- 1 - MỤC LỤC MỤC LỤC ........................................................................................................................... 1 PHẦN 1: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI ................................................................ 3 CHƯƠNG 1. Những khái niệm cơ bản.......................................................................... 3 1.1. Thành phần, cấu trúc và tiêu chuẩn về chất lượng môi trường không khí ............... 3 1.2. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí ......................................................... 6 1.3. Các tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí .................................................... 10 1.4. Ô nhiễm thứ cấp ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu .................................................. 16 CHƯƠNG 2. Các giải pháp phòng chống và xử lý ô nhiễm không khí .................. 22 2.1. Giải pháp quy hoạch .................................................................................................. 22 2.2. Giải pháp cách li vệ sinh ........................................................................................... 22 2.3. Giải pháp công nghệ kỹ thuật ................................................................................... 23 2.4. Giải pháp thông gió...................................................................................................... 23 2.5. Giải pháp xử lý chất thải ngay tại nguồn.................................................................. 26 CHƯƠNG 3. Các phương pháp và thiết bị xử lý bụi ................................................ 27 3.1. Khái niệm chung về bụi – phân loại bụi................................................................... 27 3.2. Các phương pháp xử lý bụi ....................................................................................... 28 CHƯƠNG 4. Các phương pháp xử lý hơi và khí độc ................................................ 45 4.1. Khái quát chung ......................................................................................................... 45 4.2. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp hấp thụ............................................................ 45 4.3. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp hấp phụ ........................................................... 50 4.4. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp thiêu đốt ......................................................... 55 4.5. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp ngưng tụ ......................................................... 58 PHẦN 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ......................................................... 60 CHƯƠNG 5. Một số vấn đề cơ bản liên quan đến nước thải .................................. 60 5.1. Nguồn gốc, lưu lượng và thành phần nước thải .......................................................... 60 5.2. Một số chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng trong nước thải ................................................. 65 5.3. Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước ............................................................. 67 CHƯƠNG 6. Các phương pháp xử lý nước thải ....................................................... 69 6.1. Các bước và phương pháp xử lý nước thải và bùn cặn trong nước thải................. 69
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
4.2. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp hấp thụ ............................................................ 45
4.3. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp hấp phụ ........................................................... 50
4.4. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp thiêu đốt ......................................................... 55
4.5. Xử lý khí và hơi bằng phương pháp ngưng tụ ......................................................... 58
PHẦN 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ......................................................... 60
CHƯƠNG 5. Một số vấn đề cơ bản liên quan đến nước thải .................................. 60
5.1. Nguồn gốc, lưu lượng và thành phần nước thải .......................................................... 60
5.2. Một số chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng trong nước thải ................................................. 65
5.3. Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ nguồn nước ............................................................. 67
CHƯƠNG 6. Các phương pháp xử lý nước thải ....................................................... 69
6.1. Các bước và phương pháp xử lý nước thải và bùn cặn trong nước thải ................. 69
- 2 -
6.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải .......................................................... 77
6.3. Công trình xử lý bùn cặn ......................................................................................... 100
CHƯƠNG 7. Các ví dụ xử lý nước thải ..................................................................... 103
7.1. Qui trình xử lý nước thải thành phố ....................................................................... 103
7.2. Qui trình xử lý nước thải bệnh viện ........................................................................ 104
7.3. Qui trình xử lý nước thải công nghiệp thuộc da .................................................... 106
7.4. Qui trình xử lý nước thải nhà máy giấy.................................................................. 108
7.5. Qui trình xử lý nước thải nhà máy bia .................................................................... 110
7.6. Qui trình xử lý nước thải nhà máy đường .............................................................. 111
PHẦN 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN .............................................. 113
CHƯƠNG 8. Nguồn gốc, phân loại chất thải rắn đô thị ......................................... 113
8.1. Đại cương về chất thải rắn ...................................................................................... 113
8.2. Nguồn phát sinh, phân loại chất thải rắn đô thị ..................................................... 115
8.3. Lượng chất thải rắn đô thị phát sinh ....................................................................... 117
8.4. Thành phần của chất thải rắn .................................................................................. 118
8.5. Tính chất của chất thải rắn ...................................................................................... 120
8.6. Chất thải rắn nguy hại.............................................................................................. 124
CHƯƠNG 9. Thu gom, tập trung và vận chuyển chất thải rắn ............................ 126
9.1. Thu gom chất thải rắn .............................................................................................. 126
9.2. Chọn tuyến đường thu gom vận chuyển................................................................. 130
9.3. Trạm trung chuyển ................................................................................................... 132
CHƯƠNG 10. Xử lý chất thải rắn đô thị .................................................................. 135
10.1. Cơ sở lựa chọn phương pháp xử lý....................................................................... 135
10.2. Các phương pháp xử lý chất thải rắn .................................................................... 135
10.3. Thu hồi, tái chế và tái sử dụng chất thải rắn đô thị.............................................. 151 TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 135
- 3 -
PHẦN 1: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI CHƯƠNG 1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. THÀNH PHẦN, CẤU TRÚC VÀ TIÊU CHUẨN VỀ CHẤT LƯỢNG MÔI
TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
1.1.1. Thành phần khí quyển
Khí quyển là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước. Hơi nước thường được
đánh giá theo độ ẩm (% ). Còn không khí khô chưa bị ô nhiễm có thành phần chủ yếu
khoảng 78% Nitơ, 21% Oxy và khoảng 1% các khí ô nhiễm khác như CO2, CO, SO2,
NO,…
Nhưng thực tế thành phần của không khí đã bị thay đổi khá lớn do các hoạt
động của con người thải ra nhiều loại khí thải khác nhau trong quá trình sản xuất và
sinh hoạt nên hàm lượng các chất ô nhiễm tăng lên đáng kể, ảnh hưởng trực tiếp đến
đời sống con người.
1.1.2. Cấu trúc khí quyển
Khí quyển của Trái Đất có đặc điểm phân tầng rõ rệt:
- Tầng đối lưu (0-10km): là lớp không khí sát bề mặt Trái Đất. Chất lượng không khí ở đây sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người. Tầng đối lưu hầu như trong suốt đối với bức xạ sóng ngắn của Mặt Trời, nhưng thành phần hơi nước trong tầng này hấp thụ rất mạnh tia phản xạ sóng dài từ bề mặt
đất, từ đó sinh ra sự xáo trộn không khí theo chiều đứng, hình thành ngưng tụ hơi nước và xảy ra các hiện tượng mây, mưa, gió, bão,... Tầng này chịu sự bức xạ nhiệt từ bề mặt trái đất rất lớn, nên nhiệt độ sẽ giảm theo độ cao, khoảng 0,5-0,60C/100m.
-60oC
Tầng trung lưu
Tầng bình lưu
50km
10km
-100oC
1200oC
0oC
27oC Nhiệt độ(oC)
Tầng đối lưu
90km
Độ cao (km)
Tầng nhiệt
Hình 1.1. Phân tầng khí quyển
- 4 -
- Tầng bình lưu (10-50km): Tầng này tập trung khá nhiều hàm lượng khí ozon, hình
thành tầng ozon, nó hấp thụ mạnh các tia tử ngoại của Mặt Trời trong vùng 220-
330nm, vì thế nhiệt độ không khí dừng lại, không giảm nữa, đến độ cao 20-25km lại
bắt đầu tăng và đạt trị số khoảng 0oC ở độ cao 50km.
- Tầng trung lưu (50-90km): Ở đây còn gọi là tầng ion (tầng điện ly). Dưới tác dụng
của tia tử ngoại sóng cực ngắn, các phân tử bị ion hóa:
O + hν → O+ + e
O2+ hν → O2+
+ e
Trong tầng này nhiệt độ không khí giảm dần theo tỷ lệ bậc nhất với độ cao và
đạt trị số khoảng -100oC, nhiệt độ của khí quyển thấp nhất ở độ cao khoảng 85÷90km.
- Tầng nhiệt (>90km): Đây là tầng trên cùng của khí quyển, không khí rất loãng với
mật độ phân tử 1013 phân tử/cm3, trong lúc ở mặt biển có mật độ 5x1019phân tử/cm3.
Nhiệt độ trong tầng nhiệt sẽ tăng theo chiều cao và đạt trị số khoảng 1200oC ở độ cao
700 km.
1.1.3. Đơn vị đo và tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí
a. Đơn vị đo:
Để đánh giá hàm lượng chất ô nhiễm trong môi trường không khí người ta
thường xác định khối lượng của chất ô nhiễm chiếm bao nhiêu so với khối không khí.
Ví dụ: trong 1m3 không khí thì chất ô nhiễm nhiễm sẽ chiếm bao nhiêu cm3.
- Đối với các khí ô nhiễm thường đo bằng đơn vị phần trăm (%), phần triệu (ppm),
phần tỷ (ppb), hoặc cm3/m3, mg/ m3, mg/l,...
- Đối với bụi, thường xác định trọng lượng của nó chứa trong 1 m3 không khí, nên có
đơn vị đo là mg/ m3, g/ m3,..
b. Tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí :
Các chất ô nhiễm trong môi trường sẽ ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe của
con người, do vậy nhằm đảm bảo sức khỏe con người và bảo toàn các hệ sinh thái, cơ
quan bảo vệ môi trường qui định các chất ô nhiễm thải vào môi trường không được
vượt quá giới hạn cho phép, nó được biểu hiện qua nồng độ giới hạn cho phép, nồng
độ này thường được thay đổi cho phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế xã hội của
từng khu vực.
- 5 -
Bảng 1.1. Một số giá trị nồng độ giới hạn cho phép của một số khí ô nhiễm:
- Mét khối khí thải chuẩn (Nm3) là mét khối khí thải ở nhiệt độ 250C và áp suất tuyệt
đối 760 mm thủy ngân.
- Cột A quy định nồng độ của bụi và chất vô cơ làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép
trong khí thải công nghiệp đối với các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ
công nghiệp hoạt động trước ngày 16 tháng 01 năm 2007, với thời gian áp dụng đến
ngày 31 tháng 12 năm 2014.
- Cột B quy định nồng độ của bụi và chất vô vơ làm cơ sở tính giá trị tối đa cho phép
trong khí thải công nghiệp đối với:
+ Các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp hoạt động kể từ ngày 16 tháng 01 năm 2007.
+ Tất cả các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp với thời gian áp dụng kể từ ngày 01 tháng 01 năm 2015.
- 6 -
1.1.4. Sự ô nhiễm môi trường không khí
Sự ô nhiễm môi trường không khí là quá trình thải các chất ô nhiễm vào môi
trường làm cho nồng độ của chúng trong môi trường vượt quá tiêu chuẩn cho phép,
ảnh hưởng đến sức khỏe con người, các động thực vật, cảnh quan và hệ sinh thái.
Như vậy, các chất ô nhiễm thải vào môi trường mà nồng độ của chúng chưa
vượt quá giới hạn cho phép, chưa ảnh hưởng đến đời sống sản xuất của con người và
hệ sinh thái thì có thể xem là chưa ô nhiễm môi trường.
Do vậy, cần phải xác định nồng độ của các chất ô nhiễm trong môi trường rồi
so với tiêu chuẩn cho phép để xác định môi trường đã bị ô nhiễm hay chưa, hoặc ô
nhiễm gấp mấy lần tiêu chuẩn cho phép.
1.2. CÁC NGUỒN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
1.2.1. Phân loại
Hiện nay sự ô nhiễm môi trường không khí có thể do nhiều nguyên nhân khác
nhau, chúng rất đa dạng và khó kiểm soát. Để nghiên cứu và xử lý có thể phân thành
các loại nguồn như sau:
* Theo nguồn gốc phát sinh:
- Nguồn tự nhiên: do các hiện tượng thiên nhiên gây nên.
- Nguồn nhân tạo: do các hoạt động của con người gây nên.
* Theo đặc tính hình học:
- Nguồn điểm: ống khói của các nguồn đốt riêng lẻ, của các nhà máy,...
- Nguồn đường: tuyến giao thông.
- Nguồn mặt: bãi rác, hồ ô nhiễm.
* Theo độ cao:
- Nguồn cao: Cao hơn hẳn các công trình xung quanh (ngoài vùng bóng rợp khí động).
- Nguồn thấp: Xấp xỉ hoặc thấp hơn các công trình xung quanh.
* Theo nhiệt độ:
- Nguồn nóng: Nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Nguồn lạnh: Nhiệt độ thấp hơn hoặc xấp xỉ bằng nhiệt độ môi trường xung quanh.
Chỉ cần qua sự phân loại như vậy là ta có thể biết được quá trình ô nhiễm của
các nguồn gây ra đối với môi trường như thế nào. Trên cơ sở đó sẽ có biện pháp hữu
- 7 -
hiệu nhất để xử lý và tránh được mức độ nguy hiểm của chúng gây ra đối với cuộc
sống của con người.
1.2.2. Nguồn ô nhiễm do thiên nhiên
Gió thổi sẽ tung bụi đất đá từ bề mặt đất vào không khí, hiện tượng này thường
xảy ra ở những vùng đất trống không có cây cối che phủ, đặc biệt là các vùng sa mạc,
chúng có thể mang chất ô nhiễm đi rất xa, gây ô nhiễm cho cả nhiều khu vực.
Những nơi ẩm thấp sẽ là môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển
mạnh, đến khi trời khô hanh chúng sẽ phát tán theo gió vào môi trường rồi thâm nhập
vào cơ thể người qua con đường hô hấp, gây ra các bệnh về da, mắt và đường tiêu hóa.
Núi lửa hoạt động đã mang theo nhiều nham thạch và hơi khí độc từ lòng đất
vào môi trường, đặc biệt là các khí SO2 , CH4
và H2S.
Rừng bị cháy nhiều chất độc hại bốc lên và lan tỏa ra một khu vực rộng lớn.
Những chất độc hại đó là: khói, tro bụi, các hydrocacbon không cháy, khí SO2 , CO
,
NOx .
Sự phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ, các xác chết động thực vật sẽ tạo ra
nhiều mùi hôi và khí độc đối với sức khỏe con người. Sản phẩm phân hủy thường sinh
ra là H2S, NH3 , CO2
, CH4 và sunfua.
Sự phát tán phấn hoa, bụi muối biển, bụi phóng xạ trong tự nhiên,... đều là
những tác nhân không có lợi cho cuộc sống của con người và các sinh vật.
Tổng khối lượng chất thải do thiên nhiên sinh ra là rất lớn, nhưng nó thường
phân bố đều trong không gian bao la nên nồng độ của nó không cao, vả lại con người
sống ở đâu thì đã thích nghi với môi trường tự nhiên ở đó, do vậy sự ảnh hưởng của
chúng đối với cuộc sống của con người là không đáng kể, nhưng các hoạt động của
con người làm gia tăng thêm hàm lượng chất ô nhiễm vào môi trường thì sự ảnh
hưởng sẽ rất nghiêm trọng.
1.2.3. Các nguồn ô nhiễm nhân tạo
Hầu hết các hoạt động của con người đều tạo ra chất thải, chất ô nhiễm vào môi
trường, đặc biệt là trong sinh hoạt, công nghiệp và giao thông.
a. Nguồn thải do sinh hoạt
- 8 -
Hằng ngày con người đã sử dụng một khối lượng khá lớn các nhiên liệu đốt như
than, củi, dầu, khí đốt để đun nấu và phục vụ cho các mục đích khác. Trong quá trình
cháy chúng sẽ tiêu thụ oxy của khí quyển, đồng thời tạo ra nhiều khói bụi, khí CO,
CO2,... Những chất thải này thường tập trung trong không gian nhỏ hẹp (nhà bếp), sự
thoát khí ra ngoài chậm chạp nên tạo ra nồng độ lớn trong không gian sống của con
người.
Ngoài ra, các hoạt động sinh hoạt của con người còn tạo ra nhiều rác thải, thức
ăn hoa quả thừa, là môi trường thuận lợi cho các vi trùng gây bệnh phát triển, trong
quá trình phân hủy sẽ gây ra nhiều mùi hôi, chúng có thể phát tán vào môi trường theo
gió và vào cơ thể người theo đường hô hấp.
Vì vậy, trong sinh hoạt cần có biện pháp thông thoáng hợp lý, vệ sinh sạch sẽ
để có một môi trường sống trong lành hơn.
b. Nguồn thải do giao thông vận tải
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, con người đã tạo ra nhiều thiết bị máy
móc cơ giới, thể hiện bằng những dòng xe cộ nườm nượp trên đường phố, chúng chạy
bằng xăng dầu nên sinh ra nhiều khói, các khí CO, CO2, NO và HC ,... sự ảnh hưởng
này phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của xe cộ lưu thông trên đường. Xăng pha chì
cũng là một tác nhân ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người.
Khi xe lưu thông trên đường phố sẽ tung bụi đất đá từ bề mặt đường vào môi
trường không khí, điều này phụ thuộc chủ yếu vào mức độ vệ sinh và sự thông thoáng
của phố phường.
Nguồn giao thông có đặc điểm là phát tán theo dạng tuyến, là nguồn thấp, nên
sự ảnh hưởng của nó tập trung chủ yếu ở khu vực dân cư ở hai bên đường phố, do vậy
cần phải có biện pháp trồng cây xanh để ngăn cản bớt sự phát tán chất ô nhiễm tới các
công trình hai bên.
c. Nguồn thải do sản xuất công nghiệp
Một xu hướng đi ngược với chất lượng môi trường là quá trình đô thị hóa, công
nghiệp hóa, đó là quá trình giảm bớt diện tích cây xanh và sông hồ, thế vào đó là
những ngôi nhà cao tầng, những nhà máy công nghiệp với các ống khói tuôn thải nghi
- 9 -
ngút các chất ô nhiễm khác nhau làm cho chất lượng môi trường không khí ở khu đô
thị ảnh hưởng rất lớn.
Các chất thải của khu công nghiệp rất đa dạng, sự ảnh hưởng của chúng đến
môi trường cũng khác nhau, do đó để nghiên cứu thì cần xét cụ thể cho từng loại nhà
máy.
- Nhà máy nhiệt điện: Thường dùng than và dầu để chuyển nhiệt năng thành điện năng
nên trong quá trình cháy thường sinh ra nhiều khí độc và tạo ra một lượng tro bụi lớn
(khoảng 10-30 mg/m3). Các bãi than, các băng tải của nhà máy đều là nguồn gây ô
nhiễm nặng. Đặc điểm chính của nhà máy nhiệt điện là có ống khói thải cao (80-
250m) nên sự phát tán của chất ô nhiễm có thể đi xa đến 15 km, sự ô nhiễm lớn nhất là
ở cách ống khói khoảng 2 đến 5 km theo chiều gió.
- Nhà máy hóa chất: Thường sinh ra nhiều loại chất độc hại ở thể khí và rắn. Các chất
này khi phát tán trong môi trường có thể hóa hợp với nhau tạo thành các chất thứ cấp
rất nguy hại đối với môi trường. Nhà máy ít khi có ống khói thải cao (thường dưới
50m), chủ yếu thải qua cửa mái, cửa sổ và cửa ra vào; chất thải có nhiệt độ thấp nên sự
ô nhiễm chủ yếu tập trung tại những khu vực lân cận nhà máy.
- Nhà máy luyện kim: Các chất ô nhiễm sinh ra gồm rất nhiều khí độc (COx, NOx, SO2,
H2S, HF,...) và bụi với các kích cỡ khác nhau do quá trình cháy nhiên liệu, quá trình
tuyển quặng, sàng, lọc, đập nghiền,... Nhiệt độ khí thải khá cao (300-400oC, có khi đến
800oC hoặc hơn nữa), đồng thời với ống khói thải cũng khá cao (80 - 200m) nên tạo
điều kiện cho các chất ô nhiễm khuếch tán đi lên và bay xa, gây ô nhiễm trong cả một
không gian rộng lớn.
- Nhà máy vật liệu xây dựng: Đó là các nhà máy như xi măng, gạch ngói, vôi, xưởng
bê tông,... chúng thường sinh ra nhiều khói, bụi đất đá và các khí CO, NOx, SO2,... Sự
ô nhiễm của các nhà máy này chủ yếu phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, mức độ xử
lý chất thải trước khi thải vào môi trường; nhưng hiện nay có nhiều vùng nông thôn
còn tồn tại nhiều lò gạch, ngói, vôi với cách thức đốt thủ công nên gây ô nhiễm rất lớn,
ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người và năng suất cây trồng, vật nuôi ở khu
vực đó.
- 10 -
1.3. CÁC TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ
Có thể nói các chất ô nhiễm trong môi trường tồn tại ở rất nhiều dạng khác
nhau, nhưng có thể được xếp thành 2 loại chính sau:
- Khí : SOx, NOx, COx, H2S,... và các hơi độc.
- Rắn : tro, bụi, khói và các Sol khí.
1.3.1. Các khí gây ô nhiễm môi trường không khí
a. Khí COx: (CO: cacbon monoxit; CO2: cacbon dioxit).
COx là khí không màu, không mùi và không vị. Sinh ra do quá trình cháy không
hoàn toàn của các nhiên liệu có chứa cacbon (than, củi, dầu):
C + O2 → COx
- Với CO : Trữ lượng sinh ra hàng năm là 250 triệu tấn / năm. Hàm lượng CO trong
không khí không ổn định, chúng thường biến thiên nhanh nên rất khó xác định được
chính xác.
Khi CO thâm nhập vào cơ thể người theo con đường hô hấp, chúng sẽ tác dụng
thuận nghịch với oxy hemoglobin (HbO2) tách oxy ra khỏi máu và tạo thành
cacboxyhemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của máu và gây ngạt:
HbO2 + CO HbCO + O2
CO tác dụng với Hb mạnh gấp 250 lần so với O2.
Triệu chứng của con người khi bị nhiễm bởi CO thường bị nhức đầu, ù tai,
chóng mặt, buồn nôn, mệt mỏi. Nếu bị lâu sẽ có triệu chứng đau đầu dai dẳng, chóng
mặt, mệt mỏi, sút cân. Nếu bị nặng sẽ bị hôn mê, co giật, mặt xanh tím, chân tay mềm
nhũn, phù phổi cấp.
Thực vật ít nhạy cảm với CO, nhưng khi nồng độ cao (100 - 10.000ppm) sẽ làm
xoắn lá cây, chết mầm non, rụng lá và kìm hãm sự sinh trưởng của cây cối.
- Với CO2 : có lợi cho cây cối phát triển trong quá trình quang hợp nhưng gây nên hiệu
ứng nhà kính làm nóng bầu khí quyển của Trái Đất.
b. Khí SOx : (SO2: Sunfua dioxit; SO3: Sunfua trioxit).
Chủ yếu là SO2, là khí không màu, có vị hăng cay, mùi khó chịu. SO2 trong
không khí có thể biến thành SO3 dưới ánh sáng Mặt Trời khi có chất xúc tác.
- 11 -
Chúng được sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, đặc
biệt là trong công nghiệp có nhiều lò luyện gang, lò rèn, lò gia công nóng.
Hàm lượng lưu huỳnh thường xuất hiện nhiều trong than đá (0,2-0,7%) và dầu
đốt (0,5-4%), nên trong quá trình cháy sẽ tạo ra khí SO2:
S + O2 → SO2
Trữ lượng của SO2 là khoảng 132 triệu tấn/ năm, chủ yếu là do đốt than và sử
dụng xăng dầu.
SO2 sẽ kích thích tới cơ quan hô hấp của người và động vật, nó có thể gây ra
chứng tức ngực, đau đầu, nếu nồng độ cao có thể gây bệnh tật và tử vong.
Trong không khí SO2 gặp nước mưa dễ chuyển thành axit Sulfuric (H2SO4).
Chúng sẽ làm thay đổi tính năng vật liệu, thay đổi màu sắc công trình, ăn mòn kim
loại, giảm độ bền sản phẩm đồ dùng.
Thực vật khi tiếp xúc với SO2 sẽ bị vàng lá, rụng lá, giảm khả năng sinh trưởng
và có thể bị chết.
c. Khí NOx: (NO: nitric oxit ; NO2: nitơ dioxit).
NOx thường xuất hiện nhiều trong giao thông và công nghiệp. Trong không khí
nitơ và ôxy có thể tương tác với nhau khi có nguồn nhiệt cao > 1100oC và làm lạnh
nhanh để tránh phân hủy:
N2 + xO2 ℃⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 2NOx
Trữ lượng NOx sinh ra khoảng 48 triệu tấn / năm (chủ yếu là NO2).
NO2 là khí có màu nâu, khi nồng độ ≥ 0,12 ppm thì có thể phát hiện thấy mùi.
NOx sẽ làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm cứng vải tơ, ni lông và gây han rỉ
kim loại.
Tùy theo nồng độ mà NO2 mà cây cối sẽ bị ảnh hưởng ở những mức độ khác
nhau:
- Nồng độ khoảng 0,06 ppm → có thể gây bệnh phổi cho người nếu tiếp xúc lâu dài.
- Nồng độ khoảng 0,35 ppm → thực vật sẽ bị ảnh hưởng trong khoảng 1 tháng.
- Nồng độ khoảng 1 ppm → thực vật sẽ bị ảnh hưởng trong khoảng 1 ngày.
푙à푚푙ạ푛ℎ푛ℎ푎푛ℎ
- 12 -
- Nồng độ khoảng 5 ppm → có thể gây tác hại đến cơ quan hô hấp sau vài phút
tiếp xúc.
- Nồng độ khoảng 15 – 50 ppm → gây ảnh hưởng đến tim, phổi, gan sau vài
giờ tiếp xúc.
- Nồng độ khoảng 100 ppm → có thể gây chết người và động vật sau vài phút tiếp xúc.
Với NO2 là tác nhân gây ra hiện tượng khói quang hóa.
d. Khí H2S:
H2S còn gọi là Sunfur hydro, là khí không màu, có mùi trứng thối.
H2S sinh ra do quá trình hủy các chất hữu cơ, các xác chết động thực vật, đặc
biệt là ở các bãi rác, khu chợ, cống rãnh thoát nước, sông hồ ô nhiễm và hầm lò khái
thác than.
Trữ lượng H2S sinh ra khoảng 113 triệu tấn / năm (mặt biển ≈ 30 tiệu tấn, mặt
đất ≈ 80 triệu tấn, sản xuất công nghiệp ≈ 3 triệu tấn).
H2S có tác hại là gây rụng lá cây, thối hoa quả và giảm năng suất cây trồng.
Đối với con người, khi tiếp xúc với H2S sẽ cảm thấy khó chịu, nhức đầu, buồn
nôn và mệt mỏi. Nếu tiếp xúc lâu sẽ làm mất khả năng nhận biết của khứu giác, từ đó
tổn hại đến hệ thần kinh khứu giác và rối loạn đến khả năng hoạt động bình thường
của các tuyến nội tiết trong cơ thể, cuối cùng dẫn đến bệnh thần kinh hoảng hốt thất
thường. Ngoài ra nó còn kích thích tim đập nhanh, huyết áp tăng cao khiến những người
mắc bệnh tim càng nặng thêm.
- Ở nồng độ 150 ppm sẽ gây tổn thương đến cơ quan hô hấp.
- Ở nồng độ 500 ppm sẽ gây tiêu chảy và viêm cuống phổi sau 15-20 phút tiếp xúc.
- Nếu nồng độ cao (700-900ppm) nó có thể xuyên qua màng túi phổi, gây hô
mê và tử vong.
e. Khí Ozon:
Ozon có ký hiệu là O3, nó là sản phẩm của chất chứa oxy (SO2, NO2 và
andehyt) khi có tia tử ngoại của Mặt Trời kích thích:
NO2 ử ạ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ NO + O
O + O2 → O3
퐾í푐ℎ푡ℎí푐ℎ
- 13 -
Ngoài ra, dưới tác dụng của tia tử ngoại Mặt Trời chiếu vào phân tử O2 sẽ phân
tích chúng thành nguyên tử oxy (O), các nguyên tử oxy này lại tương tác với phân tử
O2 để tạo thành O3: O2
+ h휈 → O + O
O + O2 → O3
Ozon sinh ra và mất đi rất nhanh, nó chỉ tồn tại trong khoảng vài phút. Ozon tập
nhiều ở độ cao 25 km (tầng bình lưu), nồng độ khoảng 10ppm. Còn ở sát mặt biển,
nồng độ ozon chỉ khoảng 0,005 - 0,007 ppm.
Ozon có tác dụng tạo thành lá chắn ngăn cản tia tử ngoại của Mặt Trời chiếu
xuống Trái Đất, điều tiết khí hậu của Trái Đất, tránh gây nên những nguy hại đối với
đời sống của con người và các sinh vật. Nhưng nếu nống độ ozon trong khí quyển quá
lớn sẽ gây ô nhiễm ozon và sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người :
- Ở nồng độ 0,02ppm → chưa có tác động gây bệnh rõ rệt.
- Ở nồng độ 0,3ppm → mũi và họng bị kích thích, cảm thấy rát.
- Ở nồng độ 1-3ppm →gây mệt mỏi sau 2 giờ tiếp xúc.
- Ở nồng độ 8ppm → gây nguy hiểm đối với phổi.
Ngoài ra O3 còn ảnh hưởng tới quá trình phát triển của các thực vật (đặc biệt là
cây cà chua, đậu,...), chúng thường gây ra bệnh đốm lá, khô héo mầm non.
Bên cạnh đó ozon còn gây tác tác hại đến các loại sợi bông, sợi nilon, sợi nhân
tạo và hỏng màu thuốc nhuộm, làm cứng cao su.
Nếu ozon quá cao cũng sẽ tham gia vào quá trình làm nóng lên của Trái Đất,
khi nồng độ ozon tăng lên 2 lần thì nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng lên 1oC, gây
ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu.
f. Khí CxHy:
Là hợp chất của hydro và cacbon (mêtan, êtylen, anilin,...).
Là khí không màu, không mùi.
Sinh ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn, đặc biệt là tại các nhà
máy lọc dầu, khai thác và vận chuyển xăng dầu, sự rò rỉ đường ống dẫn khí đốt,...
Tùy vào hợp chất của chúng mà tạo ra các chất ô nhiễm khác nhau và gây ra
những tác hại khác nhau:
- 14 -
-Êtylen (C2H4): gây bệnh phổi cho người, làm sưng tấy mắt, có thể gây ung thư
phổi cho động vật. Nó còn làm vàng lá cây và chết hoại cây trồng.
- Benzen (C6H6): Nó thường được dùng trong kỹ nghệ nhuộm, dược phẩm,
nước hoa, làm dung môi hòa tan dầu mỡ, sơn, cao su, làm keo dán dày dép. Trong
xăng có từ 5-20%. Khi benzen thâm nhập vào cơ thể theo hô hấp sẽ gây ra bệnh thần
kinh, thiếu máu, chảy máu ở răng lợi, suy tủy, suy nhược, xanh xao và dễ bị chết do
nhiễm trùng máu.
g. Chì (Pb) và các hợp chất của chì:
Chì xuất hiện nhiều trong giao thông vì có sử dụng xăng pha chì (khoảng 1%).
Nó là chất lỏng, bốc hơi ở nhiệt độ thấp, có mùi thơm.
Ngoài ra, trong công nghiệp luyện kim, ấn loát, sản xuất pin, công nghiệp hóa
chất,... cũng gây ô nhiễm chì rất lớn.
Chì thâm nhập vào cơ thể người gây tác hại đến não, thận, huyết quản và công
năng tạo máu của cơ thể, thậm chí ảnh hưởng xấu đến cơ quan sinh dục và khả năng
sinh sản của con người, đặc biệt là các phụ nữ mang thai, chì có thể làm yếu thai nhi,
dễ bị sẩy thai.
Nguy hiểm nhất là các trẻ em, nếu bị nhiễm độc chì sẽ ảnh hưởng đến trí tuệ,
sinh ra bệnh ngớ ngẩn vì nó gây độc tính đối với não. Đối với người lớn bị nhiễm độc
chì cũng mắc các bệnh thiếu máu, viêm thận, cao huyết áp, thậm chí có thể viêm thần
kinh trung ương và viêm não.
h. Khí NH3 :
NH3 còn gọi là amoniac, có trong không khí dưới dạng lỏng và khí. Là khí
không màu, có mùi khai. Sinh ra do quá trình bài tiết của cơ thể, quá trình phân hủy
chất hữu cơ, trong một số công nghệ lạnh sử dụng môi chất NH3, tại các nhà máy sản
xuất phân đạm, sản xuất axit nitric,...
Ở nồng độ 5-10ppm có thể nhận biết được amoniac qua khứu giác.
Tác hại của amoniac chủ yếu là làm viêm da và đường hô hấp. Ở nồng độ 150-
200ppm gây khó chịu và cay mắt. Ở nồng độ 400-700ppm gây viêm mắt, mũi, tai và
họng một cách nghiêm trọng. Ở nồng độ ≥ 2000ppm da bị cháy bỏng, ngạt thở và tử
vong trong vài phút.
- 15 -
Ngoài ra, amoniac ở nồng độ cao sẽ làm lá cây trắng bạch, làm đốm lá và hoa,
làm giảm rễ cây, làm cây thấp đi, làm quả bị thâm tím và làm giảm tỷ lệ hạt giống nảy
mầm.
1.3.2. Bụi và sol khí
Bụi được sinh ra trong giao thông, công nghiệp, hầm lò khai thác than và đặc
biệt là trong một số công nghệ sản xuất có sử dụng các nguyên vật liệu sản sinh ra bụi.
Những hạt bụi kích thước lớn có khả năng gây chấn thương bên ngoài cơ thể như da và
mắt, những hạt bụi nhỏ (<10μm) thì có thể đi vào cơ thể theo con đường hô hấp. Bụi
có kích thước >100μm có thể lắng đọng rơi xuống đất dưới tác dụng của lực trọng
trường.
Bụi có nhiều loại khác nhau, chúng có hình dạng, kích thước và thành phần
khác nhau nên sẽ gây ảnh hưởng khác nhau đối với cuộc sống của con người. Có thể
kể ra một tác hại của một số loại bụi như sau:
* Bụi silic: Gây nguy hại đối với phổi, gây nhiễm độc tế bào để lại dấu vết xơ hóa các
mô làm giảm nghiêm trọng sự trao đổi khí của các tế bào trong lá phổi. Công nhân
trong các ngành công nghiệp khai thác than, khai thác đá, đúc gang, phun cát,... rất dễ
bị mắc bệnh phổi nhiễm bụi silic.
* Bụi amiăng: Các hạt bụi amiăng thường có dạng sợi, kích thước dài (≈ 50μm), nó sẽ
gây xơ hóa lá phổi và làm tổn thương trầm trọng hệ thống hô hấp. Ngoài ra nó còn có
khả năng gây ung thư phổi.
* Bụi sắt, bụi thiếc: Gây ảnh hưởng phổi nhẹ hơn các loại bụi khác, nó làm mờ phim
chụp phổi bằng tia X-quang. Bụi này khi đi vào dạ dày có thể gây niêm mạc dạ dày,
rối loạn tiêu hóa.
* Bụi bông, bụi sợi lanh: Thường gây bệnh hô hấp mãn tính, xuất hiện nhiều ở nông
dân trồng bông, công nhân khai thác, chế biến bông, công nhân ngành sợi dệt. Bụi có
đặc tính gây dị ứng. Triệu chứng ban đầu của bụi là gây tức ngực, khó thở nhưng
chóng qua khỏi sau một thời gian nếu ngừng làm việc. Nếu tiếp tục làm việc tiếp xúc
với loại bụi trên thì sẽ suy giảm chức năng hô hấp dẫn đến tổn thương nghiêm trọng.
- 16 -
* Bụi đồng: gây bệnh nhiễm trùng da, bụi tác động các tuyến nhờn làm cho da bị khô
gây ra các bệnh ở da như trứng cá, viêm da. Loại bệnh này thường các thợ lò hơi, thợ
máy sản xuất xi măng sành sứ hay bị nhiễm phải.
* Bụi nhựa than: dưới tác dụng của nắng làm cho da sưng tấy bỏng, ngứa, mắt sưng
đỏ, chảy nước mắt, gây chấn thương mắt, viêm màng tiếp hợp, viêm mi mắt.
* Bụi kiềm, bụi axit: có thể gây bỏng giác mạc, để lại sẹo, làm giảm thị lực, nặng hơn
có thể mù.
* Bụi vi sinh vật, bụi phấn hoa: Thường mùa mưa tại các cống rãnh, sông hồ thoát
nước, bãi rác... là những nơi lý tưởng cho các vi sinh vật phát triển mạnh, nhưng đến
khi nắng khô chúng sẽ phát tán theo gió vào môi trường không khí và con người hô
hấp phải sẽ gây ra những trận dịch gây bệnh nhất định, đặc biệt là các bệnh về mắt và
đường tiêu hóa. Ngoài ra, sự phát tán phấn hoa cũng là nguyên nhân gây ra các bệnh dị
ứng ngoài da, bệnh đỏ mắt,... hiện tượng này thường xuất hiện ở một số nước có rừng
cây mà hoa của nó không thích ứng cho môi trường sống của con người.
Ở trên là tác hại của một số loại bụi đối với sức khỏe của con người, ngoài ra bụi còn
ảnh hưởng trực tiếp đến thảm thực vật, chúng bám vào lá cây, làm cây mất khả năng
quang hợp, giảm năng suất cây trồng. Một số loại bụi còn gây chết các tế bào lá cây,
làm cho cây khô vàng và cháy. Bụi còn làm tăng nhanh quá trình bào mòn các chi tiết
máy móc, thiết bị trong quá trình hoạt động, làm hư hỏng các sản phẩm và đồ dùng
cần thiết của con người,...
1.4. Ô NHIỄM THỨ CẤP ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHÍ HẬU TOÀN CẦU
1.4.1. Mưa axit
Khi ngành công nghiệp phát triển thì trong không trung sẽ xuất hiện những trận
mưa axit, đó là nước mưa có độ pH thấp (< 5,6) làm cho nước có vị chua như dấm.
Năm 1948, các nhà khoa học Thụy Điển qua khảo sát các trạm quan trắc nước
mưa trong khí quyển đã phát hiện ra những trận mưa axit. Năm 1981 thành phố Trùng
Khánh (Trung Quốc) cũng xuất hiện mưa axit, xét nghiệm cho thấy nồng độ trong
nước mưa là 4,6; thấp nhất là 3. Chúng ảnh hưởng nghiêm trọng đến cây trồng và các
công trình lộ thiên.
- 17 -
Sở dĩ có mưa axit là vì trong các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của mình, con
người đã đốt nhiều than đá và dầu mỏ, trong khói thải có chứa sunfua đioxit (SO2) và
nitơ oxit (NOx). Hai loại khí này khi gặp nước mưa hoặc hơi ẩm trong không khí sẽ
tương tác với nước để tạo thành axit và gây mưa axit:
SO2 , NO2
,... + H2O → H2SO4 , HNO3
,...
Thông thường, nếu khí quyển hoàn toàn trong sạch, không bị ô nhiễm bởi các
khí SO2 , NOx thì độ pH của nước mưa khoảng 5,6 - tức là đã thuộc vào axit do khí
CO2 trong khí quyển tác dụng với nước mưa theo phản ứng:
CO2 + H2O H2CO3
H+ + HCO3
-
H2CO3 còn gọi là axit cacbonic, là loại axit yếu, phản ứng trên là thuận nghịch
với nồng độ axit trong nước mưa phụ thuộc vào nồng độ CO2 trong khí quyển.
Khi mưa có nồng độ pH ≤ 4,5 bắt đầu có tác hại đối với cá và thực vật. Khi độ
pH nhỏ hơn nữa thì mưa axit gây tác hại nguy hiểm đối với người, phá hủy cân bằng
sinh thái, gây thiệt hại cho mùa màng, phá hủy rừng và hủy diệt sự sống.
Ở Tây Đức mưa axit làm thiệt hại 8% diện tích rừng vào năm 1982 và 34% vào
năm 1983.
Ở Châu Âu, vào năm 1988 theo số liệu theo dõi khảo sát trên 26 khu rừng thì có 22
khu bị thiệt hại 30%, số còn lại thiệt hại trên 50%. Tính chung toàn Châu Âu có đến 50
triệu ha rừng bị hư hại - chiếm 35% diện tích rừng toàn châu lục. Rừng ở Tây-Nam Trung
quốc đã bị mưa axit gây thiệt hại rất nặng, có nới tỷ lệ cây chết lên tới 90%. Ở tỉnh Hồ
Nam mưa axit đã làm mùa màng bị thất thu và thiệt hại ước tính lên đến 260 triệu USD.
Ở Canada có hơn 4000 hồ nước bị axit hóa, các sinh vật trong hồ đều chết hết,
nên các hồ nước đó gọi là "hồ chết".
Ngoài ra, mưa axit còn gây ăn mòn và hủy các bức tượng đài, các công trình thế
kỷ ở ngoài trời gây thiệt hại rất nặng nề. Người ta còn gọi đó là hiện tượng "mọt dần"
các di tích lịch sử. Hiện tượng này thường do axit sunfuric, vì nó có khả năng ăn mòn
rất mạnh, có thể bào mòn các lớp đá vôi theo phản ứng:
H2SO4 + CaCO3
→ H2O + CO2 +CaSO4
Phản ứng này sinh ra thạch cao nhưng nó tan trong nước mưa và chiếm chỗ
nhiều hơn đá vôi.
- 18 -
Với những tác hại như vậy đòi hỏi các nước trên thế giới phải có biện pháp
giảm các chất ô nhiễm gây mưa axit. Cụ thể tháng 11-1988 khối thị trường chung
Châu Âu EEC đưa ra mục tiêu cắt giảm lượng phát thải SO2 từ các nhà máy nhiệt điện
xuống còn 57% mức phát thải năm 1980 cho đến năm 2003 và khí NOx xuống 30%
cho đến năm 1988. Mức độ cắt giảm phát thải SO2 của từng nước thành viên EEC
được xác định phụ thuộc vào mức gây ô nhiễm xuyên biên giới của nước đó, trình độ
phát triển công nghiệp, thành phần lưu huỳnh trong nguồn nhiên liệu địa phương và sự
nỗ lực trong việc kiểm soát ô nhiễm đã được áp dụng trước năm 1980.
1.4.2. Hiệu ứng nhà kính
Trong các hoạt động của con người đã thiêu đốt rất nhiều nhiên liệu có chứa
cacbon, điển hình là sinh hoạt, công nghiệp và giao thông. Tính tổng khối lượng CO2
sinh ra do đốt nhiên liệu là khoảng 2,5x1013 tấn/năm. Ngoài ra, hoạt động núi lửa hàng
năm sinh ra lượng CO2 bằng khoảng 40.000 lần CO2
hiện có. Toàn bộ CO2 sinh ra
không phải lưu đọng mãi trong khí quyển mà nó được cây xanh và biển hấp thụ đi
khoảng một nửa. Phần CO2 do biển hấp thụ được hòa tan và kết tủa trong biển. Các
loại thực vật ở dưới biển đóng vai trò chủ yếu duy trì sự cân bằng CO2
giữa khí quyển
và bề mặt đại dương.
Còn lượng CO2 lưu tồn trong khí quyển, thực vật hấp thụ để tồn tại và phát
triển, nhưng khi hàm lượng CO2 quá cao sẽ là nguyên nhân gây ra hiện tượng hiệu ứng
nhà kính.
Hiện tượng này là do trong khí quyển có chứa nhiều CO2 , CH4
, N2O , CFC và
O3. Nhưng thành phần chủ yếu vẫn là CO2 (xem hình vẽ).
CO2, 55%
CH4, 15%
N2O, 6%
CFC, 7%CFC11+12
, 17%
- 19 -
Đây là những chất gần như trong suốt đối với tia sóng ngắn nên tia bức xạ Mặt
Trời dễ dàng đi qua để xuống với Trái Đất (vì bức xạ Mặt Trời là tia sóng ngắn),
nhưng các chất này lại hấp thụ rất mạnh các tia sóng dài phản xạ từ bề mặt Trái Đất
(tia hồng ngoại), chính vì thế Trái Đất chỉ nhận nhiệt của Mặt Trời mà không thoát
được nhiệt ra ngoài làm cho nhiệt độ trung bình của Trái Đất tăng lên, người ta gọi đó
là hiện tượng hiệu ứng nhà kính, vì khí CO2 và một số khí kể trên có tác dụng như một
lớp kính ngăn cản tia phản xạ nhiệt từ Trái Đất.
Nhiệt độ trái Trái Đất tăng lên là nguyên nhân làm tan băng ở cực Bắc, nâng
cao mực nước biển, làm trũng ngập các vùng đất liền ven bờ. Ngoài ra, khi nhiệt độ
tăng còn làm tăng các trận mưa, bão, lụt, úng ngập gây rất nhiều thiệt hại cho cuộc
sống con người.
Theo G.N.Plass: nếu nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên gấp đôi thì nhiệt độ
trung bình của Trái Đất tăng lên 3,6oC.
Do vậy, để tránh được hiệu ứng nhà kính đòi hỏi tất cả mọi quốc gia cần phải
có biện pháp hạn chế thải ra các khí gây nhà kính, đặc biệt là khí CO2.
1.4.3. Khói quang hóa
Trong giao thông và công nghiệp thường xuất hiện nhiều khí NO, nó sẽ phản
ứng với các nhiên liệu không cháy hết, dưới tác dụng của Mặt Trời sẽ tạo ra các chất ô
nhiễm thứ cấp gọi là "khói quang hóa".
Các phản ứng trong khói quang hóa rất phức tạp, có thể đơn giản hóa như sau:
NO2 ử ạ
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ NO + O
CH4 + 2O2
+ 2NO Á á⎯⎯⎯⎯⎯ H2O +HCHO + 2NO2.
CH4 + O2
→ HCHO + H2O
O + O2 → O3
O3 +NO → O2
+NO2
...
Theo phản ứng dây chuyền như vậy sẽ hình thành ra một loạt các chất mới, sản
phẩm cuối cùng: NO2 lại sinh ra, NO mất đi, O3
được tích lũy, andehit, fomandehit,...
xuất hiện. Tất cả các chất đó tập hợp lại tạo thành khói quang hóa.
- 20 -
Khói quang hóa thường gây cay, nhức mắt, đau đầu, rát cổ họng và khó thở.
Ngoài ra nó còn ảnh hưởng trực tiếp đến thảm thực vật, làm cho lá cây chuyển từ màu
xanh sang màu đỏ, xảy ra hiện tượng rụng lá hàng loạt, cây bị khô và chết. Khói quang
hóa còn ảnh hưởng xấu đến hoa quả và cây lương thực, gây nhiều bệnh tật cho gia súc,
gia cầm; các mặt hàng cao su bị lão hóa rất nhanh, các công trình kiến trúc bị nhanh
chóng phá hủy,...
1.4.4. Hiện tượng thủng tầng ozon
Tầng ozon được hình thành ở độ cao 25km (tầng bình lưu), có tác dụng chắn tia
tử ngoại của Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất, che chở cho sự sống loài người và các
sinh vật.
Ngày nay, công nghệ lạnh phát triển mạnh, chất được sử dụng trong quá trình
làm lạnh là CFC, xuất hiện nhiều trong tủ lạnh, máy điều hòa, xí nghiệp đông lạnh,
thủy sản và trong các dung dịch tẩy rửa, bình cứu hỏa,... Nó có nhiều dạng F-11
(CCl3F), F-12 (CCl2F2),... Nói chung đó là các hợp chất có chứa Clo. Khi rò rỉ và thất
thoát ra ngoài, các chất này sẽ khuếch tán lên đến tầng bình lưu và bị tấn công bởi các
tia cực tím của Mặt Trời và phân hủy giải phóng ra các nguyên tử Clo. Chính các
nguyên tử Clo này gây ra sự suy giảm tầng ozon:
Cl + O3 → ClO + O2
ClO + O3 → Cl + 2O2.
Người ta ước lượng mỗi nguyên tử Cl có thể phản ứng với 100.000 phân tử
ozon và gây thủng tầng ozon.
Tầng ozon bị thủng sẽ tạo điều kiện cho tia cực tím của Mặt Trời chiếu xuống
Trái Đất, gây ra các bệnh ung thư da và mắt cho con người, nhiều loại thực vật không
thích nghi với tia tử ngoại sẽ bị mất dần hệ miễn dịch, các sinh vật dưới biển sẽ bị tổn
thương và chết.
Người ta dự đoán rằng một sự suy giảm 10% sức chịu đựng của lớp ozon mỗi
năm sẽ sinh ra thêm ít nhất 300.000 ca ung thư lành tính, 4.500 ca ung thư có khối u ác
tính và 1,6 triệu ca đục thủy tinh thể trên toàn thế giới. Để ngăn chặn ảnh hưởng của
tầng ozon bị suy giảm và phá hủy, nhiều quốc gia trên thế giới, nhất là các nước phát
triển đã tham gia công ước Viên (22-3-1985) cam kết áp dụng mọi biện pháp để bảo vệ
- 21 -
sức khỏe con người và môi trường khỏi những tác động tiêu cực do tầng ozon bị suy
giảm, hợp tác trong nghiên cứu, quan trắc và trao đổi thông tin về lĩnh vực này.
Tiếp đó là Nghị định thư Montréal (Canada) về các chất làm suy giảm tầng
ozon ODS đã được ký kết ngày 16/9/1987 nhằm xác định những biện pháp cần thiết để
các bên tham gia hạn chế và kiểm soát được việc sản xuất và tiêu thụ các chất làm suy
giảm tầng ozon.
Đối với Việt Nam, chính thức tham gia và phê chuẩn Công ước Viên về bảo vệ
tầng ozon và Nghị định thư Montréal về các chất làm suy giảm ozon cùng những sửa
đổi bổ sung của Nghị định thư vào tháng 1-1994. Chương trình quốc gia về bảo vệ
tầng ozon của Việt Nam như sau:
- Đến năm 2005 cắt giảm 50% mức tiêu thụ CFC so với mức tiêu thụ trung bình
thời kỳ 1995-1997.
- Năm 2010 sẽ loại trừ hoàn toàn chất CFC.
- 22 -
CHƯƠNG 2. CÁC GIẢI PHÁP PHÒNG CHỐNG VÀ XỬ LÝ
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ 2.1. GIẢI PHÁP QUY HOẠCH
Thực tế đã cho thấy nhiều nhà máy công nghiệp nằm ngay giữa khu dân cư và
đô thị, gây ra nhiều bụi, khói, tiếng ồn và các chất ô nhiễm; nhiều ống khói nằm ngay
đầu hướng gió đối với khu dân cư; trong các khu ở của con người còn ẩm thấp; sự
thông thoáng, chiếu sáng không đảm bảo,... Tất cả những nhược điểm đó là do chưa có
biện pháp qui hoạch hợp lý khi xây dựng. Trước tình hình đó, hiện nay nhà nước yêu
cầu các cơ sở cần phải có sự đánh giá tác động môi trường đối với các cơ sở cũ để có
biện pháp khắc phục; đối với các công trình mới bắt đầu được thực thi thì cần phải báo
cáo những ảnh hưởng có thể có đối với môi trường, phải đảm bảo không gây ra những
ảnh hưởng lớn trong quá trình xây dựng và cả quá trình vận hành, sử dụng sau này.
Do vậy, cần phải xem xét các điều kiện khí tượng, địa hình và thủy văn để bố trí
các công trình cho hợp lý. Mặt bằng qui hoạch phải đảm bảo thông thoáng, đón được
hướng gió tốt nhất cho đô thị. Bên cạnh đó phải xét đến sự phát triển của đô thị trong
tương lai, để cho công trình hiện tại và tương lai không ảnh hưởng lẫn nhau,...
2.2. GIẢI PHÁP CÁCH LI VỆ SINH
Thường càng gần nguồn ô nhiễm thì sự ảnh hưởng của nó gây ra càng lớn, do
vậy cần phải qui định vành đai bảo vệ xung quanh khu công nghiệp, đó là khoảng cách
tính từ nguồn thải đến khu dân cư. Khoảng cách đó tùy thuộc vào tính chất và đặc
điểm của từng loại hình nhà máy, loại hình sản xuất gây nên, khoảng cách này đảm
bảo nồng độ chất ô nhiễm ở khu dân cư do nguồn này gây nên không vượt quá tiêu
chuẩn cho phép.
Ngoài ra, đối với các khu công nghiệp cần có tường bao che hoặc dùng dải cây
xanh để ngăn cản sự phát tán bụi và tiếng ồn trong không gian, nhằm giảm tối đa sự ô
nhiễm môi trường đến nơi sinh sống của con người.
Bảng 2.1. Qui định dải cách ly vệ sinh theo các cấp độc hại của sản xuất công nghiệp:
Cấp độc hại I II III IV V
Dải cách li (m) 1000 500 300 100 50
- 23 -
2.3. GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT
Cần phải hoàn thiện các công nghệ sản xuất, sử dụng công nghệ tiên tiến hiện
đại, công nghệ sản xuất kín, giảm các khâu sản xuất thủ công, áp dụng cơ giới hóa và
tự động hóa trong dây chuyền sản xuất.
Giải pháp này còn bao gồm việc thay thế chất độc hại dùng trong sản xuất bằng
chất không độc hại hoặc ít độc hại hơn, làm sạch chất độc hại trong nguyên liệu sản
xuất; ví dụ tách lưu huỳnh trong nhiên liệu than dầu, thay phương pháp sản xuất khô
các vật liệu sinh ra nhiều bụi bằng phương pháp sản xuất ướt, thay việc sử dụng than
dầu trong đun nấu bằng điện năng hoặc năng lượng Mặt Trời, năng lượng gió,...
Các thiết bị máy móc sản xuất, các đường ống vận chuyển cần phải kín, để đảm
bảo vận hành an toàn, kinh tế và tránh sự rò rỉ chất ô nhiễm ra ngoài môi trường.
2.4. GIẢI PHÁP THÔNG GIÓ
Nhiệm vụ của thông gió là đảm bảo trạng thái không khí cho con người sống và
hoạt động phù hợp với tiêu chuẩn vệ sinh quy định.
2.4.1. Các sơ đồ thông gió cơ bản
Trong một phòng kín ta có thể thay đổi không khí bên trong đã bị ô nhiễm (do
nhiệt, do bụi, do khí độc…) bằng không khí trong sạch đưa từ ngoài vào trong một
khoảng thời gian nhất định (thông gió định kỳ) hoặc trong một thời gian không hạn
chế (thông gió thường xuyên…). được gọi là thông gió cho phòng.
a .Thông gió chung:
Mục đích của thông gió chung là đưa không khí từ ngoài vào với lưu lượng cần
thiết nhằm pha loãng cường độ ô nhiễm (bởi nóng, bụi, hơi hoặc khí độc) trong toàn
bộ không gian nhà xưởng, sau đó thải ra ngoài.
Được thực hiện trong phòng mà nguồn độc hại phân bố đều (trường học, nhà
hát, bệnh viện) hoặc ở những phòng mà không đoán trước được nguồn độc hại sẽ xuất
hiện ở vị trí nào (cửa hàng ăn, quán giải khát, câu lạc bộ….)
Hệ thống thông gió chung có nhược điểm là nơi không có độc hại cũng bị ảnh
hưởng của nguồn độc hại nơi khác tràn qua.
b. Thông gió cục bộ:
Được thực hiện để thải trực tiếp chất độc hại từ nguồn phát sinh ra ngoài (hút cục
- 24 -
bộ) hoặc là thổi không khí sạch vào các vị trí cần thiết và biết trước (thổi cục bộ).
Việc tổ chức, xử lý hợp lý các chất gây ô nhiễm phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Không cản trở thao tác công nghệ.
- Không cho không khí chứa chất ô nhiễm đi qua vùng thở.
- Vận tốc thu khí đủ lớn.
Hình 2.1. Thổi cục bộ Hình 2.2. Cấu tạo tủ hút
Tuỳ theo điều kiện thực tế, trong một công trình có thể vừa kết hợp thông gió
chung vừa thông gió cục bộ.
c. Thông gió sự cố:
Đó là sự thay đổi nhanh chóng thể tích không khí trong phòng đã bị ô nhiễm để
khỏi ảnh hưởng đến sức khoẻ của công nhân và tác hại đến sản xuất. Trong thông gió
sự cố thường dùng hệ thống thông gió áp suất âm (chỉ có hút chứ không có thổi) đảm
bảo khí độc hại không bị lan toả ra ngoài. Thiết bị phát hiện và xử lý thường tự động
(các rơ le kích thích nồng độ độc hại, các rơle nối mạch điện…) hoặc đóng mở hệ
thống bằng tay.
2.4.2. Phân loại hệ thống thông gió
Người ta căn cứ vào sự chuyển động của không khí để phân loại. Thường có
hai loại: thông gió tự nhiên và thông gió cưỡng bức.
a. Thông gió tự nhiên:
Sự chuyển động của không khí từ trong nhà ra ngoài nhà (hay ngược lại) là do
chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài. Từ chỗ chênh lệch nhiệt độ dẫn tới chênh
- 25 -
lệch áp suất và làm cho không khí chuyển động.
- Hiện tượng gió lùa: Không khí vào nhà và ra khỏi nhà qua các khe hở của cửa và
qua các lỗ trên tường khi có gió thổi được gọi là gió lùa. Hiện tượng gió lùa đều không
khống chế được lưu lượng, không điều chỉnh được vận tốc gió và hướng
gió…nên còn được gọi là thông gió tự nhiên vô tổ chức.
- Thông gió tự nhiên có tổ chức: Xác định được diện tích của gió vào, diện tích gió ra
– xác định được lưu lượng thông gió cho phòng -> điều chỉnh được vận tốc hướng gió
đó là hiện tượng thông gió tự nhiên có tổ chức. Thông gió tự nhiên có tổ chức có ý
nghĩa rất lớn về mặt kinh tế vì không tốn kém thiết bị, không tốn điện năng nhưng vẫn
giải quyết tốt vấn đề thông gió. Vì vậy, ở Việt Nam được áp dụng rất nhiều đặc biệt là
trong các phân xưởng nóng có nhiệt thừa và trong các nhà công nghiệp một tầng.
- Thông gió trọng lực: là hệ thống thông gió tự nhiên dưới sức đẩy của trọng lực hay
còn gọi là thông gió cột áp là thông gió tự nhiên bằng mương dẫn được áp dụng trong
các nhà dân dụng và công cộng. Không khí chuyển động trong mương dẫn do chênh
lệch áp suất của cột không khí bên trong và bên ngoài nhà. Thường dùng để thông gió
ở các ống khói của các nhà ở gia đình.
Hình 2.3. Thông gió tự nhiên trong nhà dân dụng và công nghiệp
b. Thông gió cưỡng bức (thông gió cơ khí)
Là hệ thống thông gió hoạt động để đưa không khí từ trong phòng ra ngoài (hay
ngược lại) nhờ tác động của máy quạt và động cơ. Thường có các loại sau:
- 26 -
- Hút cơ khí: Hút không khí bị ô nhiễm, hút nhiệt, hút bụi từ các nguồn phát sinh để
đưa ra khỏi phòng để đảm bảo điều kiện vệ sinh cho môi trường gọi là hút cơ khí.
- Thổi cơ khí: thổi không khí trong sạch vào nhà tại các vị trí cần thiết và biết trước để
tăng cường hiệu quả làm mát cho người công nhân.
- Hệ thống điều hoà không khí: Trong hệ thống thông gió cơ khí có đầy đủ các thiết bị
để xử lý không khí đảm bảo yêu cầu của con người và yêu cầu công nghệ gọi là hệ
thống điều hoà không khí. Các thiết bị đó bao gồm: thiết bị lọc bụi, thiết bị sấy nóng,
làm lạnh, làm ẩm không khí…
2.5. GIẢI PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI NGAY TẠI NGUỒN
Các chất ô nhiễm trước khi thải ra ngoài môi trường theo ống khói thì người ta
cho chúng đi qua các thiết bị xử lý để giảm nồng độ chất ô nhiễm tránh chất thải có
nồng độ vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Cách lắp đặt thiết bị như hình sau:
Hình 2.4. Lắp đặt thiết bị xử lý.
1- Nguồn thải chất ô nhiễm.
2- Chụp hút chất ô nhiễm.
3- Thiết bị xử lý chất ô nhiễm.
4- Quạt không khí để vận
chuyển chất ô nhiễm trong
đường ống.
5- Ống khói thải.
Chất ô nhiễm trước khi đi vào thiết bị xử lý số 3 có khối lượng là G1
(mg/h) và
sau khi ra thiết bị xử lý có khối lượng là G2
(mg/h), lúc đó hiệu suất của thiết bị sẽ là:
η =퐺퐺푥100(%)
Đôi khi người ta có thể xác định hiệu suất xử lý chất ô nhiễm theo công thức sau:
η =푦đầ −푦 ố
푦đầ푥100(%)
Trong đó yđầu
, ycuối
là nồng độ chất ô nhiễm ban đầu và sau khi qua thiết bị xử lý.
- 27 -
CHƯƠNG 3. CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI 3.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ BỤI – PHÂN LOẠI BỤI
3.1.1. Khái niệm chung về bụi
Bụi là các phân tử chất rắn, ở thể rời rạc được tạo nên do các quá trình nghiền,
tán, đập, dập hay do quá trình ngưng kết hoặc do các phản ứng hóa học tạo ra.
Dưới tác động của các dòng không khí chúng chuyển thành các trạng thái lơ
lửng trong môi trường hay rơi tự do nhờ sức hút của lực trọng trường.
Bụi là hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc. Các pha rắn rời rạc
gồm những hạt có kích thước khác nhau (tồn tại ở dạng rắn, lỏng).
Các sol khí cũng là hệ thống các hạt vật chất rời rạc và nó chuyển động Brao
trong môi trường. Tốc độ lắng chìm của các sol khí rất bé.
Vận tốc lắng chìm của các hạt bụi vc là vận tốc rơi của các hạt bụi trong môi
trường tĩnh dưới tác dụng của lực trọng trường.
3.1.2. Phân loại bụi
a. Dựa vào cỡ hạt, đường kính 휹 của hạt bụi để phân loại
- Bụi thô: có 훿 ≥ 75휇푚,những hạt có kích thước như hạt cát, sạn, bụi than,…
- Bụi: các hạt có 훿 = (5-75)휇푚, thường được hình thành trong quá trình hoạt động của
các ngành cơ khí, ví dụ: mài, tán,…
- Khói: 훿 = (1-5)휇푚, gồm các hạt vật chất (rắn, lỏng) tạo ra do quá trình đốt cháy
nhiên liệu.
- Khói mịn: gồm các hạt vật chất rất mịn có훿 ≤ 1휇푚.
- Sương: các hạt chất lỏng, 훿 ≤ 10휇푚.
b. Dựa vào nguồn gốc phát sinh
- Bụi hữu cơ: bụi đường, bụi gạo, bụi bột mì.
- Bụi vô cơ: bụi kim loại, bụi đá, bụi đất.
c. Dựa vào nguyên nhân hình thành
- Bụi tự nhiên: Do quá trình tự nhiên gây ra, do động đất, núi lửa và quá trình khuếch
tán bụi phấn hoa trong không khí.
- Bụi nhân tạo: Do quá trình nhân tạo: bụi được tạo ra do các hoạt động của con người
- 28 -
d. Dựa vào tính chất, nguồn gốc mà xâm nhập vào cơ thể.
- Bụi có δ ≤ 0,1 µm: khi hít vào phổi, bị cơ quan hô hấp chặn lại (mũi), không ảnh
hưởng đến hệ hô hấp.
- Bụi có δ = (0,1-5) µm: là bụi nguy hiểm nhất, khi hít vào đọng lại trong phổi (60-
90)%, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người.
- Bụi có δ = (5-10) µm: hít vào trong phổi được phổi đào thải ra.
- Bụi có δ ≥ 10µm: không vào hệ thống hô hấp được nhưng gây tác hại đối với mắt và
da.
3.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI
3.2.1. Xử lý bụi bằng phương pháp khô
a. Xử lý bụi bằng buồng lắng bụi
- Cấu tạo:
+ Buồng lắng bụi có dạng hộp
có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so
với tiết diện đường ống dẫn khí, không
khí vào 1 đầu và ra đầu ở kia.
+ Buồng lắng bụi được làm từ
gạch, bê tông cốt thép, hoặc thép.
- Nguyên tắc hoạt động:
Dựa vào cơ sở lực trọng trường để lắng các hạt có kích thước δ tương đối lớn
bằng cách giảm vận tốc dòng khí và bụi khi vào buồng lắng, các hạt bụi do có khối
lượng (có trọng lực P) nên khi vận tốc giảm các hạt bụi sẽ tách ra khỏi dòng khí và
lắng lại. Khí sạch được đưa ra ngoài.
- Đặc điểm:
+ Hiệu suất lọc bụi thấp: 휇 = 40-60%, được áp dụng để lắng bụi thô có kích
thước hạt lớn từ (60-70)µm.
+ Thường sử dụng ở cấp lọc sơ bộ hoặc những nơi điều kiện môi trường không
khắt khe.
Hình 3.1. Buồng lắng bụi a) Mặt cắt dọc b) Sơ đồ không gian
- 29 -
- Ưu, nhược điểm:
+ Ưu điểm:
Chi phí đầu tư ban đầu, vận hành thấp
Kết cấu đơn giản
Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích
thước lớn đặc biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại.
Tổn thất áp lực qua thiết bị thấp.
Vận tốc khí đi trong thiết bị thấp nên không gây mài mòn thiết bị.
Góp phần làm nguội dòng khí trước khi thải ra môi trường hoặc dẫn qua
các thiết bị thu bụi kế tiếp.
+ Nhược điểm:
Phải làm sạch thủ công định kỳ.
Cồng kềnh, chiếm diện tích, cần có không gian lớn khi lắp đặt.
Chỉ có thể thu được những hạt bụi có kích thước tương đối lớn
Không thể thu được bụi có độ bám dính và dính ướt.
- Biện pháp nâng cao hiệu quả buồng lắng bụi:
+ Sử dụng buồng lắng
phân tầng: nghĩa là chia
buồng lắng ra thành nhiều
tầng bằng nhau, có thể phân
tầng theo chiều dọc hoặc
chiều ngang.
+ Có thể tạo ra các
vách ngăn trong buồng lắng
kết hợp buồng lắng với các
thiết bị lọc bụi kiểu quán tính
để lọc bụi.
+ Tăng chiều dài và chiều rộng buồng lắng.
- Phạm vi áp dụng:
+ Áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ (60-70)µm.
Hình 3.2. Một số buồng lắng bụi a) Buồng lắng bụi nhiều tầng b) Buồng lắng có tấm chắn
a)
b)
- 30 -
+ Do hiệu suất thấp nên thường được sử dụng ở cấp lọc sơ bộ hoặc những nơi
điều kiện môi trường không khắt khe.
b. Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu ly tâm
Có hai loại: Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang và thiết bị lọc bụi ly tâm
kiểu thẳng đứng.
* Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu đứng:
- Cấu tạo:
Thiết bị gồm 2 hình trụ lồng vào nhau, hình trụ ngoài được bọc kín, hình trụ
trong hai đầu rỗng.
1. Ống dẫn khí và bụi vào
2. Thân của thiết bị
3. Côn
4. Ống xả bụi
5. Ống dẫn khí sạch ra
6a,6b. Van xả bụi
- Nguyên tắc hoạt động:
Khí và bụi được đưa vào theo phương tiếp tuyến với thành bình (bề mặt hình
trụ ngoài) và thực hiện chuyển động xoáy từ trên xuống dưới. Bụi có khối lượng m
theo quán tính va đập vào thành bình nên mất động năng và rơi xuống dưới. Không khí
sạch đổi chiều và theo hình trụ nhỏ bên trong chuyển động ngược lên trên ra ngoài.
- Ưu, nhược điểm:
+ Ưu điểm: Khí và bụi đi vào theo phương tiếp tuyến với thành bình nên lực xoáy li
tâm lớn do đó hiệu suất lọc bụi đạt: 휇 = 60-80%. Lọc được các loại bụi
có kích thước vừa và tương đối lớn.
Hình 3.3. Xyclon đứng
- 31 -
Khí và bụi đi ngược chiều nhau nên hiệu suất xử lý cao.
Chế tạo đơn giản, vận hành dễ dàng, có thể sửa chữa thay thế từng bộ
phận.
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (đến 500oC), làm việc tốt ở áp suất cao
Hiệu quả không phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi.
Chiếm ít không gian lắp đặt nên thường được sử dụng nhiều trong thực
tế.
+ Nhược điểm:
Hiệu quả xử lý kém đối với bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm.
Trở lực của dòng khí lớn nên động cơ phải lớn do đó chi phí vận hành
cao.
Không thể thu được bụi có tính kết dính.
- Biện pháp nâng cao hiệu quả cho xyclon:
+ Để tăng hiệu suất lọc bụi người ta thường dùng xyclon chùm.
+ Các xyclon chùm có thể được ghép nối tiếp và song song với nhau
- Phạm vi áp dụng:
+ Xyclon thường được sử dụng để lọc tro bụi trong khí thải lò hơi, lò nhiệt điện.
+ Có thể dùng ở cấp lọc thô, lọc vừa, lọc tinh.
* Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu ngang:
- Cấu tạo:
Hình 3.4. Cấu tạo của thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang
1. Ống hình trụ bên ngoài; 2. Lõi hình trụ hai đầu bịt tròn và thon;
3. Cánh hướng dòng; 4. Khe hình vành khăn; 5. Ống loa; 6. Van điều chỉnh.
- 32 -
- Nguyên tắc làm việc
Khí và bụi được đưa vào thiết bị. Dưới tác dụng của lá hướng dòng tạo ra
chuyển động xoáy của dòng không khí và bụi theo phương tiếp tuyến. Lực ly tâm sản
sinh từ dòng chuyển động xoáy tác dụng lên các hạt bụi và đẩy chúng ra xa lõi hình trụ
rồi chạm vào thành ống bao và thoát ra qua khe hình vành khăn để rơi vào nơi tập
trung bụi. Không khí sạch theo ống loa thoát ra ngoài.
- Đặc điểm:
Lực li tâm sinh ra phụ thuộc vào lá hướng dòng, nếu lá hướng dòng tạo vận tốc
dòng khí lớn thì lực ly tâm sinh ra mạnh do vậy hiệu suất lọc sẽ cao hơn. Ngược lại,
nếu lá hướng dòng tạo vận tốc dòng khí nhỏ thì lực ly tâm sinh ra yếu do vậy hiệu suất
lọc thấp.
- Ưu, nhược điểm:
+ Ưu điểm:
Cấu tạo thiết bị đơn giản
+ Nhược điểm:
Khí và bụi đi cùng chiều với nhau nên hiệu suất lọc bụi không cao, chỉ
những hạt bụi to mới bị văng ra ngoài.
Lá hướng dòng dễ gãy, lực li tâm do lá hướng dòng gây ra nhỏ.
Tốn nhiều diện tích lắp đặt do thiết bị nằm dọc theo chiều khí và bụi vào.
- Phạm vi áp dụng:
Do những nhược điểm trên mà xyclon kiểu nằm ngang ít được sử dụng trong
thực tế.
c. Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu màng lọc (túi vải, lưới lọc bụi)
* Nguyên lý chung:
Dòng khí và bụi được chặn lại bởi màng hoặc túi lọc; túi (màng) này có các
khe (lỗ) nhỏ cho các phân tử khí đi qua dễ dàng nhưng giữ lại các hạt bụi. Khi lớp
bụi đủ dày ngăn cản lượng khí đi qua thì người ta tiến hành rung hoặc thổi ngược
đê thu hồi bụi và làm sạch màng.
* Thường có hai hình thức lọc bụi kiểu màng lọc là lưới lọc bụi và lọc bụi bằng túi
vải.
- 33 -
* Lưới lọc bụi:
- Cấu tạo:
+ Lưới được làm bằng thép đan, tùy thuộc
vào mức độ xử lý mà chọn kích thước lưới đan
khác nhau.
+ Hộp lưới (lưới thép hai bên) ở giữa là các
vật liệu lọc bụi.
- Đặc điểm:
+ Hiệu suất lọc bụi rất cao: 휇 = 80-90%.
+ Lọc được các hạt bụi có kích thước từ nhỏ đến lớn.
+ Khi nồng độ bụi quá lớn, bụi bám nhiều, thì phải thường xuyên làm vệ sinh
thiết bị.
- Biện pháp nâng cao hiệu quả lưới lọc bụi:
+ Sử dụng lưới có bôi dầu nhờn sẽ giúp tăng hiệu quả lọc bụi lên cao hơn : 휇 =
90-95%.
- Phạm vi áp dụng:
+ Lưới lọc bụi thường được sử dụng để lọc sạch bụi trong không khí thổi vào
của hệ thống thông gió, điều hòa không khí nhà với nồng độ bụi ban đầu không quá
5mg/m3.
+ Lưới lọc dầu thường được sử dụng ở các nhà máy nhiệt điện.
* Lọc bụi bằng túi vải (ống tay áo)
- Cấu tạo: (Hình 3.6)
+ Thiết bị gồm những túi vải dệt từ các loại sợi khác nhau được lồng vào khung lưới ống bằng thép để bảo vệ và đa số có trang bị cơ cấu giũ bụi.
+ Đường kính tay áo có thể khác nhau, phổ biến nhất là 120-300mm, không vượt quá 600mm.
+ Có hai loại: lọc từ phía trong và lọc từ phía ngoài.
Hình 3.5. Lưới lọc bụi
Hình 3.6. Sơ đồ thiết bị lọc bụi kiểu túi vải
- 34 -
- Đặc điểm:
+ Hiệu suất lọc bụi cao: 휇 = 90-95%.
+ Thời gian làm việc theo chu kỳ thường ngắn.
+ Căn cứ vào nhiệt độ khói thải để chọn loại vải làm túi:
Nhiệt độ khói thải > nhiệt độ môi trường: loại vải làm túi thường là vải
amiăng hoặc lưới thép.
Nhiệt độ khói thải < nhiệt độ môi trường: loại vải làm túi thường là vải
thông thường.
+ Khí và bụi vào thiết bị phải khô để tránh tình trạng làm gỉ thiết bị.
- Phạm vi áp dụng:
Thiết bị này chỉ được sử dụng ở những nơi cần thu hồi những loại bụi quý có
giá trị hoặc những nơi yêu cầu chất lượng môi trường cao.
d. Xử lý bụi bằng thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện
* Nguyên tắc lọc bụi bằng tĩnh điện:
Tích điện âm cho hạt bụi, bụi sẽ mang điện tích âm, khi bụi đi qua bề mặt có
điện tích dương, bụi sẽ bị hút vào bề mặt này, trung hòa điện và rơi xuống. Thiết bị
sử dụng dòng điện một chiều với điện thế cao (khoảng 50.000V).
* Thường có 2 hình thức lọc bụi tĩnh điện: lọc bụi bằng điện kiểu ống và lọc bụi
bằng điện kiểu tấm.
* Thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống
- Cấu tạo:
1. Dây kim loại ngắn, tiết diện bé,
mang điện tích (-)
2. Ống kim loại, mang điện tích (+)
3. Đối trọng căng dây 1.
4. Thiết bị cách điện
5. Phễu chứa bụi
Hình 3.7. Cấu tạo thiết bị lọc bụi
tĩnh điện kiểu ống.
5
- 35 -
- Nguyên tắc hoạt động:
Khí và bụi được đưa vào thiết bị. Dưới điện thế cao mà dây kim loại được nạp,
nó sẽ tạo ra bên trong ống cực dương một điện trường mạnh và khi dòng khí mang bụi
đi qua, những phân tử khí trong dòng khí sẽ bị ion hóa rồi truyền điện tích âm cho hạt
bụi dưới các tác động va đập quán tính và/ hoặc khuếch tán ion. Nhờ thế các hạt bụi bị
hút về phía cực dương, đọng lại trên bề mặt trong của ống hình trụ, mất điện tích và rơi
xuống phễu chứa bụi. Khí sạch theo đường ống dẫn khí thoát ra ngoài.
- Đặc điểm:
+ Thiết bị sử dụng dòng điện một chiều có U = 30 - 70 kV
+ Yêu cầu bụi vào thiết bị phải khô.
+ Hiệu suất lọc bụi cao: 휇 = 95-99%.
+ Lọc được tất cả các loại bụi từ kích thước lớn đến kích thước nhỏ.
+ Giá thành đắt
- Phạm vi áp dụng:
Thiết bị này chỉ được sử dụng ở những nơi cần thu hồi những loại bụi quý có
giá trị hoặc những nơi yêu cầu chất lượng môi trường cao.
Ngoài loại thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống, người ta còn có thể tạo cực dương hút
bụi bằng các tấm bản đặt song song hai bên các dây cực âm và lúc đó ta có thiết bị lọc
bằng điện kiểu tấm bản như hình 3.8
Hình 3.8. Thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu tấm bản
- 36 -
3.2.2. Xử lý bụi bằng phương pháp ướt
* Nguyên tắc:
Nguyên lý của quá trình là dựa vào sự tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất
lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn.
Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc kiểu ướt có thể xem là rất đơn giản nhưng hiệu
quả lại rất cao.
* Đặc điểm:
- Ưu điểm:
+ Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc bụi cao.
+ Có thể lọc được bụi kích thước thước dưới 0,1μm.
+ Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số các thiết bị lọc
bụi khác không thể đáp ứng được như lọc bằng túi vải, lọc bằng điện.
+ Thiết bị lọc bụi kiểu ướt không những lọc được bụi mà còn lọc được cả khí
độc hại bằng quá trình hấp thụ, bên cạnh đó còn sử dụng như thiết bị làm nguội và làm
ẩm khí mà trong nhiều trường hợp trước thiết bị lọc bụi bằng điện phải cần đến nó.
- Nhược điểm:
+ Bụi thải ra dưới dạng bùn cặn gây khó khăn cho việc thu gom bụi đồng thời
làm phức tạp cho hệ thống thoát nước và xử lý nước thải.
+ Dòng khí thoát ra khỏi thiết bị mang theo lượng hơi nước có thể gây ăn mòn
các thiết bị ở phía sau thiết bị lọc như đường ống, ống khói,…
+ Trong trường hợp khói thải chứa nhiều chất dễ ăn mòn như: SO2, CO2,…
cũng có khả năng làm cho các đường ống và thiết bị bị ăn mòn vì vậy cần phải sử dụng
những vật liệu chống gỉ như inox, chất dẻo hoặc mạ các thiết bị đó.
Thiết bị lọc bụi kiểu ướt thường có thể chia thành các loại sau đây tùy thuộc
vào nguyên lý hoạt động của chúng:
- Buồng phun, tháp rửa khí rỗng.
- Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng tưới nước.
- Thiết bị lọc bụi (rửa khí) có đĩa chứa nước sủi bọt.
- Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình cầu di động.
- Xyclon ướt.
- 37 -
a. Buồng phun -Tháp rửa khí rỗng
- Cấu tạo: Hình 3.9
Hình 3.9. Buồng phun hoặc tháp
rửa khí rỗng
1. Vỏ thiết bị bị.
2. Vòi phun nước.
3. Tấm chắn nước.
4. Bộ phận hướng dòng và phân
phối khí.
- Nguyên tắc hoạt động
Dòng khí mang bụi đi vào thiết bị từ dưới qua sàn phân phối lên trên, dòng
nước được phun dưới dạng hạt nhỏ từ trên xuống. Khi hai môi chất tiếp xúc nhau, bụi
trong dòng khí bị cuốn theo nước đi xuống dưới, còn khí sau khi tách bụi, qua bộ phận
chắn nước tách được hơi nước thoát ra ngoài ở đầu thiết bị.
- Đặc điểm:
+ Yêu cầu vận tốc dòng khí vào thiết bị trong khoảng (0,6 – 1,2) m/s.
+ Hiệu suất xử lý phụ thuộc vào cường độ phun nước và vận tốc dòng không
khí chuyển động trong thiết bị.
+ Cấu tạo thiết bị đơn giản, gọn, dễ chế tạo.
+ Vận hành dễ.
+ Hiệu suất xử lý khá cao: 휇 = 80-90%.
- Phạm vi áp dụng:
Thiết bị này được sử dụng phổ biến để lọc bụi thô trong khí thải đồng thời để
làm nguội khí.
b. Thiết bị khử bụi có lớp đệm bằng vật liệu rỗng tưới nước
- Cấu tạo:
- 38 -
Gồm một thùng tiết diện tròn hoặc
chữ nhật bên trong có chứa một lớp đệm
bằng vật liệu rỗng và được tưới nước.
Hình 3.10. Tháp rửa khí Scrubơ
1. Tấm đục lỗ;
2. Lớp vật liệu rỗng;
3. Dàn ống phun nước
- Nguyên tắc hoạt động:
Khí đi từ dưới lên xuyên qua lớp vật liệu rỗng, khi tiếp xúc với bề mặt ướt của
lớp vật liệu rỗng bụi sẽ bám lại ở đó còn khí sạch thoát ra ngoài. Một phần bụi sẽ bị
nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả ra dưới dạng bùn cặn. Định kì người ta
thau rửa lớp vật liệu rỗng.
- Đặc điểm:
+ Vật liệu rỗng thường dùng các loại khâu có hình dạng khác nhau làm bằng sứ,
thủy tinh, nhựa
+ Cấu tạo thiết bị đơn giản.
+ Hiệu suất xử lý cao hơn so với tháp rửa khí rỗng, 휇 = 90% đối với các hạt
có훿 > 2휇푚.
+ Trở lực thiết bị lớn.
+ Phải định kì thau rửa lớp vật liệu rỗng.
- Phạm vi áp dụng:
+ Áp dụng làm bậc lọc bụi thứ nhất trong các hệ thống hút bụi ở máy đập nhỏ
va phân loại, máy dỡ khuôn trong các phân xưởng đúc.
+ Làm bậc lọc lần thứ hai trong các hệ thống lọc bụi có nồng độ bụi ban đầu
lớn.
* Ngoài loại tháp phun nước kiểu đứng chuyển động ngược chiều của khí và nước như
trên, người ta còn chế tạo loại thiết bị phun có lớp đệm rỗng kiểu nằm ngang (hình
- 39 -
3.11). Cấu tạo của loại thiết bị này cho phép làm việc với vận tốc khí lớn hơn so với
thiết bị thẳng đứng (có thể đạt 10 m/s) nhờ đó kích thước của loại thiết bị này sẽ gọn
nhẹ hơn.
Hình 3.11. Thiết bị phun nước có lớp đệm rỗng kiểu nằm ngang
1. Vòi phun; 2. Vỏ và khung; 3. Hệ thống tưới nước; 4. Phần không tưới nước
của lớp đệm thay cho tấm chắn nước; 5. Bể chứa cặn bùn; 6. Lớp vật liệu rỗng.
c. Thiết bị lọc bụi (rửa khí) có đĩa chứa nước sủi bọt
- Cấu tạo:
Hình 3.12. Thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt
a) Loại giội nước dập khí: 1. Vỏ thiết bị bị; 2. Vòi phun nước; 3. Đĩa đục lỗ. b) Loại chảy tràn: 1. Vỏ thiết bị bị; 2. Đĩa đục lỗ; 3. Hộp chứa nước cấp vào; 4. Tấm
chắn chảy tràn; 5. Hộp xả nước tràn.
- 40 -
- Nguyên tắc hoạt động:
Nguyên tắc làm việc của thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt là cấp nước
vào đĩa vừa đủ tạo một lớp nước có chiều cao thích hợp; dòng khí đi từ dưới lên trên
qua đĩa đục lỗ, làm cho lớp nước sủi bọt. Bụi trong khí tiếp xúc với bề mặt của những
bong bóng nước và bị giữ lại rồi theo nước chảy xuống thùng chứa.
- Đặc điểm:
+ Thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt có khả năng lọc được bụi có kích
thước 훿 ≥ 5휇푚 với hiệu quả lọc tương đối cao.
+ Đĩa đục lỗ dùng trong thiết bị có thể là lỗ tròn đường kính do = 4 - 8 mm hoặc
rãnh song song bề rộng b = 4 – 5 mm, bề dày của đĩa đục lỗ cần lấy trong khoảng 4 -6
mm.
+ Trong thiết bị sủi bọt kiểu chảy tràn, người ta thường dung đĩa đục lỗ tròn
đường kính lỗ 3 – 8 mm. Vận tốc khí qua tiết diện sống (diện tích lỗ) của đĩa 5 -15 m/s
tương ứng với vận tốc khí trên toàn tiết diện ngang của thiết bị là 1 -3 m/s.
- Phạm vi áp dụng:
Thiết bị này thường được sử dụng để xử lý bụi trong công nghiệp.
d. Thiết bị lọc bụi (rửa khí) với lớp hạt hình cầu di động
- Cấu tạo: Hình 3.13
Vật liệu để chế tạo hạt hình cầu là nhựa, cao su hoặc thủy tinh. Hạt rỗng hoặc
đặc, khối lượng riêng của hạt cầu không được vượt quá khối lượng riêng của nước để
đảm bảo cho các hạt hình cầu chuyển động một cách tự do trong hỗn hợp khí nước bên
trong thiết bị.
- Nguyên tắc hoạt động:
Khí mang bụi được đưa vào thiết bị từ dưới lên. Dòng khí đưa vào này làm cho
các hạt hình cầu chuyển động hỗn loạn trong trạng thái lơ lửng, bụi trong khí va đập
vào các hạt hình cầu tách khỏi dòng khí. Nước được phun từ trên xuống cuốn theo các
hạt bụi tạo thành cặn bùn được dẫn ra ngoài để xử lý.
- Đặc điểm:
+ Hiệu suất lọc bụi với lớp hạt hình cầu di động có hiệu suất xử lý bụi khá cao.
- 41 -
+ Vận tốc dòng khí vào cho phép trong khoảng (5-6) m/s và tỷ lệ nước – khí là
(0,5-0,7) l/m3.
+ Đường kính thích hợp của các hạt hình cầu là d = (20-40) mm.
+ Trọng lượng đơn vị của các hạt hình cầu: 휌 = (200-300) kg/m3.
+ Sức cản của thiết bị khá lớn: (900-1400) Pa.
Hình 3.13. Thiết bị lọc bụi với lớp hạt hình cầu di động
1. Tấm chắn đục lỗ hoặc lưới.
2. Hạt cầu.
3. Tấm chắn đục lỗ hoặc lưới.
4. Vòi phun nước.
5. Tấm chắn nước.
.
- Phạm vi áp dụng:
Thiết bị này thường được áp dụng để xử lý bụi trong các ngành công nghiệp.
e. Thiết bị lọc bụi kiểu ướt dưới tác dụng va đập quán tính
- Cấu tạo:
Dạng điển hình của loại thiết bị lọc bụi theo nguyên lý va đạp quán tính ướt là
loại Rotoclon – N.
- 42 -
- Nguyên tắc hoạt động:
Khi dòng khí được hút vào thiết bị, khí sẽ đi vào rãnh giữa các cánh hướng
dòng và kéo theo nước tạo thành một màng nước tung tóe lên với giọt mịn 300-
400휇푚. Sự luồn lách của hỗn hợp không khí – nước qua các bề mặt có cấu tạo thay
đổi đó sẽ làm cho các hạt bụi va đập và rơi xuống. Khí sạch giũ hết bụi được dẫn ra
ngoài.
- Đặc điểm:
+ Thiết bị này không cần phương tiện vận chuyển nước phun vào thiết bị,
không cần vòi phun. Chỉ cần một lượng nước chứa sẵn trong thiết bị và có sung thêm
bằng hệ thống cấp nước sinh hoạt thông thường, không cần bơm áp lực cao.
+ Đường kính của hạt nước từ 300-400휇푚.
+ Vận tốc khí vào thiết bị là 15 m/s. Vận tốc dòng khí ra khỏi quạt khá lớn.
+ Áp lực của thiết bị là 2700 – 3000 N/m2.
+ Lượng nước tiêu hao cho quá trình này thường không quá lớn, thường 0,7 l/m3
+ Năng lượng tiêu thụ cho loại thiết bị này nằm trong khoảng 1,0 – 1,3 kWh
cho 1000 m3/h lưu lượng khí cần xử lý.
- Phạm vi áp dụng:
+ Thiết bị làm việc được với nồng độ bụi ban đầu rất cao.
+ Rotoclon – N thường được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim để
lọc bụi thông thường và bụi có tính kết dính cũng như các loại bụi dễ gây cháy nổ
Hình 3.14. Rotoclon - N
1. Miệng vào của khí
2. Cánh hướng dòng
3. Tấm chắn nước
4. Miệng dẫn khí sạch thoát ra.
5. Quạt hút
- 43 -
f. Xyclon ướt
- Cấu tạo:
Hình 3.15. Xyclon LIOT có màng nước
- Nguyên tắc hoạt động:
Nước được phun ra theo chiều thuận với chiều chuyển động xoắn ốc của dòng
khí bên trong xyclon và phải tạo ra được màng nước mỏng chảy từ trên xuống dưới và
láng khắp mặt trong của thân xyclon. Khí đi vào xyclon từ dưới lên trên bằng ống dẫn
vào nối theo phương tiếp tuyến với vỏ trụ của xyclon để tạo cho dòng khí có chuyển
động xoắn ốc. Bụi tách ra chạm vào thành ống bị nước cuốn đi nên không có khả năng
bắn ngược trở lại vào dòng khí. Ống thoát khí ra cũng được nối theo phương tiếp tuyến
với vỏ trụ thuận chiều quay xoắn ốc của dòng khí bên trong xyclon.
- Đặc điểm:
+ Vận tốc dòng khí vào v = (18-22) m/s.
+ Hiệu suất xử lý cao, 휇 >90%, có thể lên đến 99% .
+ Thiết bị gọn nhẹ.
- 44 -
+ Lọc được cả bụi vô cơ lẫn bụi hữu cơ (nhưng không lọc được các loại bụi kị
nước).
+ Lắp đặt và vận hành phức tạp.
+ Cần phải có thêm công trình phụ trợ là bể chứa nước.
- Phạm vi áp dụng:
Có thể áp dụng để lọc bụi kết hợp với xử lý các chất độc hại trong khí thải,
đồng thời có thể sử dụng để giảm nhiệt độ khói thải.
- 45 -
CHƯƠNG 4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC 4.1. KHÁI QUÁT CHUNG
Khác với bụi, khí và hơi tồn tại dưới dạng các phân tử riêng biệt lẫn vào
không khí theo các chuyển động chaose.
Ở điều kiện bình thường hơi có thể ngưng tụ được, còn khí thì chỉ ngưng tụ
được khi tạo được áp suất hoặc nhiệt độ phù hợp (áp suất cao, nhiệt độ thấp).
Xử lý hơi hoặc khí thải độc hại có thể tiến hành bằng các phương pháp tiêu
hủy, ngưng tụ, hấp phụ hoặc hấp thụ. Tùy thuộc vào điều kiện phát sinh, nồng độ
chất ô nhiễm, điều kiện địa hình, trang thiết bị hiện có để lựa chọn áp dụng các
phương pháp xử lý khác nhau.
4.2. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ
4.2.1. Khái niệm
Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi
chúng tiếp xúc với nhau.
Quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng gồm ba bước chính:
- Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt
của chất lỏng hấp thụ.
- Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ.
- Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối
chất lỏng hấp thụ.
Tuỳ thuộc vào bản chất của sự tương tác giữa chất cần được hấp thụ và chất
hấp thụ mà người ta chia thành sự hấp thụ vật lý hay sự hấp thụ hóa học:
- Hấp thụ vật lý: là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý thuần túy;
nghĩa là chỉ bao gồm sự khuếch tán, hòa tan các chất cần hấp thụ vào trong lòng
chất lỏng và sự phân bố của chúng giữa các phần tử chất lỏng. Ví dụ như sự phân bố
của khí hoà tan giữa các phân tử chất lỏng: NH3/aceton, CO/benzen,
trimetylamin/dầu hoả, sự hoà tan của khí SO3/H2SO4.
- Hấp thụ hóa học: là một quá trình luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng
hóa học. Một quá trình hấp thụ hoá học bao giờ cũng bao gồm 2 giai đoạn:
giai đoạn khuếch tán và giai đoạn xảy ra các phản ứng hóa học.
- 46 -
Phương pháp hấp thụ chất ô nhiễm bằng chất lỏng được sử dụng khá phổ biến
trong xử lý khí thải ở Việt Nam, hay được áp dụng để xử lý các loại khí như SO2, CO2,
H2S, NOx,…Chất lỏng hấp thụ có thể là nước, axit, bazơ…
4.2.2. Các chất hấp thụ
Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là loại chất hấp
thụ sẵn có, giá rẻ và thuận lợi nhất. Tuy nhiên, nước chỉ hấp thụ được một số ít loại khí
độc hại, hơn nữa mức độ hấp thụ vật lý của nước cũng bị hạn chế. Trong nhiều trường
hợp người ta phải áp dụng phương pháp hấp thụ hóa học bằng các loại dung dịch hóa
chất khác nhau tùy theo chất độc hại cần khử, cụ thể như sau:
Bảng 4.1. Một số chất hấp thụ để xử lý các khí ô nhiễm thường gặp
Khí ô nhiễm cần khử Chất hấp thụ
Oxit nitơ: N2O3, NO2,
N2O5
Nước và các chất huyền phù: dung dịch NaOH,
Na2CO3, NaHCO3, KOH, K2CO3, KHCO3, Ca(OH)2,
CaCO3, MgCO3, Mg(OH)2 , Ba(OH)2, BaCO3,
NH4HCO3
Nitơ Oxit NO Dung dịch FeCl2, FeSO4, Na2SO3, Na2S2O3, NaHCO3,
NaHSO3
Sunfua Điôxit SO2 Nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)2, CaCO3, K2CO3,
Na2CO3 (15-20)%, KOH,…
Đihyđro sunfua H2S
Dung dịch Na2CO3 + Na3AsO4
Dung dịch AsO3 (8-10)g/l + NaCl (1,2-1,5)g/l
(NH4)3AsO3 (3,5-6) g/l.
Cacbon oxit CO Nitơ lỏng, dung dịch [Cu(NH3)]n, COCH
Cacbon đioxit CO2 Dung dịch Na2CO3, NaOH, KOH, K2CO3, Ca(OH)2
Các hóa chất chứa Flo:
HF, SiF4 Nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)2, Na2CO3
Clo Cl2 Dung dịch: NaOH, KOH, Ca(OH)2
Hơi, sương HCl Nước, dung dịch Na2CO3, NaOH, KOH, K2CO3,
Ca(OH)2
- 47 -
4.2.3. Thiết bị hấp thụ
Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa hai
pha khí và lỏng. Có rất nhiều dạng kiểu khác nhau của thiết bị hấp thụ, nhưng có thể
phân chia thành bốn loại chính sau đây:
- Buồng phun, tháp phun: trong đó chất lỏng được phun thành giọt nhỏ trong
thể tích rỗng của thiết bị và cho dòng khí đi qua.
- Thiết bị sục khí: khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chất
lỏng. Quá trình phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm
đục lỗ hoặc bằng cánh khuấy cơ học.
- Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: khí đi qua tấm đục lỗ bên trên có chứa lớp nước
mỏng.
- Thiết bị hấp thụ có lớp đệm bằng vật liệu rỗng: Chất lỏng được tưới trên lớp
đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo thành bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc
đi qua.
a. Tháp hấp thụ phun kiểu thùng rỗng
- Cấu tạo:
Thiết bị hấp thụ kiểu thùng
rỗng có dạng hình trụ, có vòi phun
sương thường được đặt ở phía trên
phun xuống. Trong trường hợp tháp
hấp thụ có chiều cao lớn, người ta
thường đặt các vòi phun chia ra ở các
tầng khác nhau.
Hình 4.1. Tháp phun kiểu thùng rỗng
- 48 -
- Nguyên tắc làm việc:
Trong tháp phun, chất lỏng được phun thành bụi mù (sương) từ phía trên
xuống, khí thường đi từ dưới lên nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc và để nồng độ
thực tế của chất cần hấp thụ trong pha khí giảm dần theo chiều từ dưới đi lên và
nồng độ chất bị hấp thụ trong pha lỏng được tăng dần theo chiều từ trên đi xuống.
- Đặc điểm:
+ Yêu cầu tốc độ dòng khí không được quá lớn (phải nhỏ hơn 1 m/s) để tránh
hiện tượng chất lỏng bị cuốn theo khí ra ngoài.
+ Thiết bị hấp thụ thùng rỗng có ưu đ iể m là đơn giản, chi phí đầu tư thấp,
lực cản thủy động nhỏ và có thể sử dụng đối với khí thải có độ nhiễm bẩn cao;
chất lỏng dùng để hấp thụ có thể quay vòng cho tới khi hấp thụ no mới thải cho
nên tiết kiệm được chất hấp thụ.
+ Tuy nhiên, nhược điểm của thiết bị thùng rỗng là khí thường phân bố
không đều trong toàn bộ tháp dẫn dấn làm giảm hiệu suất xử lý.
b. Tháp đệm
- Cấu tạo:
Được dùng phổ biến nhất. Trong tháp, người ta thường nhồi các vật liệu
đệm như ốc, sành sứ, lò so kim loại. vụn than cốc... để làm tăng diện tích tiếp xúc
hai pha.
- Nguyên tắc làm việc:
Chất lỏng được tưới trên bề mặt lớp vật liệu rỗng và chảy từ trên xuống dưới
tạo ra bề mặt ướt của lớp vật liệu đệm. Khí được dẫn từ dưới lên tiếp xúc với các bề
mặt ướt đó, các chất ô nhiễm bị hấp thụ lại, khí sạch được dẫn ra ngoài.
- Đặc điểm:
+ Thiết bị này vận hành đơn giản nhưng hiệu quả xử lý cao.
+ Vật liệu đệm dễ bị tắt nghẽn do tích tụ cặn, do đó làm tăng trở lực quá trình
hấp thụ.
c. Tháp hấp thụ sủi bọt (giống tháp sủi bọt trong xử lý bụi)
Thường được sử dụng trong trường hợp tải lượng cao, áp suất khí phải lớn và
quá trình hấp thụ có sự toả nhiệt, cần được làm lạnh.
- 49 -
Hấp thụ kiểu sủi bọt có nhược điểm lớn nhất là luôn có lớp bọt chiếm thể
tích khá lớn trong thiết bị. Việc chuyển động của chất lỏng gặp phải trở lực lớn.
Các nhà thiết kế đã có nhiều công trình làm giảm bớt những nhược điểm trên để có
thể sử dụng kiểu hấp thụ này trong công nghiệp vì nó có hệ số chuyển khối rất cao.
Chiều cao lớp chất lỏng tăng sẽ làm tăng khả năng hấp thụ song đồng thời
cũng tăng trở lực của thiết bị. Vì vậy, thông thường người ta không tăng lớp chất
lỏng quá 50 mm.
4.2.4. Ví dụ về xử lý khí SO2 bằng phương pháp hấp thụ (chất hấp thụ là nước)
Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để
loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là khói từ các loại lò công nghiệp.
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:
- Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi
qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ.
- Giải hấp khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch.
Hình 4.2. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước
1. Tháp hấp thụ; 2. Tháp giải thoát khí SO2; 3. Thiết bị ngưng tụ;
4,5. Thiết bị trao đổi nhiệt; 6. Bơm.
- 50 -
Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó
nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO2
khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là ở nhiệt độ 100oC thì SO2 sẽ thoát
ra khỏi dung dịch hấp thụ hoàn toàn và trong khi thoát ra có lẫn cả hơi nước. Bằng
phương pháp ngưng tụ người ta có thể thu được khí SO2.
- Ưu nhược điểm:
+ Ưu điểm:
Công nghệ đơn giản.
Nước là dung môi dễ kiếm và rẻ tiền.
+ Nhược điểm:
Hiệu suất thấp, nếu khí thải sạch bụi thì hiệu suất chỉ đạt 휇 = 50%
Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức là cần
phải có một nguồn cấp nhiệt công suất lớn.
Ngoài ra, để sử dụng nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước
xuống 10oC tức là phải cần đến nguồn cấp lạnh, gây tốn kém chi phí.
- Phạm vi áp dụng:
+ Phương pháp này áp dụng tại các khu vực có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước),
có sẵn nguồn lạnh.
+ Áp dụng ở những nơi có sản lượng nước thiên nhiên và nơi đó cho phép thải
lượng H2SO4 ra môi trường (sông ngòi).
4.3. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ
4.3.1. Khái niệm
Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên ái lực của một số chất rắn đối với một
số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, các phân tử
chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn.
Vật liệu rắn sử dụng trong quá trình này được gọi là chất hấp phụ, còn chất khí
bị giữ lại trong chất hấp phụ được gọi là chất bị hấp phụ.
Phương pháp hấp phụ được sử dụng để xử lý mùi hôi, để thu hồi một số chất
khí có giá trị hoặc để khử hơi dung môi và một số chất khí khác.
4.3.2. Đặc điểm của quá trình hấp phụ
- 51 -
Quá trình hấp phụ được áp dụng rất phù hợp cho những trường hợp sau:
+ Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy.
+ Chất khí cần khử là có giá trị và cần thu hồi.
+ Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các quá trình khử khí
khác không thể áp dụng được.
Quá trình hấp phụ được chia thành hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
+ Hấp phụ vật lý:
Các phân tử khí bị hút vào bề mặt của chất hấp phụ nhờ có lực liên kết
giữa các phân tử (lực Vander Waals).
Quá trình hấp phụ vật lý có tỏa nhiệt, Q = (2 – 20) kJ/g.mol. Lượng nhiệt
này phụ thuộc vào cường độ của lực liên kết phân tử.
Quá trình hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghịch. Đây là quá trình có ý
nghĩa quan trọng nhờ đó ta có thể thu hồi các chất khí bị hấp phụ có giá
trị hoặc có thể hoàn nguyên chất hấp phụ đã bão hòa để tái sử dụng.
Lượng khí bị hấp phụ vật lý giảm nhanh khi tăng nhiệt độ tăng. Lượng
khí bị hấp phụ tỷ lệ thuận theo diện tích bề mặt của vật liệu hấp phụ.
Hấp phụ vật lý có tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh.
+ Hấp phụ hóa học:
Hấp phụ hóa học là kết quả của cá phản ứng hóa học giữa chất bị hấp
phụ và vật liệu hấp phụ.
Đây là quá trình mà lượng nhiệt tỏa ra rất lớn, Q = (20 – 400) kJ/g.mol.
Quá trình hấp phụ hóa học là quá trình không thuận nghịch
4.3.3. Vật liệu hấp phụ
Vật liệu hấp phụ thường ở dạng hạt, kích thước cỡ hạt từ 6 – 10 mm xuống đến
cỡ 200휇푚, có độ rỗng lớn được hình thành do những mao quản li ti nằm bên trong
khối vật liệu.
Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu sau:
+ Có khả năng hấp phụ cao.
+ Phạm vi áp dụng rộng, khử được nhiều loại khí khác nhau.
+ Có độ bền cơ học cần thiết.
- 52 -
+ Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng.
+ Giá thành rẻ.
Vật liệu hấp phụ có thể được chia thành ba nhóm chính:
+ Vật liệu không có cực.
+ Vật liệu có cực.
+ Vật liệu mà trên bề mặt của chúng xảy ra quá trình hấp phụ hóa học và quá
trình đó làm thay đổi cấu trúc của phân tử khí.
Tuy nhiên, vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là loại vật liệu không có cực,
đối với loại vật liệu này độ rỗng càng lớn thì khả năng hấp phụ càng cao.
Kích thước lỗ rỗng (đường kính mao quản) đóng vai trò quan trọng làm cho vật
liệu hấp phụ có khả năng hấp phụ chọn lọc.
Trong công nghệ xử lý môi trường, để làm sạch các hơi và khí thải
người ta thường sử dụng các chất hấp phụ xốp như than hoạt tính, silicagel, zeolit …
4.3.4. Thiết bị hấp phụ
Trong thiết bị hấp phụ, vật liệu hấp phụ được đổ thành lớp đệm có bề dày nhất
định và cho dòng khi cần xử lý đi qua.
Hình 4.3. Sơ đồ tháp hấp phụ sử dụng than hoạt tính
- 53 -
Yêu cầu đề ra khi thiết kế hoặc lựa chọn thiết bị hấp phụ là:
+ Phải đảm bảo thời gian chu kỳ hấp phụ thích hợp.
+ Có xử lý sơ bộ đối với khí thải để loại bỏ một số chất mà mà vật liệu hấp phụ
không hấp thu được.
+ Xử lý làm giảm bớt nồng độ ban đầu của chất cần khử trong khí thải để bảo
vệ lớp vật liệu hấp phụ khỏi bị quá tải.
+ Phân phối dòng khí đi qua lớp vật liệu hấp phụ một cách đều đặn.
+ Đảm bảo khả năng thay thế mới hay hoàn nguyên vật liệu hấp phụ sau khi đạt
trạng thái hấp phụ một cách dễ dàng.
4.3.5. Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ
Khi đã xuất hiện “điểm ngừng”, là điểm mà nồng độ chất ô nhiễm ở đầu ra của
thiết bị xử lý không giảm mà có xu hướng trở lại bằng ban đầu hoặc đã bắt đầu tăng
hơn so với nồng độ ban đầu, cần phải ngừng chu kỳ hấp phụ và chuyển sang chu kỳ
hoàn nguyên để giải thoát chất ô nhiễm đã bị hấp phụ trên bề mặt vật liệu.
Có thể áp dụng các phương pháp sau đây để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ:
+ Hoàn nguyên bằng nhiệt: Vật liệu hấp phụ được sấy nóng lên để khả năng
hấp phụ của nó giảm xuống đến mức thấp và lúc đó chất khí bị hấp thụ sẽ thoát ra
ngoài. Sau khi hoàn nguyên xong để tăng khả năng hấp phụ phải làm nguội vật liệu
hấp phụ trước khi đưa vào sử dụng lại. Phổ biến nhất của phương pháp nhiệt là dùng
không khí nóng hoặc hơi nước.
+ Hoàn nguyên bằng áp suất: Ở nhiệt độ không đổi, nếu áp suất giảm thì khả
năng hấp phụ giảm và do đó chất đã bị hấp thụ sẽ thoát khỏi bề mặt vật liệu.
+ Hoàn nguyên bằng khí trơ: Dùng khí trơ không chứa chất khí đã bị hấp thụ
thổi qua vật liệu hấp phụ để đẩy chất khí đã bị hấp phụ ra khỏi vật liệu hấp phụ.
Trong các phương pháp trên, phương pháp nhiệt bằng hơi nước được áp dụng
rộng rãi nhất với lý do đơn giản, ít tốn kém và hiệu quả cao.
4.3.6. Ví dụ về xử lý khí H2S bằng phương pháp hấp phụ (chất hấp phụ là oxyt sắt)
Xử lý H2S bằng chất hấp phụ oxit sắt Fe2O3 là phương pháp xử lý cổ điển nhất
dựa trên các phản ứng sau:
- 54 -
Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O (1)
2Fe2S3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 6S (2)
Hình 4.4. Sơ đồ hệ thống hấp phụ H2S bằng oxit sắt
1. Bình hấp phụ, 2. Ejectơ
Sau khi bão hòa H2S, oxit sắt được hoàn nguyên bằng không khí (cấp oxy) để
thu lưu huỳnh.
Tốc độ phản ứng hấp phụ H2S của oxit sắt phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa
khí và bề mặt vật liệu hấp phụ. Do đó để nâng cao tốc độ phản ứng, độ rỗng (xốp) của
vật liệu phải lớn. Thường độ rỗng của oxit sắt không nhỏ hơn 50%.
Điều kiện cho quá trình hấp phụ H2S bằng oxit sắt phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Nhiệt độ của môi trường: nhiệt độ của môi trường tốt nhất nằm trong khoảng
(28 – 30) oC.
+ Độ ẩm của vật liệu hấp phụ: khoảng 30%.
Để hoàn nguyên vật liệu hấp phụ có thể áp dụng các phương pháp khác nhau:
+ Oxy hóa vật liệu hấp phụ bằng oxy trong không khí.
+ Thổi hỗn hợp khí có chứa 2% – 3% oxy qua lớp vật liệu hấp phụ. Nhiệt độ
hoàn nguyên 600 oC - 800 oC.
- 55 -
+ Hoàn nguyên liên tục khối vật liệu hấp phụ bằng cách bổ sung vào dòng khí
cần xử lý một thể tích không khí có tính toán. Như vậy quá trình hoàn nguyên sẽ xảy
ra song song với quá trình hấp phụ.
4.4. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU ĐỐT
4.4.1. Khái niệm
Xử lý khí thải bằng quá trình thiêu đốt hoặc còn gọi là đốt cháy sau được áp dụng khá phổ biến trong các trường hợp sau: - Dùng trong trường hợp lưu lượng khí thải lớn mà nồng độ chất ô nhiễm lại rất bé mà các phương pháp khác thực hiện không hiệu quả. - Các chất ô nhiễm có mùi như H2S, NH3, các hơi dung môi. - Các loại sol khí hữu cơ có khói nhìn thấy được, ví dụ như khói từ lò rang cà phê, lò sản xuất thịt hun khói, lò nung men sứ,… - Một số hơi, khí hữu cơ nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây hiện tượng khói quang hóa. - Khí thải từ công nghệ khai thác và lọc dầu. 4.4.2. Các ưu, nhược điểm của phương pháp
Những ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thiêu đốt có thể
nêu ra như sau:
- Ưu điểm:
+ Phân hủy được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được khi thiết bị thiêu đốt
được thiết kế và vận hành theo đúng quy cách.
+ Khả năng thích ứng của thiết bị đối với sự thay đổi vừa phải của lưu lượng
khí thải cũng như nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải.
+ Hiệu quả xử lý cao đối với các chất ô nhiễm đặc biệt mà các phương pháp
khác xử lý không hiệu quả hoặc hiệu quả thấp.
+ Có khả năng thu hồi, tận dụng nhiệt thải trong quá trình thiêu đốt.
+ Công nghệ khá đơn giản, an toàn trong vận hành.
- Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn.
+ Có khả năng làm phức tạp hơn vấn đề ô nhiễm không khí.
+ Phải cần có hệ thống thu gom và xử lý tro bụi trong quá trình đốt.
- 56 -
+ Trong quá trình thiêu đốt có cấp thêm nhiên liệu hoặc có xúc tác -> gây cản
trở cho quá trình vận hành thiết bị.
4.4.3. Các quá trình thiêu đốt
Về mặt biện pháp thực hiện, quá trình thiêu đốt chất ô nhiễm có thể được phân
chia thành ba dạng khác nhau:
- Thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp trong không khí.
- Thiêu đốt có buồng đốt.
- Thiêu đốt có xúc tác.
a. Thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp
Thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp là biện pháp làm cho khí ô nhiễm cháy trực
tiếp trong không khí mà không cần cấp nhiên liệu bổ sung, trường hợp chung, chỉ cần
nhiên liệu để mồi lửa và để điều chỉnh khi cần thiết.
Căn cứ vào giới hạn cháy của chất người ta có thể chia khí thải có chứa các chất
ô nhiễm cháy được thành ba nhóm sau:
- Nhóm 1: Thành phần nhiên liệu trong khí thải thấp hơn giới hạn dưới của quá
trình cháy khoảng 25%.
- Nhóm 2: Thành phần nhiên liệu trong khí
thải nằm trong phạm vi từ giới hạn dưới đến giới
hạn trên của quá trình cháy.
- Nhóm 3: Thành phần nhiên liệu trong khí
thải cao hơn giới hạn trên của quá trình cháy.
Hình 4.5. Đầu đốt của hệ thống thiêu đốt
bằng ngọn lửa trực tiếp
1. Ống dẫn khí thải
2. Vòng khống chế vận tốc khí thải
3. Ống góp phân phối hơi nước
4. Các điểm phun hơi
5. Bộ phận mồi lửa.
- 57 -
b. Thiêu đốt có buồng đốt
Thiêu đốt có buồng đốt được áp dụng rộng rãi đối với các loại khí thải có chứa
chất ô nhiễm dạng khí, hơi hoặc sol khí cháy được với nồng độ tương đối thấp.
Các bộ phận chính và quan trọng của hệ thống thiêu đốt này là buồng đốt, các
vòi đốt, bộ phận điều chỉnh quá trình cháy và dụng cụ chỉ thị nhiệt độ.
Buồng đốt thường có dạng hình trụ và được xây dựng bằng vỏ thép có ốp gạch
chịu lửa. Nhiệt độ trong buồng đốt khoảng 900 oC - 1500 oC. Vận tốc khí trong buồng
đốt dao động trong khoảng 5 – 8 m/s và thời gian lưu lại của dòng khí trong buồng đốt
khoảng 0,2s – 0,5s.
Hình 4.6. Sơ đồ cấu tạo của buồng đốt
1. Khí thải đi vào thiết bị thiêu đốt; 2. Bề mặt trao đổi nhiệt sấy nóng khí thải; 3. Nhiên liệu; 4. Vòi đốt; 5. Khí sạch ra.
Trong quá trình đốt nếu cần thiết phải cho thêm nhiên liệu phụ trợ vào buồng
đốt.
Khi nồng độ chất cháy trong khí thải quá thấp, nhiệt lượng cháy của nó không
đủ để duy trì sự cháy, người ta thường dùng biện pháp hâm nóng khí thải trước khi đưa
vào buồng đốt.
c. Thiêu đốt có xúc tác
Thiêu đốt có xúc tác là một bước phát triển tiếp theo của công nghệ xử lý khí
thải trong không gian kín – buồng đốt.
Phương pháp này có những ưu điểm sau:
- Làm giảm nhiệt độ của buồng đốt.
- Phản ứng cháy trên bề mặt vật liệu xúc tác diễn ra rất nhanh và cường độ rất
mạnh.
- 58 -
- Nhiệt độ cháy trên bề mặt chất xúc tác thấp hơn, vào khoảng 200oC - 450oC.
Tuy nhiên, phương pháp thiêu đốt có chất xúc tác cũng có những nhược điểm sau:
- Vật liệu xúc tác thường là các kim loại quý nên giá thành rất đắt. Tuy nhiên
lượng xúc tác đòi hỏi không nhiều, thường chỉ cần từ 0,03 m3 – 0,12 m3 cho 1m3 khí
thải cần oxy hóa trong 1s.
- Muốn đạt hiệu quả cao của quá trình cháy thì yêu cầu trong khí thải vào phải
sạch bụi và tạp chất. Do đó khí thải trước khi đưa vào xử lý bằng oxy hóa có xúc tác
cần được lọc bụi đến một mức độ cho phép.
Hình 4.7. Sơ đồ cấu tạo buồng đốt có xúc tác
1. Lớp đệm bằng vật liệu xúc tác; 2. Bề mặt trao đổi nhiệt để sấy nóng khí thải;
3. Khí thải dẫn vào; 4. Khí sạch thoát ra ống khói; 5. Cấp nhiên liệu; 6. Cấp không
khí; 7. Vòi đốt; 8. Đường dẫn khí thải vào buồng đốt.
4.5. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ
Phương pháp ngưng tụ thường áp dụng để xử lý khí thải ở lò cao, thường
dùng khi nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải tương đối thấp và các phương pháp
khác xử lý không hiệu quả.
Nguyên tắc của phương pháp là dựa trên sự hạ thấp nhiệt độ môi trường
xuống một giá trị nhất định thì hầu như các chất ở thể hơi sẽ ngưng tụ lại và sau đó
được thu hồi hoặc xử lý tiêu hủy. Ở điều kiện làm lạnh bình thường, nếu xử lý
bằng ngưng tụ thường khi thu hồi được hơi các dung môi hữu cơ, hơi axít. Tất
nhiên phương pháp này chỉ phù hợp với những trường hợp khí thải có nồng độ hơi
tương đối cao (>>20 g/m3). Trong trường hợp nồng độ nhỏ, người ta thường dùng
- 59 -
các phương pháp hấp phụ hay hấp thụ.
Hình 4.8. Thiết bị ngưng tụ dạng tiếp xúc
- 60 -
PHẦN 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHƯƠNG 5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN LIÊN QUAN
ĐẾN NƯỚC THẢI 5.1. NGUỒN GỐC, LƯU LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN NƯỚC THẢI
5.1.1. Phân loại nước thải
Người ta định nghĩa nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng
của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải
được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn
các biện pháp hoặc công nghệ xử lý. Theo cách phân loại này, có các loại nước thải
sau đây:
- Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương
mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác.
- Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả
nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải sản xuất là chủ yếu.
- Nước thấm qua/ nước chảy tràn: nước thấm qua là tất cả các loại nước chảy
vào hệ thống cống rãnh do sự rò rỉ, bể vỡ đường ống hoặc thấm qua tường chắn. Nước
chảy tràn là lượng nước mưa chảy vào hệ thống cống rãnh từ hệ thống tiêu nước mưa,
mái nhà, hè phố, ...
- Nước thải tự nhiên: nước tràn mặt do mưa tại chỗ hoặc do tuyết tan.
Nước thải đô thị là thuật ngữ chung để chỉ các loại nước được thải bỏ ra từ các
khu đô thị, nó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên.
Ngoài ra, theo quan điểm quản lý môi trường, các nguồn ô nhiễm nước còn
được phân thành hai loại: nguồn xác định (có thể kiểm soát được) và nguồn không xác
định (khó kiểm soát, quản lý)
- Các nguồn xác định bao gồm nước thải sinh hoạt và công nghiệp, các cửa
cống xả nước mưa và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận có tổ chức qua hệ
thống cống và kênh thải.
- Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa
và các nguồn nước phân tán khác.
- 61 -
5.1.2. Nước thải sinh hoạt
a. Nguồn gốc
Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh
hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,…Chúng được thải ra từ
các căn hộ, cơ quan, trường học, chợ, và các công trình công cộng khác.
Nước thải sinh hoạt được phân chia thành hai nhóm:
- “Nước đen”: là nước thải từ các nhà vệ sinh, chứa phân, nước tiểu, vi khuẩn
gây bệnh.
- “Nước xám”: nước thải tắm giặt, nấu ăn,…, chứa các thành phần vô cơ cao
(chủ yếu là chất rắn lơ lửng), chất tẩy rửa, dầu mỡ.
b. Lưu lượng
Lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư được xác định theo tiêu chuẩn cấp
nước (TCVN 33-2006), thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng (60-
80)% tiêu chuẩn cấp nước. Các trung tâm đô thị thường có tiêu chuẩn cấp nước cao
hơn so với các vùng ngoại thành và nông thôn, do đó lượng nước thải sinh hoạt tính
trên một đầu người cũng có sự khác biệt giữa thành thị và nông thôn. Ngoài ra, lượng
nước thải của khu dân cư còn phụ thuộc vào điều kiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc
điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt của người dân.
Lượng nước thải sinh hoạt tại các cơ sở dịch vụ, công trình công cộng phụ
thuộc vào loại công trình, chức năng, số người tham gia, phục vụ trong đó.
Bảng 5.1. Tiêu chuẩn nước thải của một số loại cơ sở dịch vụ và công trình công cộng
Trong quá trình sinh hoạt, con người xả vào hệ thống thoát nước một lượng
chất bẩn nhất định, phần lớn là các loại cặn, chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng. Đặc
trưng của nước thải sinh hoạt là hàm lượng chất hữu cơ lớn (từ 50 đến 65% tổng lượng
chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh. Thành phần chất
bẩn trong nước thải sinh hoạt được biểu diễn theo hình 5.1.
Hình 5.1. Thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt
5.1.3. Nước thải công nghiệp
a. Nguồn gốc Nước thải công nghiệp là dung dịch thải ra từ các cơ sở sản xuất, chế biến, kinh doanh, dịch vụ công nghiệp. Trong các xí nghiệp công nghiệp dựa vào nguồn gốc phát sinh người ta chia nước thải công nghiệp thành ba loại sau: - Nước thải sản xuất: là nước đã dùng rồi trong quá trình sản xuất. Người ta phân biệt hai nhóm nước thải sản xuất đó là nước không bẩn (qui ước sạch) và nước bẩn. - Nước thải sinh hoạt: tạo ra từ các khu vệ sinh của nhà hành chính, nhà sản xuất, từ các nhà tắm của các phân xưởng, hoặc ở các vị trí độc lập riêng biệt. - Nước mưa chảy tràn qua bề mặt nhà máy, xí nghiệp. Ở đây chủ yếu ta xét đến nước thải sản xuất. Đặc điểm nổi bật của nó là rất đa dạng về thành phần và khối lượng. b. Lưu lượng Lưu lượng nước thải dao động tùy thuộc vào quy mô, tính chất sản phẩm, quy trình công nghệ, việc tuần hoàn nước của từng cơ sở sản xuất.
- 64 -
Trong điều kiện không có số liệu đo đạc thực tế, có thể ước tính lưu lượng nước
thải theo lượng nước cấp vào (QNT ≤ Qcấp) hoặc theo phương pháp “Điều tra nhanh
nguồn thải” do WHO đề xuất (1993). Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên các
số liệu thống kê đưa ra các hệ số phát thải cho mỗi đơn vị hoạt động (nguyên liệu tiêu
thụ, sản phẩm sản xuất ra,…) và công suất của nhà máy để tính toán lưu lượng và tải
lượng ô nhiễm chính của từng loại hình công nghiệp.
Bảng 5.3. Các hệ số phát thải (theo WHO) đối với một số ngành công nghiệp Công nghiệp Đơn vị tính
Nguồn: A.P. Economopoulos, Assessment of Source of air, water, and land pollution, WHO, Geneva, 1993.
- 65 -
Cần chú ý rằng lưu lượng của nước thải công nghiệp thường không đều nhau
theo từng giờ trong ngày, không đều nhau giữa các ngày trong tháng, giữa các tháng
trong năm,…Chế độ thải nước có thể điều hòa hoặc không điều hòa trong ca kíp, ngày
đêm. Vì mỗi loại hình sản xuất có đặc điểm riêng về nước thải, nên việc xác định hệ số
điều hòa đối với nước thải công nghiệp cần phải dựa trên phân tích thống kê số liệu
nước thải của cơ sở sản xuất. Thường hay lấy giá trị k = 2,5 cho nhiều trường hợp
không có số liệu thống kê.
c. Thành phần nước thải
Thành phần, tính chất nước thải công nghiệp rất đa dạng và phức tạp, phụ thuộc
vào nhiều yếu tố như lĩnh vực sản xuất công nghiệp, nguyên liệu và các hóa chất sử
dụng trong sản xuất, dây chuyền công nghệ, chất lượng nước tiêu thụ cho các nhu cầu
sản xuất, điều kiện địa phương. Đặc biệt đối với nước thải công nghiệp luôn cần chú ý
đến thành phần các chất độc hại có trong nước thải để có những biện pháp xử lý thích
hợp.
Thành phần gây ô nhiễm chính của nước thải công nghiệp là các chất vô cơ
(nhà máy luyện kim, nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng, nhà máy phân bón vô cơ,
…), các chất hữu cơ dạng hòa tan (thông qua chỉ tiêu BOD), các chất hữu cơ vi lượng
gây mùi, vị (phenol, benzene,…), các chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học hay bền
vững sinh học (một số dạng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ,…), chất hoạt tính bề mặt, các
chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học tương tự như trong nước thải sinh hoạt.
5.2. MỘT SỐ CHỈ TIÊU Ô NHIỄM ĐẶC TRƯNG TRONG NƯỚC THẢI
Có ba nhóm chỉ tiêu (thông số) cơ bản dùng để đánh giá chất lượng nguồn nước
đó là: các chỉ tiêu vật lý, các chỉ tiêu hóa học và các chỉ tiêu sinh vật.
5.2.1. Các chỉ tiêu vật lý
Bao gồm hàm lượng chất rắn tổng cộng, nhiệt độ, độ đục, độ trong, độ màu, mùi,
vị,… đánh giá về mặt định tính độ nhiễm bẩn của nước do các loại nước thải công
nghiệp, nước thải sinh hoạt gây ra.
- Hàm lượng chất rắn tổng cộng: Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng quan
trọng nhất của nước thải. Nó bao gồm chất rắn lơ lửng, keo và hòa tan.
- 66 -
- Nhiệt độ (oC): Nhiệt độ của nước thải ảnh hưởng đến đời sống của thủy sinh vật và
sự hòa tan của oxy trong nước. Nó còn là một trong những thông số công nghệ quan
trọng trong quá trình công nghệ xử lý nước thải.
- Độ màu (đơn vị tính: Pt - Co): Màu của nước thải là do các chất sinh hoạt, công
nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các
chất hữu cơ. Độ màu là một thông số mang tính định tính, có thể được sử dụng để xác
định trạng thái chung của nước thải.
- Độ đục: Độ đục của nước thải là do các chất lơ lửng và các chất dạng keo chứa trong
nước thải tạo nên. Đơn vị đo độ đục thông thường là NTU.
5.2.2. Các chỉ tiêu hóa học
Bao gồm độ pH, độ axit, độ kiềm, độ cứng, hàm lượng oxy hòa tan DO, nhu
cầu oxy sinh hóa BOD, nhu cầu oxy hóa học COD, hàm lượng các chất dinh dưỡng
(Nitơ, Phốtpho,...), các kim loại nặng và các chất độc hại.
- pH: pH là chỉ tiêu đặc trưng cho tính axit hoặc bazơ của nước và được tính bằng
nồng độ của ion hydro (pH = - lg[H+]). pH là chỉ tiêu quan trọng nhất trong quá trình
sinh hóa bởi tốc độ của quá trình này phụ thuộc đáng kể vào sự thay đổi của pH.
- Oxy hòa tan: Oxy hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong xử lý
sinh học hiếu khí. Lượng DO trong nước thải ban đầu dẫn vào trạm xử lý thường bằng
không hoặc rất nhỏ.
- Nhu cầu oxy hóa học (COD): Nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa tất
cả các chất hữu cơ kể cả những chất hữu cơ kể cả các chất hữu cơ không bị phân hủy sinh
học có trong nước thải và có đơn vị tính là mg/l. Chỉ tiêu này cho biết mức độ nhiễm bẩn
nước thải chứa chất hữu cơ, khả năng phân hủy chúng trong môi trường nước,...
- Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): Nhu cầu oxy sinh hóa là đại lượng đặc trưng về mức
độ ô nhiễm nước thải bởi các chất hữu cơ có thể oxy hóa sinh hóa. BOD được định
nghĩa là lượng oxy cần thiết cho vi sinh vật sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất
hữu cơ trong bóng tối ở điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và thời gian.
- Hàm lượng Nitơ: Nitơ có trong nước thải ở dạng các liên kết hữu cơ và vô cơ. Trong
nước thải sinh hoạt, phần lớn các liên kết hữu cơ có trong các chất có nguồn gốc protit,
- 67 -
thực phẩm dư thừa. Còn Nitơ trong các liên kết vô cơ gồm các dạng khử NH4+, NH3 và
dạng oxy hóa: NO2- và NO3
-.
- Hàm lượng Photpho: Photpho trong nước và nước thải thường tồn tại ở các dạng
orthophotphat (PO43-, HPO4
2-, H2PO4-, H3PO4) hay polyphotphat và photphat hữu cơ.
- Các chỉ tiêu tổng lượng muối: clorua (Cl-) có thể dùng đánh giá mức độ nhiễm bẩn
do nước thải công nghiệp .
- Các chỉ tiêu dầu mỡ, hàm lượng các muối kim loại nặng, các chất phóng xạ... đánh
giá độ nhiễm bẩn của các loại nước thải khác nhau.
5.2.3. Các chỉ tiêu sinh vật
Nước thải chứa nhiều vi sinh vật trong đó có nhiều vi trùng, vi khuẩn gây bệnh.
Để xác định độ bẩn sinh học của nước thải người ta tiến hành phân tích sự tồn tại của
một loại vi khuẩn đặc biệt: trực khuẩn Coli, mặc dù nó không là loại vi khuẩn gây bệnh
điển hình song sự tồn tại của nó chứng tỏ sự tồn tại của các loại vi khuẩn gây bệnh khác.
Mức độ nhiễm bẩn sinh học của nước thải được xác định bằng các chỉ tiêu sau đây:
- Chuẩn số Coli: Thể tích nước thải ít nhất (ml) có 1 coli.
- Tổng số Coliform: số lượng vi khuẩn dạng Coli trong 100ml nước.
5.3. CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT BẢO VỆ NGUỒN NƯỚC
5.3.1. Điều kiện vệ sinh khi xả nước thải vào nguồn nước
Trong việc sử dụng nguồn nước, mỗi một mục đích sử dụng có một yêu cầu
chất lượng nước riêng. Việc qui định các điều kiện vệ sinh khi xả nước thải ra nguồn
nhằm mục đích hạn chế lượng chất bẩn thải vào môi trường, đảm bảo an toàn về mặt
vệ sinh cho việc sử dụng nguồn nước.
Đối với từng loại nước thải khác nhau sẽ có những quy chuẩn quy định giá trị tối
đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải đó khi xả vào nguồn tiếp nhận.
Trong điều kiện Việt Nam, nguồn tiếp nhận nước thải sinh hoạt hay nước thải
công nghiệp gồm chủ yếu là nguồn nước mặt (sông, hồ, ao, suối, biển...) và được phân
thành hai loại: nguồn loại A (nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt)
và nguồn loại B (nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).
5.3.2. Các giải pháp kiểm soát ô nhiễm nước
Ô nhiễm nguồn nước mặt chủ yếu là do tất cả các dạng nước thải chưa qua xử
- 68 -
lý xả vào nguồn tiếp nhận làm thay đổi các tính chất hóa lý và sinh học của nguồn
nước. Sự có mặt của các chất độc hại trong nước thải xả vào nguồn nước sẽ làm phá
vỡ cân bằng sinh học tự nhiên của nguồn nước và kìm hãm quá trình tự làm sạch của
nguồn nước. Bên cạnh đó, sự có mặt của các vi sinh vật trong đó có các vi khuẩn gây
bệnh đe dọa đến tính an toàn vệ sinh của nguồn nước.
Chính vì vậy, người ta đưa ra các giải pháp sau để kiểm soát ô nhiễm nguồn nước:
- Hạn chế, giảm thiểu số lượng nước thải ngay tại nguồn phát sinh: đây là giải
pháp mang tính chủ động, bằng cách áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn, các giải
pháp phòng ngừa ô nhiễm, giảm phát sinh chất thải ngay từ khâu sử dụng nguyên liệu,
lựa chọn công nghệ,…
- Giảm thiểu nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải theo quy định bằng cách áp dụng
công nghệ xử lý nước thải phù hợp để nước thải đủ tiêu chuẩn khi xả vào nguồn tiếp nhận.
+ Mục đích của xử lý nước thải là loại bỏ hoàn toàn hay làm giảm một phần
hàm lượng các tác nhân ô nhiễm để có thể đạt tiêu chuẩn thải hay có thể tái sử dụng.
+ Vì nước thải có thành phần đa dạng, phức tạp, khả năng tự làm sạch của các
loại nguồn nước khác nhau nên cũng có nhiều biện pháp xử lý nước thải khác nhau.
Hiện nay theo yêu cầu xử lý nước thải người ta chia ra các mức: xử lý sơ bộ, xử lý tập
trung và xử lý triệt để. Theo bản chất quá trình làm sạch, người ta chia ra các phương
pháp xử lý cơ học, phương pháp xử lý hóa lý và phương pháp xử lý sinh học...
- Tái sử dụng nước thải:
+ Việc nghiên cứu áp dụng công nghệ sử dụng lại nước thải vừa có ý nghĩa về
mặt môi trường (giảm lưu lượng nước thải xả vào môi trường) vừa có ý nghĩa về mặt
kinh tế (tiết kiệm tài nguyên nước, thu hồi các chất quý có giá trị sử dụng)
+ Các hướng tái sử dụng nước thải:
Cấp nước tuần hoàn và sử dụng lại nước thải trong các xí nghiệp công
nghiệp. Dựa vào thành phần, số lượng nước thải và điều kiện địa phương
có thể chọn các phương pháp sau: dùng lại nước sau khi xử lý trong hệ
thống cấp nước của nhà máy, dùng lại nước cho quá trình sau, dùng
nước thải và cặn phục vụ nông nghiệp, thu hồi chất quý.
Sử dụng nước thải sinh hoạt để tưới cho cây trồng và nuôi trồng thủy sản.
- 69 -
CHƯƠNG 6. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 6.1. CÁC BƯỚC VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ BÙN CẶN
TRONG NƯỚC THẢI
6.1.1. Các bước xử lý nước thải đô thị
Nước thải đô thị thường được xử lý theo ba bước (mức độ) nêu trên hình 6.1.
Nước thải sinh hoạt Nước thải bệnh viện Nước thải sản xuất
Khử trùng diệt vi khuẩn gây bệnh (các biện pháp pháp hóa học và vật lý).
Tách rác, cát và cặn lắng trong nước thải (các biện pháp cơ học)
Khử các chất độc hại và đảm bảo điều kiện làm việc bình thường của các công trình xử lý sinh học của nước thải (Các biện pháp cơ học, hóa học hoặc hóa lý).
Tách các chất hữu cơ trong nước thải (biện pháp sinh học).
Khử các chất dinh dưỡng (N-P) và khử trùng nước thải. (Các biện pháp sinh học, hóa học hoặc hóa lý).
Xả nước thải ra nguồn tiếp nhận
Hình 6.1. Các bước xử lý nước thải đô thị
Xử lý sơ bộ và xử lý bậc một
Xử lý bậc hai
Tự làm sạch của nguồn nước
Xử lý bậc ba
- 70 -
Sơ đồ các bước xử lý nước thải đô thị có thể được thuyết minh một cách tóm tắt
như sau:
- Bước thứ nhất (Xử lý bậc 1)
Xử lý bậc một bao gồm các quá trình xử lý sơ bộ để tách các chất rắn lớn như
rác, lá cây, xỉ, cát,… có thể ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp
theo và làm trong nước thải đến mức độ yêu cầu bằng các phương pháp cơ học như
chắn rác, lắng cát, lắng, lọc,… Đây là bước bắt buộc đối với tất cả các dây chuyền
công nghệ xử lý nước thải. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải xử lý ở giai đoạn
này phải bé hơn 150 mg/l nếu nước thải được xử lý sinh học tiếp tục hoặc bé hơn các
quy định nêu trong các quy chuẩn môi trường liên quan nếu xả nước thải trực tiếp vào
nguồn nước mặt.
- Bước thứ hai (Xử lý bậc hai hay xử lý sinh học)
Bước thứ hai là xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học. Giai đoạn xử lý
này được xác định trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn
tiếp nhận nước thải. Trong bước này chủ yếu là xử lý các chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh
hóa (làm giảm BOD) để khi xả ra nguồn thải không gây thiếu hụt oxy và mùi hôi thối.
- Bước thứ ba (Xử lý bậc ba hay xử lý triệt để)
Bước thứ ba là loại bỏ các hợp chất Nitơ và Photpho ra khỏi nước thải và khử
trùng nước thải. Giai đoạn khử trùng sau quá trình làm sạch là yêu cầu bắt buộc đối
với một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiện
nhân tạo.
* Ngoài ra, trong xử lý nước thải cũng cần chú ý đến xử lý bùn cặn trong nước thải.
Các loại cát (chủ yếu là thành phần vô cơ và có tỷ trọng lớn) được phơi khô và đổ san
nền. Rác thì được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp. Cặn lắng được giữ lại
trong các bể lắng đợt 1 (cặn sơ cấp) có hàm lượng chất hữu cơ lớn được kết hợp với
cặn thứ cấp được hình thành trong quá trình xử lý sinh học của nước thải, được xử lý
theo các bước tách nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí
và làm khô. Bùn cặn sau xử lý có thể dùng làm phân bón.
6.1.2. Các phương pháp xử lý nước thải đô thị
a. Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
- 71 -
- Mục đích:
+ Xử lý sơ bộ nước thải, thường dùng để loại bỏ ra khỏi nước thải các chất
không hòa tan và một phần hỗn hợp keo có kích thước lớn.
+ Phương pháp cơ học thường xử lý không triệt để nên nó thường là giai đoạn
đầu của quá trình làm sạch trước khi xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học và
hóa học.
- Cơ sở, nguyên lý của quá trình:
Cơ sở của phương pháp là dựa vào kích thước hạt, tỷ trọng của nó trong môi
trường nước. Dựa trên nguyên lý của quá trình lắng, lọc, bay hơi, pha loãng,…
+ Phương pháp lắng: Những chất lơ lửng (huyền phù) là những chất có kích
thước hạt lớn hơn 10-4 mm. Những chất lơ lửng trong nước thải gồm những
hạt hoặc tập hợp hạt khác nhau về hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng và
bản chất xuất xứ. Tính chất cơ bản của các chất dạng huyền phù lơ lửng là không
có khả năng giữ nguyên tại chỗ ở trạng thái lơ lửng. Thời gian tồn tại của chúng
tùy thuộc vào kích thước hạt. Các hạt lớn sẽ lắng hoặc nổi lên mặt nước dưới tác
dụng của trọng lực.
+ Phương pháp lọc: Lọc là quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng hoặc
pha khí bằng cách cho dòng khí hoặc lỏng có chứa hạt chất rắn chảy qua lớp vật
ngăn xốp. Các hạt rắn sẽ bị giữ lại trên bề mặt lớp vật ngăn còn khí hoặc chất
lỏng sẽ thấm qua vật ngăn.
+ Phương pháp pha loãng: Khi lưu lượng của dòng chảy trong sông lớn,
khả năng tự làm sạch của sông cao. Trong trường hợp này, nếu lưu lượng nước
thải không lớn và ở xa khu dân cư có thể xả trực tiếp nước thải vào sông. Trong
trường hợp này nồng độ chất ô nhiễm được pha loãng, quá trình tự làm sạch của
nước diễn ra thuận lợi sẽ ít gây tổn thất đến hệ sinh thái thủy sinh.
- Các biện pháp kỹ thuật:
Người ta có thể dùng các công trình cơ học như song chắn rác, lưới lọc rác, bể
lắng cát, các loại bể lắng, bể lọc các loại để thực hiện quá trình loại bỏ các chất không
tan và các chất lơ lửng.
- 72 -
+ Để giữ các tạp chất không hòa tan lớn và một phần chất bẩn lơ lửng: dùng
song chắn rác, lưới lọc.
+ Để tách các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn hoặc bé hơn nước dùng bể lắng:
Các chất lơ lửng có nguồn gốc khoáng (chủ yếu là cát) được lắng ở bể
lắng cát.
Các hạt cặn đặc tính hữu cơ được tách ra ở bể lắng.
Các chất cặn nhẹ hơn nước như dầu, mỡ,… được tách ở bể thu dầu, mỡ
(áp dụng cho nước thải công nghiệp)
Để giải phóng chất thải khỏi các chất huyền phù, phân tán nhỏ,… dùng
lưới lọc, vải lọc hoặc lọc qua lớp vật liệu lọc (thường dùng cho nước thải
công nghiệp).
- Phạm vi ứng dụng:
+ Áp dụng cho giai đoạn xử lý ban đầu.
+ Phương pháp xử lý cơ học tách khỏi nước thải sinh hoạt khoảng 60% tạp chất
không tan, tuy nhiên BOD không giảm.
Bảng 6.1. Áp dụng các công trình cơ học trong xử lý nước thải
Công trình Áp dụng
Lưới chắn rác Tách các chất rắn thô và có thể lắng
Nghiền rác Nghiền các chất rắn thô đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hòa Điều hòa lưu lượng và tải trọng
Khuấy trộn Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải, giữ cặn ở
trạng thải lơ lửng.
Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn.
Lọc Tách cặn lơ lửng còn lại sau xử lý sinh học hoặc hóa học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc.
Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí
Bay hơi và bay khí Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải
Người ta sử dụng phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinh hoạt cũng
như nước thải sản xuất khỏi nhiều chất bẩn hữu cơ hòa tan, phân tán và một số chất vô
cơ như H2S, các sunfit, ammoniac, nitơ,…
- Cơ sở, nguyên lý của quá trình:
Phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng hoạt động của vi sinh vật để phân hủy
các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu
cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình
trao đổi chất, chúng nhận các cơ chất để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên
sinh khối của chúng được tăng lên, các chất hữu cơ giảm xuống.
Nguyên lý chung của quá trình oxy hóa sinh hóa: Để thực hiện quá trình oxy
hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải
cần được di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh vật. Việc thu hồi chất bẩn từ nước
thải và việc vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn đó là một quá trình gồm ba giai đoạn sau:
+ Giai đoạn 1: Khuếch tán, chuyển dịch và hấp thụ chất bẩn từ môi trường lên
bề mặt tế bào vi khuẩn.
+ Giai đoạn 2: Oxy hóa ngoại bào và vận chuyển các chất bẩn hấp phụ được
qua màng tế bào vi khuẩn.
+ Giai đoạn 3: Chuyển hóa các chất hữu cơ thành năng lượng, tổng hợp sinh
khối từ chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng khác bên trong tế bào vi khuẩn.
Tùy theo điều kiện sinh trưởng của vi sinh vật trong hệ xử lý mà có thể xảy ra
các quá trình sinh hóa như sau:
+ Quá trình hiếu khí (Aerobic process):
Chất hữu cơ + O2 ậ
⎯⎯⎯⎯⎯⎯ CO2 + H2O
+ Quá trình kỵ khí (Anaerobic process):
Chất hữu cơ ủ â ơ ộ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ CHC đơn giản
ủ â à à⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ Muối khoáng, CO2, CH4,...
+ Quá trình tùy tiện (Facultative Process): Là quá trình sinh hóa trong đó các vi
sinh vật sử dụng oxy trong các hợp chất hóa học như nitrit, nitrat, photphat,…Trong
điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitric hóa sẽ diễn ra. Oxy giải phóng từ Nitrat sẽ
oxy hóa chất hữu cơ, Nitơ và khí CO2 sẽ được tạo thành.
- 74 -
NO3-
ậ⎯⎯⎯⎯⎯⎯ NO2
- + O2
Chất hữu cơ + O2 → N2 + CO2 + H2O
Quá trình loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải bằng VSV phụ thuộc vào các yếu
tố chính sau:
+ Nồng độ của chất nền (cơ chất, chất hữu cơ).
+ Nồng độ của bùn hoạt tính.
+ Thời gian tiếp xúc.
Đây chính là ba yếu tố chính điều khiển tốc độ, hiệu suất quá trình xử lý nước
thải bằng phương pháp sinh học.
Bảng 6.2. Các điều kiện và yêu cầu của quá trình sinh hóa
Điều kiện Hiếu khí Kỵ khí
DO ≥ 2 mg/l < 2 mg/l
Nhiệt độ 6 – 37 oC 20 – 65 oC
pH 6,5 – 8,5 7,5 – 8,5
SS < 150 mg/l
BOD < 500 mg/l > 500 mg/l
Các chất dinh dưỡng BOD/N/P~100/5/1 BOD/N/P~10/2/1
Nguyên tố vi lượng Đầy đủ Đầy đủ
Các chất độc, ức chế Giới hạn cho phép
- Các biện pháp kỹ thuật:
Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học có thể thực hiện
trong điều kiện tự nhiên như cánh đồng tưới, cánh đồng lọc, hồ ổn định,... hoặc trong
các công trình nhân tạo như bể thổi khí, bể lọc sinh học, hồ sinh học thổi khí, mương
oxy hóa, aeroten, biophin,...
c. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học và hóa lý
- Mục đích:
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý đạt hiệu quả cao khi xử lý nước thải
công nghiệp có chứa các chất vô cơ độc hại (kim loại nặng, acid, bazơ) hoặc các chất
hữu cơ bền vững, khử màu, khử mùi và khử trùng...
- 75 -
- Cơ sở, nguyên lý của quá trình:
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý và hóa học dựa trên cơ sở các phản
ứng hóa học, các quá trình hóa lý.
Các phương pháp hóa lý thường dùng trong xử lý nước thải:
+ Phương pháp keo tụ và lắng: sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, natri aluminat...
để loại bỏ các chất lơ lửng có trong nước thải.
+ Phương pháp trung hòa: trung hòa các loại nước thải có tính acid hoặc kiềm
để đảm bảo pH yêu cầu.
+ Phương pháp hấp phụ: sử dụng than hoạt tính, than bùn để khử màu và hấp
phụ các kim loại nặng, các chất độc hại hòa tan trong nước thải.
+ Phương pháp oxy hóa: oxy hóa các muối kim loại nặng chuyển chúng từ dạng
độc thành không độc hoặc lắng cặn.
+ Phương pháp tuyển nổi: tách các chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu mỡ...
trong nước thải bằng bọt khí nổi.
+ Phương pháp clo hóa: clo được sử dụng để diệt trùng, tảo và khử mùi trong
nước sau khi xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học hoặc sinh học trước khi thải
vào sông hồ. Có thể dùng clo lỏng, clorua vôi có độ clo hoạt động 25-35 %, các
hypoclorit....
+ Phương pháp trích ly: là phương pháp phổ biến để xử lý nước thải chứa
phênol và các loại acid béo. Thực chất của quá trình là sử dụng một dung môi nào đó
cho vào nước thải, dung môi này sẽ lôi kéo các chất bẩn từ nước thải và sau đó tách
dung môi và nước thải ra khỏi nước.
- Các biện pháp kỹ thuật:
Các công trình khuấy trộn, phản ứng, các bể lắng trong có kết hợp đông tụ, tháp
hấp phụ, các thiết bị dùng trong kỹ thuật tuyển nổi.
- Phạm vi ứng dụng:
+ Phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải công
nghiệp. Nó có thể là khâu xử lý cuối cùng (nếu với mức độ xử lý đạt được, nước thải
có thể sử dụng lại) hoặc là khâu xử lý sơ bộ (đối với nước thải có chứa các hợp chất
độc hại trước khi đem đi xử lý bằng phương pháp sinh học).
- 76 -
+ Phương pháp này thường dùng trong xử lý nước thải đô thị trong trường hợp
khử trùng nước trước khi đổ vào nguồn tiếp nhận.
d. Tách các nguyên tố dinh dưỡng ra khỏi nước thải:
Chủ yếu đây là quá trình tách Nitơ và photpho. Với nồng độ rất lớn, các nguyên
tố này tạo điều kiện cho các thủy thực vật phát triển, gây phú dưỡng và làm tái nhiễm
bẩn sông hồ.
Các nguyên tố dinh dưỡng như N, P có trong nước thải cũng có thể xử lý bằng
phương pháp sinh học. Các muối Nitrat, Nitrit tạo thành trong quá trình phân hủy hiếu
khí sẽ được khử trong điều kiện thiếu khí trên cơ sở các phản ứng khử Nitrat.
Nito và Photpho còn có thể tách được bằng phương pháp hóa học và hóa lý:
+ Vôi hóa nước thải đến pH = 10-11 để tạo thành NH4OH và thổi bay hơi trên
các tháp làm lạnh.
+ Photpho được lắng xuống nhờ các muối sắt, nhôm, vôi.
e. Các phương pháp xử lý cặn:
Mục đích của xử lý cặn là:
- Làm giảm thể tích và độ ẩm của cặn.
- Ổn định cặn.
- Khử trùng và sử dụng lại cặn cho các mục đích tiếp theo.
Cặn được tách ra từ bể lắng đợt một và bùn hoạt tính dư (phần bùn hình thành
trong quá trình xử lý sinh học mà không được dùng tuần hoàn lại) tách ra tại bể lắng
đợt hai. Bùn cặn gồm nhiều phần tử rắn pha nước. Ở trạng thái tươi chúng có mùi và
chứa nhiều vi khuẩn và trứng giun.
Để giảm lượng các chất hữu cơ trong cặn, người ta sử dụng các phương pháp:
+ Lên men bùn nhờ các vi sinh vật kỵ khí (bể metan).
+ Ổn định bùn hiếu khí.
Giảm độ ẩm của bùn cặn bằng cách lưu giữ trên sân phơi bùn hoặc hố phơi bùn
hoặc bằng các phương pháp cơ học như lọc chân không, ép lọc, lắng ly tâm,…
Đối với các trạm xử lý nước thải công suất nhỏ, việc xử lý cặn có thể tiến hành
đơn giản hơn: nén sau đó làm ráo nước ở sân phơi cặn trên nền cát.
Bùn cặn được thu hồi làm phân bón cho nông nghiệp.
- 77 -
* Có thể tóm tắt các giai đoạn và phương pháp xử lý nước thải trong bảng sau:
Bảng 6.3. Các giai đoạn và phương pháp xử lý nước thải
Giai đoạn XLNT Phương pháp XLNT
Các công trình XLNT Hiệu quả XLNT
Xử lý sơ bộ Hóa lý Tuyển nổi, hấp phụ,
keo tụ,…
Tách các chất lơ lửng
và khử màu.
Hóa học Oxy hóa, trung hòa,… Trung hòa và khử độc.
Xử lý tập trung Cơ học Song chắn rác, bể lắng
cát, bể lắng I,…
Tách các tạp chất rắn,
cặn lơ lửng.
Sinh học Hồ sinh vật, cánh đồng
tưới, cánh đồng lọc,
kênh oxy hóa, aeroten,
biofin,…
Tách các chất hữu cơ
dạng lơ lửng và hòa
tan.
Xử lý bùn cặn Bể metan, sân phơi
bùn, trạm xử lý cơ học
bùn cặn,..
Ổn định và làm khô
bùn cặn.
Xử lý triệt để Cơ học Bể lọc cát Tách các chất lơ lửng
Sinh học Aeroten bậc 2, bể lọc
sinh học bậc 2, hồ sinh
học, …
Khử Nito, photpho.
Hóa học Các bể oxi hóa, bể trộn,
bể phản ứng,…
Khử Nito, photpho và
các chất khác.
Khử trùng Máng trộn, bể tiếp xúc,
trạm hóa chất,…
Khử trùng nước thải
trước khi xả ra ngoài.
6.2. SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI
6.2.1. Cơ sở lựa chọn dây chuyền công nghệ xử lý nước thải (XLNT)
Các phương pháp dây chuyền công nghệ và các công trình XLNT trong đó phải
được lựa chọn trên các cơ sở sau:
- Quy mô, công suất của nguồn thải và đặc điểm đối tượng thoát nước (lưu vực phân tán của đô thị, khu dân cư, bệnh viện,…). - Đặc điểm nguồn tiếp nhận nước thải và khả năng tự làm sạch của nó.
- 78 -
- Mức độ và các giai đoạn xử lý nước thải cần thiết.
+ Hiệu suất xử lý nước thải theo cặn lơ lửng:
ESS = đ
đ x 100%
Trong đó: Cđ: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải trước xử lý, mg/l.
Cc: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau xử lý, mg/l.
+ Hiệu suất xử lý nước thải theo chỉ tiêu BOD:
EBOD = đ
đ x 100%
Trong đó: Lđ: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải trước xử lý, mg/l.
Lc: hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải sau xử lý, mg/l.
- Điều kiện tự nhiên khu vực: đặc điểm thời tiết, khí hậu, địa hình, địa chất, thủy văn,...
- Điều kiện cung cấp nguyên vật liệu để xử lý nước thải tại địa phương
- Đặc điểm kinh tế xã hội (nguồn tài chính, nguồn nhân lực,…).
- Sự tham gia của cộng đồng (sự chấp nhận của cộng đồng, đóng thuế nước thải, giám
sát hoạt động của dự án,…)
Hình 6.2. Sơ đồ khối tổng quát dây chuyền công nghệ XLNT
Chắn rác
Lắng cát Lắng I Công trình
sinh học Lắng II Khử trùng NTN NT
Rác
Máy nghiền rác
Sân phơi cát Nước hồi lưu
Vận chuyển
Bể nén
Bể phân hủy
Sân phơi bùn
Vận chuyển
Cặn tươi
Bùn dư Bùn tuần hoàn
Cát khô
Rác nghiền nhỏ
Phương pháp cơ học Phương pháp sinh học PP hóa học
Đường nước thải Đường bùn cặn Nước hồi lưu
- 79 -
6.2.2. Sơ đồ XLNT bằng phương pháp cơ học
Hình 6.3. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp cơ học
- Các công trình chính:
+ Song chắn rác, máy nghiền rác.
+ Bể lắng cát và sân phơi cát.
+ Bể lắng đợt I.
+ Bể metan (hoặc các bể lắng kết hợp với ủ bùn như bể lắng hai vỏ, bể
UASB,…), các công trình làm khô bùn cặn như sân phơi bùn, hệ thống làm khô bùn
cặn bằng biện pháp cơ học,…
+ Hệ thống khử trùng trước khi xả nước thải ra nguồn (nếu cần thiết). + Bể lọc trọng lực (trong trường hợp yêu cầu xử lý nước thải ở mức độ cao).
- Điều kiện ứng dụng:
+ Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ và các chất độc hại nhỏ.
+ Nguồn tiếp nhận có khả năng tự làm sạch lớn, có thể tiếp nhận nước thải sau
xử lý cơ học.
Chắn rác Lắng cát Lắng I NTN NT
Hóa chất khử trùng
Máy nghiền rác
Sân phơi cát Nước hồi lưu
Vận chuyển
Bể metan
Sân phơi bùn
Cặn tươi
Cát khô
Rác nghiền nhỏ
Lọc cơ học
Máng trộn Bể tiếp xúc
Vận chuyển Bùn khô
Rác
Đường nước thải Đường bùn cặn Nước hồi lưu
- 80 -
a. Song chắn rác
- Giới thiệu:
+ Vị trí: Song chắn rác đặt tại mương dẫn nước thải, trước trạm bơm và là công
trình đầu tiên trong dây chuyền xử lý nước thải.
+ Vai trò, chức năng: ngăn tách, giữ lại các tạp chất thô như giẻ, rác, lá cây, túi
nylong, các mảnh vụn hữu cơ,…nhằm bảo đảm việc tránh tắt đường ống và bảo vệ
bơm.
+ Cấu tạo:
Gồm những thanh đan xếp kế tiếp nhau với khe hở từ (16 – 75)mm.
Các thanh đan có tiết diện hình chữ nhật, tròn hay elip, được làm bằng
thép, nhựa hoặc gỗ.
Các thanh chắn rác đặt song song với nhau và được đặt nghiêng so với
hướng dòng chảy (45-90)o.
Số lượng song chắn rác trong trạm XLNT tối thiểu là 2.
Hình 6.4. Sơ đồ cấu tạo song chắn rác (loại cào rác bằng tay)
+ Nguyên lý hoạt động: Dựa trên nguyên lý quá trình lọc. Nước chuyển động
qua khe hở, rác bị đọng lại ở các khe của song chắn. Sau một thời gian, người ta tiến
hành cào vớt rác bám trên các song chắn để đưa đi xử lý.
- 81 -
- Phân loại:
Đối với song chắn rác, ta có thể phân biệt dựa vào các tiêu chí như sau:
+ Theo khe hở của song chắn rác có 3 kích cỡ: loại thô lớn (30 - 200)mm, loại
trung bình (16 – 30)mm, loại nhỏ (dưới 16mm).
+ Theo cấu tạo của song chắn rác: loại cố định và loại di động.
+ Theo phương thức lấy rác: loại thủ công (dùng cho các trạm XLNT có lượng
rác dưới 0,1m3/ngđ), loại cơ giới (dùng cho các trạm XLNT có lượng rác trên
0,1m3/ngđ).
Bảng 6.4. Một số thông số của song chắn rác
Thông số Làm sạch thủ công Làm sạch cơ giới
Bề rộng thanh chắn, mm 5 - 15 5 - 15
Khoảng hở giữa các thanh chắn, mm 25 - 50 15 - 75
Góc nghiêng so với phương ngang, o 45 - 60 60 - 90
- Tính toán:
+ Tính song chắn rác: số song, kích thước LxB, hình dạng song. + Tính toán mương đặt song chắn rác: chiều rộng, chiều dài đoạn mương.
+ Tính toán khối lượng rác, suy ra biện pháp cào rác - Quản lý, vận hành: + Khống chế tốc độ dòng chảy qua song chắn rác v = (0,5 – 1,0) m/s. + Biện pháp cào rác (dựa trên lượng rác phát sinh). + Xử lý rác: Trường hợp ít (dưới 0,1 m3/ngđ) rác được tập trung vào thùng chứa và thuê các công ty môi trường đô thị vận chuyển về bãi chôn lấp. Trường hợp lượng rác nhiều, đưa rác về bể phân hủy để xử lý. b. Bể lắng cát - Giới thiệu: + Vị trí: Sau song chắn rác, trước bể lắng I
+ Vai trò, chức năng: Tách cát và các hạt vô cơ có kích thước và tỷ trọng lớn ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm, tránh tắt đường ống và tránh ảnh hưởng đến các công trình xử lý sau.
+ Nguyên lý hoạt động: Dưới tác dụng của lực trọng trường, các phần tử cát có
tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước nên được lắng xuống đáy bể. Vận tốc dòng chảy
trong bể lắng cát yêu cầu nằm trong khoảng (0,15 – 0,3) m/s.
- 82 -
- Phân loại: Theo nguyên tắc chuyển động của nước, bể lắng cát được chia thành:
+ Bể lắng cát ngang: Tiết diện bề mặt hình chữ nhật, dòng nước thải chuyển
động dọc theo chiều dài bể, có hố tập trung cát ở một đầu.
Hình 6.5. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát ngang
+ Bể lắng cát đứng: Có dạng hình trụ hoặc hình lăng trụ đứng, trong đó nước
thải được dẫn vào phía dưới đáy và ra khỏi bể ở phía trên.
Hình 6.6. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát đứng
+ Bể lắng cát thổi khí: Có dạng hình chữ nhật trên mặt bằng, được xây dựng
bằng bê tông cốt thép. Chuyển động quay trong bể được thực hiện nhờ các ống thổi
khí nén đặt dọc theo tường bể.
Hình 6.7. Sơ đồ cấu tạo bể lắng cát thổi khí
- 83 -
- Tính toán bể lắng cát ngang:
+ Thể tích bể lắng cát gồm 2 phần: phần công tác và phần gom cát.
+ Chiều dài công tác của bể lắng ngang được tính theo công thức:
퐿 =1000푥푘푥푣 푥퐻
푈
L: chiều dài phần công tác bể, m.
Hmax: Độ sâu lớp nước trong bể lắng cát, m.
vmax: Vận tốc dòng chảy trong bể ứng với lưu lượng lớn nhất, m/s.
Uo: kích thước thủy lực của hạt cát, mm/s.
k: Hệ số thực nghiệm tính đến ảnh hưởng của đặc tính dòng chảy của
nước đến tốc độ lắng của hạt cát trong bể.
- Quản lý, vận hành:
+ Hiệu chỉnh vận tốc v = (0,15 – 0,3) m/s.
+ Phương thức lấy cát ra khỏi bể: dùng phương pháp thủ công nếu lượng cát W
< 0,5 m3/ngđ, dùng phương pháp tự động cơ giới (bơm phun tia, thiết bị nâng thủy lực,
bơm hút cát, gầu hút) nếu lượng cát W > 0,5 m3/ngđ.
c. Bể lắng I
- Giới thiệu:
+ Vị trí: sau lắng cát, trước công trình sinh học.
+ Vai trò, chức năng: loại bỏ chất hữu cơ lơ lửng, tách các chất hữu cơ không
tan trước khi đưa nước thải vào hệ xử lý sinh học.
+ Nguyên lý hoạt động: dựa trên nguyên lý động học quá trình lắng, vận tốc
trong bể lắng không vượt quá 0,3m/s.
- Phân loại: + Theo chế độ vận hành: bể lắng hoạt động liên tục và bể lắng hoạt động gián đoạn. + Theo hình dạng của tiết diện mặt bể: Bể lắng hình chữ nhật và bể lắng hình tròn. + Theo hướng dòng nước thải chuyển động: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm.
Bể lắng đứng: Có dạng hình vuông hoặc hình tròn trên mặt bằng. Nước
chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên, cặn rơi từ trên xuống.
Có thể xả cặn bằng bơm hay áp lực thủy tĩnh.
- 84 -
Hình 6.8. Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng
Bể lắng ngang: hạt cặn chuyển động ngang so với dòng nước thải. Nước
chuyển động theo phương ngang, cặn lắng trượt về hố thu phía đầu theo
độ dốc của đáy, còn các chất có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng nước nổi trên
mặt nước được đưa về hố thu chất nổi.
Hình 6.9. Sơ đồ cấu tạo bể lắng ngang
Bể lắng ly tâm: là một dạng của bể lắng ngang, có cấu tạo hình tròn trên
mặt bằng, nước chuyển động từ tâm ra xung quanh theo phương ngang.
- 85 -
Hình 6.10. Sơ đồ cấu tạo bể lắng ly tâm
- Phạm vi áp dụng:
+ Bể lắng đứng: áp dụng cho các trạm XLNT có công suất Q < 20000m3/ngđ.
+ Bể lắng ngang: áp dụng cho các trạm XLNT có công suất Q > 15000m3/ngđ.
+ Bể lắng ly tâm: áp dụng cho các trạm XLNT có công suất Q >20000m3/ngđ.
6.2.3. Sơ đồ XLNT bằng phương pháp hóa học
Hình 6.11. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp hóa học
- Các công trình chính:
+ Các công trình và thiết bị chuẩn bị hóa chất (hóa chất trung hòa, keo tụ, oxy
hóa khử,…) thành dung dịch và định lượng chúng.
+ Bể trộn: trộn đều hóa chất với nước thải (thời gian trộn 2-3 phút).
Chắn rác Lắng cát Bể trộn
Bùn cặn làm khô tự nhiên hoặc bằng biện
pháp cơ học
NT
Chuẩn bị hóa chất keo tụ và hóa chất khử trùng
Bể phản ứng Bể lắng NTN
- 86 -
+ Bể (ngăn) phản ứng: thực hiện các phản ứng hóa học sau trộn đều nước thải
với hóa chất.
+ Bể lắng: tách giữ các sản phẩm phản ứng dạng kết tủa (cặn lắng).
- Điều kiện ứng dụng:
+ Thường dùng để XLNT công nghiệp.
+.Nước thải không phải khử trùng và bùn cặn không phải ổn định.
* Đối với XLNT bằng phương pháp hóa học (phương pháp trung hòa, oxy hóa khử)
hay phương pháp hóa lý (tuyển nổi, hấp phụ, keo tụ và lắng,…) thì sẽ có các biện pháp
kỹ thuật đặc thù cho mỗi phương pháp. Trong khuôn khổ bài giảng, chỉ xét các công
trình đặc trưng cho các phương pháp sau:
a. Phương pháp trung hoà
Nước thải công nghiệp có thể mang tính axit hoặc kiềm. Tính axit và kiềm
thể hiện qua giá trị pH của chúng:
pH = 7 nước có tính trung tính.
pH < 7 nước có tính axit.
pH > 7 nước có tính kiềm.
- Giới thiệu:
+ Vai trò, chức năng:
Tránh được hiện tượng ăn mòn, phá hủy vật liệu của hệ thống đường ống.
Tách kim loại nặng, dạng hòa tan, chuyển sang dạng lắng.
Đảm bảo độ pH cho phép của nguồn thải trước khi thải vào hệ thống xử
lý tiếp theo hay thải vào nguồn tiếp nhận.
+ Nguyên lý hoạt động: Bản chất của phương pháp trung hoà là phản ứng hóa
học giữa axit và kiềm hoặc giữa muối với axit hoặc kiềm có trong nước thải.
Chất được chọn để thực hiện phản ứng với các axit hoặc kiềm có trong nước thải gọi
là tác nhân trung hoà hoá học.
- Phân loại: Cho đến nay có một số phương pháp trung hoà thường được sử dụng là:
+ Trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm với nhau: Phương pháp này
được sử dụng khi nước thải của xí nghiệp là axit còn xí nghiệp gần đó có nước thải
kiềm. Cả hai loại nước thải này đều không chứa các cấu tử gây ô nhiễm khác.
- 87 -
+ Trung hòa nước thải bằng cách cho thêm hóa chất: Nếu nước thải chứa quá
nhiều axit hoặc kiềm tới mức không trung hòa bằng cách trộn lẫn chúng vào nhau thì
phải bổ sung hóa chất. Phương pháp này thường dùng để trung hòa axit.
Hình 6.12. Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bằng bổ sung hóa chất
+ Lọc nước thải axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa: Trong trường hợp này
người ta thường dùng các vật liệu như MgCO3, đôlômit, đá vôi, đá phấn và các chất
thải rắn như xỉ và xỉ tro làm lớp vật liệu lọc. Quá trình có thể được tiến hành trong
thiết bị lọc trung hòa đặt nằm ngang hoặc đứng.
+ Dùng khí thải, khói lò hơi để trung hòa nước thải có chứa kiềm: đây là biện
pháp rất kinh tế để trung hòa nước thải. Thiết bị yêu cầu thường là quạt đặt trong ống
khói, ống dẫn khí thải đưa về sục khí thải.
b. Phương pháp oxy hoá
- Ozon hoá:
+ Ozon là chất oxy hoá có hoạt tính cao và độ hoà tan trong nước lớn gấp 10
lần O2. Nó bền trong môi trường axit hơn so với môi trường kiềm.
+ Phương pháp này thường dùng để xử lý nước thải có chứa các chất bẩn hữu
cơ dạng hoà tan và keo.
+ Đặc tính của ozon là có khả năng oxy hoá rất cao, dễ dàng nhường oxy
nguyên tử hoạt tính cho các tạp chất hữu cơ.
+ Thiết bị ozon hóa có nhiều dạng loại đệm, loại tháp sủi bọt...
Bể lắng thô
Bể điều hòa
Bể trộn
NT
Xử lý bùn lắng
Bộ phận định lượng
Hóa chất
Công trình tiếp theo
Bể dung dich hóa chất
axit
Bể lắng thô
Bể điều hòa
NT kiềm
Thiết bị trung hòa Bể lắng
- 88 -
Hình 6.13. Thiết bị loại đệm để thực hiện phản ứng oxy hóa bằng ozon
- Oxy hoá bằng peroxyt H2O2
H2O2 là chất oxy hoá mạnh dùng để oxi hóa phenol, CN-, các hợp chất chứa S
và các ion kim loại. Quá trình xảy ra mãnh liệt khi có mặt của chất xúc tác như Fe2+,
Fe3+, Cu2+ Cr3+, pH tối ưu 3 - 4.
- Oxy hoá bằng pemanganat kali (KMnO4)
+ KMnO4 là chất oxy hoá tương đối mạnh được dùng để oxy hoá phenol, CN-
và các hợp chất chứa S, độ pH của quá trình là 9,5, pH càng cao thì phản ứng xảy ra
càng nhanh.
+ Thiết bị dùng để thực hiện quá trình oxy hoá thường là loại khuấy trộn nếu
các chất phản ứng là thể lỏng hoặc rắn- lỏng và là loại tháp nếu là thể lỏng- khí.
c. Phương pháp tuyển nổi
- Giới thiệu:
+ Vai trò, chức năng: Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để khử các
chất lơ lửng, có thể khử được các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn.
+ Nguyên lý hoạt động: Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các
bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ dính kết với các hạt cặn. Khi khối lượng
riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt
khí nổi lên bề mặt và được hớt ra ngoài.
- Phân loại: + Tùy theo tỷ lệ lượng chất bẩn, mục tiêu, chất chính cần khử, người ta phân
biệt những dạng tuyển nổi sau: Tuyển nổi bọt, tuyển nổi các ion và phân tử.
- 89 -
+ Theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển nổi được thực
hiện theo các phương thức sau:
Tuyển nổi bằng việc tách không khí từ dung dịch: các trạm tuyển nổi
chân không, không áp lực, có áp lực và bơm hỗn hợp không khí nước.
Tuyển nổi với phân tán không khí bằng bơm hướng trục.
Tuyển nổi với không khí nén qua tấm xốp, ống có lỗ.
Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học.
- Ưu điểm của phương pháp tuyển nổi: + Vốn đầu tư và chi phí vận hành không lớn.
+ Thiết bị đơn giản.
+ Có độ lựa chọn tách các tạp chất.
+ Tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng, và có khả năng cho bùn
cặn có độ ẩm thấp hơn (90-95%).
- Phạm vi áp dụng: sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải của nhiều ngành công
nghiệp chư chế biến dầu mỏ, sợi tổng hợp, giấy da, chế tạo máy, thực phẩm và hóa chất.
6.2.4. Sơ đồ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
Chắn rác Lắng cát Lắng I NTN NT
Máy nghiền rác
Sân phơi cát Nước hồi lưu
Vận chuyển
Bể metan
Sân phơi bùn
Cặn tươi
Cát khô
Rác nghiền nhỏ
Công trình XLNT trong đất
Vận chuyển Bùn khô
Rác Hồ sinh học
Hình 6.14. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên
- 90 -
- Các công trình chính:
+ Các công trình xử lý nước thải trong đất ướt (Wetland): cánh đồng tưới, cánh
đồng lọc, hào lọc ngầm, bãi thấm nhanh,…
+ Hồ sinh học: hồ kị khí, hồ tùy tiện, hồ hiếu khí (trong điều kiện tự nhiên hoặc
trong điều kiện nhân tạo), hồ xử lý triệt để nước thải,…
- Cơ sở của quá trình:
+ Các quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ xảy ra trong điều kiện tự nhiên
+ Các quá trình lắng, lọc, bay hơi, hấp thụ và các quá trình sinh hóa.
-> Tất cả các quá trình này đều phụ thuộc vào các điều kiện tự nhiên như khí hậu,
nhiệt độ,…
- Điều kiện ứng dụng:
+ Có đủ đất đai để xây dựng các bãi đất ngập nước hoặc hồ sinh học.
+ Mực nước ngầm trong khu vực thấp.
+ Phải được cơ quan môi trường, cơ quan quản lý vệ sinh nguồn nước cho phép.
a. Công trình xử lý nước thải trong đất
- Giới thiệu:
+ Vai trò, chức năng: Xử lý nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy
sinh học như nước thải sinh hoạt, nước thải chăn nuôi, một số loại nước thải công
nghiệp với hàm lượng các chất độc hại nhỏ,…
+ Nguyên lý hoạt động: nước thải đi qua đất như đi qua lọc, cặn nước được
giữ lại trên mặt đất, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các
vi sinh vật hiếu khí hoạt động phân huỷ các chất hữu cơ ô nhiễm. Càng sâu xuống,
oxy càng ít và quá trình oxy hoá chất bẩn giảm dần. Cuối cùng đến độ sâu ở đó
chỉ diễn ra quá trình khử nitrat.
+ Các phương pháp xử lý nước thải trong đất: dựa vào mức độ xử lý và tải
trọng tưới nước thải, phân thành ba loại sau:
Quá trình lọc (tưới) chậm.
Quá trình lọc nhanh.
Quá trình lọc ngập nước trên mặt.
- Phân loại:
- 91 -
Đối với công trình xử lý nước thải trong đất, ta có thể phân biệt dựa vào các
tiêu chí như sau:
+ Theo nguồn gốc:
Cánh đồng ngập nước tự nhiên: tận dụng các điều kiện về loại đất, cấu
trúc địa hình, địa tầng và hệ thực vật, động vật đất,…để xử lý nước thải.
Cánh đồng ngập nước nhân tạo: là bãi đất được quy hoạch sẵn, có bố trí
hệ thống phân phối và thu nước phù hợp với khả năng thấm lọc của từng
loại vật liệu lọc.
+ Theo dòng chảy:
Nước thải thấm lọc theo phương thẳng đứng (ngập nước bề mặt).
Nước thải thấm lọc theo phương nằm ngang (ngập nước phía dưới).
(a) (b)
Hình 6.15. Sơ đồ chuyển động của nước thải trong cánh đồng ngập nước a. Theo phương thẳng đứng; b. Theo phương nằm ngang
- Tính toán:
+ Thời gian nước lưu -> diện tích khu đất.
+ Cấu trúc thành phần đất.
- Các yêu cầu đối với các công trình XLNT trong đất:
+ Đất dễ thấm nước, khả năng hấp phụ cao, mực nước ngầm dưới 1,5m, độ dốc
mặt đất nhỏ hơn hoặc bằng nhỏ hơn hoặc bằng 0,02 đối với cánh đồng tưới và nhỏ hơn
0,08 đối với cánh đồng lọc (không trồng trọt).
+ Trồng các loại cây có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ cũng như các muối
có chứa N, P, K trong nước thải.
- 92 -
+ Nước thải khi đưa vào cánh đồng ngập nước thường phải đáp ứng: pH 6,5-
8,5; cặn lơ lửng <150 mg/l; BOD5< 150 mg/l, tổng muối không hòa tan <5g/l; không
chứa các chất độc hại, dầu mỡ,…
+ Nếu nước thải chứa nhiều trứng giun, sán, vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần được
khử trùng trước khi đưa đi xử lý trong đất ngập nước cánh đồng lọc, cánh đồng tưới.
+ Bãi đất ngập nước phải bố trí cuối hướng gió thổi vào khu dân cư, đô thị,
cách xa công trính thu nước,… theo đúng quy định vệ sinh.
+ Áp dụng cho những vùng ít mưa.
+ Do nước thải ngập trên bề mặt dễ gây mùi hôi và làm ô nhiễm môi trường
không khí nên các loại công trình này thường dùng để xử lý sinh học bậc hai hoặc xử
lý triệt để nước thải.
- Quản lý, vận hành:
+ Nước thải chảy liên tục để tránh bị tắt.
+ Thực vật phải đảm bảo ở trạng thái luôn luôn phát triển để tiêu thụ chất hữu
cơ đồng thời giúp vận chuyển oxy cho quá trình oxy hóa chất hữu cơ của các vi sinh
vật trong đất.
b. Hồ sinh học
- Giới thiệu:
+ Vai trò: để oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ và khử Nito, Photpho trong nước
thải nhờ quá trình quang hợp, nitrat hóa và khử nitrat hóa.
+ Cơ chế: Hình 6.16
+ Nguyên lý hoạt động: Nước thải được cho vào các hồ chứa trong nhiều ngày
phụ thuộc vào nhiệt độ. Các loại vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí hoặc tùy nghi sử dụng oxy
của không khí hoặc của rong tảo trong ao hồ qua quá trình hoạt động tự nhiên của
chúng để oxy hóa các chất hữu cơ.
- Phân loại: Theo phản ứng sinh học diễn ra trong nước, người ta chia ra:
+ Hồ hiếu khí: thường cạn từ 0,4-0,6m để ánh sáng mặt trời xâm nhập vào nhiều nhất, không khí thông từ mặt đến đáy hồ. Oxy cần thiết để sinh vật oxy hóa hiếu khí các chất hữu cơ do rong tảo tạo ra trong quá trình quang hợp và oxy trong không khí khuếch tán theo mặt nước; còn rong tảo lại sử dụng CO2, photphat, nitơ amôn do vi khuẩn hiếu khí tạo ra trong quá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ.
- 93 -
+ Hồ kỵ khí: thường sâu từ 2-5 m, không cần oxy hòa tan cho các hoạt động vi
sinh. Các loại vi khuẩn kỵ khí dùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sunfat để oxy hóa
các chất hữu cơ thành khí CH4 và khí CO2, H2S,..
+ Hồ tùy nghi: được sử dụng nhiều hơn cả, hồ thường sâu từ 0,9-1,8 m. Trong
hồ tùy tiện diễn ra 2 quá trình song song, oxy hoá các chất bẩn hữu cơ hòa tan ở bề
mặt, còn lớp bùn dưới đáy sẽ bị phân hủy kỵ khí tạo ra mê tan và các hợp chất bị khử
khác. Đặc điểm của hồ này xét theo chiều sâu chia làm 3 vùng: vùng trên cùng là vùng
hiếu khí, vùng giữa là vùng trung gian, còn vùng dưới là vùng kỵ khí.
Hình 6.16. Cơ chế quá trình XLNT trong hồ sinh học
- Ưu điểm và hạn chế:
+ Dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đòi hỏi phải cung cấp năng lượng.
+ Chi phí đầu tư và vận hành thấp.
+ Quản lý đơn giản.
+ Chiếm nhiều diện tích xây dựng.
+ Thời gian xử lý tương đối dài ngày.
+ Gây phát sinh mùi và dễ gây phú dưỡng nước hồ.
- 94 -
6.2.5. Sơ đồ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
- Các công trình chính:
+ Bể làm thoáng hoặc bể lắng kết hợp với đông tụ sinh học đặt trước bể lắng
đợt I để đảm bảo hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải trước khi đưa đi xử lý sinh
học nhỏ hơn 150 mg/l.
+ Các công trình lọc sinh học: bể lọc sinh học nhỏ giọt (dùng để xử lý sinh học
hoàn toàn, áp dụng cho trạm xử lý công suất < 1000m3/ngđ), bể lọc sinh học cao tải
(dùng để xử lý sinh học hoàn toàn hoặc không hoàn toàn, áp dụng cho trạm xử lý công
suất < 50000m3/ngđ).
Chắn rác
Lắng cát Lắng I
Lắng II
NTN
NT
Rác
Máy nghiền rác
Sân phơi cát Nước
hồi lưu
Vận chuyển
Bể nén bùn
Sân phơi bùn
Vận chuyển
Cặn tươi
dư
Bùn tuần hoàn
Cát khô
Lọc sinh học Bùn hoạt tính
Các công trình XLNT theo nguyên lý
Máng trộn
Bể tiếp xúc
Bùn Bể Metan
Cấp khí cưỡng bức
Hình 6.17. Sơ đồ khối dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo
Đường nước thải Đường bùn cặn Nước hồi lưu Cấp khí
- 95 -
+ Bể aeroten, dùng để xử lý sinh học hoàn toàn hay không hoàn toàn, áp dụng
cho trạm xử lý công suất > 10000m3/ngđ, các loại bể: aeroten không có ngăn tái sinh
bùn và aeroten có ngăn tái sinh bùn.
- Cơ sở của quá trình:
+ Các quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ xảy ra trong điều kiện nhân tạo.
+ Các quá trình sinh hóa, có thể điều khiển theo ý muốn.
- Phân loại:
+ Công trình xử lý nước thải nhân tạo bằng phương pháp sinh học trong điều
kiện hiếu khí: aeroten, kênh oxy hóa, bể lọc sinh học, đĩa lọc sinh học,…theo nguyên
tắc lọc dính bám hoặc bùn hoạt tính.
+ Công trình xử lý nước thải nhân tạo bằng phương pháp sinh học trong điều
kiện kị khí: bể lọc yếm khí, UASB,…
- Các yếu tố khác nhau ảnh hưởng lên tốc độ oxy hóa sinh hóa:
+ Đối với nước thải:
Nhiệt độ nước thải
Hàm lượng cặn lơ lửng.
Hàm lượng oxy hòa tan.
Kim loại nặng trong nước thải.
Các nguyên tố dinh dưỡng và vi lượng.
pH của nước thải
Nồng độ các muối hòa tan
+ Các điều kiện công nghệ:
Tiếp xúc tốt giữa nước thải và vi khuẩn trong tập hợp các bông bùn hoạt
tính, màng sinh vật hoặc lớp bùn lơ lửng.
Trong điều kiện xử lý sinh học hiếu khí, oxy luôn được duy trì và đảm
bảo để các quá trình oxy hóa sinh học các chất hữu cơ diễn ra.
Quá trình khấy trộn bùn với nước thải hay thổi khí cấp O2 không được
làm phá vỡ cấu trúc bùn hoạt tính hoặc màng sinh vật.
Thời gian lưu của nước thải với bùn hoạt tính trong hệ thống các công
trình phải đủ để hấp thụ và oxy hóa các chất hữu cơ.
- 96 -
- Phạm vi áp dụng:
+ Nước thải với mọi lưu lượng với thành phần thay đổi.
+ Diện tích công trình nhỏ, tốc độ làm sạch nhanh.
a. Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp lọc dính bám (trong điều kiện hiếu khí)
- Cơ sở nguyên lý:
Lớp màng sinh vật gồm các vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh được tạo
thành bằng cách bám trên các lớp vật liệu đệm (bằng composit hay các phần tử rắn
xốp), sinh sống và phát triển trên bề mặt đó (vi sinh vật sinh trưởng dính bám). Mặc dù
màng này rất mỏng song cũng có hai lớp: lớp yếm khí ở sát bề mặt vật liệu đệm và lớp
hiếu khí ở ngoài.
Hình 6.18. Quá trình trong bể lọc sinh học
Khi nước thải được phun vào, các chất hữu cơ bị giữ lại và được vi sinh vật oxy hóa. Như vậy, nước được làm sạch các chất hữu cơ. Theo chiều sâu từ mặt xuống dưới đáy bể lọc, nồng độ chất hữu cơ trong nước thải giảm dần. Sau thời gian hoạt động màng sinh vật dày lên, các chất khí tích tụ phía trong
tăng lên đẩy từng lớp màng sinh vật tách khỏi vật liệu đệm theo dòng nước đi vào bể
lắng 2. Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn.
- Nguyên tắc hoạt động:
+ Làm thoáng, phân phối nước. + Tách màng vi sinh vật.
+ Tuần hoàn nước (khi cần thiết).
- 97 -
Hình 6.19. Sơ đồ nguyên tắc quá trình lọc sinh học
- Phân loại:
+ Theo đặc điểm kết cấu, các bể lọc sinh học được chia thành: thiết bị lọc với
đệm hình khối và thiết bị lọc với đệm hình tấm.
+ Người ta có thể phân bể lọc thành các loại: bể lọc sinh học nhỏ giọt và bể lọc
sinh học cao tải.
+ Ngoài ra, còn có các công trình xử lý sinh học hiếu khí khác hoạt động theo
nguyên lý sinh trưởng dính bám như: đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học có lớp vật liệu
lọc ngập nước (bioten),…
- Phạm vi áp dụng:
+ Áp dụng trong xử lý nước thải đô thị, rất ít dùng để xử lý nước thải công
nghiệp.
+ Hiệu suất xử lý (80-95)%.
b. Công trình xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính (trong điều kiện hiếu khí)
- Nguyên lý:
+ Quá trình chuyển hóa BOD và thay đổi bùn trong aeroten diễn ra theo ba giai
đoạn sau:
Giai đoạn 1: Kể từ khi trộn bùn với nước thải. Chất hữu cơ bị hấp phụ
vào bùn và bắt đầu oxy hóa các chất hữu cơ dễ oxy hóa sinh học. Kết
- 98 -
quả là sinh khối bùn tăng lên rõ rệt, BOD của nước thải giảm (40-70) %,
tốc độ tiêu thụ oxy tăng. Giai đoạn này kéo dài từ (0,5-2)h.
Giai đoạn 2: Diễn ra khi hầu hết các chất hữu cơ trong nước thải được
hấp thụ và oxy hóa. Sinh khối bùn tăng lên đến mức cao nhất. Gần cuối
giai đoạn hàm lượng BOD trong nước thải còn rất nhỏ. Trong giai đoạn
này diễn ra quá trình nitrat hóa. Cuối giai đoạn tốc độ tiêu thụ oxy giảm
mạnh. Thời gian kéo dài từ 3h đến 6h.
Giai đoạn 3: Diễn ra khi hàm lượng BOD trong nước thải không còn. Vi
khuẩn bắt đầu oxy hóa nội bào với cường độ tiêu thụ oxy nhỏ và kéo dài.
Sinh khối bùn giảm dần cho đến khi hầu hết chất hữu cơ tích lũy trong tế
bào vi khuẩn đã được oxy hóa hết. Thời gian từ 8 đến 12h.
+ Quá trình xử lý nước thải bằng bùn hoạt tính gồm 4 giai đoạn sau:
Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính.
Cung cấp O2 để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ.
Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải
Tuần hoàn bùn (Trực tiếp hoặc tái sinh bùn hoạt tính tuần hoàn và
đưa chúng về bể aeroten).
Hình 6.20. Sơ đồ nguyên tắc quá trình bùn hoạt tính.
- Phân loại công trình
+ Theo nguyên lý làm việc:
Các công trình xử lý sinh học không hoàn toàn, thường là các aeroten trộn.
Các công trình xử lý sinh học hoàn toàn: các loại bể aeroten, kênh oxy hóa.
Các công trình xử lý sinh học nước thải kết hợp ổn định bùn.
Các công trình xử lý sinh học nước thải có tách các nguyên tố dinh dưỡng.
- 99 -
+ Theo chế độ thủy động trong công trình:
Aeroten trộn.
Aeroten đẩy.
Aeroten phân phối nước phân tán.
+ Theo chế độ thổi khí trong công trình:
Aeroten bình thường.
Aeroten thổi khí kéo dài.
Aeroten hoạt động theo mẻ (SBR).
+ Theo sơ đồ xử lý nước thải:
Aeroten không có ngăn tái sinh bùn hoặc có ngăn tái sinh.
Aeroten bậc 1, bậc 2,..
- Phạm vi áp dụng:
+ Áp dụng rộng rãi để xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
+ Hiệu suất xử lý theo BOD khá cao (70 -95) %.
c. Công trình xử lý nước thải trong điều kiện kị khí.
- Cơ chế phân hủy các chất hữu cơ trong xử lý sinh học kị khí:
Quá trình phân hủy kị khí chia làm 3 giai đoạn chính:
+ Giai đoạn thủy phân: trong giai đoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi
khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccarit, protein, lipit) chuyển
hóa thành các phức đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (đường, các amino axit, axit béo).
Quá trình này xảy ra chậm. Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào pH, kích thước hạt và đặc
tính dễ phân hủy của cơ chất.
+ Giai đoạn axit hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các
chất hòa tan thành chất đơn giản như axit béo dễ bay hơi, rượu, axit lactic, metanol,
CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm
xuống 4.0.
+ Giai đoạn metan hóa: Đây là giai đoạn cuối của quá trình phân huỷ kị khí.
Axetic, H2, CO2, axit fomic và metanol chuyển hóa thành hỗn khí chủ yếu là CH4 và
CO2. Ngoài ra còn có một số khí khác như H2S, N2, H2 và một ít muối khoáng.
- Nguyên lý:
- 100 -
Dựa vào khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật trong điều
kiện không có oxi:
Chất hữu cơ + O2 CH4 + CO2 + H2S + NH3 + Năng lượng.
- Phân loại công trình:
+ Công trình xử lý nước thải kị khí theo nguyên tắc lọc dính bám: bể lọc kị khí.
+ Công trình xử lý nước thải kị khí theo nguyên tắc sinh trưởng lơ lửng: bể
UASB, bể tiếp xúc kị khí.
- Phạm vi áp dụng:
Các phương pháp kị khí thường được dùng để xử lý cặn nước thải công nghiệp
và chất thải từ chuồng trại chăn nuôi. Kỹ thuật sản xuất khí sinh học dựa trên quá trình
lên men kị khí sinh khí metan từ các loại nước thải và bùn cặn đang được áp dụng trên
nhiều nước trên thế giới nhằm bảo vệ môi trường, giải quyết một phần năng lượng,
như nấu nướng, thắp sáng.
6.3. CÔNG TRÌNH XỬ LÝ BÙN CẶN
6.3.1. Bể nén bùn
a. Nhiệm vụ:
Bể nén bùn có nhiệm vụ làm giảm độ ẩm của bùn bằng cách lắng (nén) cơ học
để đạt độ ẩm thích hợp cho việc xử lý bằng quá trình kị khí ở bể Metan.
b. Biện pháp nén bùn: Người ta thường tách nước sơ bộ bùn cặn bằng các biện pháp:
- Trọng lực (tự nén trong các bể nén bùn).
- Tuyển nổi (có hiệu quả nén cao gấp 10 – 15 lần so với phương pháp nén trọng lực).
- Tách nước ly tâm hoặc phương pháp xung (ít sử dụng).
c. Nguyên tắc hoạt động:
Bùn sau bể lắng đợt hai thông thường có độ ẩm 96 – 99,2 % nếu đưa về bể
metan thì độ ẩm bùn lớn sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả lên men cũng như không kinh tế.
Vì vậy, trong trạm xử lý có aeroten, trước khi đưa bùn hoạt tính dư đi ổn định trong bể
metan, bùn phải được giảm độ ẩm sơ bộ từ 99,2% xuống 97 – 95 % trong các bể nén
bùn. Sơ đồ hoạt động của bể nén bùn trong dây chuyền XLNT này được nêu trên hình
6.21. Thời gian nén bùn từ 4h -24h, độ ẩm sau khi nén sẽ là 95 -97 %.
d. Phân loại bể nén bùn:
VSV kị khí
- 101 -
- Bể nén bùn đứng (hình tròn hoặc hình vuông trên mặt bằng)
- Bể nén bùn lý tâm có trang bị hệ thống gạt bùn.
Hình 6.21. Sơ đồ hoạt động của bể nén bùn trong dây chuyền XLNT
6.3.2. Bể metan
a. Giới thiệu:
Bể metan là công trình để lên men (ổn định yếm khí) các loại bùn cặn trong
nước thải. Bể được xây bằng bê tông cốt thép hoặc bằng thép, có dạng hình tròn trên
mặt bằng.
b. Nguyên tắc hoạt động:
Các loại bùn cặn trong nước thải với hàm lượng chất hữu cơ cao liên tục được
đưa vào bể. Tại đây quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ diễn ra như sau:
CHC + H2O CH4 + CO2 + NH3
Quá trình lên men phân hủy được (60 – 80)% chất hữu cơ. Sản phẩm của quá
trình lên men chủ yếu là khí metan. Cặn sau lên men có độ ẩm (95 – 98)%
c. Yêu cầu về điều kiện công nghệ:
- Ổn định nhiệt độ ở chế độ lên men ấm hoặc nóng.
- Khuấy trộn đều bùn cặn tươi và bùn cặn chín.
- Liều lượng bùn tươi cấp vào phải hợp lý.
….
d. Phân loại bể metan: theo cấu tạo, được chia thành các loại sau:
- Bể metan có nắp cố định.
Bể lắng I
Bể nén bùn
Cặn (sơ cấp)
tươi
dư
Bùn tuần hoàn
Bùn Bể Metan
Cấp khí
Bể aeroten Bể lắng II
- 102 -
- Bể metan có nắp di động.
- Bể metan có nắp ngập nước.
- Bể metan nắp không ngập nước.
- Bể metan hở.
6.3.4. Công trình làm khô bùn cặn
a. Nhiệm vụ:
Các công trình làm khô bùn cặn có nhiệm vụ làm mất nước trong bùn cặn sau
khi đi từ bể Metan ra.
b. Các biện pháp xử lý:
- Làm khô bùn cặn bằng biện pháp cơ học: bằng máy lọc chân không, hệ thống ép lọc
băng tải, máy quay ly tâm,…
- Sử dụng sân phơi bùn.
- 103 -
CHƯƠNG 7. CÁC VÍ DỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 7.1. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH PHỐ
7.1.1. Giới thiệu
Xử lý tập trung ở thành phố: Nhiệm vụ chính là làm sạch cơ học và sinh học đối
với nước thải. Nước sau khi xử lý thứ cấp được khử trùng bằng clo hoặc ozon trước
khi thải ra nguồn nước tự nhiên. Bùn cặn sau khi phơi khô có thể làm phân bón nếu
giàu N, P, K hoặc chôn lấp, thiêu hủy. Trạm xử lý tập trung của thành phố dùng để xử
lý nước thải đô thị bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp sau khi đã
xử lý cục bộ.
7.1.2. Hệ thống xử lý nước thải
Hình 7.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ trạm xử lý nước thải thành phố.
Đối với nước thải thành phố, người ta dùng các trạm tập trung để xử lý. Các
công trình xử lý nước thải trong trạm này bao gồm:
- Ngăn tiếp nhận: tiếp nhận nước thải, tạo điều kiện cho các công trình phía sau làm
việc ổn định và đảm bảo chế dộ tự chảy.
- Xử lý cơ học bao gồm:
Chắn rác
Bể lắng cát
Bể lắng I
NTN NT
Rác
Máy nghiền rác
Sân phơi cát Nước
hồi lưu
Vận chuyển
Bể nén bùn
Sân phơi bùn
Vận chuyển
Cặn (sơ cấp)
tươi
dư
Bùn tuần hoàn
Cát khô
Máng trộn + Bể tiếp xúc
Bùn Bể Metan
Cấp khí
Ngăn tiếp nhận
Bể aeroten
Bể lắng II
Chất khử trùng
- 104 -
+ Song chắn rác: thu vớt rác và các tạp chất rắn lớn. Các tạp chất này được
nghiền nhỏ và đưa đi xử lý cùng bùn cặn.
+ Bể lắng cát: tách các tạp chất vô cơ lớn như cát, xỉ,…
+ Bể lắng đợt I: tách các tạp chất không tan (phần lớn là cặn hữu cơ).
- Công trình sinh học: sử dụng aeroten để loại bỏ các chất hòa tan hoặc ở dạng keo
trong nước thải. Công trình này được cấp khí cưỡng bức bằng máy nén khí
- Bể lắng II: lắng bùn được tạo ra trong quá trình xử lý sinh học nước thải.
- Khâu khử trùng nước thải với các công trình như trạm cloratơ, máng trộn nước thải
với Clo, bể tiếp xúc Clo với nước thải.
- Khâu xử lý bùn cặn với các công trình như bể metan, lên men bùn cặn, sân phơi bùn.
Chú ý là trong trường hợp xử lý tập trung thì nước thải sản xuất từ khu công
nghiệp hoặc các nhà máy xí nghiệp phải được xử lý sơ bộ trước khi đổ vào cống
chung. Các công trình xử lý sơ bộ nước thải công nghiệp có thể là: bể trung hòa, bể
oxy hóa, bể tuyển nổi,…
7.2. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
7.2.1. Giới thiệu
Việc xử lý nước thải trong bệnh viện là một vấn đề rất quan trọng, bởi vì ngoài
hàm lượng các chất bẩn thường gặp như nitơ, photpho, clorua, kali, chất béo,
hydrocacbon còn chứa thêm một lượng vi khuẩn như: vi trùng lao, vi trùng
gan, vi trùng tả, lỵ, thương hàn, sốt rét v.v... Chúng được thải ra từ các chất cặn bã của
bệnh viện, từ các phòng nuôi cấy vi trùng. Đây là mầm mống ban đầu để phát triển
bệnh dịch kéo dài, trên phạm vi rộng lớn khi gặp điều kiện môi trường thích hợp.
Nghiên cứu dây chuyền của trạm xử lý nước thải tập trung của bệnh viện Đa khoa
Quảng Ngãi, quy mô 600 giường (theo thiết kết ban đầu).
- Các thông số ban đầu:
+ Lưu lượng nước thải: Q = 360 m3/ngđ.
+ Chế độ xả thải: liên tục, tập trung nhiều vào các giờ hành chính.
+ Nguồn tiếp nhận: sông Trà Khúc (nguồn loại B)
+ Đặc tính nước thải và yêu cầu nguồn tiếp nhận:
- 105 -
Bảng 7.1. Thành phần, tính chất nước thải bệnh viện
STT Chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng Đơn vị Nồng độ
1 pH - 6 – 9
2 Chất rắn lơ lửng mg/l 220
3 Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) mg/l 160
4 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 220
5 Tổng Nitơ (tính theo N) mg/l 60
6 Tổng Photpho (tính theo P) mg/l 8
7 Tổng Coliform MPN/100 ml 104 – 106
8 Dầu mỡ khoáng mg/l 1
7.2.2. Hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ dây chuyền công nghệ của hệ thống xử lý nước thải tập trung bệnh viện
đa khoa Quảng Ngãi:
Hình 7.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải tập trung ở bệnh viện Đa khoa Quảng Ngãi.
Nước thải vào
Ngăn tiếp nhận có đặt song chắn rác
Bể điều hòa
Bể sinh học hiếu khí tiếp xúc
Bể lắng
Máy thổi khí
Bể tiếp xúc Clo
Xả ra nguồn
Máy thổi khí
Tháp khử mùi
Bể trộn Clo
Bể phân hủy bùn
Vận chuyển
- 106 -
Toàn bộ nước thải từ các khu khám chữa bệnh được dẫn tập trung đến trạm xử
lý cùng với nước thu gom từ khu tiếp nhận – phân loại chất thải rắn. Sau khi xử lý sẽ
được xả ra sông Trà Khúc.
Sơ đồ của trạm được xây dựng theo trình tự:
- Xử lý cơ học:
+ Song chắn rác có nhiệm vụ giữ lại và loại bỏ rác và các tạp chất vô vơ có kích
thước lớn hơn 16mm (bao ni lông, giấy, vải vụn, sợi,…). Rác tích tụ phía trước song
chắn rác sẽ được vớt định kỳ bằng kẹp gắp hoặc cào thủ công, sau đó thu gom lại và
đưa đến hố rác bệnh viện.
+ Bể lắng: lắng màng vi sinh vật sinh ra từ công trình sinh học.
- Xử lý sinh học: các công trình sinh học được sử dụng để làm giảm BOD của
nước thải ở đây là bể xử lý sinh học hiếu khí tiếp xúc. Ở bể này, hàm lượng BOD
trong nước thải sẽ được xử lý với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Hiệu quả khử
BOD có thể đạt 85 – 90%.
- Xử lý hóa học: công trình được sử dụng là bể trộn, bể tiếp xúc, với chất khử
trùng Clo. Dung dịch Clo được bơm định lượng đưa vào bể trộn. Nhờ năng lượng
khuấy trộn thủy lực, dung dịch Clo được khuếch tán đều vào nước. Thời gian tiếp xúc
để loại bỏ vi sinh khoảng 20 – 40 phút.
- Xử lý bùn cặn: bùn cặn từ bể điều hòa và bể sinh học hiếu khí tiếp xúc được
đưa đến tháp khử mùi và dẫn đến bể phân hủy sau đó được vận chuyển ra ngoài.
7.3. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP THUỘC DA
7.3.1. Giới thiệu
Hầu hết các công đoạn trong công nghệ thuộc da là quá trình ướt, nghĩa là có sử
dụng nhiều nước. Định mức tiêu thụ nước khoảng (30 - 70) m3 cho 1 tấn da nguyên
liệu. Lượng nước thải xấp xỉ lượng nước tiêu thụ. Tải lượng, thành phần của các chất
gây ô nhiễm phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và lượng chất được tách ra từ da.
Nước thải công nghiệp thuộc da là loại nước thải công nghiệp chứa nhiều chất ô
nhiễm nguồn nước, đó là:
- Các chất hữu cơ bao gồm protein tan, lông, thịt, mỡ tách ra từ thành phần cấu trúc da.
- Các hóa chất sử dụng trong tiền xử lý da, thuộc da, hoàn thiện da.
- 107 -
Nước thải của cơ sở thuộc da nói chung có độ màu, hàm lượng SS, hàm lượng ô
nhiễm các chất hữu cơ BOD cao. Bao gồm cả dòng thải mang tính kiềm và dòng thải
mang tính axit. Ngoài ra nước thải thuộc da còn chứa sunfua, Crom và dầu mỡ.
Bảng 7.2. Thành phần, tính chất nước thải thuộc da
STT Chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng Đơn vị Nồng độ
1 pH - 3,12
2 Chất rắn lơ lửng mg/l 1250 - 6000
3 Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) mg/l 2000 - 3000
4 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 2500 - 3000
5 S2- mg/l 120 - 170
6 Cr3+ mg/l 70 - 100
7 Dầu mỡ mg/l 100 - 500
Nguồn: Bảng 3.14, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân
7.3.2. Hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải công nghệ thuộc da:
Hình 7.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải công nghệ thuộc da
Bùn thải
Song chắn, lưới lọc
Thiết bị điều hòa
Thiết bị trộn hóa chất
Dòng A
Cặn Cr(OH)3
BTH Hệ thống XL bùn
Thiết bị oxy hóa
Không khí MnSO4
Song chắn, lưới lọc
Dòng C
Song chắn, lưới lọc
Dòng B Thiết bị kết tủa Cr(OH)3
Na2CO3
Thiết bị đông keo tụ
Bể lắng
Thiết bị bùn hoạt hóa
Không khí
Bể lắng
Nước thải sau XL
Bùn dư
Nước hồi lưu
- 108 -
Chú thích: Dòng A: Dòng thải chứa Sunfua;
Dòng B: Dòng thải chứa Cr III;
Dòng C: Các dòng thải khác.
Do đặc tính nước thải của công nghệ thuộc da là hợp bởi các dòng thải có tính
chất khác nhau, nên để quá trình xử lý sinh học đạt hiệu quả cao, cần phân luồng dòng
thải chứa Cr3+ (dạng tan), và sunfua S2- để tiến hành xử lý cục bộ những dòng thải này.
- Khử sunfua:
+ Phương pháp khử S2- đơn giản nhất là phương pháp oxy hóa. Các chất oxy
hóa thường được sử dụng là H2O2, NaOCl,...; nhưng thông dụng nhất là dùng O2 của
không khí và có muối mangan II làm xúc tác (như MnSO4). Phản ứng xảy ra như sau:
S2- + 2 O2 ⎯⎯⎯ SO42-
+ Thời gian thổi khí (hay thời gian phản ứng) để khử Sunfua thường từ 4h – 6h.
- Khử Crom:
+ Phương pháp khử Cr3+ thường được dùng trong xử lý nước thải thuộc da là
phương pháp kết tủa. Hóa chất thường được sử dụng là Na2CO3 hay MgO; mục đích
làm tăng độ pH lên tới 9 để xảy ra phản ứng kết tủa:
Cr3+ + OH- ↔ Cr(OH)3↓
+ Người ta cũng có thể dùng vôi sữa hay vôi làm chất trợ kết tủa, như vậy trong
cặn ngoài Cr(OH)3 còn có chứa cặn vôi. Với mục đích sử dụng lại Cr(OH)3 thì nên
dùng kiềm natri hoặc sôđa.
Sau khi xử lý cục bộ các dòng thải này, nước thải tiếp tục được đưa vào hệ
thống xử lý tập trung tại xí nghiệp hay trạm xử lý tập trung của thành phố với mục
đích khử các chất ô nhiễm ở dạng lơ lửng và các chất hữu cơ.
7.4. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY
7.4.1. Giới thiệu
Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sử dụng
nhiều nước. Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1
tấn giấy dao động từ 200 đến 500 m3. Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên
Đường nước thải Đường cấp hóa chất Đường bùn cặn Cấp khí
- 109 -
liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước. Trong các nhà máy giấy, hầu như tất cả
lượng nước đưa vào sử dụng sẽ là lượng nước thải ra và mang theo tạp chất, hóa chất,
bột giấy và các chất ô nhiễm ở dạng hữu cơ và vô cơ nếu như không có hệ thống xử lý
và tuần hoàn lại nước và hóa chất.
Xét ví dụ điển hình về nước thải nhà máy giấy tại nhà máy Roemond, Hà Lan.
Nhà máy sản xuất hàng ngày 500 tấn giấy báo và bìa, nguyên liệu đầu vào là giấy loại.
Lượng nước thải hàng ngày là (2400 – 3400) m3 với hàm lượng các chất ô nhiễm như
sau:
Bảng 7.3. Thành phần, tính chất nước thải nhà máy giấy Roemond
STT Chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng Đơn vị Nồng độ
1 Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) mg/l 2000
2 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 3500
3 SO42- mg/l 170 - 190
4 Ca2+ mg/l 190 - 300
Nguồn: Bảng 3.27, Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Trần Văn Nhân
7.4.2. Hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của công ty Roemond, Hà Lan:
Hình 7.4. Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải của công ty Roemond, Hà Lan
Trong nước thải của sản xuất giấy và bột giấy có hàm lượng các hợp chất
cacbonhydrat cao, là những chất dễ phân hủy sinh học nhưng lại thiếu N, P là những
chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật phát triển. Đó chính là lý do cần bổ sung các
chất dinh dưỡng trước khi đưa nước thải đi vào công trình xử lý sinh học.
Bể UASB Nước thải vào
NT sau XL
Bể chứa hay bể axit hóa Bổ sung chất
dinh dưỡng N, P
Bể hiếu khí – bùn hoạt tính Bể lắng
Két khí Cấp khí
Khí biogas
BHT tuần hoàn 100%
- 110 -
Đặc tính của nước thải sản xuất giấy thường có tỷ lệ BOD5 : COD ≤ 0,55 và
hàm lượng COD cao (> 1000 mg/l) nên xử lý kết hợp giữa phương pháp yếm khí và
hiếu khí.
7.5. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA
7.5.1. Giới thiệu
Trong các nhà máy bia, lượng nước thải ra phụ thuộc vào nước sử dụng trong
sản xuất. Chỉ có một lượng nước ở trong bia, nước bay hơi, nước trong bã hèm, bã bia
không đi vào hệ thống nước thải. Nước thải nhà máy bia bao gồm:
- Nước thải vệ sinh các thiết bị.
- Nước thải từ công đoạn rửa chai, thanh trùng bia chai.
- Nước thải từ phòng thí nghiệm.
- Nước thải vệ sinh nhà xưởng.
- Nước thải sinh hoạt của công nhân nhà máy.
Nước thải sản xuất bia thường dễ gây mùi hôi thối, lắng cặn, giảm nồng độ oxy
hoà tan trong nước nguồn khi tiếp nhận chúng. Mặt khác các muối nitơ, phốt pho...
trong nước thải bia dễ gây hiện tượng phú dưỡng cho các thuỷ vực.
Tính chất nước thải từ sản xuất bia:
Bảng 7.4. Thành phần, tính chất nước thải từ sản xuất bia
Các thông số Đơn vị Mức hiện tại ở VN
pH - 6,0-8,0 BOD5 mg/l 900-1.400
COD mg/l 1.700-2.200
SS mg/l 500-600
Tổng N mg/l 30
Tổng P mg/l 22-25
NH4+ mg/l 13-16
(Nguồn: Trung tâm sản xuất sạch Việt Nam)
- 111 -
7.5.2. Hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải ở nhà máy bia:
Hình 7.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bia theo mô hình UAF và SBR.
Do đặc tính nước thải của công nghệ sản xuất bia có chứa hàm lượng các chất
hữu cơ cao ở trạng thái hòa tan và trạng thái lơ lửng, trong đó chủ yếu là hydratcacbon,
protein và các axit hữu cơ, là các chất có khả năng phân hủy sinh học. Tỷ lệ
BOD5/COD nằm trong khoảng 0,5 đến 0,7, thích hợp với phương pháp xử lý sinh học.
Nước thải trước khi đưa vào xử lý sinh học cần qua sàng, lọc để tách các tạp
chất thô như giấy nhãn, nút bấc và các loại hạt rắn khác (giai đoạn xử lý sơ bộ)
Với nguyên tắc xử lý nước thải như vậy, lựa chọn phương pháp yếm khí hay
hiếu khí hay kết hợp phụ thuộc vào đặc tính nước thải, lưu lượng nước thải, các yếu tố
điều kiện kinh tế kỹ thuật khác. Ở sơ đồ này người ta dùng bể lọc dòng chảy ngược vật
liệu nổi (upflow anaerobic filter - UAF) trong khâu xử lý sinh học kị khí và bể aeroten
kết hợp lắng hoạt động theo mẻ (Sequencing Batch Reactor - SBR) trong khâu xử lý
sinh học hiếu khí.
7.6. QUI TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY ĐƯỜNG
7.6.1. Giới thiệu
Công nghệ sản xuất đường bao gồm hai giai đoạn: công nghệ sản xuất đường
thô và đường tinh luyện. Công nghệ sản xuất đường thô bao gồm các bước sau: mía,
ép mía, gia nhiệt, kết tinh, phân ly và tạo thành đường thô. Công nghệ sản xuất đường
tinh luyện: rửa và hòa tan đường thô, làm trong và làm sạch, kết tinh và hoàn tất.
Công nghiệp mía đường ở Việt Nam là ngành gây ô nhiễm cao; các nguồn gây
ô nhiễm bao gồm: khí thải lò hơi, bùn lọc, nước thải,...; trong đó, nguồn ô nhiễm nước
Bể lắng cát
Nước thải vào NT sau XL
Song chắn rác
Bể lọc kị khí vật liệu nổi - UAF
Bể aeroten hoạt động gián đoạn SBR
Bể ủ bùn
Cấp khí
Thu hồi khí biogas
- 112 -
thải là nghiêm trọng nhất do lưu lượng và tải lượng chất ô nhiễm lớn.
Bảng 7.5. Thành phần, tính chất nước thải công ty đường Hy Vọng
STT Chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng Đơn vị Nồng độ
1 pH - 4,0 – 9,0
2 Nhu cầu oxy sinh học (BOD5) mg/l 2759
3 Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 5200
4 SS mg/l 623
5 Tổng Nitơ mg/l 15,4
6 Tổng Phôtpho mg/l 20,5
Nguồn: Bảng 12.1, Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, Lâm Minh Triết
Công ty đường Hy Vọng chuyên sản xuất đường và cồn từ mật rỉ, do kết hợp
sản xuất cồn nên làm tăng cao nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải nhà máy.
7.6.2. Hệ thống xử lý nước thải
Sơ đồ dây chuyền công nghệ hệ thống xử lý nước thải được trình bày như sau:
Hình 7.6. Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT công ty đường Hy Vọng.
1. Song chắn rác 5. Bể UASB 9. Bể thu bùn
2. Hố thu 6. Bể aeroten 10. Bể nén bùn
3. Bể lắng I 7. Bể lắng II 11. Sân phơi bùn
4. Bể điều hòa 8. Ngăn khử trùng 12. Bãi rác
Các giai đoạn xử lý:
- Xử lý sơ bộ: loại bỏ tạp chất thô, điều chỉnh pH, lắng cặn. - Xử lý sinh học: lựa chọn kết hợp phương pháp yếm khí hay hiếu khí để xử lý nước thải trong các công trình là bể UASB và bể aeroten. - Khử trùng: Sử dụng hóa chất là Clo để khử trùng.
1 2 3 4 5 6 7
10 9 11 Bùn dư Bùn hoạt tính
BTH
NT vào 8 NT
ra
NaOH, H2SO4
12
Cấp khí Cl
Nước hồi lưu
- 113 -
PHẦN 3: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN CHƯƠNG 8. NGUỒN GỐC, PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN
ĐÔ THỊ 8.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ CHẤT THẢI RẮN
8.1.1. Khái niệm chất thải rắn
Chất thải rắn (CTR) là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sản xuất,
kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác. Chất thải rắn bao gồm chất
thải rắn thông thường và chất thải rắn nguy hại.
Thuật ngữ chất thải rắn được sử dụng là bao hàm tất cả các chất rắn hỗn hợp
thải ra từ cộng đồng dân cư đô thị cũng như các chất thải rắn đặc thù từ các ngành sản
xuất nông nghiệp, công nghiệp, khai khoáng ... Tuy nhiên trong khuôn khổ bài giảng
này chỉ quan tâm đến chất thải rắn đô thị, bởi vì ở đó sự tích luỹ và lưu toàn chất thải
rắn có khả năng ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người.
Chất thải rắn đô thị theo quan điểm mới được định nghĩa là: Vật chất mà con
người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường
cho sự vứt bỏ đó. Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng
được xã hội nhìn nhận như một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu
hủy.
Theo quan điểm này, chất thải rắn đô thị có các đặc trưng sau:
- Bị vứt bỏ trong khu vực đô thị;
- Thành phố có trách nhiệm thu dọn.
8.1.2. Tổng quát chung về quản lý chất thải rắn đô thị
Quản lý chất thải rắn là vấn đề then chốt của việc đảm bảo môi trường của con
người mà các đô thị phải có kế hoạch tổng thể quản lý chất thải rắn thích hợp mới có
thể xử lý kịp thời và có hiệu quả.
Quản lý thống nhất chất thải rắn là việc lựa chọn và áp dụng kỹ thuật, công
nghệ và chương trình quản lý thích hợp nhằm hoàn thành mục tiêu đặc biệt quản lý
chất thải rắn. Một cách tổng quát, các hợp phần chức năng của một hệ thống quản lý
chất thải rắn sinh hoạt được minh họa ở hình 8.1.
- 114 -
8.1.3. Các yêu cầu chung trong quản lý chất thải rắn ở Việt Nam
- Phải thu gom và vận chuyển hết chất thải. Đây là yêu cầu đầu tiên, cơ bản của việc
xử lý chất thải nhưng hiện đang còn là một khó khăn, cần cố gắng khắc phục.
- Phải bảo đảm xử lý có hiệu quả theo nguồn kinh phí nhỏ nhất
- Bảo đảm sức khỏe cho đội ngũ những người lao động trực tiếp tham gia việc xử lý
chất thải phù hợp với khả năng kinh phí của thành phố và Nhà nước.
- Áp dụng các công nghệ và kỹ thuật, các trang thiết bị xử lý chất thải tiên tiến phù
hợp với điều kiện trong nước.
- Đào tạo đội ngũ cán bộ quản lý và lao động có kiến thức, kinh nghiệm và có trách
nhiệm với vấn đề môi trường của đất nước.
- Phù hợp với cơ chế quản lý chung của Nhà nước theo hướng chấp nhận mở cửa và
cạnh tranh với nhiều thành phần kinh tế.
Nguồn phái sinh chất thải
Gom nhặt, tách và lưu trữ tại nguồn
Thu gom vận chuyển
Tách, xử lý và tái chế Trung chuyển
Chôn lấp Tiêu hủy cuối cùng
Hình 8.1. Những hợp phần chức năng của một hệ thống quản lý chất thải rắn
- 115 -
8.2. NGUỒN PHÁT SINH, PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
8.2.1. Nguồn phát sinh chất thải rắn đô thị
Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn đô thị bao gồm:
- Từ các khu dân cư (chất thải sinh hoạt);
- Từ các trung tâm thương mại;
- Từ các công sở, trường học, công trình công cộng;
- Từ các dịch vụ đô thị, sân bay;
- Từ các hoạt động công nghiệp;
- Từ các hoạt động xây dựng đô thị;
- Từ các trạm xử lý nước thải và từ các đường ống thoát nước của thành phố.
Bảng 8.1. Loại chất thải rắn theo các nguồn phát sinh khác nhau
Nguồn phát sinh Loại chất thải
Hộ gia đình Rác thực phẩm, giấy, carton, nhựa, túi nilon, vải, da, rác vườn, gỗ, thủy tinh, lon thiếc, nhôm, kim loại, tro, lá cây, chất thải đặc biệt như pin, dầu nhớt xe, lốp xe, ruột xe, sơn thừa,…
Khu thương mại Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt như vật dụng gia đình hư hỏng (kệ sách, đèn, tủ,…), đồ điện tử hư hỏng (máy radio, tivi, …), tủ lạnh, máy giặt hỏng, pin, dầu nhớt xe, lốp xe, ruột xe, sơn thừa,…
Công sở Giấy, carton, nhựa, túi nilon, gỗ, rác thực phẩm, thủy tinh, kim loại, chất thải đặc biệt như kệ sách, đèn, tủ hỏng, pin, dầu nhớt xe, lốp xe, ruột xe, sơn thừa,…
Xây dựng Gỗ, thép, bêtông, đất cát,…
Khu công cộng Giấy, túi nilon, lá cây, …
Trạm xử lý Bùn
8.2.2. Phân loại CTR đô thị
Các loại chất thải rắn được thải ra từ các hoạt động khác nhau được phân loại
theo nhiều cách.
- Theo vị trí hình thành: người ta phân biệt rác hay chất thải rắn trong nhà, ngoài nhà,
trên đường phố, chợ…
- Theo thành phần hóa học và vật lý: người ta phân biệt theo các thành phần hữu cơ, vô
cơ; cháy được, không cháy được; kim loại, phi kim loại, da, giẻ vụn, cao su, chất dẻo…
- 116 -
- Theo bản chất nguồn tạo thành, chất thải rắn được phân thành các loại:
+ Chất thải rắn sinh hoạt: là những chất thải liên quan đến các hoạt động của
con người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các
trung tâm dịch vụ, thương mại. Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim
loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa
hoặc quá hạn sử dụng, xương động vật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải , giấy, rơm, rạ, xác
động vật, vỏ rau quả v.v…
+ Chất thải rắn công nghiệp: là các chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất
công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Các nguồn phát sinh chất thải công nghiệp gồm:
Các phế thải từ vật liệu trong quá trình sản xuất công nghiệp, tro , xỉ
trong các nhà máy nhiệt điện;
Các phế thải từ nhiên liệu phục vụ cho sản xuất;
Các phế thải trong quá trình công nghệ;
Bao bì đóng gói sản phẩm.
+ Chất thải xây dựng: là các phế thải như đất cát, gạch ngói, bê tông vỡ do các
hoạt động phá dỡ, xây dựng công trình v.v…chất thải xây dựng gồm:
Vật liệu xây dựng trong quá trình dỡ bỏ công trình xây dựng;
Đất đá do việc đào móng trong xây dựng ;
Các vật liệu như kim loại, chất dẻo…
Các chất thải từ các hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật như trạm xử lý
nước thiên nhiên, nước thải sinh hoạt , bùn cặn từ các cống thoát nước
thành phố.
+ Chất thải nông nghiệp: là những chất thải và mẫu thừa thải ra từ các hoạt
động nông nghiệp, thí dụ như trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, các sản phẩm
thải ra từ chế biến sữa, của các lò giết mổ…
- Theo mức độ nguy hại, chất thải rắn được phân thành các loại:
+ Chất thải nguy hại: bao gồm các loại hóa chất dễ gây phản ứng , độc hại, chất
thải sinh học dễ thối rữa, các chất dễ cháy, nổ hoặc các chất thải phóng xạ, các chất
thải nhiễm khuẩn, lây lan.. có nguy cơ đe dọa tới sức khỏe người , động vật và cây cỏ.
Nguồn phát sinh ra chất thải nguy hại chủ yếu từ các hoạt động y tế và công nghiệp.
- 117 -
+ Chất thải không nguy hại: là những loại chất thải không chứa các chất và các
hợp chất có một trong các đặc tính nguy hại trực tiếp hoặc tương tác thành phần.
8.3. LƯỢNG CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ PHÁT SINH
Lượng chất thải tạo thành hay còn gọi là tiêu chuẩn tạo rác được định nghĩa là
lượng rác thải phát sinh từ hoạt động của một người trong một ngày đêm
(kg/người.ngđ).
Tiêu chuẩn tạo rác trung bình theo đầu người đối với từng loại chất thải rắn
mang tính đặc thù của từng địa phương và phụ thuộc vào mức sống, văn minh của dân
cư ở mỗi khu vực (bảng 8.2).
Bảng 8.2. Tiêu chuẩn tạo rác trung bình theo đầu người đối với từng loại chất thải
rắn đô thị
Nguồn Tiêu chuẩn (kg/người.ngđ)
Khoảng giá trị Trung bình
Sinh hoạt đô thị (1)
Công nghiệp
Vật liệu phế thải bị tháo dỡ
Nguồn thải sinh hoạt khác (2)
1 -3
0,5 - 1,6
0,05 - 0,4
0,05 - 0,3
1,59
0,86
0,27
0,18
Ghi chú: (1) : kể cả nhà ở và trung tâm dịch vụ thương mại
(2) : không kể nước và nước thải.
Lượng rác thải phát sinh cho từng giai đoạn được tính theo công thức sau:
R= N x (1+ q) x g
Trong đó :
+ N: dân số trong từng giai đoạn.
+ q: tỷ lệ tăng dân số.
+ g: tiêu chuẩn thải rác ( kg/ng-ngđ).
Lượng chất thải trong thành phố tăng lên do tác động của nhiều nhân tố như: sự
tăng trưởng và phát triển của sản xuất, sự gia tăng dân số, sự phát triển về trình độ và
tính chất của tiêu dùng trong thành phố v.v…
Các yếu tố ảnh hưởng tới tiêu chuẩn, thành phần chất thải rắn đô thị bao gồm:
- Điều kiện sinh hoạt.
- 118 -
- Điều kiện thời tiết, khí hậu.
- Các yếu tố xã hội.
- Tập quán.
8.4. THÀNH PHẦN CỦA CHẤT THẢI RẮN
Thành phần lý, hóa học của chất thải rắn đô thị rất khác nhau tùy thuộc vào
từng địa phương, vào các mùa khí hậu, vào điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác.
Bảng 8.3. Thành phần điển hình của CTR đô thị (%)
Thành phần Các nước thu nhập thấp
Các nước thu nhập trung bình
Các nước thu nhập cao
Chất thải thực phẩm 40 - 85 20 - 65 6 - 30
Giấy 1 - 10 8 - 30 20 - 45
Carton 5 - 15
Chất dẻo 1 - 5 2 - 6 2 - 8
Sợi, vải 1 - 5 2 - 10 2 - 6
Cao su 1 - 5 1 - 4 0 - 2
Da 0 - 2
Chất thải vườn 1 - 5 1 - 10 10 - 20
Gỗ 1 - 4
Thủy tinh 1 - 10 1 - 10 4 - 12
Vỏ hộp kim loại 1 - 5 1 - 5 2 - 8
Nhôm 0 - 1
Đất cát, tro bụi,… 1 - 40 1 - 30 0 - 10
Bảng 8.4. Thành phần chất thải rắn đô thị (TPHCM)
Phân loại bậc 1 Phân loại bậc 2 Ví dụ
1. Giấy
Giấy loại trừ báo và tạp chí Giấy photocopy
Báo
Tạp chí và các loại có in ấn khác Các tờ rơi quảng cáo
Giấy bìa có lớp sơn gợn sóng Bìa có phủ sáp
Giấy bìa không có lớp sơn gợn sóng Hộp đựng dày
- 119 -
Giấy bìa dùng để đựng chất lỏng hoặc có nhiều lớp. Túi chứa sữa, nước giải khát
Khăn giấy và giấy vệ sinh Tả lót trẻ em
2. Chất dẻo
PET Chai nước khoáng
HDPE
LDPE
PVC
Khác Phim ảnh
Đa thành phần Nhựa ABS
3. Hữu cơ
Xác gia súc, gia cầm
Chất thải từ quá trình làm vườn: lá cây, cỏ và các chất thải khác từ quá trình cắt tỉa.
Thực phẩm
Phân gia súc, gia cầm
Phế thải từ các nông sản
Vải và các sản phẩm dệt may
Săm, lốp và các sản phẩm cao su
Da
Gỗ Bao bì gỗ , mạt cưa
4. Kim loại đen Sắt
Bao bì thiếc Vỏ lon
5. Kim loại màu Kim loại màu
Bao bì nhôm Vỏ lon
6. Thuỷ tinh Chai thuỷ tinh có thể tái chế Vỏ chai bia, nước giải khát
Chai thuỷ tinh trong
- 120 -
Chai thuỷ tinh màu
Kính
7. Xà bần
Gạch ngói
Bê tông
Các sản phẩm dùng trong xây dựng khác.
8. Khác, nguy hại tiềm tàng
Các chất thải nguy hại dùng trong gia đình.
Sơn, các bao bì chứa hoá chất gia dụng.
Tro
Chất thải y tế
Chất thải công nghiệp
Khác 8.5. TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN
8.5.1. Tính chất vật lý
Những tính chất lý học quan trọng của chất thải rắn sinh hoạt bao gồm khối
lượng riêng, độ ẩm, kích thước hạt và sự phân bố kích thước, khả năng giữ nước và độ
xốp (độ rỗng) của rác đã nén.
a. Khối lượng riêng
Khối lượng riêng của chất thải rắn được định nghĩa là khối lượng của một đơn
vị vật chất tính trên 1 đơn vị thể tích chất thải (kg/m3).
Khối lượng riêng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vị trí địa lý, mùa trong
năm, thời gian lưu giữ chất thải. Do đó cần phải thận trọng khi lựa chọn giá trị thiết kế.
b. Độ ẩm
Độ ẩm của chất thải rắn được định nghĩa là lượng nước chứa trong một đơn vị
trọng lượng chất thải ở trạng thái nguyên thủy. Xác định độ ẩm được tuân theo công thức:
Độ ẩm = 푥100(%)
Trong đó: a: khối lượng ban đầu của mẫu.
b: khối lượng của mẫu sau khi sấy khô ở 105oC.
- 121 -
c. Kích thước và sự phân bố kích thước
Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần có trong chất thải rắn
đóng vai trò quan trọng đối với quá trình thu hồi vật liệu, nhất là khi sử dụng phương
pháp cơ học như sàng quay và các thiết bị tách loại từ tính.
d. Khả năng tích ẩm
Khả năng tích ẩm của chất thải rắn là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể tích trữ
được. Đây là thông số có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định nước rò rỉ ra từ bãi
chôn lấp. Phần nước dư vượt quá khả năng tích trữ của chất thải rắn sẽ thoát ra ngoài
thành nước rò rỉ. Khả năng tích ẩm sẽ thay đổi tùy theo điều kiện nén ép rác và trạng
thái phân hủy của chất thải. Khả năng tích ẩm của chất thải rắn sinh hoạt của khu dân cư
và khu thương mại trong trường hợp không nén có thể dao động trong khoảng 50-60%.
8.5.2. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học của chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn
phương án xử lý và thu hồi nguyên liệu. Ví dụ, khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất
hóa học của chất thải rắn, đặc biệt trong trường hợp chất thải là hỗn hợp của những
thành phần cháy được và không cháy được. Nếu muốn sử dụng chất thải rắn làm nhiên
liệu, cần xác định 4 đặc tính quan trọng sau:
- Những tính chất cơ bản
- Điểm nóng chảy
- Thành phần các nguyên tố
- Năng lượng chứa trong rác
Đối với phần rác hữu cơ dùng làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, ngoài thành
phần những nguyên tố chính, cần phải xác định thành phần các nguyên tố vi lượng.
a. Những tính chất cơ bản
Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với các thành phần cháy được
trong chất thải rắn bao gồm:
- Độ ẩm (phần ẩm mất đi khi sấy ở 1050C trong thời gian 1 giờ).
- Thành phần các chất bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở 9500C trong tủ
nung kín).
- 122 -
- Thành phần carbon cố định (thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải các
chất có thể bay hơi).
- Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò hở).
Tính chất cơ bản của các thành phần cháy được có trong chất thải rắn sinh hoạt.
b. Điểm nóng chảy của tro
Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy
chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ nóng cháy đặc
trưng đối với xỉ từ quá trình đốt rác sinh hoạt thường dao động trong khoảng từ 2000
đến 22000F (11000C đến 12000C).
c. Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn sinh hoạt
Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn sinh hoạt cần phân tích bao gồm C
(carbon), H (Hydro), O (Oxy), N (Nito), S (Lưu huỳnh), và tro. Thông thường, các
nguyên tố thuộc nhóm halogen cũng thường được xác định đo các dẫn xuất của clo
thường tồn tại trong thành phần khí thải khi đốt rác. Kết quả xác định các nguyên tố cơ
bản này được sử dụng để xác định công thức hóa học của thành phần hữu cơ có trong
chất thải rắn sinh hoạt cũng như xác đinh tỷ lệ C/N thích hợp cho quá trình làm phân
compost.
Bảng 8.5. Thành phần các nguyên tố của các chất cháy được có trong chất thải rắn dân cư
Loại chất thải Phần trăm khối lượng khô (%)
Carbon Hydro Oxy Nito Lưu huỳnh Tro
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0
Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0
Carton 44,0 5,9 44,6 0,3 0,2 5,0
Nhựa 60,0 7,2 22,8 - - 10,0
Vải 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5
Cao su 78,0 10,0 - 2,0 - 10,0
Da 60,0 8,0 11,6 10,0 0,4 10,0
Rác vườn 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5
- 123 -
Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5
Chất vô cơ
Thủy tinh (1) 0,5 0,1 0,4 <0,1 - 98,9
Kim loại(1) 4,5 0,6 4,3 <0,1 - 90,5
Bụi, tro, … 26,3 3,0 2,0 0,5 0,2 68,0 (1) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
d. Năng lượng chứa trong các thành phần của chất thải rắn
Bảng 8.6. Năng lượng và phần chất trơ có trong rác sinh hoạt từ khu dân cư
Thành phần Phần chất trơ(1) (%) Năng lượng(2) (Btu/lb) Khoảng
dao động Đặc trưng Khoảng
dao động Đặc trưng
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm 2-8 5,0 1.500-3.000 2.000
Giấy 4-8 6,0 5.000-8.000 7.200
Carton 3-6 5,0 6.000-7.500 7.000
Nhựa 6-20 10,0 12.000-16.000 14.000
Vải 2-4 2,5 6.500-8.000 7.500
Cao su 8-20 10,0 9.000-12.000 10.000
Da 8-20 10,0 6.500-8.500 7.500
Rác vườn 2-6 4,5 1.000-8.000 2.800
Gỗ 0,6-2 1,5 7.500-8.500 8.000
Chất hữu cơ khác - - - -
Chất vô cơ
Thủy tinh 96-99+ 98,0 50-100(3) 60
Lon thiếc 96-99+ 98,0 100-500(3) 300
Nhôm 90-99+ 96,0 - -
Kim loại khác 94-99+ 98,0 100-500(3) 300
Bụi, tro,… 60-80 70,0 1.000-5.000 3.000
Chất thải rắn sinh hoạt 4.000-6.000 5.000(4) (1) Sau khi cháy hoàn toàn
- 124 -
(2) Theo thành phần thu gom được (3) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm (4) Giá trị năng lượng trong bảng này lớn hơn giá trị tương ứng, chủ yếu do (1) lượng
chất thải thực phẩm bị giảm và (2) thành phần phần trăm nhựa gia tăng (7% thay vì
4%) đối với chất thải rắn sinh hoạt lấy từ khu dân cư.
Btu/lb x 2,326 = kJ/kg.
e. Chất dinh dưỡng và những nguyên tố cần thiết khác
Nếu thành phần chất hữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt được sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất các sản phẩm thông quá quá trình chuyển hóa sinh học (phân
compost, methane, và ethanol,…). Số liệu về chất dinh dưỡng và những nguyên tố cần
thiết khác trong chất thải đóng vai trò quan trọng nhằm đảo bảo dinh dưỡng cho vi
sinh vật cũng như yêu cầu của sản phầm sau quá trình chuyển hóa sinh học. Chất dinh
dưỡng và những nguyên tố cần thiết có trong thành phần chất hữu cơ của chất thải rắn
sinh hoạt được trình bày trong bảng 8.7.
Bảng 8.7. Các nguyên tố có trong các chất hữu cơ cần thiết cho quá trình chuyển hóa
sinh học.
Thành phần Đơn vị
Nguyên liệu cung cấp (tính theo khối lượng khô)
Giấy in báo Giấy công sở Rác vườn Rác
thực phầm NH4-N ppm 4 61 149 205
NO3 –N ppm 4 218 490 4278
P ppm 44 295 3500 4900
PO4-P ppm 20 164 2210 3200
K % 0,35 0,29 2,27 4,18
SO4-P ppm 159 324 882 855
Ca % 0,01 0,10 0,42 0,43
Mg % 0,02 0,04 0,21 0,16
8.6. CHẤT THẢI RẮN NGUY HẠI
Hiện nay thực hiện việc phân loại nguy hại đều chưa được xử lý hoặc mới chỉ
được xử lý rất sơ bộ sau đó được đem chôn lấp cùng các loại chất thải sinh hoạt tại các
- 125 -
bãi chôn lấp, chất thải nguy hại ở Việt Nam. Lượng rác thải nguy hại phát sinh hàng
ngày từ các cơ sở y tế ước tính từ 50 - 70 tấn/ngày (chiếm 22% tổng rác thải y tế phát
sinh). Thành phần của rác thải y tế theo các khu vực khác nhau ở Việt Nam được trình
bày ở bảng 8.8.
Tỷ trọng trung bình của rác thải y tế là 150 kg/m3. Độ ẩm : 37 - 42%. Nhiệt trị:
400 - 2.150 kcal/kg.
Bảng 8.8. Thành phần của rác thải y tế theo các khu vực khác nhau ở Việt Nam
Chất thải rắn công nghiệp: theo số liệu thống kê của 4 thành phố lớn (Hà Nội,
Hải Phòng, Đà Nẵng và TP.HCM), tổng lượng chất thải rắn công nghiệp chiếm 15 -
26% của chất thải rắn thành phố. Trong chất thải rắn công nghiệp có khoảng 35 - 41%
mang tính nguy hại. Thành phần của chất thải công nghiệp nguy hại rất phức tạp, tùy
thuộc vào nguyên liệu sản xuất, sản phẩm tạo thành của từng công nghệ và các dịch vụ
có liên quan.
- 126 -
CHƯƠNG 9. THU GOM, TẬP TRUNG VÀ VẬN CHUYỂN
CHẤT THẢI RẮN 9.1. THU GOM CHẤT THẢI RẮN
Thu gom chất thải rắn là quá trình thu nhặt rác thải từ các nhà dân, các công sở
hay từ những điểm thu gom, chất chung lên xe và chở đến địa điểm xử lý, chuyển tiếp,
trung chuyển hay chôn lấp.
Dịch vụ thu gom rác thải thường có thể chia ra thành các dịch vụ "sơ cấp" và
"thứ cấp". Sự khác biệt này phản ánh yếu tố là ở nhiều khu vực, việc thu gom phải đi
qua một quá trình hai giai đoạn: thu gom rác từ các nhà ở và thu gom tập trung về chỗ
chứa trung gian rồi từ đó lại chuyển tiếp về trạm trung chuyển hay bãi chôn lấp.
9.1.1 Thu gom chất thải rắn từ trong nhà ở (thu gom sơ cấp)
Thu gom sơ cấp (thu gom ban đầu) là cách mà theo đó rác thải được thu gom từ
nguồn phát sinh ra nó (nhà ở hay những cơ sở thương mại) và chở đến các bãi chứa
chung, các địa điểm hoặc bãi chuyển tiếp. Thường thì các hệ thống thu gom sơ cấp ở
các nước đang phát triển bao gồm những xe chở rác nhỏ, xe hai bánh kéo bằng tay để
thu gom rác và chở đến các bãi chứa chung hay những điểm chuyển tiếp.
Do vậy, thu gom ban đầu sẽ được cần đến trong mọi hệ thống quản lý thu gom
và vận chuyển.
Những yếu tố quan trọng nhất cần được xem xét khi xây dựng một dịch vụ thu
gom sơ cấp bao gồm:
- Cấu trúc hành chính và quản lý đối với dịch vụ;
- Các tiêu chuẩn của dịch vụ sẽ được đưa ra;
- Cơ quan chịu trách nhiệm thu gom (chính quyền thành phố, xí nghiệp, cơ quan trong
thành phố, những người nhặt rác, các gia đình);
- Địa điểm thu gom (từ các gia đình, từ lề đường, từ bãi rác công cộng);
- Loại xe thu gom sẽ được sử dụng;
- Liệu sự phân loại tại nguồn các vật liệu dùng lại có khả năng kinh tế không và cần
phải được cho phép?
- Tần suất thu gom.
- 127 -
Bảng 9.1. Nguồn nhân công và các thiết bị thu gom tại chỗ
Nguồn phát sinh
rác thải Người chịu trách nhiệm Thiết bị thu gom
1. Từ các khu dân cư
- Nhà ở thấp tầng
- Nhà trung bình
- Nhà cao tầng
- Dân cư tại khu vực, người
làm thuê.
- Người làm thuê, nhân viên
phục vụ của khu nhà, dịch vụ
của các công ty vệ sinh.
- Người làm thuê, nhân viên
phục vụ của khu nhà, dịch vụ
của các công ty vệ sinh.
- Các đồ dùng thu gom tại nhà,
các xe gom.
- Các máng tự chảy, các thang
nâng, các xe gom, các băng
chuyền chạy bằng khí nén.
- Các máng tự chảy, các thang
nâng, các xe gom, các băng
chuyền chạy bằng khí nén.
2. Các khu vực kinh
doanh, thương mại.
Nhân viên, dịch vụ của các
công ty vệ sinh.
Các loại xe thu gom có bánh
lăn, các côngtenơ lưu giữ, các
thang nâng hoặc băng chuyền.
3. Các khu công
nghiệp.
Nhân viên, dịch vụ của các
công ty vệ sinh.
Các loại xe thu gom có bánh
lăn, các côngtenơ lưu giữ, các
thang nâng hoặc băng chuyền.
4. Các khu sinh hoạt
ngoài trời (quảng
trường, công viên …)
Chủ nhân của khu vực hoặc
các công ty công viên, cây
xanh.
Các thùng lưu giữ có mái che
hoặc nắp đậy.
5. Các trạm xử lý
nước thải
Các nhân viên vận hành trạm
Các loại băng chuyền khác nhau
và các thiết bị.
6. Các khu nông
nghiệp
Chủ nhân của khu vực hoặc
công nhân.
Tùy thuộc vào trang bị của từng
đơn vị đơn lẻ.
9.1.2. Ưu, nhược điểm của các phương thức thu gom tại chỗ
Những thuận lợi và bất lợi của từng phương thức thu gom, lưu giữ chất thải rắn
tại chổ được trình bày ở bảng 9.2.
- 128 -
Bảng 9.2. Các thuận lợi và bất lợi của từng phương thức thu gom, lưu giữ tại chỗ
Phương thức Thuận lợi Bất lợi
Khu dân cư và thương mại
- Chất đống
- Kho chứa cố định
(xây bằng gạch)
- Túi chất dẻo
- Bọc cứng nhỏ
- Bể chứa chất thải
(nhiều hộ gia đình)
- Côngtennơ (nhiều hộ gia
đình và chất thải xây
dựng)
Dễ dàng đối với dân
Gộp nhóm chất thải
thu gom
Vệ sinh, lấy nhanh, ít
phải quét. Bọc kín các
chất thải
Kinh tế hơn và có thể
tái sinh, thu nhanh
hơn. Không phải quét.
Dân dễ sử dụng. Tập
trung chất thải.
Gộp nhóm chất thải.
Thu gom và vận
chuyển dễ dàng.
Mất vệ sinh. Kém mỹ quan và rơi
vãi bởi những người nhặt rác.
Đòi hỏi sự đóng góp tự nguyện
của dân. Mất thời gian khi chuyển
giao. Kém mỹ quan và rơi vãi bởi
những người nhặt rác.
Đòi hỏi phải thu gom từng nhà.
Dân phải mua túi.
Đòi hỏi phải thu gom từng nhà, có
mùi, các thùng chứa dễ bị mất cắp,
phải lau chùi thường xuyên.
Khó thực hiện việc thu gom có
phân loại đối với bể một ngăn.
Khó khuyến khích nhân dân, sử
dụng không có hiệu quả.
Đòi hỏi sự đóng góp tự nguyện
của dân. Phải có không gian. Kém
mỹ quan và rơi vải bởi những
người nhặt rác.
Đường công cộng
- Thùng rác nhỏ cố định
- Xe đẩy cố định 350 lít
- Côngtennơ
Dễ sử dụng cho người
qua lại.
Thu gom và vận
chuyển dễ dàng.
Gộp nhóm chất thải.
Có khả năng tràn đầy.
Kém mỹ quan, dễ bị phá hoại.
Xa nhà ở. Không có nhiều không
- 129 -
Thu gom và vận
chuyển dễ dàng
gian. Kém mỹ quan. Rơi vãi bởi
những người nhặt rác.
Cơ quan và xí nghiệp
- Kho cố định
- Côngtennơ
Gộp nhóm chất thải.
Gộp nhóm chất thải.
Thu gom và vận
chuyển dễ dàng.
Mất thời gian khi chuyển giao. Rơi
vãi bởi những người thu nhặt rác
và các nhân viên.
Phải có sẵn không gian. Kém mỹ
quan.
9.1.3. Thu gom tập trung
Thuật ngữ thu tập trung (hay còn gọi là thu gom thứ cấp) bao hàm không chỉ
việc thu gom nhặt các chất thải rắn từ những nguồn khác nhau mà còn cả việc chuyên
chở các chất thải đó tới địa điểm tiêu hủy. Việc dỡ đổ các xe rác cũng được coi như là
một phần của hoạt động thu gom thứ cấp. Như vậy thu gom thứ cấp là cách thu gom
các loại chất thải rắn từ các điểm thu gom chung (điểm cẩu rác) trước khi vận chuyển
chúng theo từng phần hoặc cả tuyến thu gom đến một trạm trung chuyển, một cơ sở xử
lý hay bãi chôn lấp bằng các loại phương tiện chuyên dụng có động cơ.
Thu gom thứ cấp phụ thuộc vào các loại xe cộ thu gom được lựa chọn hay có
thể có được và vào hệ thống và các phương tiện vận chuyển tại chỗ.
a. Các phương thức thu gom
- Thu gom theo khối: trong hệ thống này, các xe thu gom chạy theo một quy trình đều
đặn theo tần xuất đã được thỏa thuận trước, người dân sẽ mang rác đến đổ vào xe tại vị
trí quy định theo tín hiệu do xe rác phát ra.
- Thu gom bên lề đường: hệ thống thu gom này đòi hỏi một dịch vụ đều đặn và một lộ
trình tương đối chính xác. Rác thải được để trong sọt rác đặt bên lề đường. Xe rác sẽ
tới thu gom tại chỗ.
b. Các loại thiết bị tập trung và vận chuyển chất thải rắn
Có nhiều cách phân loại các thiết bị tập trung và vận chuyển chất thải rắn. Theo
kiểu vận hành hoạt động, bao gồm: hệ thống xe thùng cố định và hệ thống xe thùng di
động (tách rời).
- 130 -
- Hệ thống xe thùng di động: đây là hệ thống thu gom, trong đó các thùng chứa đầy rác
được chuyên chở đến bãi chôn thải rồi đưa thùng không về vị trí tập kết ban đầu.
- Hệ thống xe thùng cố định: đây là hệ thống thu gom trong đó các thùng chứa đầy rác
vẫn cố định đặt tại nơi tập kết rác, trừ một khoảng thời gian rất ngắn nhấc lên đổ rác
vào xe thu gom.
c. Sơ đồ hóa hệ thống thu gom
Để mô hình hóa hệ thống thu gom chất thải rắn người ta phải phân biệt từng
nhiệm vụ, từng công đoạn.
- Sơ đồ trình tự vận hành với hệ thống xe thùng di động (HCS):
+ Kiểu thông thường
+ Kiểu thay thùng (thay đổi vị trí thùng)
Hình 9.1. Sơ đồ trình tự vận hành – hoạt động của loại xe thùng di động
1 2
2
3 4
Từ cơ quan bắt đầu hành trình làm việc
Về cơ quan kết thúc ca làm việc
1 Các vị trí đặt thùng
Điểm tập trung (bãi chôn lấp, trạm trung chuyển hoặc xử lý)
Chở thùng đầy Chở thùng không
1 2 3 4
Từ cơ quan đến với thùng không bắt đầu hành trình làm việc
Xe với thùng không về cơ quan kết thúc ca làm việc
Điểm tập trung (bãi chôn lấp, trạm trung chuyển hoặc xử lý)
- 131 -
- Trình tự vận hành với hệ thống xe thùng cố định (SCS):
Hình 9.2. Sơ đồ trình tự vận hành – hoạt động của loại xe thùng cố định
9.2. CHỌN TUYẾN ĐƯỜNG THU GOM VẬN CHUYỂN
9.2.1. Các yếu tố cần xét đến khi chọn tuyến đường vận chuyển
- Xét đến chính sách và quy tắc hiện hành có liên quan tới việc tập trung chất thải rắn,
số lần thu gom 1 tuần.
- Điều kiện làm việc của hệ thống vận chuyển, các loại xe, máy vận chuyển.
- Tuyến đường cần phải chọn sao cho lúc bắt đầu và kết thúc hành trình phải ở đường
phố chính.
- Ở địa hình dốc thì hành trình nên xuất phát từ điểm cao xuống thấp.
- Chất thải phát sinh tại các nút giao thông, khu phố đông đúc thì phải được thu gom
vào các giờ có mật độ giao thông thấp.
- Nguyên nhân nguồn tạo thành chất thải rắn với khối lượng lớn cần phải tổ chức vận
chuyển vào lúc ít gây ách tắc, ảnh hưởng cho môi trường.
- Những vị trí có chất thải rắn ít và phân tán thì việc vận chuyển phải tổ chức thu gom
cho phù hợp.
9.2.2. Tạo lập tuyến đường vận chuyển
- Chuẩn bị bản đồ vị trí các điểm tập trung chất thải rắn trên đó chỉ rõ số lượng, thông
tin nguồn chất thải rắn.
- Phải phân tích thông tin và số liệu, cần thiết phải lập bảng tổng hợp thông tin.
- Phải sơ bộ chọn tuyến đường theo 2 hay 3 phương án.
1 2 3 4
Xe không từ cơ quan đến
Xe đã đầy thùng chất thải rắn
Xe chở không tải đến hành trình tiếp theo hoặc về cơ quan kết thúc ca làm việc
Điểm tập trung
- 132 -
- So sánh các tuyến đường cân nhắc bằng cách thử dần để chọn được tuyến đường hợp lý.
9.3. TRẠM TRUNG CHUYỂN
9.3.1. Nhiệm vụ của trạm trung chuyển
Trạm trung chuyển đóng vai trò bán hoàn thành (hoàn thành một phần công
việc) vận chuyển rác đến khu vực bãi thải của thành phố của thành phố hay đến khu
vực xử lý, tái chế rác. Như vậy, trạm trung chyển có những nhiệm vụ chính sau:
- Trung chuyển chất thải rắn từ xe ô tô thu gom và vận chuyển loại xe nhẹ sang xe vận
tải nặng.
- Vận chuyển chất thải rắn từ trạm trung chuyển đến khu xử lý.
- Phân loại chất thải và thu hồi các loại chất thải có thể tái chế như giấy, thuỷ tinh,
chất dẻo, cao su, kim loại...
9.3.2. Yêu cầu đối với trạm trung chuyển
Các trạm trung chuyển sẽ phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Các trạm trung chuyển và cơ sở xử lý chất thải rắn phải phù hợp với quy hoạch xây
dựng vùng, quy hoạch quản lý chất thải rắn đã được cấp có thẩm quyền phê duyệt.
- Các trạm trung chuyển chất thải rắn phải được bố trí tại các địa điểm thuận tiện giao
thông, không gây cản trở các hoạt động giao thông chung, không gây ảnh hưởng xấu
tới môi trường và mỹ quan đô thị. Trạm trung chuyển chất thải rắn phải có khả năng
tiếp nhận và vận chuyển hết khối lượng chất thải rắn trong phạm vi bán kính thu gom
đến khu xử lý tập trung với thời gian không quá 2 ngày đêm. - Bán kính phục vụ của các trạm trung chuyển được xác định theo QCVN 07:2010.
Bảng 9.3. Qui định về trạm trung chuyển chất thải rắn đô thị QCVN 07:2010/BXD
Loại và qui mô trạm trung chuyển
Công suất (tấn/ngđ)
Bán kính phục vụ tối đa (km)
Diện tích tối thiểu (m2)
Trạm trung chuyển không chính thức (không có hạ tầng kỹ thuật)
Cỡ nhỏ < 5 0,5 20
Cỡ vừa 5 - 10 1,0 50
Cỡ lớn > 10 7,0 50
- 133 -
Trạm trung chuyển cố định chính thức (có hạ tầng kỹ thuật)
Cỡ nhỏ < 100 10 500
Cỡ vừa 100 - 500 15 1.000
Cỡ lớn > 500 30 5.000
9.3.3. Lựa chọn các phương án trạm trung chất thải rắn đô thị
Như đã nêu ở trên, có thể chia trạm trung chuyển thành hai loại là: trạm trung
chuyển không chính thống (không được trang bị cơ sở hạ tầng) và trạm trung chuyển
chính thống (có trang bị cơ sở hạ tầng), mỗi loại đều có những ưu nhược điểm riêng,
vì vậy việc lựa chọn loại hình cũng như qui mô trạm trung chuyển cần được cân nhắc
và xem xét trên nhiều khía cạnh.
Bảng 9.4. Đặc điểm của các loại trạm trung chuyển
LOẠI HÌNH ƯU ĐIỂM NHƯỢC ĐIỂM
Trạm trung
chuyển không
chính thống:
không được
trang bị cơ sở hạ
tầng
- Việc chọn vị trí đơn giản hơn
so với loại trạm trung chuyển
chính thống.
- Mức độ cản trở giao thông ít
hơn.
- Chi phí đầu tư và vận hành
khá thấp.
- Các thùng chứa thường lộ trước
công chúng.
- Không có cơ sở hạ tầng để giảm
thiểu mùi, nước rỉ rác, rác rơi vãi
và hấp dẫn ruồi muỗi và các loại
côn trùng khác.
- Số lượng điểm lưu giữ cần nhiều.
Các trạm trung
chuyển chính
thống: được
trang bị cơ sở hạ
tầng
- Hạn chế tầm nhìn vào các
hoạt động chuyên chở rác thải
trên mặt đất.
- Giảm mùi, nước rỉ rác & rác
rơi vãi & hấp dẫn ruồi nhặng.
- Các thùng chứa rác không bị
bới lộn bởi những người bới
rác và động vật.
- Có thể tận dụng phối hợp xây
- Khó khăn trong việc lựa chọn địa
điểm tại các khu đô thị phát triển.
- Có thể bị nhân dân phản ứng.
- Gây cản trở giao thông đi lại.
- Chi phí đầu tư cao do phải trang
bị các thiết bị cần thiết và cần đất
sử dụng và hạ tầng kỹ thuật kèm
theo.
- Chi phí vận hành khá cao.
- 134 -
cùng nhà vệ sinh công cộng.
Loại hình lựa
chọn
Lựa chọn trạm trung chuyển chính thống cỡ nhỏ do: - Giảm được thời gian chờ đợi tại các điểm bốc dỡ, vận chuyển - Tăng năng suất vận chuyển chờ vận chuyển thùng container thay cho việc sử dụng các xe cuốn ép rác hiện có. Trong tương lai có thể trang bị các máy ép rác trong các trạm trung chuyển cỡ nhỏ để giảm thể tích rác trước khi vận chuyển. - Có thể thực hiện được một phần việc phân loại sơ bộ rác trước khi chuyển đi nơi khác. - Giảm được tình trạng mất mỹ quan do các xe thu gom xếp hàng chờ đợi gây ra, đồng thời cũng tránh được tình trạng nước từ các xe rác chảy ra làm ô nhiễm môi trường xung quanh.
- 135 -
CHƯƠNG 10. XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ 10.1. CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
Xử lý chất thải rắn là quá trình sử dụng các giải pháp công nghệ, kỹ thuật làm
giảm, loại bỏ, tiêu hủy các thành phần có hại hoặc không có ích trong chất thải rắn; thu
hồi, tái chế, tái sử dụng lại các thành phần có ích trong chất thải rắn. (Theo NĐ
59/2007/CP).
Mục đích của các phương pháp xử lý chất thải rắn nói chung là nhằm vào:
- Tăng cao hiệu quả của việc quản lý CTR.
- Thu hồi vật liệu để tái sử dụng, tái chế.
- Thu hồi năng lượng từ rác cũng như các sản phẩm chuyển đổi.
Các phương pháp có thể áp dụng để xử lý chất thải rắn bao gồm:
- Phương pháp cơ học như phân loại, nén, ép, nghiền, cắt, băm,...
- Phương pháp sinh học (chế biến phân compost, sản xuất biogas)
- Phương pháp hóa học như đốt.
Khi lựa chọn phương pháp xử lý chất thải rắn cần xem xét các yếu tố sau:
- Thành phần, tính chất chất thải rắn.
- Tổng lượng chất thải rắn cần xử lý.
- Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng.
- Yêu cầu bảo vệ môi trường.
10.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN
10.2.1. Phương pháp cơ học
a. Giới thiệu chung
* Mục đích
- Giảm kích thước và thể tích CTR, dẫn đến giảm chi phí vận chuyển, xử lý.
- Thu hồi các loại vật liệu có giá trị kinh tế.
- Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo
* Bản chất của phương pháp cơ học
Áp dụng các lực cơ học để thay đổi kích thước, thể tích, độ ẩm và các tính chất
vật lý khác của chất thải.
* Các biện pháp kỹ thuật
- 136 -
- Tách để phân loại (bằng quạt gió, bằng từ hay bằng sàng…)
- Nén, ép
- Tách ẩm (lọc, phơi khô)
* Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Đơn giản
+ Có khả năng cơ giới hóa và tự động hóa.
+ Các thành phần khác nhau của chất thải sẽ được tách loại nên tạo điều kiện
thuận lợi, dễ dàng cho các công đoạn xử lý tiếp theo đồng thời có thể thu hồi và tái chế
được các vật liệu có giá trị.
- Nhược điểm:
+ Chưa xử lý triệt để được chất thải, nên yêu cầu phải có các bước xử lý tiếp
theo.
+ Rất dễ gây ô nhiễm môi trường.
* Phạm vi áp dụng
Áp dụng để xử lý sơ bộ chất thải rắn (ngay tại nguồn phát sinh) trước khi đem
đi xử lý ở các công đoạn tiếp theo.
b. Giảm kích thước
Phương pháp giảm kích thước được sử dụng nhằm mục đích là làm giảm kích
thước của các loại vật liệu trong rác thải đô thị. Các vật liệu được làm giảm kích thước
có thể sử dụng trực tiếp như là lớp che phủ trên mặt đất hay là sử dụng làm phân
compost hoặc một phần được sử dụng cho các hoạt động tái sinh chất thải rắn. Tùy
thuộc vào hình dạng, đặc tính chất thải, và tiêu chuẩn đòi hỏi thiết kế những thiết bị
cho phù hợp.
Các thiết bị thường sử dụng là búa đập rất có hiệu quả khi các vật liệu có đặc
tính giòn dễ gãy; kéo cắt dùng để làm giảm kích thước của các vật liệu mềm hơn so
với dùng búa đập, và máy nghiền có ưu điểm là di chuyển dễ dàng được sử dụng cho
nhiều loại khác nhau như là các nhánh cây, hay là các loại rác từ quá trình xây dựng.
c. Phân loại
Phân loại chất thải rắn cần thiết để thu hồi các vật liệu có giá trị tái sinh, tái chế
- 137 -
(thu hồi tài nguyên) và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chuyển hóa hoặc thu
hồn năng lượng sinh học tiếp sau. Quá trình phân loại chất thải rắn có thể thực hiện tại
những khâu khác nhau trong hệ thống quản lý chất thải rắn sinh hoạt như:
- Ngay tại nguồn phát sinh (hộ gia đình, khu thương mại, khu công cộng,...);
- Tại trạm trung chuyển;
- Tại trạm xử lý hay trạm phân loại tập trung.
Các thành phần có thể phân loại từ chất thải rắn sinh hoạt bao gồm giấy, carton,
túi nilon, nhựa, gỗ, kim loại, vỏ lon đồ hộp, thủy tinh,... Các thành phần này có thể
tách loại bằng phương pháp thủ công hay cơ giới. Các thiết bị cơ khí có thể sử dụng
cho mục đích phân loại rác bao gồm:
- Quạt gió: Phương pháp này được sử dụng để phân loại các chất thải rắn khô, có trọng
lượng khác nhau. Quạt gió hoạt động tạo luồng khí, cuốn theo các vật nhẹ như giấy, túi
nilon, nhờ đó tách được các thành phần này ra khỏi chất thải hỗn hợp.
- Sàng: Sàng được dùng để phân loại các thành phần chất thải có kích thước khác
nhau.
- Phân loại bằng từ: Thiết bị phân loại bằng từ được sử dụng để thu hồi sắt vụn từ chất
thải rắn. d. Nén ép
Ép (nén) rác là một khâu quan trọng trong quá trình xử lý chất thải rắn. Hiện
nay, các phương tiện vận chuyển chất thải rắn đều được trang bị bộ phận ép rác nhằm
làm tăng sức chứa của xe và hiệu suất vận chuyển. Tại các bãi chôn lấp, rác cũng được
nén để tăng công suất hay kéo dài thời gian phục vụ của bãi chôn lấp. Các thiết bị nén
ép có thể là các máy nén cố định và di động hoặc các thiết bị nén cao áp. Máy ép cố
định được sử dụng ở các khu dân cư, khu công nghiệp, khu thương mại, trạm trung
chuyển. Máy ép di động thường đi kèm với xe vận chuyển và container.
10.2.2. Phương pháp nhiệt
a. Giới thiệu chung
* Mục đích
- Xử lý triệt để chất thải rắn.
- Thường dùng để xử lý chất thải nguy hại, y tế.
- 138 -
* Bản chất của phương pháp nhiệt
Xử lý CTR bằng phương pháp nhiệt chính là quá trình biến đổi CTR dưới tác
động của nhiệt thành các chất ở thể khí, lỏng, rắn (tro, xỉ) đồng thời có tỏa nhiệt.
* Phân loại
- Phương pháp nhiệt khô (quá trình thiêu đốt)
- Phương pháp nhiệt ướt
* Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Giúp chiếm ít diện tích chôn lấp.
+ Vô hại hóa tất cả các thành phần có khả năng gây nguy hại
- Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư lớn.
+ Chi phí vận hành lớn.
+ Có khả năng gây ô nhiễm môi trường nếu không khống chế và kiểm soát tốt
lượng khí thải phát sinh.
* Phạm vi áp dụng
Áp dụng để xử lý triệt để chất thải nguy hại có hoặc không có thu hồi năng
lượng hoặc xử lý chuyển hóa các chất thải rắn thông thường có thu hồi năng lượng.
b. Phương pháp đốt
- Khái niệm:
Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một số loại rác nhất định
không thể xử lý bằng các phương pháp khác. Đây là một giai đoạn oxy hoá ở nhiệt độ
cao với sự có mặt của oxy không khí, trong đó rác độc hại được chuyển hóa thành khí
và các chất thải không cháy, tro. Các chất khí được làm sạch hoặc không được làm
sạch thoát ra ngoài không khí, tro được đem chôn lấp.
- Nguyên lý:
Dựa trên cơ sở của quá trình cháy, các chất hữu cơ oxy hóa phân hủy ở nhiệt độ
cao trong điều kiện có mặt của oxy không khí tạo thành các khí và còn lại là phần tro
không cháy.
CTR + O2, to → Khí + Hơi nước + Tro + Nhiệt
- 139 -
- Đặc điểm:
+ Giảm thiểu lượng chất rắn chôn lấp.
+ Xử lý triệt để các chất ô nhiễm.
+ Có thể thu hồi năng lượng.
+ Chi phí đầu tư cao, đòi hỏi kỹ thuật phức tạp.
+ Có thể phát sinh sản phẩm khí độc hại như dioxin.
- Sơ đồ công nghệ:
Các công đoạn trong đốt chất thải rắn gồm:
+ Tiếp nhận, chứa CTR.
+ Xử lý sơ bộ (phân loại, cắt, trộn).
+ Đốt (sơ cấp, thứ cấp).
+ Làm nguội và xử lý khí thải.
Hình 10.1. Sơ đồ công nghệ đốt
- Thiết bị: Các dạng lò đốt: lò với sàn chuyển động, lò quay, lò đốt tầng sôi, lò đốt một
cấp, lò đốt nhiều cấp,…
Hình 10.2. Hệ thống đốt tiêu hủy chất thải
Rác Đốt sơ cấp Đốt thứ cấp XLKT Khí sạch
- 140 -
- Các yếu tố cần thiết cho quá trình đốt:
+ Yếu tố nhiệt độ
+ Thời gian lưu
+ Sự xáo trộn không khí-rác
+ Lượng oxy cấp vào lò
- Xử lý khói thải:
Khí thải sinh ra từ lò đốt có thể chứa: Bụi, NOx, SO2, CO2, HCl, các dioxin và
furan.
Đối với các chất ô nhiễm thông thường thì hay được xử lý bằng các thiết bị lọc
bụi hay bộ hấp thụ khí với các dung dịch hóa chất.
Đối với dioxin và furan thì chủ yếu là kiểm soát quá trình đốt. Nhiệt độ trong
buồng đốt phải tối thiểu là 980oC và khí thải phải được lưu ở nhiệt độ này tối thiểu một
giây trước khi ra khỏi buồng đốt.
Thông thường lò đốt được trang bị hệ thống xử lý khói thải để xử lý bụi, khí độc
hại có trong khói thải, có thể lắp đặt hệ thống xử lý khô hoặc ướt tùy theo yêu cầu kinh
tế và kỹ thuật. Tuy nhiên, do thời gian đốt trong buồng thứ cấp lâu hơn và nhiệt độ cao
nên lượng khí thoát ra ở buồng sơ cấp sẽ được tiêu huỷ ở buồng thứ cấp, khi đó lượng
khí thải ra ngoài hạn chế được thành phần độc hại.
- Phạm vi áp dụng:
Phương pháp đốt thường được áp dụng để xử lý các loại chất thải sau:
+ Rác độc hại về mặt sinh học;
+ Rác không phân huỷ sinh học;
+ Chất thải có thể bốc hơi và do đó dễ phân tán;
+ Chất thải có thể đốt cháy với nhiệt độ dưới 400C;
+ Chất thải Phenol, chất thải chứa Halogen, Chì, Thuỷ Ngân, Cadmi, Zinc, Nitơ,
Photpho, Sulfuro;
+Chất thải dung môi;
+ Dầu thải, nhũ tương dầu và hỗn hợp dầu, mỡ, sáp;
+ Nhựa, cao su và mủ cao su;
+ Rác dược phẩm;
- 141 -
+ Nhựa đường axit và đất sét đã sử dụng;
+ Chất thải rắn bị nhiễm khuẩn bởi các hóa chất độc hại.
c. Phương pháp nhiệt phân
- Khái niệm:
Nhiệt phân là quá trình phân hủy hay biến đổi hóa học chất thải rắn xảy ra do
nung nóng trong điều kiện không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng
của quá trình biến đổi chất thải rắn là các chất dưới dạng rắn, lỏng và khí.
- Nguyên lý:
Nguyên lý của vận hành quá trình nhiệt phân gồm 2 giai đoạn:
+ Giai đoạn 1 là quá trình khí hóa, chất thải được gia nhiệt để tách các thành
phần dễ bay hơi như khí cháy, hơi nước... ra khỏi thành phần cháy không hóa hơi và tro.
+ Giai đoạn 2 là quá trình đốt các thành phần bay hơi ở điều kiện phù hợp để
tiêu hủy hết các cấu tử nguy hại.
Nhiệt phân bằng hồ quang – plasma: thực hiện quá trình đốt ở nhiệt độ cao (có
thể đến 10.000oC) để tiêu hủy chất thải có tính độc cực mạnh. Sản phẩm là khí H2 và
CO, khí acid và tro.
- Thu hồi nhiệt:
Nhiệt năng của phần sản phẩm thu từ nhiệt phân CTR:
+ Phần than = 20.916 kJ/kg
+ Phần dầu = 27.900kJ/kg
+ Phần khí = 22.356 kJ/m3
- Áp dụng: Ngoài chất thải rắn sinh hoạt còn áp dụng xử lý các chất thải công nghiệp
luyện dầu, công nghiệp luyên than, xử lý đất ô nhiễm dầu.
10.2.3. Phương pháp sinh học
a. Giới thiệu chung
* Mục đích
- Xử lý chất thải rắn, giảm tác động đến môi trường.
- Tận thu được các sản phẩm làm phân bón.
- Giảm lượng chất thải đem đi chôn lấp
* Bản chất của phương pháp sinh học
- 142 -
Bản chất của phương pháp chính là quá trình ổn định/ chuyển hóa sinh hóa các
chất hữu cơ để tạo thành các chất mùn hữu cơ có khả năng làm tăng độ phì nhiêu của
đất.
* Các biện pháp kỹ thuật
- Ủ phân hiếu khí
- Phân hủy chất thải lên men kị khí.
- Metan hóa trong các bể thu hồi khí sinh học.
* Ưu, nhược điểm
- Ưu điểm:
+ Ổn định được chất thải
+ Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh.
+ Thu hồi được chất dinh dưỡng và cải tạo đất.
- Nhược điểm:
+ Quá trình phân hủy sinh học tạo mùi hôi, mất mỹ quan,...
+ Sản phẩm của các quá trình ủ vẫn không được sử dụng rộng rãi trong nông
nghiệp.
* Phạm vi áp dụng
- Đối với chất thải có thể phân hủy sinh học được (chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học).
- Xử lý và chuyển hóa thành phần hữu cơ có trong chất thải (đặc biệt là chất thải rắn
sinh hoạt) tạo ra chất mùn phục vụ cho cây trồng.
b. Quá trình ủ phân hiếu khí (Chế biến compost)
- Khái niệm:
Ủ phân hiếu khí là quá trình chuyển hóa sinh học các hợp chất hữu cơ dễ bị
phân hủy sinh học dưới tác dụng của vi sinh vật trong điều kiện có không khí để tạo ra
mùn hữu cơ (gọi là phân compost) có thể sử dụng làm tăng độ phì nhiêu của đất.
- Các công nghệ ủ:
+ Ủ thành luống: thông khí bằng đảo trộn 4 - 5 ngày/lần; thời gian ủ 2 - 6 tháng.
+ Ủ thành đống: thông khí bằng bơm và hệ thống ống đục lỗ.
+ Ủ trong bể phản ứng: có thể dạng tháp đứng, dạng hình hộp nằm ngang, dạng
trống quay,…
- 143 -
- Qui trình công nghệ ủ sinh học (compost) theo quy mô công nghiệp:
Rác tươi được chuyển về nhà máy, sau đó được chuyển vào bộ phận nạp rác và
được phân loại thành phần của rác trên hệ thống băng tải (tách các chất hữu cơ dễ phân
huỷ, chất vô cơ, chất tái sử dụng) phần còn lại là phần hữu cơ phân huỷ được qua máy
nghiền rác và được băng tải chuyển đến khu vực trộn với phân hầm cầu để giữ độ ẩm.
Máy xúc đưa vật liệu này vào các ngăn ủ, quá trình lên men làm tăng nhiệt độ
lên 65 - 70oC sẽ tiêu diệt các mầm bệnh và làm cho rác hoại mục. Quá trình này được
thúc đẩy nhờ quạt gió cưỡng bức.
Thời gian ủ là 21 ngày, rác được đưa vào ủ chín trong thời gian 28 ngày. Sau đó
sàng để thu lấy phần lọt qua sàng mà trong đó các chất trơ phải tách ra nhờ bộ phận tỷ
trọng.
Cuối cùng ta thu được phân hữu cơ tinh có thể bán ngay hoặc phối trộn thêm
với các thành phần cần thiết và đóng bao.
Hình 10.3. Qui trình công nghệ ủ sinh học (compost) theo quy mô công nghiệp
- 144 -
c. Quá trình phân hủy kị khí
- Khái niệm:
Phân hủy kị khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có
oxygen. Sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là khí sinh học, có thể sử dụng như
một nguồn năng lượng và bùn đã được ổn định về mặt sinh học, có thể sử dụng như
nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng.
Quá trình phân hủy kị khí được chia làm phân hủy kị khí khô và phân hủy kị
khí ướt.
Phân hủy kị khí khô là quá trình phân hủy kị khí mà vật liệu đầu vào có độ ẩm
60 – 65%, phân hủy kị khí ướt là quá trình phân hủy kị khí mà vật liệu đầu vào có độ
ẩm 85 – 90%.
- Các quá trình phân hủy kị khí:
Trong những năm gần đây, việc áp dụng quá trình phân hủy kị khí xử lý phần
chất hữu cơ của CTRSH đã trở nên phổ biến vì quá trình này không những giảm tác
động ó hại tới môi trường cho chất thải mà còn có thể thu hồi được khí methane và sản
phẩm phân hủy có thể sử dụng như chất bổ sung dinh dưỡng cho đất. Các quá trình
phân hủy ki khí sử dụng được trình bày tóm tắt trong bảng 10.1.
Bảng 10.1. Các quá trình phân hủy kị khí
Quá trình Quốc gia Hiện trạng Mô tả quá trình Phân hủy kị khí dạng mẻ nối tiếp nhau (SEBAC)
Mỹ Thí nghiệm SEBAC là quá trỉnh gồm ba giai đoạn. Trong giai đoạn đầu, chất nạp liệu đã nghiền được ủ với nước rò rỉ tuần hoàn từ thiết bị phản ứng của giai đoạn 3 ở trạng thái phân hủy cuối. Các acid bay hơi và các sản phẩm của quá trình lên men khác tạo thành trong thiết bị phản ứng giai đoạn 1 được chuyển sang thiết bị phản ứng giai đoạn 2 để chuyển hóa thành methane.
Quá trình KAMPOGAS
Thụy Sỹ Chưa phát triển
KAMPOGAS là quá trình phân hủy kị khí mới được áp dụng để xử lý chất thải rau quả và rác vườn. Thiết bị phản ứng có dạng trụ tròn đặt
- 145 -
thẳng đứng, được trang bị máy khuấy thủy lực và được vận hành ở nồng độ chất rắn cao trong khoảng nhiệt độ (50 – 65)oC.
Quá trình DRANO
Bỉ Đã phát triển
DRANO được sử dụng để chuyển hóa phần chất hữu cơ có trong CTRSH để tạo thành năng lượng và các sản phẩm dạng humus. Quá trình phân hủy xảy ra trong thiết bị phản ứng dòng chảy tầng thẳng đứng không khay trộn cơ khí. Nước rò rỉ ở đáy thiết bị được tuần hoàn. Thiết bị DRANO được vận hành ở nồng độ chất rắn cao và trong khoảng nhiệt độ (30 – 40)oC.
Quá trình BTA
Đức Đã phát triển
BTA được phát triển chủ yếu để xử lý phần chất hữu cơ có trong CTRSH. Quá trình xử lý BTA bao gồm: (1) xử lý sơ bộ chấ thải bằng phương pháp cơ học, nhiệt và phương pháp hóa học; (2) phân loại chất rắn sinh học hòa tan và không hòa tan; (3) thủy phân kỵ khí các chất thải rắn có khả năng phân hủy sinh học; (4) Methan hóa chất rắn sinh học hòa tan. Quá trình methane hóa xảy ra ở nồng độ chất rắn thấp và khoảng nhiệt độ (30 – 40)oC (lên men ấm). Sau khi tách nước, chất rắn không phân huỷ, với nồng độ tổng cộng khoảng 35% được dùng như vật liệu compost.
Quá trình VALOGRA
Pháp Đã phát triển
Quá trình VALOGRA bao gồm đơn vị phân loại, đơn vị tạo khí methan và đơn vị tinh chế. Thiết bị lên men kỵ khí hoạt động ở nồng độ chất rắn cao và trong khoảng nhiệt độ lên men ấm. Quá trình xáo trộn cất hữu cơ trong thiết bị được thực hiện bằng cách tuần hoàn khí sinh học dưới áp suất ở đáy thiết bị phân hủy.
- 146 -
Quá trình BIOCELL
Hà Lan Chưa phát triển
BIOCELL là hệ thống mẻ được phát triển để xử lý chất thải được phân loại tại nguồn (như rau quá thải, rác vườn,..) và chất thải nông nghiệp. Thiết bị sử dụng có dạng hình trụ tròn, đường kính 11,25 m và chiều cao 4,5 m. Chất rắn nạp liệu có nồng độ 30% thu được bằng cách trộn chất thải hữu cơ đã phân loại từ CTRSH với phần chất rắn đã phân hủy từ mẻ trước đó.
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
10.2.4. Phương pháp chôn lấp chất thải rắn
a. Giới thiệu chung
* Mục đích: Chôn lấp là phương pháp phổ biến để xử lý sau cùng đối với chất thải rắn.
* Bản chất của phương pháp chôn lấp:
Thực chất của chôn lấp là quá trình ủ sinh học chất thải rắn đô thị (không phải
chỉ chất hữu cơ) trong điều kiện bán hiếu khí hay kị khí.
* Sự phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải rắn:
Các phản ứng sinh học quan trọng nhất xảy ra trong bãi chôn lấp là các phản
ứng biến đổi các chất hữu cơ thành khí bãi rác và các chất lỏng. Quá trình phân hủy
sinh học hiếu khí thường xảy ra trong khoảng thời gian ngắn ngay sau khi bắt đầu
phân hủy chất thải cho đến khi lượng oxy ban đầu không còn nữa. Trong giai đoạn
phân hủy hiếu khí, khí thải sinh ra chủ yếu là CO2. Khi oxy bị tiêu thụ hoàn toàn, quá
trình phân hủy trở thành kị khí, chất hữu cơ bị chuyển hóa thành CO2, CH4, và một
phần nhỏ khí NH3 và H2S.
* Ưu, nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Rẻ tiền, chi phí đầu tư thấp.
+ Yêu cầu về vận hành không cao.
- Nhược điểm:
+ Cần diện tích đất lớn.
- 147 -
+ Có nguy cơ gây cháy nổ hay ô nhiễm môi trường nếu không kiểm soát lượng
khí rác và nước rác phát sinh.
* Phạm vi áp dụng
Bãi chôn lấp trở thành một công trình xử lý khi trong hệ thống quản lý chất thải
rắn không có hợp phần xử lý, chất thải rắn sau khi thu gom được đưa lên xử lý ở bãi
rác (landfill).
b. Bãi chôn lấp hợp vệ sinh
Việc đổ rác tập trung thành đống hay chôn lấp không hợp vệ sinh gây ra các tác
hại đối với môi trường, vì vậy đòi hỏi phải chôn lấp hợp vệ sinh.
* Phân loại bãi chôn lấp hợp vệ sinh:
- Hiện nay trên thế giới thường sử dụng các loại bãi chôn lấp sau:
+ Loại 1: Bãi chôn lấp rác thải đô thị: loại này đòi hỏi có hệ thống thu gom và
xử lý nước rò rỉ; hệ thống thu gom nước bề mặt, thu hồi khí tạo thành.
+ Loại 2: Bãi chôn lấp chất thải nguy hại: loại bãi này đòi hỏi phải có nhiều đầu
tư về quản lý và được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình thi công và vận hành.
+ Loại 3: Bãi chôn lấp chất thải đã xác định: thường chôn lấp các loại chất thải
đã được xác định trước như tro sau khi đốt, các loại chất thải công nghiệp khó phân
hủy…
- Theo phương thức vận hành, bãi chôn lấp được phân loại thành:
+ Bãi chôn lấp khô
+ Bãi chôn lấp ướt
+ Loại kết hợp
- Theo kết cấu và hình dạng tự nhiên cũng có thể phân các bãi chôn lấp thành các loại:
+ Bãi chôn lấp nổi.
+ Bãi chôn lấp nửa nổi, nửa chìm.
+ Bãi chôn lấp chìm.
- Đặc điểm
+ Nơi nào có sẵn đất thì phương pháp này là kinh tế nhất
+ Đầu tư ban đầu ít hơn so với các phương pháp khác
- 148 -
+ Bãi chôn lấp chất thải hợp vệ sinh là công nghệ xử lý linh hoạt khi cần thiết có
thể tăng số lượng rác đổ vào bãi thãi đồng thời chỉ thêm một ít nhân lực hoặc thiết bị.
+ Vùng đất rìa bãi có thể dùng cho các mục đích khác như: bãi đỗ xe, sân chơi....
+ Có thể thu hồi một lượng khí sinh học, đất có thể sử dụng lại vào mục đích
khác sau một thời gian nhất định. Vùng đất rìa bãi có thể sử dụng cho các mục đích
khác nhau như bãi đổ xe, sân chơi, sân gôn…
+ Cần diện tích đất lớn.
+ Có nguy cơ gây cháy nổ nếu khí ga không được thu gom đúng kỹ thuật.
+ Một số khí, nước rác sinh ra từ quá trình phân hủy rác có thể gây nguy hiểm
và tạo mùi khó chịu cho người và động vật.
- Yêu cầu đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh:
Khi thiết kế bãi chôn lấp phải tuân thủ theo tiêu chuẩn thiết kế TCXDVN 261-
2001 và theo một số quy định cơ bản sau:
+ Khu vực chôn lấp rác có khả năng tiêu thoát nước nhanh, ngăn ngừa nước ứ
đọng trong bãi rác.
+ Giảm thấp nhất sự ô nhiễm bề mặt và ô nhiễm nước ngầm do rác thải gây ra.
+ Bãi chôn lấp đặt xa thành phố, xa khu dân cư ít nhất 1000 m.
+ Bãi đặt cuối hướng gió và có hàng cây cách ly bảo vệ.
+ Có đường giao thông thuận tiện cho hoạt động của xe và cự ly vận chuyển
cho phù hợp.
+ Bãi rác có hệ thống thu gom nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra nguồn.
+ Bãi có hệ thống thông khí đảm bảo yêu cầu.
+ Địa điểm chôn lấp phải có điều kiện tự nhiên thích hợp để hạn chế tác động
tiêu cực tới môi trường trong quá trình xây dựng, vận hành, đóng bãi.
+ Khi lựa chọn địa điểm chôn lấp cần phải chú ý đến các yếu tố: địa lý tự nhiên,
đặc điểm địa hình, địa chất thuỷ văn, địa chất công trình, văn hoá, xã hội, luật định của
địa phương, ý kiến cộng đồng, khoảng cách vận chuyển chất thải, di tích lịch sử, cảnh
quan, du lịch.
+ Lựa chọn mô hình bãi chôn lấp: có 3 mô hình là bãi chôn lấp: bãi chôn lấp
nổi, bãi chôn lấp chìm, bãi chôn lấp kết hợp nửa nổi - nửa chìm.
- 149 -
- Cấu tạo và vận hành bãi chôn lấp hợp vệ sinh
+ Sơ đồ cấu tạo bãi chôn lấp hợp vệ sinh
Hình 10.4. Sơ đồ cấu tạo bãi chôn lấp hợp vệ sinh
1. Giếng thu khí 5. Tầng chống thấm đáy
2. Lớp phủ trên cùng 6. Mương thoát nước mưa
3. Lớp phủ hàng ngày 7. Rác chôn lấp
4. Thành ô chôn lấp
Hình 10.5. Cấu tạo lớp chống thấm đáy bãi
- 150 -
+ Vận hành bãi chôn lấp:
Để vận hành bãi chôn lấp, cần thực hiện theo các công đoạn sau:
Tuần tự đổ rác theo từng ô chôn lấp.
Các bước thực hiện đối với mỗi ô: rác thu gom → đổ vào ô chôn lấp →
rải đều → [phun chế phẩm] → nén chặt → phủ lớp đất hằng ngày.
Khi bãi đã hết công suất phủ bằng các lớp (từ dưới lên): sét → màng
chống thấm → đất bảo vệ → lớp đất cuối cùng (trổng cây, cỏ)
Nước rỉ rác thu theo hệ thống thu ở đáy và bơm hay cho chảy về công
trình xử lý nước rỉ rác.
Khí rác thu theo các ống chôn trong các ô, được thu về xử lý, thu hồi hay
đốt bỏ.
Hình 10.6. Sơ đồ bố trí hố ga và ống thu gom nước rác
Trong vận hành bãi chôn lấp, việc đổ chất thải là khâu quan trọng. Phương pháp
đổ chất thải tùy thuộc vào đặc tính của bãi như thông tin về lượng đất phủ bãi có sẵn,
địa hình, địa lý và thủy văn của khu vực. Có 3 phương pháp đổ chủ yếu như sau:
Phương pháp bề mặt: Bản chất của phương pháp này là trải những lớp
rác dày 40 – 80 cm lên mặt đất phẳng, đầm nén nó và tiếp tục trải những
đợt khác lên trên. Cuối ngày hoặc khi lớp rác dày 2 – 2,2m thì phủ một
lớp đất dày từ 10 – 60 cm lên trên rồi lại đầm nén. Một lớp hoàn chỉnh
như vậy gọi là ô rác.
- 151 -
Phương pháp mương rãnh: Rác được đổ vào những mương đào. Vật liệu
phủ lấy từ đất đào mương lên. Phương pháp này được vận hành cho đến
khi đạt được độ cao mong muốn (thường là đến đỉnh của mương đào)
mương phải đủ dài sao cho xe có thể đi lại và rác được đổ dễ dàng và đủ
hẹp để có thể đổ rác được đầy mương vào cuối ngày.
Phương pháp hồ chứa: Đây là phương pháp sử dụng những hố nhân tạo
hoặc tự nhiên cho hoạt động chôn lấp rác (ví dụ: hố đã khai thác đất,
khai thác mỏ…). Phương pháp hồ chứa thường sử dụng bề mặt đất tự
nhiên.
10.2.5. Các phương pháp khác
Ngoài các phương pháp cơ bản đã được nêu ở trên, để xử lý chất thải rắn người
ta còn có thể áp dụng các phương pháp sau:
- Phương pháp ổn định chất thải rắn bằng công nghệ Hydromex.
- Xử lý chất thải rắn bằng công nghệ ép kiện.
- Khí hóa chất thải rắn: đốt trong điều kiện giới hạn Oxy
10.3. THU HỒI, TÁI CHẾ VÀ TÁI SỬ DỤNG CTR ĐÔ THỊ
10.3.1. Khái quát chung về tái chế và sử dụng lại chất thải rắn đô thị
Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng để
chế biến thành các sản phẩm mới sử dụng cho các hoạt động sinh hoạt và sản xuất.
Tái chế vật liệu: bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ dòng
rác, xử lý trung gian và sử dụng vật liệu này để tái sản xuất các sản phẩm, mới hoặc
sản phẩm khác.
Tái chế nhiệt: bao gồm các hoạt động khôi phục năng lượng từ rác thải.
Tái sử dụng là hoạt động sử dụng lại chất thải rắn mà không phải chế biến, phân
hủy thành các hợp phần nguyên liệu ban đầu.
* Hoạt động tái chế mang lại những lợi ích sau:
- Tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên bởi việc sử dụng vật liệu được tái chế thay cho vật
liệu gốc.
- Giảm lượng rác thông qua việc giảm chi phí đổ thải, giảm tác động môi trường do đổ
thải gây ra, tiết kiệm diện tích chôn lấp.
- 152 -
- Một lợi ích là có thể thu lợi nhuận từ hoạt động tái chế; hoạt động tái chế lúc này sẽ
mang tính kinh doanh và vì thế có thể giải thích tại sao các vật liệu có thể tái chế hiện
được thu gom ngay từ nguồn phát sinh cho tới khâu xử lý và tiêu huỷ cuối cùng.
10.3.2. Các hoạt động tái chế, tái sinh và thu hồi chất thải
a. Hoạt động tái chế
Hoạt động tái chế và thu hồi chất thải được thực hiện thông qua hệ thống thu gom
chất thải rắn thao mạng lưới 3 cấp gồm: Người thu gom, đồng nát và buôn bán phế liệu.
Công nghiệp thu hồi có 3 cấp được chia làm 6 nhóm nghề:
- Cấp thứ nhất (người đồng nát và người nhặt rác).
- Cấp thứ 2 (gồm những người thu mua đồng nát và người thu mua phế liệu từ người
thu nhặt tại bãi rác, người đồng nát và người nhặt rác trên vỉa hè trong toàn thành phố).
- Cấp thư ba, gồm những người buôn bán hoạt động kinh doanh với quy mô lớn hơn ở
nhiều địa điểm cố định và các đại lý thu mua.
b. Hoạt động tái sinh
Tái sinh chất thải được coi như là các hoạt động nhằm thu hồi lại các thành
phần có ích trong rác mà chúng có thể sử dụng để chế biến thành các sản phẩm mới
dưới dạng vật chất hoặc năng lượng phục vụ cho sản xuất và tiêu dùng. Công việc này
đòi hỏi phải có quá trình phân loại để tách riêng các thành phần rác thải. Sau đó, đối
với một số chất thải có khả năng tái sinh như giấy, nilông, nhựa, cao su, thủy tinh, kim
loại… sẽ được thu gom lại và chuyển đến cơ sở tái sinh chất thải để làm nguyên liệu
đầu vào cho việc sản xuất ra các phẩm mới.
Tái sinh vật liệu thải bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái sinh từ
dòng rác thải (giấy, nilon, nhựa, cao su, thủy tinh, kim loại,…), xử lý trung gian (làm
sạch các chất bẩn bám theo) và sử dụng các vật liệu này để tái sản xuất ra các sản
phẩm mới (giấy tái sinh, nhựa tái sinh,…) hoặc phối hợp cùng với một số nguyên liệu
khác để sản xuất ra các sản phẩm hoàn toàn mới (ví dụ cặn bùn từ nhà máy xử lý nước
cấp được trộn với đất sét để sản xuất ra gạch ống có chất lượng tốt).
Cách thức đầu tiên của việc tái sinh chất thải là phân loại tại nguồn. Có 2 dạng
thức cơ bản của việc phân loại tại nguồn để tái sinh. Thứ nhất, từng hộ gia đình được
ban phát cho một số thùng chứa hoặc bao chứa chất thải rắn. Người chủ nhà có trách
- 153 -
nhiệm phân loại rác có thể sử dụng lại được và đặt nó vào trong thùng chứa thích hợp.
Trong ngày thu gom quy định, thùng chứa rác được đưa ra để ngoài lề đường. Bất lợi
đầu tiên (cơ bản) của việc cung cấp các thùng chứa rác tại nhà là chi phí, mà nó có thể
biểu hiện một sự đầu tư đáng kể. Dạng thứ hai của việc phân loại tại nguồn là cung cấp
cho chủ nhà với chỉ một thùng chứa mà nó có thể chứa tất cả các vật liệu có khả năng
tái sinh ở trong đó. Người thu gom rác sau đó phân chia các loại vật liệu riêng ra theo
từng loại, đặt nó vào trong các ngăn chứa riêng biệt ở trên xe lấy rác.
Một dạng chính yếu thứ hai của việc tái sinh chất thải là các cơ sở tái chế các vật
liệu. Trong trường hợp này, vật liệu có khả năng tái chế được đưa tới một cơ sở trung
tâm mà ở đó vật liệu được phân loại bởi các biện pháp cơ khí và cần nhiều nhân công.
Hình 10.7. Sơ đồ hệ thống thu hồi các chất
* Các ví dụ điển hình:
- Chai, thuỷ tinh nguyên: Rửa sạch sau đó bán cho cơ sở sản xuất nước tương để sử dụng lại.
- Thuỷ tinh vụn: Bán cho các cơ sở tái chế thuỷ tinh.
- Phế liệu nhôm: Bán cho các cơ sở nấu nhôm.
- Cao su phế thải: bán cho các lò gạch để làm nhiên liệu đốt lò.
- Xương động vật: tái chế làm than hoạt tính.
- Vải vụn: được giặt sạch sau đó sử dụng cho các dịch vụ rửa xe. …
- 154 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lương Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dương Đức
Hồng, Kỹ thuật môi trường, NXB KHKT, 2001.
[2] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân, Xử lý nước thải đô thị
và công nghiệp – Tính toán thiết kế công trình, NXB ĐHQG – HCM, 2004.
[3] Lê Trình, Quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước, NXB Khoa học Kỹ
thuật, 1997.
[4] Lê Văn Khoa, Ô nhiễm môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1995.
[5] Nguyễn Văn Phước, Kỹ thuật xử lý chất thải (phần 1), NXB ĐHQG TP HCM,
2006
[6] Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ, Kỹ thuật môi trường, NXB Giáo dục, 2001.
[7] Trần Đức Hạ, Xử lý nước thải đô thị, NXB KHKT, Hà Nội, 2006.
[8] Trần Hiếu Nhuệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB KHKT -Hà
Nội, 1999.
[9] Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái, Quản lý CTR - Tập 1,
NXB Xây dựng, 2001.
[10] Trần Ngọc Chấn, Kỹ thuật thông gió, NXB Xây dựng- Hà Nội, 1998
[11] Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 2, Tập 3, NXB Khoa
học và kỹ thuật, 2001.
[12] Trần Văn Nhân, Nguyễn Thị Nga, Công nghệ xử lý nước thải, NXB KHKT, Hà
Nội, 1999.
[13] Trịnh Thị Thanh, Trần Yêm, Đồng Kim Loan, Giáo Trình Công Nghệ Môi
Trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, 2007.
[14] Các quy chuẩn môi trường về khí thải, nước thải, các nghị định về quản lý chất
thải rắn.
[15] Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering : treatment,disposal and Resuse,
McGraw – Hill, New York USA, 2004.
[16] WHO. Assessment of Sources of Air, Water and Land Pollution.