Chương 1. Công nghệ xử lý khí thải
2.1. Một số vấn đề cơ bản liên quan đến nước thải và xử lý nước thải
Khái niệm: Nước thải là nước được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng (nước sạch).
Các nguồn phát sinh nước thải:
- Do sinh hoạt: nước thải sinh hoạt nói chung bao gồm nước thải ra từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, trường học, cơ quan, khu vui chơi giải trí... Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó, chất hữu cơ chiếm 58%, chất vô cơ chiếm 42% và một lượng lớn các vi sinh vật thông thường (bao gồm cả vi sinh vật gây bệnh). Hiện tại, nước thải từ sinh hoạt chiếm một tỷ phần lớn và góp phần không nhỏ vào việc làm ô nhiễm môi trường sinh thái;
- Do hoạt động sản xuất công nghiệp: nước thải công nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp, giao thông vận tải... Nước thải công nghiệp không có đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm của từng nghành sản xuất, ví dụ:
nước thải từ các cơ sở chế biến nông sản, thực phẩm và thuỷ sản (đường, sữa, bột, tôm, cá...) có chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân huỷ, nước thải nhà máy thuộc da chứa nhiều kim loại nặng, sulphua...;
- Do nông nghiệp: nước thải từ các hoạt động nông nghiệp có những đặc thù riêng và cũng có những tác động không nhỏ đến các thuỷ vực nước mặt. Cần quan tâm đến các dạng sau:
Nước tiêu: là phần nước tưới cho cây trồng còn lại không bị bay hơi, thấm xuống đất hoặc được cây trồng sử dụng, do đó sẽ theo các rãnh, kênh dẫn đổ vào các thuỷ vực nước mặt (hồ, sông, suối...). Nước tiêu cùng với nước chảy tràn trên mặt đất (chủ yếu do mưa) cuốn theo phân bón, thuốc trừ sâu, rơm rạ, bao bì... nên gây ô nhiễm các thuỷ vực nước mặt.
Những ion chủ yếu có trong hai loại nước này do đó bao gồm: Ca2+, Mg2+, Na2+, HCO3-, SO4- 2, Cl- và NO3-.
Chất thải động vật: phân và nước tiểu động vật nuôi (lợn, bò...) thường theo nước rửa chuồng trại đi vào ao, hồ, sông, suối... gây ô nhiễm đáng kể do có chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ dễ phân huỷ và mang nhiều loại vi sinh vật gây bệnh.
2.1.2. Ảnh hưởng của nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận
Nước thải từ các nguồn khác nhau (sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp) đổ vào nguồn nước tiếp nhận gây ra các ảnh hưởng sau:
- Thay đổi tính chất, thành phần nước ban đầu (của nguồn tiếp nhận) như: nước sẽ bị đục, có màu, có mùi do nước thải đưa vào hoặc do phát triển của rong, rêu, tảo, sinh vật phù du... tạo nên. Nước thải từ các nhà máy hoá chất làm cho nước mang tính kiềm hoặc axit,
nước thải từ nhà máy luyện kim, thuộc da... làm gia tăng hàm lượng kim loại nặng trong nước;
- Làm giảm hàm lượng oxy hoà tan (DO - Dissolved Oxygen) Nguyên nhân làm giảm hàm lượng oxy hòa tan đó là:
+ Khả năng khuếch tán oxy tự do từ không khí vào nước giảm do thành phần, tính chất nước thay đổi (độ đục tăng, hình thành lớp màng chất rắn nổi trên bề mặt, màng dầu mỡ...);
+ Gia tăng sử dụng oxy vào các quá trình oxy hoá sinh học và hóa học các chất hữu cơ có trong nước.
Hàm lượng oxy hoà tan trong nước giảm gây ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sống của hệ thuỷ sinh vật.
- Xuất hiện hoặc làm tăng các loại vi khuẩn gây bệnh trong nguồn nước tiếp nhận, gia tăng nguy cơ gây bệnh cho con người.
