Tìm hiểu hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng, ứng dụng cho xử lý phenol có trong nước thải

Trong xu thế đổi mới và hội nhập, những năm qua đất nước ta đã tạo ra được những xung lực mới cho quá trình phát triển, đã đạt được nhiều thành tựu kinh tế xã hội quan trọng, vượt qua tác động của suy thoái toàn cầu và duy trì được tỷ lệ tăng trưởng kinh tế hàng năm cao, bình quân 7,2 %năm, bảo đảm an sinh xã hội. Tuy nhiên, nước ta vẫn đang phải đối mặt với nhiều thách thức, trong đó có vấn đề suy thoái môi trường gay gắt và nhiều hậu quả của biến đổi khí hậu khôn lường. Ô nhiễm môi trường tại các đô thị, khu công nghiệp, làng nghề, các lưu vực sông trên cả nước và nhiều vấn đề môi trường bức xúc khác đã trở thành những vấn đề nóng và là mối quan tâm của toàn xã hội.Hiện nay, vấn đề xử lý nước thải luôn là bài toán gây đau đầu cho các doanh nghiệp sản xuất trong nước, cho các nhà quản lý môi trường. Xử lý nước thải ở Việt Nam đang là một vấn đề thời sự nóng hổi mà nước ta đang phải đối mặt trong thời kỳ phát triển hiện đại hóa, công nghiệp hóa. Đa số nước thải sinh hoạt, nước thải làng nghề cũng như nước thải công nghiệp của các nhà máy, công ty không được xử lý hoặc xử lý chưa triệt để, cho nên lượng nước bị ô nhiễm các hóa chất, có chứa các chất gây ô nhiễm và lượng nước này được xả trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng động xã hội. Chính vì vậy, mà việc nghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng các quy trình công nghệ vào trong quá trình xử lý nước thải là hết sức cần thiết, nó sẽ góp phần vào công cuộc cải tiến công nghệ trong xử lý nước thải và nâng cao chất lượng nguồn nước. Ngày nay, đã có rất nhiều công nghệ được áp dụng vào trong quá trình xử lý nước thải trên thế giới và ở Việt Nam nhưng hầu hết các loại công nghệ đó vẫn còn mang đậm những tính chất đặc thù riêng, khả năng và quy mô áp dụng còn nhiều hạn chế. Mỗi công nghệ mang tính đặc trưng của dòng nước thải có chứa những chất thải nhất định, do đó sẽ gặp hạn chế trong việc xử lý những chất thải khác, ngoài ra nó còn phụ thuộc vào đặc trưng ô nhiễm, cũng như là các thông số ô nhiễm của nguồn nước thải nên việc lựa chọn một quy trình công nghệ xử lý cho dòng nước thải là rất khó khăn, tốn kém và hiệu quả cho quy trình xử lý không cao. Quy trình công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học, hấp phụ đang gặp phải những mặt hạn chế trong việc áp dụng cho những dòng chất thải có nồng độ chất gây ô nhiễm, độ độc cao và là quy trình tốn nhiều thời gia xử lý. Đối với những quy trình công nghệ sử dụng phương pháp Lý – Hóa thì nó có khả năng xử lý tốt đối với những dòng có độ độc và nồng độ chất gây ô nhiễm cao nhưng hiệu quả xử lý thấp, không thể xử lý triệt để chất gây ô nhiễm. Chính vì vậy, chúng ta cần phải mở rộng nghiên cứu và tìm hiểu về những phương pháp cũng như các công nghệ mới trên thế giới để cải tiến và nâng cao quy mô áp dụng, hạn chế những nhược điểm yếu kém của công nghệ. Phân bổ phạm vi ứng dụng của các quy trình công nghệ được thể

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: Tìm hiểu hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng, ứng dụng cho

xử lý phenol có trong nước thải

Giáo viên hướng dẫn Giáo viên phản biện

Hà Nội, Tháng 6 - 2013

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Bộ môn Lọc – Hóa dầu cũng như các thầy cô giáo trong Khoa Dầu khí đã dạy dỗ, giáo dục tôi trưởng thành về mọi mặt trong suốt 5 năm học Cảm ơn các bạn bè cùng lớp về sự chia sẻ, giúp đỡ, những tình cảm chân thành tốt đẹp và sự đồng hành của các bạn trong thời gian qua

Tôi xin cảm ơn những tác giả đi trước, những người đã đặt nền móng cho việc tìm hiểu và nghiên cứu khoa học của tôi, giúp cho tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình một cách thuận lợi hơn.

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đối với cha, mẹ thân yêu và gia đình đã luôn nuôi dưỡng và tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi được học tập và trưởng thành như ngày hôm nay.

Hà Nội, ngày 08 tháng 5 năm 2013

Sinh viên Nguyễn Xuân Tấn

MỤC LỤC

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

0.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

0.2 Mục đích của đề tài 4

0.3 Cấu trúc của đề tài 4

CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA NƯỚC TA HIỆN NAY 6

1.1 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước tại đô thị 6

1.2 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước tại một số làng nghề 8

1.2.1 Các làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ: Khối lượng nước thải sản xuất lớn với thải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ cao 10

1.2.2 Các làng nghề ươm tơ dệt nhuộm, thuộc da: Nước sản xuất có độ màu cao, chứa nhiều hóa chất 10

1.2.3 Các làng nghề tái chế phế liệu: Nước sản xuất chứa nhiều hóa chất độc hại 11

1.2.4 Các làng nghề thủ công mỹ nghệ: Nước sản xuất tại một số làng nghề sơn mài và mây tre đan có thải lượng các chất gây ô nhiễm cao 13

1.2.5 Phân tích đánh giá các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng môi trường nước tại làng nghề Dương Liễu - Hoài Đức – Hà Nội 14

1.2.5.1 Đặc thù sản xuất 14

1.2.5.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm từ sản xuất làng nghề 15

1.2.5.3 Sản xuất tinh bột sắn và tinh bột dong 17

1.3 Yêu cầu về xử lý nước thải 22

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 25

2.1 Phương pháp xử lý cơ học 26

2.1.1 Phương pháp lắng 27

2.1.2 Phương pháp lọc 27

2.1.3 Bể điều hòa 27

2.1.4 Phương pháp pha loãng 28

2.2 Phương pháp xử lý hóa và hóa – lí 28

2.2.1 Phương pháp trung hòa 29

2.2.2 Phương pháp keo tụ 30

2.2.3 Phương pháp oxy hóa 31

2.2.4 Phương pháp khử 32

2.2.5 Phương pháp trao đổi ion 32

2.2.6 Phương pháp hấp phụ 33

2.2.7 Phương pháp tuyển nổi 33

2.2.8 Phương pháp thẩm thấu ngược 34

2.2.9 Phương pháp điện hóa học 35

2.2.10 Phương pháp hấp phụ cacbon 35

2.3 Phương pháp sinh học 36

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA PHENOL 39

3.1 Tác động của phenol đến môi trường và sức khỏe con người 39

3.1.1 Ảnh hưởng đến hệ sinh vật 39

3.1.2 Ảnh hưởng đến hệ động vật 40

3.1.3 Ảnh hưởng đến sức khỏe con người 40

3.2 Nguồn phát thải phenol 41

3.2.1 Nguồn tự nhiên 41

3.2.2 Nguồn nhân tạo 41

3.3 Một số nghiên cứu và công nghệ xử lý Phenol 42

3.3.1 Xử lý phenol và các hợp chất bằng phương pháp điện đông 44

3.3.2 Xử lý phenol bằng phương pháp oxi hóa điện hóa 47

3.3.3 Xử lý phenol bằng phương pháp hấp phụ sử dụng cacbon hoạt tính 49

3.3.4 Xử lý phenol trong nước thải công nghiệp bằng ozon 51

3.3.5 Xử lý phenol bằng phương pháp lọc sinh học 53

3.3.6 Xử lý nước thải chứa phenol bằng công nghệ bùn hoạt tính 55

3.3.7 Xử lý phenol bằng hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 56 3.3.8 Xử lý phenol bằng hệ thống thiết bị phản ứng sinh học và màng 57

