- Một số khái niệm về môi trường
- Môi trường là tập hợp tất cả các thành phần vật chất bao quanh ta, đc hình thành từ tự nhiên (thạch quyển, thủy quyển, khí quyển) hoặc nhân tạo (đồng ruộng, công viên, nhà máy…); có khả năng tác động đến sự tồn tại và ptrien của sinh vật
- Ô nhiễm môi trường:
+ Sự ô nhiễm: là quá trình chuyển tải chất thải hoặc năng lượng vào môi trường đến mức có khả năng gây tác hại đến sức khỏe con người, vật liệu và sự ptr của sinh vật
+ ô nhiễm môi trường: là hiện tượng môi trường tự nhiên bị ô nhiễm, cùng với nó là các tính chất vật lý, sinh, hóa của môi trường bị thay đổi theo chiều hướng xấu đi, gây tác hại tới sức khỏe con người, sinh vật
- Suy thoái môi trường là sự suy giảm về chất lượng và số lượng của thành phần môi trường, gây ảnh hường xấu đến con người và sinh vật- khoản 9 Điều 3 luật bvmt 2014. (thường là hậu quả của hành vi sử dụng, khai thác quá mức các thành phần môi trường, làm suy giảm, cạn kiệt các nguồn tài nguyên)
- Sự cố môi trường là những tai biến hoặc rủi ro xảy ra trong quá trình hoạt động của con người hoặc biến đổi thất thường của tự nhiên, gây ô nhiễm, suy thoái môi trường nghiêm trọng. (Bão, lũ, lụt, hạn hán, động đất, sụt lở đất, núi lửa phun, mưa axít, mưa đá, hỏa hoạn, tràn dầu, sự cố lò phản ứng hạt nhân…)
- Chất thải:
- Tác nhân ô nhiễm môi trường
- Yếu tố tự nhiên: do các thiên tai như động đất, sóng thần, núi lửa, bức xạ mặt trời
- Hoạt động của cong người: do khí thải từ các phương tiện giao thông. Chất thải, khí thải từ xí nghiệp, nhà máy, chất độc hóa học, thuốc trừ sâu, chất thải sinh hoạt, …
- Ảnh hưởng của chất thải công nghiệp tới môi trường
- Ảnh hưởng của khí thải:
+ Khí thải công nghiệp là chất thải tồn tại ở dạng hỗn hợp của các khí và bụi đi vào môi trường của hoạt động của các cơ sở chế biến, sản xuất, nhà máy, dịch vụ công nghiệp. Chủ yếu là CO, CO2, SO2, NOx, H2S, bụi, tro đốt từ lò đốt
+ Ảnh hưởng đến môi trường: là nguyên nhân gây mưa acid. (khí thải nhà máy kết hợp với độ ẩm trong không khí) => làm thay đổi độ pH của ao hồ, sông suối, đất… gây hại cho con người, hệ sinh thái
+ Gây hiệu ứng nhà kính, thủng tầng ozon, biến đổi khí hậu, thời tiết, lượng mưa, nhiệt độ thay đổi, băng tan …
+ Ảnh hưởng đến con người: tăng nguy cơ ung thư phổi, bệnh về mắt, bệnh hô hấp, ngộ độc cấp tính, nhiễm độc mãn tính, suy nhược, rối loạn hệ thần kinh.
- Ảnh hưởng của nước thải:
+ nước thải sản xuất bao gồm các loại hóa chất độc hại (amoni, sunfat…), kim loại nặng (Cu, Zn, Ni…), các loại muối vô cơ cũng như độ pH biến đổi rộng từ acid (2-3) đến rất kiềm (10-11). Hàm lượng COD, BOD cao.
+ Ảnh hưởng trục tiếp đến nước ngầm, nước quanh khu vực
+ Ảnh hưởng đến không khí: nước thải không được xử lý sẽ bốc mùi hôi thối, phân hủy tạo thành H2S, CO2 gây hiệu ứng nhà kính, mùi hôi thối sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống, sinh hoạt
+ Ảnh hưởng tới môi trường đất: nước thải không được xử lý sẽ ngấm xuống lòng đất, khi con người trồng trọt, vô hình chung các thành phần hóa chất độc hại thấm vào cây trồng=> thay đổi thành phần dinh dưỡng, tồn đọng các chất độc hại …
- Ảnh hường của chất thải rắn:
+ Chất thải rắn trong công nghiệp, có thành phần hữu cơ chiếm chủ yếu. Dưới tác dụng củ nhiệt độ, độ ẩm, vsv, chaasst thải rắn hữu cơ dễ bị phân hủy và sản sinh ra các chất khí (CH4- 63.8%, CO2 -33.6%, và một số khí khác) Trong đó CH4, CO2 là chủ yếu. Ngoài ra còn có dạng phế liệu như sắt thép, kim loại, nhựa, thủy tinh, …
+ CTR không được thu gom, thải vào kênh rạch, sông, hồ, ao gây ô nhiễm môi trường nước, làm tắc nghẽn đường nước lưu thông, giảm S tiếp xúc của nước với không khí
+ CTR hữu cơ phân hủy trong nước gây mùi hôi thối, gây phú dưỡng nguồn nước, làm cho suy thoái thủy sinh trong nước, làm biến màu nước
+ Việc thải bỏ CTR dẫn đến việc sản sinh côn trùng, chuột, gián, bọ chet, là vật trung gian gây truyefn nhiễm cascc bệnh khác
+ Bãi chôn lấp CTR là nguồn phát sinh rỉ nước gây ô nhiễm đến nguồn nước ngầm. Nước rỉ rác chứa nhiều các chất hữu cơ như asen, uranium, muối canxi, magie, amoni, … ngoài ra nó còn có khả năng gây nổ do khí metan, …
+ gây ô nhiễm không khí, bệnh đường hô hấp, hen suyễn, sảy thai (do phosphin)
+ Quá trình đốt CTR còn sản sinh ra CO, accid, diooxin/ furan, … làm tổn hại đến hệ thần kinh, gây ung thư
1.4) Văn bản về quản lý và xử lý chất thải trên thế giới ( Tiêu chuẩn ISO 14001)
ISO 14001 là bộ tiêu chuẩn quốc tế về quản lý môi trường do tổ chức tiêu chuẩn chuẩn hóa quốc tế ISO công bố .Các tiêu chuẩn ISO 14000 đưa ra các yếu tố cơ bản về quản lý môi trường gồm:
+) ISO 14001 – Hệ thống quản lý môi trường
+) ISO 14004 – Hệ thống chung về quản lý môi trường,hướng dẫn các nguyên tắc
2.1. Phương pháp xử lý nước thải:
* phương pháp cơ học:
- – Song chắn rác:
Để chắn giữ rác bẩn thô: bao bì, túi nilong, cỏ, rác… Đâyy là xử lý sơ bộ tạo điều kiện cho các bước xly sau đó
- Theo khe hở chia thành SCR thô (10-50mm), SCR tinh (0.5-10mm)
- Theo loại vật liệu: có lưới chắn rác bằng gang, compossite, thép
- Nguyên lý hoạt động:
- Các song chắn rác đặt song song với nhau nghiêng về phía dòng nước chảy để giữ rác lại. Song chắn rác thường đặt nghiêng theo dòng chảy một góc từ 50-90 để loại ra bỏ tất cả các loại rác thô còn sót lại có trong nước thải sản xuất có thể gây tắc nghẽn đường ống làm hư hại máy bơm và làm giảm hiệu quả xử lý của giai đoạn sau. Rác thải sau khi được tách ra được thu gom và đưa đi xử lý. Nước thải qua song chắn rác sẻ chảy về bể thu gom.
- Ưu điểm:
- Song chắn rác có thể cố định hoặc di động cũng có thể kết hợp với máy nghiền rác
- Nhược điểm:
- Cần phải vệ sinh,bảo trì thường xuyên
- Độ bền phụ thuộc vào vật liệu
- Một số song chắn rác có độ nặng cao gây khó khăn cho vận chuyển,lắp đặt
Bể lắng ngang: có hình chữ nhật, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m
- Cấu tạo: gồm mương dẫn nước vào, mương phân phối, tấm nửa chìm nửa nỏi, máng thu nước,máng thu và máng xả chất nổi, mương dẫn nước ra
Đây là loại bể được sử dụng khá nhiều và mang lại hiệu quả khá cao trong quá trình xử lý nước thải đặc biệt với những nơi có lưu lượng nước thải hàng ngày lớn hơn 15.000 m3.
- Độ sâu khoảng từ 2 tới 3,5 mét, chiều dài của bể = 10 lần độ sâu dao động từ 20- 35 mét và chiều rộng ở mức 3 tới 6 mét. Ở giữa bể, người ta sẽ đặt các vách ngăn. (vách ngăn cách bể 1-2 mét là thích hợp nhất.)
- Nguyên lý nước trong bể sẽ chuyển động từ đầu này tới đầu kia của bể. Các hạt phân tử trong nước sẽ chuyển động xuôi theo dòng nước từ đầu này tới đầu kia với vận tốc xác định từ khoảng 0,2-0,3 m/s. Dưới tác dụng của trọng lực, vận tốc của hạt phân tử này thay đổi lên mức 0,5m/s.
- Bể lắng ngang có thể lắng được những hạt mà quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó với thời gian lắng từ 1 tới 3 giờ.
- Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản
- Hiệu quả xử lý cao
- Nếu thiết kế thêm cần gạt bỏ mỡ thì có thể loại bỏ cả dầu mỡ
- Nhược điểm
- Giá thành cao
- Có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn,
- Chiếm nhiều diện tích xây dựng.
- Thời gian lắng khá lâu khoảng 1-3h.
Bể lắng đứng: Mặt bằng hình tròn hoặc hình vuông, đáy dạng nón hay chóp cụt. Đường kính không vượt quá 3 lần chiều sâu\
v Cấu tạo: Gồm máng nước dẫn, ống trung tâm, máng thu nước, máng tháo nước, ống xả cặn và ống xả cặn nổi.
- Nguyên lý hoạt động
- Sau khi vào bể, nước sẽ chảy ngược từ dưới lên vào các rãnh tràn. Quá trình lắng cặn bắt đầu.
- Lúc này, vận tốc dòng chảy trong bể đạt từ ,5 tới 0,6m/s với chiều cao vùng lắng khoảng từ 4-5 m. Khi vận tốc nước đầu ra nhỏ hơn vận tốc đầu vào nghĩa là các hạt bụi bị cuốn lên trên và ngược lại.
- Hiệu quả lắng phụ thuộc vào tính chất cặn- chiều cao lắng- diện tích bề mặt- thời gian nước lưu
- Ưu điểm:
- Cấu tạo đơn giản
- Chiếm ít diện tích,thuận tiện trong việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn
- Nhược điểm:
- Qua thực tế quá trình sử dụng người ta nhận ra, so với bể lắng ngang, bể lắng đứng hoạt động kém hiệu quả hơn với hiệu quả thấp hơn từ 10-20%.
Bể điều hòa
- Cấu tạo
– bể lắng ly tâm cũng là một dạng của bể lắng ngang vì dòng chảy của nước cũng theo phương nằm ngang, hướng từ tâm ra xung quanh. Thuofng dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn Q>= 20.000 m^3/ ngày
*) Phân loại bể điều hòa:
– Bể điều hòa lưu lượng- chất lượng:
- Thể tích đủ lớn để điều hòa lưu lượng và chất lượng
- Có cánh khuấy
-Bể điều hòa lưu lượng
- Thể tích đủ để điều hòa lưu lượng
- Không cần có cánh khuấy
- Chia thành nhiều ngăn
- Nguyên lý hoạt động:
- Thông thường bể điều hòa nằm sau song chắn rác và bể lắng cát. Nước sau bể lắng cát sẽ được chuyển đển bể điều hòa và tiếp tục đến các công trình xử lý phía sau theo một lưu lượng cho phép. Tại bể điều hòa, hệ thống sục khí có chức năng chống lắng cặn sẽ làm nhiệm vụ sục khí với tốc độ thổi khí 10-15l khí/phút/m3. Các đĩa thổi khí sẽ được phân phối đều trên bể mặt đáy tránh hiện tượng lắng cặn ở các góc chết.
- Ưu điểm:
- Tăng cường xử lí sinh học, giảm thiểu bị sốc do tải trọng cao các chất gây ức chế.
- Cải thiện quá trình lắng các bể lắng thứ cấp ( sau khi xử lí sinh học) do duy trì tải trọng chất rắn.
- Nâng cao hiệu quả đối với nhà máy công suất nhỏ đã quá tải
*) Nhược điểm:
- Tốn diện tích
- Gây mùi
- Tăng giá thành xây dựng
- Phương pháp keo tụ: keo tụ là quá trình phá vỡ độ bền và các liên kết hạt keo (sét, silica, săt, kim loại nặng, chất màu,chất rắn hữu cơ như các xác chết vi sinh), gồm 2 loại: keo tụ ưa nước và keo tụ kị nước
- Cơ chế:
+ Nén lớp điện tích kép hình thành giữa pha rắn và pha lỏng
+ Hình thành cầu nối giữa các hạt keo
+ Bắt giữ các hạt keo vào bông cặn
- Hóa chất sử dụng:
Kal(SO4)2 .12H2O, Al2(SO4)3.18H2O, FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4, Ca(OH)2, hóa chất trợ keo tụ PAC (poly aluminium chloride)
Các loại keo tụ tự nhiên như đậu gà, chùm ngây, xương rồng…
- Chất trợ keo tụ: polyethyleninine, polyacrilamide, poly(meth)acrillic acid
- Sơ đồ hệ thống:
- Ưu điểm:
+ thực hiện đơn giản
+ tách được chất rắn lơ lửng có kích thước >10^-2 mm
+ chi phí sử dụng thấp, giá thành rẻ
+ có thể loại bỏ độ màu
- Nhược điểm:
+ gây ăn mòn thiết bị do tính acid cao
+ không tách được hạt rắn có kích thước nhỏ
+ không xử lý được triệt để
- Ứng dụng: Tách hạt keo màu có kích thước 1-100 micro m
- Yếu tố ảnh hưởng đến keo tụ: pH, nhiệt độ, liều lượng chất keo tụ và chất trợ keo, tốc độ khuấy trộn
- Phương pháp trung hòa:
- Nguyên tắc: đưa nước về pH 6.5-8.5 nhờ các phản ứng hóa học xảy ra giữa acid+ kiềm, muối + acid or kiềm
- Các phương pháp trung hòa:
+ Trộn nước có tính acid+ nước vó tính kiềm
+ Bổ sung các chất có tính acid hoặc bz vào nước
+ Lọc nước qua các vật liệu có tác dụng trung hòa
+ Hấp thụ khí thải có tính acid or kiềm vào nước thải
- Ứng dụng:
+ Áp dụng cho loại nước thải có chứa nhiều acid clohydric (HCl 32%) hoặc acid nitric, acid sunfuric. Không áp dụng cho kim loại nặng, liều lượng ước tính khoảng <5g/l.0
- Ưu:
+ Vừa có thể xử lý được phần khí gây ô nhiễm, vừa trung hòa được lượng nước thải => tiết kiệm được chi phí hóa chất
+ ít độc, thân thiện với môi trường
- Nhược:
+ không đảm bảo được hiệu quả xử lý bgvb
- Phương pháp sinh học:
- Hiếu khí: là quá trình xử lý sinh học xảy ra trong điều kiện có mặt của oxy.
- Nguyên tắc: sd vsv hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải
- Ưu điểm:
+ Những hiểu biết về quá trình xử lý đầy đủ hơn
+ hiệu quả xử lý cao, triệt để
+ không gây ô nhiễm thứ cấp như hóa học, hóa lý\
- Nhược điểm:
+ thể tích công trình lớn, chiếm nhiều mặt bằng
+ chi phí xây dựng công trình, đầu tư thiết bị lớn
+ chi phí vận hành cho năng lượng sục khí tương đối cao
+ không có khả năng thu hồi năng lượng
+ không chịu được những thay đổi đột ngột về tải trọng hữu cơ
+ sinh ra lượng bùn lớn
+ xử lý với nước thải có tải trọng không cao như pp kị khí
- Cơ chế quá trình xử lý hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
GĐ1: Oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ có trong nước thải để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào
GĐ 2: (Quá trình đồng hóa): Tổng hợp để xây dựng tế bào
GĐ 3: (Quá trình dị hóa): hô hấp nội bào xảy ra khi không đủ dinh dưỡng
- Các yếu tố ảnh hưởng
– Nhiệt độ: tối ưu 25-30. Khi nhiệt độ tăng quá ngưỡng vi khuẩn sẽ bị chết, còn ở nhiệt độ thấp thì tốc độ xử lý sẽ giảm, quá trình thích nghi của vi sinh vật với môi trường mới sẽ bị chậm lại.