2.1.3. Các điều kiện và các phương án công nghệ xử lý nước thải
Việc lựa chọn các phương pháp xử lý nước thải phụ thuộc vào các điều kiện sau:
1. Loại nước thải
Nước thải được phân loại dựa vào các chỉ tiêu sau:
- Tỉ lệ BOD/COD
+ Nếu BOD/COD > 0,5 : Nước thải dễ phân huỷ sinh học + Nếu BOD/COD < 0,5 : Nước thải khó phân huỷ sinh học - Tỉ lệ BOD : N : P = 100 : 5 : 1
Đây là tỉ lệ chất dinh dưỡng thích hợp đảm bảo cho vi sinh vật hoạt động tốt (đặc biệt cần thiết khi xử lý nước thải bằng cách sử dụng vi sinh vật). Trong trường hợp tỉ lệ này không được đảm bảo thì cần được bổ sung các nguồn N, P vào nước thải bằng nhiều cách khác nhau: bổ sung phân lân, urê, hoặc nước thải từ khu vực lân cận (nước thải lò mổ, nước thải nhà máy bia...). Nếu muốn sử dụng nước thải sinh hoạt làm nguồn bổ sung thì cần chú ý các điểm sau: nước thải giặt có độ kiềm cao nên không tốt cho vi sinh vật, nước thải sau bể phốt có tính axit nên gây chết vi sinh vật, do đó, tốt nhất là đi theo đường cống và lấy bùn ở miệng cống sau đó đổ trực tiếp vào bể xử lý hoặc được kích hoạt trong phòng thí nghiệm sau đó mới đổ vào bể xử lý;
2. Lượng nước thải: Lượng nước thải được coi là chìa khoá trong công nghệ xử lý nước thải. Phải dự đoán được khả năng gia tăng lượng nước thải trong tương lai để lựa chọn quy mô công trình xử lý;
3. Mục đích sử dụng: Quy trình công nghệ và mức độ xử lý phải căn cứ vào mục đích sử dụng của nước đầu ra;
4. Mặt bằng khu vực xử lý: Việc lựa chọn công nghệ xử lý phải căn cứ vào diện tích sử dụng sẵn có;
5. Khí hậu;
6. Kinh phí;
7. Nhân lực (năng lực vận hành, kiểm soát, quảnlý...);
8. Vật liệu và khả năng cung cấp vật liệu;
9. Trang thiết bị điện - nhiên liệu: Trong trường hợp không có điện mà hệ thống cần sử dụng điện thì phương án đưa ra là: lựa chọn phương án thứ hai cho phù hợp với điều kiện thực tế;
2.1.4. Trình tự xử lý nước thải
Nước thải sau khi ra khỏi nguồn phát sinh được xử lý theo trình tự sau:
Xử lý tại cơ sở (tại chỗ): Nước thải các loại được xử lý sơ bộ tại nguồn nhằm loại bỏ các nhân tố độc hại trước khi vào hệ thống xử lý chung, đặc biệt là nước thải bệnh viện.
Xử lý tập trung:Tại khu xử lý tập trung, tiến hành qua ba bước:
Xử lý bậc 1 (chủ yếu là xử lý cơ học): Các công trình xử lý cơ học thường là: song chắn rác, bể lắng, bể điều hoà... Mục đích chính của bước xử lý này là: tách các chất không tan trong nước có kích thước lớn. Bước xử lý này cũng nhằm loại bỏ các chất độc hại ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý sinh học tiếp theo (các chất độc hại như: kim loại nặng, dầu mỡ, nước thải có độ axit hay kiềm cao...). Các biện pháp xử lý trong bước này chủ yếu là các biện pháp lý - hoá:
Bảng 2.1. Xử lý bậc 1
Chất bẩn Phương pháp xử lý
Chất lơ lửng Dầu hoặc mỡ Kim loại nặng Kiềm và axit Sunphua
Sự biến động về hàm lượng chất hữu cơ (BOC) và lưu lượng
Hồ lắng, tuyển nổi Thu dầu mỡ, thu vớt bọt Kết tủa, trao đổi ion Trung hoà
Kết tủa hoặc sục khí
Điều hoà nồng độ, lưu lượng
Xử lý bậc 2: Thông thường các công trình xử lý bậc hai là các công trình xử lý sinh học. Mục đích là oxy hóa chất hữu cơ ở dạng tan, keo, không tan (không lắng được) tạo sinh khối vi sinh vật và năng lượng. Đi kèm bước này thường là bước xử lý bùn cặn.
Xử lý bậc 3: Là bước xử lý triệt để, được thực hiện khi nước đầu ra đổ vào nguồn sử dụng cho mục đích sinh hoạt, đó là các quá trình khử N, P, khử trùng.
Xử lý tại nguồn nước: Đây là quá trình xử lý dựa vào khả năng tự làm sạch của nguồn nước.