CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Tổng quan nước thải khu công nghiệp 1. Khái niệm nước thải khu công nghiệp Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp từ các công đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản xuất như nước thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt của công nhân viên Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng như lượng phát thải và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hình công nghệ sử dụng, tính hiện đại công nghệ, tuổi thọ của thiết bị, trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ công nhân viên. Nguồn gốc phát sinh của nước thải khu công nghiệp Nước thải công nghiệp được sản sinh từ ngay trong bản thân quá trình sản xuất hay các sự cố cố rò rỉ sản phẩm hoặc nguyên liệu trong quá trình sản xuất, lưu chứa hay bảo quản sản phẩm, nước thải có chứa nguyên liệu như hóa chất hay phụ, dầu mỡ chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ hòa tan các ion kim loại…thường có nồng độ cao.
Ví dụ: Nước thải từ quá trình mạ điện, nước thải từ việc rửa hay vệ sinh các thiết bị phản ứng có chứa các hóa chất amonia hay phenol từ quá trình dập lửa than cốc, nước ngưng từ quá trình sản xuất giấy.1 Lưu lượng nước thải trong một số ngành công nghiệp Nhu cầu cấp nước tính trên Ngành công Tính cho Nhu cầu cấp Lưu lượng nước một công nghiệp ( Tấn ) nước (m3) thải (m3) nhân m3/năm Tinh chế đường củ cải đường 10÷20 10÷20 10.000 Sản xuất bơ sữa sữa 0.006 900 Giấy trắng Giấy 300 4.5 105 Sợi nhân tạo sản phẩm 100÷200 100 4500÷7500 Xi măng xi măng 100÷200 1000÷4000 1200÷2500 Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 2 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng 1. Phân loại nước thải khu công nghiệp Phân loại các chất ô nhiễm trong nước thải theo phương pháp xử lý được thể hiện ở (bảng 1.2) dưới đây: Bảng 1.2: Phương pháp phân loại nước thải công nghiệp STT Chất ô nhiễm Phương pháp xử lý Cơ học có thể kết hợp hoặc Dầu mỡ, chất rắn lơ lửng, các oxit và không kết hợp phương pháp kết 1 hydroxit kim loại, sợi , mủ cao su… tủa tạo bông (lọc, lắng, tuyển nổi) Các chất hữu cơ hòa tan hay ở dạng nhũ tương, thí dụ như thuốc nhuộm, hoạt động bề mặt trong chất giặt, 2 Phương pháp hấp thụ phenol và dẫn xuất, các hợp chất khác nhau có chứa nhóm chức dạng nitrat, nitrit và clorua Phương pháp kết tủa bằng cách 3 Các ion kim loại thay đổi PH hay sử dụng kết tủa bằng muối sunphid Phương pháp kết tủa bằng cách 4 H2S,NH3,SO2, các chất tạo mùi thay đổi PH hay sử dụng kết tủa bằng muối sunphid Xử lý bằng phương pháp hóa 5 CN, Cr, S2 học: oxy hóa khử Muối acid và bazo mạnh, chất hữu cơ Xử lý bằng trao đổi ion hoặc 6 ion hóa (trao dổi ion) và không ion thẩm thấu ngược hóa(thẩm thấu ngược) Đường protein, phenols, và một số các Các phương pháp sinh học: 7 chất hữu cơ dễ phân hủy khác hiếu khí, hiếm khí, tự nhiên Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 3 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng 1. Thành phần và tính chất của nước thải công nghiệp 1. Thành phần của nước thải công nghiệp Thành phần nước thải khu công nghiệp Thành phần lý Thành phần hóa Thành phần hóa học sinh học Hình 1.Phân loại thành phần nước thải a) Thành phần lý hóa + Nước thải có chứa các chất rắn có kích thước khác nhau với xuất xứ khác nhau.
Khoảng 1/3-1/2 khối lượng chất rắn ở dạng lơ lửng không tan, còn lại phần lớn ở dạng tan và một ít ở dạng keo. + Ngoài các hạt nhỏ, nước thải còn chứa các hạt sỏi cát lớn, giấy vụn, vải-giẻ… Nước thải từ mạng lưới thoát nước chung ,có lẫn cả nước mưa, cuốn theo sỏi cát. b) Thành phần hóa học + Thành phần hóa học của các chất rắn dạng tan và lơ lửng trong nước thải biến động đáng kể. +Theo bản chất hóa học, các chất trong nước thải công nghiệp bao gồm: Các chất hữu cơ, vô cơ, VSV và sinh vật.Trung bình có thể đánh giá có khoảng 2/3 lượng chất rắn lơ lửng là các dạng hợp chất hữu cơ phân tử lượng lớn, trong đó khoảng 40 - 60% là protein, 25 - 40% là hydrat cacbon.
Các chất hữu cơ hòa tan hay ở dạng nhũ, ví dụ như: thuốc nhuộm, hoạt động bề mặt trong chất giặt, phenol và dẫn xuất, các hợp chất khác nhau có chứa nhôm chức dạng nitrat, nitrit và clorua và gồm các nguyên tố C, H, O, N, S …Ngoài ra còn dầu, mỡ, các chất hoạt động trên bề mặt. + Các hợp chất vô cơ bao gồm N, P …là những hợp chất luôn có mặt trong nước thải một số nghành công nghiệp. c) Thành phần sinh học Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 4 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng Nước thải chứa lượng lớn các loại vi khuẩn, trong đó có các lọai vi khuẩn gây bệnh ( lỵ, gây bệnh đường ruột, sán…). Để đánh giá mức độ nhiễm bẩn do các vi khuẩn gây bệnh, người ta đánh giá qua một loại trực khuẩn đường ruột điển hình là vi khuẩn E.coli trong một đơn vị thể tích.
Tính chất đặc trưng của nước thải công nghiệp • Tính chất vật lý Tính chất nước • Tính chất hóa thải công nghiệp học Hình 1.2: Tính chất nước thải công nghiệp a) Tính chất vật lý Tính chất vật lý của nước thải được xác định dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ và lưu lượng. Màu: nước thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thường là màu xám có vẩn đục, màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị ô nhiễm nặng, khi đó sẽ có màu đen tối. Mùi: có trong nước thải là do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ. Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 5 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng Bảng 1.3: Chất hóa học có mùi trong nước thải công nghiệp Chất có mùi Công thức hóa học Mùi Amoni NH3 Khai Phân C8H5NHCH3 Phân Hydrosunfua H2 S Trứng thối Sunfua hữu cơ (CH3)2S, CH3SSCH3 Bắp cải rữa Mercaptan CH3SH, CH3(CN2)3SH Hôi Amin CH3NH2, (CH3)2N Cá ươn Diamin NH2(CH2)4NH Thịt thối Clo Cl2 Nồng Phenol C6H5-OH phenol Lưu lượng: Là thể tích thực của nước thải, có đơn vị m3/ngày đêm.
Lưu lượng nước thải phụ thuộc vào: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy,…Công nghệ sản xuất ảnh hưởng lớn đến lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nước thải. Áp dụng công nghệ tiên tiến và trang thiết bị càng hiện đại, lượng nước sử dụng sẽ giảm đi rất nhiều. Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thải thường cao hơn so với nguồn nước sạch ban đầu, do có sự gia nhiệt vào nước từ các dụng cụ và máy móc sản xuất. b) Tính chất hóa học Các thông số mô tả tính chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ, vô cơ, chất khí.
Để đơn giản hơn, ta có thể xác định tính chất hóa học của nước thải thông qua các thông số: độ kiềm, BOD, COD, các chất khí hòa tan, các hợp chất chứa Nitơ, Photpho, pH, các chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù, không tan) và nước. Độ kiềm Đặc trưng cho khả năng trung hòa axit, thường là độ kiềm bicarbonate, carbonat và hydroxide. Độ kiềm thực chất là môi trường đệm (để giữ Ph trung tính) của nước trong suốt quá trình xử lý sinh hóa. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biological Oxygen Demand) Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 6 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng Được định nghĩa là lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa sinh học ứng với sự tiêu thụ oxy của vi khuẩn.Các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như cacbonhydrat, protein, chất béo…có nguồn gốc từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải công nghiệp được đo bằng BOD.
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy yêu cầu để vi khuẩn oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Thường người ta xác định BOD sau 5 ngày, ở 20°C gọi là BOD5. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand) Được định nghĩa là lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng phương pháp hóa học phản ứng với thông số nhu cầu oxy hóa học. Các chất hữu cơ tồn tại trong nước có hoạt tính hóa học rất khác nhau.
Khi bị oxy hóa không phải hợp chất nào cũng có thể chuyển hóa thành nước và O2 nên giá trị COD thường là nhỏ hơn nhiều giá trị tính từ phản ứng hóa học đầy đủ. Mặt khác trong nước có thể tồn tại một số chất vô cơ cũng bị oxy hóa, dễ làm tăng COD, vì vậy oxy cần phải được tính đến trong quá trình phân tích trong phòng thí nghiệm. Các chất khí hòa tan Đây là những khí có thể hòa tan được trong nước thải. Nước thải công nghiệp thường có nồng độ oxy thương đối thấp.
Các hợp chất chứa Nitơ Trong nước thiên nhiên và nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới ba dạng: các hợp chất hữu cơ, amoni và các hợp chất dạng oxy hóa (nitrite và nitrate). Các hợp chất nitơ là các chất dinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ quá trình sinh hóa.Hợp chất hữu cơ chứa nitơ là một phần cấu thành phân tử protein hoặc là thành phần phân hủy protein là các peptid, axit amin, urê. Sự tồn tại của hợp chất hữu chứa nitơ chủ yếu có nguồn gốc từ sinh học: các quá trình bài tiết, trao đổi chất của sinh vật cũng như sự phân hủy các xác chết của chúng. Phần lớn Nitơ chưa được xử lý trong nước thải sẽ chuyển sang dạng nitơ hữu cơ thường khoảng 8-35mg/l, còn nồng độ N-NH3 thường từ 12-50mg/l.
Các hợp chất chứa photpho Photpho xâm nhập vào nước có nguồn gốc từ nước thải đô thị, phân hóa học, cuốn trôi từ đất, nước mưa hoặc photpho trầm tích hòa tan trở lại. Các loại photpho tồn tại trong nước thải như sau: Sinh viên: Nguyễn Thị Minh Hiền 7 Lớp: MT1801 Khóa luận tốt nghiệp Trường Đại học Dân Lập Hải Phòng + Photpho hoạt tính tan (thường gọi là orthophot hay photphat hữu cơ hòa tan ): thường có dạng PO43-,H2PO4 - và HPO42-. + Photpho hưu cơ liên kết tồn tại như một thành phần sinh khối của thực vật, động vật và vi khuẩn.