Tìm hiểu tượng nhiễm nước I Khái niệm nhiễm nước Vấn đề nhiễm nước thực trạng đáng ngại hủy hoại mơi trường tự tự nhiên văn minh đương thời Mơi trường nước dễ bị nhiễm, nhiễm từ đất, khơng khí làm nhiễm nước, ảnh hưởng lớn đến đời sống người sinh vật khác Do đồng mơi trường nước, chất gây nhiễm gây tác động lên tồn sinh vật dòng, đơi đến vùng ven bờ vùng khơi biển II Ngun nhân nhiễm nước: Sự nhiễm nguồn nước xảy nhiễm tự nhiên nhiễm nhân tạo • Ơ nhiễm tự nhiên q trình phát triển chết lồi thực vật, động vật có nguồn nước, nước mưa rửa trơi chất gây nhiễm từ mặt đất chảy vào nguồn nước • Ơ nhiễm nhân tạo chủ yếu xả nước thải sinh hoạt cơng nghiệp vào nguồn nước III Dấu hiệu đặc trưng nguồn nước bị nhiễm: Nguồn nước bị nhiễm có dấu hiệu đặc trưng sau đây: • Có xuất chất bề mặt nước cặn lắng chìm xuống đáy nguồn • Thay đổi tính chất lý học (độ trong, màu, mùi, nhiệt độ…) • Thay đổi thành phần hố học (pH, hàm lượng chất hữu vơ cơ, xuất chất độc hại…) • Lượng oxy hồ tan (DO) nước giảm q trình sinh hố để oxy hố chất bẩn hữu vừa thải vào • Các vi sinh vật thay đổi lồi số lượng Có xuất vi trùng gây bệnh Nguồn nước bị nhiễm có ảnh hưởng lớn đến hệ thuỷ sinh vật việc sử dụng nguồn nước vào mục đích cấp nước mỹ quan thành phố IV TÌNH TRẠNG Ơ NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Tình trạng nhiễm nước giới Trong thập niên 60, nhiễm nước lục địa đại dương gia tăng với nhịp độ đáng lo ngại Tiến độ nhiễm nước phản ánh trung thực tiến phát triển kỹ nghệ Sau vài thí dụ tiêu biểu: + Anh Quốc: Đầu kỷ 19, sơng Tamise Nó trở thành ống cống lộ thiên vào kỷ Các sơng khác có tình trạng tương tự trước người ta đưa biện pháp bảo vệ nghiêm ngặt + Nước Pháp rộng hơn, kỹ nghệ phân tán, nhiều sơng rộng lớn, vấn đề khơng khác Cuối kỷ 18 sơng lớn nước ngầm nhiều nơi khơng dùng làm nước sinh hoạt nữa, 5.000 km sơng Pháp bị nhiễm mãn tính + Hoa Kỳ: Vùng Đại hồ bị nhiễm nặng, hồ Erie, Ontario đặc biệt nghiêm trọng + Mới ngày 13/1/2005, vụ nổ nhà máy hóa dầu thành phố Cát Lâm (Trung Quốc) gây nhiễm sơng Tùng Hoa với chất benzen, mức độ nhiễm dầu gấp 50 lần mức độ cho phép Tình trạng nhiễm nước Việt Nam Nước ta có cơng nghiệp chưa phát triển mạnh, khu cơng nghiệp thị chưa đơng tình trạng nhiễm nước xảy nhiều nơi với mức độ nghiêm trọng khác + Nơng nghiệp ngành sử dụng nhiều nước nhất, dùng để tưới lúa hoa màu, chủ yếu đồng sơng Cửu Long sơng Hồng Việc sử dụng nơng dược phân bón hố học góp thêm phần nhiễm mơi trường nơng thơn + Cơng nghiệp ngành làm nhiễm nước quan trọng, ngành có loại nước thải khác Khu cơng nghiệp Thái Ngun thải nước biến Sơng Cầu thành màu đen, mặt nước sủi bọt chiều dài hàng chục số Khu cơng nghiệp Việt Trì xả ngày hàng ngàn mét khối nước thải nhà máy hố chất, thuốc trừ sâu, giấy, dệt… xuống Sơng Hồng làm nước bị nhiễm bẩn đáng kể Khu cơng nghiệp Biên Hồ TP.HCM tạo nguồn nước thải cơng nghiệp sinh hoạt lớn, làm nhiễm bẩn tất sơng rạch vùng phụ cận + Nước dùng sinh hoạt dân cư ngày tăng nhanh tăng dân số thị Nước cống từ nước thải sinh hoạt cộng với nước thải sở tiểu thủ cơng nghiệp khu dân cư đặc trưng nhiễm thị nước ta Các loại nước thải trực tiếp thải mơi trường, chưa qua xử lý + Nước ngầm bị nhiễm, nước sinh hoạt hay cơng nghiệp nơng nghiệp việc khai thác tràn lan nước ngầm làm cho tượng nhiễm mặn nhiễm phèn xảy vùng ven biển Sơng Hồng, sơng Thái Bình, sơng Cửu Long, ven biển miền Trung… V CÁC LOẠI Ơ NHIỄM NƯỚC Có nhiều cách phân loại nhiễm nước Hoặc dựa vào nguồn gốc gây nhiễm, nhiễm cơng nghệp, nơng nghiệp hay sinh hoạt Hoặc dựa vào mơi trường nước, nhiễm nước ngọt, nhiễm biển đại dương Hoặc dựa vào tính chất nhiễm, nhiễm sinh học, hố học hay vật lý Ơ nhiễm sinh học nước Ơ nhiễm nước sinh học nguồn thải thị hay