MỞ ĐẦU Nước ta là một quốc gia đang phát triển với rất nhiều ngành công nghiệp kết hợp. Các khu công nghiệp được nhà nước ưu tiên đầu tư, phát triển rất nhiều. Trong những năm gần đây rất nhiều khu công nghiệp đã được xây dựng góp phần thu hút nguồn vốn đầu tư, tạo ra nhiều việc làm, tác động tốt đến đến tình hình kinh tế, xã hội, nâng cao GDP cũng như mức thu nhập bình quân của người dân. Tuy nhiên việc xuất hiện quá nhiều các khu công nghiệp cũng ảnh hưởng nhất định đến môi trường, điều kiện sống của con người, mà trực tiếp nhất đó là vấn đề môi trường.
Hàng loạt các vấn đề về khí thải, bụi, tiếng ồn, nước thải. không được kiểm soát đã gây ra những hậu quả hết sức nghiêm trọng. Từ đây yêu cầu giám sát, xử lý các vấn đề về chất thải được đặt ra hết sức cấp bách. Ảnh hưởng trực tiếp và nhiều nhất đến môi trường cũng như sức khỏe cộng đồng chính là chất lượng nước thải từ các khu công nghiệp, vì vậy yêu cầu nước thải phải được xử lý trước khi xả vào môi trường là bắt buộc.
Do vậy cần có những thiết bị có thể đo, giám sát các thông số của nước thải sau khi xử lý một cách chính xác, nhanh chóng để đưa ra những biện pháp phù hợp. PH là một chỉ số quan trọng để đánh giá chất lượng nước thải, nếu có thể thiết kế thiết bị đo pH có tích hợp truyền thông không dây thì việc giám sát chất lượng nước thải sẽ trở nên dễ dàng, chính xác. Đây chính là lý do học viên chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp”. 1 Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp” CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ PH 1.1 Nƣớc thải công nghiệp Nước thải công nghiệp là nước thải được sinh ra trong quá trình sản xuất công nghiệp.
Đối với xí nghiệp công nghiệp có hai loại nước thải: nƣớc thải sinh hoạt và nƣớc thải sản xuất. Nước thải sinh hoạt bao gồm: nước thải sinh hoạt từ khâu chuẩn bị, chế biến thức ăn tại các nhà hàng nhà ăn xí nhiệp, nước thải sinh hoạt của công nhân…. Nước thải sản xuất là loại nước thải phát sinh trong quá trình sản xuất của công ty, xí nghiệp…tùy thuộc vào nguyên liệu, công nghệ sản xuất…thì mức độ ô nhiễm sẽ khác nhau. Dưới tốc độ phát triển công nghiệp, đô thị hoá và sự gia tăng dân số, tài nguyên nước trong các vùng lãnh thổ ngày càng chịu áp lực càng nhiều.
Hệ quả là môi trường nước ở nhiều đô thị, khu công nghiệp và làng nghề ngày càng bị ô nhiễm bởi nước thải, khí thải và chất thải rắn. Ô nhiễm nước do sản xuất công nghiệp đóng một phần lớn cho sự ô nhiễm chung, bên cạnh là ô nhiễm từ nguồn nước thải sinh hoạt. Trong công nghiệp, nước được sử dụng như một loại nguyên liệu thô hay phương tiện sản xuất (nước cho các quá trình) và phục vụ cho các mục đích truyền nhiệt. Nước cấp cho sản xuất có thể lấy mạng cấp nước sinh hoạt chung hoặc lấy trực tiếp từ nguồn nước ngầm hay nước mặt nếu xí nghiệp có hệ thống xử lý riêng.
Nhu cầu về cấp nước và lưu lượng nước thải trong sản xuất phụ thuộc vào nhiều yếu tố, được xác định chủ yếu bởi đặc tính sản phẩm được sản xuất. 2 Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp” Bảng 1. Lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình của một số ngành công nghiệp STT Ngành công nghiệp Đơn vị sản phẩm Lƣu lƣợng nƣớc thải 1 Sản xuất bia 1L bia 5 – 6L 2 Tinh chế đường 1 tấn củ cải đường 10 – 20m3 3 Sản xuất bơ sữa 1 tấn sữa 5 – 6m3 4 Nhà máy đồ hộp rau quả 1 tấn sản phẩm 1,5 – 4,5m3 5 Giết mổ gia súc 1 tấn sản phẩm 3 – 10m3 6 Dệt sợi nhân tạo 1 tấn sản phẩm 100m3 7 Xí nghiệp tẩy trắng 1 tấn sợi 1000 – 4000m 3 8 Luyện thép 1 tấn sản phẩm 4600m3 Đặc tính nước thải sinh hoạt thường ổn định so với nước thải sản xuất. Nước thải sinh hoạt ô nhiễm chủ yếu bởi các thông số BOD5, COD, TSS, Tổng N, Tổng P, dầu mỡ – chất béo.
Trong khi đó các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp chỉ xác định được ở từng loại hình và công nghệ sản xuất cụ thể. Nếu không xử lý cục bộ mà chảy chung vào đường cống thoát nước, các loại nước thải này sẽ gây ra ô nhiễm môi trường, hư hỏng đường ống, cống thoát nước. Nước thải sản xuất có nhiều yếu tố độc hại, gây ô nhiễm, ví dụ trong các ngành công nghiệp đặc thù như dệt may, giấy và bột giấy, nước thải thường có độ pH trung bình từ 9 – 11, chỉ số ôxy sinh hoá (BOD), ôxy hoá học (COD) lên đến 700mg/1 và 2.500mg/1, hàm lượng chất rắn lơ lửng. cao gấp nhiều lần giới hạn cho phép.
Hàm lượng nước thải của các ngành này có chứa Xyanua (CN–) vượt đến 84 lần, H 2S vượt 4.2 lần, hàm lượng NH3+ vượt 84 lần tiêu chuẩn cho phép nên đã gây ô nhiễm cho các nguồn nước bề mặt trong vùng dân cư, chưa tính đến các ngành công nghiệp có tác động nặng nề hơn đối với môi trường (như các ngành xi măng, mạ, thép, sản xuất thức ăn, nước uống,…) và nước thải sinh hoạt. toàn xã hội nói chung, của các ngành công nghiệp nói riêng. 3 Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp” Vì vậy, yêu cầu chung đối với các nhà máy, xí nghiệp trong các khu công nghiệp cần phải xây dựng hệ thống xử lý nước thải sơ bộ trước kh i xả nước thải vào hệ thống thoát nước chung của khu công nghiệp. Sau đó cần xử lý tiếp khi đạt yêu cầu mới được phép xả ra môi trường.
Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp TT Thông số Đơn vị Giá trị C A B 1 Nhiệt độ oC 40 40 2 Màu Pt/Co 50 150 3 pH - 6 đến 9 5,5 đến 9 4 BOD5 (20oC) mg/l 30 50 5 COD mg/l 75 150 6 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 7 Asen mg/l 0,05 0,1 8 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 9 Chì mg/l 0,1 0,5 10 Cadimi mg/l 0,05 0,1 11 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 12 Crom (III) mg/l 0,2 1 13 Đồng mg/l 2 2 14 Kẽm mg/l 3 3 15 Niken mg/l 0,2 0,5 16 Mangan mg/l 0,5 1 17 Sắt mg/l 1 5 18 Tổng xianua mg/l 0,07 0,1 19 Tổng phenol mg/l 0,1 0,5 20 Tổng dầu mỡ khoán g mg/l 5 10 21 Sunfua mg/l 0,2 0,5 22 Florua mg/l 5 10 23 Amoni (tính theo N) mg/l 5 10 24 Tổng nitơ mg/l 20 40 25 Tổng phốt pho (tính theo P ) mg/l 4 6 26 Clorua mg/l 500 1000 (không áp dụng khi xả vào nguồn nước mặn, nước lợ) 27 Clo dư mg/l 1 2 28 Tổng hoá chất bảo vệ thực mg/l 0,05 0,1 vật clo hữu cơ 29 Tổng hoá chất bảo vệ thực mg/l 0,3 1 4 Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp” vật phốt pho hữu cơ 30 Tổng PCB mg/l 0,003 0,01 31 Coliform vi khuẩn/100ml 3000 5000 32 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 33 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 Cột A Bảng 1.2 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.2 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt.2 Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải trong các khu công nghiệp Có nhiều phương pháp xử lý nước thải, mục đích cuối cùng là làm giảm đến mức tối thiểu ảnh hưởng độc hại của nước thải đến sức khỏe cho người và làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Quy trình cơ bản để xử lý nước thải công nghiệp o Xử lý sơ bộ o Xử lý cơ học o Xử lý hóa học o Xử lý bằng sinh học 1.1 Xử lý sơ bộ Xử lý sơ bộ nhằm loại bỏ tất cả các vật liệu có thể dễ dàng thu được từ nước thải ban đầu trước khi nó gây hư hại hay làm tắc nghẽn các máy bơm và đường lắng nước thải chính. Đối tượng thường được loại bỏ trong quá trình xử lý sơ bộ bao gồm rác, cành cây, lá, và các đối tượng lớn khác. o Song chắn rác: Chỉ dùng ở những trạm xử lý nhỏ có lượng rác <0,1m3/ng.
Khi rác tích lũy ở song chắn, mỗi ngày vài lần người ta dùng cào kim loại để lấy rác ra và cho vào máng có lổ thoát nước ở đáy rồi đổ vào các thùng kín để đưa đi xử lý tiếp tục. 5 Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị đo pH không dây ứng dụng trong đo và giám sát nước thải công nghiệp” o Lưới lọc: Để loại bỏ cặn bẩn và vật thô có kích thước nhỏ hoặc thu hồi các sản phẩm có giá trị. Thường áp dụng cho các trạm xử lý nước thải công nghiệp (dệt, giấy, da.2 Xử lý cơ học Xử lý cơ học thường dùng bể lắng. Bể lắng cát được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp.
Quá trình có thể bao gồm kênh dẫn hoặc buồng cát hoặc đá mạt, nơi vận tốc của nước thải đến được điều chỉnh để cho phép làm lắng cát, sạn, sỏi, và kính vỡ. Những hạt này được loại bỏ vì chúng có thể làm hỏng máy bơm và các thiết bị khác. Đối với hệ thống thoát nước vệ sinh nhỏ, việc loại bỏ này có thể không quan trọng, nhưng lại rất cần thiết tại các nhà máy lớn hơn. Các dạng bể lắng: Bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng có sục khí, bể lắng xoáy nước.
3 Nước Nước thải 1 2 4 Xả bùn Hình 1. Sơ đồ cấu tạo bể lắng đứng 1.3 Xử lý hóa học Để làm sạch nước bằng phương pháp hóa học oxy hóa khử người ta sử dụng các chất oxi hóa sau: clo khí và lỏng, dioxit clo, clorat canxi, hypoclorua canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxi già, oxi của không khí, ozôn, piroluzit MnO2.