CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1. Khái quát về nước thải và tầm quan trọng của việc xử lý nước thải (XLNT). Khái niệm về nước thải.
Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã làm thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị. Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học hay các cơ sở khác.
Chúng chứa khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi. Nước thải công nghiệp (hay nước thải sản xuất) Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động sản xuất. Trong quá trình công nghệ các nguồn nước thải có thể phân thành: - Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và các sản phẩm phản ứng).
- Nước ở dạng ẩm tự do và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đầu, được tách ra trong quá trình chế biến. - Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị. - Nước hấp thụ, nước làm nguội. Nước thải tự nhiên Nước mưa được xem là nước thải tự nhiên.
Ở những thành phố hiện đại, nước mưa được thu gom bằng hệ thống riêng. 9 Đồ Án Tốt Nghiệp GVDH: ThS. Hoàng Quốc Xuyên Nước thải đô thị Nước thải đô thị là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Đó là hỗn hợp các loại nước thải kể trên.
Ở đề tài lần này nhóm chúng em tập trung vào việc xử lý nước thải công nghiệp.Vì đây là loại nước thải độc hại và gây ô nhiễm môi trường nhất. Thành phần lý hóa học của nước thải. 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 có màu xám có vẩn đục. Màu sắc của nước thải sẽ thay đổi đáng kể nếu như bị nhiễm khuẩn, 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 hay do một số chất được đưa thêm vào. 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 đồ dùng trong gia đình và các máy móc sản xuất.
Lưu lượng: thể tích thực của nước thải cũng được xem là một đặc tính vật lý của nước thải, có đơn vị m3/người. Vận tốc dòng chảy luôn thay đổi theo ngày. Tính chất hóa học. Các thông số thể hiện tích chất hóa học thường là: số lượng các chất hữu cơ, vô cơ và khí.
Hay để đơn giản hóa, người ta xác định các thông số như: độ kiềm, BOD, COD, các chất khí hòa tan, các hợp chất N, P, các chất rắn (hữu cơ, vô cơ, huyền phù và không tan) và nước. Độ kiềm: thực chất độ kiềm là môi trường đệm để giữ pH trung tính của nước thải trong suốt quá trình xử lý sinh hóa. Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD): dùng để xác định lượng chất bị phân hủy sinh hóa trong nước thải, thường được xác định sau 5 ngày ở nhiệt độ 200C. BOD5 trong nước thải sinh hoạt thường nằm trong khoảng 100 - 300 mg/l.
10 Đồ Án Tốt Nghiệp GVDH: ThS. Hoàng Quốc Xuyên Nhu cầu oxy hóa học (COD): dùng để xác định lượng chất bị oxy hóa trong nước thải. COD thường trong khoảng 200 - 500 mg/l. Tuy nhiên, có một số loại nước thải công nghiệp BOD có thể tăng rất nhiều lần.
Các chất khí hòa tan: đây là những chất khí có thể hòa tan trong nước thải. Nước thải công nghiệp thường có lượng oxy hòa tan tương đối thấp. Hợp chất chứa N: số lượng và loại hợp chất chứa N sẽ thay đổi đối với mỗi loại nước thải khác nhau. pH: đây là cách nhanh nhất để xác định tính axit cua nuoc thải.
Nồng độ pH khoảng 1 - 14. Để xử lý nước thải có hiệu quả pH thường trong khoảng 6 - 9,5 (hay tối ưu là 6,5 - 8). Phospho: đây là nhân tố cần thiết cho hoạt động sinh hóa. P thường trong khoảng 6 - 20 mg/l.
Các chất rắn: hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải có thể xem là chất rắn. Nước: luôn là thành phần cấu tạo chính của nước thải. Trong một số trường hợp, nước có thể chiếm từ 99,5% - 99,9% trong nước thải (thậm chí ngay cả ngay cả trong những loại nước thải ô nhiễm nặng nhất các chất ô nhiễm cũng chiếm 0,5%, còn đối nguồn nước thải được xem là sạch nhất thì nồng độ này là 0,1%). Tầm quan trọng của việc xử lý nước thải.
Trên lĩnh vực kinh tế. Trong một vài năm gần đây, các chuyên gia trong ngành nước trên thế giới đã chỉ ra rằng sự khan hiếm tài nguyên, gia tăng dân số, di dân, và việc thiếu vốn đầu tư để nâng cấp và mở rộng cơ sở hạ tầng, cũng như các quy định về tiêu chuẩn nguồn nước chính là những yếu tố dẫn dắt sự phát triển của ngành công nghiệp nước trên thế giới. Thời gian này cũng không có nhiều thay đổi trong ngành nước, ngoại trừ một thực tế rằng tình trạng nguồn nước trên thế giới ngày càng trở nên xấu đi qua mỗi năm. Rất nhiều chuyên gia đã tuyên bố, duới hình thức này hay khác rằng “Nước chính là dầu của thế kỷ 21; “Nước là loại dầu bôi trơn cốt yếu của nền kinh tế”.
Theo bài báo “Running dry” đuợc đăng trên tạp chí The Economist ngày 21/8/2008, cũng như dầu, nguồn cung nước đang phải chịu những áp lực ngày càng lớn. Theo ước tính của ngân hàng đầu tư 11 Đồ Án Tốt Nghiệp GVDH: ThS. Hoàng Quốc Xuyên Goldman Sachs, lượng tiêu thụ nước trên toàn thế giới tăng gấp đôi sau mỗi 20 năm. Cũng giống như dầu, nước là hàng hóa không thể thay thế.
Trong lĩnh vực kinh tế, nước là nguyên liệu thiết yếu của nhiều sản phẩm tiêu dùng. Theo JPMorgan, 5 nguời khổng lồ trong lĩnh vực thực phẩm và đồ uống: Nestle, Uniliver, Cocacola, Anheuser-Busch and Danone mỗi năm tiêu thụ khoảng 575 tỷ lít nước, lượng nước đủ để đáp ứng nhu cầu nước hàng ngày cho tất cả mọi người trên trái đất. Không chỉ các ngành công nghiệp thực phẩm, đồ uống sử dụng nhiều nước, các ngành năng lượng và công nghệ cao cũng sử dụng một lượng nước lớn trong sản xuất, cần sử dụng 13 m3 nước ngọt để sản xuất ra một lát bán dẫn dày 200mm. Lượng nước dùng cho chế tạo chip chiếm khoảng 25% tổng lượng nước tiêu thụ ở Silicon Valley.
Năng lượng cũng là ngành tiêu thụ rất nhiều nước. Ở Mỹ, hàng năm 40% lượng nước ngọt bơm ra từ các hồ và tầng đất ngậm nước đuợc dùng để làm mát các nhà máy năng lượng. Để tách ra đuợc 1 lít dầu từ cát dầu nặng cần dùng đến 5 lít nước. Sử dụng một lượng lớn nước trong sản xuất chế biến, một điều tất yếu là các công ty phải chi những khoản lớn để xử lý nước thải.
Ở các nước công nghiệp phát triển, trong ngành nước thì ngành công trình xử lý nước thải, cùng với ngành cung ứng nước là hai ngành chiếm tỷ trọng lớn nhất. Sự yếu kém trong quản lý nguồn nước và nước thải có thể gây ra những thiệt hại lớn cho nền kinh tế. Ở Trung Quốc, nạn khan hiếm nước do ô nhiễm và do mạch nước ngầm bị phá huỷ gây ra thiệt hại 21.4 tỷ đôla Mỹ mỗi năm, bằng 1% GDP. Năm 2007, tính riêng sản lượng công nghiệp của Trung Quốc đã sụt giảm 12 tỷ đôla Mỹ do chất lượng nguồn nước ngày càng kém .Còn ở Việt Nam, theo ước tính của Ngân hàng Thế giới, mức thiệt hại kinh tế của Việt Nam do thiếu quản lý nước thải và chất thải lên đến 1,3% thu nhập quốc dân, vào thời kỳ suy giảm kinh tế, mức thiệt hại này còn có thể cao hơn nữa.
Trên lĩnh vực xã hội. Theo Bộ Y tế, có gần một nửa trong số 26 căn bệnh truyền nhiễm đều có nguyên nhân liên quan tới nước, vệ sinh cá nhân và vệ sinh môi trường, đặc biệt là các dịch bệnh đường ruột. Trong đó có tới 80% các bệnh có liên quan đến nguồn nước, chiếm tới 50% tổng số bệnh nhân nội trủ và 25.000 trường hợp tử vong mỗi ngày. Các chuyên gia y tế cảnh báo 12 Đồ Án Tốt Nghiệp GVDH: ThS.
Hoàng Quốc Xuyên nguồn nước sinh hoạt của người dân đang bị ô nhiễm trầm trọng bởi các chất thải sinh hoạt và sản xuất, chất thải bệnh viện, cùng với các thói quen không hợp vệ sinh của người dân. Chương trình quốc gia về nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn đặt mục tiêu đến năm 2010 tỷ lệ người dân nông thôn được sử dụng nước sạch sẽ 85% Nhu cầu vệ sinh môi trường, vệ sinh nguồn nước là nhu cầu cấp thiết cần được đáp ứng của người dân. Xử lý nước thải, làm sạch nguồn nước không chỉ tiêu diệt các mầm bệnh trong nước, làm giảm nguy cơ mắc nhiều bệnh truyền nhiễm nguy hiểm ở người mà về lâu dài còn giảm được chi phí về nước do một phần nước thải được tái sử dụng cho việc tưới cây, làm thuỷ lợi hay dùng để làm mát thiết bị trong các nhà máy sản xuất, chế biến. Do đó nguồn nước cần để đáp ứng nhu cầu sinh hoạt, sản xuất của toàn xã hội sẽ giảm đi, nguy cơ thiếu nước sạch sẽ trở nên bớt trầm trọng.
Các thông số đánh giá ô nhiễm. Đánh giá chất lượng nước thải cần dựa vào một số thông số cơ bản, so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản để đánh giá chất lượng nước là: độ pH, màu sắc, độ đục, hàm lượng chất rắn, các chất lơ lửng, các kim loại nặng, oxy hòa tan. và đặc biệt là BOD và COD.
Ngoài các chỉ tiêu hóa học cần quan tâm tới chỉ tiêu sinh học, đặc biệt là E. Độ pH: Là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải.