Đề cương Công nghệ môi trường

ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG I- Xử lý nước thải: Câu 1: Sơ đồ cấu tạo BLĐ, BLN, BL ly tâm: - Bể lắng đứng: +Nguyên ý hoạt động : Áp dụng cho awsnh nguồn nước có cơng suất Q 15000m3/ngày đêm - Bể Ly Tâm + nguyên lý hoạt động :nước chuyển động theo nguyên tắc từ phía tâm bể phía ngồi từ lên Bể có hệ thống gạt bùn đáy nên khơng u cầu có tốc độ lớn Áp dụng cho bể có cơng suất Q>= 20000m3/ngày đêm Câu 2: Nêu nguyên tắc hoạt động bể aerotank, biophin, UASB: aerotank Biophin UASB Nước thải trộn bùn hoạt tính vào bể, vào bể sục khí giúp vsv hỗn hợp phát triển tạo thành bùn lắng xuống bùn sau bề aerotank hoàn lưu lại Prud: ứng dụng cho hầu hết loại nước thải ô nhiễm hữu cơ, trường học, khu dân cư, bệnh viện,… - BOD:C OB= 0,5 - BOD:N: + Lọc sinh học sử dụng vi sinh vật để phân hủy hợp chất hữu thành CO2, H2O muối Khi bắt đầu tiến hành vi sinh vật có sẵn nguyên liệu mà sử dụng lớp lọc Vi sinh vật có vai trò quan trọng việc phân hủy dạng hợp chất hữu dẫn xuất halogen + Nguyên liệu lọc dùng cho trình lọc thường than bùn, đất, cacbon hoạt hóa polysterene sử dụng Sử dụng nguyên liệu lọc vô quan trọng phải cung cấp cho vi sinh vật dinh dưỡng, phát triển Quá trình xử lý nước thải phương pháp kỵ khí xảy (bùn + nước thải) tạo khí (70 – 80% CH4) Khí sinh từ lớp bùn dính bám vào hạt bùn với khí tự lên phía mặt bể Tại q trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy nhờ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5– 10% Bùn sau tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn cưa dẫn đến cơng trình xử lý Nước thải sau điều chỉnh pH dinh dưỡng dẫn vào đáy bể nước thải lên vận tốc nước thải đưa vào bể UASB trì khoảng 0.6 – 0.9 m/h ( bùn dạng bùn hạt ) pH thích hợp cho trình phân hủy yếm khí dao động khoảng 6.6 – 7.6 Các giai đoạn xảy trình kỵ khí – Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch hợp chất P = 100:5:1 Bể sử dụng nhiều ngành có hàm lượng CHC cao nước thải bia, giấy mặt sinh học, có dung tích hấp thụ tốt + Hệ thống lọc khí thải nơi chứa nguyên liệu lọc nơi sinh sản cho vi sinh vật Ở vi sinh vật tạo thành màng sinh học (biofilm), màng mỏng ẩm bao quanh nguyên liệu lọc trình xử lý tạo điều kiện cho vi khuẩn tiếp xúc với chất ô nhiễm khí thải để tiến hành thủy phân cao phân tử – Giai đoạn 2: Axít hóa – Giai đoạn 3: Methane hóa Giai đoạn chuyển từ sản phẩm methane hóa thành khí (CH4 CO2) nhiều loại vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch hợp chất cao phân tử Dưới tác dụng enzyme vi khuẩn tiết ra, phức chất chất không tan (polysaccharides, proteins, lipids) chuyển hóa thành phức đơn giản chất hòa tan (như đường, amino acid, acid béo) Quá trình xảy chậm Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt đặc tính dễ phân hủy chất Giai đoạn 2: Axít hóa Vi khuẩn lên men chuyển hóa chất hòa tan thành chất đơn giản acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S sinh khối Sự hình thành acid làm pH giảmxuống đến 4.0 Giai đoạn 3: Methane hóa Giai đoạn chuyển từ sản phẩm methane hóa thành khí (CH4 CO2) nhiều loại vi khuẩn kỵ khí nghiêm ngặt Các phương trình phản ứng: – CH3COOH = CH4 + CO2 – 2C2H5OH + CO2 = CH4 + 2CH3COOH – CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O Các protein có khả phân hủy bị thủy phân: NH3 + HOH = NH4- + OHKhi OH- sinh phản ứng với CO2 tạo thành ion bicacbonat Câu 3:Đề xuất dây chuyền cho nhà máy xử lí nước thải: A, Nước thải sinh hoạt: - Thành phần chủ yếu chất hữu cơ: - Sơ đồ cơng nghệ xử lí nước thải: SBR dạng cơng trình xử lý sinh học nước thải bùn hoạt tính, diễn q trình thổi khí, lắng bùn gạn nước thải B, nước thải sản xuất chứa kim loại: + chứa xyannua,phenol, hydroxit sắt Bể tách dầu mỡ: tách chất hữu không tan nước Bể keo tụ tạo bông: loai bể kết hợp phương pháp hóa học học Trong trình phải thêm vào bể lượng phèn nhôm định để tạo khả kết dính hạt lơ lửng (hydroxit sắt II) tập hợp cặn nhỏ thành cặn lớn dễ tách Mục đích q trình loại bỏ cặn bể lắng Trong bể keo tụ tạo bơng xảy q trình: Keo tụ phá vỡ trạng thái bền hạt keo, Tạo kết dính hạt keo bị phá bền Bể lắng:để lắng cặn keo tụ, phần nước bể lắng qua bể khử trùng Bể khử trùng châm NaOCl diệt vi khuẩn sót lại C, Nước thải sản xuất nghành sản xuất thực phẩm có hàm lượng CHC cao Thành phần chứa chất ô nhiễm: + Chứa hàm lượng nito, photpho cao + Với nhiên liệu, nước thải chứa hàm lượng protein, chất béo vfa dầu mỡ cao + TSS,BOD,COD , vi khuẩn cao + Có chứa mặn màu tinh bột + Ít chất độc hại - Sơ đồ Giải thích : Bể thiếu khí (Anoxic) :Bể anoxic bể quan trọng trình xử lý nitơ nước thải phương pháp sinh học Bể sinh học hiếu khí (aerotank) Bể xử lý sinh học hiếu khí quy trình xử lý bùn hoạt tính hiếu khí sử dụng vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu nước thải bùn hoạt tính có đầy đủ oxy hòa tan nhiệt độ, pH… thích hợp Bể lắng sinh học :Bể lắng sinh học bể tách bùn sinh học khỏi nước thải hỗn hợp bùn nước thải từ bể thổi khí qua Bể khử trùng:Bể trung gian có nhiệm vụ tiếp nhận nước sau lắng sinh học (để phục vụ bơm lọc áp lực) dd khử trùng: dd Clo, nước Javel,… châm vào bể để khử trùng vi khuẩn, vi sinh vật có hại trước xả thải môi trường tiếp nhận Bể lọc áp lực: Nhiệm vụ bồn lọc loại bỏ hạt cặn nhỏ lắng bể lắng sinh học Ngồi q trình giúp giảm mùi khó chịu nước thải D, Nước thải bênh viện: - Thành phần: + Có nhiều thành phần độc hại chứa nhiều kháng từ hoạt động X- quang, chất phóng xạ long, bệnh phẩm + Chứa thành phần nước thải sinh hoạt bênh viện \ Sơ đồ công nghệ: Bể thiếu khí (Anoxic) :Bể anoxic bể quan trọng trình xử lý nitơ nước thải phương pháp sinh học Bể khử trùng:Bể trung gian có nhiệm vụ tiếp nhận nước sau lắng sinh học (để phục vụ bơm lọc áp lực) dd khử trùng: dd Clo, nước Javel,… châm vào bể để khử trùng vi khuẩn, vi sinh vật có hại trước xả thải môi trường tiếp nhận Bể lọc áp lực: Nhiệm vụ bồn lọc loại bỏ hạt cặn nhỏ lắng bể lắng sinh học Ngồi q trình giúp giảm mùi khó chịu nước thải Bể UASB: phân hủy chất hữu có nước thải thành chất vơ đơn giản khí biogas Bể MBBR: nhiệm vụ xử lý hợp chất hữu nước thải, bể sinh học hiếu khí dính bám lơ lững xảy q trình Nitritrat hóa Denitrate, giúp loại bỏ hợp chất nito, photpho nước thải, khơng cần sử dụng bể Anoxic II Xử lý khí thải: Câu 1: Sơ đầu cấu tạo, nguyên tắc làm việc của: buồng lắng bụi, cyclon, lọc bụi túi vải, lọc bụi ướt, lọc bụi tĩnh điện: * Buồng lắng bụi: - Buồng lắng có chắn thành nhiều ngăn: + Nguyên lý:  Những chắn để hạt bụi va đập lực quán tính động lắng xuống  Trong buồng lắng bụi nhiều ngăn dòng tăng chuyển động theo hình rắc từ ngăn sang ngăn khác  Do hạt bụi lắng xuống nhờ: trọng lực va đập vào chắn lực qn tính gây  Nhờ kích thước buồng lắng giảm nhỏ hiệu lọc tăng lên Nhờ hiệu lọc bụi loại buồng cao đạt 85-98% - Buống lắng bụi có chắn cửa khí vào: buồng lắng có sử dụng chắn để tạo tăng giảm chiều hướng chuyển động đột ngột không khí bụi dễ dàng tách khỏi luồng khí rơi xuống phễu chứa * Xyclon: - Nguyên lý: + Khơng khí với bụi vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với ống trụ chuyển động xốy tròn xuống phía Khi dòng khí bụi chuyển động theo quỹ đạo tròn (dòng xốy) hạt bụi có trọng lượng lớn phân tử khí chịu tác dụng lực ty tâm văng xa trục va vào thành Khi bụi chạm thành, bị qn tính rơi xuống ngăn chứa bụi phía Còn với hạt bụi nhẹ đọng lại làm thành lớp cuối đủ nặng bị rơi xuống đáy + Từ hộp chứa bụi đáy người ta lấy đưa bụi Như bụi bị tách khỏi khơng khí, khơng khí tiếp tục chuyển động xốy mình, phần khơng khí gần trục xoáy trung tâm tương đối sạch, ngồi * Lọc bụi túi vải: - Khí cần lọc đưa vào phễu chứa bụi theo ống túi vải từ từ ngồi vào để vào ống góp khí ngồi Khi bụi bám nhiều mặt mặt ống tay áo làm cho sức cản chúng tăng cao ảnh hưởng đến suất lọc, người ta tiến hành hoàn nguyên cách rung để giũ bụi kết hợp với thổi khí ngược từ ngồi vào ống tay áo khơng khí nén kiểu xung lực để khơng khí từ ống tay áo * Lọc bụi ướt: - Dàn mưa: + nguyên lý: - Thiết bị lọc có đĩa chứa nước sủi bọt: + Nguyên lý: nước cấp vào đĩa vừa đủ để tạo lớp nước có bề cao thích hợp, dòng khí từ lên qua đĩa đục lỗ làm cho nước sủi bọt Bụi khí tiếp xúc với bề mặt hạt bong bóng nước bị giữ lại tạo thành huyền phù, theo nước chảy xuống thùng chứa - Thiết bị rửa khí kiểu đĩa quay: +Nguyên lý: bụi dòng khí qua hệ thống khử bụi gồm nhiều đục lỗ hay lưới kim loại, lưới thấm dung dịch chất lỏng thích hợp quay tròn đầu khơng gian hình trụ Những hạt bụi dòng khí gặp bề mặt chất lỏng bị làm ướt bị giữ lại trôi theo giọt nước rơi xuống * Thiết bị lọc bụi phun nước ống Venturi: - Ngun lý: dòng khí thải dẫn qua ống thắt, tốc độ dòng khí tăng lên cao, chỗ thắt ống có lắp vòi phun nước nhờ động dòng khí chỗ thắt dòng khí kéo theo nước xé nước thành giọt mịn(sol khí) bụi dòng khí va đập vào giọt nước bị đọng lại bề mặt giọt nước + giọt nước mang theo bụi bị dòng khí chuyển động xoắn ốc theo thân hình trụ bị ép vào thành chảy xuống + Còn khí ngồi theo cửa sau lọc sol(4), hệ thống tách sol lưới đặt xiên so với thành buồng + sol nước lẫn bụi ướt tích tụ phần đáy thải theo cửa (6) *Lọc bụi tĩnh điện Thiết bị lọc tĩnh điện sử dụng lực hút hạt nhỏ nạp điện âm Các hạt bụi bên thiết bị lọc bụi hút kết lại thành khối có kích thước lớn thu góp Chúng dễ khử bỏ nhờ dòng khí Thiết bị chia thành vùng, vùng iơn hố vùng thu góp + Vùng iơn hố có căng sợi dây mang điện tích dương với điện 1200V Các hạt bụi khơng khí qua vùng iơn hố mang điện tích dương + vùng thu góp, gồm cực tích điện dương âm xen kẻ nối với nguồn điện 6000V Các tích điện âm nối đất Các hạt bụi tích điện dương qua vùng thu góp cực âm hút vào + Do hạt bụi có nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết hạt bụi lực phân tử lớn lực hút cực với hạt bụi Do hạt bụi kết lại lớn dần lên Khi kích thước hạt đủ lớn bị dòng khơng khí thổi rời khỏi bề mặt cực âm Các hạt bụi lớn rời khỏi cực vùng thu góp thu gom nhờ lọc bụi thô kiểu trục quay đặt cuối gom lại Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện hiệu loại bụi kích cỡ từ 0,5 đến 8mm Khi hạt bụi có kích cỡ khoảng 10mm lớn hiệu giảm Câu 2: Nguyên tắc xử lý SO2, NOx, khí halogen: * Nguyên tắc xử lý SO2: - Hấp thụ SO2 nước: sơ đồ hệ thống xử lý SO2 gồm giai đoạn: + Gđ1: hấp thụ SO2 cách phu nước vào dòng khí thải hay cho khí thải qua lớp vật liệu đệm có tưới nước Scubơ + Gđ2: giải thoát SO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 