3.3.9 Xử lý phenol bằng công nghệ oxi hóa không khí ẩm (WAO) 59

CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ OXI HÓA BẰNG KHÔNG KHÍ 61

4.1 Xúc tác của quá trình oxi hóa không khí 62

4.1.1 Xúc tác đồng thể 62

4.1.2 Xúc tác dị thể 62

4.1.2.1 Kim loại quý 62

4.1.2.2 Oxit kim loại 63

4.2 Một số công nghệ áp dụng quá trình oxi hóa không khí để xử lý nước thải .65 4.2.1 Công nghệ Zimpro 65

4.2.2 Công nghệ Wetox 66

4.2.3 Công nghệ Vertech 67

4.2.4 Công nghệ Kenox 69

4.2.5 Công nghệ Oxyjet 71

4.2.6 Công nghệ Bayer Loprox 72

4.2.7 Công nghệ Nippon Shookubai kagaku 73

4.2.8 Công nghệ Osaka gas 74

CHƯƠNG 5: TÌM HIỂU VỀ HỆ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG CAO ÁP DẠNG MÀNG 76

5.1 Tìm hiểu về hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng 76

5.1.1 Cấu tạo hệ thiết bị 76

5.1.1.1 Thiết bị phản ứng cao áp 76

5.1.1.2 Màng ceramic 76

5.1.1.3 Hệ thống phụ trợ 79

5.1.2 Một số phương pháp đưa xúc tác lên bề mặt ống ceramic 80

5.1.2.1 Phương pháp 1: Lớp tới lớp với sự tạo thành những hạt nano chuyển vị [PAA/PAH/Pt-NP] 80

5.1.2.2 Phương pháp 2 :Lớp tới lớp với sự tạo thành những hạt nano tại chỗ [PAA/PEI-Pt(0)] 81

5.1.2.3 Phương pháp 3: Lớp tới lớp với sự tạo thành những hạt nano tại chỗ [Pt(0)/PEI] 81

5.1.2.4 Phương pháp 4: Làm bay hơi/kết tinh với quá trình khử bằng H 2 ở 200 o C 82

5.1.2.5 Phương pháp 5: Tẩm anion với quá trình khử bằng H 2 ở 200 o C 82

5.1.3 Nguyên tắc vận hành của hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng 83

5.1.3.1 Lắp đặt màng ceramic 83

5.1.3.2 Khởi động hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng 84

5.1.3.3 Tắt hệ 85

5.1.3.4 Lấy mẫu sản phẩm 85

5.1.3.5 Tắt hệ trong tình trạng khẩn cấp 85

5.1.3.6 Nguyên tắc quá trình chuyển chất trên bề bặt màng ceramic 86

5.2 Đánh giá thực trạng hệ thiết bị 87

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG ĐỒ ÁN

01 Hình 0.1 Ô nhiễm nguồn nước trên sông Tô Lịch 01

02 Hình 0.2 Phạm vi ứng dụng của các quy trình công nghệ vào

trong quá trình xử lý nước thải

02

03 Hình 1.1 Biểu đồ cơ cấu tổng lượng nước thải theo loại hình

xả thải của lưu vực sông Cầu và lưu vực sông Nhuệ

- Đáy

06

04 Hình 1.2 Biểu đồ diễn biến hàm lượng BOD5 trung bình tại

một số sông, hồ, kênh rạch nội thị giai đoạn 2005 –2009

09

05 Hình 1.3 Biểu đồ lưu lượng nước thải sản xuất của một số

làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chănnuôi và giết mổ

10

06 Hình 1.4 Biểu đồ hàm lượng COD, BOD5 và SS trong nước

thải một số cơ sở làng nghề dệt nhuộm, ươm tơ, dệtvải

12

07 Hình 1.5 Biểu đồ thể hiện hàm lượng một số thông số ô

nhiễm trong nước thải sản xuất làng nghề tái chếgiấy

13

08 Hình 1.6 Biểu đồ hàm lượng COD, BOD5, SS và độ màu

trong nước thải sản xuất sơn mài và mây tre đan

14

09 Hình 1.7 Quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn, dong 18

10 Hình 1.8 Cân bằng vật chất trong chế biến tinh bột dong 18

11 Hình 1.9 Cân bằng vật chất trong chế biến tinh bột sắn 19

12 Hình 2.1 Thiết bị tạo bông bởi khuấy cơ khí 31

13 Hình 2.2 Thiết bị tuyển nổi, khí sinh ra do phản ứng hóa học 34

14 Hình 3.1 Mô hình thực nghiện quá trình loại phenol theo

O.Abdelwahab

45

15 Hình 3.2 Mô hình thực nghiệm của quá trình oxi hóa điện

hóa các chất hữu cơ

49

16 Hình 3.3 Hướng phản ứng của ozon trong dung dịch nước 52

17 Hình 3.4 Sơ đồ quá trình oxi hóa phenol dưới tác dụng của

22 Hình 3.9 Sơ đồ chuyển hóa phenol trong quá trình CWAO 60

23 Hình 4.1 Sơ đồ quy trình công nghệ Zimpro 66

25 Hình 4.3 Sơ đồ công nghệ thiết bị Vertech 69

28 Hình 4.6 Sơ đồ hệ thống công nghệ Bayer Loprox 73

3-82

34 Hình 5.6 Mặt bích đáy thiết bị phản ứng với ống màng

ceramic

83

38 Hình 5.10 Biến dạng đầu nối với bô điều chỉnh của bộ điều

khiển lưu lượng

87

39 Hình 5.11 Vị trí thiếu bộ đo và điều chỉnh lưu lượng dòng oxi 88

40 Hình 5.12 Vị trí thiếu chi tiết nối xuống thiết bị phản ứng và

van lấy mẫu

88

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG ĐỒ ÁN

01 Bảng 1.1 Ước tính lưu lượng và thải lượng các chất ô

nhiễm trong nước thải sinh hoạt đô thị qua cácnăm

hoạt động sản xuất và sinh hoạt

05 Bảng 1.5 Tổng lượng nước thải và bã thải từ sản xuất tinh

07 Bảng 1.7 Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước

thải công nghiệp

22,23

10 Bảng 3.1 Mức độ phát thải phenol trong một số ngành công

nghiệp

43

11 Bảng 4.1 Thông số về quá tình oxi hóa không khí sử dụng

xúc tác kim loại quý

63

12 Bảng 4.2 Thông số về quá tình oxi hóa không khí sử dụng

xúc oxit kim loại

65

13 Bảng 4.3 Những thông số đặc trưng của một vài công nghệ

áp dụng quy trình oxi khóa không khí ẩm trongcông nghiệp

75

14 Bảng 5.1 Một vài đặc điểm về cấu trúc của một số loại

màng

78

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG ĐỒ ÁN

KCN: Khu công nghiệp

DO: Dissolved Oxygen (lượng oxi hòa tan cần thiết cho sự hô hấp cần thiết của cácsinh vật nước

BOD: Biochemical Oxygen Demand (nhu cầu oxi sinh hóa, lượng oxi cần thiết để

vi sinh vật oxi hóa các hợp chất hữu cơ)

BOD5: Nhu cầu oxi sinh hóa tại thời điểm 5 ngày

COD: Chemical Oxygen Demand (nhu cầu oxi hóa học, lượng oxi cần thiết cho quátrình oxi hóa hóa học các hợp chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O)

TSS: Total Suspended Soild (tổng lượng chất rắng lơ lửng)

TCCP: Tiêu chuẩn cho phép

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường

NTSX TB: Nước thải sản xuất trung bình

UABS: Upflow Anaerobic Sludge Blanket

EPA: Enviroment Protection Agency (cơ quan bảo vệ môi trường)

LC50: Lethal Concentration (nồng độ gây chết trung bình, nồng độ của các hóa chấttrong thử nghiệm làm gây chết 50% động vật thử nghiệm trong thời gian xác định)

EC50: Effective Concentration (nồng độ tiếp xúc, nồng độ tác dụng tối đa)

TOC: Total Organic Carbon (tổng lượng các bon hữu cơ)

MBR: Memberane Bioreactor (thiết bị phản ứng màng sinh học)

WAO: Wet Air Oxidation (quá trình oxi hóa không khí ẩm)

CWAO: Catalytic Air Oxidation (quá trình oxi hóa không khí ẩm có xúc tác)

TNHH: Trách nhiệm hữu hạn

PAA: Poly Acrylic Axit

PAH: Poly Allyamin Hydrocloride

PEI: Poly Ethylenimine

Pt-NP: Platin – Nanoparticle Flims

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

0.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong xu thế đổi mới và hội nhập, những năm qua đất nước ta đã tạo ra đượcnhững xung lực mới cho quá trình phát triển, đã đạt được nhiều thành tựu kinh tế -

xã hội quan trọng, vượt qua tác động của suy thoái toàn cầu và duy trì được tỷ lệtăng trưởng kinh tế hàng năm cao, bình quân 7,2 %/năm, bảo đảm an sinh xã hội.Tuy nhiên, nước ta vẫn đang phải đối mặt với nhiều thách thức, trong đó có vấn đềsuy thoái môi trường gay gắt và nhiều hậu quả của biến đổi khí hậu khôn lường Ônhiễm môi trường tại các đô thị, khu công nghiệp, làng nghề, các lưu vực sông trên

cả nước và nhiều vấn đề môi trường bức xúc khác đã trở thành những vấn đề nóng

và là mối quan tâm của toàn xã hội

Hình 0.1: Ô nhiễm nguồn nước trên sông Tô Lịch [10]

Hiện nay, vấn đề xử lý nước thải luôn là bài toán gây đau đầu cho các doanhnghiệp sản xuất trong nước, cho các nhà quản lý môi trường Xử lý nước thải ở ViệtNam đang là một vấn đề thời sự nóng hổi mà nước ta đang phải đối mặt trong thời

kỳ phát triển hiện đại hóa, công nghiệp hóa Đa số nước thải sinh hoạt, nước thảilàng nghề cũng như nước thải công nghiệp của các nhà máy, công ty không được xử

lý hoặc xử lý chưa triệt để, cho nên lượng nước bị ô nhiễm các hóa chất, có chứacác chất gây ô nhiễm và lượng nước này được xả trực tiếp vào môi trường, gây ônhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ

sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cộng động xã hội Chính vì vậy, mà việcnghiên cứu, tìm hiểu và ứng dụng các quy trình công nghệ vào trong quá trình xử lýnước thải là hết sức cần thiết, nó sẽ góp phần vào công cuộc cải tiến công nghệtrong xử lý nước thải và nâng cao chất lượng nguồn nước

Ngày nay, đã có rất nhiều công nghệ được áp dụng vào trong quá trình xử lýnước thải trên thế giới và ở Việt Nam nhưng hầu hết các loại công nghệ đó vẫn cònmang đậm những tính chất đặc thù riêng, khả năng và quy mô áp dụng còn nhiềuhạn chế Mỗi công nghệ mang tính đặc trưng của dòng nước thải có chứa nhữngchất thải nhất định, do đó sẽ gặp hạn chế trong việc xử lý những chất thải khác,ngoài ra nó còn phụ thuộc vào đặc trưng ô nhiễm, cũng như là các thông số ô nhiễmcủa nguồn nước thải nên việc lựa chọn một quy trình công nghệ xử lý cho dòngnước thải là rất khó khăn, tốn kém và hiệu quả cho quy trình xử lý không cao Quytrình công nghệ xử lý bằng phương pháp sinh học, hấp phụ đang gặp phải nhữngmặt hạn chế trong việc áp dụng cho những dòng chất thải có nồng độ chất gây ônhiễm, độ độc cao và là quy trình tốn nhiều thời gia xử lý Đối với những quy trìnhcông nghệ sử dụng phương pháp Lý – Hóa thì nó có khả năng xử lý tốt đối vớinhững dòng có độ độc và nồng độ chất gây ô nhiễm cao nhưng hiệu quả xử lý thấp,không thể xử lý triệt để chất gây ô nhiễm Chính vì vậy, chúng ta cần phải mở rộngnghiên cứu và tìm hiểu về những phương pháp cũng như các công nghệ mới trên thếgiới để cải tiến và nâng cao quy mô áp dụng, hạn chế những nhược điểm yếu kémcủa công nghệ Phân bổ phạm vi ứng dụng của các quy trình công nghệ được thểhiện trên hình 0.2:

TOC: Tổng lượng cacbon hữu cơ

Hình 0.2: Phạm vi ứng dụng của các quy trình công nghệ vào trong quá trình xử lý

Do trong nguồn nước thải có chứa rất nhiều hợp chất hữu cơ gây ô nhiễmkhác nhau, nó có khả năng phân hủy và xử lý khác nhau Chính vì vậy, mà ta cầnchọn ra một chất đặc trưng và đại diện cho khả năng xử lý của chúng trong nguồnnước thải để nghiên cứu và tìm hiểu Do những đặc trưng về mức độ hoạt động hóahọc, khả năng phân hủy, khả năng tác động đến môi trường và mức độ tác động trựctiếp đến sức khỏe con người nên phenol đã được chọn làm chất đại diện cho các hợpchất hữu cơ gây ô nhiễm

Do những yêu cầu cấp bách trong việc xử lý và bảo vệ môi trường hiện nay,

đặc biệt là bảo vệ môi trường nước, tôi đã lựa chọn đề tài: “Tìm hiểu hệ thiết bị

phản ứng cao áp dạng màng, ứng dụng cho xử lý phenol có trong nước thải”

làm đề tài tốt nghiệp

0.2 Mục đích của đề tài

Do yêu cầu về việc đưa hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng vào hoạt độngphục vụ cho quá trình nghiên cứu tại phòng thí nghiệm vẫn gặp một số khó khănnhất định nên đề tài của tôi sẽ dừng lại ở nội dung tìm hiểu Với một đề tài tìm hiểunày thì mục đích chính là:

- Tìm hiểu về hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng: Cấu tạo, nguyên tắchoạt động, nguyên tắc của quá trình phản ứng diễn ra trong hệ;

- Tìm hiểu về hiện trạng môi trường nước tại nước ta, quy trình công nghệ

xử lý nước thải;

