Ô nhiễm nước và xử lí nước thải

Đặc tính của nước thải công nghiệp1 Tính chất lý học 1.1 Tổng hàm lượng chất rắn ● Tổng hàm lượng chất rắn được định nghĩa là lượng vật chất còn lại trong nước thải sau khi bay hơi tại

Trang 1

ĐẠI CƯƠNG CÔNG NGHỆ

MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

ThS Đào Minh Trung

CHƯƠNG 3: Ô NHIỄM NƯỚC

VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Trang 2

Chương3:Ô nhiễm nước và xử lý nước thải

3.1 Ô nhiễm nước

3.3.1 Khái niệm

3.3.2 Phân loại ô nhiễm nước

3.3.3 Hậu quả ô nhiễm nước

3.2 Công nghệ xử lý nước thải

3.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải

3.2.2 Nguyên tắc chọn công nghệ xử lý nước thải

Trang 3

Chương3:Ô nhiễm nước và xử lý nước thải

3.3 Công nghệ xử lý nước thải

3.3.1 Xử lý nước thải khu dân cư 3.3.2 Xử lý nước thải khu công nghiệp

Trang 4

● Trong công nghiệp nước được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, như là:

Trang 5

● Việc thải bỏ nước thải ra môi trường có thể gây ra:

- Ô nhiễm đất

- Gây ô nhiễm nguồn nước

- Gây ô nhiễm không khí

● Việc thải bỏ nước thải vào hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt sẽ làm hệ thống xử lý nước thải khó hoạt động

và chi phí xử lý cao

● Để phòng ngừa các rủi ro sức khỏe gây ra và cho môi trường cũng như cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp phải được xử lý trước khi thải ra ngoài

3.1 Ô nhiễm nước

Trang 6

Trang 7

3.3.1 Khái niệm

Ô nhiễm nước là hiện tượng các vùng nước như sông, hồ, biển, nước ngầm bị các hoạt động của con người làm nhiễm các chất độc hại như chất có trong thuốc bảo vệ thực vật, chất thải công nghiệp chưa được

xử lí, tất cả có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên.

Trang 8

3.3.1 Khái niệm

Ô nhiễm nước là sự thay đổi thành phần và chất

lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và

sinh vật.

Trang 9

 Theo nguồn gốc chia thành:

 Ô nhiễm tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật có hại kể cả xác chết của chúng.

Trang 10

 Theo nguồn gốc chia thành:

 Ô nhiễm nhân tạo: quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào môi trường nước.

Trang 11

 Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm, người ta phân ra các loại ô nhiễm nước:

 Ô nhiễm vô cơ

 Ô nhiễm hữu cơ

 Ô nhiễm hóa chất

 Ô nhiễm sinh học

 Ô nhiễm bởi các tác nhân vật lý

 Ngoài ra, người ta còn phân ra: Ô nhiễm nước

mặn, ô nhiễm nước ngầm và biển.

Trang 12

3.3.2 Phân loại ô nhiễm nước

 Các loại thành phần ô nhiễm chính trong nước

thải

Chất rắn lơ lửng

● Gây ra bùn lắng, tạo điều kiện phát triển

kỵ khí khi nước thải thải ra môi trường nước

Chất dinh dưỡng (P, N2&C)

● Khi thải ra môi trường nước, chất dinh dưỡng tạo ra hiện tượng phú dưỡng, gây ô nhiễm nước ngầm.

Chất gây ô nhiễm hàng đầu

● Các hợp chất hữu cơ, vô cơ có khả năng gây bệnh ung thư, độc cấp tính.

Trang 13

3.3.2 Phân loại ô nhiễm nước

Chất hữu cơ bền vững

● Các chất này thường là chất hoạt động bề mặt, phenol, thuốc bảo vệ thực vật.

Kim loại nặng

● Kim loại nặng thường được thải bỏ từ các hoạt động

công nghiệp và thương mại.

Chất vô cơ không tan

● Các hợp chất vô cơ chứa, Caxi, Natri, Sulfate được đưa vào trong nước, cần phải được loại bỏ để nước có thể tái

sử dụng.

