ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ xử lý môi TRƯỜNG

Vùng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ trong nước thải đầu vào, vùng ổn định là nơi bùn hoạt tính tuần hoàn từ thiết bị lọc nước sục khí để ổn định vật chất

ĐỀ CƯƠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

1 Công nghệ bùn hoạt tính.

- Sơ đồ công nghệ bùn hoạt tính

- Bản chất là các vi sinh vật sống kết lại thành dạng hạt hoặc bông với

trung tâm là các chất nền rắn lơ lửng (40%)

- Bể bùn hoạt tính là một công trình làm sạch sinh học điển hình nhất và

có tính “năng động” nhất Nó có thể cho phép điều chỉnh nước ra với bất kỳ nồng độ chất bẩn hữu cơ mà ta mong muốn – từ nồng độ cao đến nồng độ thấp.

- Cơ chế hoạt động của bùn hoạt tính:

+ giai đoạn 1: bùn hình thành và phát triển Cơ chất và chất dinh dưỡng phong phú, sinh khối bùn còn ít.

+ giai đoạn 2: VSV phát triển ổn định, hoạt tính enzim đạt giái trị tối

đa và tốc độ phân hủy chất hữu cơ đạt giá trị tối đa Tốc độ tiêu thụ oxi đạt trạng thái không đổi.

+ giai đoạn 3: tốc độ tiêu thụ oxi có chiều hướng giảm dần và sau đó tăng lên Tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm dần và quá trình nitrat hóa ammoniac xảy ra Cuối cùng là kết thúc chu kỳ hiếu khí.

- Các hệ thống bùn hoạt tính.

+ Bể bùn hoạt tính tiếp xúc ổn định:

Hệ thống này chia bể phản ứng thành 2 vùng: vùng tiếp xúc và vùng ổn định Vùng tiếp xúc là nơi xảy ra quá trình chuyển hóa các vật chất hữu cơ trong nước thải đầu vào, vùng ổn định là nơi bùn hoạt tính tuần hoàn từ thiết bị lọc nước sục khí để ổn định vật chất hữu cơ Bể

thường được dùng trong xử lý nước thải sinh hoạt với số lượng đáng kể các chất hữu cơ dưới dạng các phân tử chất rắn.

Điểm khác biệt so với bể truyền thống: có khả năng lưu chứa bùn nhiều hơn.

+ Bể bùn hoạt tính thông khí kéo dài: thường có thời gian lưu bùn kéo dài

(20 – 30 ngày) để ổn định lượng sinh khối rắn từ quá trình chuyển hóa của các vật chất hữu cơ bị phân hủy bởi vi khuẩn => thời gian lưu nước cũng phải kéo dài 24h để duy trì khả năng pha trộn nồng độ chất rắn lơ lửng trong nước => làm giảm lượng chất rắn loại bỏ và làm tăng sự ổn định của quá trình Đó cũng chính là điểm khác biệt so với bể truyền thống.

+ Bể bùn hoạt tính thông khí cao có khuấy đảo hoàn chỉnh: là loại bể bùn

hoạt tính tương đối lý tưởng để xử lý nước thải có độ ô nhiễm cũng như nồng độ các chất lơ lửng cao Thời gian làm việc ngắn, nước thải, bùn hoạt tính, oxi hòa tan được khuấy trộn đều, tức thời => nồng độ bùn hoạt tính và oxi hòa tan được phân bố đều ở mọi nơi trong bể => quá trình oxi hóa được đồng đều, hiệu quả cao.

+ Bể bùn hoạt tính chọn lọc: dùng để kiểm soát sự tăng trưởng quá mức của các

vi khuẩn lên men, có thể gồm các loại gây hại Nó cung cấp điều kiện môi trường

có lợi cho sự tăng trưởng của các vi sinh vật kết bông, kết quả là làm gia tăng khả năng lắng đọng của bùn hoạt tính Bể bùn hoạt tính chọn lọc sử dụng 2 cơ chế để chọn lọc các vi sinh vật: động học và trao đổi chất Bể bùn hoạt tính chọn lọc thường chia thành từng khối thể tích nhỏ, chứa trong các ngăn riêng biệt Dòng chảy xuống từ bể phản ứng có thể được pha trộn hoàn toàn hay chỉ là dòng chảy kín.

