ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ,CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA
- Tên đề tài:
“ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU,THIẾT KẾ,CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA lạnh”
- Tên đề tài:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bằng công nghệ Plasma.
- Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Hệ thống xử lý nước 5m3/ngày.
- Nội dung chính của đồ án:
- Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp.
- Nghiên cứu công nghệ Plasma.
- Nghiên cứu thiết kế kết cấu mô hình thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải công nghiệp bằng công nghệ Plasma.
- Chế tạo và lắp ráp mô hình thực nghiệm.
- Điều chỉnh và chạy thử mô hình thực nghiệm.
- Lấy mẫu nước thải nhà máy công nghiệp, thử nghiệm, phân tích đánh giá và hiệu chỉnh hệ thống.
TÓM TẮT ĐỒ ÁN
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA.
Công nghệ Plasma đã có lâu đời nhưng hầu hết được dùng trong phòng thí nghiệm với áp suất thấp. Về việc ứng dụng công nghệ Plasma để xử lý nước thải khu công nghiệp thì chưa có tổ chức, trung tâm nào nghiên cứu thiết kế và chế tạo.
Hiện nay ở Việt nam, có rất nhiều phương pháp thường được ứng dụng riêng rẽ hoặc kết hợp để xử lý nước thải trong khu công nghiệp: phương pháp hóa lý, phương pháp oxy hóa bậc cao, phương pháp sinh học… Quá trình xử lý hóa lý với phương pháp keo tụ-tạo bông, tuyển nổi và hấp phụ thu được hiệu quả cao trong việc khử độ màu và giảm nồng độ BOD. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chi phí hóa chất cao và lượng bùn sinh ra lớn. Đối với phương pháp oxy hóa bậc cao, các chất oxy hóa thường được sử dụng là Chlorine (Cl2), Hydroxy Peroxide (H2O2), và Ozone (O3), với Cl2 được đánh giá là chất oxy hóa kinh tế nhất. Nhược điểm của phương pháp này là chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao. Bên cạnh đó, quá trình xử lý sinh học với bùn hoạt tính hiếu khí và kỵ khí cũng có thể được sử dụng để xử lý với hiệu quả cao, tuy nhiên nhược điểm chính là thời gian xử lý dài. Nhìn chung các phương pháp xử lý nước thải cổ điển thường có chi phí đầu tư cao và chiếm nhiều diện tích xây dựng do đó việc nghiên cứu và áp dụng phương pháp xử lý xanh sạch và hiệu quả như công nghệ Plasama là hết sức cần thiết.
Nghiên cứu được thực hiện gồm bốn giai đoạn là: (1) nghiên cứu lý thuyết về công nghệ Plasma, động lực học plasma, quá trình ion hóa và oxy hóa và phân hủy các tạp chất vô cơ, hữu cơ có trong nước thải, (2) đưa ra nhiều phương án thiết kế chế tạo mô hình xử lý thực nghiệm, phân tích ưu nhược điểm của từng phương án, và cuối cùng chọn phương án tối ưu dựa trên tiêu chí hiệu suất xử lý, tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, (3) tiến hành thí nghiệm với các điều kiện khác nhau: công suất tiêu hao (dòng điện, điện áp, tần số), kích thước hình dáng buồng Plasma, (4) phân tích đánh giá kết quả thí nghiệm và kết luận.
