bài giảng môn học công nghệ môi trường

"Công nghệ môi trường là tổng hợp các biện pháp vật lý, hoá học, sinh học nhằm ngăn ngừa và xử lý các chất độc hại phát sinh từ quá trình sản xuất và hoạt động của con người.. Tài liệu

Tài liệu tham khảo:

khác)

2 Công nghệ Môi trường (Hoàng Văn Huệ)

4 Giáo trình công nghệ xử lý nước thải (Trần Văn Nhân và

Ngô Thị Nga)

5 Công nghệ xử lý rác thải và chất thải rắn (Nguyễn Xuân

Nguyên và Trần Quang Huy)

NỘI DUNG

Nội dung: gồm 3 chương

1 Chương I Công nghệ xử lý khí thải

2 Chương II Công nghệ xử lý nước thải

3 Chương III Công nghệ xử lý chất thải rắn

"Công nghệ môi trường là tổng hợp các biện pháp vật lý, hoá

học, sinh học nhằm ngăn ngừa và xử lý các chất độc hại phát

sinh từ quá trình sản xuất và hoạt động của con người

Công nghệ môi trường bao gồm các tri thức dưới dạng nguyên

lý, quy trình và các thiết bị kỹ thuật thực hiện nguyên lý và

quy trình đó”

Chương I Công nghệ xử lý khí thải

Tài liệu về xử lý khí thải:

(1) Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải (Trần Ngọc Chấn)

Tập 1: Ô nhiễm không khí và tính toán khuếch tán chất ô nhiễm Tập 2: Cơ học về bụi và các phương pháp xử lý bụi

Tập 3: Các phương pháp xử lý khí và hơi

(2) Công nghệ Môi trường – Trần Yêm và Trịnh Thị Thanh

Chương I Công nghệ xử lý khí thải

1.1 Những khái niệm cơ bản

1.1.1 Khái niệm ô nhiễm không khí

- Khái niệm:

Ô nhiễm không khí là sự có mặt trong không khí của một hoặc

nhiều chất hoặc sự kết hợp giữa chúng, mà do lượng và/hoặc thời gian tồn tại của chúng, có xu hướng gây hại cho sức khoẻ con

người, phá hủy vật liệu, ức chế sự tồn tại và phát triển của hệ động

- Phân loại: Chất ô nhiễm không khí thường chia làm hai loại:

+ Chất ô nhiễm sơ cấp: là chất ô nhiễm xâm nhập vào môi trường từ

nguồn

VD: Bụi, SO2, NOx, CO…

+ Chất ô nhiễm thứ cấp: Là chất được tạo thành từ các phản ứng

giữa các chất ô nhiễm sơ cấp

VD: H2SO4, HNO3, HCl, SO3…

1.1.2 Các nguồn phát sinh khí thải và bụi

- Dựa vào bố trí hình học:

+ nguồn điểm: các cơ sở sản xuất, nhà máy độc lập;

+ nguồn đường: đường giao thông;

+ nguồn vùng: khu công nghiệp, làng nghề ;

+ nguồn phân tán: các nguồn không xác định hoặc không thường xuyên

- Dựa vào nguồn gốc phát sinh: nguồn tự nhiên và nguồn nhân tạo

Núi lửa

Cháy rừng

Bão cát

Nguồn gốc tự nhiên

+ Ô nhiễm do hoạt động của núi lửa: tro, bụi, SO2…

+ Ô nhiễm do cháy rừng: khói, tro, bụi, CO, CO2, NOx, các H-C không cháy hết…

+ Ô nhiễm do bão cát: bão cát, bụi…

+ ???

Nguồn gốc ô nhiễm từ con người

- Từ các hoạt động công nghiệp:

+ Từ công nghiệp gang thép: Bụi kim loại (từ 10m - 100m), SO2,

CO, các hợp chất Flo…

+ Từ công nghiệp sản xuất ximăng: Bụi, CO, SO2

+ Từ công nghiệp hoá chất: các hoá chất như: H2SO4, HNO3, hơi benzn, hơi thuỷ ngân…

- Từ quá trình đốt nhiên liệu: Quá trình đốt nhiên liệu tạo ra các thành phần ô nhiễm như: Bụi, SO2, H-C, CO, khói, tro…

- Giao thông vận tải: Bụi, SO2, Pb, NOx, CO…

- Thiêu huỷ chất rắn: Bụi, SO2, NOx, CO, dioxin, furan…

Ngoài ra, người ta còn phân loại nguồn nhân tạo thành: nguồn cố

định và nguồn di động

- Nguồn cố định: khí thải sinh ra từ quá trình đốt trong các hoạt

động sản xuất công nghiệp;