cơng nghiệp bao gồm chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa nhà máy đường, giấy… Sự nhiễm mặt sinh học chủ yếu thải chất hữu lên men được: chất thải sinh hoạt cơng nghiệp có chứa chất cặn bã sinh hoạt, phân tiêu, nước rửa nhà máy đường, giấy, lò sát sinh… + Sự nhiễm sinh học thể nhiễm bẩn vi khuẩn nặng Các bệnh cầu trùng, viêm gan siêu vi khuẩn tăng lên liên tục nhiều quốc gia chưa kể đến trận dịch tả Các nước thải từ lò sát sinh chứa lượng lớn mầm bệnh + Các nhà máy giấy thải nước có chứa nhiều glucid dễ lên men Một nhà máy trung bình làm nhiễm bẩn nước tương đương với thành phố 500.000 dân + Các nhà máy chế biến thực phẩm, sản xuất đồ hộp, thuộc da, lò mổ, có nước thải chứa protein Khi thải dòng chảy, protein nhanh chóng bị phân hủy cho acid amin, acid béo, acid thơm, H2S, nhiều chất chứa S P., có tính độc mùi khó chịu Mùi phân nước cống chủ yếu indol dẫn xuất chứa methyl skatol Ơ nhiễm hố học chất vơ Do thải vào nước chất nitrat, phosphat dùng nơng nghiệp chất thải luyện kim cơng nghệ khác Zn, Mn, Cu, Hg chất độc cho thuỷ sinh vật Sự nhiễm chất khống thải vào nước chất nitrat, phosphat chất khác dùng nơng nghiệp chất thải từ ngành cơng nghiệp Nhiễm độc chì (Saturnisne): Đó chì sử dụng làm chất phụ gia xăng chất kim loại khác đồng, kẽm, chrom, nickel, cadnium độc sinh vật thủy sinh Thủy ngân dạng hợp chất độc sinh vật người Tai nạn Vịnh Minamata Nhật thí dụ đáng buồn Hàng trăm người chết hàng ngàn người bị nhiễm độc nặng ăn phải cá động vật biển khác bị nhiễm thủy ngân nhà máy thải ra, Sự nhiễm nước nitrat phosphat từ phân hố học đáng lo ngại Phân bón làm tăng suất trồng chất lượng sản phẩm Nhưng trồng sử dụng khoảng 30 – 40% lương phân bón, lượng dư thừa vào dòng nước mặt nước ngầm, gây tượng phì nhiêu hố sơng hồ, gây yếm khí lớp nước Ơ nhiễm chất hũu tổng hợp Ơ nhiễm chủ yếu hydrocarbon, nơng dược, chất tẩy rửa… a Hydrocarbons (CxHy) Hydrocarbons hợp chất ngun tố cacbon hydrogen Chúng tan nước tan nhiều dầu dung mơi hữu Chúng nguồn nhiễm văn minh đại Vấn đề nghiêm trọng vùng nước lợ thềm lục địa có nhiều cá Đơi cá bắt khơng thể ăn có mùi dầu lửa Sự nhiễm hydrocarbon tượng khai thác mỏ dầu, vận chuyển dầu biển chất thải bị nhiễm xăng dầu Các tai nạn đắm tàu chở dầu tương đối thường xun Có khoảng 3,6 triệu dầu thơ thải biển hàng năm Một dầu loang rộng 12 km2 mặt biển Các vực nước đất liền bị nhiễm bẩn hydrocarbon Sự thải nhà máy lọc dầu, hay thải dầu nhớt xe tàu vơ ý làm rơi vãi xăng dầu Tốc độ thấm xăng dầu lớn gấp lần nước, làm lớp nước ngầm bị nhiễm b Chất tẩy rữa: Bột giặt tổng hợp xà bơng c Nơng dược (Pesticides) Người ta phân biệt: - Thuốc sát trùng (insecticides) - Thuốc diệt nấm (fongicides) - Thuốc diệt cỏ (herbicides) - Thuốc diệt chuộc (diệt gậm nhấm = rodenticides) - Thuốc diệt tuyến trùng (nematocides) Các nơng dược tạo nên nguồn nhiễm quan trọng cho vực nước Ngun nhân gây nhiễm nhà máy thải chất cặn bã sơng việc sử dụng nơng dược nơng nghiệp, làm nhiễm nứơc mặt, nước ngầm vùng cửa sổng, bờ biển Ơ nhiễm vùng bờ biển Thái Bình Dương Hoa Kỳ, vịnh Californie, sản xuất nơng dược hãng Montrose Chemicals Hãng sản xuất 2/3 số lượng DDT tồn cầu làm nhiễm diện tích 10.000km 2, làm cho số cá khơng thể ăn nhiều năm trơi qua Sử dụng nơng dược mang lại nhiều hiệu nơng nghiệp, hậu cho mơi trường sinh thái đáng kể Ơ nhiễm vật lý Các chất rắn khơng tan thải vào nước làm tăng lượng chất lơ lửng, tức làm tăng độ đục nước Các chất gốc vơ hay hữu cơ, vi khuẩn ăn Sự phát triển vi khuẩn vi sinh vật khác lại làm tăng tốc độ đục nước làm giảm độ xun thấu ánh sáng Nhiều chất thải cơng nghiệp có chứa chất có màu, hầu hết màu hữu cơ, làm giảm giá trị sử dụng nước mặt y tế thẩm mỹ Ngồi chất thải cơng nghiệp chứa