MỤC LỤC
Trang
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN ...................................................................................................................... i
LỜI CAM KẾT ............................................................................................................................. ii
LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................................. iii
TÓM TẮT ĐỒ ÁN ...................................................................................................................... iv
MỤC LỤC .................................................................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................................... vii
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ .................................................................................................. ix
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................ x
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ........................................................................................................... 1
1.1 ..... Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................... 1
1.2 ..... Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .......................................................................... 2
1.3 ..... Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.......................................................................................... 2
1.4 ..... Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...................................................................................... 2
1.4.1 .. Đối tượng nghiên cứu........................................................................................................ 2
1.4.2 .. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................................... 2
1.5 ..... Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................. 3
1.5.1 .. Cơ sở phương pháp luận.................................................................................................... 3
1.5.2 .. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể ................................................................................. 3
1.6 ..... Kết cấu của ĐATN............................................................................................................ 3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ................................................................... 4
2.1 Đặc điểm nguồn nước thải công nghiệp............................................................................ 4
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải cổ điển......................................................................... 7
2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học................................................................................................. 7
2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học............................................................................................... 9
2.2.3 Phương pháp xử lý hóa lý............................................................................................... 10
2.2.4 Phương pháp xử lý sinh học............................................................................................ 11
2.2.5 Công trình xử lý cặn nước thải........................................................................................ 12
2.2.6 Khử trùng nước thải........................................................................................................ 12
2.3 Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp........................................................ 12
2.3.1 Giới thiệu về nước thải trong khu công nghiệp hiện nay................................................. 12
2.3.2 Sơ đồ xử lý nước thải công nghiệp theo SBR (Sequencing Batch Reactor)...................... 14
2.3.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ......................................................................................... 15
2.3.4 Ưu và nhược điểm của công nghệ................................................................................... 16
2.4 Nghiên cứu công nghệ Plasma......................................................................................... 17
2.4.1 Định nghĩa...................................................................................................................... 17
2.4.2 Kết cấu của mô hình thực nghiệm................................................................................... 19
2.4.3 Thuyết minh sơ đồ mô hình............................................................................................ 19
2.4.4 Ưu điểm.......................................................................................................................... 20
2.4.5 Nhược điẻm.................................................................................................................... 20
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................................ 21
3.1...... Các định nghĩa cơ bản...................................................................................................... 21
3.1.1... Ion hóa............................................................................................................................. 21
3.1.2... Năng lượng Ion hóa.......................................................................................................... 21
3.1.3... Bậc Ion hóa...................................................................................................................... 21
3.2...... Sự tương tác giữa các hạt trong Plasma............................................................................. 23
3.2.1... Tiết diện hiệu dụng........................................................................................................... 23
3.2.2... Khoảng đường tự do trung bình........................................................................................ 24
3.2.3... Tần số va chạm................................................................................................................ 24
3.2.4... Va chạm đàn hồi.............................................................................................................. 24
3.2.5... Va chạm không đàn hồi................................................................................................... 24
3.3...... Quá trình tạo chất Oxi hóa............................................................................................... 25
3.3.1... Tạo Ozone........................................................................................................................ 25
3.3.2... Tạo H2O2 (Hiđrô Perôxít)................................................................................................. 25
3.3.3... Tạo gốc OH* có mức Oxi hóa mạnh................................................................................. 26
3.4...... Quá trình Oxi hóa............................................................................................................. 27
3.4.1... Oxi hóa vòng BenZene bằng OH*.................................................................................... 27
3.4.2... Oxi hóa vòng Benzene bằng Ozone................................................................................. 27
CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ CÔNG NGHỆ………….. 28
4.1...... Yêu cầu của đề tài và thông số thiết kế .......................................................................... 28
4.2...... Phương hướng và giải pháp thực hiện ............................................................................. 31
4.2.1... Phương án 1 ................................................................................................................... 31
4.2.2... Phương án 2 ................................................................................................................... 32
