ĐỀ CƯƠNG ÔN THI:: Công nghệ môi trường

CHƯƠNG I: XỬ LÍ NƯỚC THẢI 1. Các quy chuẩn kĩ thuật liên quan đến chất lượng nước thải sau khi xử lí QCVN 14:2008BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 40:2011BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp (áp dụng chung cho các ngành công nghiệp) QCVN 12:2008 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp giấy và bột giấy QCVN 11:2008 Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp chế biến thủy sản 2. Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lí hoạt động của 1 số công trình xử lí nước thải Bể lắng cát ngang Trong bể lắng cát ngang, nước chuyển động theo phương ngang (dọc theo chiều dài bể và mặt bằng bể có dạng hình chữ nhật). Nguyên tắc hoạt động: Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng qua vách phân phối nước chuyển động đều dọc bể qua vùng lắng đi vào vùng thu nước đặt ở cuối bể để phân phối đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo máng có lỗ phân phối đặt suốt chiều ngang bể hoặc đặt các tấm có khe hoặc lỗ phân phối trên toàn diện tích mặt cắt ngang vùng lắng. Để thu đều nước đã lắng đặt các máng thu đều nước ở cuối bể, chiều dài máng thu tính theo tải thủy trọng lực cho phép trên 1 mét dài của máng trong 1 đơn vị thời gian. Căn lắng được máy có các tấm gạt cặn bằng gỗ chạy bằng dây xích đặt ngập trong bể, hay máy có các tâm gạt cặn, gạt dồn về máng thu ở đầu bể, hay các máng thu đặt suốt chiều ngang bể nếu là bể lớn. Bơm hút cặn đặt gần máng đầu bể ,một bơm có thể hút cho nhiều máng thu cặn hay nhiều bể. Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt quá 0,3 ms. Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏ và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo. Bể lắng ngang

ĐỀ CƯƠNG ÔN THI:

Môn: Công nghệ môi trường

CHƯƠNG I: XỬ LÍ NƯỚC THẢI

1 Các quy chuẩn kĩ thuật liên quan đến chất lượng nước thải sau khi xử lí

QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt

QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp (áp dụng chung cho các ngành công nghiệp)

QCVN 12:2008 - Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp giấy và bột giấy QCVN 11:2008 - Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp chế biến thủy sản

2 Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lí hoạt động của 1 số công trình xử lí nước thải

Bể lắng cát ngang

Trong bể lắng cát ngang, nước chuyển động theo phương ngang (dọc theo chiều dài bể

và mặt bằng bể có dạng hình chữ nhật)

Nguyên tắc hoạt động: Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng qua vách phân phối nước chuyển động đều dọc bể qua vùng lắng đi vào vùng thu nước đặt ở cuối bể để phân phối đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo máng có lỗ phân phối đặt suốt chiều ngang bể hoặc đặt các tấm có khe hoặc lỗ phân phối trên toàn diện tích mặt cắt ngang vùng lắng Để thu đều nước đã lắng đặt các máng thu đều nước ở cuối bể, chiều dài máng thu tính theo tải thủy trọng lực cho phép trên 1 mét dài của máng trong 1 đơn vị thời gian Căn lắng được máy có các tấm gạt cặn bằng gỗ chạy bằng dây xích đặt ngập trong bể, hay máy có các tâm gạt cặn, gạt dồn về máng thu ở đầu bể, hay các máng thu đặt suốt chiều ngang bể nếu là bể lớn Bơm hút cặn đặt gần máng đầu bể ,một bơm có thể hút cho nhiều máng thu cặn hay nhiều bể

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt quá 0,3 m/s Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏ và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo

Bể lắng ngang

Hình dạng: có hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bằng bêtông cốt thép.Bể chia làm nhiều ngăn, chiều rộng mỗi ngăn từ 3-6cm chiều dài ko quy định Khi bể có chiều dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay chiều, để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng

Nguyên tắc hoạt động: Nước từ bể trộn được dẫn qua buồng phân phối đầu bể lắng sau

đó đi qua các lỗ trên vách ngăn và chảy qua vùng lắng tại đây các phản ứng ôxihóa tiếp tục xảy ra và tạo kết tủa rồi lắng xuống đáy bể cùng với cặn vôi Nước sau khi đi từ đầu

bể đến cuối bể sẽ đi qua các lỗ thu trên ống thu nước bề mặt và các máng thu nước cuối dẫn vào mương thu nước phân phối nước đi vào các bể lọc cặn lắng sẽ được định kì xả ra ngoài bằng áp lực thủy tĩnh qua giàn ống thu xả cặn

Bể lắng đứng:

Cấu tạo: hình vuông hoặc hình tròn, xây bằng gạch hoặc bằng bê tông cốt thép

Công suất ≤ 3000m3/ngày đêm

Hệ thống phân phối nước, làm bằng thép cuốn hàn điện hay bê tông cốt thép, đặt ở trung tâm, có bộ phận hãm (triệt tiêu chuyển động xoáy, rối)