- Tìm hiểu về một số loại công nghệ xử lý nước thải chứa phenol;

- Tìm hiểu về công nghệ oxi hóa không khí ẩm

0.3 Cấu trúc của đề tài

Với đề tài này tôi sẽ tiến hành sắp xếp và bố trí cấu trúc như sau:

- Chương 1: Tìm hiểu về hiện trạng môi trường nước ở nước ta Trongchương này tôi tập trung đi vào phân tích đánh giá hiện trạng môi trường nước tạicác khu đô thị và làng nghề của nước ta hiện nay Đặc biệt là làng nghề sản xuấttinh bột Dương Liễu ở Hoài Đức, Hà Nội;

- Chương 2: Tìm hiểu tổng quan về công nghệ xử lý nước thải Trong chươngnày tôi sẽ đi vào tìm hiểu quy trình công nghệ trong xử lý nước thải, các thông sốđánh giá chất lượng nước và yêu cầu về nước thải ra nguồn tiếp nhận;

- Chương 3: Tìm hiểu về một số công nghệ xử lý nước thải chứa phenol.Trong chương này tôi sẽ tìm hiểu về những tác động của phenol đến môi trường vàsức khỏe của con người và một số công nghệ xử lý nước thải chứa phenol hiện nay;

- Chương 4: Tìm hiểu về công nghệ oxi hóa không khí Trong chương này tôitập trung đi vào tìm hiểu về xúc tác cũng như một số công nghệ oxi hóa không khítrong công nghệ xử lý nước thải hiện nay;

- Chương 5: Tìm hiểu về hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màng trong phòngthí nghiệm bộ môn Lọc Hóa dầu, trường Đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Trongchương này tôi sẽ tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đánh giá hiện trạng

- Kết luận và kiến nghị, trong phần này tôi sẽ nêu lên một số nội dung và kếtquả đã đạt được trong đồ án Ngoài ra tôi cũng đưa ra một số đề xuất về vấn đề xử

lý nước thải ở nước ta, cũng như việc đưa hệ thiết bị phản ứng cao áp dạng màngvào hoạt động phục vu cho nghiên cứu tại phòng thí nghiệm bộ môn Lọc Hóa dầu,trường Đại học Mỏ - Địa chất

CHƯƠNG 1: HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA NƯỚC

m3 nước thải lan tỏa làm ô nhiễm 40 – 60 m3 nước sạch [1] Nếu không có biệnpháp ngăn chặn, xử lý kịp thời nước thải sẽ gây ô nhiễm môi trường sống, lãng phínguồn nước mặt, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người

Cơ cấu tổng lượng nước thải theo loại hình xả của lưu vực sông Cầu và sôngNhuệ - Đáy được thế hiện trên biểu đồ sau:

Lưu vực sông Cầu Lưu vực sông Nhuệ - Đáy

Hình 1.1: Biểu đồ cơ cấu tổng lượng nước thải theo loại hình xả thải của lưu vực

sông Cầu và lưu vực sông Nhuệ - Đáy [2]

1.1 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước tại đô thị

Tại các đô thị lớn, hệ thống thoát nước dùng cho thoát nước mưa, nước thảisinh hoạt, công nghiệp Do hệ thống thoát nước không đảm bảo, cứ vào mùa mưalại bị ngập lụt, nước bẩn tràn lên đường phố, chảy vào các hộ gia đình gây ảnhhưởng đến sức khỏe và môi trường sống của người dân Các thành phố lớn đa phần

là chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung Hầu hết sông ngòi trong cả nước tiếpnhận nước thải sinh hoạt từ các đô thị khu dân cư, nhà hàng, nước thải của các cơ sở

y tế, cơ sở công ngiệp và tiểu thủ công nghiệp quy mô nhỏ, chưa được xử lý đạttiêu chuẩn cho phép đổ vào Hiện nay, việc đầu tư và áp dụng các công nghệ xử lýnước thải chưa đáp ứng được yêu cầu bảo vệ môi trường 70 % các khu công nghiệpkhông có hệ thống xử lý nước thải tập trung hoặc một số cơ sở sản xuất có xử lýnước thải nhưng không đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép [1] Dựa vào số liệuthống kê kiểm tra các cơ sở sản xuất hóa chất trên toàn quốc cho thấy, chỉ có 12 %các cơ sở xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường [1]

Khu vực thành phố Hà Nội với hơn 2,7 triệu dân, tổng lượng nước thải củathành phố khoảng hơn 500000 m3/ngày đêm, trong đó lượng nước thải sinh hoạtkhoảng 400000 m3, nước thải công nghiệp 85000 – 90000 m3 Hà Nội có 5 khucông nghiệp tập trung, 13 cụm công nghiệp vừa và nhỏ, với KCN Bắc Thăng Long,Sài Đồng có trạm xử lý nước thải Nước thải qua hệ thống cống mương đô thị chảy

ra bốn con sông nối nhau: Tô Lịch, sông Lừ, sông Sét, Kim Ngưu theo dòng sôngChâu Giang chảy vào sông Nhuệ - Đáy, hồ Yên Sở ra các tỉnh lân cận Những sôngnày có nước bị ô nhiễm nghiêm trọng do các chất hóa học, hữu cơ Hàm lượng oxyhòa tan (DO) ở hầu hết các điểm đo trên các sông Nhuệ, Tô Lịch, Kim Ngưu, Lừ vàSét dao động từ 1,6 – 5 mg/l, trong đó DO ở sông Lừ, Kim Ngưu và Tô Lịch đều cógiá trị thấp hơn 2 mg/l Trên 99 % các điểm quan trắc chất lượng nước mặt trên lưuvực sông Nhuệ - Đáy có hàm lượng các chất hữu cơ không đảm bảo tiêu chuẩn đốivới nguồn nước sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt [1]

Số liệu ước tính lưu lượng và thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thảisinh hoạt đô thị qua các năm được thể hiện trên bảng 1.1

Tại thành phố Việt Trì, nước thải công nghiệp cũng trực tiếp đổ thẳng vàosông Hồng không qua xử lý làm cho hàm lượng kim loại nặng, các chất hữu cơ đặcbiệt là hợp chất phenol được clo hóa, nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa

học (COD) rất cao Sông Hồng “tiếp nhận” gần 100000 m3/ngày đêm nước thải củathành phố Việt Trì, trong đó nguồn từ công nghiệp chiếm 30 % [1].