4.2.3... Phương án 3..................................................................................................................... 33
4.3...... Phân tích và chọn lựa phương án..................................................................................... 34
4.4...... Trình tự công việc tiến hành ........................................................................................... 34
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU CÔNG NGHIỆP BẰNG CÔNG NGHỆ PLASMA.................................................................................................... 35
5.1...... Số liệu thiết kế ban đầu.................................................................................................... 35
5.2...... Chọn vật liệu cho hệ thống............................................................................................... 35
5.3...... Tính toán cho hệ thống..................................................................................................... 35
5.3.1... Lưu lượng nước qua hệ thống........................................................................................... 35
5.3.2... Tính công suất bơm nước................................................................................................. 35
5.3.3... Khoảng cách giữa hai điện cực......................................................................................... 36
5.3.4... Nhiệt độ tại buồng Plasma................................................................................................ 37
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM ............................................................................. 38
6.1...... Chế tạo............................................................................................................................. 38
6.2...... Chạy thử nghiệm.............................................................................................................. 43
6.3...... Một số kết quả đạt được sau thử nghiệm.......................................................................... 45
KẾT LUẬN................................................................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 49
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1: Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu vào của trạm xử lý nước thải............... 4
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu ra của trạm xử lý nước thải.................. 6
Bảng 4.1: Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp 28
Bảng 5.1: Điều kiện để tạo ra tia lửa điện............................................................................ 36
Bảng 5.2: Bảng nhiệt độ một số loại Plasma....................................................................... 37
DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
Trang
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ xử lý nước thải công nghiệp theo SBR (Sequencing Batch Reactor) 15
Sơ đồ 2.2: Kết cấu mô hình thực nghiệm............................................................................. 20
Sơ đồ 6.1: Sơ đồ mạch điện buồng phát Plasma................................................................ 41
Hình 1.1: Nước thải ra sông chưa qua xử lý.......................................................................... 1
Hình 2.1: Sự hình thành nên dòng Plasma.......................................................................... 18
Hình 2.2: Kết cấu mô hình thực nghiệm............................................................................. 19
Hình 6.1: Mặt bích đế trước và sau khi gia công, lắp ráp................................................. 38
Hình 6.2: Trục đỡ trước và sau khi gia công, lắp ráp......................................................... 38
Hình 6.3: Vòng kẹp trước và sau khi chế tạo...................................................................... 39
Hình 6.4: Chân đỡ trước và sau khi chế tạo........................................................................ 39
Hình 6.5: Hộp bảo vệ trước và sao khi chế tạo.................................................................. 40
Hình 6.6: Ống thạch anh Ø = 25mm và Ø = 12mm........................................................... 40
Hình 6.7: Mô hình trước và sau khi hoàn tất...................................................................... 41
Hình 6.8: Bộ nguồn phát Plasma thật................................................................................... 42
Hình 6.9: Máy biến áp xoay chiều một pha........................................................................ 42
Hình 6.10: Mô hình thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh......................... 43
Hình 6.11: Chạy thử nghiệm với điện cực dài 40mm........................................................ 43
Hình 6.12: Chạy thử nghiệm với điện cực dài 10mm........................................................ 44
Hình 6.12: Ảnh nhìn từ trên xuống...................................................................................... 44
Hình 6.13: Mẫu nước máy trước và sau khi xử lý.............................................................. 45
Hình 6.14: Kết quả kiểm tra hàm lượng Colifrom tổng khi chưa xử lý........................... 45
Hình 6.15: Kết quả kiểm tra hàm lượng Ecoli và Colifrom tổng sau xử lý.................... 46
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Tính cấp thiết của đề tài.
Trong tình hình phát triển kinh tế thị trường ở nước ta hiện nay, các ngành công nghiệp phát triển rất mạnh sẽ kéo theo sự hình thành các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp. Sự tập trung lại của các nhà máy, xí nghiệp sẽ hình thành nên các khu công nghiệp. Các khu công nghiệp này một mặt giải quyết công ăn việc làm, phát triển kinh tế đất nước mặt khác lại phát thải ra các chất ô nhiễm làm ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của con người và môi trường tự nhiên.
Việc phát triển đất nước theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa phải đi đôi với phát triển bền vững. Trên tinh thần đó ngày 25/6/1998 bộ chính trị Đảng cộng sản Việt Nam đã ra chỉ thị số 36/CT-TW về công tác bảo vệ và giữ gìn môi trường sống của chúng ta. Do đó đòi hỏi các xí nghiệp, khu công nghiệp phải có hệ thống xử lý nhằm bảo vệ sức khỏe và môi trường sống.
Với nhiều vấn đề như vậy nên khi xây dựng một khu công nghiệp cần phải quan tâm đến các ảnh hưởng của khu công nghiệp tới môi trường. Cần phải xử lý các chất thải phát sinh gây ô nhiễm môi trường trước khi thải ra ngoài. Đặc biệt là nước thải từ các khu công nghiệp.
Hình 1.1 Nước thải ra sông chưa qua xử lý [nguồn internet]
Do vậy đề tài được đề xuất không chỉ nhằm giải quyết ô nhiễm trong khu công nghiệp mà còn góp phần bảo vệ môi trường khu vực xung quanh.
1.2 Ý nghĩ khoa học và thực tiễn của đề tài.
Trong thời đại ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp đã làm sản sinh ra nhiều chất thải độc hại làm ảnh hưởng đến môi trường, đặc biệt là nguồn nước. Để làm giảm thiểu sự ô nhiễm này trên thế giới hiện có rất nhiều các phương pháp xử lý nước thải, nhưng những phương pháp xử lý nước thải hiện có có nhược điểm là chi phí đầu tư cao, hệ thống phức tạp chiếm nhiều diện tích của nhà máy, tốn kém các hóa chất trong việc xử lý nước thải…vì vậy nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải bằng công nghệ Plasma có ý nghĩa vô cùng quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước thải.
Đây là phương pháp xử lý nước thải mới, khi đi vào hoạt động sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao vì có chi phí xây dựng hệ thống thấp, đặc biệt là chi phí vận hành rất thấp. Thiết kế hệ thống xử lý với chi phí thấp mà vẫn đảm bảo nước thải sau xử lý đạt têu chuẩn cho phép ra nguồn tiếp nhận. Ý nghĩa của luận văn không nằm ngoài mục tiêu đó nhằm góp một phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường sống của chúng ta.
