Bài giảng đồ án ô nhiễm đất và kiểm soát

Trang 1 Giảng viên: Phạm Thị HồngEmail: hongpt@tlu.edu.vnKhoa Hóa và Môi trườngBộ môn: Kỹ thuật và Quản lý Mơi trườngĐỒ ÁN Ơ NHIỄM ĐẤT VÀ KIỂM SỐT Trang 2 www.themegallery.comCác phương

Giảng viên: Phạm Thị HồngEmail: hongpt@tlu.edu.vn

Khoa Hóa và Môi trường

Bộ môn: Kỹ thuật và Quản lý Môi trường

ĐỒ ÁN Ô NHIỄM ĐẤT VÀ KIỂM SOÁT

Nhắc lại các phương pháp xử lý ô nhiễm đất

Các phương pháp xử lý sinh học ô nhiễm

hữu cơ trong đất

Có 3 phương pháp chính xử lý sinh học đất ô nhiễm các chất hữu cơ : làm đất, kỹ thuật phản ứng sinh học và xử lý sinh học tại chỗ

- Thời gian: 1- 3 năm

Các phương pháp xử lý sinh học ô nhiễm

hữu cơ trong đất

dưỡng và cơ chất

- Bùn sệt được trộn kỹ để làm tăng khả năng tiếp xúc giữa các vi sinh vật, các chất ô nhiễm, oxi và các chất dinh dưỡng. tương tác tốt, tốc

độ phân hủy cao, hiệu quả

- Tuy nhiên quá trình này phức tạp hơn và cần hệ thống xử lý tương đối phức tạp và đắt

Đất ô nhiễm

Vi khuẩn Ôxi

T ách đất/nước

Các phương pháp xử lý sinh học ô nhiễm

hữu cơ trong đất

Quá trình này đươc tiến hành nhờ hệ thống bơm thấm lọc giếng, cống rãnh và hệ thống bơm ngược các chất đã bị phân hủy trở lại.

Thời gian xử lý: vài tuần, vài tháng có khi vài năm

Xử lý sinh học tại chỗ

Chất dinh dưỡng và các điều kiện

Quá trình thông khí Tái tạo thấm lọc

Sự cách ly

Thông khí sinh học

Dạng 1: Thiết kế xử lý ô nhiễm đất bằng phương pháp thông khí chủ động (bioventing)

• Mục tiêu đồ án

• Mô tả tính chất đất bị ô nhiễm; lý giải phương án lựa chọn kĩ thuật thông khí chủ động

• Tính toán thành phần chính của kỹ thật thông khí chủ động

• Quan trắc và tính toàn hiệu quả của phương án trong và sau quá trình xử lý

• Giới hạn và yêu cầu đồ án

• Một bản thuyết minh

• Tính toàn hạng mục chính của công trình

• Bản vẽ: 1 mặt bằng, bố trí vị trí các hạng mục chính và bản vẽ chi tiết kỹ thuật

Format dạng 1

• Chương 1: Giới thiệu chung về kĩ thuật thông khí sinh học (bioventing)

• 1.1 Khái niệm về thông khí sinh học và những ứng dụng

• 1.2 Phân tích ưu điểm và nhược điểm thông khí sinh học

• 1.3 Lý do lựa chọn kĩ thuật thông khí sinh học

• Chương 2: Đặc điểm và tính chất đất khu vực xử lý

• 1.4 Đặc điểm địa hình và lịch sử các chất ô nhiễm

• ( mô tả địa hình địa chất, mực nước ngầm, đặc điểm tính chất đất: cấp hạt, bề mặt, độ ẩm, khả năng thấm nước, và lịch sử ô nhiễm trong đất)

• 1.5 Phân tích thành phần khí (số liệu giả lập)

• 1.6 Phân tích trao đổi khí trong đất (respiration soil)- đo tại phòng thí nghiệm

Format dang 1 (tiếp)

• Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống

• 3.1 Tính toàn nhu cầu khí cần cung cấp cho hệ thống

• 3.2 Tính toàn tốc độ thông khí

• 3.3 Tính toàn đường kính thống thông

• 3.4 Tính bề rộng của giếng

• 3.5 Tính toàn số lượng giếng thông

• 3.6 tính toàn số lượng điểm quan trắc

• Chương 4: Hệ thống quan trắc và đánh giá hiệu suất

• 4.1 Quan trắc chất lượng đất mặt

• 4.2 Tính toán lượng khí hô hấp sinh học và khí dễ bay hơi thoát ra từ hệ thống

• 4.3 Tính toán hiệu suất hệ thống và ước tính chi phí

bằng phương pháp tưới nhỏ giọt (dripping)

• Tính toàn hạng mục chính của công trình

• Bản vẽ: 1 mặt bằng, bố trí vị trí các hạng mục chính và bản vẽ chi tiết kỹ thuật

Format đồ án dạng 2

• Chương 1: Giới thiệu chung về công nghệ tưới nhỏ giọt

• 1.1 Khái niệm về hệ thống tưới nhỏ giọt và những ứng dụng

• 1.2 Cấu tạo hệ thống nhỏ giọt

• ( cấu tạo chung, vòi tạo giọt, vòi tưới ghép theo tuyến dài, thiết bị tạo giọi kiểu vòi, ống dẫn nước)

• 1.3 Phân tích ưu điểm và nhược điểm thệ thống tưới nhỏ giọt

• Chương 2: Đặc điểm và tính chất đất khu vực xử lý

• 2.1 Đặc điểm điều kiện tự nhiên và địa hình khu vực nghiên cứu

• ( mô tả về điều kiện khí tượng của khu vực, điều kiện địa hình )

• 2.2 Đặc điểm đất đai và lý do lựa chọn công nghệ

Format đồ án dạng 2

• Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống

• 3.1 Tính toàn nhu cầu nước cần cho khu vực

• 3.2 Tính toàn lưu lượng ống chính, ống nhánh, ống cấp cuối cùng

• 3.3 Tính toán chọn máy bơm và thiết bị đầu mối

• 3.5 Quy trình vận hành hệ thống tưới nhỏ giọt

• Chương 4: Tính toán hiệu quả kinh tế và ước tính chi phí

• 4.1 Tính toán hiệu quả kinh tế của biện pháp

• 4.2 Ước tính chi phí của hệ thống

Dạng 3: Thiết kế xử lý ô nhiễm đất bằng bể phản ứng sinh học (bioreactor)

• Mục tiêu đồ án

• Mô tả tính chất đất bị ô nhiễm; lý giải phương án lựa chọn kĩ thuật sử dụng bể phản ứng sinh học

• Tính toán thành phần chính của bể phản ứng sinh học

• Dự toàn chi phí tính toàn phương án

• Giới hạn và yêu cầu đồ án

• Một bản thuyết minh

• Tính toàn hạng mục chính của công trình

• Bản vẽ: 1 mặt bằng, bố cục thiết bị và bản vẽ chi tiết kỹ thuật

Format đồ án 3

• Chương 1: Giới thiệu chung về bể phản ứng sinh học (bioreactor)

1 Khái niệm về bể phản ứng và những ứng dụng

2 Phân loại bể phản ứng sinh học

3 Lý do lựa chọn kĩ thuật bể phản ứng sinh học trong xử lý

• Chương 2: Đặc điểm và tính chất đất khu vực xử lý

1 Đặc điểm địa hình và lịch sử các chất ô nhiễm

• ( mô tả địa hình địa chất, mực nước ngầm, đặc điểm tính chất đất: cấp hạt, bề mặt, độ ẩm, khả năng thấm nước, và lịch sử ô nhiễm trong đất)

