báo cáo tiểu luận môn học xử lý chất thải rắn

cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thảisinh hoạt.Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụthuộc vào loại công trì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

-BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

-XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

Hà nội - 2014

Lời nói đầu

Bảo vệ môi trường hiện nay là vấn đề bức thiết trên toàn cầu nhất là tại các nướcđang phát triển Nước ta đang trên đường hội nhập với thế giới nên việc quan tâm đếnmôi trường là điều tất yếu.Vấn đề bảo vệ sức khỏe cho con người, bảo vệ môi trườngsống trong đó bảo vệ nguồn nước khỏi bị ô nhiễm đã và đang được Đảng, nhà nước,

các tổ chức và mọi người dân đều quan tâm Đây là vấn đề không chỉ thuộc về mỗi cánhân mà còn là của toàn xã hội.

Để bảo vệ môi trường sống, bảo vệ nguồn nước thiên nhiên, bảo vệ cho tương laimỗi chúng ta thì cần có nhiều biện pháp khác nhau Trong đó biện pháp xử lý nguồnnước thải trước khi xả ra môi trường tự nhiên là một biện pháp tích cực và gần như bắtbuộc với hầu hết các tổ chức trong công tác bảo vệ môi trường hiện nay

Với sự phát triển công nghiệp và đô thị hóa nhanh chóng tại Việt Nam nói riêng vàtrên toàn cầu nói chung, thì nhu cầu về xử lý chất thải lỏng càng trở nên bức thiết.Chúng ta thấy có rất nhiều nơi khan hiếm nước và nhiều nguồn nước bị ô nhiễm gâybao tai họa, bệnh dịch chết người, phá hủy sinh thái và ảnh hưởng nặng nề tới nền kinh

tế Chính vì vậy việc nghiên cứu, tìm hiểu về nguồn gốc, thành phần của chất thải lỏngqua đó đưa ra các biện pháp xử lý phù hợp là vô cùng quan trọng

Trong quá trình thực hiện tiểu luận em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của cácthầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ và quản lý môi trường – Viện Khoa học và Kỹthuật môi trường, đặc biệt là giảng viên hướng dẫn trực tiếp PGS TS Lều Thọ Bách

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo đã giúp đỡ em hoàn thànhtiểu luận này

Với khả năng chuyên môn, kinh nghiệm thực tế và thời gian còn nhiều hạn chế nêntiểu luận này không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo,góp ý của quý thầy cô giáo và các bạn

Hà nội, ngày 13 tháng 10 năm 2014.

Nước thải sinh hoạt là nước đã được dùng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt,tắm rửa, vệ sinh nhà cửa, của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịchvụ, Như vậy, nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của conngười Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, bếpăn, cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thảisinh hoạt.

Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụthuộc vào loại công trình, chức năng, số lượng người

Lượng nước thải từ các cơ sở thương mại và dịch vụ cũng có thể được chọn từ15- 25% tổng lượng nước thải của toàn thành phố

Nước thải sinh hoạt có thành phần giống nhau ở các đô thị nhưng khác về hàmlượng, phương pháp xử lý giống nhau và xử lý sinh học được ưu tiên lựa chọn

Lưu lượng nước thải không điều hòa, phụ thuộc vào thời điểm trong ngày (Vd: lượng người trong khu đô thị, ) Số lượng người càng đông chế độ thải càng điều hòa

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 55 đến 65% tổng lượng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh Đồng thời trong nước thải còn có nhiều vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nước.

Nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ và chất dinh dưỡng, vì vậy nó là nguồn để các loại vi khuẩn gây bệnh phát triển Trong nước thải đô thị tổng số coliform từ 106

đến 109 MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100ml

Như vậy nước thải sinh hoạt của đô thị, các khu dân cư và các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng có khối lượng, hàm lượng chất bẩn cao, nhiều vi khuẩn gây bệnh là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trường nước

1.2 Nước thải công nghiệp

1.2.1 Nguồn gốc:

Nước thải công nghiệp được tạo nên sau khi đã được sử dụng trong các quátrình công nghệ sản xuất của các xí nghiệp công nghiệp Đặc tính ô nhiễm và nồng độcủa nước thải công nghiệp rất khác nhau phụ thuộc vào loại hình công nghiệp và chế

