đặt sát thành trong của bể tạo thành dịng xoắn ốc. * Vị trí đặt bể lắng???
1.2. Phương pháp lọc Được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán cĩ kích thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng khơng thể loại được chúng. - Nguyên lí: Các chất rắn thường được lọc và giữ lại trên các màng lọc. - PP: Màng lọc, lớp lọc . 1.3. Bể điều hồ - Lưu lượng, dịng chảy của dịng thải thay đổi theo thời gian => thay đổi biên độ dịng chảy, ảnh hưởng đến việc xử lí - Cần điều hồ dịng chảy => cần cĩ bể điều hồ để điều tiêt dịng chảy. - Vị trí đặt bể: + Nguồn tạo ra nước thải. + Trong khu vực trạm xử lí.
Yêu cầu vị trí của việc đặt bể điều hồ  Bể điều hồ lưu lượng các nguồn tạo ra nước thải  Bể điều hồ nồng độ trong khu vực trạm xử lý. - Bể điều hồ cũng cĩ thể đặt trước bể lắng, nếu nước thải chứa chủ yếu là các chất hữu cơ khơng tan. - Bể điều hồ được bố trí đặt ở vị trí phía sau bể xử lý sơ cấp và trước bể xử lý sinh học. - Nếu là một bể điều hồ lưu lượng dòng thì cần phải bố trí nĩ ở trước cả bể lắng sơ cấp và bể xử lý sinh học và phải thiết kế hệ thống khuấy trộn mạnh để ngăn cản sự lắng của huyền phù, cũng như làm giảm bớt sự chênh lệch nồng độ và đơi khi ở đây còn bố trí cả bộ phận sục khí để làm giảm sự bốc mùi khĩ chịu trong các thiết bị xử lý tiếp theo.
1.4.Phương pháp pha lỗng. Sự pha lỗng nồng độ nước thải bằng nguồn nước tương đối sạch - Lưu ý: ???? Thường sử dụng loại nước nào để pha lỗng??? Nồng độ pha lỗng khoảng bao nhiêu???
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ  Phương pháp trung hồ  Phương pháp keo tụ tạo bơng  Phương pháp oxi hố  Phương pháp khử  Phương pháp trao đổi ion  Phương pháp hấp phụ  Phương pháp tuyển nổi  Phương pháp thẩm thấu ngược  Phương pháp điện hố học  Phương pháp hấp phụ các bon
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ 2.1. Phương pháp trung hồ - Ý nghĩa: Tránh hiện tượng ăn mịn, phá hủy vật liệu của hệ thống ống dẫn; đảm bảo độ pH cho phép của nguồn nước tiếp nhận. - Mục đích: Điều chỉnh pH đạt tiêu chuẩn để thải ra nguồn tiếp nhận. - Nguyên lí: Phản ứng giữa axit và kiềm hoặc giữa muối với axit hoặc kiềm trong nước thải.
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ 2.1. Các phương pháp trung hịa  Phương pháp trộn nước thải  Nguyên lí:  Ưu nhược:  Các phương pháp xử lí nước thải axit  Cho dịng nước chảy qua lớp đá vơi  Xử lí nước thải bằng vơi  Xử lí nước thải bằng xút hoặc sơ đa  Các phương pháp xử lí nước thải chứa kiềm  Phương pháp sục khí cacbonic  Phương pháp tạo CO2 trong nước thải  Xử lí bằng axit sunfuric
2.2. Phương pháp keo tụ tạo bơng. - Nguyên lí: Thêm vào các chất tăng khả năng kết dính kéo các hạt lơ lửng kết dính theo - Các hĩa chất trong keo tụ: + Phèn nhơm: pH 7,5: Hiệu quả keo tụ khơng tốt Ngồi ra còn phụ thuộc vào nhiệt độ (20-40ºC), thành phần ion, chất hữu cơ + Phèn sắt: a) Sắt II: Sẽ bị thủy phân thành Fe (OH)2 khi cho vào nước; pH thích hợp là 8-9; Thường sử dụng phèn FeSO4 (FeSO4 chiếm 47-53%). b) Sắt III: Sẽ bị thủy phân thành Fe(OH)3 khi cho vào nước; phản ứng xảy ra khi pH>3,5; tạo keo nhanh khi pH=5,5-6,5.
Một số mơ hình xử lí  Xử lí nước đục
 Xử lí nước màu  Xử lí nước vừa đục vừa màu
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ 2.3. Phương pháp trao đổi ion  Đây là một phương pháp phổ biến trong xử lí nước thải  Thường được dùng để xử lí nước thải chứa các ion kim loại nặng (Trong nước cấp, PP trao đổi ion được dùng để khử cứng, khử khống, khử màu, khử nitrat  Ưu điểm là xử lí triệt để, và xử lí cĩ chọn lựa đối tượng  Nhược điểm: chi phí cao, nên thường ít được áp dụng cho các cơng trình lớn  Nguyên lí: các ion bề mặt của chất rắn trao đổi ion với ion cĩ cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Chất trao đổi ion gọi là ionit và khơng tan trong nước.
 Các chất trao đổi ion cĩ thể là các chất vơ cơ hay hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo.  Các chất chứa nhơm silicat loại : Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O.  Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH  Các chất cĩ nguồn gốc từ các chất vơ cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) ,  Các chất trao đổi ion hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu.  Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa cĩ bề mặt riêng lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử. Ví dụ, các chất trao đổi cation sunfua RSO3H, trong đĩ H – ion trái dấu và SO3 – ion nhận điện tử ; hoặc cation cacboxylic : R-COOH ; cation phenolic : R-OH ; cation photpho : R - PO3 - H.
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ 2.4. Phương pháp hấp phụ  Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa 2 pha gọi là hiện tượng hấp phụ. Nĩ cĩ thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa 2 pha lỏng-khí hoặc lỏng - rắn.  Hấp phụ tách các chất hữu cơ và khí hồ tan khỏi nước thải bằng cách tập trung các chất đĩ trên bề mặt chất rắn (hấp phụ vật lý) hay bằng cách tương tác các chất bẩn hồ tan với các chất rắn (hấp phụ hố học).  Phương pháp hấp phụ dùng để khử mùi vị, màu, chất bẩn hữu cơ khĩ phân hủy, kim loại nặng, ra khỏi nước thải cơng nghiệp. Phương pháp này thường được sử dụng khi nước thải cần xử lý đạt tiêu chuẩn cao hoặc tái sử dụng lại nước thải.  Chất hấp phụ dùng phổ biến là than hoạt tính và các loại vật liệu khác như than bùn, gỗ, than củi, tro, xỉ.
 Cơ sở của quá trình hấp phụ Hấp phụ chất bẩn hòa tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đĩ từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường lực bề mặt. Chúng gồm 2 dạng:  Hydrat hĩa các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn hòa tan với những phân tử nước.  Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các phân tử trên bề mặt chất rắn.  Chất hấp phụ Than hoạt tính, silicagel, nhựa tổng hợp, cacbon sunfua, than nâu, than bùn, dolomit, các dung dịch hấp phụ lỏng  Phân loại hấp phụ  Hấp phụ trong điều kiện tĩnh: Khơng cho sự dich chuyển tương đối của phân tử nước với phân tử chất hấp phụ.  Hấp phụ trong điều kiện động: Là cĩ sự chuyển động tương đối của phân tử nước so với phân tử chất hấp phụ.
2. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NGUỒN NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỐ LÍ 2.5. Phương pháp tuyển nổi  Tuyển nổi là phương pháp dùng để tách các tạp chất rắn hoặc lỏng cĩ tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền.  Tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn. Thơng thường được sử dụng để xử lí các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn.  Tuyển nổi loại các tạp chất bẩn ra khỏi nước bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước.  Những hạt chất bẩn chứa trong nước (dầu, sợi giấy, cel1ulose, len ) sẽ dính vào các bọt khơng khí và cùng các bọt khơng khí nổi lên mặt nước, rồi được loại khỏi nước.  Bọt khí cĩ thể tạo ra bằng cách sục khí, bằng các phản ứng hố học và sinh học sinh ra.
 Phân loại + Tuyển nổi phân tán khơng khí bằng thiết bị cơ học Các trạm tuyển nổi với phân tán khơng khí bằng thiết bị cơ học (tubin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khống cũng như trong lĩnh vực xử lí nước thải + Tuyển nổi bằng máy bơm khí nén - Tuyển nổi bằng phân tán khơng khí qua các vòi phun - Tuyển nổi phân tán khơng khí qua tấm xốp, chụp xốp + Tuyển nổi tách khơng khí từ nước (tuyển nổi chân khơng, tuyển nổi khơng áp, tuyển nổi cĩ áp hoặc bơm hỗn hợp khí-nước) Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thước nhỏ vì nĩ cho phép tạo bọt khí rất nhỏ
+ Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hĩa học - Tuyển nổi điện: Sản xuất khí bằng điện (điện 1 chiều, tạo khí Hydro). Các khí nổi lên sẽ kéo theo bọt khí và chất bẩn nổi lên tạo thành váng bọt ở bề mặt. - Tuyển nổi sinh học và hĩa học: Dùng phản ứng lên men nhờ cơ cặn lắng và đun nĩng ở nhiệt độ 35-55ºC, sau đĩ vi sinh vật phát triển và tạo thành bọt khí.
2.6. Phương pháp xử lí bằng màng - Thẩm thấu ngược Thẩm thấu ngược là quá trình tách nước qua màng bán thấm từ phía dung dịch đậm đặc hơn sang phía dung dịch lỗng hơn khi áp suất tác dụng lên dung dịch vượt quá áp suất thấu. Cơ chế thấm ngược Màng hấp phụ một lớp nước lên bề mặt màng, lớp nước này khơng cĩ khả năng hòa tan các chất tan. Nếu chiều dày lớp nước hấp phụ lớn hơn đường kính lỗ mao quản của màng thì chỉ cho nước sạch đi qua.
- Siêu lọc Phụ thuộc vào áp suất động lực và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một số cấu tử khác. Khác biệt Siêu lọc thường được dùng để tách dung dịch lỏng cĩ áp suất thẩm thấu thấp như: vi khuẩn, tinh bột, đất sét Thẩm thấu ngược dùng để xử lí các chất cĩ khối lượng phân tử nhỏ, áp suất thẩm thấu cao
- Thẩm tách và điện thẩm tách Là quá trình phân tách các chất rắn bằng sử dụng khuếch tán khơng bằng nhau qua màng. Tốc độ khuếch tán cĩ liên quan đến gradient nồng độ qua màng.
2.7. Phương pháp điện hố học  Phương pháp điện hố học dùng để phá huỷ các tạp chất độc hại trong nước thải hoặc trong dung dịch bằng cách oxy hố điện hố trên điện cực anốt hoặc cũng cĩ thể phục hồi các chất quý rồi đưa về dùng lại trong sản xuất  Thơng thường 2 nhiệm vụ phân huỷ các chất độc hại và thu hồi chất quý hiếm được giải quyết đồng thời.
2.8. Xử lí nước thải bằng phương pháp làm thống và chưng bay hơi - Dùng để xử lí các nước thải chứa nhiều chất dễ bay hơi như: hydrosulfua, carbonsulfua, methylmecaptan, disulfit, dimethyl sulfit + Phương pháp làm thống - Thổi khí trơ vào nước thải chứa các chất bẩn hòa tan dễ bay hơi và hơi của chất bẩn đĩ khuếch tán vào bọt khơng khí. - Tốc độ và hiệu suất khử bẩn bay hơi trong nước thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ, mức độ phân tán khơng khí, cường độ làm thống
- Phương pháp chưng bay hơi Tách các chất bẩn ra khỏi nước theo sự bay hơi của nước bằng cách đun sơi nước thải. Trong một số trường hợp cĩ thể cĩ hiện tượng khơng hình thành các lớp riêng biệt do độ hòa tan của lớp ngưng với chất bẩn tương đối lớn. Trong trường hợp này bắt buộc phải dùng phương pháp trích ly.
2.9. Xử lí nước thải bằng phương pháp oxihoa-khử - Oxihoa bằng Clo. Clo và các chất cĩ chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hố cĩ thể lợi dụng để tách H2S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. - Oxihoa bằng hydro peroxit Hyđro peroxit H2O2 là một chất lỏng khơng màu cĩ thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ lệ nào. H2O2 được dùng để oxy hố các nitrit , các aldehit, phenol, xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và các chất nhuộm mạnh. - Oxihoa bằng oxi khơng khí Ngồi chức năng dugnf để loại bỏ sắt khỏi nước cấp, oxi khơng khí còn được dùng để oxihoa sulfua trong nước thải nhà máy giấy, nhà máy dệt
- Oxihoa bằng pyroluzit Pyroluzit thường được sử dung để oxy hố As3+ đến As5+ theo phản ứng sau : H2AsO2 + MnO2 + H2SO4 = H2AsO4 + MnSO4 + H2O. Quá trình oxy hố này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2, buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2. - Oxihoa bằng Ozon Phương pháp này dùng để khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị lạ cĩ trong nước. Quá trình oxy hố cĩ thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản xuất dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm,
3. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 3.1. Cơ sở lí thuyết của quá trình Cơ sở lí thuyết của quá trình xử lí bằng phương pháp sinh học là quá trình chuyển hĩa vật chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nước của các vi sinh vật dị dưỡng và tự dưỡng cĩ trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hĩa nhiều nguồn chất khác nhau cĩ trong nước thải. - Chuyển hĩa vật chất: Vi khuẩn amon hĩa phân hủy các hợp chất chứa nitơ; Pseudomonadales phân hủy protein; Celulomonas phân hủy cellulose; Vibrio, Sarcina, Serratina phân giải chất béo - Lắng cặn: nấm sợi, vi khuẩn cĩ tiên mao (Vibrio extrorquens) - Tự làm sạch: Tảo, vi khuẩn, động vật bậc thấp, cá
3. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 3.2. Điều kiện nước thải đưa vào xử lí sinh học - Khơng cĩ chất độc làm chết hoặc ức chế hồn tồn hệ vi sinh vật trong nước thải. - Chất hữu cơ cĩ trong nước thải phải là cơ chất dinh dưỡng nguồn carbon và năng lượng cho sinh vật. - Nước thải đưa vào xử lí sinh học phải cĩ 2 thơng số đặc trưng là COD và BOD.
