Đo và kiểm tra môi trường

PGS TS PHẠM THƯỢNG HÀN NHẢ XUẤT BẢN GIÁO DỤC P G S TS P H Ạ M T H Ư Ợ N G H À N B O V M À Ỏ K I T I Ể R M lT Ò T N R G (Tái b ản lầ n th ứ nhát) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC A Công ty cổ phẩn sách Đại học - Dạy nghề - Nhà xuất Giáo dục giữ qiryểm công bố tác phẩm ' ' V « V Mọi tổ chức, cá nhân muốn sử dụng tác phẩm hình thức phải đồng ý Icủa’ chủ sở hữu tác giả 04 - 009/C X B /48 - 17/GD M ã số : K y - DA)I Jlo e L n i đ ầ u , Môi trường vấn đe rẩl thời nước ta giới Sự hoại động phát triển lồi người đưa vào mơi trường khoáng 2000 chất độc hại đú hình thức làm cho mòi irườnẹ bị ô nhiễm nặng nề, đe doạ sốna người Nhận thức mối hoạ đó, hội nghị quốc tế vể môi trườn8 khắns đ ị n h t ầ m q u a n t r ọ n g c ù a CÔĨ12 tác b o v ệ m ó i t r n e phạm vi toàn cầu Ớ nước ta, cơng tác kiêm sốt mỏi trường có quan tâm bước từ 1985 Tuy nhiên, nhìn c h u n s yếu [ 1J Đê phục vụ cho cơng tác kiếm sốt mơi trư n a, sách “ Đ o va kiếm tro mòi trường" lài liệu phục vụ cho cơng tác eiána dạy trườne Đại học, Cao đẳng Trung cấp cũniì độc triá có quan tàm đến lĩnh vực môi trường Sách cồm chương: ch iử ỉiiụ I ■ Tòiìi> Í/IUIH vé Iiliìễm mơi trưởng (')' niiớc 1(1 Đề cập đến tình hình ỏ nhiỗm môi trườn II ỏ' nước ta, nguyên nhân gày ô nhiễm, điều kiện tự nhiên xã hội chi phối lình trạng mơi trường Clitf(fni> M o n ito riiH Ị m õ i In rờ iiíỉ Nêu lên khái niệm cư bán vê monitorinu mơi Irường hệ thống im)i;itorina môi trường thê iỉiới nước ta Giới thiêu • cấu trúc chunc «_ thống c đo VÌI kiêm tra ỏnhiễm mơi Irườna Chiíơỉìi* C n iỊ nghệ clo vù kiểm Ịra chút ỏ ỉilìichn m ỏi Inío^iy kh ÌỊ> khí Đó chất S 2, N X, c o , C O 9, C H 2, C H 4, bụi, mưa axit gây nhiễm khơng khí Chương Cơng nghệ kiểm tra chất qây ỏ nhiễm môi írườtìiị nước Bao gồm hai lĩnh vực: - Đo định lượng: đo lưu lượng, mức, lưu tốc v.v chất thải - Đo định tính: đo DO, COD, BOD, pH, độ đục v.v l thông sô gây ô nhiễm nước Chương Các phương p h áp x lý ô nhiễm m ôi trường Để cập đến phương pháp xử ỉý nước thải thực tế: phương pháp học, phương pháp hố học phương pháp sinh học Đê có số liệu sát thực ô nhiễm môi trường cũng, hệ thống monitoring môi trường nước ta, chúng tơi xin phép trích dản tài liệu [1] TS Đỗ Hồi Dương trung tâm Thơng tin tư liệu khoa học công nghệ quốc gia ấn hành nãm 1996 chương Đây môn học cần thiết cho sinh viên c c trường Đại học, Cao đẳng Trung cấp mà cho tất người q u a n tâm đến lĩnh vực môi trường, vấn đề thời Lần đầu xuất bản, sách khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc, g ố p ý xin gửi về: Công ty c ổ phần Sách Đại học Dạy nghề - Nhà xuất bân Giáo dục, 25 Hàn Thuyên, Hà Nội Điện thoại: 04.38264974; gọi trực tiếp cho tác giả theo số: 912 346 632 Xin chân thành cảm ơn T Á C GIẢ TỔNG QURN Ô NHllm MÔI TRƯỜNG Ở NƯỚC TA 1.1 Đ Ặ T V Ấ N Đ Ể Ngày nay, hoạt.