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp với yêu cầu đặt ra nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải TCVN 5945-2005 cột B nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải gây ra.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nước thải của các nhà máy trong khu công nghiệp có lượng nước thải độc hại, khó phân hủy, nguy hại đến môi trường sống của sinh vật, thực vật và đặc biệt ảnh hưởng đến sức khỏe công đồng.
Nghiên cứu công nghệ Plasma.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu.
Trong phạm vi và giới hạn của một đề tài luận văn sinh viên thực hiện do đó chỉ giới thiệu tổng quan về một số công nghệ xử lý nước thải, sau đề xuất công nghệ xử lý mới, tính toán các thông số cơ bản để thiết kế hệ thống, tính kinh tế cho hệ thống đã chọn. Thời gian làm luận văn là 2,5 tháng từ 3-4-2012 đến 9-7-2012.
1.5 Phương pháp nghiên cứu.
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận.
Cơ sở của việc nghiên cứu đề tài là dựa trên những thành công từ việc dùng công nghệ Plasma để xử lý nước thải. Các tia plasma có khả năng ion hóa rất cao, chúng sẽ giúp ion hóa các chất có mùi và độc hại thành các phân tử không độc có thể thải ra môi trường.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể.
Phương pháp thu thập số liệu, tài liệu.
Phương pháp phân tích đánh giá.
Phương pháp thử nghiệm nhiều lần.
Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia.
1.6 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp.
Kết cấu của đồ án tốt nghiệp bao gồm bảy chương, trong đó chương một và hai là giới thiệu tổng quát về đề tài đang nghiên cứu, chương ba là cơ sở lý thuyết, chương bốn là phương hướng và giải pháp, chương năm là tính toán lý thuyết, chương sáu là kiểm nghiệm và chương bảy là phần kết.
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
2.1 Đặc điểm nguồn nước thải khu công nghiệp.
Nước thải của khu công nghiệp gồm hai loại chính: nước thải sinh hoạt từ các khu văn phòng và nước thải sản xuất từ các nhà máy sản xuất trong khu công nghiệp.Đặc tính nước thải sinh hoạt thường là ổn định so với nước thải sản xuất. Nước thải sinh hoạt ô nhiễm chủ yếu bởi các thông số BOD5, COD, SS, Tổng N, Tổng P, dầu mỡ - chất béo. Các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp chỉ xác định được ở từng loại hình và công nghệ sản xuất cụ thể. Nếu không xử lý cục bộ mà chảy chung vào đường cống thoát nước, các loại nước thải này sẽ gây ra hư hỏng đường ống, cống thoát nước. Vì vậy, yêu cầu chung đối với các nhà máy, xí nghiệp trong các khu công nghiệp cần phải xây dựng hệ thống xử lý sơ bộ nước thải để nước thải sau xử lý (đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005 mức C) thì mới cho xả thải vào hệ thống xử lý nước thải tập trung.
Thành phần và tính chất nước thải đầu vào.
Nước thải của các nhà máy trong KCN có nồng độ ô nhiễm cao. Thành phần tính chất nước thải rất khác nhau và được xử lý cục bộ đạt tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005, mức C trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung của KCN.Tuy nhiên trên thực tế nước thải sản xuất sau tiền xử lý thường không đạt tiêu chuẩn qui định.
Do vậy để nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN vận hành ổn định và đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra lấy thông số thiết kế là nước thải với nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào theo tiêu chuẩn TCVN 5945 – 2005 mức C, riêng chỉ tiêu BOD chọn giá trị thiết kế 500 mg/l, COD chọn giá trị thiết kế 600 mg/l.
Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu vào của Trạm xử lý nước thải [nguồn internet]
|
TT |
Thông số |
Đơn vị |
TCVN 5945 – 2005 - mức C |
|
1 |
Nhiệt độ |
0C |
45 |
|
2 |
pH |
- |
5 đến 9 |
|
3 |
Mùi |
- |
- |
|
4 |
Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) |
- |
- |
|
5 |
BOD5 (200C) |
mg/l |
500 |
|
6 |
COD |
mg/l |
600 |
|
7 |
Chất rắn lơ lửng |
mg/l |
200 |
|
8 |
Asen |
mg/l |
|
|
9 |
Thuỷ ngân |
mg/l |
0.01 |
|
10 |
Chì |
mg/l |
1.0 |
|
11 |
Cadimi |
mg/l |
|
|
12 |
Crom (VI) |
mg/l |
|
|
13 |
Crom (III) |
mg/l |
2 |
|
14 |
Đồng |
mg/l |
5 |
|
15 |
Kẽm |
mg/l |
5 |
|
16 |
Niken |
mg/l |
2 |
|
17 |
Mangan |
mg/l |
5 |
|
18 |
Sắt |
mg/l |
10 |
|
19 |
Thiếc |
mg/l |
5 |
|
20 |
Xianua |
mg/l |
|
|
21 |
Phenol |
mg/l |
1 |
|
22 |
Dầu mỡ khoáng |
mg/l |
10 |
|
23 |
Dầu động thực vật |
mg/l |
30 |
|
24 |
Clo dư |
mg/l |
- |
|
25 |
PCBs |
mg/l |
0.05 |
|
26 |
Hoá chất BVTV lân hữu cơ |
mg/l |
- |
|
27 |
Hoá chất BVTV Clo hữu cơ |
mg/l |
- |
|
28 |
Sunfua |
mg/l |
1 |
|
29 |
Florua |
mg/l |
15 |
|
30 |
Clorua |
mg/l |
1000 |
|
31 |
Amoni (tính theo Nitơ) |
mg/l |
15 |
|
32 |
Tổng Nitơ |
mg/l |
60 |
|
33 |
Tổng Phôtpho |
mg/l |
8 |
|
34 |
Coliform |
MPN/100ml |
- |
|
35 |
Tổng hoạt độ phóng xạ α |
Bq/l |
- |
|
36 |
Tổng hoạt độ phóng xạ β |
Bq/l |
- |
Chất lượng nước sau xử lý đạt cột A QCVN 24:2009/BTNMT (Kq = 0,9 và Kf = 1). Đảm bảo nguồn nước suối không bị ô nhiễm khi tiếp nhận nước thải của KCN (Theo bảng 2.2. Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu ra của Trạm xử lý nước thải)
Bảng 2.2: Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu ra của Trạm xử lý nước thải [nguồn internet]
|
STT |
Thông số |
Đơn vị |
QCVN 24:2009/ BTNMT (Cột A) |
|
1 |
Nhiệt độ |
0C |
40 |
|
2 |
pH |
- |
6 đến 9 |
|
3 |
Mùi |
- |
Không có chịu |
|
4 |
Màu sắc, Co-Pt ở pH = 7 |
|
20 |
|
5 |
BOD5 (20OC) |
mg/l |
30 |
|
6 |
COD |
mg/l |
50 |
|
7 |
Chất rắn lơ lửng |
mg/l |
50 |
|
8 |
Asen |
mg/l |
0.05 |
|
9 |
Thuỷ ngân |
mg/l |
0.005 |
|
10 |
Chì |
mg/l |
0.1 |
|
11 |
Cadimi |
mg/l |
0.005 |
|
12 |
Crom(VI) |
mg/l |
0.05 |
|
13 |
Crom(III) |
mg/l |
0.2 |
|
14 |
Đồng |
mg/l |
2 |
|
15 |
Kẽm |
mg/l |
3 |
|
16 |
Niken |
mg/l |
0.2 |
|
17 |
Mangan |
mg/l |
0 - 0.5 |
|
18 |
Sắt |
mg/l |
1 |
|
19 |
Thiếc |
mg/l |
0.2 |
|
20 |
Xianua |
mg/l |
0.07 |
|
21 |
Phenol |
mg/l |
0.1 |
|
22 |
Dầu mở khoáng |
mg/l |
5 |
|
23 |
Dầu động thực vật |
mg/l |
10 |
|
24 |
Clo dư |
mg/l |
1 |
|
25 |
PCBs |
mg/l |
0.003 |
|
26 |
Hoá chất bảo vệ thực vật :Lân hữu cơ |
mg/l |
0.3 |
|
27 |
Hoá chất bảo vệ thực vật: Clo hữu cơ |
mg/l |
0.1 |
|
28 |
Sunfua |
mg/l |
0.2 |
|
29 |
Florua |
mg/l |
5 |
|
30 |
Clorua |
mg/l |
500 |
|
31 |
Amoni(tính theo Nitơ) |
mg/l |
5 |
|
32 |
Tổng Nitơ |
mg/l |
15 |
|
33 |
Tổng phôtpho |
mg/l |
4 |
|
34 |
Coliform |
MPN/100ml |
3000 |
|
35 |
Xét nghiệm sinh học (Bioassay) |
|
|
|
36 |
Tổng hoạt độ phóng xạ a |
Bq/l |
0.1 |
|
37 |
Tổng hoạt độ phóng xạ b |
Bq/l |
1.0 |
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải cổ điển.