độ công nghệ lựa chọn Loại nước thải này có thể bị ô nhiễm do các tạp chất có nguồngốc hữu cơ hoặc vô cơ Trong thành phần của chúng có thể chứa các dạng vi sinh vật(đặc biệt là nước thải các nhà máy giết mổ, nhà máy sữa, bia, dược phẩm…), các chất

có ích cũng như các chất độc hại

Nước thải sản xuất từ:

- Trạm lạnh công nghiệp, làm lạnh thiết bị máy móc sản xuất

- Các trạm xử lý cục bộ nước thải của các xí nghiệp công nghiệp

- Nước thải sản xuất chưa qua xử lý cục bộ…

Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào: loại hình,công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy, Côngnghệ sản xuất ảnh lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo thành, chế độ xảthải và thành phần tính chất nước thải Áp dụng công nghệ tiên tiến và trang thiết bịcàng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm rất nhiều

1.2.2 Thành phần:

Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng và phức tạp Đa số nước thải sảnxuất đều chứa hỗn hợp chất bẩn Lượng chất bẩn trong nước thải của các xí nghiệpcông nghiệp nên được tính tương đương với nước thải sinh hoạt như sau:

- Chất thải theo BOD trong nước thải sản xuất 1 tấn giấy tương đương với chấtthải 100÷300 người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày

5

- Chất thải theo BOD trong nước thải sản xuất 45kg sợi nhuộm tương đươngvới chất thải 100 người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày.

- Chất thải theo BOD trong nước thải sản xuất 1000 lít bia tương đương vớichất thải 200 – 1000 người dân xả vào hệ thống thoát nước trong một ngày

1.2.3 Tính chất:

Nước thải chứa nhiều các chất độc hại, một số còn chứa kim loại nặng: Cr, Ni,

… nước thải lò giết mổ, chế biến thuốc phòng dịch gây nguy hiểm về mặt vệ sinh,bệnh dịch

PHẦN 2 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH LƯỢNG NƯỚC THẢI

NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT Ô NHIỄM CẦN XỬ LÝ

2.1 Lưu lượng nước thải tính toán

2.1.1 Nước thải sinh hoạt

10000

Nxq SH

Trong đó:

 N: Số dân của thành phố (người)

 qo: Tiêu chuẩn thải nước của thành phố (l/ng.ngđ)

2.1.2 Nước thải sản xuất:

xM q

Q SX

0

 (m3/ngđ)

Trong đó:

 qo: tiêu chuẩn thải nước của một đơn vị sản phẩm hoặc một đơn vị sản xuất

 M: Số đơn vị sản phẩm hoặc số đơn vị sản xuất trong một đơn vị thời gian

2.1.3 Lưu lượng nước thải toàn thành phố:

SX

SH Q Q

2.2 Xác định dân số tính toán:

tđ th

 M: Số lượng sản phẩm công nghiệp trong ngày

 gss, gBOD: Tiêu chuẩn chất lơ lửng hoặc BOD của 1 đơn vị sản xuất công nghiệp

 ass, aBOD: Tiêu chuẩn chất lơ lửng hoặc BOD của 1 người xả vào hệ thống thoát nước trong 1 ngày

2.3 Nồng độ các chất ô nhiễm cần xử lý.

7

CSH theo BOD hoặc theo hàm lượng chất lơ lửng được tính theo công thức:

q x a SH

C  1 1000 (mg/l hoặc g/m3)

Trong đó:

 a: Tiêu chuẩn tải lượng đơn vị (g/ng.ngđ)

 q: Tiêu chuẩn thải nước (l/ng.ngđ)

Nồng độ chất bẩn của hỗn hợp nhiều loại nước thải:

CN SH

CN CN SH SH

Q Q xQ C xQ C hh

C 

PHẦN 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ BẢN CHẤT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH

XỬ LÝ CHẤT THẢI LỎNG3.1 Phương pháp cơ học.