động người nhằm thực mục tiêu phát triển quốc gia khác tác động đến tồn mơi trường thiên nhiên hành tinh chúna ta Việc phát triển đỏi với cạn kiệt tài nauyên thiên nhiên giám sút chất lượng môi trường sống, đe doạ trực tiếp đến sức khỏe người hệ sinh thái Theo thống kê chưa đầy đú, phát triển văn minh nhân loại đưa vào mơi trường khống 2000 chất độc hại Các mơi trường khơng khí, nước ngọt, nước đại dương, đất, lương thực, thực phẩm bị ô nhiễm Tầng o/.on bảo vệ Trái Đất bị phá huỷ, khí hậu Trái Đất đanẹ biến đổi khóne thuận lợi, nóng lên tồn cầu hình thành chất khí nhà kính mực nước biến dâng cao đe doạ nhấn chìm phần lãnh thổ ven biển Do đó, việc bảo vệ mơi trường khỏi bị ô nhiễm chiến lược có tầm quan trọng đặc biệt mơi quan tâm hàng đầu khơníí chi địa phướng, quốc gia hay khu vực mà cúa ca cộng đồng giới Bảo vệ môi trường vân đổ rộng lớn mang tính tồn cầu Đê có dược tranh ổ nhiễm môi trường, trước tiên ta xét đốn tình hình nhiễm mơi trườne nước ta Đó mơi trường nước, khí đất Mức độ ỏ nhiễm môi trường phụ thuộc nhiều vào nguồn chất thải Đó nguồn thái Ihiên nhiên nguồn thải nhãn tạo Đê có số liệu sát thực, chúng tơi xin trích dẫn tài liệu tham kháo số [ l ] cúa Trung tâm Thông tin tư liệu Khoa học Công nghệ quốc gia, Bộ Khoa học Công nghệ 1.2 C ÁC NGUỒ N C H A T TH Á I 1.2.1 Nguồn thải thiên nhiên Là nguồn thái sinh tưựna tự nhiên a) Đoi với m trườn ụ klìòiiíỊ khí: Đó q trình phong Iho đất đá phân h chất hữu cơ, chất có san tự nhiên đurợc đưa vào khơng khí, bụi, chất xạ tự nhiên, sán phẩm hoạit đ o n lì núi lửa Hầu hết chất thái dược đưa vào khỏne khí q|uai lớp tiếp xúc khơng khí, đất nước Ví dụ: Vùng lúa nước đ.ầim lầy chất thải khí mêtan (CH4), núi lửa đưa vào khơng khí mộti luvợng lớn bụi, khí SO-, kim loại nặng b) Đói với mơi trườiìiỊ nước: Các chất t h i tự nhiên xàm nh ập vào môi trường nước đa dạng Các chất'thái khơng khí cu ối ị đưa vào nguồn nước mưa, mặt đất ln có N,ần chất độc hại phóng xạ, kim loại nặng chì, đồng, mangam tthuy ngân chất hữu phân huỷ xác sinh vật, chất nà y nước mưa đưa vào nguồn nước Do vậy, mức độ ô nhiễm lớn xuất hiiệin nơi tập trung nước lưu vực vào thời kỳ đầu mùa mua 1.2.2 Nguồn thải nhân tạ o Nguồn thái trọng môi trường nhãn tạo người tạo nliiềm mghiiêm khí, nước đất a) Đổi với m trườm’ khơiìiị klìí Có hàng trăm loại chất Ihái khác đưa vào khơng kvhí với khối lượng lớn Mức độ thái hoạt động người lăino lèn ngày cao phụ thuộc vào gia tăng dân số nhu cầu Iruiiíg h ình cho người Hiện nay, hàng năm, khí quyến nhận khống 200 triiệu lưu huỳnh từ nguồn thái, tổng số 90% đlốt nhiên liệu hoá thạch tạo Các chất thái người nhóm chính: Đó nguồn thái sinh hoạt, nguồn thái công nghiệp tạo chia làim nguồn thái nông nghiiệpi Neuồn thái sinh hoạt: Các chát ỏ nhiềin ironiỉ sinh hoạt yếu trình phán huý cá: cliât Ihiii sinh hoạt phân, rác Khí thai chủ yếu cúa trình phân huv chái thái sinh hoạt khí CH4, NU , Niiồi châì thái sinh hoạt việc tlùtm than cui đe nấu ăn tạo kế ca khí C Lượna chất thái lớn yếu tập tru nu ứ vùng dán cư đônii đúc thành phố, thị xã khu vưc dó nucr dân cư ngoại thành Nhìn chung, ~ cr chất thái sinh hoạt kh >11e tác động đáng kể vào việc làm thay dổi tính chất cứa mơi trường kh.