2 Hệ UASB

- là quá trình xử lý sinh học kỵ khí, trong đó nước thải sẽ được phân phối từ dưới lên và được khống chế vận tốc phù hợp (v< 1m/h) (bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí)

- thiết kế cho nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao và thành phần chất rắn thấp

- cấu tạo bao gồm: hệ thống phân phối nước đáy bể, tầng xử lý và

hệ thống tách pha

- nguyên tắc hoạt động:

+ nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này

+ hệ thống tách pha phía trên bể làm nhiệm vụ tách các pha rắn, lỏng và khí, tại đây các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo

+ chi phí đầu tư, vận hành thấp

+ lượng hóa chất cần bổ sung ít

+ không đòi hỏi cấp khí, đỡ tốn năng lượng

+ có thể thu hồi và tái sử dụng năng lượng từ biogas

+ lượng bùn sinh ra ít, cho phép vận hành với tải trọng hữu cơ cao, giảm diện tích công trình

- Nhược điểm:

+ giai đoạn khởi động kéo dài

+ dễ bị sốc khi chất lượng nước vào biến động

+ bị ảnh hưởng bởi các chất độc hại

+ khó hồi phục sau thời gian ngừng hoạt động

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của hệ thống: + nhiệt độ,

+ pH,

+ các chất độc hại trong nước thải,…

+ hàm lượng chất hữu cơ (cod)

+ chất dinh dưỡng (n, p, s)

+ hàm lượng cặn lơ lửng: hàm lượng ss lớn sẽ khó phân hủy sinh học và lưu lại trong bể, ngăn cản quá trình phân hủy nước thải

3 Hệ lọc nhỏ giọt

- lọc nhỏ giọt là loại bể lọc sinh học với vật liệu tiếp xúc không ngập nước

- cấu tạo: bể bao gồm vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước, sàn

đỡ và thu nước

+ vật liệu lọc:

Vật liệu lọc khá phong phú: từ đá cuội, đá dăm, đá ong, vòng kim loại, than đá, than cốc, gôc mảnh, chất dẻo tấm uốn lượn

Các loại đá nên chọn các cục có kích thước trung bình 60 – 100

mm Nếu kích thước của vật liệu nhỏ sẽ làm giảm độ hở giữa các cục vật liệu gây tắc nghẽn cục bộ, nếu kích thước quá lớn thì diện tích tiếp xúc sẽ giảm dẫn tới giảm hiệu suất xử lý

+ hệ thống phân phối nước: nước được phân phối trên bề mặt vật liệu lọc nhờ một hệ thống giàn quay phun nước thành tia hoặc nhỏ giọt Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt vật liệu khoảng 0,2 – 0,3 m

+ sàn đỡ và thu nước: thường có 2 nhiệm vụ là thu đều nước có các mảnh vỡ của màng sinh học bị tróc và phân phối đều gió vào bể lọc để duy trì mt hiếu khí trong các khe rỗng

- nguyên lý hoạt động:

+ nước trước khi đưa vào xử lý ở lọc nhỏ giọt cần phải qua xử lý

sơ bộ để tránh tắc nghẽn các khe trong vật liệu

+ nước đến lớp vật liệu lọc chia thành các dòng hoặc hạt cát nhỏ chảy thành lớp mỏng qua khe hở của vật liệu, đồng thời tiếp xúc với màng sinh học ở trên bề mặt vật liệuác vi sinh vật của màng phân hủy hiếu khí và kỵ khí các chất hữu cơ có trong nước Các chất hữu cơ phân hủy hiếu khí sinh ra co2 và nước, phân hủy kị khí sinh ra ch4 và co2 làm tróc màng ra khỏi vật liệu mang, bị nước cuốn theo Trên mặt giá mang là vật liệu lọc lại hình thành lớp màng mới Hiện tượng này được lặp đi lặp lại nhiều lần Kết quả là bod của nước thải vi sinh vật

sử dụng làm chất dinh dưỡng và bị phân hủy kị khí cũng như hiếu khí, nước thải được làm sạch

+ nước sau khi xử lý ở lọc nhỏ giọt thường chứa nhiều chất lơ lửng do các mảnh vỡ của màng sinh học cuốn theo, vì vậy cần phải đưa vào lắng và lưu ở đây thời gian thích hợp để lắng cặn

- Yêu cầu đối với vật liệu lọc:

+ diện tích riêng lớn

+ chỉ số chân không cao để tránh lắng đọng

+ nhẹ, có thể sử dụng ở độ cao lớn

+ có độ bền cơ học đủ lớn

4 Phương pháp keo tụ - tạo bông Ví dụ về chất keo tụ tạo bông.

- Tạo bông là quá trình làm keo tụ các hạt nhỏ lại thành một tập

hợp hạt lớn hơn để lắng bằng cách đưa vào chất lỏng các tác nhân tạo bông có tác dụng phá keo hoặc hấp thụ các hạt nhỏ lên bề mặt của nó hoặc dính các hạt nhỏ lại với nhau

- Các chất thường dùng trong phương pháp lắng và đông tụ dễ loại bỏ các chất rắn lơ lửng trong nước thải là:

+ phèn Ai(SO4)nH2O (n = 13 – 18) + soda kết hợp với phèn Na2CO3 + Al(SO4)3

+ Sắt Sunphat FeSO4.7H2O + Nước vôi Ca(OH)2

+ Natrialuninat Na2Al2O4

+ Sắt Clorua và sắt (III) sunphat FeSO4

- Ví dụ:

+ dùng phèn loại bỏ photphat trong nước thải:

Al(SO4)3 + PO4-3 AlPO4-2 + SO4

pH tối ưu: 5,6 – 6 + Dùng vôi loại bicacbonat, cacbonat photphat, magie Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + H2O

Ca(OH)2 + H2CO3 CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + 3CaHPO4 Ca(OH)(PO4)3 + H2O 2Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 CaCO3 +Mg(OH)2 + H2O

5 Đĩa quay sinh học.

- cấu tạo: gồm một đĩa tròn cách nhau không xa bằng polystiren hoặc ciorua polyvinin Các đĩa được ngập trong nước thải một phần

và quay tròn với tốc độ châm trong nước thải

- nguyên tắc hoạt đông:

+ khi vận hành, những khối tăng trưởng sinh học sẽ bám vào bề mặt của các đĩa và có thể hình thành một lớp bùn trên toàn bộ mặt ướt của các đĩa Sự quay tròn của các đĩa làm cho sinh khối tiếp xúc với chất hữu cơ trong nước thải và sau đó với không khí để hấp thụ oxi Sự quay tròn của các đĩa ảnh hưởng đến sự chuyển giao oxi và giữa khối sinh vật trong điều kiện “ưa khí”

+ sự quay đó cũng là cơ chế để lấy đi các chất rắn thừa từ các đĩa bằng các lực trượt mà nó tạo ra và để giữa các chất rắn được tách rời ra ở thể lơ lửng, như vậy chúng có thể được dùng trong xử lý thứ cấp

6 Phân loại các kỹ thuật xử lý vi sinh vật

7 liệt kê và mô tả các loại bể lắng

- bể lắng là một loại bể dùng để tách chất lơ lững ra khỏi nước

dưới tác dụng của trọng lực lên hạt lơ lửng có tỷ trọng nặng hơn tỷ trọng của nước

- quá trình lắng được ứng dụng trong:

+ lắng cát

+ loại bỏ cặn hữu cơ trong lắng đợt 1

+ loại bỏ cặn sinh học ở bể lắng 2

+ loại bỏ các bông cặn hóa học trong quá trình keo tụ tạo bông

+ nén bùn trọng lực nhằm giảm độ ẩm bùn trong công đoạn xử lý bùn

- phân loại bể lắng: căn cứ theo chiều nước chảy, có 4 loại bể lắng:

+ bể lắng ngang:

Nước chảy theo phương ngang từ đầu đến cuối bể bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiều rộng và dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m, rộng 2,5 – 4 m

Nước theo máng phân phối ngang vào bể qua đập tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể dọc suốt chiều rộng đối diện ở cuối bể cũng xây dựng máng tương tự để thu nước và đặt tấm chắn nửa chìm nửa nổi cao hơn mực nước 0,15 – 0,2 m và không sâu quá 0,25 – 0,5 m để thu và xã chất nổi người ta đặt một máng đặc biệt ngay sát tấm chắn

Tấm chắn ở đầu bể đặt cách thành cửa vào khoảng 0,5 – 1

m và không nông hơn 0,2 m với mục đích phân phối đều nước trên toàn bộ chiều rộng của bể

Đáy bể làm dốc i = 0,01 để thuận tiện thu gom cặn Độ dốc của hố thu cặn không nhỏ hơn 450

+ bể lắng đứng:

Dòng nước chảy xoáy từ dưới lên trên theo thân bể, các hạt rơi dồn về đáy bể và được đẩy ra

