Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp phần 1

PGS TS NGUYEN VAN PHUOC NGUYÊN THỊ THANH PHƯỢNG GIÁO TRÌNH Kỹ thuật xư ly Chat thai cong nghiep ~ na Ƒ-" = NHA XUAT BAN XAY DUNG z n aA PGS TS NGUYEN VAN PHUGC NGUYÊN THỊ THANH PHƯỢNG GIÁO TRÌNH Ki THUAT XU LY CHAT THA GONG NIGHEP (Phục oụ đào tạo hỹ sư chuyên ngành kỹ thuật xử lý CTCN uà ngành khác thuộc đề án "Đưa nội dung BVMT uào Hệ thông GDQD Bộ Giáo dục oà Đào tạo”) MS: B2002-20-24-DAMT EBOOKBKMT.COM Tài liệu kỳ thuật miễn phi NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG HÀ NỘI - 2006 LỜI MỞ ĐẦU Sự tiến khoa học kỹ thuật với phái triển mạnh mẽ ngành sản xuất công nghiệp làm cho giới biến đổi rõ rệt: 'ác nhà máy, khu công nghiệp, nông nghiệp, trại chăn ni lập trung hình thành, dạng giao thơng khác ram rộ phát triển Tất phát triển hướng đến việc tạo sản phẩm thai phục vụ cầu người, tạo điều kiện sống tốt hơn, đồng thời Các loại chất thải đa dạng khác nhau, làm cho tình trạng mơi trường trở nên xấu chất thải độc hại có tác động xấu người, động vật, đất đai, cối dẫn cơng trình nhân tạo Nếu tình trạng mơi trường tiếp tục suy thối đến hậu nghiêm trọng cho lồi người Vì việc bảo vệ môi trường khỏi chất ô nhiễm trở thành vấn đề toàn cầu quan trọng Trong năm gân vấn đề bảo vệ môi trường Dang va Nha nude ta quan tâm đặc biệt Chỉ thị 36 - CT/TW, ngày 25/6/1998 Bộ Chính trị trung ương Đẳng cộng sẵn Việt Nam "tăng cường công tác bảo vệ môi trường thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước" rõ "Bảo vệ môi trường vấn đề sống cịn đất tranh xóa nước, nhân loại, nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc, gắn liền với đấu đói gidm nghèo Ở nước, với đấu tranh hịa bình tiến phạm tồn giới" Nghị 41NQ-TW Bộ Chính trị ẩưa nhằm vào mục tiêu Chương vụ chung, nhiệm trình thực thi nghị quyét 41/NQ-TW dé ca ban chi nhiing nhiém vụ cụ thể khu vực, biện pháp ngắn hạn dài hạn, với giải pháp riêng biệt nhằm phòng ngừa, khắc phục khu vực bị nhiễm, suy thối, việc hội nhập kinh tế khu vực thể giới Để quan trọng đẩy mạnh nghiên cứu khoa học hạn chế tác động xấu đáp ứng yêu câu đạt điều đó, cơng nghệ, đào tạo cán đến môi trường, môi trường giải pháp chuyên gia Tĩnh vực bảo vệ môi trường Tuy nhiên, Khoa học môi trường ngành khoa học Ở nước ta, liên quan với nhiều ngành khoa học thuộc lĩnh vực khoa học, kinh tế, xã hội khác Dựa tài liệu tham khảo kinh nghiệm lĩnh vực xử lý chất thải cơng nghiệp ngồi nước, "Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải cơng nghiệp” vào trường Đại học Bách khoa thành phố Hỗ Chí Minh biên soạn chủ yếu lập trung các vấn đề ô nhiễm môi trường công nghệ xử lý loại chất thải phát sinh hoạt động công nghiệp, nội dung sách chia làm ba phan: Phân trình bày chất nhiễm khí thải cơng nghiệp phương pháp báo vệ khí