quản lí chất thải rắn

Đặc tính của nguồn nước tiếp nhận nước thải Gôm: Sông, suối, hồm hồ chứa Các nguồn tốc độ dòng chảy, lưu lượng, sự dao động của Q,h theo thời gian [Q=Qt,h=ht] mực nước Đặc tính của nguồ

Quản lí chất thải rắn Chương I: Nguồn, thành phần & tính chất CTR

Chương II: Phân loại & phương pháp chuyển đổi CTR

Tái chế Xử lí chuyển P2 sinh học thành dạng khác

& tiêu huỷ P2 đốt

P2 khác

Chương III: Chôn lấp CTR

Chương I: Nguồn, thành phần & tính chất CTR

+ XĐ độ ẩm+ Chất cháy bay hơi: XĐ bằng phương pháp trong lò kín( t0

lò = 9500C), cân phân tro còn lại XĐ chất cháy bay hơi

+ Độ tro: Phần không tham gia phản ứng cháy(2) Điểm nóng chảy của tro: 11000C - 12000C(3) hàm lượng các cấu tử chính: C, H, O,N S, ( P, Halogen )

CxHyOzNtS(4) Nhiệt lượng:

* Calorimeter: + Full scale + Bomb nhiệt

* Tính toán theo lí thuyết:

Tính gần đúng theo CT Dulong hiệu chỉnh:

qw = 2,326 [ 145C + 610 ( H -

8

1

0 ) + 40S + 10 N ] ( kJ/kg)BT: XĐ nhiệt trị cuả mẫu CT sau:

C760H1980O87,4N12,7S

nguyên tử

Trọng lượng nguyên tố

32 1

+ Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) t0= 5500C+ Thành phần có thể phân huỷ sinh học (BF)

BF = 0,83 - 0,028 x LCLC: % ligin của VS

BF càng cao càng dễ phân huỷ sinh học

1.3.4 Các quy trình biến đổi lý, hoá, sinh học của CTR:

1.4 Quản lí CTR có hệ thống:

Chương II: Phân loại, chuyển đổi và tái chế Vl thải

1 Phương pháptiền xử lí : + kích thước ( V,e)

+ Làm giàu ( nâng cao nồng độ cấu tử quan tâm trong CTR)

2 Phương pháp tái chế CTR & VL thải

3 Chuyển đổi/ XL CTR: + Phân huỷ sinh học

+ Đốt

II.1 Phương pháp tiền xử lí

* ↓kích thước: nghiền, xé, cắt làm ↓v, e

* Làm giàu

II.3 Chuyển đổi / xử lí CTR:

BT:

Chuyển đổi CT bằng phương pháp thiêu đốt:

Thành phần chất thải cho trong bảng sau Hãy tính:

1 Thể tích chất thải trước & sau khi đốt

Giá trị phần dư

Thể tích chất thải trước khi đốt:

V0 = m p =

375

1000

= 2,67 ( yd3)Thể tích chất thải ( tro xỉ) sau khi đốt:

Vr = p

m

= 1000

6 ,

24 , 0 67 , 2

Giả thiết các điều kiện sau:

- Phần hữu cơ trong chất thải có thành phần cấu tạo là C22,8H35,7O12,4N

- Hàm ẩm của phần hữu cơ là 32%

- Lượng chất thải rắn bay hơi (VS) chiếm 90% tổng rắn (TS)

- Lượng VS có thể phân huỷ sinh học (BVS) chiếm 60% VS

- Hiệu suất phân huỷ sinh học của BVS chiếm 95%

- Thời gian làm phân hữu cơ: 1 ngày với tỉ lệ phân bố 2 trong các ngày lần lượt

Phân huỷ 1 kg hữu cơ cần: 521793,7= 1,52 kg O2

4 XĐ lượng O2 lí thuyết để phân huỷ 1 tấn chất thải có chứa 348,8 kg BVS:

Go2 = GBVS x 1,52 kg O2/ kg BVS

= 384,8 x 1.52 = 530,2 kg

5 CĐ thể tích không khí (thực tế) cần để cung cấp cho quá trình làm PHC

( O2 chiếm 23,5% khối lượng không khí, KLR không khí ở đktc là 1.29 kg/m3)