Ở thành phố Hồ Chí Minh, lượng nước thải công nghiệp xả ra môi trườnghơn 40000 m3/ngày đêm Theo sở tài nguyên và môi trường TP Hồ Chí Minh, trong

số 12 KCN trên địa bàn, mới có KCN Lê Minh Xuân, Tân Tạo có hệ thống xử lýnước thải, còn lại các KCN khác với khoảng 30000 m3/ngày đêm thải ra sông ngòi,kênh rạch Thành phố với gần 5 triệu dân, tổng lượng nước thải sinh hoạt khoảng

600000 m3/ngày đêm, chỉ 60 % được xử lý sơ bộ [1] Nước thải xả trược tiếp ra cáckênh Nhiêu Lộc, kênh Tân Hòa lan tỏa đi các sông Sài Gòn – Đồng Nai, Nhà Bè,Chợ Đêm, song Tranh, Hiện nay lưu vực trên sông Sài Gòn – Đồng Nai bị ônhiễm trên diện rộng với mức độ tăng dần từ thượng lưu đến hạ lưu, chủ yếu là ônhiễm hữu cơ, vi sinh vật và bị axit hóa, một số khu vực hạ lưu bị ô nhiễm nặng.Qua các kết quả phân tích chất lượng nước năm 2006 cho thấy, chất lượng nước tạicác trạm đầu nguồn sông Sài Gòn – Đồng Nai bị ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là ônhiễm dầu và vi sinh

Bảng 1.1: Ước tính lưu lượng và thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải

sinh hoạt đô thị qua các năm [2]

Năm Lưu lượng nước thải sinh

hoạt đô thị (m3/ngày)

Tổng thải lượng các chất (kg/ngày)

1.2 Hiện trạng ô nhiễm nguồn nước tại một số làng nghề

Các hoạt động của làng nghề đã và đang làm suy thoái môi trường, đặc biệt

là môi trường nước Ô nhiễm môi trường tại làng nghề là dạng ô nhiễm phân tántrong phạm vi một khu vực và mang nét đặc thù của hoạt động sản xuất theo ngành

làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ là loại hình sảnxuất có nhu cầu nước rất lớn và nước thải có độ nhiễm chất hữu cơ rất cao, nhất làsản xuất tinh bột từ sắn và dong giềng Ô nhiễm chất vô cơ tại các làng nghề dệtnhuộm, tái chế giấy tạo ra nước thải có hàm lượng cặn lớn; tại các làng nghề chếbiến, trong nước thải mạ và tái chế kim loại có hàm lượng kim loại nặng độc hạivượt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) hàng chục lần.

Hình 1.2: Biểu đồ diễn biến hàm lượng BOD5 trung bình tại một số sông, hồ,

kênh rạch nội thị giai đoạn 2005 – 2009 [2]

Vấn đề môi trường mà các làng nghề đang phải đối mặt không chỉ giới hạn ởtrong phạm vi các làng nghề mà còn ảnh hưởng đến người dân ở vùng lân cận TheoBáo cáo môi trường quốc gia năm 2008 [5] với chủ đề "Môi trường làng nghề ViệtNam", hiện nay “hầu hết các làng nghề ở Việt Nam đều bị ô nhiễm môi trường (trừcác làng nghề không sản xuất hoặc dùng các nguyên liêu không gây ô nhiễm nhưthêu, may ) Chất lượng môi trường tại hầu hết các làng nghề đều không đạt tiêuchuẩn khiến người lao động phải tiếp xúc với các nguy cơ gây hại cho sức khỏe,trong đó 95 % là từ bụi; 85,9 % từ nhiệt và 59,6 % từ hóa chất Kết quả khảo sát 52làng nghề cho thấy, 46 % làng nghề có môi trường bị ô nhiễm nặng ở cả 3 dạng; 27

% ô nhiễm vừa và 27 % ô nhiễm nhẹ”

Ở nước ta, các làng nghề chưa có hệ thống xử lý nước thải công nghiệp,nước thải được đổ trực tiếp ra hệ thống kênh rạch chung hoặc ra sông Nguyên nhângây ô nhiễm nước chủ yếu là quá trình xử lý công nghiệp như: chế biến lương thựcthực phẩm, mây tre, dệt, in, nung nấu kim loại, tẩy giấy và nhuộm… Thường thìnước thải ra bị nhiễm màu nặng và gây ra hiện tượng đổi màu đối với dòng sôngnhận nước thải, có mùi rất khó chịu Hơn nữa là sự vượt quá TCCP đối với các hàmlượng BOD, COD, SS, và coliform, các kim loại nặng… ở cả nước mặt và nướcngầm, làm chết các sinh vật thủy sinh và chứa các mầm bệnh nguy hại cho con người.

1.2.1 Các làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ:

Khối lượng nước thải sản xuất lớn với thải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ cao

Khối lượng nước thải các làng nghề thuộc nhóm này rất lớn, có nơi lên tới

7000 m3/ngày (hình 1.3), thường không được xử lý đã xả trực tiếp vào môi trường

Hình 1.3: Biểu đồ lưu lượng nước thải sản xuất của một số làng nghề chế biến

lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ [3]

Thải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sản xuất của các làngnghề này cũng khá cao Các số liệu cho thấy trong nhóm này, các làng nghề tinh bột

có thải lượng các chất ô nhiễm lớn nhất (bảng 1.2)

1.2.2 Các làng nghề ươm tơ dệt nhuộm, thuộc da: Nước sản xuất có độ màu

cao, chứa nhiều hóa chất

Trong nhóm làng nghề này, dệt nhuộm là loại hình có nhu cầu hóa chất rấtlớn gồm thuốc nhuộm các loại, xút, axit Khoảng 85 – 90 % lượng hóa chất này hòatan trong nước thải Do đó, nước thải dệt nhuộm chứa nhiều hóa chất và có độ màurất cao Độ màu có thể lên tới 13000 Pt-Co Độ pH biến động lớn phụ thuộc vàoloại thuốc nhuộm được sử dụng

Các làng nghề dệt nhuộm và ươm tơ cũng có khối lượng nước thải khá cao(200 – 1000 m3/ngày) và hầu hết không được xử lý trước khi xả thải vào môitrường

Bảng 1.2: Thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải của một số làng nghề chế biến

1.2.3 Các làng nghề tái chế phế liệu: Nước sản xuất chứa nhiều hóa chất độc

hại

Tái chế kim loại: Các ngành gia công cơ khí, đúc mạ, tái chế và chế tác kimloại có lượng nước thải không lớn, nhưng lại chứa nhiều chất độc hại như kim loạinặng (Zn, Fe, Cr, Ni, ), dầu mỡ công nghiệp Quá trình mạ bạc còn tạo ra muối Hg,xyanua, oxit kim loại, và các tạp chất khác Đặc biệt, quá trình rửa bình ắc quy vànấu chì còn gây phát sinh nước thải chứa một lượng lớn chì Nước thải của một sốlàng nghề có hàm lượng các kim loại nặng như Cr6+, Zn2+, Pb2+ lớn hơn từ 1,5 đến

10 lần TCVN [3]

Tái chế giấy: Nước thải công đoạn ngâm, tẩy, nghiền trong tái chế giấychiếm khoảng 50 % tổng lượng thải, chứa nhiều hóa chất như xút, nước giaven,phèn, nhựa thông, phẩm màu, xơ sợi Nước thải thường chứa nhiều bột giấy, lượngcặn có thể lên tới 300 – 600 mg/l [3]

Hình 1.4: Biểu đồ hàm lượng COD, BOD5 và SS trong nước thải một số cơ sở

làng nghề dệt nhuộm, ươm tơ, dệt vải [3]

Trong đó: N1- Nước thải cơ sở ươm tơ hộ ông Nguyễn Một, Đông Yên, Duy Xuyên, Quảng Nam (1); N2 – Nước thải cơ sở ươm tơ hộ ông Đoàn Giáp, Đông Yên, Duy Xuyên, Quảng nam (1); N3 - Nước thải cơ sở ươm tơ hộ ông Đoàn Giáp, Đông Yên, Duy Xuyên, Quảng nam (2); N4 – Nước thải HTX dệt may Duy Trinh, làng nghề ươm tơ dệt vải Phú Bông Thi Lai, Quảng Nam (2); N5 – Nước thải cơ sở ươm tơ hộ ông Thắng, Cổ Chất, Nam Định (1); N6 – Nước thải cơ sở Doanh nghiệp Đại Hòa, Nam Cao, Thái Bình (1); N7 – Nước thải tổng hợp từ các cơ sở dệt nhuộm Thái Phương, Thái Bình (1); N8 – Nước thải sau tẩy khăn làng nghề