Trong đặc biệt quan tâm đến trình thiết bị xử lý bụi, oxit luu huỳnh, carbon, nito, céc halogen va hydrocacbon Phân hai giới thiệu phương pháp sử dụng hợp lý tài nguyên nước, xác định chất ô nhiễm nước phương pháp xử lý nước thải công nghiệp số cơng trình xử lý nước thải áp dụng thực tế, Phân ba trình bày phương pháp xử lý chất thải rắn công nghiệp, quy trình cơng nghệ xử lý theo hướng tận dụng số chất thải rắn điển hình Đo trình độ thời gian có hạn nên q trình biên soạn xuất bân tránh sai sót Vì vậy, mong nhận đóng góp chun gia mơi trường, đồng nghiệp tất độc giả để tác giả tiếp tục hồn thiện q trình giảng dạy bổ sung hoàn chỉnh lần xuất bén sau Tác giả EBOOKBKMT.COM Tài liệu kỳ thuật miễn phí Chương CÁC KHÁI NIỆM VỀ MƠI TRƯỜNG 1.1 MƠI TRƯỜNG Mơi trường tập hợp tất thành phần vật chất bao quanh ta, hình thành trình tự nhiên tạo người, có tác động đến tơn phát triển sinh vật Môi trường tự nhiên bao gồm thạch quyển, thuỷ khí Mơi trường nhân tạo đồng ruộng, vườn tược, công viên, thành phố, cơng trình văn hóa, nhà máy sản xuất công nghiệp Sinh vật gồm động vật thực vật xuất q trình tiến hóa Trái đất, không ngừng phát triển VÀ ảnh hưởng rõ rệt đến trạng: thái tự nhiên đất giới hạn sinh Sinh hiểu phần địa cầu mà tơn sống, bao gồm phần khơng khí (khoảng đến tầng ozơn), phần thạch (sâu khoảng 2-3km từ vỏ đất) toàn thuỷ Sự phát triển tất hình thức sống trái đất diễn điều kiện tương, tác lẫn nhiều yếu tố tự nhiên Sinh thái học môn học nghiên cứu tương tác lẫn xác định khí, nước đất tổn mối liên kết chặt chẽ với Nói cách khác, trái đất ton chuỗi sinh thái khép kín, hình thành hàng trăm triệu năm trước Đã có giai đoạn mà mắt xích chuỗi sinh thái diễn thay đổi đó, phá vỡ phần cân sinh thái tự nhiên, kéo theo thay đổi mắt xích khác Tuy nhiên, qua thời gian, cân lập lại Các nhà khảo cổ cân diễn tương đối nhanh, cịn tái thiết u cầu thời gian đài Điều cho thấy tính phức tạp vơ quan hệ sinh thái tự nhiên, mà người chưa hiểu hết Hiện nay, phát triển ngành công nghiệp tạo sản phẩm phục vụ người, đồng thời thải lượng chất thái vô lớn làm phá vỡ cân sinh thái mà q trình tự nhiên khơng thể kịp xử lý trước (việc tái sinh chất thải nhờ vi khuẩn, nước, khí tác dụng ánh sáng mặt trời) Mối quan hệ tương quan xã hội mơi trường mơ tả hình 1.1 1.2 NHIEM MOI TRƯỜNG Sựơ nhiễm q trình chuyển tải chất thải lượng vào môi trường đến mứ khả gây tác hại đến sức khỏe người, vật liệu phát triển sinh vật Các tác nhân gây ô nhiễm bao gồm chất thải đạng rắn, lồng khí dang nang lượng nhiệt độ, tiếng ồn Trong môi trường tự nhiên ln có yếu tố Nhưng nơng độ chất đạt đến mức có khả tác động xấu đến người, sinh vật vật liệu mơi trường trở thành nhiễm Chat thai sinh hoat ơđ* Khớ > Long -+ Ran Cht thi cơng nghiệp Xử lí Chế biến lại Hình 1.1 Sơ đồ quan hệ tương quan