Hệ thống thu nước: máng vòng bố trí xung quanh thành bể, chia làm 2 vùng, đó là vùng lắng: có hình trụ hoăc hình hộp ở phía trên và vùng chứa nén cặn có dạng hình nón hoặc hình chóp ở phía dưới Cặn tích lũy ở vùng chứa nén cặn đc thải ra ngoài theo chu kì bằng ống và bằng van xả cặn

Nguyên tắc hoạt động:

Đầu tiên nước chảy vào ổng trung tâm ở giữ bể, rồi đi xuống dưới bộ phận hãm làm triệt tiêu chuyển động xoáy rồi vào bể lắng Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo chiều đứng từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể Nước đã lắng trong được thu vào máng vòng được bố trí xung quanh thành bể hoặc được đưa sang công trình xử lí tiếp theo (có thể đưa sang bể lọc)

3 Mục đích của bể điều hòa Phân loại bể điều hòa

Mục đích: điều hòa ổn định lưu lượng chất hữu cơ hoặc nồng độ nước thải, cân bằng dưỡng chất, điều chỉnh pH, tránh dao động trong quá trình xử lí nâng cao hiệu suất xử lí Phân loại

a Theo vị trí đặt:

+ Bể điều hòa lưu lượng: tại nguồn tạo ra nước thải

+ Bể điều hòa nồng độ: khu vực trạm xử lí

b Theo chức năng

+ Bể điều hòa lưu lượng

+ Bể điều hòa nồng độ

+ Bể điều hòa lưu lượng và nồng độ

c Theo chế độ hoạt động

+ Bể điều hòa gián đoạn theo chu kì

+ Bể điều hòa liên tục:

Loại đẩy lí tưởng (chế độ dòng chảy)

Loại khuấy lí tưởng(chế độ chảy xoáy)

d Theo nguyên lí cấu tạo và làm việc

+ Bể điều hòa có tường ngăn: hình chữ nhật, tường ngăn dọc hoặc ngang Dòng chảy khi

đi qua bể phải giữ ở chế độ xoáy

+ Bể điều hòa hình tròn: nước thải theo đường tiếp tuyến với chu vi với đáy bé và được dẫn ra theo đường ống trung tâm ở phía trên của bể

+ Bể điều hòa có cánh khuấy cơ khí (phổ biến): máy khuấy loại mái chèo; chân vịt và tuabin Chọn máy và tốc độ khuấy tùy độ nhớt của nước thải Nhiều cánh khuấy giảm không gian chết tránh lắng đọng

+ Bể điều hòa có sục khí: dùng cho chất lỏng có độ nhớt thấp Không khí nén được dẫn vào hệ thống có đục lỗ, đặt ở đáy bể điều hòa, tạo bong bong làm khuấy đảo lớp nước phía trên Lỗ thường được đục ở mặt dưới để tránh tắc

4 Quá trình xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính? Vẽ sơ đồ, nêu nguyên tắc hoạt động?

Qúa trình xử lí nước thải bằng bùn hoạt tính:

Khái niệm: Nước thải sau khi xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào bể bùn hoạt tính Các chất lơ lửng này có 1 số chất rắn và

có thể là các hợp chất hữu cơ chưa phải dạng hòa tan Các chất lơ lửng là nơi vi khuẩn bám vào để cư trú, sinh sản và phát triển dần thành các hạt cặn bông, các hạt này to dần

và lơ lửng trong nước Chính vì vậy, xử lý nước thải bằn phương pháp bùn hoạt tính là quá trình xử lý với sinh trưởng lơ lửng của quần thể sinh vật

Sơ đồ dây chuyền xử lí:

5 Vẽ sơ đồ, nguyên tắc hoạt động của bể UASB

- Nguyên tắc hoạt động: Nước thải được đưa trực tiếp vào phía dưới đáy bể và được phân phối đồng đều, sau đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học dạng hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu cơ đc phân hủy ở đó

Các bọt khí mêtan và CO2 nổi lên trên được thu bằng các chụp thu khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó chuyển đến vùng lắng của bể phân tách 2 pha lỏng và rắn Sau đó, pha lỏng đc dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại vùng lớp bông bùn.Sự tạo thành bùn hạt và duy trì được nó rất quan trọng khi vận hành UASB

Thường cho thêm vào bể 150 mg/l Ca2+ để đẩy mạnh sự tạo thành hạt bùn và 5 ÷ 10 mg/

l Fe2+ để giảm bớt sự tạo thành các sợi bùn nhỏ Để duy trì lớp bông bùn ở trạng thái lơ lửng, tốc độ dòng chảy thường lấy khoảng 0,6 ÷ 0,9 m/h