nhiều hợp chất hố học muối sắt, mangan, clor tự do, hydro sulfur, phènol… làm cho nước có vị khơng bình thường Các chất amoniac, sulfur, cyancur, dầu làm nước có mùi lạ Thanh tảo làm cho nước có mùi bùn, số sinh vật đơn bào làm nước có mùi cá VI HẬU QUẢ CỦA Ơ NHIỄM NƯỚC 1- Do chất thải giàu dinh dưỡng a Ở vực nước chảy Sự thải chất hữu gây xáo trộn tồn hệ sinh thái với xuất vùng dọc theo dòng nước - Vùng pha trộn nước sơng nước thải - Vùng phân huỷ tích cực, nấm vi khuẩn sinh sơi phân huỷ chất hữu Nếu tất O2 sử dụng hết, vùng trở nên thối - Kế đến vùng phục hồi, nước làm giảm lượng chất nhiễm - Vùng nước sach trở lại sau phục hồi b Các vực nước đứng (hồ, ao, đầm lầy…) Thường bị lấp đầy nhanh chóng phát triển mau lẹ thực vật sinh vật khác, tăng độ phì nhiêu nước nhân tố dinh dưỡng nitrat, phosphat làm sinh sơi nảy nở phiêu sinh thực vật sinh vật thuỷ sinh Kết hồ hẹp lại dần cạn 2- Do chất thải độc hại a Độc tố nhiễm hố học Sự sử dụng nơng dược để trừ dịch hại, phun thuốc máy bay làm nhiễm vùng rộng lớn Các chất thường tồn lâu dài mơi trường, gây hại cho nhiều sinh vật có ích, đến sức khoẻ người Một số dịch hại có tượng quen thuốc, phải dùng nhiều đa dạng thuốc trừ sâu Ngồi hợp chất hữu khác có nhiều tính độc hại Nhiều chất thải độc hại có chứa hợp chất hữu phenol, thải vào nước làm chết vi khuẩn, cá động vật khác, làm giảm O2 tăng hoạt động vi khuẩn yếm khí, tạo sản phẩm độc có mùi khó chịu CH4, NH3, H2S… Thuốc tẩy rửa tổng hợp độc cho người vi khuẩn nước b Nơng dược Muối đồng, chromates độc cho tảo với nồng độ nhỏ Thước trừ cỏ độc với phiêu sinh thực vật Thuốc sát trùng độc phiêu sinh vật DDT thuốc trừ sâu khác ngăn cản quang hợp phiêu sinh thực vật mầm tiếp hợp bào tử (zygospores) Các thuốc sát trùng thường có độc tố cao động vật có xương sống máu lạnh động vật khơng xương sống Nơng dược làm xáo trộn tạo phơi phát triển hậu phơi động vật có xương sống thủy sinh, cản trở biến thái nòng nọc ếch, tuyến sinh dục làm bất thụ cá c Các Hydrocarbons Gây tổn thất cao cho quần xã sinh vật Tai nạn đắm tàu dầu gây nhiễmï cho sinh vật biển sản phẩm dầu Cá, tơm, cua bị chết hầu hết Chim biển nạn nhân dễ thấy tai nạn dầu Ngày nay, biển đại dương đầy cặn bả tai nạn dầu d Thuỷ ngân (Hg) Là chất có tự nhiên, nhiễm thủy ngân đáng sợ Thuỷ ngân bị phân huỷ sinh học nên có khuynh hướng tích tụ sinh vật thơng qua chuỗi lưới thức ăn Rong biển tích tụ lượng thuỷ ngân 100 lần nước; cá thu chứa đến 120 ppm Hg/kg VII BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Ngồi biện pháp khoa học để xử lý nước thải trước thải như: phương pháp lý học (dùng để lắng cát), phương pháp sinh học (dùng vi sinh, ao hồ lọc chất thải), phương pháp hóa học (trung hòa nước thải, khử trùng…), phương pháp q trình tự nhiên (cánh đồng lọc, dùng thủy sinh vật…) việc quan trọng giáo dục ý thức giữ gìn nguồn nước cho người dân như: khơng xả nước rác thải sinh hoạt xuống kênh rạch ao hồ, khơng phóng uế bừa bãi, xây cầu tiêu ao ni cá, lắp đặt ống nước hố ga, ống cống Ban hành quy định chặt chẽ, nghiêm khắc xử lý chất thải thực chương trình hành động thiết thực nhằm phục hồi mơi trường bị xâm hại nghiêm trọng, tăng cường tun truyền ý thức bảo vệ mơi trường cho người dân người dân sống ven kênh racïh Mỗi người cần – 1,5 lít nước ngày để uống khoảng lít nước để nấu ăn, 100 – 150 ml nước cho sinh hoạt (vệ sinh, tắm giặt) Do người phải nhận thức vai trò quan trọng nước uống phải biết lo ngại, quan tâm đến nguy nhiễm nguồn nước từ nước thải chứa hóa chất độc hại gây biến dị sinh lý lâu dài theo hệ di truyền, vi khuẩn gây bệnh thương hàn, dịch tả v.v… có khuynh hướng gia tăng nước để có ý thức giữ gìn bảo vệ nguồn nước, tài ngun khơng phải vơ hạn trái đất PHẦN IV XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÝ HỌC Lưu lượng kế (Flow-mettering device) Bể điều lưu (Flow equation tank) Song chắn rác (Bar racks) Bể lắng cát (Grit-Chamber) Khuấy trộn (Mixing devices) Bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank) Bể keo tụ tạo bơng cặn (Coagulation and Floculation) Bể tuyển (Floatation - chamber) Bể lọc nước thải hạt lọc (Filtration) LƯU LƯỢNG KẾ Các thiết bị đo lưu tốc thương mại hóa Tuy nhiên việc lựa chọn, sử dụng bảo trì cho thiết bị đo lưu tốc xác yếu tố quan trọng cho việc vận hành hệ thống xử lý đạt hiệu Một thiết bị đo lưu tốc bao gồm hai phận (1) đầu dò; (2) phận chuyển đổi tín hiệu từ đầu dò sang kết bảng số thiết bị Hiện có nhiều loại lưu tốc kế nhiều hãng khác nhau, trước lựa chọn nên tham khảo thơng tin từ nhà sản xuất nên lưu ý đến yếu tố sau: Loại lưu tốc kế thích hợp cho việc đo lưu tốc ống cống hay rãnh hở? Kích thước có phù hợp với dòng chảy cần khảo sát hay khơng? Các thành phần nước thải có phù hợp cho lưu tốc kế hay khơng? Độ xác tin cậy? Việc lắp lưu tốc kế vào dòng chảy có làm giảm áp dòng chảy hay khơng? Các u cầu lắp đặt, vận hành bảo trì? SONG CHẮN RÁC Chức năng, cấu tạo vị trí Song chắn rác dùng để giữ lại chất thải rắn có kích thước lớn nước thải để đảm bảo cho thiết bị cơng trình xử lý Kích thước tối thiểu rác giữ lại tùy thuộc vào khoảng cách kim loại song chắn rác Để tránh ứ đọng rác gây tổn thất áp lực dòng chảy người ta phải thường xun làm song chắn rác cách cào rác thủ cơng giới Tốc độ nước chảy (v) qua khe hở nằm khoảng (0,65m/s £ v £ 1m/s) Tùy theo u cầu kích thước rác chiều rộng khe hở song thay đổi Ề LẮNG CÁT Chức năng, vị trí Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, loại xỉ khỏi nước thải Trong nước thải, thân cát khơng độc hại ảnh hưởng đến khả hoạt động cơng trình thiết bị hệ thống ma sát làm mòn thiết bị khí, lắng cặn kênh ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng bể xử lý tăng tần số làm bể Vì trạm xử lý thiết phải có bể lắng cát Bể lắng cát thường đặt phía sau song chắn rác trước bể lắng sơ cấp Đơi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát Trong bể lắng cát thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng thân chúng Ở phải tính tốn hạt cát hạt vơ cần giữ lại lắng xuống chất lơ lửng hữu khác trơi Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang dòng chảy (dạng chữ nhật vng), bể lắng cát có sục khí bể lắng cát có dòng chảy xốy KHUẤY TRỘN Khuấy trộn hoạt động quan trọng nhiều giai đoạn khác q trình xử lý nước thải nhằm: (1) trộn lẫn hồn tồn chất với chất khác; (2) khuấy trộn trì chất rắn lơ lửng trạng thái lơ lửng; (3) khuấy trộn giọt chất lỏng trạng thái lơ lửng; (4) trộn lẫn chất lỏng; (4) tạo bơng cặn; (5) trao đổi nhiệt Thường q trình khuấy trộn tạo hiệu phụ việc cung cấp thêm oxy hồ tan cho q trình phân hủy sinh học hiếu khí Trong xử lý nước thải, người ta thường sử dụng hai kiểu khuấy trộn: Khuấy trộn nhanh, liên tục (continuous rapid mixing): thời gian khuấy từ 30 giây trở xuống nhằm trộn hóa chất vào nước Q trình khuấy trộn diễn (1) việc thay đổi áp suất đột ngột rãnh; (2) ống hay máng khuếch tán; (3) đường ống; (4) bơm; (5) thiết bị khuấy tĩnh; (6) thiết bị khuấy học (moteur gắn cánh khuấy) Khuấy liên tục (continuous mixing): để giữ hạt chất rắn, lỏng bể trạng thái lơ lửng Q trình khuấy trộn diễn (1) thiết bị khuấy học; (2) khuấy khí động học; (3) khuấy tĩnh (4) bơm BỂ LẮNG SƠ CẤP Để giữ lại chất hữu khơng tan nước thải trước cho nước thải vào bể xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ chất rắn có khả lắng (tỉ trọng lớn tỉ trọng nước) chất (tỉ trọng nhẹ tỉ trọng nước) Nếu thiết kế xác bể lắng sơ cấp loại 50 ¸ 70% chất rắn lơ lửng, 25 ¸ 40% BOD nước thải