xã hội môi trường Để giữ gìn mơi trường lành, tổ chức quốc tế nhiều quốc gia xây dựng tiêu chuẩn chất lượng môi trường Tiêu chuẩn chất lượng môi trường nồng độ giới hạn tối đa chất ô nhiễm cho phép môi trường xung quanh phép thải môi trường Nông độ tối đa cho phép chất thải xây dựng dựa thử nghiệm chất thể số động vật chuột, mèo số người tình nguyện Các thử nghiệm tiến hành thời gian dài với giám sát chặt chẽ chuyên gia y học, sinh thái học 1.3 CÁC CHẤT VÀ NGUỒN Ô NHIỄM CƠ BẢN - TÁC HẠI CỦA CHÚNG 1.3.1 Khơng khí Các chất nhiễm khơng khí chủ yếu oxit cacbon, oxit lưu huỳnh, oxit nitơ, hydrocacbon bụi cơng nghiệp Các nguồn nhiễm giao thông, chiếm gần 70% tổng tải lượng ô nhiễm, số ngành công nghiệp nhà máy nhiệt điện Theo thống kê Tổ chức Y tế giới, năm khí phải tiếp nhận 250 triệu bụi, 200 triệu oxit cacbon, có 20 tỉ dioxit cacbon, 150 triệu dioxit lưu huỳnh, 50 triệu oxit nitơ 50 triệu hydrocacbon loại từ nguồn ô nhiễm Hiện nay, giới 200 triệu xe hoạt động Trong đó, khí thải chúng chứa khoảng 200 loại hóa chất, gồm có hydrocacbon, tetraetyl chì chất độc hại khác Khi sử dụng tetraetyl chì làm chất phụ gia kích nổ cho xăng thành phần khí thải xe chứa oxit, clorua, nitrat, sunphat chì Các hạt rắn từ hợp chất tạo hạt chì thành aerosol (sol khí) lắng tụ trực tiếp cạnh đường, Thời gian tồn mịn khí từ đến tuần Do đó, đa số thành phố nước với giới hạn dân số khoảng 50 triệu người, nơng độ chất độc khí thường lớn cho phép 10 lân nên Lịch sử nhân loại xây nhiều hiểm họa khí thải công nghiệp gây gây Hiện tượng "nghịch ảo nhiệt” kìm hãm khơng cho khí thải phát tán lên cao, Monongahela tượng đầu độc thành phố thuộc thung lũng Manse nấm 1930, thung lũng đến năm 1948 Mưa axít xây Na Uy Thụy Điển vào năm 60 - 80 dẫn chết loài chậm tăng trưởng cánh rừng, hư hại công trình xây dựng, gây chắn, giữ lại nhiệt thủy sinh vật Các khí CO2, CFC, CHy, N20, tac dong ứng nhà mặt trời truyền qua bầu khí phát xạ trở lại gây nên tượng hiệu tầng kính Việc tích tụ chất nhiễm khí quyển, freon, làm phá vỡ ơzơn (có nhiệm vụ bảo vệ mặt đất khỏi tỉa phóng xạ mặt trời) Mỗi năm giới đốt khoảng ứ than, 2,3 tỉ dầu, sinh 2.107) J nhiệt nay, công lượng, phát tán vào môi trường làm thay đổi chế độ nhiệt khí Hiện trời xâm suất tất nguồn lượng trái đất 10°' W, cịn cơng suất mặt đất nhập mặt đất 107 W Theo tính tốn, cơng suất nguồn lượng trái tăng 10 lần làm ảnh hưởng tram đến nhiệt độ địa cầu Chất ô nhiễm môi trường nguy hiểm chất phóng xạ, việc sử dụng cứu khoa học lượng bạt nhân nhà máy điện nguyên tử, y học, nghiên quốc phịng Ngồi ra, cịn có nhiễm dạng lượng nhiễm tiếng ồn Giới hạn chịu đựng hại đo người 85 + 90 đB Những kết nghiên cứu Đức cho thấy thiệt tiếng ồn giao thông chiếm 2% GDP 1:3.2 Nước tiếp nhận Nước thải nhà máy công nghiệp nông nghiệp thải vào