• Phân tích thành phần đặc điểm chất ô nhiễm

Format đồ án 3

• Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống

• 3.1 Tính toàn chuyển khối

• 3.2 Tính toán đảo trộn

• 3.3 Tính toàn truyền nhiệt bộ phận đun nóng bên trong

• 3.4 Tính kích thước thiết bị và tổn thất truyền nhiệt

• Chương 4: Vận hành và quy trình quan trắc

• 4.1 Trình bày quy trình vận hành

• 4.3 Tính toán hiệu suất hệ thống và ước tính chi phí

Dạng đồ án: Tính toán thiết kế hệ thống tưới nhỏ giọt

• Tính toàn lượng nước cần cho cây trồng cụ thể

Cách xác định lượng nước bốc hơi mặt ruộng

Tính toán lượng mưa hiệu quả Peff

Lượng nước làm đất LPeff

Lượng nước làm đất LPeff

Cách sử dụng phần mềm cropwat để tính IRR

Cách sử dụng phần mềm cropwat để tính IRR

Thiết kế hệ thống tưới và chế độ tưới

• Thiết kế chế độ tưới hiệu quả

• Thiết kế chế độ tưới nhỏ giọt

• Thiết kế hệ thống ống và lắp đặt hệ thống ống tưới nhỏ giot

1: mô tả thiết bị và hệ thống

Bước 2: Mô tả kết quả quan trắc khí tai khu ô nhiễm

Bước 2: Mô tả kết quả quan trắc khí tai khu ô nhiễm

Bước 2: Mô tả kết quả quan trắc khí tai khu ô nhiễm

nhiễm trong đất trong lab

• 1 Ước tính tốc độ phân hủy chất ô nhiễm trong đất

Bảng tham khảo các số liệu

Bước 3: xác đinh tốc độ phân hủy chất ô nhiễm trong đất trong lab

4/26/2023 Pham Thị Hồng 37

Bước 4: hiệu chỉnh tốc độ xử dụng oxi theo nhiệt độ

Bước 5: tính toán thấm khí trong đất và đường kính ảnh hưởng

(1 darcy = 1 x 10-8 cm2)

Muốn xác định đường kính ảnh hường:

Cần tiến hành thử nghiệm bơm khí vào trong đất theo thời gian với 3 tốc độ khí khác nhau

Bước 5: tính toán thấm khí trong đất và đường kính ảnh hưởng

• Muốn xác định đường kính ảnh hưởng cần tiến hành thử nghiệm bơm khí vào trong đất theo thời gian với 3 tốc độ khí khác nhau 14 L/min,

42 L/min, and 85 L/min) trên 0.3 m diện tích giếng phun

bằng cách đo sự thay đổi áp suất khí trong đất theo không gian (khoảng cách tới điểm tâm ảnh hưởng) ta có đồ thị sau

Bước 6: Thiết kế hệ thống

• Xác định air injection hay extraction

• Xác định tốc độ khí trong ống

• Xác định đường kính khu vực ảnh hưởng

• Chọn máy thổi và phụ kiện kèm theo

• Chọn thiết bị quan trắc

Bước 6: Thiết kế hệ thống

• Xác định tốc độ khí trong đường ống

Dạng đồ án Bể phản ứng Bioreactor

• Các thông số thiết kế:

• Giá trị nhiệt độ, pH và C/N tối ưu [12]:

• Nhiệt độ: Lên men ấm là 25-350 C; lên men nóng là 50-550 C

• pH: 6,8 – 7,2.

• C/N: 20/1 – 30/ 1

• Xem xét tỉ lệ C/N của chất thải rắn đã có tỉ lệ C/N hợp lý chưa?

• b Tỉ lệ chất khô (TS) trong vật liệu hữu cơ:

• Giá trị TS cho công nghệ ướt là 8% - 10%, công nghệ khô là 20 – 40%

• Xác định TS (kg/ngày).

• c Độ ẩm của vật liệu hữu cơ, lượng nước phối trộn (kg/ngày) và công suất xử lý Q (kg/ngày)

• Xác định công suất xử lý Q của 1 bể kỵ khí;

• Tính toán độ ẩm trung bình của vật liệu hữu cơ;

• - Theo giả thiết về mặt cắt ngang ở trên: Vgs + Vf = 80% V

=> tính V

Thiết kế bể phản ứng

- Tính thể tích phần chứa khí:

• Vgs= 50% sản lượng khí theo ngày = 50% x TS x sản lượng khí/kg TS

• Hoặc Vgs= 50% sản lượng khí theo ngày = 50% x VS x sản lượng khí/kg VS

• (Sinh viên tự tìm sản lượng sinh khí của vật liệu hữu cơ, gợi ý VS = 80% TS, sản lượng sinh khí là 0,4 m 3 /kg VS).

- Xác định D và V3(theo các giả thiết trong mục 3.2).