Nếu bể lắng sơ cấp thiết kế giai đoạn sửa soạn cho q trình xử lý sinh học thơng số tính tốn thay đổi thời gian lưu tồn ngắn lưu lượng nạp cho đơn vị diện tích lớn so với trường hợp bể lắng sơ cấp phương pháp xử lý Trước vào bể lọc sinh học bể aeroten, hàm lượng chất lơ lửng nước khơng q 150mg/l Thời gian lắng chọn khơng 1,5 Nếu hàm lượng chất lơ lửng cho phép lại nước lắng 150 mg/l (chẳng hạn xử lý nước thải cánh đồng lọc, cánh đồng tưới) thời gian lắng giảm xuống 0,5 ¸ Bể lắng sơ cấp có hình chữ nhật hình trụ tròn, trang bị thêm thiết bị gạt váng bề mặt cặn đáy bể, thiết bị thương mại hóa nên giáo trình khơng đề cập đến vấn đề tính tốn thiết kế Phân loại tượng lắng việc xử lý nước thải Loại Mơ tả Ứng dụng Lắng Xảy nước thải có hàm lượng chất rắn lơ Loại bỏ đá, cát nước thải hạt riêng lửng thấp Các hạt lắng xuống riêng lẻ, khơng lẻ xảy phản ứng đáng kể hạt lân cận Tạo bơng cặn Trong q trình lắng hạt liên kết lại với Loại bỏ phần SS nước thải tạo thành bơng cặn tăng trọng lượng chưa xử lý nước thải sau q lắng nhanh trình xử lý sinh học Lắng theo Lực tương tác hạt đủ lớn để ngăn cản Xảy bể lắng thứ cấp đặt sau vùng hạt bên cạnh Mặt phân cách chất lỏng chất bể xử lý sinh học rắn xuất phía khối lắng Nén Diễn hàm lượng chất hạt đủ để tạo nên cấu trúc hạt phải đưa lên tục vào cấu trúc Diễn đáy bể lắng thứ cấp thiết bị bùn BỂ KEO TỤ VÀ TẠO BƠNG CẶN Thực tế phương pháp phương pháp kết hợp giửa phương pháp hố học lý học Mục đích phương pháp nhằm loại bỏ hạt chất rắn khó lắng hay cải thiện hiệu suất lắng bể lắng Cấu tạo bể loại bể lắng học thơng thướng, q trình vận hành, thêm vào số chất keo tụ phèn nhơm, polymere để tạo điều kiện cho q trình keo tụ tạo bơng cặn để cải thiện hiệu suất lắng Q trình tạo bơng cặn đơn giản hố hình BỂ TUYỂN NỔI Bể tuyển sử dụng để loại bỏ hạt rắn lỏng khỏi hỗn hợp nước thải đặc bùn sinh học Khơng khí thổi vào bể tạo nên bọt khí, bọt khí kết với hạt lên mặt nước thải bị loại bỏ thiết bị gạt bọt Một số loại hóa chất phèn nhơm, muối ferric, silicat hoạt tính thêm vào nước thải để kết dính hạt lại làm cho dể kết với bọt khí để lên bề mặt Một số quan trọng để tính tốn cho bể tuyển tỉ lệ A/S (air/solid ratio), theo thực nghiệm tỉ lệ tối ưu nằm khoảng 0,005 ¸ 0,060 [mL (air)/mg (solid)] BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC HẠT LỌC Bể lọc dùng để loại bỏ chất rắn lơ lửng (và BOD) nước thải sau qua xử lý sinh học hóa học Các hạt lọc thường dùng cát, sỏi, than PHẦN VI XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC Trung hòa nước thải Phương pháp kết tủa Phương pháp oxy hoá khử Phương pháp quang xúc tác Phương pháp hấp phụ Khử trùng Ví dụ điển hình sử dụng hóa chất để loại kim loại nặng PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA Cơ chế q trình việc thêm vào nước thải hóa chất để làm kết tủa chất hòa tan nước thải chất rắn lơ lửng sau loại bỏ chúng thơng qua q trình lắng cặn Trước người ta thường dùng q trình để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau BOD nước thải có biến động lớn SS, BOD nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; nước thải cần phải đạt đến giá trị BOD, SS trước cho vào q trình xử lý sinh học trợ giúp cho q trình lắng bể lắng sơ thứ cấp Các hóa chất thường sử dụng cho q trình liệt kê bảng 6.1 Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng u cầu quản lý Thơng thường tính tốn tốt q trình loại 80 ÷ 90% TSS, 40 ÷ 70% BOD5, 30 ÷ 60% COD 80 ÷ 90% vi khuẩn q trình lắng học thơng thường loại 50 ÷ 70% TSS, 30 ÷ 40% chất hữu Các hóa chất thường sử dụng q trình kết tủa Tên hóa chất Công thức Phèn nhôm Trọng lượng Trọng lượng riêng, lb/ft3 Khô Dung dòch Al2(SO4)3.18H2O 666,7 60 ÷ 75 78 ÷ 80 (49%) Al2(SO4)3.14H2O 594,3 60 ÷ 75 83 ÷ 85 (49%) Ferric chloride FeCl3 Ferric sulfate Fe2(SO4)3 400 Fe2(SO4)3.3H2O 454 Ferric sulfate (copperas) FeSO4.7H2O Vôi Ca(OH)2 162,1 84 ÷ 93 70 ÷ 72 278,0 62 ÷ 66 56 theo CaO 35 ÷ 50 PHƯƠNG PHÁP OXY HỐ KHỬ Q trình oxy hóa khử sử dụng để xử lý chất thải độc hại Hai bảng sau liệt kê chất oxy hóa khử loại chất thải thường áp dụng phương pháp Xử lý chất thải chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải Ozone - Khơng khí (oxy khí quyển) Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2 Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Khí chlor xút Cyanide (CN-) Chloride dioxide Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Hypochlorite natri Cyanide, chì Hypochlorite canxi Cyanide Permanganate kali Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu có lưu huỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Hydrogen peroxide Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì Xử lý chất thải chất khử Chất thải Chất khử Cr (6) SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, sodium metabisulfite, sodium hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhơm, bột kẽm Chất thải có chứa thủy ngân NaBH4 Tetra-alkyl-lead NaBH4 Bạc NaBH4 Chất oxy hóa NaOH sử dụng nhiều việc khử độc thuốc trừ sâu, thí nghiệm cho thấy mơi trường kiềm thời gian bán hủy số loại thuốc trừ sâu bị rút ngắn cách đáng kể PHƯƠNG PHÁP QUANG XÚC TÁC Q trình quang xúc tác q trình kích thích phản ứng quang hóa chất xúc tác, dựa ngun tắc chất xúc tác Cat nhận lượng ánh sáng chuyển sang dạng hoạt hóa * Cat, sau * Cat chuyển lượng sang cho chất thải chất thải bị biến đổi sang dạng mong muốn Q trình tóm tắt sau: Cat + nlgás → * Cat * Cat + chất thải → * chất thải + Cat * Chất thải → sản phẩm Hoặc: *Cat + chất thải → (chất thải)- + Cat+ (chất thải)- → (sản phẩm)Cat+ + (sản phẩm)- → sản phẩm + Cat PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ Q trình hấp phụ q trình tập hợp chất hòa tan dung dịch lên bề mặt chung chất lỏng khí, hai chất lỏng chất lỏng chất rắn thích hợp Trong giáo trình đề cập đến q trình hấp phụ xảy bề mặt chung chất lỏng chất rắn Xử lý bột than hoạt tính: bột than hoạt tính nước thải (thường nước thải sau xử lý sinh học) cho vào bể tiếp xúc, sau thời gian định bột than hoạt tính cho lắng, lọc Do than hoạt tính mịn nên phải sử dụng thêm chất trợ lắng polyelectrolyte Bột than hoạt tính cho vào bể aeroten để loại bỏ chất hữu hòa tan nước thải Than hoạt tính sau sử dụng thường tái sinh để xử dụng lại, phương pháp hữu hiệu để tái sinh bột than hoạt tính chưa tìm ra, than hoạt tính dạng hạt người ta tái sinh lò đốt để oxy hóa chất hữu bám bề mặt chúng, q trình tái sinh ÷ 10% hạt than bị phá hủy phải thay hạPHƯƠNG PHÁP KHỬ TRÙNG Khử trùng (disinfection) khác với tiệt trùng (sterilization), q trình tiệt trùng tiêu diệt hồn tồn vi sinh vật q trình khử trùng khơng tiêu diệt hết vi sinh vật Q trình khử trùng dùng để tiêu diệt vi khuẩn, virus, amoeb gây bệnh thương hàn, phó thương hàn, lỵ, dịch tả, sởi, viêm gan Các biện pháp khử trùng bao gồm sử dụng hóa chất, sử dụng q trình lý, sử dụng xạ Trong phần bàn đến việc khử trùng hóa chất Các hóa chất thường sử dụng cho q trình khử trùng chlorine hợp chất nó, bromine, ozone, phenol phenolic, cồn, kim loại nặng hợp chất nó, xà bơng bột giặt, oxy già, loại kiềm axít So sánh hiệu khử trùng phương pháp Phương pháp Hiệu (%) Lọc thơ 0¸5 Lọc tinh 10 ¸ 20 Bể lắng cát 10 ¸ 25 Bể lắng sơ thứ cấp học 25 ¸ 75 Bể lắng sơ thứ cấp có thêm hóa chất trợ lắng 40 ¸ 80 Bể lọc sinh học nhỏ giọt 90 ¸ 95 Bể bùn hoạt tính 90 ¸ 98 Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 ¸ 99 HẦN V XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Sơ lược q trình vi sinh việc xử