Làng nghề tái chế giấy Dương Ổ và Phú Lâm (Bắc Ninh) là hai làng nghề cóquy mô sản xuất lớn Tổng khối lượng nước thải lên tới 3500 m3/ngày Hàng ngày

đã thải vào nguồn nước mặt khoảng 1450 – 3000 kg COD và 3000 kg bột giấy [3].Các kết quả khảo sát cho thấy nước thải sản xuất giấy tại các làng nghề có COD,BOD5, SS vượt TCVN từ 1,5 – 15 lần (hình 1.5)

Hình 1.5: Biểu đồ thể hiện hàm lượng một số thông số ô nhiễm trong nước thải sản

xuất làng nghề tái chế giấy [3]

Trong đó: N1 – Nước thải xeo giấy, làng nghề Dương Ồ, Bắc Ninh; N2 – Nước thải ngâm tấy, cơ sở Phú Gia, Phú Lâm, Bắc Ninh; N3 – Nước rửa nguyên liệu cơ sở ông Quyết, Trung Văn, Hà Nội; N4 – Nước thải máy nguyên liệu cơ sở Long Trúc – Triều Khúc, Hà Nội; N5 – Nước thải máy nguyên liệu cơ sở ông Luyện, Minh Khai, Hưng Yên.

1.2.4 Các làng nghề thủ công mỹ nghệ: Nước sản xuất tại một số làng nghề sơn

mài và mây tre đan có thải lượng các chất gây ô nhiễm cao

Làng nghề sơn mài và mây tre đan có lượng nước thải không lớn, chỉ khoảng

2 – 5 m3/ngày/cơ sở, nhưng nước thải chứa hàm lượng chất ô nhiễm cao

Nước thải sản xuất sơn mài chứa bụi mài nhỏ mịn làm tăng hàm lượng cặn.Nước thải từ quá trình nhuộm và những bóng sản phẩm mây tre đan chứa nhiều chấtgây ô nhiễm như dung môi, dầu bóng, polyme hữu cơ, dư lượng các chất nhuộm, Hàm lượng COD và BOD5 trong nước thải của các làng nghề này thường vượtTCVN từ 2 – 5 lần và từ 5,5 – 8,5 lần (hình 1.6)

Hình 1.6: Biểu đồ hàm lượng COD, BOD5, SS và độ màu trong nước thải sản

xuất sơn mài và mây tre đan [3]

Trong đó: N1 – Nước thải cơ sở Mỹ Thái làng ngề sơn mài Hạ Thá, Thường Tín, Hà Nội; N2 – Nước thải cơ sở sơn mài Tương Bình Hiệp, Bình Dương; N3 – Nước thải nhuộm sản phẩm cơ sở 1 thôn Phù Yên, Chương Mỹ, Hà Nội; N4 – Nước thải nhuộm sản phẩm cơ sở 2 thôn Phù Yên, Chương Mỹ, Hà Nội.

1.2.5 Phân tích đánh giá các nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng môi

trường nước tại làng nghề Dương Liễu - Hoài Đức – Hà Nội

1.2.5.1 Đặc thù sản xuất

Các hoạt động sản xuất phi nông nghiệp chủ yếu của Dương Liễu bao gồm:Sản xuất tinh bột (sắn, dong); sản xuất mạch nha; sơ chế vừng, lạc, đỗ xanh; làmmiến, bún khô, làm bánh kẹo Hiện nay có thêm một số nghề mới như thêu ren, làmgạch, tuy nhiên sản lượng chưa nhiều

Do đặc thù là làng nghề chế biến nông sản nên đặc điểm chung về nguyênliệu đầu là các sản phẩm từ ngành trồng trọt Bao gồm: sắn củ, dong củ, vừng, lạc,

đỗ xanh, khoai, ngô và một số các phụ phẩm khác

Mặt khác, sản xuất phi nông nghiệp ở đây vẫn mang tính chất nhỏ lẻ, phântán Hình thức tổ chức sản xuất chủ yếu là theo hộ gia đình, cơ sở sản xuất đặt tạikhu nhà ở, chưa có hệ thống phân loại nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt

1.2.5.2 Nguyên nhân gây ô nhiễm từ sản xuất làng nghề

Các hoạt động chế biến nông sản thực phẩm (CBNSTP) chính bao gồm: việcrửa, bóc, tách vỏ nguyên liệu; nghiền, xay các loại củ (dong, sắn, đỗ); ngâm, ủ, lọcbột dong, sắn; phơi sấy sản phẩm; vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm… Bởi vậy,đối với chất thải rắn chủ yếu là các loại bã sắn, bã dong; vỏ (sắn, dong, đỗ, khoai)kèm với đất cát; xỉ than Đối với nước thải, đặc trưng là có hàm lượng hữu cơ cao, thểhiện qua lượng BOD, COD trong nước thải lớn hơn hàng chục lần, hàng trăm lần sovới TCCP

Ở làng nghề Dương Liễu, công nghệ khoa học ứng dụng trong sản xuất chủyếu chỉ dừng lại ở việc nâng cao năng suất, giảm thiểu lao động nhưng còn mangtính chắp vá, nhỏ lẻ, theo từng công đoạn (như máy rửa, bóc vỏ nguyên liệu; máykhuấy trộn bột; máy cắt, tráng miến) mà chưa có sự đầu tư đồng bộ Hơn nữa chủyếu là các máy móc được mua lại, đã dùng lâu năm không cải tạo Cả làng chưa cóbất cứ sự đầu tư máy móc nào nhằm giảm thiểu chất thải, bảo vệ môi trường Do đó,hiệu suất của nguyên liệu không cao, đồng nghĩa là khối lượng thải lớn, lại khôngđược xử lý trước khi thải vào môi trường nên gây ô nhiễm là điều tất yếu

Như vậy, mỗi ngày trung bình có khoảng 463 tấn rác thải rắn và hơn 6000 m3nước thải các loại từ tất cả các hoạt động sản xuất và sinh hoạt tại làng nghề thảivào môi trường (trung bình khoảng 7,8 m3/hộ/ngày đêm), riêng nước thải từ việcCBNSTP chiếm 4930 m3 (80 %) và rác thải chiếm 450 tấn (97 %) Trong đó, nghềsản xuất tinh bột đóng góp một lượng chất thải rất lớn [6, 7]

Hiệu suất nguyên liệu của hoạt động sản xuất và tổng thải trung bình củalàng nghề được thể hiện trên bảng 13 và bảng 1.4

Bảng 1.3: Hiệu suất nguyên liệu của một số hoạt động sản xuất [6, 7, 8]

liệu Lượng

Sản phẩm Lượng Nước m 3 Rác thải rắn Khí

kg bột hòa tan

Đất cát, vỏ

chua của sắn ngâm,

theo

54 kg bột hòa tan

Bã dong ướt (800 kg)

Xỉ than

Xỉ than ướt (50kg)

Bã lọc (600 kg)