• V3= . => tính H

- Tính các kích thước hình học còn lại (f1, f2, L, R1,R2, V1).

- Tính các thể tích phần thu khí Vc, thể tích bùn chín Vs.

Thiết kế bể phản ứng

• Đường ống nạp liệu và thu khí [13]

• - Phần này chỉ tính toán với công nghệ nạp liệu liên tục.

• - Vận tốc trong ống đẩy bơm vb= 0,5 m/s.

• - Nhiệt dung riêng có vật liệu hữu cơ trong bể phản ứng là: Cv= 4,2 kJ/kg 0 C

• - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm bể là λ v = 0,05 W/m 0 C

• - Chiều dày của tường bể phản ứng: s (chọn s = 0,11 m)

• - Mật độ dòng nhiệt qua 1 m 2 tường vào bể phản ứng (hệ số trao đổi nhiệt bề mặt trong bể) là: 𝛼 pư = 4000 W/m 2 0 C

• - Mật độ dòng nhiệt qua 1 m 2 tường ra ngoài môi trường là: 𝛼 m = 400 W/m 2 0 C

• => Hệ số trao đổi nhiệt tổng cộng của bể phản ứng là:

• - Nhiệt độ nước đưa vào cấp nhiệt cho bể phản ứng là T v = 70 0 C, nước ra khỏi bể có nhiệt độ T r = 60 0 C => ∆𝑇 = T v - T r

• - Chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường cấp nhiệt và vật liệu hữu cơ là

• Trong đó, Tv là nhiệt độ ban đầu của vật liệu hữu cơ

- Nhiệt lượng mất đi do quá trình trao đổi nhiệt với môi trường bênngoài:

• Trong đó:

• + Tm là nhiệt độ môi trường vào mùa đông

• Trong đó vnlà vận tốc nước trong ống cấp nhiệt, chọn vn= 1 m/s

- Chiều dài ống cấp nhiệt

• Công nghệ khô (ví dụ công nghệ Dranco của Bỉ) không nhất thiết phải khuấy trộn trong bể phản ứng Đây chính là ưu điểm của công nghệ khô.

 Chọn máy khuấy thích hợp cho thể tích bể phản ứng (nếu cần)

• Công suất của một máy khuấy:

• Pk= 1,3 x Nekx ρdx nk3 x Dk (2.54)

• Năng lượng khuấy trộn: Pk’ = nk’ x Pkx tk

Khuấy trộn trong bể phản ứng [13]

• Theo kinh nghiệm, với bể phản ứng hình trụ ngang thể tích 500 m 3 cần tối thiểu 2 máy khuấy trộn (đường kính cánh khuấy là Dk= 0,5 m, hệ số Newton Nek= 0,5, tốc độ khuấy nk= 150 vòng/phút) Một máy khuấy trộn đều chất lỏng trong bể phản ứng, một máy khuấy dùng để phá lớp váng trên mặt chất lỏng Các máy khuấy hoạt động trong thời gian tk= 5 – 10 phút/giờ Các máy khuấy đặt chìm trong chất lỏng và có thể thay đổi chiều cao khuấy trộn.

• Công nghệ khô (ví dụ công nghệ Dranco của Bỉ) không nhất thiết phải khuấy trộn trong bể phản ứng Đây chính là ưu điểm của công nghệ khô.

 Chọn máy khuấy thích hợp cho thể tích bể phản ứng (nếu cần)

• Công suất của một máy khuấy:

• Pk= 1,3 x Nekx ρdx nk3 x Dk (2.54)

• Năng lượng khuấy trộn: Pk’ = nk’ x Pkx tk

• Trong đó: nk’là số máy khuấy

Bồn chứa khí gas

• c Bồn chứa khí gas cần làm bằng chất liệu nhựa, có hình tròn, hình trứng hoặc hình trụ Bồn chứa khí gas có thể nằm ngay trên bể phản ứng hoặc đặt tách biệt

• Mối quan hệ giữa thể tích bể phản ứng kỵ khí (V) và bồn chứa khí gas (VGS) là:

• V/VGS = 3:1 – 10:1, giá trị thường dùng là 5:1 hoặc 6:1

•  Tính VGS và lựa chọn kích thước bồn chứa khí

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu

Các bản vẽ mẫu