gt cong nghe xu lu nuoc thai split 1 7441

xu ly nuoc thai

GIAO TRINH CONG NGHE

a AN

——Ỷ_-

TRẦN VĂN NHÂN - NGÔ THỊ NGA

60 - 604

Mã số: - - 978 - 29 - 16/11/2001

KHKT - 99

Lời nói đầu

Giỏo trình "Công nghệ xử lý nước thỏi” này được biên soạn theo đề cương môn học chính thức cùng tên của ngành Công nghệ Môi trường, Trường Đợi học Bách Khoa Hà Nội, nhằm cung cốp cho sinh viên những kiến thúc cơ bản về môi trường nước võ công nghệ xử lý nude thai, cling cóc tiếp cận bỏo vệ môi †rường

Trọng lêm củo giáo Trình là cơ sở của cớc phương phóp sử dụng trong công nghệ xử lý nước thỏi và các Tính toứn công nghệ Giáo trình cũng dònh một phần thích đồng giới thiệu Tiếp côn giỏi quyết vốn đề nước thỏi công nghiệp vờ xủ lý nước thỏi của một số ngành công nghiệp

Giáo trình này cũng có thé lam tời liệu tham khỏo cho học viên cao học ngành Công nghệ Môi trường vờ cdc can bộ nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thỏi

Do biên son lồn đều, gido trình không tránh khỏi thiếu sót Chúng tôi rốt mong nhộn được những ý kiến đóng góp của bọn đọc và đồng nghiệp để gióo trình được sửa chữa, Đổ sung cho lồn tới bón sơu

Hè Nội, mùa Xuan 1999 Các tác giả

MUC LUC

Lời nát đầu

Chương 1 SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1.1, Hệ thống nước và môi trường,

1.1,1 Nước trong tự nhiên

1.1.2 Sự ö nhiễm nước

1.2 Phân loại và các đặc tính của nước thái

1.2.1, Phản loại nước thải

1.3.2 Hàm lượng oxy hòa tan

1.3.3 Nhu cau oxy

1.3.4 Nhu cau oxy héa hoe

1.3.5 Cae chat dinh duGng

1.3.6 Chỉ thị chất lượng về vi sinh của ước

1.3.7 Các tác nhân độc hại và các hợp chất liên quan về mát sinh thái

1.4 Nước thải sinh hoạt

1.5 Nước thải công nghiệp

1,6 Nước thải đồ thị

1.7 Ảnh hưởng của nước thải đối với các ngưồn tiếp nhận nước

1.7.1 Sự ö nhiễm nước sông,

1.7.2 Ảnh hưởng của ô nhiễm đến nước hồ

1.7.3 Ảnh hưởng của sự ô nhiềm đối với nước biển

1.8 Quản lý chất lượng nước

1.9 Kiểm suất ö nhiễm môi trường nước

“Tai liệu tham khảo

Chương H1 CÁC PHƯƠNG PHẮP XỬ LÝ NƯỚC THÁI

2.1 Mở đầu

2.2 Phân loại các quá trình và phương pháp xử lý nước thải

2.3 Kinh tế xử lý nước thải

2.4 Làm sạch nước thải bằng các phương pháp cơ học

2.4.1, Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn

Trang

3

9

12 {4

2.4.2 Điều hòa lưu lượng

2.5.6 Các phương pháp điện hóa

2.5.6.1.Oxy hóa của anot và khử của catột

2.5.6.2 Đông Iụ điện

2.5.6.3 Tuyển nổi bằng điện

3.6 Các phương pháp hóa học

2⁄6.1 Phương pháp trung hòa

2,6.1.1 Trung hòa bằng trộn lẫn chất thải

Trung hòa bàng bổ sung các tác nhân hóa học

Trung hòa nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng

rung hòa

2.6.1.4 Trung hòa bằng khí axit

2.6.2 Phương pháp oxy hóa và khử

2.7 Xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học

2.7.1, Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa

2.7.2 Sự phát triển của tế bào và động học của phản ứng lên men

2.1.3 Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên tốc độ oxy hóa sinh hóa

2.7.4 Cấu trúc của các chất ð nhiễm và bùn hoạt tính

2.7.4.1 Quá trình oxy hóa sinh hóa và cấu trúc của một số hợp chất hữu cơ

trong nước thải công nghiệp

2.7.4.2 Các dạng và cấu trúc của các loại vi sinh vật tham gia xử lý

Tài liệu thum khảo

Chương HỊ XÙ LÝ NƯỚC THÁI CLA MOT SỐ NGÀNH CÔNG NGHIỆP

3.1 Sử dụng nước trong sản xuất và nước thải công, nghiệp

3.2 Phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề nước thải công nghiệp

3.3, Nghiên cứu tính khả thì về xử lý nước thải

3.3.1, Xác định lưu lượng nước thải

3.3.3 Bảo quản mẫu

3.4, Nước thải trong công nghiệp phan bón hóa học

3.4.1 Cong nghệ sản xuất phân đạm và ngưồn gốc nước thai

3.4.2 Công nghệ sản xuất phân phophat (phân lân) và nguồn phát sinh

nước thải

3.4.3 Công nghệ sản xuất phân kali

3.4.4 Đặc tính nước thải của ngành công nghiệp phân bón - Tác động

của chúng tới môi trường

3.4.5, Xữ lý nước thải ngành phân bón hóa học

3.5 Nước thải trong công nghiệp thuộc da

3.5.1 Công nghệ thuộc da

3.5.2, Nguồn phát sinh nước thải, đặc tính nước thải của công nghệ thuộc da và

tác động của chúng tới môi trường

3.5.3 Các phương pháp giảm thiểu ô nhiễm và xử lý nước thải ngành thuộc da

3,6 Nước thải trong công nghiệp đệt nhuộm

3.6.1 Công nghệ sản xuất và ngưồn phát sinh nước thải

3.6.2 Cac ng gay 6 nhiễm, đặc tính nước thải ngành đệt nhuộm và các tắc

động tới môi trường

3.6.3, Các phương pháp ngăn ngừa, giảm thiểu ö nhiễm và xử lý nước thải

ngành đệt nhuộm

3.6.3.1 Các phường pháp ngăn ngừa, giảm thiểu

3.6.3.2 Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm

3 Mt Nước thải của công nghiệp giấy

3.7.1 Công nghệ sản xuất giấy

3.1.2 Các ngườn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải trong ngành giấy

3.7.3 Các biện pháp piảm thiểu nước thải trong công nghiệp giấy

3.7.4 Các biện pháp xử lý nước thải trong công nghiệp giấy

3.8 Nước thải của công nghệ sản xuất bia

3.8.L Tổng quan

3.8.2, Công nghệ sản xuất bia

3.8.3 Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải công nghiệp sản xuất bia

3.8.4 Các biện pháp ngăn ngừa, giảm thiểu và xử lý nước thải

3.9 Nước thải của ngành công nghiệp luyện kim, gia công kim loại

3.9.1 Công nghệ luyện pang và luyện thép

3.9.2 Các ngưồn nước thải và đặc tính nước thải của công nghệ luyện kim den

3.9.3 Cong nghé luyén kim màu và các ngưồn thải

3.9.4 Công nghệ gia công kim loại và các nguồn nước thải

3.9.5 Phương pháp xử lý nước thải công nghệ luyện kim và gia công kim loại

Tài liệu tham khảo

267 anh

Chương !

SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC

1.1 HỆ THỐNG NƯỚC VÀ MÔI TRƯỜNG

1.1.1 Nước trong tự nhiên

ì Tài sản chun

Nuc nhân loại là nguồn gốc của sự sống, là môi trường trong đó

diễn ra các quá trình sống Nước đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo cuộc sống của con người,

So với các chất lỏng thông thường khác, nước có những tính chất khác thường Sau

đây là một số tính chất đặc biệt quan trọng của nước

Khôi lượng riêng

Nước là chất lỏng duy nhất nở ra khi đóng băng Thực tế, khối lượng riêng của nước

lớn nhất ở 4°C Điều đó có nghĩa là ở nhiệt độ lớn hơn hoặc dưới nhiệt độ này khối lượng

riêng của nước đều nhẹ hơn, vì vậy băng nổi trên nước Tính chất này cũng dẫn đến hiện

tượng phân tầng nhiệt trong các hồ nước

Nhiệt dung riêng

Nhiệt dụng riêng của nước (~ 4184 J/kg.ˆC) cao hơn các chất lông khác, trừ amoniae

Do tính chất này nước được đun nóng hoặc làm nguội chậm hơn hầu hết các chất lông

khác Nhờ đó nước có tác dụng làm ón hoà khí hậu các vùng gần ngưồn nước và có chức

năng bảo vệ sự sống khỏi sự biến động đột ngột về nhiệt

Nhiệt bay hơi xe

Nhiệt bay hơi của nước bằng 2258 kš/Kg, cao nhất so với tất cả các chất lông khác

Điều này có nghĩa là hơi nước tích luỹ lượng nhiệt lớn và được giải phóng khi ngưng tu Nhờ tính chất này của nước mà ta có thể nói nước là yếu tố chính ảnh hưởng tới khí hậu của Trái Đất

Nước hoà tan nhiều chất hơn bất kỳ một dung môi nào Do đó nó là môi trường có hiệu quả cho việc vận chuyến các chất đinh dưỡng hoà tan tới các mô và các cơ quan của

9

cơ thể sống cũng như loại trừ các chất thải của chúng Nước cũng tham gia vào việc vận

chuyển các chất tan khắp sinh quyển

như ở hình 1.1 Nước bốc hơi từ đại đương được không khí biển mang vào đất liền, cùng

với hơi nước bốc hơi từ nước trong đất liền và thoát ra từ thực vật làm tăng độ 4m trong khí quyền, cuối cùng ngưng tụ thành mưa hoặc tuyết rợi xuống đất, hoà nhập vào các dong

10

nude mat, được sinh vật sử dụng hoặc bay hơi trở lại khí quyển Các đồng nước ngâm và

nước mật chảy ra biển để tham gia vào vòng tuần hoàn

Con người sử dụng nước phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau như giao thông vận

tải, tưới tiêu trong nông nghiệp, làm thuỷ điện, cung cấp nước cho sinh hoạt, làm nguyên liêu và các tác nhân trao đổi nhiệt trong công nghiệp hoặc sử dụng làm các phương tiện

sinh hoạt giải trí v.v

Trong công nghiệp, nhiều nguyên liệu có thể thay thế được cho nhau, riêng nước chưa

có gì thay thế được Trong quá trình sử dụng nước, con người đã can thiệp vào vò lần hoàn của nước, tạo nên các vòng tuần h

nhân tạo của nước như mình hoa trên tình 1.1

Mội số cộng đồng dân cư đã rút nước ngầm hoặc lấy nước rnặt để cấp nước cho sinh hoạt

Sau khí xử lý, nước được phân phối đến các hộ tiêu dùng sinh hoat và công nghiệp Nước

thải được thu gom lại trong hệ thống cống và được chu: šn đến nhà máy xử lý ưước khi thải trở lại ngườn tiếp nhận nước Quá trình pha loãng và làm sạch trong tự nhiên 6 day sẽ cải thiện thêm chất lượng nước Một vòng tuần hoàn tương tự như vậy cũng sẽ xảy ra với các

Hình 1.2 Tổng trữ lượng nước vò sự phôn bố nước tiên Trới pat

Như vậy vòng tuần hoàn nhân tạo của nước rong sơ đồ thuỷ học tự nhiên sé bao

1 Khai thác xử lý và phân phối nước: 2 Thu gom nước thải, xử lý và thải trở lại nước

Đồ mặt bằng pha loãng: 3 Sự tự làm sạch tự nhiên trong sông; và 4 Lập lại sơ đô này tại

ủa nó được trình bày khái quát

Việt Nam là nước có ngưồn tài nguyên nước khá đôi dào Chỉ tính riêng các sông có chiều đài từ 10 Km trở lên đã có tới 2500 sông Lượng dòng chảy đổ ra biển hang nam

khoảng 900 km” trong đó hơn 90% chảy ra vịnh Bắc bộ và biển Đông, Ngườn nước ngâm

đang dược điều tra, nghiên cứu mộ

cách toàn điện Lượng nước bình quân đầu người đạt tới 17.000 mÌ/năm Hiện nay mới chỉ khai thác đạt được khoảng trên 500 mì người năm | ¡]

- Tăng hầm lượng các ion kim loại năng trong nước tự nhiên, trước hết là Pb, Cd, Hạ

As, Zn và cả các anion PO”, NO, NOy

- Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào mi

trường nước cùng nước thải, từ khí quyển và từ các chất thải rấn

- Giảm độ trong của nước Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên do

các nguyên tố phóng xa

Các chỉ tiêu quan trọng của nước cần được xem xét trong cấp nước là độ pH, độ trong,

độ cứng, hầm lượng sắt, mangan và các chỉ số coli.

Các tính chất đặc trưng của nước thải gồm: pH hàm lượng chất rần, nhu cầu oxy sinh hod BOD (Biochemical Oxygen Demand) hoặc nhu cầu oxy hoá hoc COD (Chemical Oxygen Demand), các dạng nitơ photpho đầu mờ, mùi màu, các kim loại nặng trong

nước thải công nghiệp

Việc thải nước thải chỉ: qua xử lý bằng các phương pháp thông thường đã đẩy nhanh

quá trình phì dưỡng do sự phát triển bùng nổ của tảo và các thực vật khác, làm giảm chất lượng nước, cản trở việc sử dụng lại nước và các hoại động nghỉ ngơi gị

nay đã phát triển và ứng dụng thêm các phương pháp xử lý

lý nước và nước thải

p ba vào các đây chuyền xử

Cơ sở để nắm vững kỹ thuật cấp nước và kiểm soát ô nhiễm nước là những kiến thúc

về hoá học sinh học, thuý lực học và thuỷ học như mình hoa trên hình 1.3

Hóa học Thủy lục học Sinh học

Thủy học

|

vẻ ô nhiễm môi nước thỏi

Hình 1.3 Sơ đồ quan hệ của cóc lĩnh vực khoa học cơ bẻn với công nghệ xử lý

nước vờ nước thai

1.2 PHÂN LOẠI VÀ CÁC ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THÁI

1.2.1 Phên loại nước thỏi

Người ta định nghĩa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đâù của chúng Thông thường nước thải được phản loại theo ngưồn gốc phát sinh ra chúng Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý Theo cách phân loại này, có các loại nước thải dudi đây

Nước thải sinh hoạt

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác

Nước thải công nhiệp (hay còn gọi là nước thải sản xuấU

Nước thải công nhiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu

Nước thấm qua

Đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp

nối, các ống có khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố người

Nước thải tự nhiên

Nước mưa được xem nhữ nước thải tự nhiên Ở những thành phố hiện đại, nước thải tự

nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng

Các nguồn xác định bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa cống,

xả nước mưa và tất cả các ngưồn thải vào ngưồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải

Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các ngudn nước phân tán khác Šự phân loại này rất có ích khi đề cập tới các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ö nhiễm.

Các nguồn xác định thường có thể định lượng và kiểm soát trước khi thải ngược lại các ngưồn không xác định thường rất khó quản lý Các nguồn 6 nhiễm không xác định gây

ra các vấn đề sau;

- Xói mòn đất và vận chuyển sa lắng dẫn đến hậu quả là thay đổi chỗ ở và gây ảnh

hưởng xấu đến các loài thủy sinh, lấp đầy các dòng sông, vực chứa, gây khó khăn, tăng chi

phí cho việc xử tý nước và giảm chất lượng nước cho mục đích sử dụng

- Các chất dinh dưỡng như nitơ và photpho giải phóng từ phân bón và chất thải dong

vật kích thích sự phát triển của thực vật và vị khuẩn trong nước dẫn đến hiện tượng phì

đưỡng

- Tích tụ các kim loại nặng như kẽm, đồng, thuỷ ngân từ các chất được sử dụng trong bảo vệ thực vật, sơn, hàn chì và nhiều quá trình khác

- Các hoá chất độc hại: chủ yếu là các hóa chất bảo vệ thực vật

Ngoài ra, nước chảy trôi trên be mat dét qua các khu vực chãn nuôi gia súc có thể

chứa lượng lớn chất thải động vật sẽ đóng góp một lượng quan trọng các chất sử dụng oxy

và chất rần lơ lửng, gây ô nhiễm môi trường nước,

Bảng I.1 cho nồng độ tương đối của các chất gây ô nhiễm trong các nguồn không xúc định Bang 1.1 Nồng độ tương đối cóc chat gay ô nhiễm trong cóc nguồn

1.2.2 Các lính chốt đặc trưng của nước thỏi

Để quản lý chất lượng môi trường nước được tốt, cũng như thiết kế lựa chọn công

nghệ và thiết bị xử lý hợp lý, cần hiểu rõ bản chất của nước thải Tính chất vật lý thành phần hoá học và sinh học cùng ngưồn gốc phát sinh ra chúng dược liệt kẻ trong bảng 1.2

Các thành phần quan trọng của nước thải liên quan tới công nghệ xử lý được trình bày trong bảng 1.3

Ở đây chỉ xin giới thiệu một vài thông số chính của nước thải có liên quan nhiều tới sự

ô nhiễm của các nguồn chứa nước và công nghệ xử lý nước thải Các thông số khác có thể tham khảo trong các tài liệu về hoá học môi trường hoặc các phương pháp chuan dùng trong phân tích nước và nước thải do APHA, AWWA và 'WPCP của Mỹ xuất bản

1.3 MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC THẢI

1.3.1 Hồm lượng chết rắn

Téng chất rấn là thành phần vật lý đặc trưng quan trọng, nhất của nước thải Nó bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan Do đó khi phân tích tổng chất rắn được xúc định là phần còn lại sau khi cho bay hơi mẫu nước hoặc nước thải trên bếp cách thuỷ tiếp

y khô ở nhiệt độ 103°C cho tới khi trọng lượng không đổi Hàm lượng các chất rắn

lắng được là những hạt rấn sẽ lắng xuống đáy bình hình côn (gọi là phêu Imhop) trong 60 phút, được tính bằng ml/1 Chỉ tiêu này là một phép do gần đúng lượng bùn sẽ dược khử

<—Chét rốn tan—e— Chat ran keo j— Chốt rắn lơ lửng —›

Kích thuớc hợt, ym

io® 109 109) 102 101 1 10 100

10% 107 109 10Ẻ 1o* 10° lo? lợi

Kich thuée hat, mm

Khử bỏng đông ty —ak-Ldng dugc >

Hình 1.4 Phôn loợi chốt rắn trong nước Thỏi

Bang 1.2 Cac tinh chối vột tý, hoớ học va sinh học đặc trung của nước thời

«Thanh phan hoa hee

Nguồn gốc hưù cơ:

- $y thối rửo chốt thỏi và các chốt Thới công nghiệp

- Cếp nước cho sinh hoạt, cóc chốt Thới sinh hoạ và sôn xuốt, xói môn đốt, dòng thốm chỏy vào hệ

Thống cống

- Các chất thai sinh hoạt vò sốn xuét

- Các chốt thỏi sinh hoạt, thương mọi vở sên xuốt

- Cớc chốt thỏi sinh hoạt, Thương mọi vờ sốn xuốt

- Chốt thỏi nông nghiệp

- Chốt thải công nghiệp

- Các chốt thỏi sinh hoạt võ Thương mọi

- Các chốt thởi sinh hoạ† vò són xuốt

~ Phên rõ tự nhiên các chốt hữu cơ

- Nuộc thểi snh hoạt, cốp nước sinh hoọt, quớ trình

thốm của nước ngồm

- Cốp nuớc sinh hoạt, cóc chốt thỏi sinh hot, qua trỉnh thốm của nước ngồm, cóc chốt làm mềm nước

~ Cóc chốt thởi công nghiệp

- Cóc chất thới sinh hot vờ nông nghiệp

- Các chết thỏi công nghiệp

= Cac chat thai sinh hoạt và công nghiệp

- Cốp nước sinh hoạt, nước Thởi snh hoạt vò công

nghiệp

- Các chết thỏi công nghiệp

- Phôn huỷ cóc chết thởi sinh hot

- Phên huỷ cóc chốt thổi sinh hoạt

- Cốp nước sinh hoat su thém của nuớc bề một

- Cóc dòng nước hỏ vờ nhờ móy xử lý

- Các dòng nước hở vò nha may xt iv

- Các chốt thởi sinh hoợ† vờ nha may xu lý

- Các chốt thởi sinh hoạ†

1?