2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học:
Xử lý cơ học có nhiệm vụ loại bỏ các tạp chất không hòa tan có trong nước thải như , điều hòa lưu lượng, nồng độ các chất ô nhiễm có trong nước thải, cụ thể là:
- Loại bỏ hoặc cắt nhỏ những vật nổi lơ lửng có kích thước lớn có trong nước thải như mảnh gỗ, nhựa, rẻ rách, giấy, vỏ hoa quả…
- Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh…
- Loại bỏ phần lớn dầu mỡ.
Các công trình xử lý gồm:
2.2.1.1 Song chắn rác:
Song chắn rác thường đặt trước hệ thống xử lý nước thải hoặc có thể đặt tại các miệng xả trong các phân xưởng sản xuất nhằm giữ lại các tạp chất có kích thước lớn, đồng thời bảo vệ bơm, thiết bị, tránh tắc nghẽn đường ống, mương dẫn.
2.2.1.2 Lưới lọc:
Lưới lọc dùng để tách các chất lơ lửng có kích thước nhỏ, thu hồi lại các thành phần có thể sử dụng lại được, kích thước mắc lưới từ 0,5 ÷ 1 mm.
Lưới lọc thường bao bọc xung quanh khung rỗng hình trụ quay tròn hoặc đặt trên các khung hình dĩa.
2.2.1.3 Thiết bị nghiền, cắt vụn:
Thiết bị này vừa làm lưới chắn rác, vừa cắt và nghiền vụn thành các hạt hoặc các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải mà không làm tắc ống, không gây hại cho máy bơm nhưng việc lắp đặt thiết bị này thay cho song chắn rác và lưới chắn gây nhiều khó khăn cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tăng lên, loại cặn này hay gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và các thiết bị làm thoáng trong các bể Aerotank, chủ yếu là các đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào cánh tuabin làm hư hại và giãm công suất của các thiết bị cơ khí làm thoáng bề mặt. Vì vậy cần phải cân nhắc kĩ trước khi dùng.
2.2.1.4 Bể lắng cát:
Bể lắng cát đặt sau song chắn rác, lưới chắn, đặt trước bể điều hòa, trước bể lắng đợt I. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bổ cặn thô, nặng như cát, sỏi, mãnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn,…để bảo vệ các thiết bị cơ khí dể bị mài mòn, giãm cặn nặng ở các công đoạn xử lý tiếp theo.
2.2.1.5 Bể tách dầu mỡ:
Trên mạng lưới thu gom của đô thị có thể có các nhà máy công nghiệp xả nước thải có lẫn dầu mở, chất này sẽ bịt kín lỗ rỗng giữa các vật liệu lọc trong các bể sinh học. Để tách lượng dầu mở này, phải đặt thiết bị thu dầu trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa ở nhà máy.
2.2.1.6 Bể điều hoà:
Bể điều hòa được dùng để duy trì nồng độ và lưu lượng ổn định vào các công trình xử lý, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra, nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý phía sau.
Bể điều hòa được tiến hành sục khí hay khuấy trộn cơ khí để ngăn cản quá trình lắng của các hạt rắn.
2.2.1.7 Bể lắng:
Bểlắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải (bể lắng 1) hoặc cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình xử lý sinh học (bể lắng 2). Lắng các chất không tan ở dạng lơ lửng có trong nước thải theo nguyên tắc trọng lực. Bể lắng thường được bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học. Để tăng cường quá trình lắng ta thêm vào các chất keo tụ.
Bể lắng chia làm ba loại:
- Bể lắng đứng.
- Bể lắng ngang.
- Bể lắng ly tâm.
2.2.1.8 Bể lọc:
Lọc là một quá trình làm sạch nước thông qua lớp vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả vi sinh vật ra khỏi nước. Vật liệu lọc có thể sử dụng ở dạng hạt như sỏi, cát, than, xỉ. Có thể dùng nhiều loại vật liệu lọc tạo thành nhiều lớp để nâng cao hiệu quả lọc.
2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học:
Là các phương pháp dùng các phản ứng hoá học để chuyển các chất ô nhiễm thành các chất ít ô nhiễm hơn, chất ít ô nhiễm thành các chất không ô nhiễm. Ví dụ như dùng các chất oxi hoá như O3, H2O2, O2, Cl2 … để oxi hoá các chất hữu cơ, vô cơ có trong nước thải. Phương pháp này thường có giá thành xử lý cao nên có hạn chế sử dụng. Thường chỉ sử dụng khí trong nước thải tồn tại các chất hữu cơ, vô cơ khó phân huỷ sinh học. Thường áp dụng cho các loại nước thải như: nước thải rò rỉ rác, nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy, nước thải xi mạ…
2.2.2.1 Phương pháp trung hòa:
Nước thải của một số ngành công nghiệp, nhất là công nghiệp hóa chất, do các quá trình công nghệ có thể chứa các axit hoặc bazo, có khả năng gây ăn mòn vật liệu, ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải vì vậy cần phải thực hiện quá trình trung hòa nước thải.
