Đang tải... (xem toàn văn)
Thành phần vàlưu lượng nước rò rỉ biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dâychuyền công nghệ xử lý nước rò rỉ cũng sẽ thay đổi đối với các loại nước thảicó thời gian chôn lấp
ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI VIỆN KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HUTECH ĐỒ ÁN NƯỚC THẢI Đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI RỈ RÁC CỦA BÃI RÁC CÔNG SUẤT 1250 m3/NGÀY GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO SVTH: Nguyễn Thị Thảo Linh: 1411090371 Đồ án thiết kế Nguyễn Phan Uyên Vy: 141190473 Phan Văn Trường: 1411090461 Nguyễn Ngọc Thanh Trúc:1411090456 Lê Đình Duy:141090339 TP.HCM,30/12/2017 GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI LỜI CẢM ƠN Để hồn thành tốt mơn học này, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Th.S Lâm Vĩnh Sơn cô Nguyễn Ngọc Phương Thảo tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình học tập vừa qua Chúng em chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô khoa Môi Trường, Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM tận tình truyền đạt kiến thức năm học tập Với vốn kiến thức tiếp thu trình học tạo tảng để chúng em bước vào đời cách vững tự tin Cuối em kính chúc quý Thầy, Cô dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: nhóm đồ án mơn học xử lý nước thải lớp 14DMT03 Đồ án thiết kế GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mục lục GIỚI THIỆU CHUNG 1.Đăt vấn đề Chương I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ .3 1.1 Tổng quan nước thải 1.1.1 Ô nhiễm nước 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nước 1.2 Tổng quan nước rỉ rác .5 1.2.1 Sự hình thành nước rị rỉ 1.2.2 Thành phần tính chất nước rị rỉ .6 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rị rỉ 12 Chương II TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ .19 2.1 Các phương pháp xử lý nước rò rỉ 19 Đồ án thiết kế 2.2 Lựa chọn công nghệ 41 CHƯƠNG III TÍNH TỐN CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ 50 GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Danh mục bảng Bảng 1.1 Thành phần tính chất nước rác bãi chơn lấp lâu năm 11 Bảng 1.2 Phương trình tốc độ phân hủy hệ số .15 Bảng 2.1 Các phương pháp xử lý nước rò rỉ 20 Bảng2.2 Kết nghiên cứu cử Chian DeWalle sử dụng RO xử lý nước rỉ rác .32 Bảng 2.3 So sánh hiệu xử lý nước rác hồ làm thoáng nhiều nhà nghiên cứu 40 Bảng 2.4: Thành phần, tính chất nước rỉ rác đầu vào .46 Đồ án thiết kế GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIỚI THIỆU CHUNG Đăt vấn đề Nước rị rỉ từ bãi chơn lấp (hay cịn gọi nước rác) vấn đề nhức nhối xã hội mặt môi trường mỹ quan Nước rị rỉ có nồng độ chất nhiễm cao, có mùi chua nồng, có khả gây nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm ô nhiễm đất Khi không tích trữ xử lý tốt, lượng lớn tràn ngồi vào mùa mưa gây nhiễm cho khu vực xung quang, ảnh hưởng đến cộng đồng dân cư gần bãi chôn lấp Đây vấn đề nan giải bãi rác khơng có trạm xử lý nước rò rỉ Do thành phần phức tạp khả gây ô nhiễm cao, nước rò rỉ từ bãi rác đòi hỏi dây chuyền công nghệ xử lý kết hợp, bao gồm nhiều khâu xử lý xử lý sơ bộ, xử lý bậc 2, xử lý bậc để đạt tiêu chuẩn thải Thành phần Đồ án thiết kế lưu lượng nước rò rỉ biến động theo mùa theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền công nghệ xử lý nước rò rỉ thay đổi loại nước thải có thời gian chơn lấp khác Chương I :TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÒ RỈ 1.1 Tổng quan nước thải 1.1.1 Ơ nhiễm nước Nước đóng vai trị quan trọng nhiều q trình diễn tự nhiên sống người Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu, lượng, dung môi, chất tải nhiệt vận chuyển nguyên vật liệu… Do tác động hoạt động sống, nước bị nhiễm