BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1

BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1 BÀI GIẢNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP chuong 1

Bài giảng

Xử lý nước thải công nghiệp

Nguyễn Minh Kz Trường Đại học Nông Lâm TP HCM

1

3

Nội dung môn học

Kiểm tra

1 Chương 1: Các vấn đề cơ bản

2 Chương 2: Xử lý nước thải bằng

phương pháp vật lý/cơ học

3 Chương 3: Xử lý nước thải bằng

phương pháp hóa học và hóa lý

4 Chương 4: Xử lý nước thải bằng

phương pháp sinh học

5 Chương 5: Xử lý N và P

5 Chăn nuôi/livestock wastewater

6 Giết mổ gia súc/slaughterhouse

wastewater

7 Thực phẩm khác (đường,

sữa )/Food-Processing Wastes

8 Cao su/rubber industry

9 Giấy/Pulp and Paper Wastewater

10 Xi mạ/plating wastewater

11 In ấn, mực in/Printing ink

wastewaters

12 Dầu khí/Gas Refinery

13 Dệt nhuộm/Textile dye Wastewater

14 Giặt tẩy/Laundry Wastewaters

15 Thuộc da/tannery

16 Công nghiệp axit/chemical

industrial wastewater/acid production wastewater

17 Xà phòng/chất tẩy rửa, dầu gội, hóa

mỹ phẩm/soap production/soap and detergent industry wastewater

18 HCBVTV, TTS/pesticide

19 Phòng thí nghiệm/laboratory

20 Dịch vụ tẩy rửa hóa chất/Chemical &

Oil Tank Removal, Cleaning/chemical storage tank removal

21 Trạm xăng dầu/petrol station

22 Khu công nghiệp/industrial park

23 Bệnh viện, dịch vụ y tế/Hospital

Wastewaters

5

Mở đầu

Ratio of treated to untreated wastewater

reaching water bodies for 10 regions

Corcoran et al., 2010 7

90% of the worlds wastewater does

removal parameters

The objectives of sewage treatment will always include the reduction of the concentration of at least one of the below constituents:

Suspended solids;

Organic (biodegradable) material;

Nutrients (nitrogen and phosphorous);

Pathogenic organisms (expressed as E Coli)

Medicine residues, organic chemicals (POP´s)

Heavy metals

Source and characteristics of Ind WW

Undesirable WW may include;

• Oil and grease

• Persistent organics (such as DDT)

Wastewater Treatment Plant, Whiteswan Drive,

Saskatoon, SK, Canada

11

Gold Bar Wastewater Treatment Plant, 50 Street

Northwest, Edmonton, AB, Canada

13

Bảo vệ môi trường

Public image

Efficiency

Cost reduction

Regulatory requirements

Chương 1 Các vấn đề cơ bản

• Lịch sử xử lý nước thải

• Thuật ngữ, khái niệm

• Tiêu chí chất lượng nước

• Phân loại và đặc điểm các loại nước thải

• Phân loại các quá trình xử lý nước thải

• Một số các vấn đề cần quan tâm khác:

– Vi sinh vật và vấn đề nước thải

– Tầm quan trọng của DO

– Tảo và phú dưỡng

– Chất hữu cơ và sự phân hủy chất thải

– Nhu cầu oxy xử lý chất hữu cơ

15

History of Wastewater Treatment

1860 Septic tank

•Perceived link between solids and health

•Treat sewage from an entire community

•Remove solids, untreated liquid discharged to river

1868 Sand bed filter

•to filter septic tank effluent before discharge to

river

•(No oxygen supply)

1893 Rock Trickling filters

to treat septic tank effluent

(Better oxygen supply, little bacterial biomass

present)

Lagoons

History of Wastewater Treatment

17

Từ đó đến nay,

Liên tục phát triển…

Ra đời công nghệ mới

Tối ưu hóa các quá trình xử lý nước thải

? Xu hướng tương lai

Water Consumption for Various

Purposes

19

Commonly used dimensions

• Volume

• Concentration

• Load

• Are used as main units in pollution profile

• Volume is used especially for wastewater

based on time or product such as m 3 /h,

Tiêu chí chất lượng nước

Traditional Approach

• Focus on point sources

• Mainly concerned with local effect

• Definition of maximum limits (BOD, SS, T,

pH, nutrients etc.)