lý nước thải Các cơng trình xử lý nước thải hiếu khí Sử dụng ao hồ để xử lý nước thải Các hệ thống xử lý yếm khí Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp xử lý sinh học Ơ LƯỢC VỀ CÁC Q TRÌNH VI SINH TRONG BỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Như nói chương trước q trình xử lý sinh học thường theo sau q trình xử lý học để loại bỏ chất hữu nước thải nhờ hoạt động vi khuẩn Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng hiếu khí hay yếm khí mà người ta thiết kế cơng trình khác Tùy theo khả tài chính, diện tích đất mà người ta dùng ao hồ có sẵn xây dựng bể nhân tạo để xử lý Sơ lược q trình vi sinh việc xử lý nước thải Q trình hiếu khí hiếu khí khơng bắt buộc (tùy nghi) Để thiết kế vận hành bể xử lý sinh học có hiệu phải nắm vững kiến thức sinh học có liên quan đến q trình xử lý Trong bể xử lý sinh học vi khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu chịu trách nhiệm phân hủy thành phần hữu nước thải Trong bể bùn hoạt tính phần chất thải hữu vi khuẩn hiếu khí hiếu khí khơng bắt buộc sử dụng để lấy lượng để tổng hợp chất hữu lại thành tế bào vi khuẩn Vi khuẩn bể bùn hoạt tính thuộc giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia, Bdellovibrio, Mycobacterium hai loại vi khuẩn nitrát hóa Nitrosomonas Nitrobacter Ngồi có cácloại hình sợi Sphaerotilus, Beggiatoa, Thiothrix, Lecicothrix Geotrichum Ngồi vi khuẩn vi sinh vật khác đóng vai trò quan trọng bể bùn hoạt tính Ví dụ ngun sinh động vật Rotifer ăn vi khuẩn làm cho nước thải đầu mặt vi sinh Khi bể xử lý xây dựng xong đưa vào vận hành vi khuẩn có sẵn nước thải bắt đầu phát triển theo chu kỳ phát triển vi khuẩn mẻ cấy vi khuẩn Trong thời gian đầu, để sớm đưa hệ thống xử lý vào hoạt động ổn định dùng bùn bể xử lý hoạt động gần cho thêm vào bể hình thức cấy thêm vi khuẩn cho bể xử lý Chu kỳ phát triển vi khuẩn bể xử lý bao gồm giai đoạn: Giai đoạn chậm (lag-phase): xảy bể bắt đầu đưa vào hoạt động bùn bể khác cấy thêm vào bể Đây giai đoạn để vi khuẩn thích nghi với mơi trường bắt đầu q trình phân bào Giai đoạn tăng trưởng (log-growth phase): giai đoạn tế bào vi khuẩn tiến hành phân bào tăng nhanh số lượng Tốc độ phân bào phụ thuộc vào thời gian cần thiết cho lần phân bào lượng thức ăn mơi trường Giai đoạn cân (stationary phase): lúc mật độ vi khuẩn giữ số lượng ổn định Ngun nhân giai đoạn (a) chất dinh dưỡngcần thiết cho q trình tăng trưởng vi khuẩn bị sử dụng hết, (b) số lượng vi khuẩn sinh với số lượng vi khuẩn chết Giai đoạn chết (log-death phase): giai đoạn số lượng vi khuẩn chết nhiều số lượng vi khuẩn sinh ra, mật độ vi khuẩn bể giảm nhanh Giai đoạn lồi có kích thườc khả kiến đặc điểm mơi trường CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HIẾU KHÍ Bể thông khí, bể bùn hoạt tính (Aeroten, Activated sludge) Bể lọc sinh học nhỏ giọt (Trickling Filter) Điã tiếp xúc hay điã quay sinh học (Rotating Biological Contactor) Kết hợp biện pháp xử lý hiếu khí [...]... tính 90 ¸ 98 Chlorine hóa nước thải sau xử lý 98 ¸ 99 HẦN V XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC Sơ lược về các q trình vi sinh trong việc xử lý nước thải Các cơng trình xử lý nước thải hiếu khí Sử dụng các ao hồ để xử lý nước thải Các hệ thống xử lý yếm khí Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn các phương pháp xử lý sinh học Ơ LƯỢC VỀ CÁC Q TRÌNH VI SINH TRONG BỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Như đã nói ở các... chế của q trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thơng qua q trình lắng cặn Trước đây người ta thường dùng q trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị... thiết kế Phân loại các hiện tượng lắng trong việc xử lý nước thải Loại Mơ tả Ứng dụng Lắng từng Xảy ra