3.3. Xử lí sinh học nước thải trong điều kiện tự nhiên 3.3.1. Ao hồ sinh học - PP đơn giản nhất, áp dụng từ rất lâu. - Nguyên lí: Dựa trên khả năng tự làm sạch nước - Ưu điểm, nhược điểm. - Phân loại: - Ao hồ hiếu khí: Cĩ 2 loại hồ làm thống tự nhiên và hổ làm thống nhân tạo. - Ao hồ kị khí: Thường dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy. - Ao hồ tùy nghi: Cĩ 3 vùng.
3.3.2. Ao hồ ổn định xử lí bậc III Đây là dạng ao hồ ổn định sinh học kết hợp với thả bèo, nuơi cá. 3.3.3. Cánh đồng tưới và bãi lọc Dựa vào khả năng giữ cặn ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc, nhờ cĩ oxi trong các lỗ hổng đất, các vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn. - Cánh đồng tưới cĩ 2 chức năng: xử lí nước thải và tưới bĩn cây trồng. - Nước thải trước khi đưa vào các cánh đồng tưới hoặc bãi lọc cấn qua xử lí sơ bộ.
3. XỬ LÍ Ơ NHIỄM NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 3.4. Xử lí bằng phương pháp kỵ khí - Cơ sở lí thuyết + Sử dụng các vi sinh vật kỵ khí hoặc tùy nghi để phân hủy các hợp chất hữu cơ và vơ cơ cĩ trong nước thải ở điều kiện khơng cĩ oxy. + Sơ đồ tổng quát: (CHO)nNS CO2 +H2O + CH4+ H2+H2S+Tế bào VSV + Xử lí nước thải cơng nghiệp, sinh hoạt với nồng độ đậm đặc. + Thiết kế cơng trình đơn giản, chiếm ít diện tích, khả năng thu hồi năng lượng cao. + Nhạy cảm với chất độc hại với sự thay đổi mơi trường sống. - Nhiệt độ tối ưu của quần thể vi khuẩn sinh metan là 30-55. Dưới 10 C, VSV lên men metan khơng hoạt động. - pH của mơi trường khoảng 6.4 – 7.5
Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí
Cơ chế phân hủy kỵ khí  Giai đoạn 1 (Thủy phân-tạo axit) - Sản phẩm của giai đoạn này là các đơn phân - pH của giai đoạn này giảm xuống tới 5 và cĩ thể thấp hơn nữa và thường cĩ mùi thối.  Giai đoạn 2 (Chấm dứt lên men axit) - Các axit béo hữu cơ và các hợp chất hữu cơ tan chứa nitơ tiếp tục bị phân hủy thành hợp chất amon, amin, carbonat và một ít CO2, N2, CH4, H2 - Bùn được tạo ra cĩ màu đen, nhớt rồi tạo nổi lên thành màng. Sản phẩm lên men tạo mùi khĩ chịu hơi thối do H2S, Indol, Scatol, Mecaptan được sinh ra và pH của mơi trường tăng dần lên.
 Giai đoạn 3 (Lên men metal hay lên men kiềm) - Các sản phẩm như axit béo, các hợp chất nitơ tiếp tục bị phân hủy bởi các vi khuẩn metan tạo ra CO2, CH4. Đơ pH của mơi trường tăng lên và chuyển sang mơi trường kiềm.
Các cơng trình sinh học kỵ khí a) Các dạng bể xử lí kỵ khí - Bể tự hoại: + Cĩ chức năng lắng và lên men cặn lắng + Thường dùng cho hộ gia đình (cũng được sử dụng cho các hệ thống xử lí nước thải chế biến hải sản. + Nhiệt độ bùn tối ưu cho xử lí là 35ºC - Bể lắng 2 vỏ: Cĩ chức năng tương tư như bể tự hoại nhưng kích thước lớn hơn. Hiệu suất lắng 55-60%
- Bể metan:
b) Sinh học kỵ khí hai giai đoạn. - Ở giai đoạn đầu, các hoạt động sinh hĩa chính là sự hĩa lỏng các chất rắn hữu cơ, phân hủy các hợp chất hữu cơ đã hòa tan và sự khí hĩa. - Ở giai đoạn thứ 2 xảy ra chủ yếu là sự khí hĩa. Giai đoạn đầu thường là quá trình phân hủy tải trọng cao với sự hòa trộn liên tục các chất, trong khi đĩ ở giai đoạn hai thường là sự hòa trộn ở tải trọng thấp với sự nổi lên bề mặt và pha trộn khơng liên tục
c) Bể kỵ khí kiểu đệm bùn chảy ngược (Upflow Anaerobic Sludge Blanket-UASB) - Sử dụng rộng rãi để xử lí nước thải của các nhà máy cơng nghiệp thực phẩm hoặc cho các khu dân cư cĩ lưu lượng nước thải cao (500cm3/ngày đêm). - Bể cĩ kết cấu 2 ngăn: ngăn lắng và ngăn lên men. - Trong bể cĩ 2 quá trình: lọc trong nước thải qua tầng cặn lơ lửng và lên men lượng cặn giữ lại. - Chất thải trong nước thải được đi qua lớp bùn hoạt tính và được phân hủy. - Các VSV trong bể liên kết với nhau lại và hình thành các hạt bùn lớn để tránh bị rửa trơi. - Bùn được xả ra khỏi bể UASB từ 3-5 năm/lần (đã qua bể lắng sơ bộ) hoặc 3-6 tháng/lần (nước thải trực tiếp).
Điều kiện của bể UASB - Bùn nuơi cấy ban đầu: nồng độ tối thiểu là 10 kg VSS/m3. Lượng bùn cho vào khơng nên nhiều hơn 60% thể tích bể. - Hàm lượng chất hữu cơ: COD 50.000mg/l thì cần pha lỗng nước thải hoặc tuần hồn nước thải đầu ra. - Chất dinh dưỡng: nồng độ nguyên tố N, P, S tối thiểu cĩ thể tính theo biểu thức sau: (COD/Y) : N :P : S = (50/Y) : 5: 1 :1 Y là hệ số sản lượng tế bào phụ thuộc vào loại nước thải. Nước thải dễ acid hĩa Y= 0,03, khĩ acid hĩa Y= 0,15. - Hàm lượng cặn lơ lửng: nước thải cĩ hàm lượng SS lớn khơng thích hợp cho mơ hình này. SS > 3.000 mg/l khĩ phân hủy sinh học sẽ lưu lại trong bể sẽ ngăn cản quá trình phân hủy nước thải. - Nước thải chứa độc tố: UASB khơng thích hợp với loại nước thải cĩ hàm lượng amonia > 2.000 mg/l hoặc hàm lượng sulphate > 500 mg/l. Khi nồng độ muối cao cũng gây ảnh hưởng xấu đến vi khuẩn methane. Khi nồng độ muối nằm trong khoảng 5.000 – 15.000 mg/l thì cĩ thể xem là độc tố. - Hiệu suất của bể UASB bị phụ thuộc vào các yếu tố như: nhiệt độ, pH, các chất độc hại trong nước thải,
Ưu điểm: - Khơng tốn nhiều năng lượng. - Quá trình cơng nghệ khơng đòi hỏi kỹ thuật phức tạp. - Tạo ra lượng bùn cĩ hoạt tính cao nhưng lượng bùn sản sinh khơng nhiều, giảm chi phí xử lý. - Loại bỏ chất hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả. Xử lý BOD trong khoảng 600 ÷ 15000 mg/l đạt từ 80-95%. - Cĩ thể xử lý một số chất khĩ phân hủy. - Cĩ thể thu hồi nguồn khí sinh học sinh ra từ hệ thống. Nhược điểm: - Cần diện tích và khơng gian lớn để xử lý chất thải; - Quá trình tạo bùn hạt tốn nhiều thời gian và khĩ kiểm sốt.
d) Bể phản ứng khuấy liên tục (Continuously stirred tank reactor – CSTR). - Tiếp nhận dòng thải chỉ chứa các chất cĩ thể tan được, các chất hữu cơ nền cĩ thể bị phân hủy bởi vi khuẩn cĩ nồng độ cao và một lượng đủ các chất vơ cơ để giới hạn tăng trưởng của chất hữu cơ lơ lửng. - Sinh khối của vi sinh vật sẽ tăng, trong khi nồng độ chất lơ lửng giảm. - Cĩ 2 dòng chảy thốt ra từ bể, nhưng do bể cĩ sự pha trộn hồn tồn, nên nồng độ tất cả dung dịch là như nhau trong bể phản ứng. + Dòng thứ nhất chảy trực tiếp ra khỏi bể mang theo sinh khối và tế bào vỡ vụn. + Dòng thứ2 chảy qua thiết bị tách sinh khối.
e) Bể phản ứng dòng chảy đều –PFR (plug flow reactor) - Chỉ là một ống kín hay hộp kín cĩ kèm chất xúc tác - Dòng thải cần xử lí cĩ chứa các chất xúc tác được cung cấp liên tục qua các đường ống nhỏ vào bể phản ứng. - Dòng chảy bên trong cĩ vận tốc ổn định với nồng độ được phân tán đều. f) Lọc kỵ khí bám dính cố định –AFR (Anaerobic filter reactor) - Sử dụng các VSV dính bám đặt trên các vật liệu lọc đặt trong bể cĩ dòng nước thải chảy từ dưới lên hoặc từ trên xuống. - Dòng chảy ra được tuần hồn lại để duy trì điều kiện nạp nước. - Việc thiết kế bể phản ứng phụ thuộc vào thời gian lưu của nước thải. - Sinh khối phải được thường xuyên được kiểm tra.
Ưu điểm, nhược điểm của xử lí kỵ khí Ưu điểm: - Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình vận hành. - Hệ thống xử lý kỵ khí là một hệ thống sản sinh ra năng lượng, vì trong quá trình phân hủy kỵ khí những hợp chất hữu cơ bị phân hủy sẽ chuyển thành khí methane. Mức độ sinh khí methane phụ thuộc vào tốc độ phân hủy COD đầu vào. - Sự hình thành bùn trong quá trình xử lý nước thải bằng cơng nghệ sinh học kỵ khí thì thấp hơn nhiều bùn được tạo ra trong quá trình hiếu khí, dẫn đến việc giảm chi phí xử lý bùn thải. Lượng bùn kỵ khí dễ ổn định hơn và quá trình khử nước thực hiện cũng dễ hơn so với bùn hiếu khí. - Yêu cầu về dinh dưỡng (N, P) của hệ thống của cơng nghệ sinh học kỵ khí thấp hơn hệ thống xử lý hiếu khí do sự tăng trưởng và sinh sản của vi sinh vật kỵ khí thấp hơn vi sinh vật hiếu khí.
- Cĩ khả năng chịu được tải trọng cao. - Một ưu điểm khác của hệ thống kỵ khí là bùn kỵ khí cĩ thể bảo quản trong một thời gian dài (hơn 1 năm) mà khơng cần nuơi dưỡng bằng dưỡng chất. Hoạt tính của bùn vẫn giữ nguyên khi bùn được giữ ở nhiệt độ nhỏ hơn 15oC. Do đĩ, cĩ thể sử dụng lượng bùn dư của hệ thống này làm nhân cho hệ thống khác và giảm thời gian vận hành hệ thống. - Vốn đầu tư để xây dựng hệ thống xử lý kỵ khí khơng nhiều, diện tích sử dụng cho hệ thống khơng lớn và thời gian sử dụng dài hơn hệ thống hiếu khí là những ưu điểm nổi bậc của hệ thống xử lý kỵ khí.
Nhược điểm: - Vi khuẩn tạo khí methane cĩ độ nhạy cao với một số chất hĩa học nhất định. - Giai đoạn khởi động của hệ thống kỵ khí thường mất nhiều thời gian (6 - 12 tuần) bởi vì sự tăng trưởng chậm của vi khuẩn kỵ khí. - Khi xử lý nước thải cĩ hợp chất chứa sunfur, quá trình xử lý kỵ khí thường tạo thành khí H2S với mùi hơi khĩ chịu. - Bản chất hĩa học và vi sinh học của qúa trình phân hủy kỵ khí rất phức tạp. Do đĩ, cịn thiếu những chuyên gia cĩ khả năng thiết kế và vận hành hệ thống một cách cĩ hiệu quả nên cĩ nhiều hệ thống đã xây dựng nhưng hiệu suất xử lý thấp.
3.3. Xử lí hiếu khí a) Cơ sở lí thuyết - Sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ trong nước thải cĩ đầy đủ oxy hòa tan ở nhiệt độ, pH thích hợp. - Phương trình phản ứng: (CHO)nNS + O2 CO2 + H2O + H2S + VSV + Q + - + NH4 + O2 NO3 + H + H2O + Q 2- + H2S + O2 SO4 + H + Q - VSV sử dụng các chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng và các nguyên tố khống để tăng sinh khối. - VSV phân hủy các chất hữu cơ hòa tan hoặc keo phân tán nhỏ thành CO2 và H2O.
b) Cơ chế của quá trình hiếu khí
Aerotank Sinh trưởng lơ Hiếu khí tiếp lửng xúc Xử lí sinh học theo mẻ Cơng nghệ Hồ sinh học hiếu khí hiếu khí Lọc hiếu khí Sinh trưởng Lọc sinh học dính bám nhỏ giọt Đĩa quay sinh học
Các dạng cơng nghệ sinh học hiếu khí a) Bùn hoạt tính - Thực hiện ở Anh năm 1914 và được duy trì và phát triển đến ngày nay - Bản chất là các VSV sống kết lại thành dạng hạt hoặc bơng với trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng. (40%) - Cĩ 8 nhĩm VSV thường cĩ mặt trong bùn hoạt tính:
 Cơ chế hoạt động của bùn hoạt tính  Giai đoạn 1: Bùn hình thành và phát triển. Cơ chất và chất dinh dưỡng phong phú, sinh khối bùn còn ít.  Giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định, hoạt tính enzym đạt giá trị tối đa và tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt giá trị tối đa. Tốc độ tiêu thụ oxy đạt trạng thái khơng đổi  Giai đoạn 3: Tốc độ tiêu thụ oxy cĩ chiều hướng giảm dần và sau đĩ lại tăng lên. Tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm dần và quá trình nitrat hĩa amoniac xảy ra. Cuối cùng là kết thúc chu kỳ hiếu khí.
 Các loại bể bùn hoạt tính  Bể bùn hoạt tính truyền thống: - Bồn khí dài, hẹp. Lượng oxy cần dùng thay đổi theo chiều dài của bể phản ứng sinh hĩa. - Bể phản ứng thường cĩ hình chữ nhật, dòng vào và tuần hồn bùn đí vào 1 đầu, nước sau xử lí đi ra đâu đối diện.  Bùn hoạt tính tiếp xức ổn định - Gồm 2 vùng: vùng tiếp xúc và vùng ổn định - Thời gian cho vùng tiếp xúc khoảng 20-60p; V ổn định chiếm 25-75% dòng nước thải đầu vào.  Bùn hoạt tính thơng khí kéo dài - Thời gian lưu: 20-30 ngày. Quy định?  Bùn hoạt tính thơng khí cao cĩ khuấy đảo hồn chỉnh - Nước thải, bùn hoạt tính, oxy hòa tan phân bố đều trong bể
b) Khuấy trộn hồn tồn - Phát minh vào những năm 50 của thế kỷ XX - Thường được sử dụng để xử lí nước thải cơng nghiệp cĩ nồng độ đậm đặc. c) Dòng chảy nút (Bể bùn hoạt tính cấp khí giảm dần) - Ý nghĩa: + Cung cấp lượng oxy cần thiết theo nhu cầu + Khơng cĩ sự làm thống quá mức làm ngăn cản sự sinh trưởng của VSV + Cĩ thể áp dụng ở tải trọng cao, chất lượng nước ra tốt hơn
d) Thổi khí nhiều bậc (Bể bùn hoạt tính nạp nước theo bậc)
e) Mương oxy hĩa - Là dạng Aerotank cải tiến khuấy trộn hồn chỉnh trong điều kiện hiếu khí kéo dài chuyển động tuần hồn trong mương. - Là dạng cơng trình đơn giản, chi phí đầu tư nhỏ. - Cĩ thể phân thành 2 nhĩm chính: liên tục và gián đoạn
f) Thiết bị khí nâng (Airlift reactor)
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NƯỚC CẤP  Khử sắt bằng phương pháp làm thống  Nguyên lí: Oxyhoa Fe2+ hồ tan thành dạng Fe3+, thuỷ phân để tạo kết tủa Fe(OH)3. Sau đĩ cặn được lắng và loại bỏ.  Biện pháp: Làm thống khí bằng lưới phun  Chú ý: Phản ứng oxyhoa diễn ra hiệu quả ở pH 7-7,5  Triệt khuẩn  Triệt khuẩn bằng clo hoặc các hợp chất của clo (clorua vơi, zaven )  Điện phân muối NaCl tại chỗ để tạo nước zaven  Chú ý: cần kiểm sốt chặt chẽ, tránh hiện tượng tạo các dẫn xuất clo của hydrocacbon  Triệt khuẩn bằng tia tử ngoại, ozon, sĩng siêu âm
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI  Xử lí chất vơ cơ hồ tan.  Thường ở giai đoạn cuối của cơng nghệ xử lí sau khi đã tách các chất rắn, huyền phù, keo  Mục đích:  Tránh ảnh hưởng xấu đến sản phẩm cơng nghiệp  Tránh tạo cặn rỉ đường ống, ăn mòn thiết bị kim loại  Tránh tạo nguồn dinh dưỡng cho thuỷ sinh vật  Tránh gây biến đổi về màu sắc, mùi vị của nước  Phương pháp:  Phương pháp oxyhoa-khử  Phương pháp điện hố  Phương pháp trao đổi ion
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI  Xử lí các chất hữu cơ  Các chất rắn hữu cơ hồ tan trong nước thải thường được vi sinh vật phân huỷ theo 2 hình thức sau:  Các vi sinh vật sử dụng oxi để tổng hợp năng lượng và tế bào mới  Các vi sinh vật cĩ thể tự oxyhoa khối cellulose của cơ thể mình  Chất hứu cơ + O2 + NH3 Tế bào mới + CO2 + H2O  Tế bào + O2 CO2 + H2O + NH3  Cơ chế phân huỷ chất hữu cơ bằng bùn sinh học  Phân huỷ chất rắn nhờ hoạt động của màng tu sinh học  Phân huỷ các chất dạng keo nhờ khả năng hấp thụ hố lí của các màng sinh học  Hấp thụ sinh học các chất hữu cơ hồ tan nhờ hoạt động của vi sinh vật
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI  Xử lí và thải bùn  Điều hồ bùn:  Làm thay đổi liên kết ẩm với rắn trong bùn để tăng tốc độ tách nước bằng biện pháp vật lí và tác nhân hố học  Tác nhân điều hồ phổ biến: CaO  Làm đặc:  Thường sử dụng các quá trình: lắng trọng lực, tuyển nổi và lắng li tâm  Thay đổi cấu trúc bùn và liên kết ẩm  Tách nước  Chuyển hố  Chế biến ủ phân  Đốt  Vận chuyển  Thải bùn:
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHUYÊN BIỆT
XỬ LÍ NƯỚC THẢI SINH HOẠT  Nước thải sinh hoạt là gì?  Nước thái sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ,tẩy rửa, vệ sinh cá nhân, Chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các cơng trình cơng cộng khác.  Thành phần:  Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh.  Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trơi, kể cả làm vệ sinh sàn nhà.
Khới lượng chất bẩn cĩ trong 1m3 nước thải sinh hoạt Các chất Tổng chất Chất thải hữu Chất thải vơ thải,g/người.ngày cơ,g/người.ngày cơ,g/người.ngày Tổng lượng chất 190 110 80 thải Các chất tan 100 50 50 Các chất khơng 90 60 30 tan Chất lắng 60 40 20 Chất khơng lắng 30 20 10
Thành phần nước thải sinh hoạt phân tích theo PP APHA Mức độ ơ nhiễm Các chất Nặng Trung bình Thấp Tổng chất rắn, mg/l 1000 500 200 - Chất rắn hòa tan, mg/l 700 350 120 - Chất rắn khơng tan, mg/l 300 150 80 Tổng chất rắn lơ lững, mg/l 600 350 120 Chất rắn lắng, mg/l 12 8 4 BOD5, mg/l 300 200 100 Oxy hịa tan,mg/l 0 0 0 Tổng Nito, mg/l 85 50 25 Nito hữu cơ, mg/l 35 20 10 Nito amoniac, mg/l 50 30 15 Nitrite, mg/l 0.1 0.05 0 Nitrate, mg/l 0.4 0.2 0.1 Clorua, mg/l 175 100 15 Độ kiềm, mgCaCO3/l 200 100 50 Chất béo, mg/l 40 20 0 Tổng photpho (theo P), mg/l - 8 -
Xử lí nước thải sinh hoạt bằng MBR
Xử lí nước thải sinh hoạt bằng mơ hình xử lí tại chỗ  Xử lý nước thải sinh hoạt từ các nhĩm hộ gia đình, chung cư, tồ nhà cao tầng, các cơng trình dịch vụ cơng cộng  - Xử lý nước thải cơng nghiệp cĩ thành phần, tính chất gần giống nước thải sinh hoạt hoặc nước thải cơng nghiệp cĩ tỷ lệ chất hữu cơ cao  - Cơng suất: 1 đến 50 m3/ngày (phục vụ 1 – 100 hộ gia đình hay 5000 dân). Ngăn lắng và điều Ngăn lọc Ngăn bơm Bể lọc hiếu khí hịa/ phân hủy bùn kỵ khí Lắng + khử trùng
Xử lí nước thải đơ thị Nước thải đơ thị gồm cĩ nước dư thừa, nước dùng cho sinh hoạt chủ yếu từ các gia đình, trường học khu vui chơi giải trí và nước sản xuất lẫn vào Trong đĩ, tỉ lệ các loại: - Nước thải sinh hoạt khoảng 50 – 60%. - Nước mưa thấm qua đất khoảng 10 – 14%. - Nước sản xuất khoảng 30 – 36% do các đơn vị sản xuất thủ cơng nghiệp, cơng nghiệp thải ra. Do vậy cĩ hai hệ thống dẫn nước thốt để vào xử lý làm sạch: - Hệ thống thốt nước hợp chất trên cùng một kênh (dẫn nước thải và nước mưa). - Hệ thống thốt nước từ hai mạng kênh riêng biệt.
Phần lắng gạn Các thơng số Đơn vị Tỉ lệ thay đổi được pH 7,5 – 8,5 Tách khơ Mg/l 1000 – 2000 10% Chất rắn lơ lửng (SS) Mg/l 150 – 500 50 – 60% BOD5 Mg/l 100 – 400 20 – 30% COD Mg/l 300 – 1000 20 – 30% TOC (tổng các chất cacbon hữu cơ) Mg/l 100 – 300 Tổng – N Mg/l 30 – 100 10% + N – NH4 Mg/l 20 – 80 0% - N – NO2 Mg/l < 1 0% - N – NO3 Mg/l < 1 0% Chất tẩy rửa Mg/l 6 – 13 0% P Mg/l 10 – 25 10%
Phương pháp xử lí  Xử lí sinh học để làm sạch BOD  Dùng bùn hoạt tính tại trọng thấp  Dùng bể Aeroten sục khí kéo dài với áp suất nhỏ đủ cho sự ổn định của bùn. Tải trọng của bể là0 .35kgBOD5/m3.ngày.  Cĩ thể dùng bể aeroten kết hợp lọc sinh học do nước thải đơ thị cĩ lẫn nước thải cơng nghiệp, chế biến
Loại bỏ nitrat bằng bùn hoạt tính. Loại bỏ nitrat bằng bùn hoạt tính là tạo điều kiện cho vi sinh vật khử nitrat hoặc phản nitrat hĩa hoạt động để khử nitrat thành nitơ phân tử bay vào khơng khí Các điều kiện cơ bản để khử nitrat là: - Trước hết phải cĩ một quá trình nitrat hĩa xảy ra và lượng nitrat tích tụ khá lớn trong mơi trường. - Cần phải cĩ mặt nguồn C hữu cơ cĩ khả năng đồng hĩa. - Quan hệ với khơng khí là thiếu khí.
Loại bỏ nitrat bằng màng sinh học. Khử nitrat bằng Vi sinh vật phản nitrat hĩa trong màng sinh học sinh trưởng gắn kết cố định ở các lọc sinh học cĩ hiệu quả cao. Nước chảy qua màng lọc sinh học, nitrat hĩa xảy ra đồng thời với oxi hĩa BOD5 hoặc chậm hơn (ở giai đoạn thứ 2). Khử nitrat theo phương pháp này thường thực hiện ở các tháp lọc cĩ chứa đá sỏi hoặc vật liệu tổng hợp. Các màng sinh học sẽ hình thành bám dính vào bề mặt vật liệu khi nước thải đi qua. Lọc sinh học hiếu khí cần cấp khơng khí đi qua
Loại bỏ Phosphat bằng sinh học. Vi sinh vật trong nước thải cĩ tác dụng chuyển hĩa polyphosphat thành orthophosphat. Các muối phosphat của orthophosphat được vi sinh vật, thực vật phù du, tảo sử dụng làm nguồn dinh dưỡng phospho, tham gia vào thành phần chủ yếu của axits nucleic trong chất nhân (ARN và AND), các phospholipit, các polyme của màng tế bào. Nước thải qua lắng sơ bộ chỉ loại bỏ được 10% phospho chứa trong nước thải đơ thị.
Xử lí nước thải chứa dầu  Dầu trong nước thải luơn cĩ một phần đáng kể (1 - 3g/lít) tồn tại ở trạng thái nhũ, phần còn lại là dưới dạng hạt lớn. Các nhũ này rất bền vững, vì vậy quá trình tách dầu ra khỏi nước thải gặp nhiều khĩ khăn. Cơng nghệ tuyển nổi đã loại bỏ được trở ngại đĩ.
a. Bể điều hòa– Bể phản ứng – Bể keo tụ tạo bơng Phần cát, cặn nặng, vật cĩ tỉ trọng lớn sẽ lắng xuống đáy bể và được bơm về bể chứa bùn. Lớp dầu thơ trên mặt nước được thiết bị vớt tách dầu loại ra khỏi nước và được đưa tới bể chứa dầu. Nước thải sau khi tách dầu được bơm lên bể phản ứng. Hĩa chất keo tụ và hĩa chất hiệu chỉnh mơi trường được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm sốt chặt chẽ bằng máy pH. Trong điều kiện mơi trường thuận lợi cho quá trình keo tụ, hĩa chất keo tụ và các chất ơ nhiễm trong nước thải tiếp xúc. tương tác với nhau. hình thành các bơng cặn nhỏ li ti trên khắp diện tích và thể tích bể. Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bơng. Tại bể keo tụ tạo bơng, hĩa chất trợ keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định Hỗn hợp nước và bơng cặn hữu dụng tự chảy sang bể tách dầu thơ cải tiến.
b. Bể tách dầu thơ cải tiến – Bể trung gian Bể tách dầu thơ cải tiến được thiết kế với những tấm vách nghiêng để loại bỏ những thành phần cặn thơ, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi để các hạt dầu nổi lên trên mặt nước. Dầu này được loại khỏi nước thải bằng thiết bị tách dầu tự động. Phần cặn dầu thơ này cũng được dẫn về bể chứa dầu. Phần cặn lắng xuống đáy bể được bơm về bể chứa bùn. Nước sau bể tách dầu thơ cải tiến tự chảy vào bể trung gian.
c. Bể lọc áp lực – Bể nano dạng khơ Nước được bơm từ bể trung gian qua lớp vật liệu lọc của bể lọc áp lực. Cặn lơ lửng được giữ lại trên lớp vật liệu lọc. nước đi ra khỏi bể lọc áp lực đi vào bể nano dạng khơ để tách phần dầu và cặn còn sĩt lại trong nước thải. Vi sinh được loại ra khỏi nước tại bể này. Đây là cơng nghệ khử trùng khơng dùng hĩa chất. Nước sau khi qua bể nano đạt quy chuẩn xả thải theo quy định của pháp luật. d. Bể chứa bùn Bùn cặn từ bể điều hòa và bể tách dầu thơ cải tiến được đưa về bể chứa bùn và được các cơ quan chức năng thu gom và xử lý định kỳ
 Vải lọc dầu được sản xuất từ 100% sợi tái chế của ngành cơng nghiệp dệt với đặc tính độc đáo: Sợi vải cĩ khả năng lọc dầu, váng dầu, các chất thải nhiễm dầu trong nước (bất kể nước ngọt hay nước mặn). Vải chịu được dòng chảy với lưu tốc tối đa 250m3/giờ trên 1m2.