- Nguồn di động: là khí thải phát sinh từ hoạt động giao thông

1.1.3 Các dạng thải vào không khí

- Dựa vào trạng thái vật lý: rắn, lỏng, khí;

-Dựa vào kích thước hạt: phân tử (hỗn hợp khí - hơi) và

+ Chất ô nhiễm dạng bụi: bụi silicat, bụi than, bụi kim loại nặng và hợp chất của nó, bụi canxicacbonat, bụi công nghiệp đặc biệt

1.1.5 Các tác hại của chất ô nhiễm

a) Các chất ô nhiễm gây ra tác hại cấp tính và mãn tính đối với sức khỏe con người

Chất ô nhiễm Tác hại tới sức khoẻ

CO

Cấp tính: Đau đầu, chóng mặt, giảm thể lực, tử vong

Mãn tính: Gây căng thẳng hệ tim mạch, giảm sức chịu đựng của tim, đau tim

SO2 Cấp tính: Viêm đường hô hấp, bệnh hen xuyễn

Mãn tính: Viêm phế quản

NOx Cấp tính: Tấy rát phổi

Mãn tính: Viêm phế quản

Bụi

Làm tăng bệnh cấp, mãn tính của hệ hô hấp

Làm tấy rát cổ họng, mũi, mắt, ung thư phổi

Các loại bệnh ung thư phổi:

-Bệnh phổi do bụi silic -Bệnh phổi do bụi amiang

c) Tác hại tới công trình xây dựng

Các khí gây ô nhiễm không khí như SO2, NOx tạo ra mưa axit Mưa axit phá huỷ các công trình xây dựng, đặc biệt là các công trình có cấu tạo bằng kim loại hoặc đá vôi

d) Hạn chế tầm nhìn

Các nguồn khí thải chứa bụi thải ra môi trường, các hạt bụi lơ lửng trong không trung là tâm để các các hạt nước nhỏ bám vào tạo thành màn sương chứa bụi, màn sương này gây hạn chế tầm nhìn Cũng có một số nguồn thải tạo ra khói thải Khói thải này làm hạn chế tầm nhìn

e) Ảnh hưởng tới thẩm mỹ

Bụi bám lên quần áo, xe cộ, các công trình thẩm mỹ, làm mất thẩm

mỹ Ngoài ra, mưa axit còn làm gỉ các công trình nghệ thuật, xây

f) Gây ra những vấn đề thách thức cho môi trường

- Sự suy giảm tầng ozon

- Mưa axit

- Gia tăng Hiệu ứng nhà kính

- Sự nóng lên toàn cầu

- Biến đổi khí hậu

1.2 Các biện pháp kỹ thuật làm sạch không khí

1.2.1 Các biện pháp làm sạch mang tính vĩ mô

- Các biện pháp làm sạch không khí mang tính vĩ mô là các biện

pháp thực hiện ở quy mô lớn cho từng khu, từng vùng hoặc rộng

hơn

- Các biện pháp này mang tính chiến lược, hiệu quả cao nhưng

đòi hỏi thời gian dài

- Giảm phát thải khí thải (VD: giảm phát thải khí CO2, CFCs…);

- Quy hoạch các vùng, thành phố, khu công nghiệp… theo hướng thân thiện với môi trường;

- Trồng rừng, trồng cây đệm ven bờ biển…

1.2.2 Các biện pháp làm sạch mang tính cục bộ

Các biện pháp mang tính cục bộ là các biện pháp làm sạch không khí

ở tầm cỡ quy mô nhỏ như các công ty, xí nghiệp, cụm công nghiệp

hoặc khu công nghiệp

a Sản xuất sạch hơn

- Sản xuất sạch hơn là quá trình cải tiến liên tục sản xuất công

nghiệp, sản phẩm và dịch vụ để

 giảm sử dụng tài nguyên,

 phòng ngừa gây ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất,

 giảm phát sinh chất thải tại nguồn và

 giảm thiểu rủi ro cho con người và môi trường

Các phương thức tiến hành sản xuất sạch hơn:

- Cải tiến công nghệ để giảm tạo ra chất thải, hiệu quả sản xuất cao

- Sử dụng những công nghệ không hoặc ít gây ô nhiễm

- Thay thế nguyên, nhiên liệu thải ra nhiều chất độc hại bằng các nguyên, nhiên liệu hiệu quả hơn hoặc/và ít độc hại hơn