đối với nước thải có hàm lượng chất rắn lơ Loại bỏ đá, cát trong nước thải hạt riêng lửng thấp Các hạt được lắng xuống riêng lẻ, khơng lẻ xảy ra phản ứng đáng kể nào đối với các hạt lân cận Tạo bơng cặn Trong q trình lắng các hạt liên kết lại với nhau Loại bỏ một phần SS ở nước thải hoặc tạo thành... các chất hữu cơ khơng tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào các bể xử lý sinh học người ta dùng bể lắng sơ cấp Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chất nổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của nước) Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại được 50 ¸ 70% chất rắn lơ lửng, 25 ¸ 40% BOD của nước thải Nếu bể lắng sơ cấp được... (solid)] BỂ LỌC NƯỚC THẢI BẰNG CÁC HẠT LỌC Bể lọc được dùng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng (và cả BOD) của nước thải sau khi qua xử lý sinh học hoặc hóa học Các hạt lọc thường dùng là cát, sỏi, than PHẦN VI XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HOÁ HỌC Trung hòa nước thải Phương pháp kết tủa Phương pháp oxy hoá khử Phương pháp quang xúc tác Phương pháp hấp phụ Khử trùng Ví dụ điển hình về sử dụng hóa chất... cơ Các hóa chất thường sử dụng trong q trình kết tủa Tên hóa chất Công thức Phèn nhôm Trọng lượng Trọng lượng riêng, lb/ft3 Khô Dung dòch Al2(SO4)3.18H2O 666,7 60 ÷ 75 78 ÷ 80 (49%) Al2(SO4)3.14H2O 594,3 60 ÷ 75 83 ÷ 85 (49%) Ferric chloride FeCl3 Ferric sulfate Fe2(SO4)3 400 Fe2(SO4)3.3H2O 454 Ferric sulfate (copperas) FeSO4.7H2O Vôi Ca(OH)2 162,1 84 ÷ 93 70 ÷ 72 278,0 62 ÷ 66 56 theo CaO 35 ÷ 50... xử lý cơ học để loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải nhờ hoạt động của các vi khuẩn Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay yếm khí mà người ta thiết kế các cơng trình khác nhau Tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng ao hồ có sẵn hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý Sơ lược về các q trình vi sinh trong việc xử lý nước thải Q trình hiếu khí và hiếu khí khơng... bột than hoạt tính: bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc Do than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng polyelectrolyte Bột than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Than hoạt tính sau khi sử dụng... nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cơ đặc bùn sinh học Khơng khí được thổi vào bể tạo nên các bọt khí, các bọt khí này kết với các hạt và nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ bằng các thiết bị gạt bọt Một số loại hóa chất như phèn nhơm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được thêm vào nước thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dể kết với các bọt khí... lắng sơ cấp là phương pháp xử lý duy nhất Trước khi vào bể lọc sinh học hoặc bể aeroten, hàm lượng chất lơ lửng trong nước khơng được q 150mg/l Thời gian lắng khi đó chọn khơng dưới 1,5 giờ Nếu hàm lượng chất lơ lửng cho phép lại trong nước đã lắng trên 150 mg/l (chẳng hạn khi xử lý nước thải ở cánh đồng lọc, cánh đồng tưới) thời gian lắng có thể giảm xuống 0,5 ¸ 1 giờ Bể lắng sơ cấp có thể có hình ... CÁC LOẠI Ơ NHIỄM NƯỚC Có nhiều cách phân loại nhiễm nước Hoặc dựa vào nguồn gốc gây nhiễm, nhiễm cơng nghệp, nơng nghiệp hay sinh hoạt Hoặc dựa vào mơi trường nước, nhiễm nước ngọt, nhiễm biển...Nguồn nước bị nhiễm có ảnh hưởng lớn đến hệ thuỷ sinh vật việc sử dụng nguồn nước vào mục đích cấp nước mỹ quan thành phố IV TÌNH TRẠNG Ơ NHIỄM NƯỚC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM Tình trạng nhiễm nước. .. chất nhiễm, nhiễm sinh học, hố học hay vật lý Ơ nhiễm sinh học nước Ơ nhiễm nước sinh học nguồn thải thị hay cơng nghiệp bao gồm chất thải sinh hoạt, phân, nước rửa nhà máy đường, giấy… Sự nhiễm