Sơ đồ:

Hình 2.1 Bể UASB

BÀI TẬP:

1 Dây chuyền xử lí nước thải (sinh hoạt, công nghiệp)

Nước thải  SCR  bể lắng cát ngang  bể điều hòa  bể lắng sơ cấp  bể xử lí kị khí  bể xử lí hiếu khí  bể lắng thứ cấp  khử trùng  bể chứa

CHƯƠNG 2: XỬ LÍ NƯỚC CẤP

1 Các quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến chất lượng nước cấp cho sinh hoạt và sản xuất

QCVN 02:2009 – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt

QCVN 09:2008 – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm

QCVN 08:2008 – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt

QCVN 28:2010/BTNMT – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải y tế

2 Vẽ cấu tạo vào nêu nguyên tắc hoạt động

Giàn mưa làm thoáng mưa nước ngầm

Sơ đồ:

Nguyên lí hoạt động: Nước ngầm đc dẫn từ ống đưa lên giàn mưa Trên giàn mưa gồm hệ thống các ống xương cá trong đó có các ống chính và ống nhánh Nước từ giàn phân phối

sẽ phun ra ngoài các lỗ trên ống nhánh và rơi xuống qua từng sàn tung nước Nước từ các sàn tung nước di chuyển xuống dưới do trọng lượng và tập trung tại sàn thu nước, tại đâynước sẽ chảy vào ống thu để đưa sang bể trộn

Bể lọc nhanh

3 Các phương pháp khử trùng

Phương pháp vật lí: nhiệt, tia UV, siêu âm, lọc

Phương pháp hóa học: clo, ozon, ion KL nặng

Phương pháp nhiệt:

Khi đun sôi ở 100oC đa số các vi sinh vật bị tiêu diệt Một số ít khi nhiệt độ tăng cao liền chuyển sang dạng hợp tử với lớp bảo vệ vững chắc Để tiêu diệt nhóm vi khuẩn sinh bào

tử ta tiến hành đun nước sôi đến 1200C

Phương pháp nhiệt tuy đơn giản nhưng tốn năng lượng nên thường chỉ được áp dụng ở quy mô nhỏ

Phương pháp khử trùng bằng tia UV:

Tia UV là tia bức xạ điện từ có bước sóng khoảng 4-400nm Tia UV có tác dụng làm thay đổi DNA của tế bào vi khuẩn , tia UV có bước sóng 254 nm có khả năng diệt khuẩn cao nhất

Ưu điểm: ko sử dụng hóa chất ko gây tác dụng phụ, ko mùi, ko vị, hiệu quả cao

Nhược điểm: chi phí lớn, hiệu quả kém khi nước có độ đục cao > 10-50 mg/l Việc khử trùng xảy ra trong bể chứa nên khả năng nước bị nhiễm khuẩn khi ra khỏi bề mặt chứa là

có thể xảy ra

Phương pháp siêu âm

Khi sóng siêu âm tác độnh vào chất lỏng thì sẽ diễn ra hiện tượng ép mạnh và cắt nước Lực tác động của các sóng rất mạnh đến nỗi tạo ra hiện tượng khí thực trong nước và tạo

ra áp suất rất lớn, tức khắc tế bào vi khuẩn bị nổ tung

Dòng siêu âm với cường độ tác dụng ≥ 2W/cm2 trong khoảng thời gian trên 5 phút có khả năng diệt toàn bộ vsv trong nước

Phương pháp lọc:

Lớp lọc thường dùng là các tấm sành sứ xốp có khe rỗng cực nhỏ (<1μmm¿ Với phương pháp này, nước đem lọc phải có hàm lượng cặn <2mg/l

Ưu điểm cơ bản là không làm thay đổi tính chất lý hóa của nước, không gây nên tác dụng phụ Tuy nhiên do hiệu suất thấp nên thường chỉ áp dụng ở quy mô nhỏ với các điều kiện kinh tế kỹ thuật cho phép

Phương pháp khử trùng bằng clo và hợp chất của clo

* Clo là một chất oxy hóa mạnh, ở bất cứ dạng nào, nguyên chất hay hợp chất khi tác dụng với nước đều tạo ra phân tử axit hypoclorit HClO có tác dụng khử trùng rất mạnh, tác động đến quá trình trao đổi chất của tế bào vsv

Cl2 + H2O ⇔ HClO + HCl

Khả năng diệt trùng của Clo phụ thuộc vào hàm lượng HClO có trong H2O Nồng độ HClO phụ thuộc vào lượng ion H+ trong nước hay phụ thuộc vào pH của nước pH càng cao hiệu quả khử trùng càng giảm

Liều lượng theo TCXD 33:2006 thì liều lượng Clo để khử trùng nước như sau:đối với nước mặt 2-3 mg/l tính theo Clo hoạt tính, đối với nước ngầm 0,7-1 mg/l