• Usually concentration limits and total flow rate limit

– C - navigation, fish-life, agricultural use

• Definition of stream quality standards for specific use

23

Freshwater pollution sources

Nước thải

25

Nước thải sinh hoạt

• Nước xám (nước thải sinh hoạt từ các hoạt động tắm, giặt, khác…)

• Nước đen (nước thải vệ sinh từ các khu dân cư)

• Thành phần nước thải sinh hoạt:

– Thành phần = hữu cơ + vô cơ

– Bao gồm: cặn lắng, không lắng, hòa tan

• Đặc trưng nước thải sinh hoạt: SS, BOD5, COD, NH4+, P2O5,

Cl-, vi sinh vật (Total coliform, fecal coliform)

• Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt:

– Thành phố

– Nông thôn

Nước thải sản xuất

+ Hoạt động công nghệ: nhiễm bẩn  cần xử lý

– Chất hữu cơ, dầu mỡ

– Kim loại nặng,

– Vi sinh vật gây bệnh

– …

+ Tương đối sạch: Hoạt động làm lạnh, làm

nguội máy móc, thiết bị…

– Có thể tái sử dụng

– Tránh tác động môi trường, nhất là ô nhiễm nhiệt

Industrial/commercial wastewaters originate and are released from manufacturing

processing industries and commercial activities such as printing, textile, steel, food and beverage processing (Medcities and ISR EWC, 2003)

27

• Industrial wastewater can also include sanitary wastes, manufacturing wastes and relatively uncontaminated water from heating and cooling

operations (Emongor et al., 2005)

• The main types of industrial and agro-industrial wastewaters include:

Nước chảy tràn (Runoff)

• Phân loại:

+ Bẫn: mưa đợt đầu, tưới đường, chảy tràn đô thị, cánh đồng

+ Tương đối sạch: mưa đợt sau

• Mức độ nhiễm bẩn nước chảy tràn phụ thuộc:

– Lượng mưa, thời gian mưa

– Độ dốc địa hình, lớp phủ thực vật

– Mức độ vệ sinh đô thị

– Quy trình sản xuất nông nghiệp

29

Đặc điểm và kiểu nước thải

Đặc điểm nước thải

• Nguồn nước thải là yếu tố quan trọng để xác định cách thức tiếp cận và giải pháp xử lý thích hợp

• Đặc điểm nước thải

– Thành phần, tính chất

– Hàm lượng/nồng độ

– Thông số ô nhiễm

31

Đặc điểm một số loại nước thải công nghiệp

Công nghiệp BOD, mg/l COD, mg/l SS, mg/l pH

Tác nhân ô nhiễm trong nước thải

– Các chất trôi nổi, dầu, mỡ: gạn, lọc, tuyển nổi

– Vi khuẩn: nhiệt, uv, ozon,

– Kim loại: kết tủa, keo tụ, hấp phụ, hấp thụ

– Chất hữu cơ: phân hủy, chuyển hóa

– Hydrat các bon: phân hủy thành axit hữu cơ, CO2 – Hợp chất Nito: NO3-, NO2-, NH4+/NH3, org-N

33

Chỉ tiêu đặc trưng hữu cơ nước thải

– Nước: chứa các tạp chất hữu cơ như

Types of Pollutants

• Physical: solids, temperature, color, turbidity,

salinity, odor

• Chemical:

– Organic : carbohydrates, fats, proteins, toxins…

– Inorganic: alkalinity, N, P, S, pH, metals, salts…

– Gaseous : H2S, CH4, …

• Biological: plants (algae, grass, etc.),

microorganisms (bacteria, viruses)

35

Measurement Techniques

• Physical, chemical or biological methods

• Summary of basic methods in APHA (US):

“Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”

• Many instrument methods in use (FIA)

• Good laboratory practice essential eg

dilution, weighing, filtration, standards

Tiêu chí lựa chọn giải pháp xử lý nước thải

• Mục đích xử lý nước thải: Đảm bảo tiêu chuẩn xả thải đầu ra, tái sử dụng

• Xử lý cần quan tâm: đặc điểm nước thải, tiêu chuẩn xả thải, kinh

phí, điều kiện môi trường và chính sách doanh nghiệp

• Lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc kiểu và nồng độ chất ô

nhiễm

– Đặc điểm, tính chất

– Lưu lượng nước thải

– Nguồn tiếp nhận

– Khả năng tài chính, quỹ đất dành cho hệ thống xử lý

– Đặc điểm địa hình, hiện trạng hệ thống thoát nước

37

Đặc điểm nước thải và cách xử lý

Ví dụ, lựa chọn phương pháp xử lý

• Dựa vào COD, nếu nước thải có giá trị >1500 mg/l  xử lý kỵ khí!!!

Tại sao?