Trang 14

Ô nhiễm kim loại nặng

Trang 15

Đặc tính của nước thải công nghiệp

1 Tính chất lý học

1.1 Tổng hàm lượng chất rắn

● Tổng hàm lượng chất rắn được định nghĩa là lượng

vật chất còn lại trong nước thải sau khi bay hơi tại 103 105°C

Trang 16

1.2 Mùi

● Nước thải công nghiệp có chứa thành phần gây mùi hoặc các thành phần gây mùi phát sinh trong quá trình xử lý

1.3 Nhiệt độ

● Nhiệt độ của nước là một chỉ số rất quan trọng ảnh hưởng:

- Phản ứng hóa học, tốc độ phản ứng trong quá trình xử lý

- Đời sống thủy sinh

Trang 17

1.5 Độ đục

● Độ đục là chỉ số xác định tính chất truyền ánh sáng của nước.

Là một chỉ số chỉ định chất lượng nước thải và nước mặt về các hàm lượng chất lơ lửng trong nước.

2 Tính chất hóa học

2.1 Chất hữu cơ

● Sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ làm cho quá trình xử lý nước thải công nghiệp trở nên phức tạp vì có một số thành phần không hoặc phân hủy sinh học chậm.

● Các chất điển hình:

- Dầu và mỡ - Phenol.

- Chất hoạt động bề mặt - Chất hữu cơ bay hơi

- Chất bảo vệ thực vật

Trang 18

2.1.1 Chỉ tiêu về hàm lượng chất hữu cơ

2.1.1.1 Biochemical Oxygen Demand (BOD 5 )

● Đo lường chỉ số BOD5 là xác định hàm lượng oxy hòa tan để oxy hóa sinh học các hợp chất hữu cơ bởi các vi sinh vật

2.1.1.2 Chemical Oxygen Demand (COD)

● Là phản ứng oxy hóa tại nhiệt độ cao bởi một hỗn hợp Chrom và axit Sulfuric.

● Giá trị COD của nước thải thường cao hơn giá trị của BOD5 bởi vì có nhiều thành phần bị oxy hóa bằng hóa chất hơn các thành phần bị oxy hóa sinh học trong nước thải

● Việc sử dụng giá trị COD là rất hữu dụng vì COD có thể xác định được trong 3 giờ , so với cần 5 ngày để xác định BOD5.

Trang 19

● Một số ngành công nghiệp có các vi khuẩn gây bệnh

● Cần đánh giá mức độ ô nhiễm sinh học đối với nước thải công nghiệp trước khi thải ra môi trường

Trang 20

 Nhiễm kim loại nặng

 Là nguyên nhân gây độc cho con người, gây ra nhiều bệnh hiểm nghèo như ung thư, đột biến, ung thư…

 Các ion kim loại được phát hiện là hợp chất kìm hãm ezyme mạnh Chúng tác dụng lên phôi tử như nhóm – SCH3 và SH trong methionin và xystein

 Các kim loại nặng có tính độc cao như chì (pb), thủy ngân (hg), asen (as)…

Trang 21

 Do các hợp chất hữu cơ

 Các chất hữu cơ thải ra thường độc và có độ bền sinh

học khá cao, đặc biệt là các hiđrôcacbon thơm gây ô

nhiễm môi trường mạnh, gây ảnh hưởng lớn đến sức

khỏe con người.

 Các hợp chất hữu cơ như:

- Các hợp chất hữu cơ của phenol, các hợp chất bảo vệ thực vật như thuốc trừ sâu DDT, linden(666), endrin, parathion

- Các chất tẩy rửa có hoạt tính bề mặt cao là những chất

ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe , bị nghi ngờ là gây ung thư

Trang 22

 Vi khuẩn có trong nước thải

Vi khuẩn có hại trong nước bị ô nhiễm có từ chất thải sinh hoạt của con người và động vật có thể gây ra bệnh tả, thương hàn và bại liệt…

Trang 23

3.2 Công nghệ xử lý nước thải

3.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải 3.2.2 Nguyên tắc chọn lựa công nghệ xử

lý nước thải

Trang 24

3.2.1 Các phương pháp xử lý nước thải

Khi yêu cầu chất lượng NT ra cao; mục đích

là loại các chất dinh dưỡng (N,P), các chất độc hại và các tác nhân gây bệnh; thực hiện bằng các phương pháp sinh học, hóa học và hoá-lý.