cần nước sạch( cách đun nóng dung dịch nhiệt dộ 1000C SO2 bốc hồn tồn, ngưng tụ để thu hồi SO2 cho mục tiêu sản xuất axit sunfuric) - Hấp thụ SO2 vôi vôi nung: Phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư khơng cao, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường không cần vật liệu chống axit, không chiếm nhiều diện tích xây dựng, hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn CaCO3+SO2= CaSO3+ CO2 CaO+ SO2= CaSO3 CaSO3+ O2= CaSO4 - Xử lý SO2 amoniac NH3: +Ưu điểm: Hiệu xử lý cao, chịu nhiệt độ cao, làm việc với lưu lượng khí thải lớn, xử lí kết hợp SO2 ammoniac + Nhược điểm: tạo lượng phế thải nhiều - Xử lý SO2 amoniac vôi: hỗn hợp nước amoniac phun trực tiếp vào khói thải đường ống dẫn vào hệ thống hai tháp phun lắp nối tiếp Khí SO2 khói thải kết hợp với amoniac tạo thành sunfit bisunfit amoni Phần lớn tro bụi sản phẩm sunfit bisunfit loại khỏi dòng khí theo dung dịch tưới chảy xuống thùng chứa - Xử lý SO2 MgO: Nguyên tắc: MgO+ SO2= MgSO3 MgSO3 lại tiếp tục phản ứng với SO2 để tạo Magie bisunfit: MgSO3+ SO2+ H2O= Mg(HSO3)2 Một phần magie sunfit lại tác dụng với oxy khói thải để tạo thành sunfat: 2MgSO3+ O2=2MgSO4 Magie sunfit bị trung hòa cho thêm MgO vào: Mg(HSO3)2+ MgO= 1MgSO3+ H2O Độ hòa tan magie sunfit thấp có xu hướng kết tủa vào tạo thành tinh thể MgSO3.6H2O, Ở 500C, biến thành MgSO3.3H2O Các tinh thể tách khỏi huyền phù, sấy khô, xử lý nhiệt độ 800-9000C để thu hồi MgO SO2: MgSO3= MgO+ SO2 - Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu cơ: phương pháp thường áp dụng luyện kim màu - Xử lý SO2 chất hấp thụ thể rắn: Hấp thụ SO2 than hoạt tính: khói thải vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng , khí SO2 bị giữ lại lớp than hoạt tính tầng hấp phụ, khói qua cyclon để lọc tro, bụi trước thải khí Than hoạt tính sau hồn với lượng than mới, bổ sung chuyển lên phễu để cấp vào tháp hấp phụ qua phận khống chế liều lượng 2, sau bão hòa SO2 than hoạt tính từ tầng tháp chung xuống banke để đivào thiết bị giải hấp phụ Tại 6, lượng nhiệt cấp vào từ bên để nhiệt độ than 400-4500C, nhờ thiết bị quạt Để thúc đẩy hồn ngun người ta thổi khí trơ nóng nước vào thiết bị hồn ngun Sau hồn ngun, than hoạt tính sàng chọn lại qua máy sàng để loại bỏ phần vụn nát bổ sung than để đưa lên phễu chứa * Nguyên tắc xử lý NOx: - Hấp thụ nước: cơng nghiệp, loại khí thải có chứa oxit nito với nồng độ thấp thường xử lý phương pháp dùng nước để rửa khí loại thiết bị tháp hấp thụ, thiết bị sục khí sủi bọt, ống Venturi, hiệu ko cao, tối đa 50% Hiệu xử lý phương pháp phụ thuộc vào nồng độ NOx ban đầu vật liệu hấp phụ - Hấp phụ khí NOx silicagel, alumogel, than hoạt tính - Giảm thiếu có xúc tác lượng oxit nito chất gây phản ứng khủ khác O, H2, CH4, H2S,NH3 - Giảm thiểu phát thải khí NOx cách điều chỉnh q trình cháy Ngun tắc xử lý khí halogen: ... với CO2 tạo thành ion bicacbonat Câu 3 :Đề xuất dây chuyền cho nhà máy xử lí nước thải: A, Nước thải sinh hoạt: - Thành phần chủ yếu chất hữu cơ: - Sơ đồ cơng nghệ xử lí nước thải: SBR dạng cơng... xuống bùn sau bề aerotank hoàn lưu lại Prud: ứng dụng cho hầu hết loại nước thải ô nhiễm hữu cơ, trường học, khu dân cư, bệnh viện,… - BOD:C OB= 0,5 - BOD:N: + Lọc sinh học sử dụng vi sinh vật... dịch NaOH 5– 10% Bùn sau tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo màng tràn cưa dẫn đến công trình xử lý Nước thải sau điều chỉnh pH dinh dưỡng dẫn vào đáy bể nước thải lên vận tốc nước