Nước thải công nghiệp cũng như nước thải sinh hoạt thường chứa các chất tan và không tan ở dạng hạt lơ lửng Các tạp chất lơ lửng có thể ở dạng rắn và lỏng, chúng tạo với nước thành hệ huyền phù

Để tách rời các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, thường người ta sử dụng các quá trình thủy cơ (gián đoạn hoặc liên tục): lọc qua tấm song chắn hoặc lưới, lắng dưới tác dụngcủa lực trọng trường hoặc ly tâm và lọc Việc lựa chọn phương pháp xử lý tùy thuộc vào kích thước hạt, tính chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức

độ làm sạch cần thiết

Mục đích của phương pháp cơ học này là tách các chất phân tán thô (d>0,01mm)đảm bảo cho các công trình xử lý phía sau hoạt động ổn định và không lắng cặn ởnguồn nước

Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn: Đây là bước xử lý sơ bộ, mục đích của quá

trình là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thông xử

lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn Đây là bước quan trọng đảmbảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống Trong xử lý nước thải đôthị, thường dùng các song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại

Còn trong xử lý nước thải công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn Song chắn được

đặt tại vị trí trước khi nước thải được đưa vào công trình làm sạc, tại đây các tạp vậtthô như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẩu đá, gỗ và các vật thải khác được giữ lại Songchắn có thể đặt cố định hoặc di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ.Thông dụng hơn cả là các song chắn cố định Các song chắn được làm bằng kim loại,đặt ở cửa vào của kênh dẫn, nghiêng một góc 60-75o Các thanh song chắn có thể cótiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp, thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử

dụng lưới lọc Lưới có kích thước lỗ từ 0,5 đến 1mm Khi tang trống quay, thường với

vận tốc 0,1 đến 0,5m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào

sự bố trí đường dẫn nước thải vào Các vật thải được cào ra khỏi bề mặt lưới bằng hệ

9

thống cào Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải củacông nghiệp dệt, giấy và da.

Quá trình lắng: được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi

nước Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực Để tiến hành quá trìnhnày người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau Trong công nghệ xử lý nướcthải, theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I, bể lắngtrong (cấp II) Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chấtrắn khác, còn bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải Các bểlắng đều phải thỏa mãn yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng

Lọc được ứng dụng để tác các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khỏi nước thải

mà các bể lắng không thể phân loại được chúng Người ta tiến hành quá trình tách nhờvách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại quá trình lọc có thểxảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trướcvách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn

Người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tién hành quá trình lắng chúng dướitác dụng của các lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy ly tâm

3.2 Các phương pháp hóa học và hóa lý.

3.2.1 Đông tụ và keo tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tácđược các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kíchthước quá nhỏ Để tác các hạt rắn đó một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cầntăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán lieen kếtthành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắnbằng lắng trọng lường đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến làliên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích thường gọi là quá trình đông tụ,còn quá trình tạo thành các hạt bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ

3.2.2 Trao đổi ion

Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏicác kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Cd, Mn…cũng như các hợp chất của asen,photpho, xyanua và các chất phóng xạ Phương pháp này cho phép thu hồi các chất cógiá trị và đạt được mức độ làm sạch cao Vì vật nó là một phương pháp được ứng dụngrộng rãi để tách muối trong xử lý nước thải

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi vớiion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau Các chất này gọi là cácionit, chúng không hòa tan trong nước Các chất có khả năng hút các ion dương từ

dung dịch điện ly gọi là cationit Những chất này mang tính axit Các chất có khả nănghút các ion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm Các chất trao đổi ion có thể làcác chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo

Có nhiều quan điểm khác nhau về cơ chế trao đổi ion Song quá trình này có thểxem như gồm các giai đoạn sau:

1 Di chuyển ion A từ nhân của dòng chất lỏng về tới bề mặt ngoài của lớp biêngiới màng chất lỏng bao quanh hạt trao đổi ion

2 Khuếch tán cáci ion qua lớp biên giới

3 Chuyển các ion đã qua biên giới phân pha vào hạt nhựa trao đổi

4 Khuếch tán ion bên trong hạt nhựa trao đổi tới các nhóm chức năng trao đổi ion

5 Phản ứng hóa học trao đổi hai ion A và B

6 Khuếch tán các ion B bên trong hạt trao đổi ion tới biên giới phân pha

7 Chuyển các ion B qua biên giới phân pha ở bề mặt trong của màng chất lỏng

8 Khuếch tán các ion B qua màng

9 Khuếch tán các ion B vào nhân dòng chất lỏng

Tốc độ quá trình tra đổi ion được quyết định bởi quá trình chậm nhất trong các giaiđoạn trên Đó là quá trình khuếch tán trong màng chất lỏng hay khuếch tán trong hạttrao đổi, còn quá trình phản ứng hóa học trao đổi ion xảy ra rất nhanh