bẩn chất khác bị giảm chất lượng Chất lượng nước thay đổi theo khuynh hướng sau: GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giảm độ pH nước ô nhiễm acid sunfuric acid nitrit từ khí quyển, tăng hàm lượng sunfat (SO42-) nitrit (NO3-) nước Tăng nồng độ ion Ca2+, Mg2+, Si4+ nước ngầm nước sơng q trình rửa trơi, hịa tan cặn cacbonat quặng khác tác động mưa acid Tăng hàm lượng kim loại nặng Pb2+… ion phosphate, nitrate, nitrit nước tự nhiên Tăng hàm lượng muối nước bề mặt nước ngầm xâm nhập nước thải, từ khí rửa trơi phần chất thải rắn (ví dụ, hàm lượng muối nước nhiều sông hàng năm tăng 30 – 50 mg/L, từ 1000 tân chất thải thành phố có đến muối xâm nhập vào nước ngầm) Tăng hàm lượng hợp chất hữu nước, đặc biệt chất bền sinh học (chất hoạt động bề mặt, chất sát trùng, sản phẩm phân dã Đồ án thiết kế chúng với chất độc hại, gây ung thu, đột biến gen khác) Giảm hàm lượng oxy nước tự nhiên trình oxy hóa chất kỵ nước Giảm độ suốt nước (trong nước bẩn, virut vi khuẩn phát triển nhanh trở thành nhân tố kích thích mầm bệnh) Nước tự nhiên bị nhiễm đồng vị phóng xạ nguyên tố hóa học 1.1.2 Các nguồn gây ô nhiễm nước Nước thải nước sinh từ trình sinh hoạt, sản xuất chảy qua vùng đất ô nhiễm Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải chia thành nước thải sinh hoạt, nước chảy tràn nước thải công nghiệp Nước thải sinh hoạt: lượng nước thải trình sinh hoạt thường nhật Thơng thường, thành phần nước thải sinh hoạt gồm khoảng 58% chất hữu 42% chất khoáng Đặc điểm nước thải sinh hoạt có GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI hàm lượng chất hữu không bền sinh học (như carbonhydrat, protein, mỡ) cao; chất dinh dưỡng (photphat, nitơ); vi trùng, chất rắn mùi Nước chảy tràn: hình thành mưa chảy từ đồng ruộng Chúng bị ô nhiễm chất vô hữu khác Nước mưa chảy qua khu vực dân cư, khu sản suất công nghiệp, theo chất răn, dầu mỡ, hóa chất vi trùng… Cịn nước chảy tràn từ đồng ruộng mang theo chất răn, thuốc sát trùng phân bón… Nước thải cơng nghiệp: xuất khai thác chế biễn nguyên liệu hữu vơ Trong q trình cơng nghệ nguồn thải là: Nước hình thành phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm tất chất sản phẩm phản ứng) Nước dạng ẩm tự liên kết nguyên liệu chất ban đầu, tách trình chế biến Đồ án thiết kế Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị Dung dịch nước Nước chiết, nước hấp thụ Nước làm nguội Các nước khác như: nước bơm chân không, từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc… 1.2 Tổng quan nước rỉ rác 1.2.1 Sự hình thành nước rò rỉ Nước rò rỉ từ bãi rác (nước rác) nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất bãi chôn lấp Trong giai đoạn hoạt động bãi chơn lấp, nước rỉ rác hình thành chủ yếu nước mua nước “ép” từ lỗ rỗng chất thải thiết bị đầm nén GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI Q trình tạo thành nước rị rỉ bắt đầu bãi rác đạt đến khả giữ nước hay bị bão hịa nước Khả giữ nước (FC – Field Capacity) chất thải rắn tổng lượng nước lưu lại bãi rác tác dụng trọng lực FC chất thải rắn yếu tố quan trọng việc xác định hình thành nước rị rỉ FC thay đổi tùy thuộc vào trạng thái bị nén rác việc phân hủy chất thải bãi chôn lấp Cả rác lớp phủ có khả giữ nước trước sức hút trọng lực FC tính theo cơng thức sau: 0.55∗W FC¿ 0.6− 1+W Trong đó: FC: Khả giữ ước (tỷ lệ giữ nước trọng lượng khô chất thải rắn) W: Khối lượng vượt tải (overburden weight) tính chiều cao ô chôn lấp, pound Đồ án thiết kế Các nguồn tạo nước rị rỉ bao gồm nước từ phía bãi chơn lấp, độ ẩm rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn việc chôn bùn cho phép Việc đo nước tích trữ bãi rác bao gồm nước tiêu thụ phản ứng hình thành khí bãi rác, nước bão hịa bốc theo khí nước từ đáy bãi chơn lấp (nước rị