Chuong 4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC và nƯỚC THẢI

Bài giảng Công nghệ môi trường Giảng viên : GS.TS Đặng kim Chi Viện KH & CN Môi trường – ĐHBK Hà nội Hà nội 2-2009 CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC nƯỚC THẢI CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC nƯỚC THẢI I Khái niệm Nước cấp -Dùng cho sinh hoạt, sản xuất -Nguồn nước cấp: nước mặt, nước ngầm Muốn xử dụng nước theo nhu cầu phải xử lí Nước thải -Là nước phát sinh sau sử dụng nước cấp -Nước thải sinh hoạt: chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ, SS, coliform… -Nước thải sản xuất: thành phần phụ thuộc đặc thù sản xuất -Cách phân loại khác: Nước thải đô thị, nước thải bệnh viện, nông nghiệp… -Muốn xả lại vào nguồn tiếp nhận phải xử lý CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước pH pH= -log[H+] -pH thay đổi dẫn đến thay đổi thành phần nước VD: pH4 Pb2+, Zn2+, Al3+, Cd2+ -pH làm tăng giảm vận tốc phản ứng hóa học nước Độ axit độ kiềm -Là xuất axit vơ (có nhiều nước ngầm chảy qua lớp khoáng chứa chất lưu huỳnh) CO2 -Độ kiềm: Hydroxit (tính kiềm mạnh), bicacbonat (tính kiềm yếu), cacbonat Độ kiềm ảnh hưởng đến sống sinh vật độ cứng nước -Độ axit: Do axit vô H2SO4, HNO3, HCl Do CO2 CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) Mầu sắc -Màu thực: Màu chất hữu cơ, nhiều chiết thực vật gây nên (tảo, chất hữu gây ô nhiễm có màu) Màu khó tách -Màu biểu kiến: Do chất vô gây nên Màu dễ xử lý Độ đục -Do hạt rắn lơ lửng, chất hữu phân rã -Đơn vị tính: 1mg SiO2/1l nước CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) Hàm lượng chất rắn nước -Là phần chất rắn bao gồm: chất vô cơ, chất hữu cơ, chất hữu tổng hợp -Tổng chất rắn (TS): trọng lượng khơ tính mg phần lại sau bay lít nước nồi hấp thủy, sấy khô 103oC trọng lượng không đổi -Chất rắn huyền phù (SS): chất rắn dạng lơ lửng nước, tính trọng lượng khơ phần chất rắn lại giấy lọc sợi thủy tinh lọc lít mẫu nước, sấy khô 103oC trọng lượng không đổi Đơn vị: mg/l -Chất rắn hòa tan (DS): DS=TS-SS (mg/l) -Chất rắn bay (VS): Trọng lượng nung chất rắn huyền phù 550 oC -Chất rắn lắng: lượng thể tích tính ml phần chất rắn có lít nước mẫu lắng xuống sau khoảng thời gian xác định (thông thường 1h) CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) Độ cứng nước -Độ cứng vĩnh cửu (phi cacbonat): Ca2+, Mg2+ muối sunfat clorua gây nên Sau đun khơng độ cứng -Độ cứng cacbonat: muối MgCO3, CaCO3 sau đun tạo cặn lắng tách→độ cứng tạm thời Hàm lượng Mn, Fe nước -Do hòa tan Fe, Mn có nước ngầm -Tạo mầu, mùi tanh, tắc đường ống: Mn2+→Mn4+ Mn+O2→MnO2↓đen Fe2++O2→Fe3+ ↓nâu đỏ CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) Hàm lượng oxi hòa tan (DO) -Là lượng oxy khơng khí hòa tan nước, tham gia trình trao đổi chất, tái sản xuất vi sinh vật, động vật nước -DO thấp: nước có nhiều chất hữu nhiễm tiêu thụ nhiều O2 -DO cao: nhiều rong tảo, tham gia trình quang hợp giải phóng O2 CHƯƠNG IV: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI II Một số thông số đánh giá chất lượng nước ( tiếp) BOD: nhu cầu oxy sinh hóa -BOD tăng→lượng oxy cần dùng cho oxy hóa chất hữu tăng→chất hữu tăng -Đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu (VSV) nước Đơn vị: mgO2/l 10 COD: nhu cầu oxy hóa học -Đặc trưng cho ô nhiễm hữu BOD5mg/cm3 Là vi lượng nước có khả tích tụ thể sống Vd: Pb, Fe, Hg, Cd, Zn, Mo, Sn, Cr… CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nguyên