– pH 6.5-7.5
– Các nguyên tố có tính độc
– Chỉ số bùn: chỉ số này nhỏ thì nồng độ bùn cho vào công trình xử lý càng lớn, ngược lại
– DO: oxy cần phải cung cấp đầy đủ và liên tục sao cho DO ra khỏi bể lắng đợt II ≥ 2mg/l. Lượng oxy cung cấp cho quá trình xử lý phụ thuộc nhiều vào sự khuấy trộn, sục khí. Lượng oxy cung cấp càng nhiều thì càng làm tăng tốc độ quá trình xử lý
– Nồng độ chất hữu cơ trong nước thải:
+ bể aerotank BOD ≤ 1000 mg/l
+ bể sinh học BOD ≤ 500 mg/l
+ các nguyên tố vi lượng, nguyên tố dinh dưỡng
- Bể aerotank: thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho vsv tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong pha lỏng.
- Cấu tạo: Khối hình chữ nhật được bố trí các hệ thống phân phối khí. Chiều cao bể từ 25.5m trở lên. Bố trí thêm giá thể vsv nếu S bên trong nhỏ
- Điều kiện áp dụng:
+ Nước thải có tỉ lệ BOD/COD >0.5 ( nước thải sinh hoạt, nước thải chế biến thủy sản, mía đường, thực phẩm, giấy,…
+ duy trì DO = 1.5- 2mg/l
Hàm lượng dinh dưỡng theo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1
+ nước thải có độ ô nhiễm vừa BOD <1000mg/l
+ Không có hàm lượng kim loại nặng như Mn, Pb,Hg,Ag,Cr… vượt quá quy định
- Ưu điểm:
+ hiệu suất xử lý BOD: 90%, loại bỏ ~97% chất rắn lơ lửng\
+ Vận hành đơn giản, an toàn, sử dụng rộng rãi, thích hợp với nhiều loại nước thải
+ giảm thiểu tối đa mùi hôi
+ Đạt được quá trình oxh, nitrat hóa sinh học mà không cần thêm hóa chất
- Nhước điểm:
+ Đòi hỏi đội ngũ vận hành phải có trình độ, hiểu biết, khinh nghiệm
+ chi phí vận hành tốn kém
+ Cần có thêm bể lắng đợt 2 so với bể SBR
+ phải sục khí liên tục trong quá trình vận hành
+ S xây dựng lớn
- Bể SBR: đây là 1 dạng của bể aerotank. LÀ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sinh họat bằng phương pháp sinh học theo quy trình phản ứng từng mẻ liên tục
- Công nghệ xly nước thải SBR gồm 2 cụm bể Selector và cụm bể C- tech
- Ưu: Tốn ít năng lượng
+ dễ kiểm soát sự cố xảy ra
+ Xly với mọi lưu lượng nhỏ
+ tốn ít S
+ có thể xly với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng độ cao hơn
+ quy trình thay đổi luân phiên trong SBR không làm maast khả năng khử BOD trong khoảng 90-92%
- Nhược:
+ Cần người vận hành có trình độ, vận hành phức tạp
+ Nước thải ra có khả năng cuống theo bùn khó lắng, váng nổi
+ Hệ thống thổi khí dễ bị nghẹt bùn
- Phương pháp xử lý sinh học kị khí:
- Bể nhân tạo: bể lọc khí UASB, bể kị khí. Kị khí tiếp xúc
- Bể kị khí tự nhiên: Ao hồ kị khí là loại ao sâu
- Nguyên tắc: Quá trình phân hủy các chát hữu cơ, vô cơ có trong nước thải thành các chất khí CH4, CO2 trong điều kiện không có oxy. Việc chuyển hóa các acid hữu cơ thành khí metan sản sinh ra ít năng lượng
Quá trình phân hủy kị khí gồm 4 giai đoạn:
- Phương pháp sinh học kị khí
- Bể UASB (bùn kị khí chảy ngược dòng):
- Ưu điểm
+ Không tốn năng lượng, kĩ thuật đơn giản
+ Tạo ra lượng bùn có hoạt tính cao, ít bùn, giảm chi phí xử lý
+ Loại bỏ chaasat hữu cơ với lượng lớn, hiệu quả. HQXL BOD từ 600~ 15000 mg/l đạt từ 80-95%
+ Xử lý một số chất khó phân huye, thu hồi khí sinh học biogass
- Nhược điểm:
+ Tốn diện tích
+ Quá trình tạo bùn hạt tốn thời gian và khó kiểm soát
- UD: cho loại nước thải có nồng độ BOD, COD trung bình đến cao: thủy saen, thực phẩm đóng hộp, dệt nhuộm, nước thải ngành giấy,…