(tấn, hộ) (Nghìn m3) (Nghìn tấn)Sản xuất 131.000 - 133.000 3190 - 3436 167 - 168

1.2.5.3 Sản xuất tinh bột sắn và tinh bột dong

Một trong những tác nhân gây ô nhiễm lớn nhất đối với Dương Liễu hiện nay

là từ sản xuất tinh bột sắn và tinh bột dong Với nguyên liệu là từ sắn củ và dong củ,qua sơ chế, nghiền nhỏ, ngâm ủ, lọc tách rồi lấy bột sắn và dong cung cấp cho cơ sởCBNSTP trong làng và xuất đi các vùng khác, còn chất thải là lượng bã sắn, donglớn cùng một khối lượng nước thải khổng lồ không được xử lý kịp thời đã và đang

là vấn đề nan giải cho vùng

Quy trình sản xuất và cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn, rongđược thể hiện trên các hình 1.7, hình 1.8 và 1.9

Quy tình sản xuất tinh bột sắn, dong

Hình 1.7: Quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn, dong [6, 7]

Hình 1.8: Cân bằng vật chất trong chế biến tinh bột dong [6, 7]

Hình 1.9: Cân bằng vật chất trong chế biến tinh bột sắn [6, 7]

Như vậy, định mức thải trung bình của 1 tấn tinh bột sắn thành phẩmkhoảng: 0,9 tấn bã, 0,1 tấn vỏ và đất cát; cùng với khoảng 13 m3 nước thải (cho rửanguyên liệu, ngâm ủ, lọc tách bột, rửa bột, rửa máy móc thiết bị)

Tương tự, định mức thải cho 1 tấn tinh bột dong thành phẩm khoảng 1,7 tấn

bã dong (thải trực tiếp cùng nước thải), 0,3 tấn vỏ, đất cát; cùng với khoảng 41 m3nước thải (rửa củ, lọc tách bột, rửa bột, rửa thiết bị) [7]

Từ sơ đồ quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn, dong cho ta thấy, cáchợp chất hữu cơ gây ô nhiễm được thải ra môi trường nước chủ yếu ở công đoạnnghiền bột và quá trình thải bã Các hợp chất hữu cơ, trong đó có phenol được theonước thải của quá trình nghiền bột trong quy trình công nghệ từ đó được thải rangoài môi trường Ngoài ra, bã thải của quy trình công nghệ không được thu gom

xử lý đúng kỹ thuật, chính vì vậy khi mà bã phân hủy sẽ tạo ra được một lượng lớncác hợp chất của phenol, phenol và hợp chất hữu cơ khác Những hợp chất này sẽtheo nguồn nước sinh hoạt, nguồn nước thải, nguồn nước mưa đi xuống các hệthống cống, rãnh rồi vào các hệ thống ao, hồ sông ngòi và làm ảnh hưởng đếnnguồn nước Đặc biệt, các hợp chất này có thể ngấm vào nguồn nước ngầm và làm

ô nhiễm nguồn nước ngầm

Tinh bột sắn và tinh bột dong là nguyên liệu cơ bản cho hầu hết các hoạtđộng sản xuất CBNSTP khác của làng nghề như: làm miến, làm mạch nha, làmbánh kẹo, làm mì tôm, cung cấp cho các ngành công nghiệp nhẹ (như hồ dán)…, và

cả xuất đi các vùng làng nghề khác Trong những năm gần đây, qui mô sản xuất tạilàng nghề không ngừng tăng lên, nhu cầu sử dụng tinh bột cũng nhiều hơn, chính vìthế nghề làm tinh bột ở Dương Liễu ngày càng được nhân rộng [6, 7] Trước đây, cảlàng chỉ có hơn 200 hộ làm tinh bột thì hiện nay con số này đã tăng lên đến hơn 400

hộ, rải rác ở nhiều xóm, nhất là khu vực trung tâm (các xóm: Đoàn Kết, Đồng, Gia,Hợp Nhất, Đình Đàu, Mới…) Tổng sản lượng tăng lên hơn 7 % mỗi năm Riêng sảnxuất tinh bột, từ 60.000 tấn tinh bột sắn, 17.000 tấn tinh bột dong năm 2005 lên70.000 tấn và hơn 20.000 tấn năm 2008 Trong khi đó, sản xuất tinh bột là nghề tạo

ra một khối lượng thải rất lớn Để tạo ra một tấn tinh bột sắn thành phẩm cần 2 tấnsắn củ, đồng thời tạo ra 0,9 tấn bã, rác thải và 13 m3 nước thải Tương tự như vậyvới một tấn tinh bột dong thành phẩm cũng cần tới 3,3 tấn dong củ, đồng thời thải ra

2 tấn bã, rác thải và 41 m3 nước Lượng thải này chiếm tới 88 % rác thải và 96 %tổng lượng nước thải trong sản xuất của toàn xã

Trong khi đó, cả làng nghề chỉ có duy nhất một đơn vị xử lý bã dong là công

ty Mặt Trời Xanh nhưng đến nay hoạt động không đạt hiệu quả và đang gây nhiềubức xúc trong dân cư cùng chính quyền địa phương Chính môi trường xung quanhcông ty cũng đang bị ô nhiễm nghiêm trọng

Bảng 1.5: Tổng lượng nước thải và bã thải từ sản xuất tinh bột [6]

Nước thải(m3)

Sản lượng(tấn)

Rác thảirắn (tấn)

Nước thải(m3)

2005 60.000 54.000 780.000 17.000 34.000 697.000

2008 70.000 63.000 910.000 20.000 41.300 820.000

Toàn bộ nước thải từ sản xuất được thải trực tiếp vào hệ thống cống nước,mương nước của xã hội chảy vào sông Nhuệ, sông Đáy Các hộ sản xuất tinh bộtsắn thu gom khoảng 70 % lượng bã thải để bán, phần còn lại do chất lượng kém,hoặc gặp thời tiết không thuận lợi không phơi khô được thì người dân chất đống venđường đi, bãi rác, bốc mùi chua nồng nặc, mốc đen Đối với các hộ sản suất tinh bộtdong, do bã thải không bán được và công nghệ còn lạc hậu nên không tách bột dong

mà thải trực tiếp cùng với nước thải, làm cho nước có hàm lượng BOD, COD và SScao, bốc mùi hôi thối

Tóm lại, các sản phẩm từ CBNSTP mang lại cho Dương Liễu một nguồn thunhập không nhỏ, với tổng GDP đạt gần 120 tỷ đồng (2008), song cũng tạo ra mộtkhối lượng chất thải rất lớn đối với một xã chỉ có hơn 400 ha [6] Mặt khác, côngngệ xử lý chất thải tại làng nghề hiện nay chưa có nên hậu quả là môi trường phảigánh chịu gần như toàn bộ lượng thải trên Hai nhánh sông lớn nhất của khu vựcHoài Đức là sông Nhuệ và sông Đáy hàng năm phải hứng chịu hàng triệu m3 nướcthải với màu đen sẫm, mùi hôi chua nồng nặc, kèm theo đó hàm lượng huyền phùvượt quá TCCP hàng chục lần, BOD, COD vượt quá TCCP hàng chục, hàng trămlần Nhất là hàm lượng vi khuẩn rất lớn, là nguyên nhân ủ mầm bệnh cho chính làngnghề và các vùng lân cận Tổng lượng nước thải từ làng nghề sản xuất tinh bộtDương Liễu được thể hiện trên bảng 1.6.

Bảng 1.6: Tổng lượng nước thải từ chế biến nông sản làng nghề Dương Liễu (2008)

[7, 8]

Nước thải sản xuất tinh bột năm (nghìn m 3 )

1.3 Yêu cầu về xử lý nước thải

Do xu thế phát triển của xã hội cùng với quá trình đô thị hóa diễn ra, cácngành công - nông nghiệp, các nhà mày, xí nghiệp, khu công nghiệp liên tục mọclên nên đòi hỏi cần nhiều nước sạch Một m3 nước thải có thể làm nhiễm bẩn mười

m3 nước sạch Do đó, nguồn nước ngày càng cạn kiệt và thiếu hụt nghiêm trọng.Điều đó khiến cho việc cung cấp nước cho con người trở thành vấn đề hết sức khókhăn Thế giới đã đưa ra những tiêu chuẩn về cấp – thoát nước, ở mỗi quốc gia cũng

có luật riêng, nhưng hầu hết chất lượng nước thải điều vượt quá tiêu chuẩn chophép Chình vì vậy, xử lý nước thải để có thể “quay vòng” cho nước trở lại là mộtvần đề đang được chú trọng và nghiên cứu Góp phần bào vệ môi trường, mang lạicuộc sống tốt đẹp cho con người

Giá trị thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp được quy định trong bảng 1.7

Bảng 1.7: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp [12]

- Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải côngnghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đíchcấp nước sinh hoạt;

- Thông số Clorua không áp dụng đối với nguồn tiếp nhận là nước mặn vànước lợ

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC

Bảng 2.1: Các phương pháp xử lý nước thải [9, 11, 13]

Chất hữu cơ dễ phân hủy

sinh hóa (BOD)

Chất hữu cơ tan

- Phương pháp sinh học hiếu khí (bùn hoạttính, hồ làm thoáng, lọc sinh học, hồ ổn định)

- Phương pháp sinh học trong điều kiện yếmkhí (hồ yếm khí, bể metan), bơm xuống lòng đất,UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

- Lắng, tuyển nổi và lưới lọc, song chắn

- Hấp phụ bằng than hoạt tính, bơm xuống lòngđất

- Hồ, sục khí, nitrat hóa, khử nitrat, trao đổiion

- Kết tủa bằng vôi, bằng muối sắt, nhôm

- Kết tủa kết hợp sinh học, trao đổi ion

- Trao đổi ion, kết tủa hóa học

- Trao đổi ion, bán thấm, điện thấm

Có thể chia làm ba bậc xử lý nước thải: bậc 1, bậc 2 và bậc 3

- Xử lý nước thải bậc 1: Còn gọi là xử lý sơ bộ, thông thường là các côngtrình xử lý lý học (cơ học) như: song chắn rác, bể lắng Các công trình nhằm mụcđích tách các chất không tan trong nước thải Xử lý bậc 1 nhiều khi mang mục đích

xử lý có chất ô nhiễm, tạo điều kiện phù hợp để đưa tiếp vào hệ thống xử lý tiếptheo Ví dụ: xử lý dầu mỡ, trung hòa nước thải, để tạo điều kiện cho biện pháp xử

lý sinh học tiếp theo Trong những trường hợp này xử lý bậc 1 có thể là các biệnpháp lý – hóa Loại chất bẩn và phương pháp xử lý bậc 1 được thể hiện trên bảng2.2

Bảng 2.2: Xử lý nước thải bậc 1 [11, 13]

Kết tủa hoặc sục khíĐiều hòa nồng độ lưu lượng

- Xử lý bậc 2: Thông thường xử lý bậc 2 là các công trình xử lý sinh họcdùng để oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ còn lại dạng tan, keo và không tan(nhưng không lắng được)

- Xử lý bậc 3: Thường được thực hiện theo yêu cầu xử lý có chất lượng caohơn Đó là các trường hợp cần thiết phải áp dụng các biện pháp như triệt khuẩn, khửtiếp các chất bẩn còn lại trong nước thải như nitrat, photphat, sunphat,

2.1. Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp này thường là giai đoạn xử lý bậc 1 (giai đoạn xử lý sơ bộ), ítkhi là giai đoạn kết thúc quá trình xử lý nước thải dùng để loại các tạp chất khôngtan trong nước Các chất này có thể ở dạng vô cơ hay hữu cơ

Các phương pháp cơ học thường dùng là: lọc qua lưới, lắng, cyclon thủy lực,lọc qua lớp cát và quay ly tâm

2.1.1 Phương pháp lắng

Những chất lơ lửng (huyền phù) là những chất có kích thước hạt lớn hơn 10-1

mm [9, 11, 13] Những chất lơ lửng trong nước thải gồm những hạt hoặc tập hợphạt khác nhau về hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng và bản chất xuất xứ Tínhchất cơ bản của các chất dạng huyền phù lơ lửng là không có khả năng giữ nguyêntại chỗ ở trạng thái lơ lửng Thời gian tồn tại của chúng tùy thuộc vào kích thướchạt Các hạt lớn sẽ lắng hoặc nổi lên mặt nước dưới tác dụng của trọng lực

Lọc là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc pha khí bằng cách chodòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp vật ngăn xốp Các hạt rắn sẽ

bị giữ lại trên bề mặt lớp vật ngăn còn khí hoặc chất lỏng sẽ thấm qua vật ngăn

2.1.3 Bể điều hòa

Thông thường, lưu lượng, nhiệt độ, hàm lượng các chất ô nhiễm v.v trongdòng thải thay đổi theo thời gian Sự tăng giảm của các đại lượng trên gây khó khăncho sự hoạt động của hệ thống xử lý và ảnh hưởng tới việc thải vào nguồn tiếpnhận Yêu cầu đặt ra trong thiết kế là phải thực hiện theo giá trị lớn nhất về lưulượng của dòng thải Trong các quá trình xử lý, nếu lưu lượng dòng vào tăng độtngột với biên độ lớn sẽ làm cho quá trình xử lý bị quá tải như trường hợp lắng,lọc, hay mất tác dụng như trường hợp phải xử lý hoá học hay sinh học Vai trò của

bể điều hoà nhằm hạn chế các dao động trên

Trong những trường hợp đơn giản, có thể kết hợp nhiệm vụ xử lý sơ bộ vàđiều hòa dòng thải trong cùng một thiết bị

Yêu cầu vị trí đặt bể điều hòa

Tuỳ thuộc vào hệ thống sản xuất của cơ sở sản xuất và phương án xử lý chấtthải mà lựa chọn vị trí đặt bể điều hoà thích hợp

Thông thường, các bể điều hoà lưu lượng được bố trí ở tại các nguồn tạo ranước thải, còn với bể điều hoà nồng độ (khi lưu lượng ít hoặc không thay đổi) được

bố trí ở trong khu vực trạm xử lý Khi đó, trong sơ đồ dây chuyền công nghệ củatrạm xử lý, bể điều hoà được bố trí phía sau bể lắng thô, nếu nước thải có chứa mộtlượng lớn các tạp chất vô cơ không tan với kích thước lớn Bể điều hoà cũng có thểđặt trước bể lắng đó, nếu nước thải chứa chủ yếu là các chất hữu cơ không tan.Trường hợp trong quy trình xử lý có bể trung hòa thì bể điều hòa giúp quá trìnhphản ứng được tiến hành thuận lợi

Trong một số trường hợp, bể điều hoà được bố trí đặt ở vị trí phía sau bể xử

lý sơ cấp và trước bể xử lý sinh học Điều này sẽ làm giảm được lượng bùn và bọt ởtrong bể điều hòa Nếu là một bể điều hoà lưu lượng dòng thì cần phải bố trí nó ởtrước cả bể lắng sơ cấp và bể xử lý sinh học và phải thiết kế hệ thống khuấy trộnmạnh để ngăn cản sự lắng của huyền phù, cũng như làm giảm bớt sự chênh lệch