Bài giảng công nghệ môi trường GV hoàng vĩnh phú

CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
HOÀNG VĨNH PHÚ
NỘI DUNG
Chương 1: Công nghệ xử lý nước thải
1.1. Tổng quan về nước thải
1.1.1. Khái niệm nước thải
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
1.1.3. Những ảnh hưởng của nước ô nhiễm đến nguồn nước tiếp
nhận
1.2. Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải
1.2.1.Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp vật lý
1.2.2.Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp hoá lý
1.2.3. Cơ sở các quá trình xử lý nước bằng phương pháp sinh học
1.2.4. Các phương pháp xử lý nước cấp
1.2.5. Một số quá trình xử lí nước thải chuyên biệt
NỘI DUNG
Chương 2: Công nghệ xử lý bụi và khí thải
2.1. Các khái niệm cơ bản về ô nhiễm không khí
2.2. Các phương pháp kỹ thuật làm sạch không khí
2.3. Các phương pháp và thiết bị xử lý bụi
2.4. Các phương pháp xử lý hơi và khí độc
2.5. Các công nghệ lọc bụi và làm sạch khí trong một số ngành
công nghiệp
2.6. Một số bài tập về công nghệ xử lí khí thải
NỘI DUNG
Chương 3: Công nghệ xử lý chất thải rắn
3.1.Tổng quan về chất thải rắn
3.2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn
3.3. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ rác thải đô thị
3.4. Sản xuất Biogas
3.5. Bãi chôn lấp chất thải, bãi chôn lấp hợp vệ sinh

3.6. Thu dọn chất thải rắn
3.7. Chế biến và tái sử dụng chất thải rắn
3.8. Công nghệ xử lý rác thải nguy hại
CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
- Nước thải là gì? Có những loại nước thải nào?
- Căn cứ vào đâu để người ta xác định mức độ ô nhiễm của
nước thải? Vì sao?
- Có những phương pháp xử lí nước thải nào? Nguyên lí, Ưu
điểm, nhược điểm của mỗi phương pháp?
- Các yêu cầu kỷ thuật trong việc thiết kế các công trình xử
lí nước thải chuyên biệt.
- Quy trình xử lí nước thải bệnh viện, nhà máy bia, nước
thải sinh hoạt, nước thải chứa dầu…
1.1. Tổng quan về nước thải
1.1.1. Khái niệm nước thải
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con
người và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
* Phân loại nước thải (Dựa vào nguồn gốc)
- Nước thải sinh hoạt: 52% chất hữu cơ (Chất hữu cơ không bền
sinh học), 48% chất khoáng
- Nước thải công nghiệp: hình thành do phản ứng hóa học, nước
tự do, liên kết trong nguyên liệu, nước rửa, nước hấp thụ.
- Nước thải tự nhiên:
- Nước thải đô thị:



1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
a. Các chỉ tiêu vật lý
 pH

 pH = - log [H+]
 pH của nước phụ thuộc vào thành phần hoá học của nước
 pH của nước ảnh hưởng đến các quá trình sinh hoá trong nước
 Việc xác định được pH của nước => Định hướng PP xử lí
 PP xác định pH:
 Máy đo điện tử (sử dụng sensor)
 Chuẩn độ
 Chỉ thị
 Nhiệt độ
 Ảnh hưởng của nhiệt độ
 Phương pháp xác định nhiệt độ của nước
 Yêu cầu khi xác định nhiệt độ
Tính chất vật lý, ha hc ca nước thải
 Tính chất vật lí
 Màu
 Mi
 Nhiệt độ
 Lưu lượng
 Tinh chất hóa học
 Độ kiềm
 Nhu cầu oxy sinh hóa
 Nhu cầu oxy hóa học
 Các chất ha tan
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Màu sắc
 Nguyên nhân gây màu
 Tạp chất (thường là mùn hữu cơ)
 Các ion kim loại (Sắt, Đồng…)
 Thuỷ sinh vật
 Phương pháp xác định