3.2.3 Các phương pháp điện hóa

Người ta sử dụng các quá trình oxy hóa cực anot và khử của catot, đông tụ điện…

để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán Tất cả các quá trình nàyđều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải Cácphương pháp điện hóa cho phép lấy ra từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng các sơ

đồ công nghệ tương đối đơn giản và tự động hóa Không cần sử dụng các tác nhân hóahọc Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn

3.2.4 Phương pháp trung hòa

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa về pH khoảng6,5 đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiép theo.Trung hòa nước có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

+ Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm

+ Bổ sung các tác nhân hóa học

+ Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa

11

+ Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit…

Việc lựa chọn phương pháp trung hòa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ củanước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của các tác nhân hóahọc

Trong quá trình trung hòa, một lượng bùn cặn được tạo thành Lượng bùn này phụthuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sửdụng cho quá trình

3.2.5 Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo ở dạng khí

và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri… Trong quá trình oxyhóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách rakhỏi nước Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học, do đó quá trìnhoxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễmbẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác Ví dụ khử xyanuahay hợp chất hòa tan của asen

3.3 Các phương sinh học

Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũngnhư nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hòa tan và một số chất vô cơ như H2S,các sunfit, amoniac, nitơ…

Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của các vi sinh vật để phânhủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chấthữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quátrình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng vàsinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơnhờ vi sinh vật được gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa

Như vậy nước thải có thể được xử lý bằng phương pháp sinh học sẽ được đặctrưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD Để có thể xử lý bằng phương pháp này, nước thảisản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng

độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ sốBOD/COD≥0,5

Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên các cơ sở khác nhau.Song nhìn chung có thể chia chúng thành 2 loại chính như sau:

+ Phương pháp hiếu khí là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm vi sinh vật hiếukhí Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt

độ trong khoảng 20 đến 40oC

+ Phương pháp yếm khí là phương pháp xử dụng các vi sinh vật yếm khí

Trong xử lý nước thải công nghiệp, các phương pháp hiếu khi được ứng dụng rộngrãi hơn cả

3.3.1 Công trình xử lý hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

Cơ sở của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của đất và nguồnnước Các công trình đặc trưng: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học…

 Cánh đồng lọc

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánhđồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức độ xử lý nào đó thông qua quá trình

lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất- nước – thực vật của hệ thống

Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc đồng thời có thể đạt được 3 mục tiêu:

+ Xử lý nước thải

+ Tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước để sản xuất

+ Nạp lại nước cho các túi nước ngầm

So với các hệ thống nhân tạo thì việc xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần ítnăng lượng hơn Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc cần năng lượng để vận chuyển vàtưới nước thải lên đất, trong khi xử lý nước thải bằng các biện pháp nhân tạo cần nănglượng để vận chuyển, khuấy trộn, sục khí, bơm hoàn lưu nước thải và bùn… Do ít sửdụng các thiết bị cơ khí, việc vận hành và bảo quản hệ thống xử lý nước thải bằngcánh đồng lọc dễ dàng và ít tốn kém hơn Tuy nhiên, việc xử lý nước thải bằng cánhđồng lọc cũng có những hạn chế như cần một diện tích đất lớn, phụ thuộc vào cấu trúcđất và điều kiện khí hậu

 Ao hồ sinh học (ao hồ hiếu khí tự nhiên)

Đây là phương pháp xử lý đơn giản đã được áp dụng từ xa xưa Phương pháp nàylợi dụng quá trình tự làm sạch của hồ, lấy oxy nhờ sự khuếch tán không khí vào lớpnước mặt và ánh sáng mặt trời chiều rọi làm cho tảo phát triển thải ra oxy Để đảm bảoánh sáng qua nước, chiều sâu hồ thường nhỏ

3.3.2 Công trình xử lý hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

13