- Tái sử dụng chất thải - chất thải là nguyên liệu của một quá trình sản xuất khác

- Sử dụng tuần hoàn chất thải

b Biện pháp quản lý vận hành sản xuất

- Quản ý vận hành sản xuất là:

+ quản lý các quá trình sản xuất,

+ thực hiện nghiêm túc các thao tác công nghệ

 để đảm bảo an toàn, tiết kiệm, giảm tới mức tối đa chất thải gây ô nhiễm môi trường

- Xây dựng thành các tiêu chuẩn quốc tế;

 Các tiêu chuẩn này được sử dụng như giấy phép thương mại của các công ty trên trường quốc tế

 Điển hình là việc áp dụng các bộ công cụ tiêu chuẩn như: ISO 14000…

c Giải pháp xử lý cuối nguồn

- Là tập chung chất thải lại và xử lý đạt tiêu chuẩn sau đó thải ra môi trường

- Đây là phương pháp hiệu quả trong phần lớn trường hợp

- Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là kinh phí đầu tư

và vận hành lớn, và thường không loại bỏ được chất thải một

cách triệt để

1.2.3 Các biện pháp cải thiện không khí nơi làm việc

a Thông gió

b Sử dụng cây xanh

nhau phân tán trong không khí

 Có thể coi bụi là một hệ thống gồm 2 pha: pha khí và pha rắn/lỏng

Sol khí (aerosol)

- Sol khí là hệ thống vật chất rời rạc gồm các hạt thể rắn và thể lỏng tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong thời gian dài không hạn định

- Tốc độ lắng chìm của các hạt aerosol rất bé Kích thước nhỏ nhất của các hạt aerosol có thể đạt tới kích thước nguyên tử, kích thước lớn nhất nằm trong khoảng 0,2-1µm

- Đặc biệt được quan tâm ở quy mô toàn cầu

- Nhận thấy sự hiện diện của sol khí khi chúng đủ lớn thông

qua sự phân tán và hấp thụ tia bức xạ mặt trời của sol khí

- Sự phân tán bức xạ mặt trời của sol khí có thể làm giảm khả năng nhìn và nhiều ảnh hưởng khác;

http://www.sciencenews.org/view/access/id/65964/description/Mixed_influences

Tiny particles called aerosols can have a big impact on climate, but their many roles have been hard to disentangle

Most of the particles reflect sunlight, keeping the atmosphere cool But black carbon, or soot, can absorb the sun’s rays and heat

up the atmosphere

The role of aerosols in providing surfaces for cloud formation further complicates the climate picture

Kích thước của hạt bụi δ được hiểu là đường kính, độ dài cạnh của

hạt hoặc lỗ rây, kích thước lớn nhất của hình chiếu của hạt

Kích thước của hạt bụi

Phân loại: Bụi được phân loại theo kích thước δ của hạt như sau:

• Bụi thô (grit): δ > 75 m

Những hạt bụi có kích thước δ < 10m là những hạt bụi có tác hại nhất đối với sức khoẻ của con người vì chúng có khả năng thâm nhập sâu vào phổi trong quá trình hô hấp

 Những hạt bụi này được gọi là "Bụi hô hấp"

Ngoài ra, bụi được chia thành:

+ Bụi lắng: đường kính > 20 - 50m

+ Bụi lơ lửng TSP (Total Suspended Particulate)

Người ta chia ra hai loại bụi lơ lửng chính:

- Bụi PM 10: d =<10m

- Bụi PM 2,5: d =< 2,5m

AirQualityInstrumentation.htm

http://www.industrydepot.com/Catalog-IAQ Standards are established by the Environmental Protection Agency

Bụi được đặc trưng bởi nhiều yếu tố  vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp xử lý bụi:

- Kích thước và mật độ phân bố theo kích thước hạt bụi;

- Hình dạng bụi;

- Nồng độ bụi trong khí thải hoặc trong không khí;

- Tính chất vật lý của bụi (tính dẫn điện, khả năng hòa tan, độ ẩm )

- Tính chất hóa học của bụi (tính ăn mòn, khả năng cháy, phản ứng )

- Tốc độ lắng của hạt bụi

- Thiết bị sử dụng lực ly tâm (cyclon);

- Buồng lắng bụi (phương pháp xử lý đơn giản nhất)

Một số phương pháp xử lý bụi phổ biến được chia thành các nhóm như trên bảng sau:

Bảng Các phương pháp xử lý bụi