Chuẩn độ trong ống Nessler (Dùng hỗn hợp dung dịch K
2
PtCl
6
và NaCl
2
: 1mg K
2
PtCl
6
 1 đơn
vị màu sắc)

 Độ đục
 Nguyên nhân: Gây ra bởi các chất rắn lơ lửng => giảm khả năng truyền
sáng của nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của thực vật thuyr sinh
 PP xác định: Đục kế – turbidimeter
 Đơn vị độ đục: NTU (Nephelometric Turbidity Unit).
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Tổng hàm lượng chất rắn (Total solids)
 Gồm tổng chất rắn hoà tan hoặc không hoà tan
 Tính bằng trọng lượng khô bằng lượng mg chất khô sau khi làm
bay hơi 1 lít mẫu nước trên nồi cách thuỷ và sấy khô tở nhiệt độ
105˚C cho tới khi khối lượng không đổi.
 Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (Suspended solids)
Là lượng chất khô cn lại trên giấy lọc sợi thuỷ tinh khi lọc 1l nước
mẫu qua phễu lọc, sấy khô ở 105˚C cho tới khi khối lượng không
đổi
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Tổng hàm lượng các chất hoà tan (Dissolved solids)

Là lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua
phễu lọc có giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105˚C cho tới khi
khối lượng không đổi
DS = TS – SS
 Tổng hàm lượng các chất dễ bay hơi (Volatile suspended
solids and Volatile Dissolved Solids)
 VSS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn huyền ph (SS) ở
550oC cho đến khi khối lượng không đổi
 VDS: Là lượng mất đi khi nung lượng chất rắn ha tan (DS) ở
550oC cho đến khi khối lượng không đổi
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các chỉ tiêu hoá học
 Độ kiềm toàn phần (Alkalinity): tổng hàm lượng các ion HCO
3
,
CO
3
2-
, OH
-
có trong nước
 Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất
cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H
2
CO
3
.
 Tùy từng nước qui định, độ kiềm có những đơn vị khác nhau, có thể là
mg/L, đlg/L (Eq/L) hoặc mol/L
 Độ cứng của nước

 Độ cứng của nước gây nên bởi các ion đa hóa trị có mặt trong nước
 Các ion Ca2+ và Mg2+ chiếm hàm lượng chủ yếu trong các ion đa hóa trị
nên độ cứng của nước xem như là tổng hàm lượng của các ion Ca
2+
và
Mg
2+
.
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 1 độ cứng Đức 1 dH = 10 mg CaO/L
 1 độ cứng Anh 1eH = 10 mg CaCO3/0,7L
 1 độ cứng Pháp 1 fH = 10 mg CaCO3/L
 1 độ cứng Mỹ 1 aH = 1 mg CaCO3/L
 1 mEq/L = 5 fH
 1 fH = 0,56 dH = 0,7 eH = 10 mg CaCO3/L
 1 dH =1,786 fH =1,25 eH = 17,86 mgCaCO3/L = 10 mg CaO/L
 1 eH = 1,438 fH = 0,8 dH = 14,38 mg CaCO3/L
 1 mg CaCO3/L = 0,1 fH = 0,056 dH = 0,7 eH
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Một đơn vị khác cũng hay được dng để đánh giá độ cứng là
ppm (Parts Per Million). 1 dH = 17 ppm.
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Hàm lượng oxi hoà tan (Dissolved oxigen)
 Hàm lượng oxigen hòa tan là một chỉ số đánh giá “tình
trạng sức khỏe” của nguồn nước.
 Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch nếu như
nguồn nước đó còn đủ một lượng DO nhất định.
 Khi DO xuống đến khoảng 4 – 5 mg/L, số sinh vật có
thể sống được trong nước giảm mạnh.
 Nếu hàm lượng DO quá thấp, thậm chí không còn, nước

sẽ có mùi và trở nên đen do trong nước lúc này diễn ra
chủ yếu là các quá trình phân hủy yếm khí, các sinh vật
không thể sống được trong nước này nữa.
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
Hàm lượng DO bo ha (Theo )
Nhit độ (ºC)
DO bo ha
Nước ngọt
Nước bin
10
10.9
9.0
20
8.8
7.4
30
7.5
6.1
40
6.6
5.0
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Nhu cầu oxi hoá học (COD): là lượng oxigen cần thiết (cung cấp
bởi các chất hóa học) để oxit hóa các chất hữu cơ trong nước
 PP xác định thông thường: Dùng KMnO
4
hoặc K
2
Cr
2

O
7

 Khi bị oxit hóa không phải tất cả các chất hữu cơ đều chuyển hóa thành
nước và CO
2
nên giá trị COD thu được khi xác định bằng phương pháp
KMnO
4
hoặc K
2
Cr
2
O
7
thường nhỏ hơn giá trị COD lý thuyết nếu tính toán từ
các phản ứng hóa học đầy đủ.
 Trong nước cũng có thể tồn tại một số chất vô cơ có tính khử (như S
2-
, NO
2-
,
Fe
2+
…) cũng có thể phản ứng được với KMnO
4
hoặc K
2
Cr
2

O
7
làm sai lạc
kết quả xác định COD
 COD giúp phần nào đánh giá được lượng chất hữu cơ trong nước có thể bị
oxid hóa bằng các chất hóa học (tức là đánh giá mức độ ô nhiễm của nước).
Việc xác định COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (chỉ sau khoảng 2 giờ
nếu dùng phương pháp bicromat hoặc 10 phút nếu dùng phương pháp
permanganat).
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Nhu cầu oxi sinh hoá (BOD): Lượng oxigen cần thiết để
vi khuẩn có trong nước phân hủy các chất hữu cơ.
 Tương tự như COD, BOD cũng là một chỉ tiêu dng để xác định
mức độ nhiễm bẩn của nước (đơn vị tính cũng là mg O
2
/L).
 Trong môi trường nước, khi quá trình oxid hóa sinh học xảy ra
thì các vi khuẩn sử dụng oxi ha tan để oxit hóa các chất hữu cơ
và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm vô cơ bền như CO
2
,
CO
3
2-
, SO
4
2-
, PO
4
3-

và cả NO
3
-
.
 Thông thường người ta xác định chỉ số BOD
5
(Nhu cầu oxi sinh
hoá trong 5 ngày)
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các thông số hoá học khác trong nước
 Sắt
 Sắt chỉ tồn tại dạng hòa tan trong nước ngầm dưới dạng muối Fe
2+

của HCO
3
-
, SO
4
2-
, Cl
-
…,
 Còn trong nước bề mặt, Fe
2+
nhanh chóng bị oxit hóa thành Fe
3+
và
bị kết tủa dưới dạng Fe(OH)
3

.
2Fe(HCO
3
)
2
+ 0,5 O
2
+ H
2
O > 2Fe(OH)
3
+ 4CO
2
 Nước thiên nhiên thường chứa hàm lượng sắt lên đến 30 mg/L.
 Với hàm lượng sắt lớn hơn 0,5 mg/L nước có mùi tanh khó chịu, làm
vàng quần áo khi giặt…
 Các cặn kết tủa của sắt có thể gây tắc nghẽn đường ống dẫn nước.
 Trong quá trình xử lý nước, sắt được loại bằng phương pháp thông
khí và keo tụ.
1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các hợp chất clorua
 Clor tồn tại trong nước dưới dạng Cl
-
. Nói chung ở mức nồng độ
cho phép thì các hợp chất clor không gây độc hại, nhưng với hàm
lượng lớn hơn 250 mg/L làm cho nước có vị mặn.
 Các hợp chất sulfat
 Ion SO
4
2-

có trong nước do khoáng chất hoặc có nguồn gốc hữu
cơ. Với hàm lượng lớn hơn 250 mg/L gây tổn hại cho sức khỏa
con người. Ở điều kiện yếm khí, SO
4
2-
phản ứng với chất hữu cơ
tạo thành khí H
2
S có độc tính cao.
 Các hợp chất nitrat
 Các ion NO
2-
, NO
3-
cũng là tác nhân gây độc đối với các sinh vật
trong nước và cũng là một tiêu chí xác định chất lượng nước.

1.1.2. Các thông số đánh giá chất lượng nước
 Các chỉ tiêu vi sinh: Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải
bao gồm các vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật,
các loài động và thực vật bậc cao.
 Coliform
 Coliform là một nhm vi khuẩn rất phổ biến, có thể tìm thấy ở mọi nơi,
kể cả trong đất, da, nước sông, nước ao hồ, rau cải và trong phân động
vật.
 Sự có mặt của coliform trong nước được xem là một chỉ số về sự tinh
khiết của nước.
 Escherichia coli: Vi khuẩn chủ yếu trong các nguồn nước thải bi ô
nhiễm bởi phân người
 Salmonella: Vi khuẩn xuất hiện nhiều trong nước thải sinh hoạt

Trong điu kin nhit đi, ch s vi sinh chưa đ đ
khng đnh nưc b ô nhim, v sao?
Bảng 1 – Giá tr gii hạn các thông s và nồng độ các chất ô nhim
trong nưc thải công nghip (TCVN 5945 – 2005)

TT

Thông số

Đơn vị
Giá trị giới hạn
A B C
1 Nhiệt độ
oC
40 40 45
2 pH 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9
3 Mùi
Không khó chịu Không khó chịu
4 Màu sắc, Co – Pt ở pH=7 V 20 50
5
BOD5 (20oC)
mg/l 30 50 100
6 COD mg/l 50 80 400
7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200
8 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5
9 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01
10 Chì mg/l 0,1 0,5 1
11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5
12 Crom (IV) mg/l 0,05 0,1 0,5
13 Crom (III) mg/l 0,2 1 2

14 Đồng mg/l 2 2 5
15 Kẽm mg/l 3 3 5
16 Niken mg/l 0,2 0,5 2
1.1.3. Những ảnh hưởng ca nước thải đến nguồn
nước tiếp nhận
 Cơ chế nhiễm bẩn của nguồn nước
 Nhiễm bẩn tự nhiên: Do nước mưa chảy tràn
 Nhiễm bẩn nhân tao: Do các ngun thải
 Ảnh hưởng của nước thải gây ra đối với nguồn nước
 Xuất hiện chất nổi bề mặt
 Thay đổi tính chất vật lí
 Thay đổi thành phần hoá học
 Giảm lượng oxi hoà tan
 Xuất hiện và làm tăng vi khuẩn gây bệnh
 Bậc 1: Giai đoạn xử lí sơ bộ, thông thường là các phương
pháp cơ học: song chắn rác, bể lắng… Trong một số
trường hợp, xử lí bậc 1 cũng có thể sử dụng các biện pháp
lí hoá: trung hoà nước thải, tách chất…
 Bậc 2: Thông thường là các công trình xử lí hoá lí hoặc
sinh học nhằm oxi hoá các hợp chất hữu cơ trong nước
thải
 Bậc 3: Đây là các yêu cầu cao của xử lí nước thải như:
triệt khuẩn, khử phôt phát, nitrat, sulfat…
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÍ NƯỚC THẢI
1.1. Song chắn rác
- Là hạng mục công trình xử lí sơ bộ đầu tiên nhằm loại bỏ rác
thải có kích thước lớn ra khỏi nước thải
- Loại song chắn rác:
+ Theo kích thước song: lớn, trung bình và vừa
+ Theo cấu tạo: cố định, di động

+ Theo phương thức lấy rác: Thủ công, cơ giới


1. XỬ LÍ Ô NHIỄM NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HC