liệu Kéo sợi, chải đánh ống H2O, tinh bột, phụ gia,hơi nước Hồ sợi Nước thải Tinh bột Hoá chất Dệt vải H2O, tinh bột, phụ gia,hơi nước NaOH, nước Giũ hồ H2SO4, nước, chất tẩy Xử lý axit, giặt Nấu NaOH Nước thải Hồ tinh bột, thủy ngân Nước thải Nước thải Tẩy trắng H2SO4, nước, chất tẩy NaOH, hoá chất đặc trưng Giặt Nước thải Làm bóng Nước thải Nhuộm, in hoa H2SO4, nước, chất tẩy Hơi nước, hồ tinh bột Giặt Nước thải Hoàn tất Nước thải Sản phẩm CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b Đặc điểm nước thải - Chất hữu hoà tan ( dung dịch nhuộm, màu, độ đục) - pH lớn (có độ kiềm cao), nhiều chất rắn lơ lửng (xơ, sợi) - Nhiệt độ nước cao (làm mát nước, ngưng tụ nước) - Chất vô hoà tan (kim loại nặng, muối, axit, bazơ) c Lựa chọn phương pháp xử lý - Phân luồng nước thải Nước ngưng tụ từ nước  Tuần hoàn lại (1) Nước giặt lần cuối (2) Nước nhuộm, nước giặt lần đầu (dòng nhiễm nặng) - Phương pháp xử lý (1): tuần hoàn lại (2): Xử lý sơ (lắng, lọc) tuần hoàn lại với nước giặt lần cuối - Xử lý theo cấp 1, 2, nước nhuộm Phương pháp học: Sàng, lắng, lọc Phương pháp hố lý: Trung hồ kiềm, đơng – keo tụ để khử màu Oxi hoá, hấp thụ xử lý bậc Phương pháp sinh học xử lý chất hữu hoà tan nhuộm Phương pháp màng để thu hồi hợp chất hồ tổng hợp CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI d.Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm Nước thải Bể điều hòa H2SO4 Trung hòa kiềm Bể sinh học hiếu khí Lắng Bùn Gia nhiệt Hấp phụ Lắng Chất keo tụ Bùn Keo tụ, kết tủa Lắng Lọc Làm mềm nước Thẩm thấu Bể chứa Xả Cho mục đích khác Bùn Xử lý bùn CHƯƠNG IV: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Công nghệ xử lý nước thải giấy a Sơ đồ công nghệ sản xuất Nguyên giấy liệu (tre, nứa, gỗ) Nước rửa Gia công (chặt, phân loại) Nước thải Bùn, cát, lá, cánh Hợp chất nấu bột Hơi nước Nấu bột Nước ngưng Dịch nấu (đen) Nước rửa Rửa bột Cô đặc, Nước đốt rửa Nước thải có độ màu cao COD, BOD cao Hợp chất tẩy Tẩy trắng Nghiền bột Nước thải Dầu Phèn Nước, hoi nước Xeo giấy Nước thải có chất lơ lửng, BOD Hơi nước Sấy giấy Nước ngưng Sản phẩm Nước ngưng CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b Đặc điểm dòng nước thải - Nhiều chất lơ lửng trình nghiền - Nước thải giấy có độ kiềm lớn, đặc biệt q trình nấu - Có nhiều chất hữu hồ tan có màu - Nước ngưng có nhiệt độ cao - Nhiều hố chất phụ gia c Phân luồng xử lý - Nước ngưng làm mát  tuần hoàn lại - Nước rửa nguyên liệu  chất bẩn lắng hồ thải nạo vét bùn -Nước nấu bột  BOD, COD cao, nhiệt độ  Tách dịch đen (lignin) xử lý riêng -Nước xeo giấy  lắng, lọc tuần hoàn (xử lý sơ bộ) - Nước vi sinh nhà xưởng, nước rò rỉ q trình sản xuất, nước sau - Nước sinh hoạt công nghiệp nhà máy xử lý chung d Chọn phương pháp xử lý -Phương pháp học: Sàng, chắn, lọc, lắng -Phương pháp hoá học: trung hồ, oxy hố để khử trùng, lọc màng, thẩm thấu - Phương pháp hóa lý: truyển nổi, đơng keo tụ - Phương pháp sinh học: phương pháp yếm khí, hiếu khí, phương pháp hồ sinh học CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Sơ đồ CN xử lý nước thải giấy NT1 NT2 NT3 Trạm bơm Sàng chắn rác Bể điều hòa Lắng sơ cấp Điều chỉnh pH Bổ sung dung dịch Bể xử lý yếm khí UASB Xử lý bùn Bùn Lắng Bổ sung dung dịch Bổ sung oxy khơng khí Bể sinh học hiếu khí Lắng thứ cấp Hồ sinh học Nguồn tiếp nhận Tuần hoàn bùn phần Bùn Xử lý bùn CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CN xử lý nước thải mạ kim loại Công nghệ mạ kèm dòng nước thải Vật cần mạ Làm học Mài nhẵn đánh bóng Dung mơi H2SO4, HCl, NaOH CuSO4, Cu(CN)2, NaCN NiSO4, H2BO3 Khử dầu mỡ Xử lý điện hóa Hóa học Nước chứa axit kiềm Nước thải chứa axit, đồng Mạ đồng Mạ Niken Mạ crom Axit, Niken Axit, Cr+3 Nước thải H2SO4, CrO3 Mạ kẽm CN-, axit, Zn+2 Zn(CN)2 NaOH NaCN HBO3 CHƯƠNG IV: CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI b Đặc điểm dòng thải Phân hóa thấp < axít > Chứa nhiều kim loại nặng hòa tan (độc hại) Có dầu mài, dung dịch hưu cơ, mơi trường tẩy rửa Có nhiều cặn tắn, bụi cát, vơ cơ, (gỉ oxít kim loại…) c Phân luồng dòng thải - Nước thải có nhiều dầu mỡ - Nước thải chứa Cr+3, Cr+ - Nước thải chứa Niken - Nước thải chứa Đồng d Phương pháp xử lý - Phương pháp học - Phương pháp hóa lý ( tuyển, đồng keo tụ ) - Phương pháp oxi hóa - khử: Chuyển chất hòa tan thành chất dễ tách - Phương pháp sinh học: Sử dụng thực vật, sinh vật để tách kim loại nặng dạng vi lượng khỏi nước - Phương pháp đổi ion: Thu lại kim loại nặng - Phương pháp kết tủa hóa học: ( phổ biến Việt Nam ) CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI * Sơ đồ xử lý Nước thải Bể chứa khác Điều hồ Điều chỉnh pH Hố chất Bể phản ứng Thiết bị lắng Hồ thực vật Nguồn tiếp nhận Bùn kim loại nặng Xử lý theo yêu cầu chất nguy hại CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt kết hợp nước thải công nghiệp Nước thải sinh hoạt Nước thải cơng nghiệp Bể điều hòa Tách độc chất Lắng sơ cấp Bể điều hòa lắng sơ cấp Bể trộn nước thải Bể xử lý NTSH (hiếu khí) Lắng thứ cấp Khử trùng Nguồn tiếp nhận Bùn thải Xử lý yếm khí tạo CH4 Tách nước khỏi bùn Bùn khơ Sơ đồ xử lý nớc thải cho nhà máy giặt thuộc công nghệ dệt may Hoá chất keo tụ Polime PAA Điều chỉnh pH tự động Bể Bể lắng lắng Bậc I Bậc I Bể Bể điều điều hoà hoà làm làm thoán thoán g g Bể Bể ph¶n ph¶n øngøngKeo tơ Keo tơ HÊp HÊp phơ phơ L¾ng L¾ng Lame Lame n n BĨ BĨ nÐ nÐ n n bïn bïn Läc Läc Ðp Ðp CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP Nguyên tắc a Xác định thành phần b Xác định yêu cầu xử lý : - Sinh hoạt - Công nghiệp c Lựa chọn phương pháp xử lý d Sơ đồ công nghiệp Sơ đồ công nghiệp xử lý nước ngầm thành nước cấp (VD ) CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giếng1 Giếng Khai thác Làm thoáng (đuổi khí hòa tan, bổ sung xy từ khơng khí) Khuấy Keo tụ tạo bơng Lắng Lọc nhanh Làm thống Bể nước Bơm lên tháp nước Cung cấp nước Giếng3 CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Xử lý nước bề mặt nước cấp Nước sông, hồ Kênh dẫn nước Lưới, song chắn rác Bổ sung chất keo tụ Khuấy nhanh Keo tụ tạo Lắng Lọc thô Lọc tinh Sục Ozon, Clo, nước Javen Khử trùng Bể chứa Sử dụng Bùn thải Tách chất rắn sau kết tủa Tách chất mịn Loại vi sinh vật gây bệnh ... khác 4, 0 35,0 960 40 0 Bia 10,0 16,0 40 0 840 Bánh mỳ 2,0 4, 0 48 0 960 Thịt đóng gói 15,0 20,0 600 800 Sản phẩm từ sữa 10,0 20,0 40 0 800 Whisky 60,0 80,1 14 400 19 200 Amoniắc 100,1 300,2 24 000... 40 0 19 200 Amoniắc 100,1 300,2 24 000 72 000 CO2 60,0 90,1 14 400 21 600 Lactose 600,5 800,6 144 000 192 000 Sunphua 8,0 10,0 920 40 0 Bột giấy 250,2 792,3 60 000 190 000 Giấy 120,9 158,5 29 000... phốtpho nước -Đây loại dinh dưỡng cho sinh vật: HPO42-, H2PO4-, PO43-, phôtpho hữu cơ, Poly P 12 Hàm lượng nito -Đây loại dinh dưỡng cho sinh vật: NH4+, NO3-, NO2-, N hữu cơ, N tổng 13 Hàm lượng kim