nguồn chất hữu sông, hô, biển Các chất gây ô nhiễm nước đa dạng, bao gồm: hợp , vi dé phân hủy, hóa chất độc, chất rấn lơ lửng, chất dinh dưỡng (nitơ, photpho) khuẩn tồn gây bệnh, nhiệt độ Hiện có khoảng 500.000 chất bẩn khác nước mơi trường nước Các kim loại nặng: chì, thuỷ ngân, kẽm, đồng, cadmi cho chúng loại động vật, loài cá hấp thụ mạnh, gây ngộ độc người ăn phải chúng dầu Khoảng 1⁄5 điện tích bể mặt biển giới bị ô nhiễm dầu sản phẩm thác, năm khí Do hồng hóc tàu, q trình súc rửa thùng chứa, rò rỉ dâu khai 12 khoảng 12 + 15 triệu dầu thải vào biển Mỗi dầu bao phủ màng mồng cẩn km” bể mặt nước làm ô nhiễm đến hàng triệu nước Màng ngăn làm trao đổi khí ẩm khí thủy Nhu cầu sử dụng nước lớn cho mực nước biển giảm độ mặn tăng lên 1.3.3, Đất Sự ô nhiễm môi trường đất chủ yếu thuốc trừ sâu điệt cỏ, khai thác khoáng sản, phá rừng, chất thải rắn chôn lấp không hợp vệ sinh, nhiễm mặn, nhiễm phèn Hoá chất bảo vệ thực vật ngun nhân gây nhiễm mơi trường đất cân sinh thái Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật dẫn tới nông độ chất hoá học đất vượt mức độ cho phép, có nguy tích luỹ thức ăn Sau chuỗi thức ăn, nỗng độ chất độc tăng lên từ hàng chục đến hàng trăm lần 'Việc sử dụng phân bón vơ làm thay đổi tính chất hoá lý đất, làm suy giảm hoạt động sống vi sinh vật, q trình sinh hố đất bị phá vỡ Do sử dụng không hợp lý nên diện tích đất bị sa mạc hố ngày nhiều, từ + triệu ha/năm Sự khai thác khống sản dẫn đến nhiễm kim loại nặng đất Với nêng độ cao, kim loại ngăn cần q trình hấp thu chất đinh dưỡng trồng Tóm lại, việc thải chất bẩn công nghiệp vào sinh làm giảm chất lượng mơi trường như: đất bị oxi hóa, rừng bị huỷ diệt, nước, khí nhiều thành phố có néng độ chất vô hữu lớn nơng độ giới hạn cho phép, nhiều lồi động vật thực vật bị huỷ diệt, xã hội xuất nhiều bệnh mới, Do đó, người tổn phát triển phải có trách nhiệm góp phần vào việc bảo vệ mơi trường lành 1.4 QUAN LY CHẤT LƯỢNG MỘI TRƯỜNG Để ngăn ngừa giải hậu ô nhiễm môi trường hoạt động phát triển gây ra, cần phải thực biện pháp quần lý chất lượng mơi trường đất, nước, khơng khí Trên sở trạng môi trường thành phần, du báo xu hướng vận động môi trường theo xu hướng phát triển kinh tế, xã hội, Quản lý chất lượng mơi trường đảm nhận vai trị dé xuất giải pháp mang tính pháp lý bắt buộc, khuyến khích kinh tế giáo dục ý thức nhằm mục tiêu quần lý, kiểm sốt nguồn nhiễm, phòng tránh, hạn chế cố, rủi ro xảy cho môi trường cho sức khỏe cộng đồng Trong xu hướng hội nhập phát triển bền vững, Quần lý chất lượng môi trường cân đối tất sách, chiến lược, sách lược việc áp dụng công cụ quản lý cho đấm bảo yêu cầu phát triển bên vững tự nhiên, môi trường xã hội Việc lựa chọn công cụ qun lý chất lượng môi trường dựa vào nguyên tắc sau: » Các công cụ phải có chế khuyến khích doanh nghiệp sử dụng tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường * Các công cụ phải dễ hiểu, rõ ràng, dễ lồng ghép vào khung pháp lý chế hành, nhằm tránh mâu thuẫn việc quản lý mơi trường, « Các cơng cụ khơng nên tác động mạnh mẽ doanh nghiệp, ví du áp đặt mức thuế cao lên người dân, tiêu chuẩn khắt khe » Chi phí tiến hành áp dụng cơng cụ (chi phí hành chi phi quan ly) chấp nhận « Phải mang tính khích lệ liên tục nhằm cực tiểu phí, đạt hiệu mặt kinh tế 1.4.1, Các công cụ pháp lý Các công cụ pháp lý bao gồm: luật, sách, chiến lược, quy định, tiêu chuẩn môi trường, hệ thống quản lý chất lượng mơi trường, ISO, thoả thuận dựa tình nguyện, quy phạm đánh giá tác động môi trường 1.4.1.1 Luật Hiện giới, đa số quốc gia có luật mơi trường, bắt buộc nhà máy, xí nghiệp thành viên xã hội phải tuân theo quy định chất thải nhằm bảo vệ môi trường Đối với Việt Nam, ngồi Luật bảo vệ mơi trường Quốc hội khóa IX thơng qua ngày 27/12/1993 cịn có Luật tài nguyên đất, Luật tài nguyên nước, Luật bảo vệ môi trường nước ta cụ thể hóa điều 29 Hiến pháp năm 1992 việc quản lý nhà nước môi trường; giao trách nhiệm cho cấp, quan công dân việc bảo vệ môi trường, tuân thủ nguyên tắc bảo vệ môi ' trường, sở pháp lý để điêu chỉnh hoạt động, hành vi cá nhân, tổ chức tồn xã hội Tính đến nay, qua 10 năm hoạt động, Luật BVMT nước ta thể nhiều bất cập hạn chế, không bắt kịp với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội Vì vậy, ngày 29/11/2005 vừa qua, Quốc hội thông qua Luật BVMT sửa đối Cụ thể nội dung trình bày Giáo trình QLCLMT 1.4.1.2 Chính sách, chiến lược Chính sách mơi trường xây dựng giai đoạn dài, phù hợp với sách kinh tế, xã hội Chính sách mơi trường phải giải vấn để chung quan điểm quần lý môi trường, mục tiêu để giai đoạn từ 10-15 năm định hướng lớn thực mục tiêu Chiến lược mơi trường cụ thể hố sách môi trường mức định, xem xét cụ thể mối quan hệ mục tiêu sách xây dựng nguôn lực thực chúng 1.4.1.3 Quy định, tiêu chuẩn môi trường Tiêu chuẩn môi trường nguyên tắc thông số thiết lập nhà chuyên môn, ủng hộ quan chức năng, nhằm kiểm sốt nhiễm Tiêu chuẩn chất lượng môi trường Việt Nam Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường ban hành năm 1995, sau liên tục bổ sung sửa đổi để ngày hoàn thiện Nội dung tiêu chuẩn chất lượng môi trường Việt Nam trình bày phần phụ luc A 1.4.1.4, EMS, ISO EMS (Environment Manager System) la Hé thống Quản lý mội trường xuất hậu môi trường hoạt động phát triển gây (những năm 1960) Sau mươi năm phát triển cho đời tiêu chuẩn, sách, quy định mơi trường đầu tư, sắn xuất nhằm mục tiêu cải thiện nâng cao chất lượng môi trường tương lai Bộ tiêu chuẩn ISO 14000 hệ thống tiêu chuẩn cao cấp Hệ thống quản lý môi trường ISO 14000 xây dựng sở thỏa thuận quốc tế bao gồm yêu câu yếu tố điều chỉnh