Trang 25

 Các phương pháp xử lý nước thải thông thường

1 Các bước xử lý lý học cơ bản

● Các phương pháp trong đó các lực vật lý được sử dụng

● Sàng , trộn, tuyển nổi, lắng, tạo bông, lọc, vv…

2 Các bước xử lý hóa học cơ bản

● Các phương pháp xử lý trong đó các chất ô nhiễm được loại bỏ hoặc chuyển đổi thông qua việc sử dụng hóa chất hoặc bởi phản ứng hóa học.

● Kết tủa, hấp thụ, khử trùng là các ví dụ phổ biến trong

xử lý nước thải.

Trang 26

3 Các bước xử lý sinh học cơ bản

● Các phương pháp xử lý chất ô nhiễm nhờ các hoạt động sinh học.

● Xử lý sinh học được áp dụng để xử lý các chất hữu cơ

có thể phân hủy sinh học được và các dưỡng chất có trong nước thải.

● Về cơ bản, các chất này được chuyển đổi thành khí và thoát vào môi trường không khí và được chuyển đổi thành các tế bào sinh học và được lắng lọc.

Trang 27

● Có các loại sàng tay và sàng cơ khí

● Tùy theo độ mở của ghi lọc, có các loại sàng thô và sàng tinh Sàng thô có độ mở lớn hơn ¼ inch sàng tinh

có độ mở bé hơn ¼ inch.

Trang 28

 Các quá trình cơ học

Sàng cơ học

Trang 29

2 Tách dầu

● Trong quá trình này các chất nổi lên ( chất dầu, chất hữu cơ) được tách ra khỏi nước thải.

2.1 API (A merican P etroleum I nstitute ) Separators

● Thiết kế của separator là dựa trên nguyên lý của sự khác biệt của tỉ trọng giữa nước thải và dầu, hay tỉ trọng của chất rắn phát tán với nước thải

● Loại Separator này có thể xử lý lưu lượng lớn Tuy nhiên dùng để tách dầu thì cần có thời gian lưu dài.

Trang 30

2.1 API (A merican P etroleum I nstitute ) Separators

Trang 31

2.2 CPI (C orrugated P late I nterceptors ) Units

● Có chứa các chồng tấm thép hay ống nghiêng, thường khoảng

60 độ trong một bể chứa Chất rắn sẽ lắng và trượt trên các tấm

và lắng xuống dưới đáy bể

● Thiết bị CPI có nhu cầu không gian ít nhưng không có khảnăng chịu tải cao và không đều cũng như lưu lượng lớn

● Tuy nhiên thiết bị này có hiệu quả cao hơn API Separator vàcác thiết bị tách sơ cấp khác để tác dầu, chất rắn

Trang 32

3 Điều hòa lưu lượng

● Để hạn chế các vấn đề về lưu lượng, hay là cần có một bểchứa tạm thời để điều hòa dòng nước thải trong trường hợp hệthống xử lý gặp sự cố

● Thiết kế bể cần lưu ý đến khả năng khuấy trộn tốt để tránhviệc lắng đọng chất rắn và sự biến động về nồng độ chất ônhiễm trong đầu ra, phải lưu ý đến việc làm thoáng khí đểphòng ngừa các vấn đề về mùi phát sinh

● Hệ thống điều hòa tốt nhất là được đặt tại trạm xử lý Một sốtrường hợp là bể điều hòa được đặt sau xử lý sơ cấp và trước

xử lý sinh học

Trang 33

 Xử lý lý học

1 Lắng

● Quá trình lắng được sử dụng để lắng các vật chất dạng hạt,trong bể lắng sơ cấp, tách các bông bùn trong bể lắng bùn hoạttính hay tác các bông keo tụ trong quá trình keo tụ tạo bông bằnghóa chất Ngoài ra cũng có trong quá trình nén bùn

● Bể lắng rất đa dạng , có các bể lắng tròn và bể lắng hình chữnhật

● Bể lắng gồm bốn vùng theo các chức năng:

1-Khu vực đầu vào 2-Vùng lắng

3-Vùng chứa bùn 4-Khu vực đầu ra

Trang 34

● Khu vực đầu vào là nơi dòng chảy đầu vào phân tán đều trênmặt cắt của bể Trong vùng lắng, các hạt lắng với tốc độ lắnggiống như là trong bể tĩnh

● Khu vực đầu ra, nước đã được tách, sẽ được thu hồi đầu trênmặt cắt của bể Chất rắn được thu hồi ở vùng chứa bùn ở đáy bể

Bể hình chữ nhật Bể hình tròn

Trang 35

1 Lắng

Bể hình chữ nhật Bể hình tròn

Trang 36

● Lợi điểm của tuyển nổi so với lắng là có thể tách các hạt rấtnhỏ khi mà vận tốc lắng của chúng rất nhỏ

Trang 37

● Nước thải được làm bảo

hòa khí được đưa vào bể sục

khí hay đưa khí vào trong

đầu hút của bơm hút nước

thải.

Tuyển nối không khí

Tuyển nổi chân không

Trang 38

 Xử lý hóa học

1 Trung hòa

● Theo qui định nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận phải

có độ pH từ 6 đến 9 Độ pH tối ưu cho quá trình xử lý sinh học là

6.5 - 9 sẽ là phù hợp cho vi sinh vật phát triển

● Các dòng nước thải có tính acid thường được trung hòa bằngcác dòng nước thải mang tính kiềm, hay vôi, dolomite, ammonia,xút hay xút kali

● Vôi là vật liệu kiềm phổ biến nhất thường được sử dụng Dogiá thành rẻ, tuy nhiên phản ứng trung hòa chậm và có thể tạo rakết tủa

● Các dòng nước thải mang tính kiềm thường được trung hòa vớicác dòng axit, axit Sulphuaric hay HCl

Trang 39

2 Oxy hóa/ Khử

● Các chất oxy hóa thường được sử dụng là bước đầu tiên để loại

bỏ kim loại nặng hay oxy hóa chất hữu cơ, hay là dùng để oxy hóa các hợp chất gây mùi như là H2S hay là dùng để oxy hóa các chất vô cơ như CN hay là dùng để Khử trùng

● Các chất Oxy hóa thường được sử dụng trong xử lý nước thải

Trang 40

Trang 41

3.1 Keo tụ (Coagulation)

● Thường sử dụng trong bể trộn nhanh Chức năng chủ yếu của

bể trộn nhanh là phân tán chất keo tụ tốt trong nước thải

● Các chất keo tụ phổ biến là :

-Alum(Al2(SO4)3.18H2O) -Ferrous Sulfate(FeSO4.7H2O)

-Lime Ca(OH)2. -Ferric Chloride (FeCl3)

-Ferric Sulfate (Fe2(SO4)3)

3.2 Tạo bông (Flocculation)

● Mục tiêu của việc tạo bông là hình thành các bông kết tụ từ cácvật chất rất nhỏ phân tán Thông qua khuấy cơ học hay khuấy khítrong nước thải

Trang 42

Quá trình keo tụ và tạo bông

**Kết tủa hóa học để nâng cao hoạt động của trạm xử lý

● Bằng kết tủa hóa học có thể xử lý được 80-90% tổng chất rắnphân tán, 50-80% BOD5 và 80-90% vi sinh vật Trong khi đó,nếu chỉ sử dụng lắng thông thường thì chỉ xử lý được 50 tới 70%tổng chất rắn phân tán, 25 - 40% BOD5 và 25-75% vi sinh vật

Trang 43

● Các chất rắn có tỉ trọng cao sẽ lắng xuống đáy và được loại bỏbởi một cần gạt bùn Cánh tay gạt thu các bọt nổi vào phễu thu

● Nước sạch sẽ tràn qua yếm qua một bộ phận rửa trong khu vựcngoại vi

Trang 44

Xử lý hóa học

Hệ thống DAF

Xử lý lý học

Trang 45

Một phần của nước thoát ra được tái sử dụng cho quá trình nénkhi Khí nén được đưa vào đầu thoát của bơm nước tái sử dụng,tiếp xúc mật thiết với nước trong bể sục khí

Xử lý hóa học

Hệ thống DAF dạng tấm lam có tạo bông

và tái sử dụng nước

Xử lý lý học

Trang 46

 Xử lý sinh học

1 Xử lý sinh học hiếu khí

1.1 Quá trình bùn hoạt tính

1.1.1 Bùn hoạt tính thông thường

● Hệ thống bùn hoạt tính thông thường gồm một bể

nước thải được sục khí sau đó một bể lắng và một ống tuần hoàn chất rắn

● Nước thải chảy bể bùn hoạt tính và liên tục được sục khí có thời gian lưu là từ 4 – 8h Nồng độ Oxy hòa tan

là từ 0.5-2 mg/l Vượt quá nồng độ 2 mg/l được coi là thất thoát năng lượng.

Trang 47

Hệ thống bùn hoạt tính thông thường

Trang 49

1.1.2 Sục khí kéo dài

● Đây là một cải biến của quá trình bùn hoạt tính thông thường Lượng bùn dư được giảm thiểu thông qua việc kéo dài thời gian oxy hóa và thời gian lưu ( bể sục khí có thể tích lớn)

● Thời gian lưu kéo dài đến 1-2 ngày, do đó khối lượng bùn phát sinh rất ít do quá trình hô hấp nội sinh

● Lợi điểm của hệ thống sục khí kéo dài là ít phải xử lý bùn dư so với hệ thống bùn hoạt tính thông thường

● Bùn sau quá trình sục khí kéo dài thì rất nhẹ, không phân hủy, hơi khó lắng Do đó bể lắng phải thiết kế đặc biệt, có thời gian

lưu dài hơn là 4 giờ so với 2 giờ của hệ thống bùn hoạt tính

thông thường

Trang 50

1.2 Sequential Batch Reactor “SBR”

● Các quá trình cơ bản trong hệ thống SBR và hệ thống bùn hoạt tính thông thường là tương tự nhau Hệ thống sục khí, hệ thống lắng lọc là có trong cả hai hệ thống Tuy nhiên điều khác biệt cơ bản là Trong hệ thống thông thường các quá trình xảy ra trong các bể tách biệt Trong khi trong hệ thống SBR các quá trình xảy

Trang 51

 1.2 Sequential Batch Reactor “SBR”

Một đặc điểm của hệ thống SBR là nó không cần đến hệ thống hoàn bùn Bởi vì, việc sục khí và lắng bùn cùng xảy ra trong cùng một bể, Bùn không bị thất thoát trong quá trình phản ứng

Trang 52

 1.3 Bộ lọc nhỏ giọt “ Biological Air Filters”

● Một bộ lọc nhỏ giọt bao gồm cột các giá thể để vi sinh vật có thể gắn kết và nước thải được nhỏ giọt lên

● Các vật liệu mang có thể là sỏi đa hay các vật liệu bằng nhựa

● Nước thải được xả ra từ một cần xoay ở trên đỉnh tháp để nước

có thể phân tán đều lên lớp vật liệu mang trong thời gian ngắn

● Nước thu hồi được đưa vào bể lắng để tách các thành phần chất rắn có trong nước Trong thực tế một phần nước đã qua xử lý

được tái sử dụng để pha loãng nồng độ chất ô nhiễm và để duy trì

sự sinh tồn của màng biofilm trong hệ thống

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	3,85 MB