Thường có diện tích hình tròn or hình vuông, đáy dạng nón hay chop cụt

Đường kính không vượt quá 3 lần chiều chiều sâu và có thể đến 10m

+bể lắng ly tâm: bể hình trụ, nước được dẫn theo hướng từ tâm

ra thành bể

+ bể lắng làm thoáng dung để tách chất hữu cơ bằng thiết bị phun khí, đặt sát thành trong của bể tạo thành dòng xoắn ốc

8 Cấu tạo bể lọc nhanh, nguyên lý vận hành, lĩnh vực áp dụng

- Cấu tạo: gồm 5 bộ phận chính

+ hệ thống phân phối nước rửa và nước cần lọc

+ hệ thống thu nước lọc

+ máng phân phối cần lọc và thu nước rửa

+ lớp cát

+ lớp sỏi đỡ

- nguyên lý vận hành: nước lọc đi vào bể theo 2 chiều từ trên xuống

và từ dưới lên Nước đãlọc sạch được thu vào oongsruts nước trong ở giữa lớp cát lọc

+ khi lọc, nước đi theo đường ống chính vào bể được chia làm hai phần Một phần nước sẽ đi vào máng phân phối, tràn vào lớp cát lọc ở phía trên Một phần nước sẽ đi vào hệ thống phân phối ở phía dưới rồi đi qua lớp cát lọc lên và cả 2 phần này sẽ được đưa vào ống rút nước trong ở giữa bể và được dẫn sang bể chứa

+ nước lọc đi vào bể phần lớn là từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc

cỡ lớn hơn, do đó độ bẩn đều hơn trong toàn chiều dày lớp vật liệu lọc

ở dưới Mức tăng độ bẩn và tăng độ tổn thất áp lực chậm hơn nên chu

kỳ của bể được kéo dài

- lĩnh vực áp dụng: áp dụng để lọc nước nước sinh hoạt

12 Cấu tạo chi tiết của bãi chôn lấp hợp vệ sinh.

Một bãi chôn lấp hợp vệ sinh phải có đầy đủ các bộ phận như sau:

- Nhà điều hành

- Trạm cân: nhằm đếm số lượng, trọng tải của rác cần xử lý

- Hàng rào bảo vệ

- Hành lang cây xanh (chiếm 20% tổng diện tích)

- Trạm quan trắc môi trường

- Ô chôn lấp, một ô chôn lấp hợp vệ sinh phải có lớp lót đáy và thành, còn gọi là màng địa chất, lớp màng này có tác dụng

không cho nước ở trong ra ngoài và ở ngoài vào trong

Sau khi rác được nén chặt trong ô chôn lấp sẽ cho một lớp đất sét đặt ở phía trên, gọi là lớp lót hằng ngày, có chiều dày khoảng 30 –

35 cm Lớp lót hằng ngày này có tác dụng giữ rác và giữ mùi không cho phát tán ngoài, không cho vi sinh vật xâm nhập, ngăn cản nước từ ngoài vào trong và từ trong ra ngoài Một ô chôn lấp thường có

khoảng 3 – 4 lớp lót hằng ngày

Trên cùng là lớp che phủ trên cùng Lớp che phủ này có tác dụng ngăn chặn nước và khí rò rỉ ra bên ngoài => giữ cho môi trường trong sạch Đồng thời trả lại mặt bằng

Để bãi chôn lấp đi vào hoạt động thì phải có hệ thống thu hồi khí và hệ thống thu hồi nước rỉ rác, đó là hệ thống các ống có các lỗ

và nối với nhau giữa các ô chôn lấp đặt dưới đáy bể chôn lấp

13 Quy trình sản xuất phân compost từ rác thải

- Tiếp nhận rác: rác sau khi thu gom được vận chuyển đến nhà máy, các xe chuyên chở sẽ đi qua cầu cân trước khi vào nhà máy để xác định trọng lượng rác

- Phân loại:

+ Rác được phân loại sơ bộ bằng quạt gió, tách các chất thải khô, nhẹ như túi nolon, giấy ra khỏi chất thải hỗn hợp

+ Rác được đưa qua sàng quay có kích thước 50x50 mm, rác lọt qua sàng sẽ được chế biến thành phân, rác có kích thước lớn hơn được phân loại bằng tay

- Nghiền: rác hữu cơ dễ phân hủy sẽ được đưa qua máy cắt nhỏ, nghiền sau đó được chuyền qua băng tải để tách kim loại

- Ủ lên men: rác sau sơ chế sẽ được đưa vào khoang ủ bằng xe xúc lật, tại đây hệ thống sẽ cung cấp oxi, độ ẩm và men sinh học