để thiết lập nên HTQLMT có khả cải thiện mơi trường cách liên tục sở sản xuất kinh doanh lẫn sở dich vu ISO 14000 quan tâm nhiều tiêu chí thương hiệu sản phẩm mặt môi trường Cụ thể tiêu chuẩn học mén ISO số môn học khác 1.4.2 Các công cụ kinh tế Là biện pháp khuyến khích kinh tế xây dựng sở quy luật thị trường chế giá, sử dụng để gây ảnh hướng hành vi người gây ô nhiễm từ giai đoạn chuẩn bị họ thực sản xuất kinh doanh, Các công cụ kinh tế quản lý mơi trường gồm: thuế phí mơi trường, giấy phép chất thải mua bán hay ”quota ô nhiễm", ký quỹ môi trường, trợ cấp môi trường, đến bù thiệt hại Việc sử dụng công cụ kinh tế nước cho thấy số tác động tích cực hành vi mơi trường điều cách tự giác 1.4.3 Cơng cụ kiểm tốn quan trắc mơi trường Bao gồm đánh giá có hệ thống, văn hoá, định kỳ khách quan việc làm để thực tổ chức, quản lý môi trường trang thiết bị môi trường hoạt động tốt nhằm bảo vệ môi trường, tạo điều kiện cho việc kiểm sốt quản lý thực tế mơi trường, đánh giá việc tn thủ sách mơi trường cơng ty đáp ứng nhu cầu thực quy chế Quan trắc mơi trường: q trình đo đạc thường xuyên với nhiều mục tiêu xác định hay nhiều tiêu môi trường theo kế hoạch lập sẩn thời gian không gian, có độ tin cậy xác cao, làm đánh gid chat hong môi trường Trên sở để nhà lãnh đạo có sách, chiến lược kế hoạch quản lý chất lượng môi trường phù hợp đạt hiệu cao Với số báo cáo quan trắc môi trường phổ biến cịn cơng cụ giáo dục, nâng cao ý thức xã hội bảo vệ môi trường sống 10 K - hệ số phụ thuộc độ dựng cột khói, phụ thuộc tỷ lệ kích thước nhà xưởng, K xác định sau: (7.33) K=Kp Kj Với _ Kạ - hệ số phụ thuộc độ dựng cột khói nhà xưởng, Kị - hệ số phụ thuộc tỷ lệ kích thước nhà xưởng (1⁄Hạ) =2 (7.34) Kị, =2,05.e°0 Oh dé: hy - độ dựng cội khói hữu ích nhà xưởng; h h, ~H, +Ah (7.35) hị- chiều cao ống khói từ mặt đất, m; Ah: độ dựng cột khói, m Cơng thức khơng tính độ cao ống khói mà cịn tính độ dựng cột khói lực quan tính sinh dịng khí thải chuyển động lên với vận tốc œ Bởi nhiệt độ khí thơng thống thải vào khí thường không khác nhiệt độ môi trường xung quanh nên để đơn giản hóa việc tính tốn bỏ qua lực nâng chênh lệch nhiệt độ, ta có: D An=== (7.36) Ov Với D: đường kính cổ ống khói,m; œ: vận tốc khí từ ống khói theo hướng lên trên, m/s; @: hệ số vận tốc dịng gió, phụ thuộc chiều cao ống khói nhà xưởng, patch, hen 0,25 0,5 0,75 1,0 12 08 1,0 tl 12 14 lá] Ghi chú: nhà bố trí nhà rộng có chiều cao @ = 1,2; nhà nằm vàng khơng khí động đứng trước nhà vùng quấn @ = 0,6 œ- hệ số tính đến xốy rối khí quyển, xác định thực nghiệm, Trong khoảng vận tốc gió từ + mức giá trị thực nghiệm œ biếu diễn cơng thức sau với độ xác cao; œ=2,3-0,4Vi vy = m/s, nén (137) Yo a= 2,3 -0,2.v (7.38) Như vậy: i= h,-H, + a.Do Hệ 92 @vH, _ he œD.œ @v (139) (7.40) (7.41) (7.42) Néu v