CƠNG NGHỆ XỬ LÍ BỤI VÀ KHÍ THẢI 1. Các khái niệm cơ bản về ơ nhiễm khơng khí 2. Các phương pháp kỹ thuật làm sạch khơng khí 3. Các phương pháp kỹ thuật xử lý bụi 4. Các phương pháp xử lý hơi và khí độc 5. Các cơng nghệ lọc bụi và làm sạch khí trong ngành cơng nghiệp 6. Một số bài tập về tính tốn khi xây dựng cơng nghệ xử lí khí thải
1. Các khái niệm cơ bản 1.1. Ơ nhiễm khơng khí Ơ nhiễm khơng khí là sự cĩ mặt một chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần khơng khí, làm cho khơng khí khơng sạch hoặc gây ra sự toả mùi, cĩ mùi khĩ chịu, giảm tầm nhìn. 1.2. Các nguồn ơ nhiễm khơng khí 1.2.1. Nguồn ơ nhiễm tự nhiên  Nguồn gây ơ nhiễm lớn, đa dạng  Phân bố rộng, đồng đều nên ít gây nguy hại
Các dạng ơ nhiễm tự nhiên a) Ơ nhiễm do hoạt động của núi lửa - Tro bụi, SO2, H2S và CH4 - Tác động nặng nề và lâu dài b) Ơ nhiễm do cháy rừng - Khĩi, tro bụi, hydrocarbon khơng cháy, SO2, CO và Nox c) Ơ nhiễm do bão cát: Sản sinh lượng bụi trong khí quyển rất lớn. d) Ơ nhiễm do đại dương - Sương mù kèm theo tinh thể muối (70% NaCl, 30% là các chất: MgCl2, CaCl2, KBr, ) - Lượng muối do đại dương thải vào khơng khí khoảng 2.109 tấn/năm (Trần Ngọc Chấn, 1999). - Lượng tinh thể lắng đọng trên mỗi km2 vùng ven biển trong 1 ngày khoảng 60kg.
e) Ơ nhiễm do thực vật: Dự tính khoảng 15 tấn/km2.năm; Gây các bệnh di ứng, bệnh đường hơ hấp. - Hợp chất dễ bay hơi - Bào tử thực vật, nấm trong khơng khí - Phấn hoa cĩ kích thước từ 10-50µm f) Ơ nhiễm do vi sinh vật - Nơi thống đãng: 200 con/cm3 - Tàu điện ngầm ở Paris: 600-800con/cm3 g) Ơ nhiễm do các chất phĩng xạ h) Ơ nhiễm cĩ nguồn gốc từ vũ trụ - Các bụi vũ trụ - Nguồn gốc là từ các thiên thạch hoặc đám mây hồng đạo
2.1.2. Các nguồn gây ơ nhiễm nhân tạo a) Ơ nhiễm do đốt nhiên liệu - Ơ nhiễm do phương tiện giao thơng - Ơ nhiễm do đun nấu - Ơ nhiễm từ các nhà máy nhiệt điện - Ơ nhiễm do đốt các loại phế thải đơ thị và sinh hoạt. b) Ơ nhiễm trong cơng nghiệp gang thép: Bụi, khĩi nâu, SO2 c) Ơ nhiễm trong luyện kim màu: SO2 d) Ơ nhiễm khơng khí trong sản xuất xi măng. e) Ơ nhiễm trong cơng nghiệp hĩa chất - Cơng nghiệp sản xuất axit sunfuric - Cơng nghiệp sản xuất axit nitric - Cơng nghiệp sản xuất lưu huỳnh - Cơng nghiệp sản xuất phân bĩn - Cơng nghiệp sản xuất đồ nhựa
e) Ơ nhiễm khơng khí trong cơng nghiệp lọc dầu
Khí thải của nhà máy lọc dầu được chia làm 4 loại: - Hơi hydrocarbon rò rỉ - Khí thải từ các lò nung, bếp đun trong quá trình chưng cất - Khí cĩ chứa các hợp chất của lưu huỳnh thốt ra từ các tâng tháp chưng cất. - Bụi với thành phần cỡ hạt rất mịn thốt ra từ quá trình hồn nguyên các chất xúc tác. f) Khí thải từ các ngành cơng nghiệp khác
Chất ơ nhiễm Nguồn ơ nhiễm Oxit các bon (CO, - Các nhà máy nhiệt điện CO2) - Các ngành cơng nghiệp sử dụng năng lượng là đốt nhiên liệu - Giao thơng vận tải - Các lò đốt rác và dân dụng - Phân hủy yếm khí Bụi than, tro Các nguồn đốt nhiên liệu thải cùng với khí cacbon oxit Bụi berili Chế hĩa quặng và luyện kim Bụi uranium Chế hĩa quặng Hợp chất chứa - Các cơ sở luyện kim kim loại cĩ độc tính - Các cơ sở sản xuất hĩa chất cao - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại - Sử dụng các sản phẩm thuốc trừ dịch hại Các hợp chất - Thuốc trừ sâu chứa clo - Các cơ sở sản xuất hĩa chất - Các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy - Khử trùng bằng clo và các hợp chất chứa clo hoạt động
Chất ơ nhiễm Nguồn ơ nhiễm Flo và các hợp chất - Các cơ sở sản xuất hĩa chất chứa flo - Các cơ sở sản xuất phân lân từ apatit và photphorit - Các cơ sở luyện kim Hydrocacbon - Đốt nhiên liệu - Cơng nghiệp sơn và trang trí bằng sơn. - Các cơ sở sản xuất linh kiện cần làm sạch bằng dung mơi hữu cơ - Các cơ sở sản xuất hĩa chất hữu cơ - Luyện kim Nitơ oxit - Đốt nhiên liệu - Các nhà máy hĩa chất - Các cơ sở sản xuất phân đạm, phân tổng hợp NPK Lưu huỳnh oxit - Các cơ sở sản xuất hĩa chất - Các nhà máy nhiệt điện - Luyện kim - Các cơng đoạn đốt nhiên liệu khác
Chất ơ nhiễm Nguồn ơ nhiễm Các hợp chất cĩ - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại chứa phối pho - Sử dụng thuốc trừ dịch hại Bụi khống vơ cơ - Cơng nghiệp sản xuất xi măng - Cơng nghiệp khai khống - Giao thơng vận tải - Xây dựng Bụi phĩng xạ - Các vụ thử hạt nhân - Sự rò rỉ của các cơ sở năng lượng hạt nhân Hơi kiềm, hơi - Các cơ sở sản xuất hĩa chất axit - Các cơ sở sử dụng axit và kiềm trong sản xuất Bụi chì - Các cơ sở sản xuất acquy - Giao thơng vận tải Dicyan và HCN - Các cơ sở mạ kim loại - Khai thác, trích chiết vàng, bạc và các kim loại
1.3. Tác hại của các chất ơ nhiễm khơng khí 1.3.1. Tác hại đối với con người a) CO: Cĩ ái lực với hồng cầu của máu Carboxy hemoglobin hạn chế trao đổi và vận chuyển oxy trong mạch. - 2-5%: bắt đầu cĩ dấu hiêu ảnh hưởng tới thần kinh trung ương. - 10-20%: ảnh hưởng đến các cơ quan khác. Trên 60% thì b) Nox - Chất kích thích gây viêm đường hơ hấp. - Thuốc lá chứa 300ppm; thuốc tẩu: 950; xì gà: 1200ppm
Nồng độ NO2 Thời gian tiếp Tác hại (ppm) xúc > 500 48h Chết người 300-400 2-10 ngày Gây viêm phổi 150-200 3-5 tuần Viêm xơ cuống phổi 50-100 6-8 tuần Viêm cuống phổi và màng phổi
c) SO2: - Mùi hăng, khét ngột ngạt và người nhạy cảm với SO2 cĩ thể nhận biết ở nồng độ 0,56ppm (1,6 mg/m3). - Gây co thắt đường hơ hấp. d) H2S: - Khơng màu, dễ cháy, cĩ mùi đặc biệt giống mùi trứng ung. - Ngưỡng nhận biết: 0,0005 – 0,13ppm - 10-20ppm: Gây chảy nước mắt, nước mũi, viêm mắt - 150 ppm trở lên: Gây tê liệt khứu giác e) Clo: 1-3 ppm cĩ thể gây chảy nước mắt, nước mũi; 100ppm sẽ gây chết người. f) NH3: Tồn tại dưới dạng khí và dạng lỏng. Tác hại lên đường HH g) O3: Gây viêm đường hơ hấp và cĩ khả năng thâm nhập.
1.2. Các dạng thải vào khơng khí - Thải dạng khí: các chất tồn tại ở thể khí trong điều kiện thơng thường - Thải dạng bụi: các chất rắn phân tán trong khơng khí - Thải dạng hơi: thể khí của các chất ở điều kiện bình thường là chất lỏng hoặc rắn - Thải dạng sol: là tập hợp các phân tử chất lỏng hoặc chất rắn tạo thành các hạt nhỏ li ti phân tán trong khơng khí
2. Các biện pháp kỷ thuật làm sạch khơng khí 2.1. Các biện pháp mang tính vĩ mơ  Hạn chế tác động của con người vào thiên nhiên  Chống sa mạc hố  Trồng cây xanh, rừng đệm 2.2. Các biện pháp mang tính cục bộ  Cải tiến cơng nghệ sản xuất và khai thác  Thay đổi nguyên, nhiên liệu cho sản xuất để tránh hoặc giảm thiểu thải các chất cĩ hại vào khơng khí
2.3. Các biện pháp cải thiên khơng khí nơi làm việc 2.3.1. Thơng giĩ - Thơng giĩ chung:  Đưa khơng khí từ ngồi vào với lưu lượng cần thiết nhằm pha lỗng cường độ ơ nhiễm trong tồn bộ khơng gian nhà xưởng, sau đĩ thải ra ngồi.  Biện pháp: Thổi trên hút dưới hoặc thổi trên hút trên, thổi dưới hút trên, thổi dưới hút dưới.  Nhược điểm: tạo ra mức độ khơng đồng đều của điều kiện vệ sinh tại những điểm khác nhau trong khơng gian nhà xưởng.  Yêu cầu: Kiểm sốt được nguồn phát thải độc hại
- Thơng giĩ cục bộ  Thu giữ các khí, hơi độc ngay tại nguồn phát sinh  Yêu cầu kỹ thuật: + Khơng cản trở thao tác cơng nghệ + Khơng cho khơng khí chứa chất ơ nhiễm đi qua vùng thở + Vận tốc thu khí đủ lớn - Thơng giĩ chống nĩng  Giải pháp thơng giĩ tự nhiên và cách nhiệt: + Lợi dụng các yếu tố tự nhiên như: vận tốc giĩ trời, chênh lệch tỷ trọng của khơng khí để tạo ra các dịng khí vào ra một cách hợp lí + Ở nước ta, thơng thường tỷ lệ cửa mở phải đạt 40-60% diện tích tường mới đảm bảo thơng giĩ tự nhiên + Giảm nhiệt độ của mái cũng là một biện pháp đi cùng để giảm sự thốt hơi nước
- Thơng giĩ cưỡng bức  Điều hồ khơng khí là mức cao nhất của thơng giĩ cưỡng bức.  Làm mát bằng bốc hơi đoạn nhiệt. 2.3.2. Sử dụng cây xanh - Hạn chế ơ nhiễm khơng khí - Chỉ thị phát hiện ơ nhiễm Độ che phủ cần đạt trong các khu cơng nghiệp phải 15- 20%
2.3.3. Giải pháp cơng nghệ  Giải pháp được coi là cơ bản vì nĩ cho phép hạ nhiệt và loại trừ ơ nhiễm hiệu quả nhất  Nội dung: Hồn thiên cơng nghệ sản xuất và áp dụng chu trình kín  Biện pháp:  Sử dụng cơng nghệ sản xuất khơng cĩ hoặc ít chất thải.  Thay thế nguyên liệu thải ra nhiều chất thải nguy hại bằng nguyên liệu sạch hơn.Ví dụ: Thay thế than đá bằng khí đốt.  Tạo chu trình sản xuất kín, tuần hồn tái sử dụng 2.4. Biện pháp quản lí và vận hành sản xuất Việc quản lí và vận hành sản xuất các dây chuyền cơng nghệ đúng chuẩn cũng là một biện pháp để giảm thiểu ơ nhiễm.