– Lựa chọn giải pháp tùy thuộc vào mục đích

– Nếu mục đích thu khí biogas thì nên sử dụng

phương pháp kỵ khí đối với nguồn nước thải có

COD cao, dao động từ 1,000-50,000 mg/L hay

thậm chí cao hơn

39

2 SS, chất hữu cơ khó phân hủy

(COD)

UASB, hồ yếm khí

Tiếp cận và phân loại các qúa trình

xử lý nước thải

• Xử lý bậc 1 – bậc 2 – bậc 3

• Tiền xử lý – bậc 1 – bậc 2 – bậc 3

41

Một số công nghệ xử lý bậc 2

• Activated Sludge Process

• Oxidation Ponds and lagoons

• Trickling Filter

43

Một số công nghệ xử lý bậc cao

• Membrane Filtration and Separation

• Dechlorination and Disinfection Systems

• Reverse Osmosis (RO) Systems

• Ion Exchange

• Activated Carbon Adsorption

• Physical/Chemical Treatment

COD Lắng, keo tụ/lắng Bùn hoạt tính, lọc nhỏ

giọt

Hấp phụ bằng các bon hoạt tính, RO, oxi hóa với Cl2, O3

Phân tách với O3

Điện hóa

Kim loại

nặng

Clorine Trung hòa với kiềm Các bon hoạt tính 45

Quá trình xử lý nước thải

Một số vấn đề cần quan tâm

• Vi sinh vật và vấn đề nước thải

• Tầm quan trọng của DO

• Tảo và phú dưỡng

• Chất hữu cơ và sự phân hủy chất thải

• Nhu cầu oxy xử lý chất hữu cơ

• Kinh nghiệm lựa chọn phương pháp xử lý dựa vào ThOD và BOD

47

Vi sinh vật và vấn đề nước thải

• Vi sinh vật (Microorganisms)  có thể có lợi và có hại đối với con người (mục đích sử dụng)

biệt xử lý nước …)

• Vai trò quan trọng  phân giải, chuyển hóa các chất ô nhiễm trong nước thải

• Dựa trên phương thức phát triển:

– Tự dưỡng (oxy hóa các chất vô cơ, sử dụng CO2)

– Dị dưỡng (sử dụng chất hữu cơ, nguồn các bon)

• Tùy theo nhiệt độ, phân chia:

Requirements for Biological Growth

Descriptive Terminologies

• High Free Oxygen Aerobic

• Low Free Oxygen Anoxic

• No Free Oxygen Anaerobic

• Doesn’t Care Facultative

Tầm quan trọng của DO (Dissolved oxygen)

• Duy trì sức khỏe môi trường thủy sinh

• Phân hủy chất hữu cơ và sinh vật

• DO trong nước phụ thuộc:

– Nhiệt độ

– Độ mặn

– Sự phân hủy hữu cơ

– Kiểu vi sinh vật

Sự thiếu hụt Oxy - Oxygen Sag

Source: Cunningham, William P., Mary Ann Cunningham, Barbara W Saigo, Environmental Science: A

Global Concern (2003) New York McGraw-Hill Higher Education

Tảo và phú dưỡng

• Tảo (algae) sử dụng năng lượng ánh sáng chuyển

qua quá trình quang hợp

• Phú dưỡng (eutrophication) diễn ra khi nước có

sự phát triển quá mức tảo do dư thừa mức độ

dinh dưỡng Tảo chết, bị phân hủy và làm giảm

hàm lượng DO  giết chết đời sống thủy sinh

• N, P và C  nhân tố chính gây phú dưỡng (N, P là nhân tố giới hạn phú dưỡng)

53

Chất hữu cơ và sự phân hủy chất thải

• Tất cả sinh vật đều tạo thành từ chất hữu cơ

Xác định nhu cầu oxy (oxygen demand)

phân hủy chất hữu cơ

• Tổng lượng oxy cần để oxy chất thải (chất hữu cơ) trong nước mà có thể xác định bằng lý thuyết

hoặc qua thông số đo lường

• Lý thuyết: ThOD  tổng lượng oxy cần để oxy

• Đo lường: BOD, COD

– BOD: nhu cầu oxy sinh hóa  lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật

– COD: nhu cầu oxy hóa học  lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ bằng tác nhân hóa học mạnh (khoảng 95% ThOD)

55

Kinh nghiệm lựa chọn giải pháp xử lý nước thải

• ThOD cao + BOD thấp  xử lý hóa học

• ThOD cao + BOD cao  xử lý sinh học

57