Vkh = 2 x GO2 x 100% ( 23,5 x 1,29 kg/m3)

= 2 x 530,2 x 100% (23,5 x 1,29 ) = 3498 m3

6 Phân bố 3498 m3 không khí cho 5 ngày làm PHC ( 20%, 35%, 25%, 15%, 5%) lần lượt là: 699,6 m3; 1224,3 m; 874,5m3; 524,7 m3; 174,9 m3

Kỹ thuật sử lý nước thải

Phân loại các chất nhiễm bẩn trong nước thải

1 Đặc tính của nguồn nước tiếp nhận nước thải

Gôm: Sông, suối, hồm hồ chứa

Các nguồn tốc độ dòng chảy, lưu lượng, sự dao động của Q,h theo thời gian

[Q=Q(t),h=h(t)]

mực nước

Đặc tính của nguồn: Thuộc đặc tính của các nguồn thải

2 Đặc tính của nguồn nước thải

a Đặc tính của nước thải sinh hoạt

- Vật lý

- Hoá học

- Sinh học

* Các đặc tính vật lý

Nhiệt độ: Gây ức chế si sinh vật / sinh học

- Ảnh hưởng đến độ hoà tan các khí ( DO, CO2, NH3, H2S, K: hằng số Henry,( - Định luật Henry: C = k.p) CH4)

- Ảnh hưởng của tốc độ các phản ứng hoá sinh

Kt= K(200C).Dt-20

(K(20oc): tốc độ chuyển hoá của cấu tử/ chất ở nhiệt độ chuẩn

θ= 1,047(1,04; 1,042, )

T = nhiệt độ nước thải (oC)

- Độ màu( màu thực, màu biểu kiến)

- Màu thực: màu của nước thải

- màu biển kiến : do kết tủa của các chất

+ Mỹ quan

+ Giảm độ chiếu sáng / độ sâu nhìn thấy →↓sản xuất bậc I

Phản ứng quang hợp của tải và hệ quả ↓ sản xuất bậc II

- Độ đục: ↓ độ sâu nhìn thấy → ↓ sản xuất bậc 1

- Sản xuất bậc I( phản ứng quang hợi của odum)

CO2 + H2O CH O O n

tao

s a O H

* Các chất hữu cơ: Các hữu cơ của C,H,O,P,S

VD: Các hoá chất hydratcacbon: công nghệ giấy, dệt, hoá dầu

- Khi xử lý nước thải: BOD5, COD, TOC, ( total của oigan cacbon)

( = phương pháp sinh học): có thể phân tích riêng từng chất, nhóm chất

Đặc điểm : Ở dạng phân tử hoà tan trong nước / nước thải

( có thể họi dung dịch phân tử khi chỉ có các chất hữu cơ )

Đặc điểm : Tồn tại ở dạng ion trong nước thải (cation và avion)

Có thể gọi đây là dung dịch ion nước thải

( Bằng phương pháp lý hoá ) các chất vô cơ khác nhiều trong nước thải ngành công nghệ: mạ điện, xưe lý bề mặt, công nghệ luyện kim, tinh chế quặng, công nghệ điện hoá pin, ac quy

- Các khí hoà tan: H2S, OH4, NH3, CO2, DO

NH+

4 + OH- ⇔NH3 + H2O

* Các đặc tính sinh học:

(*) Dạng không tế bào: virut

(*) Dạng đơn bào: + Focal coliform (FC)

+ Fecal Streptococci (FS)

- VK ( VD E.Coli trong phân người)

- Tảo lục lam hoặc Vk xanh ( cyanobactera)

Các ion (dd ion) Các chất hữu cơ

hoà tan ( dinh dưỡng phân tử)

+ Sinh học yếm khí ( dạng hạt, hoà tan)

Sinh học hiếu khí+ Oxy hoá học, tác nhân oxy hoá thông thường ( Clo, Javen, KMnO4, )

+ AOP3 ( ađvance oxydation

processes nồng độ cao )

( COD < 5000

mg/l + WAO / C /WAO

[ COD = 20.000 - 200.000 mg/l]+Keo tự/ động tự (

gia tốc cho quá

+ Oxy hoá sinh học ( Bùn hoạt tính, biophia)+ Oxy hoá hoá học ( O3, KMnO4,

H2O2, )+ Lọc ( lọc áp lực, lọc trọng lực, )+ Lọc màng ( MF, UF)

+ Điện hóa+Điện thẩm tách

+ Kết tủa hoá học, kết tủa MAP (NH4+)

NH4+ + Mg2+ +

PO43- MgNH4PO4

-(MAP)+ Điện hoá ( Khi dinh dưỡng có nồng độ cao)

+ TĐ ion ( nồng

độ loãng)+ Hấp phụ ( hấp phụ hoá học)

+ Cọc màng (NF, RO)

+ Điện thẩm tách+ Thẩm tích+ Chưng ( chưng đơn bậc, đa bậc, chưng phân bậc)

+ Hấp phụ ( PAC, GAC)

+ Chưng+ Kỹ thuật màng ( UF, RO)

+ MBR ( use màng MF, UF)

Q : Q = f (t)

Ci : Ci = f2 (t) ( Ci: nồng độ của cấu tử thành phần trong nước thải)

+ Phụ thuộc quá trình công nghệ sản xuất

+ Các NVL, hoá chất, phụ gia, xt, đưa vào quá trình

B2) Nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học

( Nước thải bia, rượu, nước thải khác, nước thải chế biến thực phẩm, )

- Độ màu

- Các chất hữu cơ đặc thù

+ Dịch đen: lignin/ tannin bezen từ các nhà máy giấy

+ Luyện cốc: phenol bezen và các dẫn xuất phenol, tolien,

+ Các nhà máy hoặc hoá dầu: Naphtalen, bezen,

+ Các chất kháng sinh: penicilin, amõilin

+ Các chất oxy hoá & sản phẩmcủa quá trình oxy hoá

(+) Các hợp chất có Clo

(+) Các hợp chất có Flo

+ Các chất vô nhiễm:

(+) Các dược chất & các chất chăm sóc sức khoẻ

( personal healthcare products _ phops)

(+) Các dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ

(DDT, DDE, lindame, dieldrim, )

(*) Các Kl nặng

4 Các kỹ thuật hoá lí ứng dụng trong xử lí nước & nước thải:

4.1 Kết tủa hoá học:

- Tác nhân phản ứng: Ca(OH)2, NaOH

- Các sản phẩm: Pb(OH)2, Cd(OH)2, Hg(OH)2, Zn(OH)2, Ni(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3, Al(OH)3, Fe(OH)3,

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình

+ Tính công suất các động cơ:

b1: Kết tủa ở dạng muối cacbonat

- Pư tổng quát: Men+ + CO32- →Me2(CO3)n↓

- Tác nhân phản ứng: Na2CO3

- Các sản phẩm: CaCO3, MgCO3, PbCO3, CuCO3, CdCO3, ZnCO3, HgCO3,

- Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất:

- Các sản phẩm: CaSO4, MgSO4, PbSO4, CuSO4, CdSO4, ZnSO4,

- Các yếu tố ảnh hưởng: tương tự b1

b3 Kết tủa ở dạng muối sunfua:

- Pứ tổng quát: Men+ + S2- → Me2Sn↓

- Tác nhân pứ: Na2S

- Các sản phẩm: PbS, CdS, CuS,

4.2 Kỹ thuật oxy hoá trong xử lí nước, nước thải:

4.2.1 Oxy hoá bằng các tác nhân Cl2, H2O2, O3, O2,

- Ứng dụng để xử lí các chất thông thường trong nước: Fe2+, Mn2+, H2S

- Ứng dụng nồng độ các chất hữu cơ ở nồng độ thấp, cấu trúc chất hữu cơ không phức tạp

( xem tài liệu + xử lí nước thải của Trần Văn Nhân & Ngô Thị Nga)

Tham khảo thêm tài liệu đã đưa: + Oxy hoá bằng O3

+Oxy hoá UV+Oxy hoá & khử trùng = Clo & dẫn xuất của Clo

4.2.2 Khử độc cyanua (CN - )

* Nguồn gốc:

- Công nghệ khai khoáng, tinh chế quặng

- CN mạ & xử lí nước bề mặt ( mạ đồng: use d2 Cu(CN)2

- Nước thải chế biến tinh bột rắn

- CN hoá chất: diệt sâu bọ, côn trùng, nấm,

* Kỹ thuật XL: + Kết tủa phức Fe2+

+ Oxy hoá ( Clo, F, )

Trong môi trường kiềm, cyanua biến đổi thành cyanat

CN- + 2OH- ⇔CNO- + H2O + 2e

-Khi sử dụng tác nhân Clo: Khí Clo trong môi trường kiềm xảy ra pứ:

2NaOH + Cl2 ⇔NaOCl + NaCl + H2O

Việc khử độc diễn ra như sau:

2CN- + 2OH- + 2 H2O →ClCN + 4OH

(Clocyan)

2ClCn + 4OH- → 2CNO- + 2Cl- + 2H2O

2CN- + 2OCl- + H2O → 2CNO- + 2Cl- + 2H2O

Tiếp theo có thể xảy ra pứ trung hoà & thuỷ phân:

2CNO- + 2OCl- + H2O → N2 + 2CO2- + 3Cl- + 2OH

-CNO- + 2H2O → NH4 + HCO3

-

4.3 Kỹ thuật Fention % ứng dụng trong XL nước thải:

- Ứng dụng: XL các dòng thải chứa chất hữu cơ có nồng độ cao và khó phân huỷ sinh học

- Có 2 dạng: Fenton đồng thể & Fenton dị thể

4.3.1 Pứ Fenton đồng thể:

Đây là hỗn hợp gồm: H2O2 và Fe2+ trongđó Fe2+ là xúc tác cho quá trình pứ

Khi cho hỗn hợp H2O2 và Fe2+ vào nước thải thì pứ xảy ra:

+ Gốc OH: thế oxy hoá 2,8 (V) (đứng đầu dãy các chất oxy hoá trừ F)

+ Fe3+: tác nhân keo tự giúp hoàn thành các keo dươngtrên cơ sở Fe(OH)3

- Pứ (2), (6) : các pứ tái sinh xt (tạo Fe2+)

- Pứ (2), (4) : tạo gốc oxy hoá HO2 (tuy SL gốc này tạo ra hạn chế & hoạt tính không cao)

Sau khi pứ (1) tạo ra, trong hệ tiếp tục xảy ra các pứ:

- Pứ bề mạch oxy hoá các chất hữu cơ:

Các chất hữu cơ phức tạp +→OHcác chất hữu cơ đơn giản (7)

Các chất hữu cơ đơn giản +→OH CO2 + H2O + W (8)

- Pứ keo tự (tạo các hạt keo & bông keo tự)

Fe3+ + OH- →Fe(OH)3

Sau khi Fe(OH)3 được tạo thành →trong hệ sẽ tạo thành vô số các hạt keo

Do chuyển động nhiệt & sự vận chuyển nhờ năng lượng tiêu tan → các hạt keo

bị kết tụ thành các bông keo, các bông này sẽ nhanh chóng tham gia quá trình hấp phụ các chất thải hữu cơ, các chất mang màu trong nước thải dẫn tới COP,

độ màu của nước ↓nhanh chóng

( Sau pứ (7) : tỉ số BOP/ COD tăng)

* Các nhân tố ảnh hưởng hiệu suất quá trình:

Đây là hỗn hợp của H2O2 và α _ FeOOH(5) là xt cho quá trình

Pứ được tiến hành trong các cột, tháp pứ dạng đệm cố định

Khi cho nước thải tx với H2O2 & xt α _ FeOOH(5) , các pứ xảy ra:

α _ FeOOH(5) + 2H+ +

2 1

H2O → Fe2+ 2O2 + 2H2O

+ phản ứng (3) tái sinh xúc tác (α _ FeOOCHS)

Sau khi phản ứng (2) xảy ra khi đó trong hệ xảy ra các phản ứn (7), (8), (9) như trong quá trình Fenton đồng thể

* Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình:

+ pH

+ Tỉ lệ

2

2 O H (s) OH

_ FeO

2 2

2

O H

Fe +

)+ Thời gian tiếp xúc tR (h)

O H

4.3.3 Phản ứng Fenton điện hoá:

* Ứng dụng: sử dụng năng lượng của dòng điện và của quá trình điện cực để xử

lí các dòng thải chứa các chất hữu cơ đặc thù & khó phân huỷ sinh học ở nồng

độ cao (Q vừa và nhỏ)

Có 2 dạng:

+ Fenton catot: Fe2+ được đưa vào hệ từ đầu

+ Fenton anot: cung cấp Fe2+ bằng cách sử dụng anot la Fe

( bằng quá trình điện cực - hoà tan anot)

- Catot ( Fe, graphit,

2 2 2

Sau đó: Fe3 +lại bị khử tạo thành Fe2 +trên catot và chu trình phản ứng có thể được biểu thị như sau:

4.3.4 Oxy hóa bằng phương pháp Perozon (H2O2/O3)

→

→ + +

−

2

* 3

*

3

* 3

*

O OH HO

HO H

2O 2O 2 OH 3O

* Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quy trình Perozon

- pH (hay độ kiềm của nước thải)

- Tỉ lệ H2O2/O3

- Nồng độ của các anion vô cơ

- Thời gian phản ứng

4.4 Kỹ thuật trao đổi ion ứng dụng trong xử lý nước và nước thải

- Ứng dụng để tách các ion ra khỏi nước và nước thải thông qua các phản ứng thế chỗ của các nhóm chức trên cấu trúc của vật liệu trao đổi ion

- Các vật liệu trao đổi ion

+ Vật liệu tự nhiên: đá khoáng, dolomit, zolite, diatonit

Đặc điểm:

- Thường dung lượng trao đổi thấp, cấu trúc không ổn định

- Khó hoàn nguyên hoặc không thể hoàn nguyên, chi phí quá đắt

- Dễ tạo ra bã thải (vật liệu đã dùng), đây là chất thải nguy hại

- Không chứa các nhóm chức có tính trao đổi chọn lọc

(Cách thức sử dụng: gia công đến cấp phối phù hợp → hoạt hóa (bằng nhiệt, hoá học) nhằm ổn định cấu trúc và tăng hoạt tính/ dung lượng trao đổi).+ Vật liệu nhân tạo: các vật liệu ionit (cationit (Nent) & anionit( m -

e

Cấu trúc: dựa trên các giá thể là các polime bền vững (t0, sức chống chịu axit/kiềm, cơ lý và trở về hóa học; chủ yếu được chế tạo từ styren, polystyren, diningl benzen,

R - NO3 + NaOH R-OH + NaNO3 (dịch hoàn nguyên)

- Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình

+ pH

+ Nồng độ các ion cần trao đổi và hoá trị

+ Sự có mặt và nhiệt độ của các ion khác cùng dấu với ion cần loại.

+ Thời gian trao đổi hay thời gian tiếp xúc theo tầng rỗng

4.5 Kỹ thuật hấp phụ ứng dụng trong xử lý nước và nước thải.

a Khái niệm:

b Cơ sở của đẳng nhiệt hấp thụ Frendlich:

- Phương trình đẳng nhiệt hấp thụ Frendlich (Tr - 6)

n e

- Tính toán khối lượng chất hấp phụ (trang 7)

Khối lượng chất hấp phụ có thể được tính toán theo đẳng nhiệt Frendlich khi đã biết

n e

e

C

K

C C

.

−

=

C0: Nhiệt độ chất ô nhiễm bắt đầu trong nước

Ce: Nhiệt độ chất ô nhiễm sau xử lý

c Cơ chế của quá trình hấp phụ (3.1)

2.4.4 Ảnh hưởng của ion trong dung dịch

2.4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ

4.6 Kỹ thuật keo tụ, đông tụ ứng dụng trong xử lý nước và nước thải.

a Khái niệm: Keo tụ là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các huyền phà dạng keo để cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt (khái niệm/ định nghĩa, cấu tạo hạt keo, tính chất, các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất quá trình keo tụ và các bf kỹ thuật keo tụ)

b C/t

Có 2 loại:

- Keo dương là keo của các hydroxit KL, các muối KL

- Keo âm là keo của chất hữu cơ, hồ TB, vi trùng, virut và keo của các hóa chất silic

Theo tính chất kỵ nước: chia 2 loại:

+ Keo ưa nước/ưa lỏng: các hạt keo có khả năng hấp phụ các phân tử nó của môi trường xung quanh tạo thành lớp vỏ hydrat/ vỏ solvat (khá dầy) bao quanh hạt keo Đây là các hạt keo khô bị keo tụ

+ Keo kị nước/ kị lỏng: các hạt keo không có khả năng hấp phụ các phân tử nước của môi trường xung quanh → không tạo thành lớp vỏ hydrat / vỏ solvat

→ đây là các hạt keo dễ bị keo tụ

Cấu tạo hạt keo gồm:

- Nhân: mang điện tích (+) hoặc (-)

- Lớp stern

- Lớp khuếch tán

→ Liên kết chặt với nhau và xoay xung quanh mặt trượt

c Tính chất của hạt keo:

Do được phân tán lớn của các hạt keo trên quan điểm nhiệt động học thì là

hệ không bền, tuy nhiên thực tế đây là hệ rất bền vững là do hạt keo có tính chất:

- Tồn tại 2 lực đối ngẫu giữa các hạt keo

+ Lực hút phân tử nander waals (EB) kéo các hạt keo lại gần nhau

+ Lực đẩy tính điện (EP) đẩy các hạt keo xa nhau

→ Vị trí của hạt keo trong đặc điểm phụ thuộc vào tổng quan của 2 lực trên:

Thông qua bổ sung thêm chất điện ly, đưa thêm các chất keo tụ, vào hệ:Biểu đồ về sự ổn định của hạt keo trong

d Cơ chế quá trình keo tụ:

- Keo tụ: sự hình thành các hạt keo ( )

- Đông tụ: quá trình các hạt keo nhỏ kết tụ thành cụm hạt (bông keo)

Đưa chất keo tụ vào nước:

- Các chất keo tụ:

+ Muối Fe (FeCl3, FeSO4, FeCl2, )

+ Muối Al (PAC (PoliAl), Al2 (SO4)3, )

+ Muối Mg (MgSO4, MgCl2, Mg(OH)2)

+ Muối Ca (CaCl2, Ca(OH)2, )

- Các phản ứng xảy ra như sau: (VD: Al2(SO4)3/FeCl3)

+ Phản ứng phân ly:

− +

− +

FeCl

SO Al

SO

Al

3

3 2

) (

3 3

2 4

3 3

4

2

+ Các phản ứng hình thành các monome

( ) ( )

+

− +

+ +

↑ + +

+ + +

+

→ +

+

→ +

+

→ +

+

→ +

H OH

Al O H Al

H OH

Al O H Al

H OH

Al O H Al

H OH

Al HOH

Al

4 ) ( 4

3 ) ( 3

2 2

4 2

3

3 2

3

2 2

3

2 3

( ) ( ) ( )

+

+ +

+ +

+

+ + +

+

→ +

+

→ +

+

→ +

+

→ +

H OH

Fe O H Fe

H OH

Fe O H Fe

H OH

Fe O H Fe

H OH

Fe O H

Fe

4 4

3 3

2 2

4 2

3

3 2

3

2 2

3

2 2

3

+ Phản ứng hình thành các polyme

( ) ( ) ( )

+

+ +

+

+ +

+

+ +

+

+

→ +

+

→ +

+

→ +

+

→ +

H OH

Fe O H Fe

H OH

Al O H Al

H OH

Al O H Al

H OH

Al O H Al

2 2

2

32 32

13

4 4

3

2 2

2

4 2 2 2

3

7 32 13

2 3

5 4 2 2

3

4 2 2 2

H OH

Al

2

3 3

3 3

OH

3 3

+

→ +

−

+

→ +

−

+ +

+ +

− +

− +

+

→

→ +

Fe OH

Fe

OH Fe OH

OH

Fe

OH OH

Fe OH

Fe

OH OH

Fe OH

Fe

OH Fe

OH

Fe

4

2 3

4 2 2 3

4 3

2 3

2 3

3 3