3. Các phương pháp và thiết bị xử lí bụi 3.1. Khái quát về bụi và xử lí bụi  Khái niệm: Là những hạt chất rắn cĩ kích thước cũng như tỷ trọng khác nhau phân tán trong khơng khí. Dập bằng Dập bằng Khử bụi dựa Khử bụi dựa Lọc nước tĩnh điện vào lực ly tâm vào trọng lựa - Thùng lọc - Dàn mưa Lọc tĩnh - Thiết bị sử Buồng lắng gốm - Sục khí điện dụng lực quán bụi tính. - Lọc cĩ vật - Đĩa quay - Thiết bị sử đệm - Lọc tầng dụng lực ly tâm - Lọc túi kiểu (cyclon). (màng) Venturi Thiết bị quay
Vùng lọc và hiệu quả xử lý của các phương pháp STT Thiết bị xử lý Kích thước hạt phù hợp Hiệu quả xử lý 1 Thùng lắng bụi 2000 – 100 40 – 70 % 2 Cyclon hình nĩn 100 – 5 45 – 85 3 Cyclon tổ hợp 100 – 5 65 – 95 4 Lọc cĩ vật điệm 100 – 10 đến 99 5 Tháp lọc ướt 100 – 0,1 85 – 99 6 Lọc túi (màng 10 – 2 85 – 99,5 lọc) 7 Lọc tĩnh điện 10 – 0,005 85 - 99
3.2. Phương pháp xử lí bụi bằng buồng lắng a) Nguyên lí: - Tạo điều kiện để trọng lực tác dụng lên hạt bụi thắng lực đẩy ngang của dịng khí. Trên cơ sở đĩ, người ta tạo ra sự giảm đột ngột lực đẩy của dịng khí bằng cách tăng đột ngột mặt cắt của dịng khí chuyển động. - Để lắng hiệu quả hơn, người ta cịn đưa vào buồng lắng các tấm chắn lửng. Các hạt bụi chuyển động nhanh sẽ đập vào tấm chắn và rơi nhanh xuống đáy. b) Cấu tạo của buồng lắng: Buồng lắng đơn hoặc buồng lắng kép, buồng lắng nhiều tầng
a là chiều rộng của buồng lắng h là chiều cao của buồng lắng V là lưu lượng khí qua buồng lắng w là vận tốc dòng khí qua buồng lắng.
3.3. Phương pháp xử lí bụi dựa vào lực ly tâm (Cyclon) a) Nguyên lí: - Khi li tâm, các hạt bụi sẽ văng xa trục so với các phân tử khí. - Khí ở trong thiết bị hình trụ, nĩn, các hạt bụi sẽ va vào vỏ trụ và rơi xuống dưới. Khí sạch sẽ được thu nhận từ tâm xốy. b) Ưu điểm, nhược điểm. - Ưu điểm: Lắng hiệu quả hơn so với pháp buồng lắng - Nhược điểm: Khơng thể lọc sạch khí khỏi các hạt bụi rất nhỏ, năng lượng tiêu thụ lớn và thành thiết bị bị bào mịn nhanh hơn
1. Tốc độ lắng của hạt bụi trong cycton được tính theo cơng thức: 2 2 w0 = d .(P1-P2)U /9P2.v2D trong đĩ: d: Đường kính hạt bụi (m). Pl: Khối lượng riêng của hạt (kg/m3) P2 Khối lượng riêng của khí mang (kg/m3) v2 : Hệ số độ nhớt động học của khí (m2/s) U: Tốc độ Vịng của dịng khí trong cyclon (m2/s) D: Đường kính phần vỏ hình trụ của cyclon (m)
Cấu tạo phần thu bụi của cyclon
Cách chọn cyclon  Các thơng số kỹ thuật quan trọng:  Lưu lượng khí cần lọc.  Hiệu quả lọc, tổn thất áp suất.  Diện tích và khơng gian chiếm chỗ và giá thành thiết bị.  Thơng thường người ta ưu tiên lựa chọn loại cyclon cĩ lưu lượng phù hợp đồng thời cĩ hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé.
Các dạng tổ hợp khác nhau của cyclon  Lắp nối tiếp hai cyclon cùng loại.  Khi hai xiclon cùng loại lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống sẽ cao hơn từng cyclon riêng lẻ.  Lắp song song hai hay nhiều cyclon cùng loại  Hiệu quả lọc của cyclon tăng khi lưu lượng tăng.  Lưu lượng khơng đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của cyclon giảm.  Cả hai trường hợp tổn thất áp suất đều tăng.
Các dạng cyclon đơn Khí sạch Khí sạch Khí bẩn Khí bẩn Bụi Bụi
Dãy cyclon Khí sạch Khí bẩn
Cyclon thu hồi bụi gỗ
Ưu điểm của cyclon  Khơng cĩ phần chuyển động  Cĩ thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)  Cĩ khả năng thu hồi vật liệu mài mòn mà khơng cần bảo vệ bề mặt cyclon  Thu hồi bụi ở dạng khơ  Trở lực hầu như cố định và khơng lớn (250 – 1500N/m2)  Làm việc tốt ở áp suất cao  Chế tạo đơn giản, rẻ;  Năng suất cao  Hiệu quả khơng phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi
Nhược điểm của cyclon  Hiệu quả xử lý kém khi bụi cĩ kích thước < 5μm.  Khơng thể thu hồi bụi kết dính.
3.4. Phương pháp xử lí bụi bằng lọc màng, lọc túi a) Nguyên lí - Dòng bụi được chặn lại bởi màng hoặc túi lọc chứa các lỗ nhỏ chỉ cho các phân tử khí đi qua. - Việc thu hồi và loại bỏ bụi được thực hiện bởi biện pháp cơ học. b) Cấu tạo - Chất liệu: Vải, nỉ - Khung: kim loại hoặc bằng vật liệu cứng
 Tính tốn thiết bị lọc túi vải Diện tích bề mặt lọc (bề mặt tất cả các ống tay áo) LL12 2 S S1 S 2 S 2 () m q Trong đĩ : S1 :Diện tích bề mặt lọc của tất cả các đơn nguyên cùng làm việc đồng thời (m2) S2 :Diện tích bề mặt vải lọc của tất cả các đơn nguyên cần tiến hành chu kì hồn nguyên (m2) L1: Lưu lượng khí cần lọc cĩ kể đến lượng khí thâm nhập vào thiết bị do bị hút qua khe hở (m3/ph) 3 L2 :Lưu lượng khơng khí thổi để giũ bụi (m /ph), L2=(1,5-1,8).S2 q: Năng suất lọc đơn vị của vải lọc (m3/m2.ph) (tuỳ vào từng loại vải lọc)
Chất liệu vải lọc Len hoặc vải Sợi tổng hợp Sợi thuỷ bơng sợi tinh NS lọc đơn vị (q) (m3 /m2.ph) 0,6-1,2 0,5-1 0,3-0,9
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau - Khả năng chứa bụi cao và sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao. -Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu. - Cĩ độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và mơi trường ăn mòn. - Cĩ khả năng phục hồi cao. - Giá thành thấp.
Tái sinh vải lọc : Gắn thiết bị tạo rung với túi vải để làm rung túi  Thổi khơng khí Làm co giãn nhanh túi lọc
Loại 1 túi Loại 2 túi Loại 4 túi Loại 6 túi
3.5. Xử lí bụi bằng biện pháp lọcđ iện 4 5 3 Khí sạch 2 1 1. Điện cực lắng Khí bụi 2. Điện cực quầng sáng 3. Khung 4. Bộ phận giữ bụi 5. Cách điện . Bụi
- Thiết bị lọc bụi tĩnh điện là thiết bị dùng để lọc khí ra khỏi bụi bằng tách pha phân tán và pha liên tục bằng lực hút tĩnh điện. - Bộ lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm.
ƯU ĐIỂM  Cĩ thể lọc được bụi cĩ kích thước rất nhỏ, hiệu quả lọc cao trong một thời gian ngắn.  Sử dụng trong nhiều ngành cơng nghiệp khác nhau như ximăng, dệt may, luyện kim  Độ làm sạch cao từ 90 – 99%.  Năng lượng tiêu hao ít, cứ 1000 m3 khí tiêu tốn 0,1 – 0,8 KW và trở lực <= 3 – 15 mm H2O.  Cĩ thể làm việc ở nhiệt độ cao và mơi trường ăn mịn hố học.  Cĩ thể tự động hố và cơ khí hố hồn tồn.
NHƯỢC ĐIỂM  Chỉ lọc được những hạt bụi cĩ kích thước nhỏ từ 0,5 - 8µm. Các hạt bụi >= 10 µm thì hiệu quả giảm.  Kích thước của thiết bị lớn, cơng kềnh  Chỉ lọc được khí cĩ hàm lượng bụi thấp.  Khi thiết bị hư hỏng thì việc sửa chữa rất khĩ khăn.  Rất nguy hiểm nếu bộ phận cách điện khơng đảm bảo.  Giá thành cao.  Việc vận hành đòi hỏi cơng nhân phải cĩ tay nghề cao.
3.5. Xử lí bụi bằng các phương pháp ướt - Sử dụng khi cần lọc sạch bụi mịn với hiệu quả tương đối cao. - Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi cĩ thể, nhất là với các lọai khí hơi cháy - Kết hợp làm nguội khí thải - Đặc biệt độ ẩm cao trong các lọai khí thải khi đi ra khỏi thiết bi lọc khơng gây ảnh hưởng gì đáng kể cho thiết bị cũng như các quá trình cơng nghệ liên quan
Các kỹ thuật trong phương pháp ướt  Thiết bị rửa khí trần  Thiết bị rửa khí đệm  Thiết bị rửa khí với hai lớp đệm chuyển động  Tháp rửa khí với lớp đệm dao động  Thiết bị sủi bọt  Thiết bị rửa khí va đập – quán tính  Thiết bị rửa khí ly tâm  Thiết bị rửa khí vận tốc cao
THIẾT BỊ RỬA KHÍ TRẦN Khí sạch  Đạt hiệu quả cao đối với bụi cĩ kích thước d ≥ 10μm  Kém hiệu quả đối với hạt cĩ Bộ phận tách ẩm kích thước < 5 μm Nước Bộ phận phun sương Khí bẩn Cặn Sơ đồ tháp rửa khí trần ngược chiều
THIẾT BỊ RỬA KHÍ ĐỆM
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VỚI HAI LỚP ĐỆM CHUYỂN ĐỘNG  Các quả cầu đệm luơn ở trạng thái dao động, cọ sát lẫn nhau. Khí nhiễm bụi trước tiên đi qua các tia nước, rồi sau đĩ qua lớp đệm bằng quả cầu thủy tinh.  Cĩ hai vùng tiếp xúc trong thiết bị:  Vùng 1: ở dạng giọt lỏng tạo thành trước lớp đệm.  Vùng 2: hình thành dưới dạng bọt trực tiếp ở trong và ở trên lớp đệm.
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VỚI HAI LỚP ĐỆM CHUYỂN ĐỘNG
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VỚI HAI LỚP ĐỆM CHUYỂN ĐỘNG Hiệu quả xử lý cao: 95% ~ 99% đối với hạt cĩ kích thước trên 1µm
THIẾT BỊ SỦI BỌT Phổ biến nhất là 2 thiết bị: Sủi bọt cĩ đĩa chảy sụt Sủi bọt cĩ đĩa chảy tràn
Khí sạch Khí sạch Nước 3 4 Nước 5 Cặn Khí bẩn Khí bẩn 1 Cặn Cặn Thiết bị rửa khí sủi bọt cõ đĩa chảy tràn Thiết bị rửa khí sủi bọt cĩ đĩa chảy sụt
Khí sạch  Đĩa chảy sụt  Đĩa đục lỗ: d= 4-8mm (d: 6 đường kính lỗ). Nước  Đĩa đục rãnh: b=4-5mm (b: 2 chiều rộng rãnh). 1  Diện tích tự do: 0,2 – 0,25 Khí bụi m2/m2.  Chiều dày đĩa đục lỗ: 4- Cặn 6mm.
 Đĩa chảy tràn Khí sạch  Đĩa đục lỗ tròn: d= 3-8mm  Diện tích tự do: 0,15 – 0,25 m2/m2.  Vận tốc khí qua lỗ: vk=5-15m/s.  Kích thước tiết diện ngang: f=5-8 m2. 3 4  Lưu lượng nước tưới: 0,2- Nước 0,3l/m3khí. 5  Chiều cao lớp bọt: 80-100mm. Khí bụi Cặn  Chiều dày đĩa đục lỗ: 4-6mm. 1 Cặn
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG  Quá trình thu hồi bụi qua 3 giai đoạn sau: - Thu hồi bụi trong khơng gian dưới lưới do lực quán tính đối với bụi thơ ≥10µm. - Lắng bụi từ tia khí hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa với vận tốc khí cao đập vào lớp chất lỏng trên đĩa. - Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính - rối. Hiêu quả của giai đoạn 2 và 3 lớn hơn giai đoạn 1 nhiều và đạt đến 90 % đối với hạt bụi 2-5µm.
ƯU ĐIỂM – NHƯỢC ĐIỂM  Ưu điểm: - Các lỗ bụi trong thiết bị ít bị bít kín - Hiệu quả cao đối với bụi cĩ d≥2µm. - Trở lực khơng lớn: 300-1000N/m2  Nhược điểm - Cần bộ phận tách giọt lỏng. - Lưu lượng khí dao động lớn sẽ phá vỡ chế độ tạo bọt. - Nồng độ bụi dao động lớn sẽ làm bẩn đĩa. - Khả năng tách bụi phụ thuộc vào vận tốc dòng khí trong thiết bị.
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VA ĐẬP- QUÁN TÍNH - Nguyên tắc hoạt động  Sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên bề mặt chất lỏng và do sự thay đổi hướng đột ngột.  Kết quả của sự va đập nĩi trên là hình thành những giọt nước mịn đường kính 300 - 400µm, làm tăng quá trình lắng bụi.
Đối với thiết bị dạng này mực nước đĩng vai trò quan trọng. Sự thay đổi nhỏ của mực nước cũng cĩ thể làm giảm hiệu quả thu hồi bụi hoặc làm tăng trở lực của thiết bị. Hiệu quả của thiết bị va đập quán tính đến 99,5% đối với hạt cĩ d ≥3µm.
Thiết bị lọc bụi thuỷ động lực mã hiệu -PV 2 (thuỷ động lực)
Thiết bị lọc bụi ướt “ thuỷ động lực” năng suất40000 m3/h
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VA ĐẬP- QUÁN TÍNH - Ưu điểm + Khơng cần phương tiện vận chuyển nước phun vào thiết bị. + Cĩ thể làm việc được với nồng độ bụi ban đầu cao. + Tiêu hao nước ít: 0,005-0,15l/m3 khí. Trở lực 1500 – 4000N/m2. + Khơng cần bơm áp suất cao. + Cấu tạo và vận hành đơn giản. + Kết hợp 2 chức năng trong cùng 1 thiết bị: vận chuyển khí và tách lọc bụi. + Ít phụ thuộc vào sự thay đổi lưu lượng, áp suất, vận tốc.