‘)H2 khí nhưna có ánh hướne xâu tới sức khỏe n«ưừi khơng điực xử lý lõì Nguồn thái nơng ntỉhiệp: Chất thái trona nón nghiệp đưa vào kliơna khí theo hai hình thic, yếu chất phát sinh từ sán phẩm phế thái cúa nông n siiệ p khí CO t, CH chất phát sinh trona sử dụna phân bón, thiỗc trừ sâu đưa vào khí quyến phun rái chúng thỏ na q u phán ứnu thứ cấp dể tạo chất khí Chắng hạn, phàn đạm tạo nước Trong mỏi trường nước, chất Rây ô nhiễm tiềm tàng đa dạng Hầu hết chất thái khơne khí bụi, chất khí SOi, NOx, v.v cuối cù n e đưực dưa vào mồi trường nước Quá trình di chun tù' mơi trường khơng khí vào mỏi trường nước chất thải thục sau: Chất thai lắng đọng mặt đất tác dụng trọng lực nươc mua rửa trôi đưa vào nguồn nước Chất thái hoà lần vào nước mưa bị giọt nước mưa kéo theo trone trình rơi xuống đất ĐC & K T MOI TRƯƠNG A trình va chạm hạt bụi với sợi vải làm hạl bụi bị lắng Các hạt bụi khơng có khả thấm khí nên dòng khí qua lỗ rỗng vải có hạt bụi có dòng khí chuyển động theo nhiểu hướng khác Các hạt bụi có kích thước lớn, khối lượng chúng lớn chịu ảnh hưởng lực qn tính nên trì hạt bụi chuyển động theo hướng thẳng, Tuy nhiên, chúng khắc phục trở lực ma sát dòng đê chạm vào sợi vải bám Các hạt bụi có kích thước nhỏ bị dòng khí theo chuyển động bao quanh sợi Sở dĩ hạt bụi va đập vào sợi chuyển động nhiệt, ảnh hướng lực qn tính nhỏ nên hạt bụi bám vào sợi vải 5.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP x LÝ NƯỚC THẢI Vấn đề xử lý nước thải bao gồm nước thải công nghiệp nước thải công cộng vấn đề lớn, đòi hỏi đầu tư lớn từ Nhà nước cơng ty cơng nghiệp có nước thải Trong phạm vi môn học, không để nhiệm vụ xử lý nước thải, yêu cầu thực tế, thấy cần thiết phải đề cập đến phương pháp đơn giản sơ phương pháp đại đòi hỏi phí lớn 5.3.1 Tổng quan c c phương pháp để xử lý nưdc thải 5.3.1.1 Phương ph áp xử lý học Phương pháp xử lý học sử dụng nhằm mục đích tách chất khơng hồ tan phần chất dạng keo khỏi nước thải Những cơng trình xử lý học bao gồm: - Song chấn rác, chắn giữ cặn bẩn có kích thước lớn hay dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác, v.v gọi chung rác Rác chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đổ trở lại trước song chắn rác chuyển tới bể phân huỷ cặn (bể metanten) Trong thời gian gần đây, người ta sử dụng loại song chắn rác liên hợp vừa chắn giữ vừa nghiền rác - Bể lắng cát, tách chất bẩn vơ có trọng lượng riêng lớn nhiều so với trọng lượng riêng nước thải xỉ than, cát v.v khỏi 186 24 ĐO & KT MÔI TRƯỜNG.B nước thái Cát từ bê lắng cát đưa phơi khô sân phơi cát khô thường sử dụng lại cho mục đích xây dựng - Bể lắng, để lách chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn trọng lượng riêng nước Chất lơ lửng nặng từ từ lắng xuống đáy, chất lơ lửng nhẹ lên mặt nước Dùng thiết bị thu gom vận chuyển chất bẩn lắng (ta gọi cặn) lên cơng trình xử lý cặn - Bế vớt dầu mỡ thường áp dụng xử lý nước thải có chứa dầu inỡ (nước thái công nghiệp), nhằm tách tạp chất nhẹ Đối với nước thái sinh hoạt hàm lượng dầu mỡ khơng cao việc vớt dầu mỡ thực bể lắng nhờ thiết bị gạt chất - Bê lọc nhằm tách chất trạng thái lơ lửng, kích thước nhỏ bằne cách cho nước thải qua lớp lọc đặc biệt qua lớp vật liệu lọc, sử dụng chủ yếu cho số loại nước thải công nghiệp Phương pháp xứ lý học loại bỏ đến 60% tạp chất khơng hồ tan có trone nước thái sinh hoạt giảm BOD đến 20% Đê tăng hiệu suất công tác cơng trình xử lý học dùng biện pháp thốnq 1ÍỊĨĨ sơ bộ, thốm> í>ió dơng tụ sinh h ọ c, hiệu xử lý dạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng 40 H- 45% theo BOD Trong số cơng trình xử lý học phải kể đến bê’ tự hoại, bể láns hai vỏ, bể lắng có ngăn phân huỷ cơng trình vừa để lắng vừa đê phân huỷ cặn lắng Nếu điều kiện địa phương cho phép sau xử lý học nước thái khử trùng xá vào nguồn, thơng thường xử lý học chi giai đoạn xử lý sơ trước cho trình xử lý sinh học 5.3.1.2 Phương pháp xử lý hoá - lý Thực chất phương pháp xử lý hoá học đưa vào nước thải chất phán ứng dể gây tác động với tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành chất khác dạng cặn chất hồ tan khơng độc hại hay gây nhiễm mơi trường V í dụ, phương pháp trung hồ nước thải chứa axit kiềm, phương pháp oxi hoá v.v 187 Các phương pháp hoá lý thường ứng dụng đê xứ lý nưức thái keo tụ, hấp thụ, trích ly, bay hơi, tuyên Căn vào điều kiện địa phương yêu cầu vệ sinh mà phương pháp hoá lý giải pháp cuối giai đoạn xử lý sơ cho giai đoạn xử lý 5.3.1.3 Phương pháp xử lý sinh học Dựa vào sống hoạt động vi sinh để oxi hoá chât bẩn hữu dạng keo hồ tan có nước thải Những cơng trình xử lý sinh học phân thành nhóm: - Những cơng trình q trình xử lý thực điều kiện tự nhiên - Những cơng trình q trình xử lý thực điều kiện nhân tạo Những cỏng trình xử lý sinh học thực điều kiện tự nhiên là: cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học v.v Quá trình xử lý diẻn châm, dựa chủ yếu vào nguồn oxi vi sinh có đất nước Những cơng trình xử lý sinh học thực điều kiện nhân tạo là: Bể lọc sinh học (Biơphin), bể làm thống sinh học (Aeroten) v.v Do điều kiện tạo nên nhân tạo mà trình xử lý diễn nhanh hơn, cường độ mạnh Quá trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo đạt mức hồn tồn (xử lý sinh học hoàn toàn) với BOD giảm tới 90 H- 95% khơng hồn tồn với BOD giảm tới 40 -ỉ- 80% Giai đoạn xử lý sinh học tiến hành sau giai đoạn xử lý học Bể lắng sau giai đoạn xử lý học gọi bể lắng đợt I Để chắn giữ màng sinh học (sau bể Biơphin) bùn hoạt tính (sau bể Aeroten) dùng bể gọi bể lắng đợt II Trong trường hợp xứ lý bể Aeroten thường đưa phần bùn hoạt tính trở lại bể Aeroten để tạo điều kiện cho cơng trình đạt hiệu cao Phần