Phương pháp ổn định hóa rắn

Tương thích Tương thích Tương thích Tương thích Tương thích Tương thích Chất phóng xạ Tương thích Tương thích pH thấp hòa tan KL Tương thích Tương thích Tương thích KL nặng Tương thích

Ổn định hóa rắn

•Hoá rắn (solidification): thêm vật liệu vào để tạo

thành khối rắn, bao gồm:

•Cố định hoá (immobilization)

•Cố định hoá học (chemical fixation)

•Tạo hạt (encapsulation)

•Ổn đ n định (stabilization): chuyển hoá hoá học từ

dạng không bền sang dạng bền hơn

Kỹ thuật cố định (Immobilization Techniques)

•Lý học:

•T ạo hạt (encapsulation):

•Lớn (macro)

•Nhỏ (micro)

•Đóng gói (embedment)

•Hoá học:

Kỹ thuật cố định (Immobilization Techniques)

•Silicate hoá (Vitrification)

64

Quá trình và chất kết dính

•Vô cơ

•Bê tông hoá

•Nhôm hoá hoặc

silica hoá

(pozzolanic)

•Hiệu ứng Ettringite

•Hữu cơ

•Thermoplastic (nhựa

chảy)

•Thermosetting (nhựa

phản ứng nhiệt)

•Chất kết dính vô cơ nh vô cơ

•Xi măng porland

•Đá vôi

•Tro bay

•Kết hợp

•Chất kết dính hữu cơ u cơ

•Nhựa đường, Polyester, PE, Polybutadien, epoxit, urea formaldehyde, acrylamide.

Các chỉ tiêu thí nghiệm

Vật Lý:

•Độ ẩm, cỡ hạt, trọng lượng riêng, SS, hàm

lượng nước, KL riêng đổ đóng, độ thấm, độ

rỗng, độ bền

Hoá học:

•pH, thế oxy hoá khử, dầu mỡ, độ dẫn điện, TOC, độ kiềm, TDS, KL

Nước rò rỉ:

•Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP)

•Extraction Procedure Toxicity Test

•TCLP Cage modification

•Multiple Extraction Procedure (MEP)

Xử lý sơ bộ trước khi đóng rắn

•PP cơ học: PP cơ h khử SS, bổ sung tác chất

•PP hóa học:

•Khử Cr 6+ thành Cr 3+

•Chuyển hóa cyanua và đuổi ammonia.