- Nhược điểm + Cần giữ mực nước ổn định. + Cánh quạt trong guồng xoắn cĩ bề rộng gấp 3-6 lần cánh quạt thơng thường nên dễ gây mài mịn.
THIẾT BỊ LỌC BỤI ƯỚT DẠNG LY TÂM  Đây là thiết bị kết hợp lực li tâm của xyclon với sự dập bụi của nước. Nước được phun từ trên xuống theo thành hình trụ của thiết bị, đồng thời khí được thổi theo dòng xốy từ dưới đi lên bụi văng ra phía thành bị nước cuốn theo đi xuống cửa thốt dưới đáy.  Khi phun nước tạo thành màng trên mặt trong của thành xyclon, bụi đã chạm vào thành khơng cĩ khả năng bắn ngược trở lại vào dòng khí do đĩ hiệu quả lọc được tăng cao.
THIẾT BỊ RỬA KHÍ VẬN TỐC CAO (thiết bị rửa khí venturi)  Để làm sạch khí khỏi bụi kích thước 1-2um và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí vận tốc lớn. Nguyên lý hoạt động: Dịng khí bụi chuyển động với vận tốc 70 – 150 m/s đập vỡ nước thành các giọt cực nhỏ. Độ xốy rối cao của dịng khí và vận tốc tương đối giữa bụi và giọt lỏng lớn thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng.
Một số thiết bị rửa khí venturi
Một số thiết bị rửa khí venturi Thiết bị Venturi Scrubber kết hợp
4. Các phương pháp xử lí hơi và khí độc 4.1. Khái quát về hơi và khí độc 4.2. Xử lí hơi và khí độc bằng phương pháp thiêu hủy 4.3. Xử lí hơi và khí độc bằng phương pháp ngưng tụ 4.4. Xử lí hơi và khí độc bằng phương pháp hấp phụ 4.5. Xử lí hơi và khí độc bằng phương pháp hấp thụ
4.1. Khái quát về hơi và khí độc - Khí và hơi tồn tại dưới dạng các phân tử riêng biệt lẫn vào khơng khí theo dạng chuyển động chaos. - Hơi cĩ thể ngưng tụ ở điều kiện thường, khí thì chỉ ngưng tụ ở điều kiện áp suất hoặc nhiệt độ phù hợp. - Xử lí hơi hoặc khí thải độc hại cĩ thể tiến hành bằng các phương pháp tiêu hủy, ngưng tụ, hấp phụ hoặc hấp thụ
4.2. Xử lí khí và hơi bằng phương pháp thiêu hủy a) Thiêu hủy bằng nhiệt - Tác dụng với các hơi hữu cơ, hơi dung mơi, hơi đốt. - Thường thiêu hủy với sự cĩ mặt của chất xúc tác. b) Thiêu hủy bằng phương pháp hĩa học - Phương pháp phổ biến đối với các khí độc hại - Phản ứng hĩa học làm thay đổi cấu trúc chất độc hại c) Thiêu hủy bằng phương pháp đốt - Đốt khơng cĩ chất xúc tác + Nhiệt độ cao + Thường dùng khi cĩ nồng độ chất độc hại cao - Đốt cĩ chất xúc tác
a. Ưu điểm Phân huỷ được hồn tồn các chất ơ nhiễm cháy đƣợc khi thiết bị thiêu đốt đƣợc thiết kế và vận hành đúng qui cách. Cĩ khả năng thích ứng đối với sự thay đổi vừa phải của lƣu lƣợng khí thải cũng nhƣ nồng độ chất ơ nhiễm trong khí thải. Hiệu quả xử lý cao đối với những chất ơ nhiễm đặc biệt mà các phương pháp xử lý khác khơng cĩ hiệu quả hoặc hiệu quả thấp. Cĩ khả năng thu hồi, tận dụng đƣợc nhiệt thải ra trong quá trình thiêu đốt.
b. Nhược điểm: Chi phí đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn. Cĩ khả năng làm phức tạp thêm vấn đề ơ nhiễm khơng khí khi trong các chất ơ nhiễm hydrocacbon cần thiêu đốt ngồi các nguyên tố C, H, O cịn chứa cả những hợp chất của clorin, nitơ, lưu huỳnh. Trong quá trình thiêu đốt cĩ cấp thêm nhiên liệu hay cĩ xúc tác để đảm bảo nhiệt độ ở mức cần thiết cho quá trình oxy hĩa các chất ơ nhiễm cần xử lý. Việc cấp thêm nhiêu liệu bổ sung cĩ khả năng gây trở ngại cho quá trình vận hành thiết bị.
4.2. Xử lí khí và hơi bằng phương pháp ngưng tụ - Dựa trên sự hạ thấp nhiệt độ mơi trường xuống một giá trị nhất định, hơi và khí sẽ ngưng tụ và thu hồi đêm đi xử lí. - Chỉ dùng với các chất khí, hơi cĩ nồng độ cao (lớn hơn 20g/cm3) - Hiệu suất ngưng tụ được tính theo cơng thức: η = (C0 –CR). 100/C0 trong đĩ CR là nồng độ hơi ở đầu ra; C0 là nồng độ hơi đầu vào. 4.3. Xử lí hơi bằng phương pháp hấp phụ 4.4. Xử lí khí và hơi bằng phương pháp hấp thụ
XỬ LÍ HƠI VÀ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ 1. Khái quát về hiện tượng hấp phụ - Là hiện tượng gây ra sự tăng nồng độ của một chất hoặc một hỗn hợp chất trên bề mặt tiếp xúc giữa hai pha. - Nguyên nhân: Sức căng bề mặt của các chất cĩ lực hút lẫn nhau dẫn đến hiện tượng hấp phụ. - Cĩ 2 loại hấp phụ:
a) Hấp phụ vật lý - Gây ra do tương tác yếu giữa các phân tử - Lực tương tác là lực Van der Waals - Hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt (Phụ thuộc cường độ liệt kết phân tử và tương đương với entanpy ngưng tụ của hơi, khí) * Ưu điểm: • Là quá trình thuận nghịch (Khí được hấp thụ được nhả ra khi thây đổi áp suất riêng và khơng thay đổi bản chất hĩa học). • Cĩ ý nghĩa trong hồn nguyên chất hấp phụ hoặc thu hồi chất bị hấp thụ. • Tốc độ nhanh, phụ thuộc diện tích tiếp xúc
b) Hấp phụ hĩa học - Gây ra do tương tác mạnh giữa các phân tử và tạo ra hợp chất bề mặt giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ. - Sự hình thành chất bề mặt liên quan rất nhiều đến hàng rào hoạt hĩa, đặc trưng cho quá trình tương tác giữa các phân tử khí và nguyên tử bề mặt chất rắn. - Là quá trình khơng thuận nghịch - Lực liên kết mạnh hơn nhiều so với hấp phụ vật lí nên tỏa nhiệt nhiều hơn.
2. Xử lí hơi và khí độc bằng phương pháp hấp phụ
2.1. Nguyên lí. - Hơi khí độc đi qua lớp chất hấp phụ bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ. - Vật liệu hấp phụ cĩ tác động đến thành phần chất bị hấp phụ. + Chất hấp phụ cĩ thể được thay thế theo định kỳ. + Hấp phụ liên tục 2.2. Các kiểu hấp phụ - Hấp phụ tĩnh: Chất hấp phụ thường cấu trúc dạng lỗ xốp (10- 15Ǻ). Thường xuất hiện sự ngưng tụ mao quản. - Hấp phụ động: Thường tiến hành trong buồng hấp phụ cĩ chứa các chất cĩ khả năng hấp phụ.
Các chất hấp phụ sử dụng trong CN
Than hoạt tính  Là chất hấp phụ rắn, xốp, khơng phân cực và cĩ bề mặt riêng rất lớn  Bản chất hố học: là một dạng của cacbon thuộc nhĩm graphit  Cấu tạo kiểu tổ ong gồm hệ lỗ xốp mao quản thơng nhau và thơng với mơi trường bên ngồi với cấu trúc khơng gian ba chiều  Than hoạt tính cĩ khả năng hấp phụ rất hiệu quả các chất khơng phân cực dạng khí và dạng lỏng  Cĩ khả năng tái sinh sau khi đã no (hấp nhiệt, giải hấp bằng axit)
Phân loại than hoạt tính  Dạng hạt: kích thước từ 0.2 đến 5mm, độ bền cơ học cao, diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ lớn, thường dùng hấp phụ khí, khử mùi.  Dạng bột: kích thước nhỏ hơn 0.18mm, diện tích bề mặt nhỏ, độ xốp cao, thường sử dụng trong hấp phụ pha lỏng.  Dạng vải:  Hấp thụ nhanh, độ lọc tinh khiết cao, nhẹ, dễ co dãn, thời gian sử dụng lâu.  Dạng viên:  Thường sử dụng trong hấp phụ pha khí, chịu áp lực kém, dùng để hấp phụ hơi axit, cồn, benzen, toluen, axeton, Cl, H2S, CO2 .
Silicagel  Là dạng gel của anhydrit của axit silisic, cĩ cấu trúc lỗ xốp  Cĩ khả năng hấp phụ hiệu quả các chất phân cực.  Các chất khơng phân cực, sự hấp phụ diễn ra ở hệ thống mao dẫn  Cĩ khả năng tái sinh (giải hấp ở nhiệt độ dưới 2000 C)
Zeolit
 Là hợp chất alumosilicat cĩ cấu trúc dạng tinh thể  Tính chất hấp phụ phụ thuộc vào tỷ lệ Si và Al và mức độ tạo tinh thể của sản phẩm cuối cùng  Sự cĩ mặt của Al3+ giúp zeolit cĩ thể hấp phụ các cation kim loại.  Hiệu quả hấp phụ của zeolit thay đổi khi các cation kim loại bám vào, làm thay đổi điện tích trong tinh thể.
Ưu điểm, nhược điểm của phương pháp hấp phụ - Ưu điểm:  Cĩ khả năng làm sạch cao  Chất hấp phụ cĩ khả năng tái sinh - Nhược điểm:  Khơng thể sử dụng đối với chất thải cĩ trọng lượng cao  Quá trình xử lí thường phải thực hiện gián đoạn
4.5. XỬ LÍ KHÍ THẢI BẰNG PP HẤP THỤ 4.5.1. Nguyên lí:  Dựa trên sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ hoặc dựa vào khả năng hồ tan khác nhau của các chất khác trong chất lỏng để tách chất.  Tuỳ thuộc vào bản chất của sự tương tác nĩi trên mà người ta chia thành sự hấp thụ vật lí hay hấp thụ hố học
4.5.2. Các loại hấp thụ  Hấp thụ vật lí.  Dựa trên sự tương tác vật lí đơn thuần: gồm sự khuyếch tán, hồ tan các chất cần hấp thụ vào trong lòng chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phần tử chất lỏng.  Để tăng hiệu quả xử lí, người ta thường dùng các loại thiết bị làm tăng diện tích tiếp xúc tối đa.  Hấp thụ hố học  Là quá trình luơn đi kèm với nhiều phản ứng hố học.  Luơn xảy ra 2 giai đoạn: Khuyếch tán và phản ứng hố học  Phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán các chất và tốc độ chuyển hĩa các chất.
Hiệu quả của hấp thụ phụ thuộc  Thành phần và tính chất của khí thải cần xử lí  Tính chất và chất lượng của chất hấp thụ  Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết bị (chu kì hấp thụ)  Lượng chất hấp thụ  Khả năng tiếp xúc giữa chất ơ nhiễm và dung dịch hấp thụ  Nhiệt độ, áp suất,
Các loại thiết bị hấp thụ 1. Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng 2. Thiết bị màng đĩa quay 3. Thiết bị hấp thụ loại đệm 4. Tháp hấp thụ sủi bọt 5. Tháp hấp thụ kiểu đĩa chụp 6. Tháp phun
 Tháp đệm: Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt cho lớp khí đi từ dưới lên.
Một số loại vật liệu đệm
Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chĩp Tháp mâm van
a) Hấp thụ SO2: Hấp thụ bằng H2O: SO2 + H2O H+ + HSO3- Ưu điểm, nhược điểm: - Đơn giản, cĩ thể thu hồi SO2 cho mục đích khác - Lưu lượng nước cần cho hấp thụ lớn, lượng nhiệt tiêu thụ cho việc tách trở lại khí SO2 tương đối lớn (phản ứng tách ở 100˚C)
Hấp thụ bởi huyền phù CaCO3 H2O + SO2 = H2SO3 CO2 + H2O = H2CO3 CaCO3 + H2SO3 = 2CaSO3 + H2CO3 CaCO3 + H2 CO3 = Ca(HCO3)2 CaSO3 + H2 SO3 = Ca(HSO3)2 Ca(HSO3)2 + 2CaCO3 = Ca(HCO3)2 + 2CaSO3 Ca(HCO3)2 + 2H2SO3 = Ca(HSO3)2 + 2H2CO3
Ca(HSO3)2 + O2 = Ca(HSO4)2 CaSO 3 + O2 = 2CaSO4 Ca(HSO4)2 + 2CaSO3 = Ca(HSO3)2 + 2CaSO4 Ca(HSO4)2 + 2CaCO3 = Ca(HCO3)2 + 2CaSO4 Ca(HSO4)2 + Ca(HSO3)2 = 2CaSO4 + H2SO3 CaSO 3 + 0,5H2O = CaSO3.0,5H2O CaSO4 + 2H2O = CaSO4.2H2O
Sử dụng huyền phù Magie hydroxit MgO + SO2 = MgSO3 MgO + H2O = Mg(OH)2 MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2 = 2MgSO3 + 2H2O SO2 được hấp thụ bởi oxit - magie, tạo thành tinh thể ngậm nước MgSO3. Độ hòa tan của sunfit magie trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng MgSO3.6H2O và MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng.
 Ưu điểm:  Cĩ thể xử lí ở nhiệt độ cao, khơng cần làm nguội  Tận dụng sản phẩm để sản xuất axit sunfuric  Nguồn MgO sẵn cĩ, rẻ tiền  Nhược điểm:  Cĩ khả năng tạo kết tủa MgSO4, giảm hiệu suất  Việc tái sinh MgO phải tiêu thụ lượng nhiệt lớn
Xử lí bằng sơ-đa Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 SO2 + NaHCO3 + Na2SO3 + H2O = 3NaHSO3 NaHSO3 + ZnO = ZnSO3 + NaOH Ứng dụng chất hấp thụ hĩa học khơng bay hơi, cĩ khả năng hấp thụ lớn. Ứng dụng để loại SO2 ở các nồng độ khác nhau.
Hấp thụ bởi dung dịch sunfit – bisunfit amon H2O + SO2 = H2SO3 2NH4OH + H2SO3 = (NH4)2SO3 + 2H2O (NH4)2SO3 + H2SO3 = NH4HSO3 2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4 Nếu thêm HNO3: NH4)2SO3 + 2HNO3 = 2NH4NO3 + SO2 + H2O NH4HSO3 + HNO3 = NH4NO3 + SO2 + H2O NH4NO3 thu được dùng làm phân bĩn, khí thu được chứa 15 - 30% SO2 để sản xuất H2SO4.
Hấp thụ bằng amin thơm - Sử dụng dung dịch C6H3(CH3)NH2 ( tỷ lệ C6H3(CH3)NH2 : nước = 1:1) - Phương trình phản ứng: C6H3(CH3)NH2 + SO2 = C6H3(CH3)NHSOONH3(CH3)2C6H3 - Thu hồi SO2 và phục hồi dung dịch hấp thụ tiến hành trong tháp chưng ở 100˚C
b) Hấp thụ NOx: - Khí NO2: 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO + Q - Khí NO: NO + H2O2 = NOx + H2O - Khí N2O3: N2O3 + H2O2 = N2O4 + H2O - Khí N2O4: N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2 Hấp thụ bằng huyền phù kiềm 3NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2+ CO2 + Q M(HCO3)m + N2O3 = M(NO2)m + CO2 + H2O M(OH)m + N2O3 = M(NO2)m + H2O
c) Xử lí các hợp chất Halogen. c1) Hấp thụ các hợp chất của Flo bằng nước. - HF và SiF4 tan nhiều trong nước. Các phản ứng xảy ra: 2- H2O + HF = H3O+ + HF HF = H+ + F- F- + HF = HF2- SiF4 +2H2O = 4HF +SiO2 4HF + 2SiF4 = 2H2SiF6 3SiF4 + 2H2O = 2H2SiF6 + SiO2 - 10 - 22% H2SiF6 dùng sản xuất SiO2, CaF2, AlF, NaF, Na3AlF6. - Hiệu quả xử lý 90 - 95%
c2) Hấp phụ các hợp chất của Flo bằng K2CO3. Phản ứng hấp phụ: HF + K2CO3 2KF + CO2 + H2O Phản ứng phục hồi chất hấp thụ: 2KF + Na2CO3 2NaF + K2CO3 c3) Hấp phụ bằng hợp chất AlF3 tạo thành phức HmAlFm+3 AlF3 phục hồi bằng cách trungĩhịa HmAlFm+3 bằng Al(OH)
c4) Hấp thụ các hợp chất clorua Cl2 + 2NaOH NaOCl +NaCl + H2O 2Ca(OH)2 + 2Cl2 CaCl2 + Ca(OCl)2 + H2O Na2CO3 +Cl2 + H2O NaCl + NaOCl + CO2 + H2O - Dung dịch NaOH được dùng với hàm lượng 100 - 150g/l Huyền phù Ca(OH)2 là 100 - 110g/l - Sử dụng NaOH, Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 để hấp thụ HCl (Nhược điểm khi dùng nước hấp thụ bằng nước tạo sương mù các giọt axit lỏng, hiệu quả thu hồi khơng cao).
d) Xử lí khí CO. d1) Hấp thụ bằng [Cu(NH3)m(H2O)n]+: [Cu(NH3)m(H2O)n]+ + xNH3 + yCO = [Cu(NH3)m (CO)y(H2O)n]+ + Q Dung dịch cĩ tính kiềm yếu nên đồng thời hấp thụ CO2 2NH4OH + CO2 = (NH4)2CO3 + H2O (NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 d2) Rửa Nitơ lỏng: Đây là quá trình hấp thụ vật lý. Quá trình ứng dụng trong cơng nghiệp ni tơ.
XỬ LÍ Ơ NHIỄM KHÍ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC 1. Nguyên lí. - Sử dụng vi khuẩn cĩ khả năng tham gia phân hủy các chất ơ nhiễm trong dòng khí bẩn. - Ứng dụng để xử lí các loại khí thải do hoạt động thương mại và cơng nghiệp ở nồng độ thấp
Cơ chế của quá trình sinh học xử lí khí thải  Khi cho dòng khí qua bể lọc sinh học, các chất ơ nhiễm chuyển hĩa từ pha khí sang pha lỏng.  Sau đĩ, trong pha lỏng, các chất ơ nhiễm sẽ bị chuyển hĩa với sự tham gia của vi sinh vật trong bể lọc sinh học (sự chuyển hĩa xảy ra dưới dạng phản ứng oxy hĩa khử):  Quá trình chuyển hĩa sinh học biến đổi các chất ơ nhiễm thành sinh khối, sản phẩm của quá trình trao đổi chất hoặc CO2 và H2O.  Dòng khí ơ nhiễm chứa ammonia hoặc amines thì sẽ bị chuyển hĩa thành nitrat.  Dòng khí ơ nhiễm chứa H2S thì sẽ bị chuyển hĩa thành ion SO42-
CƠNG NGHỆ XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN - Chất thải rắn là gì? Nguồn phát sinh? Phân loại? - Cĩ những hệ thống dịch vụ thu gom chất thải rắn nào? - Nguyên lí, quy trình các phương pháp xử lí chất thải rắn? - Một số quá trình xử lí chất thải rắn điển hình hiện nay? - Chế biến và tái sử dụng chất thải rắn?
CƠNG NGHỆ XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN 1. Tổng quan về chất thải rắn 2. Hệ thống thu gom chất thải rắn 3. Hệ thống trung chuyển và vận chuyển chất thải rắn 4. Các phương pháp xử lí chất thải rắn 5. Chế biến và tái sử dụng chất thải rắn 6. Xử lý rác thải nguy hại
1. TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN 1.1. Khái niệm Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn được bỏ khi khơng cịn hữu dụng nữa (Nguyễn Văn Phước, 2003). Chất thải rắn bao hàm tất cả các vật chất rắn khơng đồng nhất thải ra từ cộng đồng dân cư ở đơ thị cũng như các chất thải đồng nhất của các ngành sản xuất nơng nghiệp, cơng nghiệp, khai khống, Chất thải nguy hại là chất thải chứa yếu tố độc hại, phĩng xạ, dễ cháy, dễ nổ, dễ ăn mịn, dễ lây nhiễm, gây ngộ độc hoặc đặc tính nguy hại khác.
1.2. Phân loại và thành phần của chất thải rắn Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn Khu dân cư Khu thương mại Cơ quan, cơng sở Cơng trình xây dựng Dịch vụ cơng cộng, đơ thị Nhà máy xử lí chất thải đơ thị Cơng nghiệp Nơng nghiệp
Nguồn phát sinh Nơi phát sinh Các dạng chất thải rắn Khu dân cư Hộ gia đình, chung cư, biệt thự . Thực phẩm dư thừa, giấy, nhựa, thủy tinh, sản phẩm kim loại khác Khu thương mại Nhà kho, nhà hàng, chợ, khách Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy sạn, nhà trọ, trạm sửa chữa và dịch tinh, kim loại, chất thải nguy hại vụ . Cơ quan, cơng sở Trường học, bệnh viện, cơng sở Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại Cơng trình xây dựng Nơi đang thi cơng, sửa chữa các Gạch, bê tơng, thép, gỗ, thạch cao, cơng trình xây dựng, giao thơng bụi Dịch vụ cơng cộng, đơ thị Hoạt động dọn rác vệ sinh đơ thị, Rác vườn, cành cây, chất thải cơng viên, khu vui chơi chung . Nhà máy xử lí chất thải đơ thị Các nhà máy , khu xử lí nước thải, Bùn, tro chất thải Cơng nghiệp Các ngành cơng nghiệp Phế liệu, rác thải sinh hoạt Nơng nghiệp Các ngành nơng nghiệp, khu nơng Rơm, rạ, cành cây rác thải nguy nghiêp hại
1.3. Tính chất của chất thải rắn 1.3.1. Tính chất vật lí. a) Khối lượng riêng. - Khái niệm: - Ý nghĩa: Dùng để ước lượng tổng khới lượng và thể tích rác cần xử lí
- Phương pháp xác định khối lượng riêng. ● Đổ nhẹ chất thải rắn đầy vào thùng thí nghiệm cĩ thể tích chuẩn ● Nâng thùng lên cách mặt đất 30cm rồi thả xuống. Lặp lại 4 lần. ● Đổ bù phần chất thải đã bị lèn xuống ● Cân khối lượng, khấu trừ khối lượng thùng thí nghiệm ● Lặp lại ít nhất 3 lần, lấy giá trị trung bình
b) Độ ẩm. - Phương pháp khối lượng ướt: + Là % khối lượng ướt của vật liệu + Phương pháp phổ biến + Cách xác định: M=(w-d)/w .100 M: độ ẩm w:Khối lượng mẫu tại hiện trường d: Khối lượng mẫu sau khi nung ở 105˚C
c) Kích thước và cấp phối hạt. - Quan trọng trong thiết kế và tính tốn các vật liệu cơ khí: thu hồi vật liệu, sàng lọc phân loại - Cách xác định:
d) Khả năng giữ nước thực tế. - Khả năng giữ nước thực tế là tồn bộ lượng nước mà nĩ cĩ thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng của trọng lực - Là chỉ tiêu quan trọng trong việc xác định lượng nước rị rỉ từ bãi rác. e) Độ thấm sau khi nén: Chi phối và điều khiển sự di chuyển của chất lỏng và khí bên trong bãi rác
1.3.2. Tính chất hố học Các thơng tin về thành phần hố học của các vật chất cấu tạo nên chât thải rắn đĩng vai trò rất quan trọng trong việc đánh giá các phương pháp, lựa chọn phương pháp xử lí và tái sinh chất thải Cĩ 4 tiêu chí : -Phân tích gần đúng sơ bộ - Điểm nĩng chảy của tro - Phân tích cuối cùng(Các nhĩm chính) - Nhiệt trị chất rắn
a) Phân tích sơ bộ: - Độ ẩm - Chất dễ cháy bay hơi: lượng mất đi khi nung chất thải khơ ở nhiệt độ 950˚C - Carbon cố định: Phần vật liệu còn lại dễ cháy sau khi loại bỏ các chất dễ bay hơi - Tro
b) Điểm nóng chảy của tro: - Là nhiệt độ cần để đốt cháy chất thải để tro hình thành 1 khối chất rắn do sự nĩng chảy và kết tụ. Thơng thường : 1100-1200˚C c) Phân tích cuối cùng: Phân tích hàm lượng các nguyên tố trong tro
Kết quả phân tích cuối cùng thành phần hố học trong rác thải đơ thị
d) Nhiệt trị của các thành phần chất thải rắn Nhiệt trị của nhiên liệu là lượng nhiệt tỏa ra khi đã đốt cháy hồn tồn một khối lượng hay thể tích (kg hoặc m3) nhiên liệu trong oxy. Phương pháp xác định nhiệt trị - Sử dụng nồi hay lò chưng cất quy mơ lớn - Sử dụng bình đo nhiệt trị trong phòng thí nghiệm - Tính tốn dựa trên thành phần hố học được xác định
1.3.3. Tính chất sinh học.
1.4. Sự phát sinh chất thải rắn trong xã hội cơng nghiệp
1.5. Ảnh hưởng của chất thải rắn đến mơi trường sinh thái  Ơ nhiễm nguồn nước ngầm  Gây nguy hiểm cho sức khỏe con người  Rối loạn về cấu trúc hệ sinh thái
1.6.Hệ thống quản lí chất thải rắn đơ thi 1.6.1. Thứ tự ưu tiên trong quản lí rác thải tổng hợp a.Tránh thải bỏ e. Tạo năng lượng b.Giảm thiểu rác f. Tái chế c. Tái sử dụng g. Xử lí d. Thải bỏ 1.6.2. Hệ thống kỹ thuật kèm theo a. Thu gom và vận chuyển b. Chế biến và xử lí c. Thải bỏ các phần cịn lại d. Phục hồi năng lượng
Thách thức trong tương lai  Thay đổi thĩi quen tiêu thụ sản phẩm trong xã hội  Giảm lượng rác thải tại nguồn  Xây dựng bãi chơn lấp an tồn hơn  Phát triển cơng nghệ mới
2. HỆ THỐNGTHU GOM CHẤT THẢI RẮN 2.1. Cơng cụ thu gom a) Thùng đựng rác - Kich thước - Màu sắc b) Chổi quét rác c) Xẻng hốt rác - Gia đình - Cơng nhân vệ sinh d) Dày, ủng, găng tay, khẩu trang., kính, mũ, quần áo e) Xe đẩy tay
2.2. Các phương tiện thu gom - Ơtơ - Tàu hỏa - Xà lan 2.3. Hệ thống, các phương thức thu dọn rác a. Dịch vụ thu gom tại khu dân cư - Khu dân cư thấp tầng và trung bình - Khu dân cư cao tầng - Khu thương mại,cơng nghiệp b. Thu dọn chất thải rắn thành phố - Hệ thống chở thùng - Hệ thống để thùng tại chỗ - Xe nạp rác thủ cơng
2.4. Tuyến thu gom rác a. Thiết lập tuyến thu gom - Chuẩn bị bản đồ + dữ liệu và thơng tin - Phân tích dữ liệu - Bố trí tuyến và ước tính sơ bộ các tuyến b. Thời gian biểu
3. HỆ THỐNG TRUNG CHUYỂN VÀ VẬN CHUYỂN 3.1. Sự cần thiết của hoạt động trung chuyển  Khoảng cách vận chuyển xa.  Sự gia tăng của chi phí nhân cơng, vận hành, nhiên liệu cần thiết cĩ trạm trung chuyển.  Chi phí vận chuyển một thể tích chất thải rắn với số gia tăng lớn trên một quảng đường dài sẽ lớn hơn vận chuyển một thể tích chất thải rắn cĩ số gia tăng nhỏ trên 1 quảng đường lớn.  Trạm xử lí hay bãi đổ đặt ở xa  Trạm trung chuyển kết hợp với trạm thu hồi vật liệu  Kết cấu dạng các trung tâm liên hợp trung chuyển-tái sinh vật liệu. Ví dụ: Phân loại, ủ phân, chuyển hố sinh học, nguyên liệu tái sinh  Trạm trung chuyển ở bãi chơn lấp vệ sinh: Đảm bảo sự an tồn và hạn chế nhiều hoạt động khĩ khăn tại bãi chơn lấp???