bùn hoạt tính lại gọi bùn hoạt tính dư, thường dưa tới bể nén bùn đê làm giám thể tích trước đưa vào bế metanten để thực trình lên men Quá trình xử lý sinh học điều kiện nhân tạo không loại trừ triệt để loại vi khuẩn, vi trùng gây bệnh Bởi vậy, sau giai đoạn xứ lý sinh học điều kiện nhân tạo cần thực giai đoạn khử trùng nước thái trước xá vào nguồn Trong trình xử lý nước thải phương pháp tạo nên lượng cận đáng kể (bằng 0,5-e-1% tổng lưu lượng nước thải) Các chất lơ lửng khơng hồ tan bể lắng đợt I gọi cặn tươi; cặn giữ lại bế lắng II gọi màng vi sinh (sau bế Biôphin) bùn hoạt tính (sau bè' Aeroten) Nói chung, loại cặn có mùi thối khó chịu (nhất cận tươi) nguy hiểm mặt vệ sinh Do vậy, thiết phải xử lý cặn thích đáng Để giảm hàm lượng chất hữu cặn để đạt tièu vô sinh thường áp dụng phương pháp xử lý sinh học kỵ khí cơng trình tự hoại, bể lắng hai vỏ bể metanten - Bể tự hoại bể lắng hai vỏ thực đồng thời hai nhiệm vụ: lắng cận lên men cặn lắng - Bê’ Metanten cơng trình tương đối đại chí ứng dụng để lên men cặn lắng Đơi bể sử dụng để xử lý sơ nước thái cơng nghiệp có nồng độ ô nhiễm cao Đê giảm độ ẩm cặn lên men thường sử dụng công trình: hố bùn (đối với trạm xử lý nhỏ), sân phơi bùn, thiết bị sấy khô học, lọc chân không, lọc ép lượng cặn lớn sử dụng phương pháp sấy nhiệt 5.3.2 Sơ đồ c ô n g nghệ trạm xử lý nưốc thải Dây chuyền công nghệ xử lý tổ hợp cơng trình, nước thải xứ lý bước theo thứ tự tách cặn lớn đến cặn nhỏ, chất khơng hồ tan đến chất keo hoà tan Khử trùng khâu cuối Việc lựa chọn dây chuycn công nghệ toán kinh tố kỹ thuật phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: - Thành phần tính chất nước thải - Mức độ cần thiết làm - Các yếu tố điều kiện địa phương, lượne, tính chất đất đai, diện tích khu xây dựng trạm xử lý, lưu lượng nước thải, công suất nguồn v.v Khơng thể có sơ đồ mẫu áp dụng cho nhiều trường hợp Ví dụ, nước thải đối tượng thoát nước, nước thải sau xử lý xả vào nguồn không dùng vào mục đích cấp nước sinh hoạt khác với điều kiện xả vào nguồn cấp nước sinh hoạt Dây chuyền cơng nghệ trạm xử lý hồn chỉnh chia làm khối: Khối xử lý học: Nước thải theo thứ tự qua song chán rác, bể lắng cát bể lắng đợt I Khối xử lý sinh học: Nước thải theo thứ tự qua khối xử lý học, cơng trình xử lý sinh học, bể lắng đợt II Khối khử trùng: Nước thải sau qua khối xử lý học khối xử lý sinh học hồ trộn chất khử trùng bể trộn, bể tiếp xúc Phản ứng khử trùng diễn bể tiếp xúc Sơ đồ tổng quát dây chuyền công nghệ trình bày hình 5.5 Chỉ trường hợp trạm xử lý quy mô lớn yêu cầu vệ sinh cao áp dụng sơ đồ xử lý Đối với trường hợp cho phép giảm mức độ xử lý trạm có cơng suất nhỏ, sơ đồ đơn giản Sau số ví dụ: - Khi cần xử lý học, chủ yếu tách khỏi nước thải chất cặn bẩn dạng khơng hồ tan khơng có khối II - Khi cơng suất trạm 5000m 3/ngày đêm, song chắn rác trạm bơm thiết kế với khe hở 16mm, trạm xử lý khơng xây dựng song chắn rác Khi công suất trạm