- Ủ chín: rác đã được ủ lên men sẽ được chuyển đến nhà ủ chín Qua quá trình ủ chín, một phần nhỏ khối lượng rác hữu cơ bị bay hơi, khối lượng còn lại đem đi sàng tinh chế

- Sàng tinh chế: Sàng tuyển lấy mùn compost tinh có kích thước nhỏ hơn 9mm

- Phối trộn phụ gia (N, P, K, ) Kiểm tra chất lượng mùn compost

tinh trước và sau khi bổ sung thành phần dinh dưỡng, tỷ lệ thích hợp cho từng loại cây trồng

nhau: 10kg, 20kg, 25kg, 30kg, 50kg, … theo đúng mẫu mã quy định

- Tiêu thụ sản phẩm: Mùn compost và phân hữu cơ được sản xuất

từ chất thải sinh hoạt sau khi kiểm tra đạt chất lượng theo quy định tại Thông tư 36/2010/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp

và phát triển nông thôn ban hành, được vận chuyển đến kho thành phẩm để lưu trữ và tiêu thụ trên thị trường

14 Phương pháp xử lý chất thải rắn bằng nhiệt (phương pháp đốt)

- Khái niệm: là quá trình sử dụng nhiệt để chuyển tải từ dạng rắn sang dạng khí, lỏng và tro, đồng thời giải phóng năng lượng lớn dưới dạng nhiệt

- Cấu tạo của lò đốt:

- Nguyên lý: các chất hữu cơ bị oxi hóa ở nhiệt độ cao, sản phẩm

là các khí và tro không cháy

CTR + O2, t0  Khí (CO2, SO2, NOx, …) + Hơi nước + Tro + Nhiệt + Nếu quá trình đốt đk thực hiện với một lượng oxi vừa đủ, cần thiết để đốt cháy hoàn toàn chất thải rắn => quá trình đốt hóa học

+ Nếu quá trình đốt đk thực hiện trong điều kiện thiếu oxi và tạo

ra các khí như CO, H2, các dạng khí như hidratcacbon => quá trình đốt khí hóa

+ Nếu quá trình đốt đk thực hiên trong đk hoàn toàn không có oxi => quá trình nhiệt phân (cưỡng bức) => áp dụng để xử lý chất thải nguy hại, chất thải y tế

- Ưu điểm:

+ Chất thải rắn giảm về thể tích, khối lượng tới mức nhỏ nhất so vs lúc ban đầu, có thể giảm tới 80 – 90 % => về mặt chuyển hóa không gian thì k có pp nào quản ký tốt bằng pp đốt

+ Thu hồi năng lượng dưới dạng nhiệt lớn nhất Nếu vận dụng nhiệt này vào các mục đích khác nhau => mang lại giá trị nhất định Ví dụ: chuyển hóa nhiệt thành điện, nấu nước sưởi ấm…

+ Là một trong những biện pháp quản lý tổng hợp chất thải rắn thường xử lý tại chỗ => an toàn nhất cho các loại rác nguy hại và rác có mầm bệnh

+ Tiết kiệm đk phần lớn về chi phí vận chuyển của rác + Cần 1 diện tích nhỏ nhất so vs các pp khác

+ Là biện pháp xử lý hiệu quả đối vs các chất thải có mầm bệnh như chất thải y tế, nguy hại, thuốc BVTV…

+ Tro và cặn bã chủ yếu khi đốt đã làm trơ về mặt hóa học, không còn ảnh hưởng đến mt

- Nhược điểm:

+ Là biện pháp tiêu tốn nhiều kinh phí nhất

+ Không phải tất cả chất thải rắn đều sd bằng pp đốt, những chất khó cháy cần một chi phí cao

+ Trong quá trình đốt yêu cầu bổ sung liên tục nguồn nhiên liệu

+ Khó kiểm soát về mặt ô nhiễm mt, sinh ra nhiều loại khí, nếu không kiểm soát đk sẽ gây nguy cơ thảm họa mt

+ Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ chuyên môn cao, kỹ thuật vững

+ Khi chất thải vượt tăng cường thì sẽ không tăng đk hiệu suất => phải có quá trình ngừng để bảo dưỡng => phải kiểm soát rác

+ Bùn và tro sinh ra trong quá trình đốt phải đk đóng rắn

or chôn lấp an toàn

15 Quy trình tái chế Al

- Nguồn gốc: