đề cương công nghệ môi trường

Vẽ cấu tạo và nêu nguyên lí hoạt động của 1 số công trình xử lí nước thải • Bể lắng cát ngang Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên tác dụng của trọng lực • Bể lắng ngang... Nguyên tắc hoạt độn

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 – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt

QCVN 40:2011 – Quy chuẩn kĩ thuật quốc gia về nước thải công ngiệp

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

Nguyên tắc hoạt động: Dựa trên tác dụng của trọng lực

• Bể lắng ngang

Nguyên tắc hoạt động

Nước sẽ theo máng phân phối đều vào bể qua vách tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu

bể tới khu vực lắng của bể Sau khi qua khu vực lắng nước sẽ tiếp tục di chuyển đến máng thu nước và đưa tới công trình xử lí tiếp theo Còn các cặn (bùn) sau khi lắng sẽ được thu gom tại hố thu bùn và được xả ra ngoài

• Bể lắng đứng

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

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

Mục đích: ổn định lưu lượng hoặc nồng độ nước thải, tránh dao động trong quá trình xử lí  nâng cao hiệu suất xử lí

Phân loại

a Theo chức năng:

+ bể điều hòa lưu lượng

+ bể điều hòa nồng độ

+ bể điều hòa lưu lượng và nồng độ

b 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)

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

Hệ thống bùn hoạt tính gồm bể bùn hoạt tính và bể lắng

Ở bể bùn hoạt tính (bể sục khí), các vsv được cung cấp đầy đủ oxy và các điều kiện môi trường thích hợp

để tăng trưởng và phát triển Chúng sẽ phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải thành CO2 và H2O dựa trên nguyên tắc của phương pháp xử lí hiếu khí:

CHC + O2 -> H2O + CO2 + NH3 + …

Sau đó nước thải được chuyển sang bể lắng

Ở bể lắng, người ta tạo điều kiện tốt nhất để các vsv có thể lắng xuống đáy bể Một phần bùn lắng sẽ được hoàn lưu cho bể bùn hoạt tính để duy trì mật độ sinh khối cao Phần còn lại sẽ được thải bỏ

Sơ đồ dây chuyền xử lí:

Nước thải  SCR  Bể lắng sơ cấp  Bể bùn hoạt tính  bể lắng thứ cấp  bể khử trùng  bể chứa

Hoàn lưu bùn

Bùn thải

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

Bể UASB chia thành 2 vùng chính:

- Vùng chứa bùn phân hủy kỵ khí: (không chiếm quá 60% thể tích bể) Là lớp bùn hoạt tính chứa các VSV

kỵ khí có khả năng phân hủy các hợp chất hữu cơ, nước thải vào được chảy qua lớp bùn này để xử lý

- Vùng lắng: nằm phí trên lớp bùn kỵ khí Nước thải sau khi phân hủy sẽ di chuyển lên vùng này để thực hiện quá trình lắng cặn

Ngoài ra còn có hệ thống phân phối nước vào, hệ thống thu nước ra, hệ thống thu khí và một số hệ thống phụ trợ khác

Nguyên tắc hoạt động:

Nước thải được nạp liệu từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý xảy ra khi các chất hữu cơ trong nước thải tiếp xúc với bùn hạt Khí sinh ra trong điều kiện kỵ khí (chủ yếu là CH4 và CO2) sẽ tạo nên dòng tuần hoàn cục bộ giúp cho quá trình hình thành và duy trì bùn sinh học dạng hạt Khí sinh ra từ lớp bùn sẽ dính bám vào các hạt bùn và cùng với khí tự do nổi lên phía mặt bể Tại đây, quá trình tách pha khí – lỏng – rắn xảy ra nhờ bộ phận tách pha Khí theo ống dẫn qua bồn hấp thu chứa dung dịch NaOH 5

– 10% Bùn sau khi tách khỏi bọt khí lại lắng xuống Nước thải theo máng tràn răng cưa dẫn đến công trình xử lý tiếp theo

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

2 Tính thể tích và thời gian lưu của bể điều hòa

V = Q.T Q: lưu lượng

T: thời gian lưu nước

3 Tính công suất, lưu lượng xả thải của khu vực dân cư

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

2 Vẽ cấu tạo vào nêu nguyên tắc hoạt động

• Bể lắng ngang

• Bể lắng đứng

• Bể lọc:

Nguyên tắc hoạt động

Nước được đưa vào bể lọc, đi qua vật liệu lọc từ trên xuống dưới Nước chảy qua lớp lọc đầu tiên là cát thạch anh, tại đây, các chất bẩn thô bị giữ lại, nước tiếp tục chảy xuống lớp lọc tiếp theo là than tính Than hoạt tính có tác dụng hấp phụ các chất bẩn, khử mùi trong nước Sau đó, nước chảy xuống lớp giá

đỡ có tác dụng đỡ các lớp vật liệu phía trên rồi tới lớp thu nước gồm có đá và ống thu nước( có lỗ để nước dễ thấm vào)

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

1 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

2 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

3 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

4 Phương pháp lọc:

Lớp lọc thường dùng là các tấm sành sứ xốp có khe rỗng cực nhỏ (<1 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

5 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

6 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

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

7 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,… )

2 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: lưu lượng cần xử lí (m3/m2h)

qm : cường độ mưa DIện tích bể lọc : F = 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

Điện phân dd ko màng

ngăn

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

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