Báo cáo: Kỹ thuật xử lý chất thải pdf

Phương pháp xử lý cơ học Sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.. Phương pháp xử lý hóa học Phương pháp keo tụ: làm trong và khử màu

KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT

THẢI

1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

 1.1 Các phương pháp xử lý nước thải

a Phương pháp xử lý cơ học

b Phương pháp xử lý hóa học

c Phương pháp xử lý hoá – lý

d Phương pháp xử lý sinh học.

Phương pháp xử lý cơ học

 Sử dụng để tách các chất không hoà tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải Bao gồm các công trình sau:

– Song chắn rác: lưới lọc dùng để giữ lại các cặn

bẩn có kích thước lớn hoặc ở dạng sợi: giấy, vải, cành cây, lá cây, rác… sau đó rác được nghiền

nhỏ, đổ trở lại trước song chắn rác hoặc chuyển tới nơi chôn lấp.

– Bể lắng cát: tách các chất vô cơ có trọng lượng

riêng lớn, chúng không có lợi cho các công trình

xử lý phía sau Sau đó cát được đem đi phơi.

– Bể lắng tách các chất lơ lửng có trọng lượng

riêng khác với trọng lượng riêng của nước thải

Chất nặng sẽ rơi xuống đáy, chất nhẹ sẽ nổi lên trên.

Phương pháp xử lý cơ học

– Bể vớt dầu mỡ: áp dụng khi nứơc

thải có chứa dầu mỡ

– Bể lọc: tách các chất lơ lửng kích

thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp vật liệu lọc, chủ yếu áp dụng cho một số nước thải công nghiệp.

Phương pháp xử lý cơ học: loại bỏ

60% tạp chất không hoà tan,

20%BOD

Phương pháp xử lý hóa học

Đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó phản ứng với chất ô nhiễm Tạo thành kết tủa lắng xuống đáy hay tạo thành chất hòa tan nhưng không gây độc hại

 Thường áp dụng cho xử lý nước thải công

nghiệp.

 Phương pháp trung hoà: áp dụng xử lý nước thải chứa acid vô cơ hoặc kiềm về trạng thái trung tính pH = 6,5 ÷ 8,5 thực hiện bằng nhiều cách: trộn lẫn nước thải chứa acid và chứa

kiềm; bổ sung thêm tác nhân hoá học; lọc

nước qua lớp vật liệu lọc có tác dụng trung

hoà, hấp phụ khí chứa acid bằng nước thải

chứa kiềm.

Phương pháp xử lý hóa học

 Phương pháp keo tụ: làm trong và khử

màu nước thải bằng cách dùng chất keo

tụ và chất trợ keo tụ để liên kết các chất rắn ở dạng lơ lửng và keo có trong nước

thải thành bông có kích thước lớn hơn.

 Phương pháp ozone hoá: xử lý chất hữu

cơ hoà tan và dạng keo.

 Phương pháp điện hoá học: phá hủy hợp chất độc hại có trong nước thải bằng

cách oxy hoá điện hóa trên cực anốt

hoặc dùng để phục hồi các chất quý

Phương pháp xử lý hoá – lý

 Hấp phụ: tách chất hữu cơ và khí hoà tan ra khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn, hoặc bằng

tương tác giữa các chất bẩn hoà tan với

chất rắn.

 Trích ly: tách chất ô nhiễm khỏi nước thải

bằng cách bổ sung một chất dung môi

không hoà tan vào nước, nhưng độ hoà tan của chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.

 Chưng bay hơi: chưng nước thải để các chất

ô nhiễm cùng bay hơi, sau đó ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành từng lớp riêng biệt và do đó dễ dàng tách riêng chúng ra.

Phương pháp xử lý hoá – lý

 Tuyển nổi: tách các tạp chất bằng cách tạo cho chúng khả năng dễ nổi lên mặt nước khi bám theo bọt khí.

 Trao đổi ion: thu hồi cation và anion bằng các chất trao đổi ion

 Màng: tách các chất ô nhiễm khỏi các hạt keo

Phương pháp xử lý sinh học.

Dựa vào khả năng sống và hoạt động

của vi sinh vật để phân hủy - oxy hoá

các chất hữu cơ ở dạng keo và lơ lửng.

Những công trình xử lý sinh học phân

thành 2 nhóm:

cánh đồng tưới, bãi lọc, hồ sinh học, …

quá trình diễn ra chậm.

bể lọc sinh học (bể biophin), bể làm

thoáng sinh học (aeroten) Qúa trình xử

lý diễn ra nhanh hơn Khử trùng đạt

99,9% Xử lý BOD tới 90÷95%

1 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

 1.2 Các công đoạn xử lý nước thải

– Tiền xử lý hay xử lý sơ bộ.

Máy nghiền rác

Bể lắng cát

Xử lý sơ cấp hay xử lý bậc I

Xử lý thứ cấp hay xử lý bậc II

Xử lý sinh học: phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ, chuyển chất hữu cơ

có khả năng phân hủy thành các chất vô cơ và hữu cơ ổn định kết

thành bông cặn để loại bỏ ra khỏi nước thải

– Xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên.

– Xử lý trong điều kiện nhân tạo.

Khử trùng

 Khử trùng để đảm nước thải trước khi thải ra nguồn không còn vi trùng, virus gây và truyền bệnh, khử mùi, khử màu

và giảm nhu cầu oxy hoá của nguồn

tiếp nhận

 Có thể xừ trùng sau xử lý sơ bộ nếu

điều kiện vệ sinh cho phép, thông

thường là sau xử lý thứ cấp.

 Khử trùng có nhiều phương pháp: bằng Clo, ozone, tia cực tím…

Xử lý bậc III

 Sau xử lý thứ cấp nhằm nâng cao chất lượng nước để tái sử dụng hoặc thải vào nguồn tiếp nhận với yêu cầu vệ sinh cao

5.1.3 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải

 Lựa chọn sơ đồ công nghệ là một

bài toán kinh tế phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố:

– Thành phần tính chất nước thải.

– Mức độ cần xử lý.

– Các yếu tố: điều kiện địa phương, khả năng tái chính, năng lượng, tính chất đất đai, diện tích khu xây dựng, lưu lượng nước thải, công suất của nguồn tiếp nhận…

Lựa chọn sơ đồ công nghệ

+ _ _ _

_ + _ _ +

+ _ + +

+ + _ _

_ + _ _ +

+ _ + +

+ + _ _

_ + _ _ +

+ _ + +

_ + + +

+ + _ + +

+ _ + +

_ _ + +

+ + _ + +

+

+ + +

_ _ + +

+ + + + +

+

+ + +

_ _ + +

+ + + + +

Lựa chọn sơ đồ công nghệ

_ + + _ + + + _

_ + + + + + + _

_ + + + + _ + +

_ _ _ + _ _ + +

_ _ _ + _ _ + +

_ _ _ _ _ _ + +

Một số công nghệ xử lý nước thải

Xử lý nước thải nhiễm dầu

 Thiết bị tách dầu cơ học sử dụng vật liệu lọc tách các chất lơ lửng, dầu mỡ có trong nước thải đảm bảo cho các quá trình xử lý sinh học phía sau diễn ra ổn định (vật liệu lọc tách dầu được chế tạo từ một loại tơ tổng hợp nhiều thành phần, nguyên liệu gốc có tên thương mại là Terpolymerenbytumen. 

2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI

 2.1 Khái quát về bụi và xử lý bụi

Bụi là những hạt chất rắn có kích thước cũng

như tỷ trọng khác nhau phân tán trong không khí Để xử lý lọc sạch bụi trước khi thải ra môi trưởng người ta đã nghiên cứu và sử đụng

nhiều cách khác nhau Mỗi cách (phương

pháp) phù hợp với các loại bụi, kích thước bụi khác nhau và có những ưu nhược điểm riêng Chính vì vậy mà tùy thuộc vào đối tượng bụi,

người ta chọn phương pháp xử lý phù hợp.

Các phương pháp xử lý bụi

2.1.1 Phương pháp xử lý bụi bằng buồng lắng bụi

 Nguyên tắc

Sự lắng bụi bằng buồng lắng là tạo ra điều kiện để trọng lực tác dụng lên hạt bụi

thắng lực đẩy ngang của dòng khí Trên cơ

sở đó người ta tạo ra sự giảm đột ngột lực đẩy của dòng khí bằng cách tăng đột ngột mặt cắt của dòng khí chuyển động Trong thời điểm ấy, các hạt bụi sẽ lắng xuống.Để lắng có hiệu quả hơn, người ta còn đưa

vào buồng lắng các tấm chắn lửng Các

hạt bụi chuyển động theo quán tính sẽ

đập vào vật chắn và rơi nhanh xuống đáy.

2.1.1 Phương pháp xử lý bụi bằng buồng lắng bụi

 Cấu tạo buồng lắng bụi trọng lực

2.1.2 Xử lý bụi dựa vào lực quán tính

Khi dòng khí thay đổi hướng đột ngột,

các hạt bụi dưới tác dụng của lực quán

tính tiếp tục chuyển động theo hướng

cũ và tách ra khỏi dòng khí, rơi xuống

ngăn chứa Một số dạng thiết bị lắng

quán tính trình bày trong hình sau

Hiệu quả xử lý của thiết bị dạng này

đạt 65-80% đối với các hạt bụi kích

thước 25-30µm.

2.1.2 Xử lý bụi dựa vào lực quán tính

 Thiết bị xiclon

– Khí vào xyclon từ ống khí vào có tiết diện

hình chữ nhật nằm tiếp tuyến với thân thiết

bị và thực hiện chuyển động xoắn ốc, dịch

chuyển xuống dưới và hình thành dòng xoáy ngoài.Các hạt bụi dưới tác dụng của lực li

tâm văng vào thành xyclon Khi tiến gần

đến đáy chóp, dòng khí bắt đầu quay ngược

trở lại và chuyển động lên trên, hình thành

dòng xoáy trong Các hạt bụi văng đến

thành dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy

của dòng xoáy và trọng lực, từ đó ra khỏi

thiết bị qua ống xả bụi.

Xử lý bụi

2.1.3 Thiết bị lọc túi vải

 Nguyên lý

– Các thiết bị lọc vải phổ biến nhất Đa số thiết bị lọc vải có vật liệu

lọc dạng tay áo hình trụ, được giữ chặt trên lưới ống và được trang

bị cơ cấu giũ bụi, còn gọi là thiết bị lọc bụi tay áo Theo số liệu

thực nghiệm, nồng độ bụi còn lại sau lọc vải là 10-50mg/m3

2.1.3 Thiết bị lọc túi vải

 Cấu tạo

– Màng lọc là những tấm vải (nỉ) được đặt trên

một giá đỡ là những tấm cứng đan hoặc tấm

cứng liền có đục lỗ.

– Túi lọc bằng vải, nỉ có dạng ống một đầu hở

để khí đi vào còn đầu kia khâu kín Để túi

được bền hơn người ta thường đặt trong một

khung cứng bằng lưới kim loại hoặc nhựa.

– Năng suất lọc của thiết bị phụ thuộc vào bề

mặt lọc, loại bụi và bản chất, tính năng của

vật liệu làm túi (màng).

Thiết bị lọc túi vải

Thiết bị lọc túi vải

2.1.4 Xử lý bụi bằng phương pháp ướt

dụng cho những nơi bụi mang độ ẩm cao hoặc không khí tại nơi làm việc không đồng đều về nhiệt độ và độ ẩm Nguyên tắc của phương pháp này là dòng không khí chứa bụi phải được đi qua một môi trường lỏng hoặc màng hơi nước để tăng khả năng lắng xuống của hạt bụi Có rất nhiều cách để áp dụng nguyên tắc này, dưới đây chúng

ta sẽ xem xét một vài phương pháp hay được sử dụng trong công nghiệp

2.1.4 Xử lý bụi bằng phương pháp ướt

 Quá trình thu hồi bụi (theo phương pháp) ướt dựa trên sự tiếp xúc của dòng khí bụi với chất lỏng, được thực hiện bằng các biện pháp cơ bản như

sau:

– Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất

lỏng Các hạt bụi được tách ra khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước.

– Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, còn dòng khí tiếp xúc với bề mặt này Các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí

– Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia ra thành các bọt khí Các hạt bụi bị dính ướt và loại ra khỏi

khí.

Ưu điểm và nhược điểm so với các thiết bị dạng khác

 Ưu điểm

– 1.Hiệu quả thu hồi bụi cao hơn

– 2.Có thể ứng dụng để thu hồi bụi có kích thước đến 0,1µm– 3.Có thể sử dụng khi nhiệt độ và độ ẩm cao

– 4.Nguy hiểm cháy, nổ thấp nhất

– 5.Cùng với bụi có thể thu hồi hơi và khí

– 3.Trong trường hợp khí có tính ăn mòn cần phải bảo vệ thiết

bị và đường ống bằng vật liệu chống ăn mòn

– 4.Chất lỏng tưới thiết bị thường là nước Khi kết hợp quá

trình thu hồi bụi với xử lí hóa học, chất lỏng được chọn theo quá trình hấp thụ

Thiết bị rửa khí đệm

 Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự xác định Chúng được thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng với nồng độ không cao và khi kết hợp với quá trình hấp thụ

do lớp đệm hay bị bịt kín nên loại thiết bị này ít được sử dụng Để đảm bảo độ dính ướt của bề

mặt lớp đệm chúng thường được để nghiêng

7-10o về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng

0,15-0,5l/m3, hiệu quả thu hồi bụi kích thước d ≥ 2µm trên 90% Khi nồng độ bụi bẩn đầu đến 10-

12g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược chiều vào khoảng 1,5-

2,0m/s, còn lưu lượng nước tưới 1,3-2,6 l/m3

Hiệu quả xử lí phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán

bụi Thực tế hạt có kích thước 2-5µm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80-90%.

Thiết bị rửa khí đệm

Thiết bị rửa khí với lớp đệm chuyển động

 Vật liệu đệm là các quả cầu làm bằng polime, thuỷ

tinh hoặc nhựa xốp

 Khối lượng riêng của quả cầu đệm không được lớn

hơn khối lượng riêng của chất lỏng

 Tháp với lớp đệm chuyển động có thể làm việc

theo các chế độ khác nhau, nhưng chế độ tối ưu

để thu hồi bụi là chế độ giả lỏng hoàn toàn

 Để đảm bảo hiệu quả:

– vận tốc khí 5-6m/s,

– nước tưới 0,5-0,7 l/s,

– tiết diện tự do của mâm S0 = 0,4 m2/m2,

– chiều rộng khe b = 4-6mm

– Khi làm sạch khí chứa keo hoặc bụi có khuynh hướng tạo

trầm tích người ta ứng dụng mâm với tiết diện tự do lớn S0

= 0,5-0,6m2/m2

Tháp rửa khí dạng chóp với đệm quả cầu chuyển động.

 Trong các thiết bị này người ta ứng dụng quả cầu polietilen đường kính 34-40mm, khối lượng riêng đổ đống 110-120Kg/m3

 Chiều cao lớp đệm Ht = 650mm, vận tốc khí ở đầu vào của lớp đệm dao động trong khoảng 6- 10m/s, vận tốc ở đầu ra 1-2m/s Chiều cao

phần chóp là 1m Góc mở phần chóp phụ thuộc năng suất thiết bị, có thể từ 10 đến 60o

 Để thu hồi các giọt lỏng trong phần hình trụ

người ta đặt lớp quả cầu cao 150mm Trong

thiết bị vòi phun chi phí nước cho 1m3 khí là

4-6 l

 Trở lực của thiết bị vòi phun 900-1400N/m2,

còn thiết bị kiểm bơm phun 800-1400N/m2

Tháp rửa khí dạng chóp với đệm quả cầu chuyển động.

Thiết bị sủi bọt

 Phổ biến nhất là thiết bị sủi bọt với đĩa chảy sụt và đĩa chảy qua Đĩa chảy sụt có thể là đĩa lỗ, đĩa rãnh Chiều

dày tối ưu của đĩa trong khoảng 4-6mm, đường kính lỗ

thường từ 4 đến 8mm Chiều rộng của rãnh 4-5mm, còn diện tích tự do dao động trong khoảng 0,2÷0,25m2/m2 Bụi được thu hồi bởi lớp bọt được hình thành do tương tác của khí và lỏng Quá trình thu hồi bụi trong thiết bị sủi bọt diễn ra trong các giai đoạn sau:

 Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính, được hình thành do dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đĩa Hiệu quả của giai đoạn này chỉ lớn đối với bụi thô đường kính ≥ 10 µm.

 Lắng bụi từ tia khí, hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đĩa, với vận tốc cao đậpvào lớp chất lỏng trên đĩa (cơ chế

va đập).

 Lắng bụi trên bề mặt trong của các bọt khí theo cơ chế quán tính - rối.

Thiết bị sủi bọt

Thiết bị rửa khí va đập, quán tính

 Khí đi vào ống đến 35-55mm/s và đập vào bề mặt chất lỏng Mực nước thấp hơn đầu ống ra khoảng 2-3mm.

 Hiệu quả của thiết bị thu hồi va đập quán tính đến 99,5% đối với các hạt bụi 3µm và lớn hơn Tiêu hao nước ít 0,005-0,15 l/m3 khí.

Thiết bị rửa khí Venturi

 Nguyên lý

Để làm sạch khí khỏi bụi kích thước

1-2µm và nhỏ hơn, người ta ứng dụng chủ yếu các thiết bị rửa khí vận tốc lớn

Nguyên lí hoạt động: Dòng khí được dẫn qua một ống thắt, tại đây tốc độ dòng khí tăng lên cao (50 -150 m/s) Khi vượt qua đầu cấp chất lỏng để ngỏ sẽ kéo

theo dòng sol Những hạt chất lỏng nhỏ

bé đó sẽ làm ướt bụi cuốn theo và

ngưng hại thành dạng bùn đi ra theo

cửa dưới và dòng khí ra sẽ là khí sạch

Thiết bị rửa khí Venturi

Lọc bụi bằng tỉnh điện

2.1.5 Lựa chọn thiết bị thu hồi bụi

Khi chọn thiết bị thu hồi bụi cần quan tâm đến các chỉ số cơ bản sau:

 Thiết bị hoạt động trên cơ chế lắng bụi khô trọng lực, quán tính, li tâm là rẻ nhất, nhưng chỉ thu hồi bụi thô (có kích

thước ≥ 10µm) Thường chúng chỉ đóng vai trò xử lí bụi sơ bộ.

 Đa số thiết bị lắng bụi ướt có thể cho hiệu quả cao khi kích thước bụi trung bình (>1µm) Muốn thu hồi bụi mịn hơn

phải tăng lưu lượng nước (tốn năng lượng) Ngoài ra, cần phải xử lí nước thải và chống ăn mòn thiết bị.

 Thiết bị lọc điện có thể cho hiệu quả cao ngay cả khi bụi

phân tán cao (nhỏ hơn 1µm).Tuy nhiên, cần phải chuẩn bị khí thải vì nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc khí ảnh hưởng nhiều

đến hiệu quả của thiết bị lọc điện.

 Thiết bị lọc bụi qua vách ngăn cho hiệu quả cao nhất đối với bất kì bụi phân tán cao, nhưng cũng cần giữ các thông

– Xử lí bằng phương pháp xúc tác dựa trên sự biến đổi hoá học các cấu tử độc hại thành không độc hại trên bề mặt xúc tác rắn Phương pháp này được sử dụng để xử lí NOx, SOx, COx và các tạp chất hữu cơ.

– Phương pháp nhiệt hay phương pháp đốt cháy trực tiếp được ứng dụng để xử lí các chất độc dễ bị ôxi hóa và các tạp chất có mùi hôi Phương pháp này dựa trên sự cháy của các tạp chất trong các lò hoặc đèn xì

– Phương pháp đốt trực tiếp các chất hữu cơ của khí thải được ứng dụng trong các nhà máy hóa dầu, nhà máy sản xuất metanol…

– Phương pháp ngưng tụ dựa trên hiện tượng giảm áp suất bão hòa hơi khi giảm nhiệt độ.Phương pháp này dùng để thu hồi dung môi