•Chuyển Ni hòa tan thành ion Ni

•Khử muối Na 2 SO 4

•Đối với chất hữu cơ u cơ: khử bằng nhiệt, oxy hóa hóa

học, chiết xuất, phân hủy sinh học

Tương thích Tương thích

Tương thích Tương thích

Tương thích Tương thích

Chất

phóng xạ

Tương thích Tương thích

pH thấp hòa tan KL Tương thích Tương thích

Tương thích

KL nặng

Tương thích Tương thích

Tương thích Dehydrat

hóa

Dễ bị rò rỉ Cản trở

Halogen

Tương thích Tương thích

Tương thích Phá vỡ cấu

trúc Tương thích Cản trở

SO 4

2-Phá hỏng vật liệu

Phản ứng Phá vỡ cấu

trúc

Cháy, phá vỡ cấu trúc Tương thích

Tương thích

Chất oxy

hóa

Trung hòa trước khi kết hợp

Trung hòa trước khi kết hợp

Tương thích Trung hòa

trước khi kết hợp

Tương thích Ximăng trung

hòa axit

Chất thải

axit

Vô cơ

Tương thích Phân hủy ở

nhiệt độ cao

Cản trở một

số polymer

Có thể làm chất kết dính Tốt

Tốt

Chất rắn

hữu cơ

Phải được hấp phụ vào chất rắn

Phân hủy ở nhiệt độ cao

Cản trở một

số polymer

Bay hơi do nhiệt

Cản trở Thóat ở dạng hơi

Cản trở

Thóat ở dạng

hơi

Dung môi

hữu cơ và

dầu

Hữu cơ

Đóng gói Silica hóa

Polymer hữu cơ

Nhựa chịu nhiệt Bằng vôi

Bằng ximăng

Kỹ thuật đóng rắn Lọai

chất

thải

68

Ứng dụng

Đất Phenol + phenol clo hoá

Bentonite

Trầm tích Kepone

Có gốc S

Bùn, trầm tích Kepone, phenol

Xi măng + silicat

Bùn Dầu, vinyl clorua, ethylene cloride

Xi măng + polymer

Bùn Thuốc trừ sâu

Xi măng + bụi lò nung + tác chất

Bùn Phenol

Xi măng + tro bay

Bùn, dd Phenol

Xi măng + sét

Trầm tích Kepone

Chất hữu cơ

Bùn, bã thải Latex, phenol

Xi măng porland

Đất PCB

Đá vôi + nucleophilic

Bùn PCBs, dioxin

Đá vôi, bụi lò nung

Bùn Dầu, cresote

Bụi lò nung

Bùn Phenol, CHC

Đá vôi, tro bay

Bùn Phenol

Tro bay

Bùn Dầu

Chất đông tụ hoá học

Đất Xăng dầu

Bitumen

Dạng xử lý Chất ô nhiễm

Chất kết dính

Ứng dụng

•X ử lý chất thải gia công kim loại, dòng thải axit chứa

chì, nước chảy ra từ mỏ, bùn XLNT, chất thải của quá

trình xử lý khí thải

Quá trình sinh học – Định nghĩa

– Vi sinh tự dư dư ỡng: sử dụng CO 2 làm thức ăn, tổng

hợp tế bào

• Vi sinh quang tự dưỡng: dùng ánh sáng làm nguồn năng

lượng

• Vi sinh hóa tự dưỡng: sử dụng năng lượng từ các phản

ứng oxi hóa khử các hợp chất vô cơ.

– Vi sinh dị dư dư ỡng: sử dụng C hữu cơ làm nguồn

thức ăn

• Vi sinh quang dị dưỡng

• Vi sinh hóa dị dưỡng

Quá trình sinh học – Vi sinh vật

– Vi khuẩn (bacteria)

– Nấm (fungi)

– Tảo (algae)

– Nguyên sinh vật (prozotoza)

72

Các yếu tố ảnh hưởng

– Độ ẩm: vì nước chiếm 75-80% trong tế bào, nên độ

ẩm rất cần thiết cho sự phát triển của vi sinh

– Nhiệt t đ đ ộ: tốc độ phản ứng sinh học tăng khi nhiệt

độ tăng

– pH: pH tối ưu là 5-9

– Dinh dư Dinh dư ỡng vô cơ ng vô cơ :

• Đa lượng: P, N

• Vi lượng: Na, S, K, Ca, Mg, Fe, kim loại vết.

Hệ thống Xử Lý Chất Lỏng thơng thường

Tách rắn

Tách rắn

Xử lý hĩa lý

Xử lý hĩa lý Tạo điều Tạo điều kiệnkiện

Xử lý bậc cao

Xử lý bậc cao

Xử lý sinh học

Xử lý sinh học

Trữ và

điều hịa

Trữ và

điều hịa

Tách rắn

Tách rắn

Xử lý bùn

Kết tủa Oxy hĩa Thủy phân

Lắng Tuyển nổi

Châm dd Chỉnh pH

Lắng Lọc Tuyển nổi

MF Hấp phụ Trao đổi ion

Dịng ra

Khử nước Đĩng rắn Thiêu đốt

Hệ thống sinh trưởng lơ lửng

Bể Lắng Nước thải

Xử Lý bùn

Thích hợp xử lý khi nồng độ TOC cao, cĩ thể lên đến 5000 mg/L

Vào

Bùn tuần hoàn

Ra

khử khí

lắng

Biogas

Hệ thống sinh trưởng bám dính

vào

ra

dòng tuần hoàn

Biogas

Nồng độ sinh khối cao → thời gian lưu bùn dài, tỷ lệ F:M thấp, ít

chịu ảnh hưởng của độc chất

76

Ví dụ Hệ thống bể phản ứng hiếu khí gián đoạn

Dịng vào: 660

mg/L thuốc trừ

sâu 2,4-D và 270

mg/L fructose

Thời gian cấp

nước:

Nhanh: 20’

Chậm: 6-24h

Thời gian pứ:

khơng đổi

Thời gian rút

nước: 30 phút

Thể tích trao đổi:

50%

Hiệu quả: trên

88%

Sục khí

Lắng Rút nước

Pha chờ

Dịng ra

Khí Cấp nước

Hệ thống EX SITU

Các bước xử lý sơ bộ trước khi vào hệ thống EX

SITU:

Điều hòa: ổn định lưu lượng và tải lượng

Xử lý hóa học: thông thường kết tủa độc tố kim loại, phá vỡ

nhũ tương

Phân tách lý học: lắng các kết tủa kim lọai, tuyển nổi

Tạo điều kiện: châm dinh dưỡng và hiệu chỉnh pH.

Trong khi xử lý có thể có các quá trình sau:

Phân hủy sinh học

Bay hơi

Hấp phụ

Hệ thống EX SITU – Xử lý pha bùn(slurry phase treatment)

Bùn/Đất ô nhiễm được trộn với chất lỏng sạch

hoặc ô nhiễm để hình thành hh

Có thể thực hiện bằng bể phản ứng hoặc hồ

Xử lý chất khó phân huỷ sinh học trong đất: dầu,

PAH, thuốc trừ sâu, clorophenol.

Chi phí xử lý rất cao → không được ưa chuộng

Diễn ra tương tự quá trình sinh học lơ lửng ngoại

trừ việc sinh khối không được tuần hoàn và chất

rắn thường là trơ

Các bước xử lý cơ bản: khuấy trộn, sục khí, nhả

Ví dụ:

Tốc độ phân huỷ α-HCl trong đất bị ô nhiễm (chứa

400ppm α-HCl ) là 32 mg/kg đất/ngày Tốc độ phân

huỷ α-HCl theo đơn vị (ngày -1 ) là bao nhiêu?

80

Giải

Nồng độ α-HCl trong đất là:

C = 400 ppm = 400 mg α-HCl /kg đất

k = 30 mg α-HCl /kg đất /ngày

Chuyển đổi đơn vị:

k ’ = k/C = 30 mg α-HCl /kg đất /ngày / 400 mg α

-HCl /kg đất = 0,08 (ngày-1 )

Hệ thống EX SITU – Xử Lý Dạng rắn và hơi

Thường dùng để xử lý đất bị nhiễm dầu

Tận dụng hệ vi sinh trong đất để phân huỷ chất ô

nhiễm ở tầng đất nông

Các quá trình chuyển hoá của CON trong đất

Chất vô cơ

Kim loại

Dầu

Chất hữu cơ

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

˘

Kế t t

ủa

Tr ao

đổ i i on

Tr un

g ho à

Kế t t

ủa

Ba y

hơ i

Mi gra

tio n

nh

Hấ p

ph ụ

Ph ân

hu ỷ s.hoc/h

c

Các thiết bị và hệ thống

Composting

chất vô cơ, mùn (phân compost).

hàm lượng hữu cơ từ 4 – 8% dưới tác dụng của các

VSV trong đk yếm khí

• Phân hủy các chất vô cơ cơ : một số VSV chuyển các

hợp chất vô cơ không tan thành tan, được gọi là pp

trích bằng VK.

84

Các quá trình sinh học khi ủ rác

Anaerobic

Semi-aerobic

Aerobic

Air

Leachate

adjustment pond

Leachate collection pipe Leachate

Pebbles

Waterproofing Ventilation zone Leachate flow zone

Waterproofing

Gas ventilation system

Foundation

Landfill

Generated heat From 50 to 70℃

Landfill interior

CH4 O2

Waste material

decomposition Fermentation heat Temperature difference (interior / exterior)

Air intake and flow

CO2

Leachate

Retaining

structure

CO2

Các quá trình diễn ra trong đk ủ thiếu khí

Hệ thống IN SITU

Xử lý IN SITU thường sử dụng để xử lý tại chỗ lớp đất

hoặc nước ngầm nhiễm bẩn

Xử lý IN SITU bao gồm:

Bioventing (Thông khí sinh học)

Biosparging

Phytoremediation (rễ thực vật)

Biobarries

Lagoon

Bioventing

Cung cấp oxy để kích thích VSV phân huỷ CON

trong vadose zone

Chi phí đầu tư, vận hành thấp, hiệu quả cao

Xử lý benzen, toluene, ethylbenzen, xylen, PAH,

phenol, hợp chất béo clo hóa

88

Biosparging

Sục khí vào tầng bão hoà để phân huỷ CON ở vùng

saturated và unsaturated

Phytoremediation

Sử dụng thực vật để hấp phụ chất ô nhiễm

Xử lý ô nhiễm ở tầng đất nông (đất bề mặt)

Xử lý kim loại, chất hữu cơ

Cơ chế xử lý CON

Phytovolatilization: CON hấp thu vào cây

và chuyển vào khí quyển bằng sự bốc

thoát hơi

Lọc rễ

Chuyển hoá vào thực vật

Phytoremediation

92

Biobarries

Sử dụng một vùng cố định để tăng hoạt tính

sinh học và khi đó nước ngầm ô nhiễm sẽ

được bơm vào xử lý