SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI Phòng Giáo dục và Đào tạo quận Bắc Từ Liêm Trường THPT Xuân Đỉnh Địa chỉ: Xuân Đỉnh – Bắc Từ Liêm – Hà Nội Điện thoại: 0438387717 Email: c3xuandinh@hanoiedu.vn BÀI DỰ THI CUỘC THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN DÀNH CHO HỌC SINH THPT Đề tài: Các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước thải công nghiệp Thành viên nhóm: 1) Họ và tên: Nguyễn Tiến Đạt Ngày sinh: 19/10/1998 Lớp: 11A5 Địa chỉ: ntdhl1998@gmail.com 2) Họ và tên: Nguyễn Đức Anh Ngày sinh: 7/11/1998 Lớp: 11A5 Địa chỉ: nducanh255@gmail.com Hà Nội, năm 2015 1, Tên tình huống: Các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước công nghiệp Nước là một dạng tài nguyên vô quan trọng và thiếu đối với sự sống của người và các sinh vật trái đất Nhưng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanh chóng và sự bùng nổ dân số thế giới nói chung, của Việt Nam nói riêng dẫn đến tình trạng nguồn nước tự nhiên ngày càng trở nên thiếu hụt và ô nhiễm nặng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống xã hợi Vì vậy nhóm em nghiên cứu đề tài: “ Các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước công nghiệp ” giúp môi trường sống và xã hội tốt đẹp 2, Mục tiêu giải tình huống: Chúng em vận dụng kiến thức của các môn vật lý, hóa học, sinh học, để áp dụng vào các biện pháp khoa học làm giảm và loại bỏ các chất độc hại, các chất dư thừa có nước thải công nghiệp, làm sạch nước thải công nghiệp trước thải môi trường nhằm giảm ô nhiễm môi trường nước, bảo vệ sức khỏe của người và các sinh vật, cũng góp phần phát triển kinh tế 3, Tổng quan khái quát về các nghiên cứu có liên quan để giải tình huống: a, Nước sạch, nước ô nhiễm, nước thải công nghiệp, xử lí nước thải: - Nước sạch: là nước thoả mãn các yêu cầu chất lượng: không màu, không mùi, không vị , không chứa thành phần có thể gây ảnh hưởng đến sức khoẻ người, sinh vật và mơi trường Nước sạch có vai trị quan trọng đối với cuộc sống của người và sinh vật Trái đất: Nước hòa tan nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho thể sống, tham gia vào nhiều quá trình sinh lý, hóa học người và đợng vật, cần thiết cho cuộc sống hằng ngày, sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng,… - Nước ô nhiễm: Là nước bị là thay đổi theo chiều xấu các tính chất vật lý – hoá học – sinh học, với sự xuất hiện các chất lạ thể lỏng, rắn làm cho thành phần và chất lượng nước vượt quá tiêu chuẩn cho phép, nguồn nước trở nên độc hại với người và sinh vật - Nước thải công nghiệp: Là nước thải sinh quá trình sản x́t cơng nghiệp từ các cơng đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất Tính chất của nước thải cơng nghiệp rất đa dạng thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm rất khác Nước thải công nghiệp thường rất độc hại và có nguy ô nhiễm rất cao - Xử lí nước thải: là quá trình loại bỏ chất ô nhiễm khỏi nước thải, bao gồm các quá trình vật lý, hóa học, và sinh học để loại bỏ các chất ô nhiễm có nguồn gốc vật lý, hóa học và sinh học b, Nguyên nhân và thực trạng nguồn nước ô nhiễm: - Nguyên nhân: + Chất thải nhà máy và khu chế xuất và việc khai thác các khoáng sản, mỏ dầu khí + Chất thải khu chăn nuôi gia súc, gia cầm, thủy sản, chất thải khu giết mổ, chế biến thực phẩm; và họat đợng lưu thơng với khí thải và các chất thải hóa chất cặn sau sử dụng + Chất thải phóng xạ + Sự hòa tan nhiều chất muối khoáng có nồng độ quá cao, đó có chất gây ung thư Arsen, Fluor và các chất kim loại nặng… - Thực trạng: Hiện ô nhiễm nguồn nước thế giới quan tâm Ở Việt Nam, chất thải công nghiệp (khoảng 260.000 m3 chỉ có 10% xử lý) đều không xử lý, mà đổ thẳng vào các ao hồ, sau đó chảy các sông lớn tại vùng Châu Thổ sông Hồng và sông Mê Kông Ngoài ra, nhiều nhà máy và sở sản xuất các lò mổ và bệnh viện (khoảng 7.000 m3 ngày, chỉ 30% là xử lý) cũng không trang bị hệ thống xử lý nước thải Lượng nước ô nhiễm này sẽ người dân sử dụng, nó sẽ làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, Gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe cũng sinh hoạt của người dân Nếu cứ thế này, khoảng 50 năm nữa, toàn thế giới sẽ cạn kiệt nước, chỉ toàn nước bẩn để sinh hoạt, lúc đó sẽ khơng làm nữa c, Cơ sở vận dụng kiến thức liên môn: Chúng em vận dụng các kiến thức của nhiều môn học như: vật lý, hóa học, sinh học,… với việc giáo dục ý thức để giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước đặt hiện nay: +) Về vật lý: Sử dụng các màng lưới, lọc qua các vật có khả cản lại các chất độc hại Sử dụng các lực để tách các chất bẩn Dựa vào tính chất của nước và tính chất của các chất bẩn nhằm loại bỏ +) Về hóa học: Nước ô nhiễm chứa nhiều chất hóa học độc hại, vd: các kim loại nặng ( Pb, Hg, ), các chất hữu cơ, các ion vơ hịa tan ( Cl -, SO42-, ) Vận dụng các phản ứng, phương pháp hóa học để làm giảm bớt các chất hóa học gây độc hại cho thể.: Phương pháp trung hòa axit – bazo Bổ sung các tác nhân, tạo phản ứng xảy Phương pháp oxi hóa, xà phòng hóa, điện hóa, +) Về sinh học: Áp dụng các loài vi sinh vật, động vật, thực vật (tảo, ) Sử dụng các phương pháp sinh học 4, Giải pháp giải tình h́ng: - Tìm hiểu kiến thức các mơn học - Tìm hiểu và đưa các biện pháp khoa học chống ô nhiễm nguồn nước - Vận dụng kiến thức của các môn học để áp dụng vào các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước 5, Thuyết minh tiến trình giải tình huống: Tiến trình: Thành lập nhóm nghiên cứu  họp nhóm, đưa ý tưởng và chọn tên đề tài nghiên cứu  viết đề cương (các ý chính) cho đề tài  phân cơng nhóm tìm hiểu và nghiên cứu về mặt lý thuyết  trao đổi và thống nhất nhóm  viết thành bài hoàn chỉnh Để tìm hiểu và nghiên cứu chúng em đã: • Thành lập nhóm nghiên cứu và tiến hành các nghiên cứu về mặt lý thuyết • Vận dụng các kiến thức các mơn học: hóa, lý, sinh, • Tham khảo báo đài, ứng dụng công nghệ thông tin, máy tìm kiếm google • Tìm hiểu cách làm của mợt số các cơng ty xử lý nước • Hỏi các thầy cô giáo bộ môn Từ các tiến trình trên, chúng em đã tìm hiểu và vận dụng các biện pháp khoa học vào qui trình xử lý ô nhiễm nguồn nước thải công nghiệp sau: Xử lý nước thải nhìn chung bao gồm ba giai đoạn, gọi là xử lý sơ cấp, thứ cấp và hoàn thiện Đầu tiên bể xử lý sơ cấp loại để loại bỏ rác thải, chất rắn, đất bùn bằng phương pháp vật lý, tiếp theo cho sang bể thứ hai để loại bỏ các chất hóa học độc hại, cân bằng pH, kết tủa các ion, oxi hóa các chất… bằng các phương pháp hóa học Tiếp đến là bể sinh học loại bỏ các chất hữu nhờ vi sinh vật, tảo Cuối là bể hoàn thiện, xử lý màu, mùi vị để thải môi trường Tùy từng nhà máy cơng nghiệp có thể phân tích và lựa chọn các phương pháp thích hợp để xử lý A Xử lý sơ cấp phương pháp vật lý: a, Lọc màng lọc - Mục đích: Loại bỏ chất thải, rác, các chất có kích thước to Cách xử lý: Sử dụng màng lọc để lọc các loại rác thải, chất có kích thước to bằng màng lọc Sau đó vớt lên và đưa vào khu xử lý, tiêu hủy Nước thải dẫn vào hệ thống xử xử lý nước thải trước hết phải qua song chắn rác Tại các thành phần có kích thước lớn (rác) giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon… giữ lại Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đường ống kênh dẫn Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho hệ thống xử lý nước thải Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác phân thành loại thơ, trung bình và mịn Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các từ 10 – 25 mm Theo hình dạng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác Song chắn rác cũng có thể đặt cố định di động Song chắn rác làm bằng kim loại, đặt cửa vào kênh dẫn, nghiêng một góc 45o – 60o nếu làm sạch thủ công nghiêng một góc 75o – 85o nếu làm sạch bằng máy Tiết diện của song chắn có thể trịn, vng hỗn hợp Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhanh bị tắc các vật giữ lại Do đó, thông dụng là có tiết diện hỗn hợp, cạnh vng góc phía sau và cạnh trịn phía trước hướng đối diện với dịng chảy Vận tốc nước chảy qua song chắn giới hạn khoảng từ 0,6 -1m/s Vận tốc cực đại giao động khoảng 0,75 -1m/s nhằm tránh đẩy rác qua khe của song Vận tốc cực tiểu là 0,4m/s nhằm tránh phân hủy các chất thải rắn - Rác, bùn Quy trình lọc bằng màng Nước sau xử lý Hình 1: Lọc bằng màng Hình 1: Lọc màng b, Phương pháp bể lắng - Mục đích: Loại bỏ các chất rắn nặng, mỡ - Cách xử lý: Phương pháp xử lý sơ bộ bao gồm lưu giữ nước thải tạm thời bể tĩnh tại các chất rắn nặng có thể lắng xuống đáy dầu, mỡ nhẹ các chất rắn lên bề mặt (Vận dụng kiến thức vật lý: trọng lực của trái đất tác dụng lên vật lớn lực đẩy Ac-si-mét khiến các vật nặng chìm xuống đáy bể và dnước < ddầu,mơ nên mơ ,dầu nổi lên) Các vật lắng cặn và các vật liệu loại bỏ và các chất lỏng lại có thể thải bị xử lý thứ cấp Bể lắng sơ cấp thường trang bị máy cào bùn điều khiển hoạt động liên tục, bùn thu bằng một phễu đặt đáy của bể, tại đó bùn bơm về nơi xử lý Mỡ và dầu thu hồi có thể là nguyên liệu để xà phòng hóa Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn nước thải (bể lắng đợt 1) cặn tạo từ quá trình keo tụ tạo bơng hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2) Theo dòng chảy, bể lắng phân thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng Trong bể lắng ngang, dòng nước chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn 0,01 m/s và thời gian lưu nước thừ 1,5 – 2,5 h Các bể lắng ngang thường sử dụng lưu lượng nước thải lớn 15000 m3/ngày Đối với bể lắng đứng, nóc thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc từ 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước bể dao động khoảng 45 – 120 phút Hiệu suất lắng của bể lắng đứng thường thấp bể lắng ngang từ 10 – 20 % Máy thu chất Màng lọc Nước vào Nước Hình 2: Lọc bể lắng c, Các cách khác như: • Xyclon thủy lực : Khi chất lỏng chuyển đợng quay trịn xyclon thủy lực, lực ly tâm tác dụng lên các hạt rắn làm chúng văng khỏi thành Bên cạnh đó, các hạt chịu tác dụng của lực cản dịng chuyển đợng, trọng lực và lực quán tính Khi tốc đợ quay lớn lực quán tính rất nhỏ và có thể bỏ qua, lực ly tâm sẽ lớn trọng lực rất nhiều ( Vận dụng bài 21: Hệ quy chiếu có gia tốc lực quán tính - SGK Vật lý lớp 10 nâng cao) - - Tốc độ chuyển động của các hạt rắn chất lỏng dưới tác dụng của lực ly tâm phụ thuộc vào đường kính hạt, hiệu số khối lượng riêng của các pha, độ nhớt, khối lượng riêng của nước thải và gia tốc của trường ly tâm ( Vận dụng Bài 18: Chuyển động của vật bị ném - SGK Vật lý lớp 10 nâng cao) • Lọc qua lớp vật liệu cát: Các vật có kích thước và khối lượng lớn sẽ giữ lại cát nước có thể qua • Than hoạt tính: để tẩy các chất bẩn vi lượng, diệt khuẩn và khử mùi Vì than hoạt tính có khả hấp phụ mạnh các chất bẩn, độc hại ( Bài 20 Cacbon – SGK Hóa 11 nâng cao) Hình 3: Lọc nước bằng hoạt tính • Máy ly tâm: Lọc ly tâm thực hiện bằng cách quay tròn huyền phù thùng quay, chất lỏng qua lưới lọc vải lọc và các lỗ thùng quay ngoài, những hạt rắn giữ lại lưới vải lọc thành thùng quay Dùng để tách huyền phù cặn bùn tách yêu cầu có độ ẩm thấp và cần rửa triệt để ( Áp dụng kiến thức Bài 22: Lực hướng tâm, lực quán tính ly tâm Hiện tượng tăng giảm trọng lượng - SGK Vật lý lớp 10 nâng cao) Lắng ly tâm phân riêng huyền phù nhờ lực thể tích của pha phân tán (các hạt rắn) Quá trình này gồm các quá trình vật lý là lắng và nén các hạt rắn theo nguyên lý thủy động lực ( Vận dụng Bài 41: Áp suất thủy tĩnh-Nguyên lý Pascal - SGK Vật lý lớp 10 nâng cao) Lọc nước thải công nghiệp còn có thể dùng cách sau: Nước thải Cát, sỏi Than (cacbon hoạt tính) Các màng lọc khác ( ngăn vi khuẩn, virut gây bệnh) Nước sạch Hình 4: Phương pháp lọc nước đơn giản B Xử lý thứ cấp: B.1, Xử lý thứ cấp các phương pháp hóa học: a, Phương pháp trung hòa: - Mục đích: Do chất thải công nghiệp có thể có môi trường axit bazơ, gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe người dân Nên phương pháp trung hòa để đưa môi trường nước thải có chưa axit bazơ về mơi trường trung tính - Cách xử lý: ( Áp dụng Phản ứng : H+ + OH-  H2O Bài - SGK hóa nâng cao 10: Sự điện ly của nước pH Chất thị axit-bazơ) nên trung hòa nước thải thực hiện bằng nhiều cách khác nhau, để đưa môi trường nước thải có chứa các axit vô kiềm về trạng thái trung tính pH=6.5 – 8.5 +) Trợn nước thải với axit hoặc kiềm: • Xác định mơi trường nước thải bằng chỉ thị vạn máy đo pH • Nếu chỉ thị vạn có màu đỏ máy đo pH< 7, mơi trường axit từ từ cho thêm dung dịch kiềm OH- Ca(OH)2 • Nếu chỉ thị vạn có màu xanh máy đo pH> 7, mơi trường bazo thêm từ từ mợt lượng axit H+ vừa đủ • Cho đến chỉ thị vạn có màu tím máy đo pH= 7, mơi trường trung hịa ngừng cho +) Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa: Như là các muối K2CO3, Na2CO3, dư Khi đó có phản hóa học xảy ra: CO32- + 2H+  CO2 + H2O +) Hấp thụ các khí axit thải chất kiềm: Các khí CO2, SO2, có thể hấp thụ bằng dung dịch Ca(OH)2 một lượng vừa đủ CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O SO2 + Ca(OH)2  CaSO3 + H2O b, Phương pháp ion: - Mục đích: Vì nước thải cơng nghiệp có các ion như: Hg2+, Pb2+, Cd2+, Mn2+, Fe3+, NO3-, SO42-, gây ảnh hưởng đến người và môi trường Vd: Hg2+, Pb2+ với hàm lượng lớn thể, gây ung thư và có thể tử vong nên phương pháp ion để loại bỏ các ion này khỏi nước - Cách xử lý: Xác định các ion có nước thải +) Nếu có các ion kim loại nặng Pb2+, Cd2+, Mn2+, Kết tủa các ion bằng dung dịch Ca(OH)2 dùng Na2CO3, CaCO3 vừa đủ Pb2+ + 2OH-  Pb(OH)2 Pb2+ + CO32-  PbCO3 +) Nếu nước thải có các ion SO42-, CO32- Loại bỏ các ion này bằng cách dùng dung dịch Ca(OH)2 lọc bỏ kết tủa Ca2+ + SO42-  CaSO4 Ca2+ + CO32-  CaCO3 ( Chúng em đã vận dụng kiến thức:Trong dung dịch các chất điện ly, các ion phản ứng với tạo thành chất kết tủa hoặc bay hoặc điện li yếu, ở Chương Sự điện li – SGK Hóa 11 nâng cao) Trong đây, chúng em đã bổ xung thêm ion để tạo kết tủa với các ion nước thải và lọc bỏ chúng +) Nếu nước thải có các ion Cl-, NO3- Ion Cl- có Na+, K+ gây nên vị mặn, không gây hại đến sức khỏe người nên không cần xử lý Ion NO3- xử lý bằng cách thẩm thấu ngược RO, điện phân, trao đổi ion các bể lọc ionit, lọc qua màng Cd Cadimi c, Phương pháp oxi hóa khử: Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa Clo dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy khơng khí, ozon Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại nước thải chuyển thành các chất đợc và tách khỏi nước thải Quá trình này tiêu tốn mợt lượng lớn tác nhân hóa học, đó quá trình oxy hóa học chỉ dùng những trường hợp các tạp chất gây nhiễm bẩn nước thải tách bằng những phương pháp khác - Oxy hóa Clo: ( Áp dụng kiến thức: Clo là phi kim hoạt động, là chất oxi hóa mạnh Clo dùng để xát trùng nước, xử lý nước thải, Bài 30 Clo và Bài 32 SGK Hóa 10 nâng cao: Các hợp chất có oxi của clo) Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất nên người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua khỏi nước thải Khi clo tác dụng với nước thải xảy phản ứng: Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl ↔ H+ + OClTổng clo, HOCl và OCl- gọi là clo tự hay clo hoạt tính Các nguồn cung cấp clo hoạt tính cịn có clorua vôi (CaOCl 2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorua vôi nhận theo phản ứng 10 Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O Lượng clo hoạt tính cần thiết cho mợt đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m đối với nước thải sau xử lý học, g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn - Oxy hóa Ozon: Ozon tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước Sau quá trình ozon hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến 99%, ozon oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho ( Vận dụng kiến thức Bài 42 - SGK Hóa 10 nâng cao: Ozon và hiđro peoxit) d, Phương pháp điện hóa học: Thực chất là phá hủy các tạp chất độc hại có nước thải bằng cách oxy hoá điện hoá cực anôt dùng để phục hồi các chất quý (đồng, chì, sắt…) Thơng thường nhiệm vụ phân hủy các chất độc hại và thu hồi chất quý giải quyết đồng thời ( Vận dụng Bài 11: Pin và Acquy và bài 19: Định luật Fa-ra-day SGK Vật lý 11 nâng cao) e, Phương pháp keo tụ tạo bông: Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao đợng từ 0,1 – 10 micromet Các hạt này không cũng không lắng, và đó tương đối khó tách loại Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ nước có khuynh hướng keo tụ lực hút Vander Waals giữa các hạt Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm Sự va chạm xảy nhờ chuyển động Brown và tác động của sự xáo trộn Tuy nhiên trường hợp phân tán cao, các hạt trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm điện tích dương nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion dung dịch sự ion hóa các nhóm hoạt hóa Trạng thái lơ lửng của các hạt keo bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hịa điện tích bề mặt của chúng, quá trình này gọi là quá trình keo tụ Các hạt keo bị trung hịa điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bơng cặn có kích thước lớn hơn, nặng và lắng xuống, quá trình này gọi là quá trình tạo bơng ( Áp dụng kiến thức nâng cao phần dung dịch - Hóa 11) - Xử lý nước bằng phèn chua: 11 +) Phèn chua là muối sunfat kép của nhôm và kali dạng tinh thể ngậm nước có công thức hóa học là K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O Phèn chua khơng đợc, có vị chát chua, tan nước lạnh tan rất nhiều nước nóng +) Khi cho phèn chua vào nước sẽ phân li ion Al3+ Chính ion Al3+ này bị thủy phân theo phương trình: Al3+ + 3H2O → Al(OH)3↓ + 3H+ Kết tạo Al(OH)3 là chất kết tủa dạng keo nên khuấy phèn chua vào nước, nó kết dính các hạt đất nhỏ lơ lửng nước đục thành hạt đất to hơn, nặng và chìm xuống làm nước (Áp dụng kiến thức Bài 27 - SGK Hóa Nâng cao 12: Nhôm và hợp chất của nhôm) B.2 Xử lý các phương pháp sinh học: a, Sử dụng vi sinh vật: Áp dụng kiến thức Sinh học 10 bài hóa tổng hợp ở vi sinh vật, ta thấy vi sinh vật sử dụng chất hữu làm thức ăn và phân hủy chất hữu đó nên ta sử dụng vi sinh vật để xử lý các chất hữu hòa tan nước thải và số chất vô H2S, sunfit, amnoniac, nitơ Có phương pháp xử lý sinh học: a.1, Phương pháp sinh học kị khí : Là phương pháp sử dụng vi sinh vật kị khí để sử lý nước thải điều kiện thiếu oxi Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu là quá trình sinh hóa phức tạp tạo hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hóa điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản sau: Vi sinh vật Chất hữu CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới Một cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy theo giai đoạn: - Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử; - Giai đoạn 2: acid hóa; - Giai đoạn 3: acetate hóa; - Giai doạn quá trình kị khí xử lý nước thải: methan hóa 12 Các chất thải hữu chứa nhiều chất hữu cao phân tử proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu đơn giản lại tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H và CO2 Các acid béo dễ bay chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid Bên cạnh đó, CO và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng hình thành quá trình cắt mạch carbohydrate Vi sinh vật chuyển hóa methan chỉ có thể phân hủy một số loại chất nhất định CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí xử lý nước thải thành: • Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng Quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dịng nước từ dưới lên • Quá trình xử lý kỵ khí với VSV sinh trưởng dạng dính bám • Hình 4: Mơ hình bể phân hủy kị khí a.2, Phương pháp sinh học hiếu khí: Nhờ sử dụng vi sinh vật hiếu khí để xử lý nước thải điều kiện có nhiều oxi Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn: • Oxy hóa các chất hữu • Tổng hợp tế bào mới • Phân hủy nợi bào 13 Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí bể xử lý nước thải có thể xảy điều kiện tự nhiên nhân tạo Trong các cơng trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao rất nhiều Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành: - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu sử dụng để khử chất hữu chứa carbon quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất - Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định b, Sử dụng động thực vật: - Sử dụng các loại tảo, thực vật thuỷ sinh: Trong bài hấp thụ nước và muối khoáng ở thực vật và bài quang hợp ở thực vật - Sinh học 10, ta biết thực vật có khả hấp thụ ion khoáng chủ động, thụ động và sử dụng CO2 để quang hợp nên thả tảo vảo bể để chúng lấy các ion khoáng quá mức nước thải và làm giảm CO vi sinh vật phân hủy chất hữu Thực vật thủy sinh hay tảo có thể giảm vận tốc dòng chảy, làm tăng khả lắng và giữ lại các chất rắn của nước thải , tăng khả hấp thụ đạm và ion VD: Tảo Spirulina, Hình 5: Tảo Spirulina - Sử dụng cá dọn bể: Vận dụng kiến thức chuỗi thức ăn là dãy các loài sinh vật có quan hệ dinh dương với phần sinh thái học lớp 9, nên ta sử dụng cá dọn bể để chúng ăn rong, tảo làm số lượng rong tảo bể chỉ mức phù hợp C Hoàn thiện: 14 Nước thu sau xử lý bể sinh học bơm sang qua bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính, để loại bỏ các hợp chất hữu hòa tan sót, các nguyên tố dạng vết, những chất khó không phân giải sinh học Nước thải sau qua bể lọc áp lực sẽ qua bể nano dạng khơ để loại bỏ lượng SS cịn sót lại nước thải, đồng thời khử trùng nước thải Nước sau qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải vào môi trường theo quy định hiện hành của pháp luật Bùn bể chứa bùn được bơm qua máy ép bùn băng tải để loại bỏ nước, giảm khối tích bùn Bùn khơ các quan chức thu gom và xử lý định kỳ Tại bể chứa bùn, khơng khí cấp vào bể để tránh mùi hôi sinh sự phân hủy sinh học các chất hữu Bùn sẽ tách các thành phần hữu và vô bằng phương pháp thủy lực: chất vô nặng sẽ lắng xuống, chất hữu nhẹ sẽ lên Các chất vô sẽ tận dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, các chất hữu xử lý bằng phương pháp sinh học để tách riêng các kim loại nặng với phần bùn hữu sạch Bùn hữu sạch tận dụng để sản xuất phân vi sinh phục vụ cho việc trồng và cải tạo đất nơng nghiệp Cịn các kim loại nặng sẽ xử lý theo phương pháp hóa học để tách riêng từng kim loại hóa rắn toàn bộ để chôn lấp an toàn Hình : Xử lí và tái sử dụng bùn thải Sử dụng các biện pháp về xã hội: • Tuyên truyền, giáo dục học sinh ( áp dụng vào mơn GDCD) về nhiễm nguồn nước • Cần xây dựng khu xử lý nước • Hạn chế sử dụng thuốc trừ sâu, bảo vệ thực vật, nước thải nông nghiệp không nên xả thải, cho vào hầm biogas • Tuyên truyền, hưởng ứng ngày Nước thế giới • Xử phạt các hành vi xả thải môi trường • Ban hành các luật lệ, răn đe và xử phạt 15 Ý nghĩa việc giải tình huống - Góp phần hạn chế ô nhiễm nguồn nước cũng ô nhiễm môi trường sống - Giúp chúng ta rèn lụn kĩ xử lí tình thực tiển và giúp chúng ta biết cách vận dụng kiến thức của thân tư lớp học vào cuộc sống để phục vụ cho đời sống hàng ngày cũng là rèn luyện kĩ “học đôi với hành”, nâng cao chất lượng học tập - Tạo ý thức tốt cho tất mọi người - Bảo vệ nguồn nước cũng là bảo vệ môi trường, bảo vệ các loài sinh vật - Bảo vệ người khỏi các dịch bệnh từ nguồn nước bị ô nhiễm Hình 7: Bảo vệ sức khỏe cũng môi trường và Trái đất 16 ... Tên tình huống: Các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước công nghiệp Nước là một dạng tài nguyên vô quan trọng và thiếu đối với sự sống của người và các sinh... giảm và loại bỏ các chất ? ?ô? ?c hại, các chất dư thừa có nước thải công nghiệp, làm sạch nước thải công nghiệp trước thải môi trường nhằm giảm ô nhiễm môi trường nước, bảo vệ... và ô nhiễm nặng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống xã hợi Vì vậy nhóm em nghiên cứu đề tài: “ Các biện pháp khoa học làm giảm ô nhiễm nguồn nước công nghiệp ” giúp môi