Các quá trình trung hòa nước thải bao gồm:
- Trung hòa nước thải có tính axit, dùng các loại chất kiềm như: NaOH, KOH, NaCO3, NH4OH,…hoặc lọc qua các vật liệu trung hòa như CaCO3…
- Đối với nước thải có tính kiềm thì trung hòa bởi axit hoặc khí axit.
2.2.2.2 Phương pháp keo tụ:
Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hóa chất gọi là chất keo tụ để làm cho các hạt rất nhỏ kết dính lại với nhau thành những hạt lớn và lắng xuống.
Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào nước các chất keo tụ thích hợp như phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O), phèn sắt (FeSO4.7H2O). Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.
Để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm năng lượng, phải khuấy trộn đều hoá chất với nước thải. Thời gian lưu lại trong bể trộn khoảng 5 phút. Tiếp đó thời gian cần thiết để nước thải tiếp xúc với hoá chất cho đến khi bắt đầu lắng dao động khoảng 30 – 60 phút. Trong khoảng thời gian này các bông cặn được tạo thành và lắng xuống nhờ vào trọng lực.
2.2.2.3 Phương pháp oxy hóa khử:
Người ta đưa vào nước thải các chất có tính oxy hoá mạnh, các chất oxy hoá này biến đổi các chất có tính độc hại trong nước thành các chất có tính ít độc hơn và tách ra khỏi nước.
- Oxy hoá bằng Clo và các hợp chất của Clo:
Clo và các hợp chất chứa Clo hoạt tính là các chất oxy hoá thông dụng nhất. Người ta sử dụng chúng để tách hydro sunfua, hidro sunfit, các hợp chất metyl sunfit, phenol, xyanua, … ra khỏi nước thải.
- Oxy hoá bằng hydro peroxit( H2O2):
Hydro peroxyt còn gọi là nước oxy già, được dùng để oxy hoá các nitrit, các aldehyt, phenol, các chất thải chứa lưu huỳnh và chất nhuộm mạnh. Nó có thể hoạt động trong môi trường kiềm và axit.
- Oxy hoá bằng Ozon:
Quá trình Ozon hoá có thể loại bỏ khỏi nước thải các chất ô nhiễm như : phenol, sản phẩm dầu mỏ, hydro sunfua, chất tẩy nhuộm, chất hoạt động bề mặt, …
Độ hoà tan Ozon trong nước phụ thuộc vào pH và hàm lượng chất hoà tan trong nước. Một hàm lượng không lớn axit và muối trung tính sẽ làm tăng độ hoà tan của Ozon và ngược lại, sự có mặt của một lượng kiềm sẽ làm giảm độ hoà tan của Ozon vào nước.
2.2.2.4 Phương pháp điện hóa:
Cơ sở của sự điện phân gồm 2 quá trình: oxy hóa ở anod và khử ở catod, phương pháp này thuận lợi với nước thải có lưu lượng nhỏ, và ô nhiễm chủ yếu là do các chất hữu cơ và vô cơ đậm đặc.
2.2.3 Phương pháp xử lý hóa lý:
Phương pháp hóa lý được xử lý để loại khỏi dịch thải các hạt lơ lửng phân tán, các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan. Phương pháp xử lý hóa lý gồm các phương pháp: hấp thụ, trao đổi ion, trích ly, chưng cất, cô đặc,…
2.2.3.1 Phương pháp hấp phụ:
Quá trình hấp phụ là một quá trình thuận nghịch, nghĩa là chất hấp phụ có thể bị giả hấp và chuyển ngược lại vào chất thải. Các chất hấp phụ thường được sử dụng là các loại vật liệu xốp tự nhiên hay nhân tạo như tro, mẫu vụn than cốc, than bùn, silicagen,…Các chất hấp phụ này còn có khả năng tái sinh để tiếp tục sử dụng.