3.2. Các loại trạm trung chuyển Phụ thuộc vào phương pháp chất tải vào các xe vận chuyển lớn, các trạm trung chuyển cĩ thể chia thành 3 hoạt động thơng thường:  Chất tải trực tiếp  Chất tải từ khu vực tích luỹ  Kết hợp vừa chất tải trực tiếp vừa chất tải khu vực tích luỹ
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ RÁC THẢI 4.1. Xử lí bằng phương pháp cơ học a. Giảm kich thước: Tùy thuộc vào hình dạng, đặc tính chất thải và các tiêu chuẩn đòi hỏi thiết bị phù hợp. b. Phân loại theo kích thước: - Sàng với kích thước khác nhau để tách chất thải rắn theo nhĩm và kích thước. - Sử dụng trước và sau khi nghiền rác. - Sàng rung thường được sử dụng nhiều nhất. c. Phân loại theo khối lượng - Dựa trên khối lượng riêng khác nhau. - Sử dụng trong quá trình tách nghiền thành 2 loại khác nhau: nhẹ và nặng d. Phân loại theo điện trường và từ tính e. Nén chất thải rắn
Giảm kích thước  Cơng nghệ nén ép.  Các căn cứ xem xét khi chọn thiết bị nén ép  Phương thức chuyển rác và nạp rác  Phương pháp thu gom và sử dụng rác đã nén  Đặc điểm thiết kế thiết bị nén ép  Đặc điểm hoạt động  Đặc điểm chất thải rắn  Áp lực nén ép  Cơng nghệ nghiền, cắt, băm nhỏ.  Biến chất rắn kích thước lớn thành mảnh, cục vụn nhỏ.  Mục đích: nâng cao hiệu quả thu gom và vận chuyển.  Thiết bị: đập, chặt, nghiền
Phân loại rác
Phân loại  Địa điểm phân loại.  Tại các hộ gia đình  Tại các trạm trung chuyển  Tại bãi thải  Phương pháp và thiết bị phân loại rác  Phương pháp thủ cơng  Phân loại bằng luồng khí thổi
 Phân loại bằng từ tính.  Dựa trên đặc tính hút kim loại của nam châm  Sử dụng với chất thải rắn sau khi đã nghiền và trước khi đưa vào hệ thống phân loại bằng thổi khí  Cĩ thể áp dụng với tro sau khi thiêu đốt  Cải tiến: nam châm lớn dùng được cho rác thải trước khi nghiền  Sàng phân loại chất thải rắn.  Dùng cho chất thải cĩ kích thước khác nhau  Thơng thường: dùng trước khi nghiền đập hoặc sau khi nghiền đập  Cĩ nhiều loại:  Sàng rung  Trụ trịn quay  Rác nổi trong nước  Quán tính  Quang học
IN FAR FUTURE OR ONLY WAITING FOR 52B-KHMT?
4.2. Xử lí bằng phương pháp nhiệt. a. Hệ thống thiêu đốt - Bản chất: - Hiệu quả: Giảm khối lượng và thể tích tới 80-90% - Yêu cầu: Nhiệt độ buồng đốt phải lớn hơn 800ºC - Năng lượng cĩ thể được thu lại từ lượng nhiệt phát tán. b. Hê thống nhiệt phân - 2 giai đoạn: +) Khí hĩa: Chất thải được gia nhiệt để tách các phần dễ bay hơi ra khỏi thành phần cháy khơng hĩa hơi và tro. +) Các thành phần bay hơi được đốt ở điều kiện phù hợp để tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại.
c) Hệ thống hĩa hơi thành khí (bốc khí). - Đốt các vật liệu trong điều kiện thiếu oxy - Kỷ thuật cũ, nhưng được áp dụng gần đây. d) Hệ thống kiểm sốt ơ nhiễm mơi trường khơng khí cho các quá trình nhiệt. - Các khí cần kiểm sốt: NOx, SO2, CO và bụi. - Các phương pháp kiểm sốt như: + Lọc tĩnh điện, lọc vải (Bụi) + Tách ly nguồn thải, xử lí riêng + Tách ly nguồn thải, tháp rửa khí hoặc lọc khơ + Kiểm sốt quá trình đốt
Cơng nghệ đốt a. Nguyên lí: Các chất hữu cơ bị oxy hĩa ở nhiệt độ cao, sản phẩm là các khí và tro khơng cháy. CTR + O2, t0 Khí (CO2, SO2, NOx, ) + Hơi nước + Tro + Nhiệt b. Đặc điểm: - Giảm thiểu lượng chơn lấp (95% thể tích và 75% khối lượng) - Xử lí triệt để các chất ơ nhiễm, kể cả các chất khĩ phân hủy sinh học, nguy hại. - Cĩ thể thu hồi năng lượng (Nhiệt sinh ra trong quá trình đốt) - Chi phí đầu tư cao - Phát sinh khí thải độc hại, đặc biệt Dioxin
c. Các dạng cơng nghệ thiêu đốt - Đốt hỗn hợp - Đốt sơ chế d. Các dạng lò đốt - Lò với sàn chuyển động - Lị quay - Lò đốt tầng sơi e. Kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí - Biện pháp với khĩi bụi và khí CO2, SO2, NOx, HCl - Biện pháp với dioxin, furan QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA QCVN 30:2012/BTNMT VỀ LỊ ĐỐT CHẤT THẢI CƠNG NGHIỆP
Mơ hình lò đốt rác hiện nay
4.3. Phương pháp chơn lấp a. Các quá trình xảy ra trong bãi chơn lấp - Quá trình vật lí: Cĩ 3 hiện tượng thường xảy ra trong bãi chơn lấp là: nén ép, phân rã và bám hút bề mặt. - Quá trình hĩa học: Oxi hĩa khử và các phản ứng xảy ra do acid hữu cơ và CO2. - Quá trình sinh học: Phân hủy hiếu khí và phân hủy kị khí. b. Các yêu cầu của bãi chơn lấp - Dạng bãi và phương pháp chơn lấp - Kiểm sốt nước rác và khí rác - Cơ chế vận hành của bãi chơn lấp - Quan trắc chất lượng mơi trường
c. Phân loại bãi chơn lấp  Theo hệ thống phổ biến của thế giới  Bãi chơn lấp chất thải độc hại  Bãi chơn lấp chất thải chỉ định  Bãi chơn lấp chất thải đơ thị  Theo kiểu chơn lấp, thành phần rác  Bãi rác truyền thống, chơn lấp rác thải đơ thị  Bãi rác chơn lấp rác đã nghiền  Bãi chơn lấp rác thải đặc biệt  Theo mục đích sử dụng  Bãi chơn lấp chế biến khí  Bãi chơn lấp sản xuất compost
Lựa chọn địa điểm bãi chơn lấp  Diện tích đất  Tác động mơi trường  Khoảng cách chuyên chở  Điều kiện địa hình và đặc điểm thổ nhưỡng  Điều kiện khí hậu  Điều kiện thủy văn  Điều kiện địa chất  Điều kiện mơi trường địa phương  Tiềm năng sử dụng Nhân tố nào được xem xét đầu tiên khi xây dựng bãi chơn lấp?
d. Quy trình chọn lựa bãi chơn lấp
Bước 1: Xác định các yêu cầu về địa điểm, mục tiêu, tiêu chí và giới hạn - Xác định yêu cầu của chơn lấp - Xác định dữ liệu giới hạn cần thiết lập Bước 2: Sàng lọc và nhận diện các khu vực bằng việc sử dụng bản đồ giới hạn - Đánh giá tính phù hợp của địa điểm - Kỹ thuật đánh giá dựa trên bản đò, ảnh viễn thám, quy hoạch phát triển vùng Bước 3: Sàng lọc và xác định địa điểm - Ý nghĩa: giảm cơng việc cho các hoạt động chi tiết phí sau, thường chọn 3-4 địa điểm tốt nhất cho bước khảo sát tiếp theo.
Bước 4: Điều tra, khảo sát địa điểm và thiết kế sơ bộ Bước này dùng để xác định số liệu chi tiết và hồn tất các thiết kế thiết yếu cơ bản. Bước 5: So sánh và lựa chọn địa điểm
Ví dụ - Số dân: 25.000 người - Mức độ phát thải chất thải rắn: 0.4kg/người/ngày - Mức độ gia tăng dân số: 2% /năm - Mức độ gia tăng chất thải rắn: 3% /năm - Thời gian sử dụng dự kiến: 25 năm Cơng thức tính lượng chất thải phát sinh hằng năm: M = Po(1 + i)nWo (1+g)n . Trong đĩ: Po là dân số thời điểm gốc; i là tốc độ tăng trưởng dân số, Wo là tốc độ phát sinh chất thải thời điểm gốc, g là tốc độ tăng phát sinh chất thải và n là số năm
Phương trình tính thời gian sử dụng của bãi chơn lấp L = Vt / {365 (Qp (1+FQs)} Với: L: khoảng thời gian sử dụng cĩ ích (năm) 3 Vt :thể tích của bãi chơn lấp được tính tốn (m ) 3 Qp: lượng chất thải rắn trong 1 ngày (m /ngày) Fqs: lượng vật liệu che phủ đựơc biểu diễn là 1 phần 3 của Qp(m /ngày)
- Khơng nên xây dựng bãi chơn lấp trong các khu vực cĩ nền đá vơi, địa hình rạn nứt. - Nơi cĩ nguồn nước khơng thích hợp để xấy dựng bãi chơn lấp - Khơng nên đặt ở các khu vực cĩ địa hình phức tạp - Khơng nên đặt trong khu vực được bảo vệ như rừng, các vùng đất ngập nước, động vật quý hiếm. - Cách khu vực đơ thị 5-15km - Cách sân bay, khu cơng nghiệp, cảng biển từ 2-3km - Cách cộng đồng dân cư nhỏ ít nhất 1km
Bãi chơn lấp hợp vệ sinh(Sanitary landfill) - Khái niệm: Tách riêng rác khỏi mơi trường cho đến khi rác khơng cịn độc hại thơng qua các quá trình sinh học, hĩa học và vật lí tự nhiên. - Yêu cầu cơ bản: +) Rác phải được đầm nén +) Rác phải được che phủ +) Kiểm sốt ảnh hưởng Yêu cầu nào cốt yếu nhất???
Cơng nghệ chơn lấp Các phương pháp chơn lấp - Thiết kế và xây dựng các tế bào rác. - Phương pháp đào rãnh - Phương pháp trải trên mặt bằng - Phương pháp xây dốc - Phương pháp kết hợp Lớp che phủ - Lớp sinh dưỡng: Lớp đất dày ở bề mặt, nén tốt và cĩ nhiều chất dinh dưỡng. - Lớp lọc: Loại bỏ hạt mịn chảy trơi theo nước. - Lớp chắn sinh học: Ngăn ngừa sự di chuyển của rễ cây và động vật. - Lớp thốt và ngăn nước - Lớp nền mĩng - Lớp kiểm sốt khí
Quy trình vận hành bãi chơn lấp  Sự chuẩn bị và bảo trì vị trí  Chuẩn bị vị trí  Duy tu bảo dưỡng  Kiểm sốt chất lượng mơi trường  Sự lắng bùn và xĩi mòn  Bùn, bụi  Sinh vật gây bệnh  Mùi và tiếng ồn  Mỹ quan, cháy nổ và rác thổi bay  Giờ hoạt động
4.4. Xử lí sinh học a. Nguyên lí: - Phân hủy hiếu khí (Aerobic decomposition). - Phân hủy kỵ khí (Anaerobic decomposition). b. Các phương pháp sinh học hiện nay: - Ủ phân: - Biogas:
5. CHẾ BIẾN CHẤT THẢI RẮN 5.1. Các mục đích sử dụng chất thải rắn - Sử dụng lại: chai lọ thuỷ tinh, đồ cũ, túi plastic - Tái chế: sắt thép, xỉ than, lốp hỏng, xe hỏng, thuỷ tinh vỡ - Làm chất đốt: - Vật liệu xây dựng: Gạch gĩi vỡ, xỉ than - Làm thức ăn cho gia súc, gia cầm
5.2. Chế biến phân hữu cơ, vi sinh a) Phân bĩn là gì? Phân bĩn là thức ăn do con người bổ sung cho cây trồng chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây như: đạm (N), lân (P), kali (K) và các nguyên tố vi lượng. b) Phân loại: - Phân vơ cơ: - Phân hữ cơ: - Phân vi sinh:
5.2. Chế biến phân hữu cơ, vi sinh c) Lược sử phát triển phân bĩn vi sinh - Noble Hiltner là người sản xuất đầu tiên ở Đức vào năm 1896 cĩ tên là Nitragin. - Nitragin được phát triển ở Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1910) và Thụy Điển (1914). - Ở Việt Nam: Phân vi sinh cố định đạm và phân vi sinh phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960.