- 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

- 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:

CHẤT Ô NHIỄM

NỒNG ĐỘ TỐI ĐA

(mg/Nm3) CHẤT Ô NHIỄM

NỒNG ĐỘ TỐI ĐA (mg/Nm3)

Cột A Cột B Bụi tổng 400 200 Axetaldehyt 270

Bụi chứa Silic 50 50 Anilin 19

Cacbon oxyt 1000 1000 Benzen 5

Clo 32 10 Clorofom 240

Axit clohydric 200 50 Etylen oxyt 20

Nitơ oxyt (tính theo NO2) 1000 850 Metanol 260

Hydro sunfua 7,5 7,5 Naphtalen 150

Dioxyt lưu huỳnh 1500 500 Phenol 19

Flo, HF, hợp chất của Flo 50 20 Toluen 750

Đồng và hợp chất đồng 20 10 Styren 100

Kẽm và hợp chất kẽm 30 30 Vinylclorua 20

Chì và hợp chất chì 10 5 Vinyltoluen 480

Nguồn: Trích QCVN 19: 2009/ BTNMT và QCVN 20: 2009/ BTNMT

Ghi chú:

- 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

Nguồn nước thải Đơn vị tính Lưu lượng

(lít/đơn vị tính.ngày)

Nhà ga, sân bay Hành khách 7,5 - 15

Khách sạn Khách 152 - 212

Nhân viên phục vụ 30 - 45

Nhà ăn Người ăn 7,5 - 15

Siêu thị Người làm việc 26 - 30

Trường Đại học Sinh viên 56 - 113

- 62 -

Bệnh viện Giường bệnh 473 - 908

Nhân viên phục vụ 19 - 56

Bể bơi Người tắm 19 - 45

Khu triển lãm, giải trí Người tham quan 15 - 30

Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse, 2004

Chế độ thải của nước thải sinh hoạt có thể liên tục (điều hòa hoặc không điều

hòa) hoặc gián đoạn (không ổn định). Số dân của thành phố càng đông thì chế độ thải

càng điều hòa.

c. Thành phần nước thải

Thành phần nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước, đặc điểm

hệ thống thoát nước, điều kiện trang thiết bị vệ sinh,…Nồng độ các chất ô nhiễm trong

nước thải sinh hoạt được nêu trong bảng 5.2

Bảng 5.2. Thành phần nước thải sinh hoạt khu dân cư

Chỉ tiêu Trong khoảng Trung bình

Tổng chất rắn (TS), mg/l

- Chất rắn hòa tan (TDS), mg/l

- Chất rắn lơ lửng (TSS), mg/l

350 - 1200 720

250 - 850 500

100 - 350 220

BOD5, mg/l 110 - 400 220

Tổng Nitơ, mg/l

- Nitơ hữu cơ, mg/l

- Nitơ Amoni, mg/l

- Nitơ Nitrit, mg/l

- Nitơ Nitrat, mg/l

20 - 85 40

8 - 35 15

12 - 50 25

0 - 0,1 0,05

0,1 - 0,4 0,2

Clorua, mg/l 30 - 100 50

Độ kiềm, mgCaCO3/l 50 - 200 100

Tổng chất béo, mg/l 50 - 150 100

Tổng Phốt pho, mg/l 4 - 15 8

Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse, 2004

- 63 -

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

(U) Thể tích

NT (m3/U)

BOD5 (kg/U)

TSS (kg/U)

Tổng N

(kg/U)

Tổng P

(kg/U)

Các tác nhân khác(kg/U)

313 Rượu bia

3133 Nấu nha và nấu bia

- Nhà máy mới m3 bia 5,4 10,5 3,9

- Nhà máy cũ m3 bia 11 18,8 7,3

321 Dệt nhuộm

Sợi cotton (bông)

Cả dây chuyền Tấn bông 265 155 70

Từng công đoạn

- Hồ sợi Tấn bông 4,2 2,8

- Giũ hồ Tấn bông 22 58 30

- Nấu Tấn bông 100 53 22

- Tẩy Tấn bông 100 8 5

- Làm bong Tấn bông 35 8 2,5

- Nhuộm Tấn bông 50 60 25

- In hoa Tấn bông 14 54 12

353 Lọc dầu

- Công nghệ cracking

1000m3 dầu thô

605 72,9 18,2 28,3 Dầu: 31,2 Phenol: 4,0 Sunfua: 0,94 Cr: 0,25

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

Nguồn: Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse

b. Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

- Mục đích:

- 73 -

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

Thành phần rác thải y tế Tỷ lệ (%)

Có thành phần chất thải nguy hại

Các chất hữu cơ

Chai nhựa PVC, PE, PP

Bông băng

Vỏ hộp kim loại

Chai lọ thủy tinh, xilanh thủy tinh, ống thuốc thủy tinh

Kim tiêm, ống tiêm

Giấy các loại, catton

Các bệnh phẩm sau mổ

Đất, cát, sành sứ và các chất rắn khác

Tổng cộng

Tỷ lệ phần chất thải nguy hại

52,9

10,1

8,8

2,9

2,3

0,9

0,8

0,6

20,9

100

22,6

Không

Có

Có

Không

Có

Có

Không

Có

Không

Nguồn: Bộ Y tế , 1998.

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.