2.2.3.2 Phương pháp trao đổi ion:
Các chất cấu thành pha rắn, mà trên đó xảy ra sự trao đổi ion, gọi là ionit, các ionit có thể có nguồn gốc nhân tạo hay tự nhiên, có thể là chất hữu cơ hoặc vô cơ có thể tái sinh để xử dụng liên tục. Phương pháp này được sử dụng để loại các ion kim loại có trong nước thải
2.2.3.3 Phương pháp trích ly:
Trích ly là phương pháp tách chất bẩn hữu cơ chứa trong nước bằng cách trộn lẫn với dung môi nào đó, trong đó chất hữu cơ hòa tan vào dung môi tốt hơn vào nước.
2.2.3.4 Phương pháp tuyển nổi:
Tách các chất rắn tan hoặc không tan có tỉ trọng nhỏ hơn chất lỏng, tách các loại dầu mỡ, chất nổi có lớp màng phủ bề mặt ngăn cản quá trình hấp phụ oxi từ không khí, các chất này có thể gây ra làm kín các lỗ của vật liệu lọc, phá hủy cấu trúc bùn hoạt tính, gây khó khăn cho quá trình lên men cặn.
Phân biệt các phương pháp tuyển nổi:
Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học.
Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun, qua các tấm xốp)
Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước)
Tuyển nổi điện, sinh học, hóa học.
2.2.3.5 Chưng bay hơi:
Là chưng nước thải để các chất hoà tan trong đó cùng bay hơi lên theo hơi nước. Khi ngưng tụ, hơi nước và chất bẩn dễ bay hơi sẽ hình thành các lớp riêng biệt và do đó, dễ dàng tách các chất bẩn ra.
2.2.3.6 Tách bằng màng:
Là phương pháp tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua. Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác ngày càng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải.
2.2.4 Phương pháp xử lý sinh học:
Phương pháp xử lí sinh học là sử dụng khả năng sống, hoạt động của vi sinh vật để phân huỷ các chất bẩn hữu cơ có trong nước thải.
Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy) hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy).
Quá trình xử lý sinh học gồm các bước:
Chuyển hoá các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể khí và thành các vỏ tế bào vi sinh
Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ trong nước thải
Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng.
2.2.4.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên:
Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hòa tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử lí nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…).
2.2.4.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo:
Là tách các chất bẩn bằng các bể lọc nhân tạo như: bể lọc sinh học, bể hiếu khí bùn hoạt tính,bể sinh học kị khí...
2.2.5 Công trình xử lý cặn nước thải:
Trên các trạm xử lý thường có một khối lượng cặn rất lớn từ song chắn rác, bể lắng I, bể lắng II,... Cặn lắng trong bể lắng I gọi là cặn tươi. Các loại cặn sau khi cho qua bể nén bùn để giảm độ ẩm và thể tích thì chuyển đến các công trình xử lý cặn.
Công trình xử lí cặn nước thải bao gồm một số bể như: bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể mêtan...
2.2.6 Khử trùng nước thải :
Nước thải sau khi đi ra khỏi bể lắng đợt II sẽ đi vào khối khử trùng trước khi được thải ra nguồn tiếp nhận.
Khử trùng nước thải là nhằm mục đích phá huỷ, tiêu diệt các loại vi khuẩn gây bệnh nguy hiểm hoặc chưa được hoặc không thể khử bỏ trong quá trình xử lí nước thải.
Một số chất dùng để khử trùng nước thải bằng: Clorua vôi, Clo nước, Ozon, . . .
2.3 Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải công nghiệp.
2.3.1 Giới thiệu về nước thải trong khu công nghiệp hiện nay.
Cả nước hiện nay có khoảng trên 200 khu công nghiệp (KCN), khu chế xuất đã được chính phủ phê duyệt, chưa kể đến các cụm công nghiệp và các làng nghề do địa phương thành lập. Các KCN có quy mô thường là 100 ha đến 1000 ha rải rác khắp các tỉnh thành trong nước. Trong quá trình hoạt động sẽ phát sinh nguồn nước thải cần xử lý để tránh gây ô nhiễm môi trường.................................
..........................................................................
KẾT LUẬN
Kết quả của quá trình nghiên cứu đã đưa ra một giải pháp mới, một công nghệ mới, xanh sạch xử lý nước thải. Từ kết quả nghiên cứu, tạo điều kiện cho sinh viên Khoa Môi trường tiếp cận với một công nghệ mới; dùng cho sinh viên thực tập, thí nghiệm và phát triển. Ngoài ra, mô hình thực nghiệm hệ thống xử lý nước thải giáo dục cho sinh cho viên khoa Cơ khí Chế tạo và khoa Vật lý về việc ứng dụng kiến thức chuyên ngành để giải quyết vấn đề cấp bách của xã hội; môi trường xanh, sạch, tiết kiệm năng lượng