Sau khi khử trùng, lượng clo dư để chống tái nhiễm vsv là 0,1-0,5mg/l

- Ưu điểm: chi phí rẻ, dễ vận hành

- Nhược điểm:

+ Do clo có tính ăn mòn cao và độc hại nên cần kiểm soát an toàn tuyệt đối trong quá trình lưu trữ, vận chuyển, sử dụng

+Clo oxy hóa 1 số loại chất hữu cơ tạo ra các hợp chất nguy hiểm

* Khử trùng bằng clorua vôi CaOCl2 và canxi hypochorite Ca(OCl)2

Cl2+ Ca(OH)2 CaOCl2 + H2O Trong clorua vôi thì lượng clo hoạt tính chiếm 20-25% 2Cl2 + 2Ca(OH)2  Ca(Ocl)2 + CaCl2 + 2H20 Hàm lượng clo hoạt tính chiếm 30-45%

* Khử trùng bằng nước Gia-ven NaClO

2NaCl + H2O -> NaCl + NaClO + H2

Khử trùng bằng ozon

O3 O2 + O

Ở trong nước, ôzôn phân hủy rất nhanh thành ôxi phân tử và nguyên tử nên khi vừa cho vào nước khả năng tiệt trùng là rất ít

Khi Ozon đã hòa tan đủ liều lượng, lúc đó tác dụng khử trùng mạnh nhanh gấp 3100 lần

so với Clo Thời gian tiệt trùng xảy ra trong khoảng 3 – 8 giây

Liều lượng O3 cần thiết để khử trùng ( theo TCXD 33:2006): đvs nước ngầm 0,75-1 mg/l; đvs nước mặt 1-3mg/l

Điện phân dd ko màng

ngăn

Ưu điểm: ko mùi, ko có sp phụ gây độc hại, hiệu quả khử trùng cao

Nhược được: hiệu suất tạo O3 thấp, chi phí cao, ko tích trữ được nên p lắp đặt tại nơi sử dụng

Khử trùng bằng ion kim loại

Ion Kim loại ( Ag, Cr, Cd, …)

BÀI TẬP

1 Sơ đồ xử lí nước cấp từ nước mặt và nước ngầm ( dựa vào các thông số : công suất, TSS,… )

Tính toán công suất trạm xử lý dựa vào định mức sử dụng nước, dân số

3 Tính diện tích giàn mưa, diện tích, chiều cao của bể lọc nhanh

Diện tích dàn mưa: F = q Q

m Q: lưu lượng cần xử lí (m3/m2h)

qm : cường độ mưa DIện tích bể lọc : F = Q V v: vận tốc nước (m/h)

CHƯƠNG 3: XỬ LÍ KHÍ THẢI

1 Vẽ sơ đồ, nêu nguyên tắc hoạt động của

Xử lí bụi Cyclon

Nguyên tắc hoạt động:

Khi dòng khí và bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn (dòng xoáy) thì các hạt bụi có khối lượng lớn hơn các phân tử khí sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm văng ra phía xa trục hơn, phần gần trục xoáy lượng bụi sẽ rất nhỏ Nếu ta giới hạn dòng xoáy trong một vỏ hình trụ thì bụi sẽ va vào thành vỏ và rơi xuống đáy Khi ta đặt ở tâm dòng xoáy một ống dẫn khí ra, ta sẽ thu được khí không có bụi hoặc lượng bụi đã giảm đi khá nhiều

Phương pháp màng lọc, túi lọc

Nguyên tắc hoạt động

Dòng khí và bụi được chặn lại vởi màng hoặc túi lọc; túi (màng) này có các khe (lỗ) nhỏ co các phân tử khí đi qua dễ dàng nhưng giữ lại các hạt bụi Khi lớp bụi đủ dày ngăn cản lượng khí đi qua thì người ta tiến hành rung hoặc thổi ngược để thu hồi bụi và làm sạch màng

Phương pháp dập bụi kiểu venturi

Phương pháp dập bụi kiểu Venturi

Nguyên tắc 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 lại thành dạng bùn đi ra theo cưả dưới và dòng khí ra sẽ là khí sạch

Phương pháp lọc bụi tĩnh điện

Nguyên tắc hoạt động:

Trong một điện trường đều, có sự phóng điện của các điện tử từ cực âm sang cực dương Trên đường đi, nó có thể va phải các phân tử khí và ion hóa chúng hoặc có thể gặp phải các hạt bụi làm cho chúng tích điện âm và chúng sẽ chuyển động về phía cực dương Tại đây chúng được trung hòa về điện trở lại Mô hình hoạt động của nguyên lý dập bụi tĩnh điện được mô phỏng trên hình 3.6A và 3.6B Người ta sẽ thu được bụi từ các tấm điện cực dương; khí đi ra là khí sạch bụi