...Giáo trình công nghệ môi trường.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả cá...
Trang 1BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
(Dành cho sinh viên hệ cao đẳng ngành Kỹ thuật môi trường)
Tác giả: ThS Nguyễn Thị Minh Sáng
ThS Vũ Thị Mai
HÀ NỘI, 2010
Trang 2LỜI NÓI ĐÂU
Môn học Công nghệ môi trường được đưa vào giảng dạy cho sinh viên cao đẳng ngành
Kỹ thuật môi trường của trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội từ nhiều năm nay Dựa trên các kiến thức, kinh nghiệm tích lũy được trong quá trình giảng dạy và dựa trên tài liệu của các chuyên gia có kinh nghiệm, chúng tôi biên soạn cuốn giáo trình “Công nghệ môi trường” Giáo trình cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản về môi trường và công nghệ xử lý nước thải, khí thải và chất thải rắn cùng các tiếp cận bảo vệ môi trường
Trọng tâm của giáo trình là cơ sở của các phương pháp xử lý ứng dụng trong công nghệ môi trường và nguyên lý hoạt động của các thiết bị Giáo trình cũng đưa ra một sô dây chuyền công nghệ điển hình trong xử lý nước cấp, nước thải cũng như trong xử lý chất thải rắn Giáo trình có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên Đại học ngành Công nghệ kỹ thuật môi trường, Quản lý tài nguyên và môi trường và các cán bộ nghiên cứu trong lĩnh vực môi trường
Giáo trình được cấu trúc thành 3 phần, gồm 7 chương
Phần 1 về Công nghệ xử lý nước và nước thải (từ chương 1 đên chương 3), do ThS Nguyễn Thị Minh Sáng biên soạn:
Chương 1: Một số vấn đề chung về công nghệ xử lý nước và nước thải
Chương 2: Các biện pháp công nghệ xử lý nước và nước thải
Chương 3: Ứng dụng trong xử lý nước cấp và nước thải
Phần 2 về Công nghệ xử lý bụi và khí thải (chương 4, chương 5); phần 3 về Công nghệ
xử lý chất thải rắn (từ chương 6 đến chương 7) do ThS Vũ Thị Mai biên soạn:
Chương 4: Các biện pháp xử lý bụi
Chương 5: Các biện pháp xử lý khí thải công nghiệp
Chương 6: Chế biến và tái sử dụng chất thải rắn
Chương 7: Các biện pháp xử lý chất thải rắn
Chúng tôi rất mong nhận được các ý kiến đóng góp của người đọc để có thể nâng cao hơn nữa chất lượng của tài liệu
NHÓM TÁC GIẢ
Trang 3MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ
NƯỚC THẢI 8
1.1 CƠSỞLỰACHỌNCÔNGNGHỆXỬLÝNƯỚCCẤPVÀNƯỚCTHẢI 8
1.1.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp 8
1.1.2 Cơ sở lựa chọn công nghệ xử lý nước thải 10
1.2 CÁCPHƯƠNGPHÁP,SƠĐỒCÔNGNGHỆXỬLÝNƯỚCCẤPVÀNƯỚC THẢI 11 1.2.1 Các phương pháp áp dụng trong xử lý nước cấp, nước thải 11
1.2.2 Sơ đồ công nghệ xử lý nước cấp, nước thải 11
CHƯƠNG 2.CÁC BIỆN PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI 15
2.1 CÁCPHƯƠNGPHÁPCƠHỌC 15
2.1.1 Song chắn rác 15
2.1.2 Lưới lọc 17
2.1.3 Bể lắng 18
2.1.4 Quá trình lọc 31
2.1.5 Tách cát hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm 37
2.1.6 Tách các tạp chất nổi 39
2.1.7 Bể điều hòa 39
2.2 CÁCPHƯƠNGPHÁPHÓALÝ 41
2.2.1 Keo tụ 41
2.2.2 Tuyển nổi 55
2.2.3 Hấp phụ 59
2.2.4 Trao đổi ion 62
2.2.5 Xử lý nước thải bằng quá trình màng 64
2.2.6 Trích ly 68
2.2.7 Các phương pháp điện hóa 70
2.3 CÁCPHƯƠNGPHÁPHÓAHỌC 71
2.3.1 Trung hòa 71
2.3.2 Kết tủa 73
2.3.3 Oxi hóa và khử 73
2.4 CÁCPHƯƠNGPHÁPSINHHỌC 78
2.4.1 Cơ sở của quá trình xử lý sinh học 78
2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ oxi hóa sinh hóa 83
2.4.3 Các công trình xử lý nhân tạo 85
2.4.4 Xử lý sinh học tự nhiên 95
2.5 KHỬTRÙNGNƯỚC 100
2.5.1 Khử trùng bằng các chất oxi hóa mạnh 100
2.5.2 Khử trùng bằng các tia tử ngoại 102
2.5.3 Khử trùng bằng siêu âm 102
2.5.4 Khử trùng bằng các ion kim loại nặng 102
CHƯƠNG 3.ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP VÀ NƯỚC THẢI 104
3.1 ỨNGDỤNGTRONGXỬLÝNƯỚCCẤP 104
3.1.1 Tính chất của nguồn nước tự nhiên và yêu cầu đối với chất lượng nước cấp 104
3.1.2 Một số dây chuyền công nghệ xử lý nước cấp 107
3.2 ỨNGDỤNGTRONGXỬLÝNƯỚCTHẢI 108
3.2.1 Sản xuất bia 108
3.2.2 Sản xuất phân bón 112
Trang 4DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1 Các phương án lựa chọn công nghệ xử lý nước cấp dựa vào kích thước hạt 9
Hình 1-2 Sơ đồ tổng quát về xử lý nước bề mặt và nước ngầm 13
Hình 2-1 Sơ đồ phân loại song chắn rác 15
Hình 2-2 Một kiểu kế cấu song chắn rác thủ công 16
Hình 2-3 Một kiểu kế cấu song chắn rác cơ giới 16
Hình 2-4 Sơ đồ lắp đặt của một máy nghiền rác 17
Hình 2-5 Một kiểu lưới lọc phẳng với kích thước mắt lưới khác nhau 18
Hình 2-6 Một kiểu lưới lọc hình trụ (lưới lọc quay) 18
Hình 2-7 Lực tác dụng lên các hạt lắng ở các giai đoạn khác nhau 19
Hình 2-8 Đồ thị quan hệ giữa thời gian và hiệu quả lắng 20
Hình 2-9 Quá trình lắng có keo tụ - tạo bông 21
Hình 2-10 Quan hệ giữa hàm lượng chất rắn lơ lửng theo chiều sâu và thời gian lắng 21
Hình 2-11 Sơ đồ bể lắng cát ngang - hình vuông 23
Hình 2-12 Sơ đồ bể lắng cát ngang - Hình chữ nhật 24
Hình 2-13 Đường đi của chất lỏng và quỹ đạo chuyển động
của các hạt rắn trong bể lắng có dòng chảy xoáy 25
Hình 2-14 Sử dụng bơm soắn để lấy cặn ra khỏi bể lắng cát 25
Hình 2-15 Sơ đồ quỹ đạo chuyển động của các hạt cặn trong bể lắng ngang 26
Hình 2-16 Bể lắng ngang thu nước ở cuối 26
Hình 2-17 Bể lắng ngang có băng cào bùn và gạt váng 27
Hình 2-18 Sơ đồ cấu tạo bể phản ứng kết hợp với bể lắng ngang thu nước bề mặt 27
Hình 2-19 Bể lắng đứng hình trụ 28
Hình 2-20 Bể lắng ly tâm 29
Hình 2-21 Một kiểu bể lắng lớp mỏng 29
Hình 2-22 Bể lắng lớp mỏng kết hợp với keo tụ 29
Hình 2-23 Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng 30
Hình 2-24 Bể lắng thứ cấp 31
Hình 2-25 Sơ đồ hoạt động của bể lọc nhanh trọng lực một lớp vật liệu lọc 34
Hình 2-26 Bể lọc nhanh với hai lớp 35
Hình 2-27 Cấu tạo bể lọc chậm 36
Hình 2-28 Bể lọc áp lực 37
Hình 2-29 Cấu tạo của xyclon thủy lực và chiều chuyển động
của dòng nước bên trong xyclon 38
Hình 2-30 Sơ đồ tổ hợp các xyclon thủy lực 38
Hình 2-31.Thiết bị tách dầu mỡ 39
Hình 2-32 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải có điều hòa lưu lượng 40
Hình 2-33 Điện tích trên bề mặt hạt keo 41
Hình 2-34 Sơ đồ thiết bị làm sạch nước thải bằng keo tụ 47
Hình 2-35 Bộ thí nghiệm Jartest 48
Hình 2-36 Cấu tạo bể pha phèn 49
Hình 2-37 Trộn hóa chất trong ống trộn có dùng vành chắn 50
Hình 2-38 Bể trộn đứng 50
Hình 2-39 Bể trộn có vách ngăn ngang 51
Hình 2-40 Bể trộn có vách ngăn đục lỗ 51
Hình 2-41 Bể trộn có vách ngăn nghiêng 51
Hình 2-42 Bể trộn cơ khí 52
Hình 2-43 Bể phản ứng tạo bông keo dùng năng lượng cơ khí 53
Trang 5Hình 2-44 Ngăn phản ứng xoáy hình trụ trong bể lắng đứng 53
Hình 2-45 Bể phản ứng xoáy hình phễu 54
Hình 2-46 Bể phản ứng có vách ngăn 55
Hình 2-47 Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng 55
Hình 2-48 Các chất rắn được đưa lên mặt bể tuyển nổi 56
Hình 2-49 Một bể tuyển nổi điển hình 56
Hình 2-50 Tuyển nổi bằng khí hòa tan (phương pháp một phần của dòng) 58
Hình 2-51 Thiết bị hấp phụ 60
Hình 2-52 Hấp phụ ba bậc với hệ thống cấp chất hấp phụ nối tiếp 60
Hình 2-53 Hấp phụ ba bậc với hệ thống cấp chất hấp phụ ngược chiều 61
Hình 2-54 Hấp phụ ba bậc với chất hấp phụ dạng hạt 61
Hình 2-55 Sơ đồ mô tả quá trình thẩm thấu và thẩm thấu ngược 64
Hình 2-56 Các loại thiết bị thẩm thấu ngược 65
Hình 2-57 Sơ đồ kết hợp siêu lọc và thẩm thấu ngược 67
Hình 2-58 Sơ đồ thiết bị điện thẩm tách 67
Hình 2-59 Một số sơ đồ trích ly 68
Hình 2-60 Sơ đồ trích ly một bậc hoạt động liên tục 69
Hình 2-61 Sơ đồ trích ly nhiều bậc ngược dòng 69
Hình 2-62 Lọc nước thải qua bể lọc với lớp đá vôi 73
Hình 2-63 Làm thoáng bằng hệ thống máng tràn 76
Hình 2-64 Làm thoáng bằng hệ thống ống khoan lỗ 77
Hình 2-65 Làm thoáng cưỡng bức 77
Hình 2-66 Vị trí của xử lý sinh học trong hệ thống xử lý nước thải tập trung 79
Hình 2-67 Các giai đoạn trong chu kỳ phát triển của vi sinh vật trong bể xử lý 80
Hình 2-68 Đồ thị về sự tăng trưởng tương đối của các vi sinh vật 80
Hình 2-69 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí 82
Hình 2-70 Cấu trúc lớp màng vi sinh vật trên bề mặt chất mang 86
Hình 2-71 Bể bùn hoạt tính sinh trưởng lơ lửng 87
Hình 2-72 Sơ đồ hệ thống bùn hoạt tính hai bậc 87
Hình 2-73 Bể bùn hoạt tính với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám - AASR 87
Hình 2-74 Các giai đoạn hoạt động của hệ thống SBR 88
Hình 2-75 Cấu tạo của bể lọc sinh học nhỏ giọt 89
Hình 2-76 Đĩa sinh học (RBC) 89
Hình 2-77 Một số sơ đồ bố trí hệ thống đĩa sinh học 89
Hình 2-78 Sơ đồ thiết bị xử lý sinh học tiếp xúc kỵ khí 90
Hình 2-79 Sơ đồ hệ thống UASB 91
Hình 2-80 Bể lọc kị khí 92
Hình 2-81 Thiết bị cô đặc bùn bằng trong lực 93
Hình 2-82 Sơ đồ bể cô đặc bằng tuyển nổi 93
Hình 2-83 Sơ đồ máy ly tâm làm khô cặn 94
Hình 2-84 Máy làm khô cặn bằng chân không 94
Hình 2-85 Một kiểu sân phơi bùn 95
Hình 2-86 Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí 96
Hình 2-87 Các quá trình xảy ra trong hồ sinh học hiếu khí 96
Hình 2-88 Cấu tạo của hồ sinh học yếm khí 97
Hình 2-89 Các quá trình xảy ra trong hồ hiếu khí tùy tiện 97
Hình 2-90 Một số kiểu cánh đồng tưới 98
Hình 2-91 Một kiểu cánh đồng tưới công cộng 99
Hình 2-92 Một số kỹ thuật tưới dùng trong xử lý nước thải 100