rỉ) Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất bãi rác, khí hậu, lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rò rỉ sinh Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo giai đoạn hoạt động khác bãi rác Trong suốt năm đầu tiền, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào hấp thụ tích trữ khe hở lỗ rỗng chất thải chơn lấp Lưu lượng nước rị rỉ tăng lên dần suốt thời gian hoạt động giảm dần đóng cửa bãi chơn lấp lớp phủ cuối lớp thực vật trông lên mặt… giữ nước làm giảm lượng nước thấm vào GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.2.2 Thành phần tính chất nước rò rỉ Thành phần nước rác thay đổi nhiều, phụ thuộc bào tuổi bãi chôn lấp loại rác, khí hậu Mặt khác, độ dày, độ nén lớp nguyên liệu phủ tác động lên thành phần nước rác Thành phần tính chất nước rị rỉ cịn phụ thuộc bào phản ứng lý, hóa, sinh bãi chơn lấp Các q trình sinh hóa xảy bãi chơn lấp chủ yếu hoạt động vi sinh vật sử dụng chất hữu từ chất thải rắn làm nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống chúng Các vi sinh vật tham gia vào trình phân giải bãi chơn lấp chia thành nhóm chủ yếu sau: Các vi sinh vật ưu ẩm: phát triển mạnh nhiệt độ – 20oC Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh nhiệt độ 20 – 40oC Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạng nhiệt độ 40 – 70oC Đồ án thiết kế Sự phân hủy chất thải rắn bãi chôn lấp bao gồm giai đoạn sau: Giai đoạn I – giai đoạn thích nghi ban đầu: Chỉ sau thời gian ngắn từ chất thải rắn chơn lấp q trình phân hủy hiếu khí diễn ra, bãi rác cịn có lượng khơng khí định giữ lại Giai đoạn kéo dài vài ngày vài tháng, phụ thuộc vào tốc độ phân hủy, nguồn vi sinh vật gồm có loại vi sinh hiếu khí kị khí Giai đoạn II – giai đoạn chuyển tiếp: Oxy bị cạn kiệt dần phân hủy chuyển sang giai đoạn kỵ khí Khi đó, nitrat sulphat chất nhận điện tử cho phản ứng chuyển hóa sinh học chuyển thành khí nitơ hydro sulfit Khi oxy hóa giảm, cộng đồng vi khuẩn chịu trách nhiệm phân hủy chất hữu rác thải thành CH4, CO2 bắt đầu trình bước (thủy phân, lên men axir lên men metan) chuyển hóa chất hữu thành axit hữu GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO ĐỒ ÁN XỬ LÝ NƯỚC THẢI sản phẩm trung gian khác (giai đoạn III) Trong giai đoạn II, pH nước rò rỉ giảm xuống hình thành loại axit hữu ảnh hưởng nồng độ CO2 tăng lên bãi rác Giai đoạn III – giai đoạn lên men axit: Các vi sinh vật giai đoạn II kích hoạt việc tăng nồng độ axit hữu lượng H2 Bước trình bước liên quan đến chuyển hóa enzym trung gian (sự thủy phân) hợp chất cao phân tử (lipit, polysacarit, protein) thành chất đơn gian thích hợp cho vi sinh vật sử dụng Tiếp theo trình lên men axit Trong bước xảy q trình chuyển hóa chất hình thành bước thành chất trung gian phan tử lượng thấp axit acetic nồng độ nhỏ axit fulvic axit hữu khác Khí cacbonic tạo nhiều giai đoạn này, lượng nhỏ H2S hình thành Đồ án thiết kế Giá tri pH nước rò rỉ giảm xuống nhỏ so với có mặt axit hữu khí CO2 có bãi rác Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), nhu cầu oxy hóa học (COD) độ dẫn điện tăng lên đáng kể suốt giai đoạn III hòa tan axit hữu vào nước rò rỉ Do pH thấp, nên số chất vô chủ yếu kim loại nặng hòa tan giai đoạn Nếu nước rị rỉ khơng tuần hồn nhiều thành phần dinh dưỡng bị loại bỏ theo nước rác khỏi bãi chôn lấp Giai đoạn IV – giai đoạn lên men metan: Trong giai đoạn nhóm vi sinh vật thứ hai chịu trách nhiệm chuyển hóa axit acetic khí hydro hình thành từ giai đoạn trước hình thành CH4, CO2 chiễm ưu Đây nhóm vi sinh vật kị khí nghiêm ngặt, gọi vi khuẩn metan Trong giai đoạn này, hình thành metan axit hữu H2 bị chuyển hóa thành metan cacbonic nên pH nước rò rỉ tăng lên đáng kể khoảng từ 6.8 – 8.0 10 GVHD: NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THẢO