Giáo trình Công nghệ môi trường
1.1. CÁC NGUỒN TẠO RA KHÍ THẢI VÀ BỤI
Trong thực tế có hai nguồn tạo ra khí thải và bụi, đó là nguồn ô nhiễm tự nhiên
và nguồn ô nhiễm nhân tạo gắn liền với các hoạt động của con người.
1.1.1. Nguồn ô nhiễm tự nhiên
Các hoạt động tự nhiên có thể làm tăng hàm lượng bụi tại một thời điểm và ở
một không gian nào đó như gió lốc, bão sa mạc mang theo bụi đất cát trên mặt đất tung
vào bầu không khí. Núi lửa hoạt động có thể phun vào bầu khí quyển một lượng bụi và
khí khổng lồ. Những hiện tượng như trên không xảy ra liên tục và phát tán nhanh ra
một vùng rộng lớn làm giảm hàm lượng bụi và khí.
Các hiện tượng phân hủy, thối rữa động thực vật xảy ra thường xuyên cũng thải
vào không khí một lượng khí độc hại.
Các hiện tượng sấm chớp, mây, mưa, bức xạ trong hệ mặt trời và vũ trụ, thông
qua các phản ứng phân hủy hoặc kết hợp các chất tồn tại cân bằng trong không khí tạo
ra các chất có hại.
Nhìn chung ô nhiễm không khí do thiên nhiên tạo ra về khối lượng là rất lớn
song thường phân bố trong một không gian rộng và khá đồng đều nên ít gây nguy hại.
Mặt khác các sinh vật trên mặt đất, qua hàng ngàn vạn năm đã quen và đã thích
ứng được với những thay đổi nói trên.
1.1.2. Nguồn ô nhiễm nhân tạo
Các nguồn ô nhiễm nhận tạo nguy hiểm ở chỗ rất dễ xảy ra hiện tượng cục bộ với
nồng độ cao gây tác hại đến người và các sinh vật. Các nguồn và các chất ô nhiễm
nhân tạo được khái quát trên bảng 1.1.
1.2. CÁC DẠNG THẢI VÀO KHÔNG KHÍ
*Các chất ở dạng khí: là những chất ở điều kiện thông thường tồn tại ở thể khí
như: CO, CO2,NOx,SOx,Cl2
*Các chất thải dạng bụi: là các hạt chất rắn được phân tán trong không khí có
kích thước khác nhau (từ 1/10 đến hàng nghìn micromet).
*Các chất dạng hơi: thể khí của các chất ở điều kiện bình thường là chất lỏng
hoặc rắn. Ví dụ: hơi benzen, iod, tetraetyl chì.
*Các chất dạng soi: là tập hợp các phân tử chất lỏng hoặc chất rắn tạo thành các5
hạt nhỏ li ti phân tán trong không khí.
Các chất thải là khí, hơi, bụi hay sol có tác hại ít hay nhiều sẽ phụ thuộc vào bản
thân tính chất của chúng
Tóm tắt nội dung tài liệu: Giáo trình Công nghệ môi trường
1 LỜI NÓI ĐẦU Môn học "Công nghệ môi trường" đã được đưa vào chương trình giảng dạy cho sinh viên ngành Khoa học Môi trường từ khi thành lập Khoa Môi trường (năm 1995). Cuốn sách đã tích lũy kinh nghiệm của gần chục năm thử nghiệm trên các bài giảng, kết hợp với việc học hỏi và tham khảo tài liệu giảng dạy môn học này của Viện Kỹ thuật Châu Á (AIT) - Thái Lan, cũng như các tài liệu khoa học về công nghệ xử lý chất thải của một số nước trên thế giới và trong khu vực. Trong cuốn sách này, nhóm tác giả mong muốn truyền đạt những kiến thức cơ bản, kỹ năng tiến hành nghiên cứu xử lý chất thải phát sinh trong sản xuất công, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt... Bố cục của cuốn sách gồm 3 phần: xử lý các chất gây ô nhiễm không khí, xử lý nước và nước thải, xử lý chất thải rắn. Phần "Công nghệ xử lý khí thải" do ThS. Đồng Kìm Loan biên soạn bao gồm 4 chương đầu. Trong phần này tác giả đã đề cập đến nguyên nhân và các nguồn gây ô nhiễm không khí, dạng của các chất thải vào bầu khí quyển, các biện pháp cải thiện bầu không khí nơi sinh sống và làm việc. Đặc biệt tác giả thống kê toàn bộ các phương pháp đã được áp dụng trong thực tế để xử lý bụi và khí thải độc hại, mà điển hình là các công nghệ của Nhật Bản. Phần "Công nghệ xử lý nước thải" gồm từ chương 5 đến chương 10 do PGS. TS. Trịnh Thị Thanh biên soạn đã trình bày các phương pháp cơ bản để xử lý nước và nước thải. Tác giả đã tập trung phần lý thuyết của các quá trình xử lý sinh học và minh họa bằng các ví dụ tiêu biểu cho một số ngành sản xuất công nghiệp. Phần "Công nghệ xử lý chất thải rắn" do TS. Trần Yêm biên soạn gồm 3 chương cuối của giáo trình. Phần này bao gồm các biện pháp (hệ thống) thu gom chất thải rắn đô thị, nông thôn; công nghệ xử lý chất thải (sử dụng lại, tái chế, làm phân compost, sản xuất khí sinh học) và công nghệ chôn lấp chất thải. Các tác giả xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và sinh viên về những khiếm khuyết trong nội dung cũng như hình thức giúp chúng tôi hoàn thiện cuốn giáo trình tái bản lần sau. Các tác giả 2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................1 DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................................3 Phần I CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN ..............................................................................4 1.1. CÁC NGUỒN TẠO RA KHÍ THẢI VÀ BỤI .....................................................4 1.2. CÁC DẠNG THẢI VÀO KHÔNG KHÍ .............................................................4 Chương 2 CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT LÀM SẠCH KHÔNG KHÍ .................................7 2.1. CÁC BIỆN PHÁP MANG TÍNH VĨ MÔ............................................................7 2.2. CÁC BIỆN PHÁP MANG TÍNH CỤC BỘ.........................................................7 2.3. CÁC BIỆN PHÁP CẢI THIỆN KHÔNG KHÍ NƠI LÀM VIỆC .......................7 2.4. BIỆN PHÁP QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH SẢN XUẤT ....................................9 Chương 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI ............................................11 3.1. KHÁI QUÁT VỀ BỤI VÀ XỬ LÝ BỤI............................................................11 3.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI BẰNG BUỒNG LẮNG...................................12 3.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI DỰA VÀO LỰC LY TÂM (CYCLON) .........14 3.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI BẰNG LỌC MÀNG, LỌC TÚI ......................19 3.5. THU BỤI BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚT................................................21 3.6. KHỬ BỤI TĨNH ĐIỆN ......................................................................................28 Chương 4 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC ............................................33 4.1. KHÁI QUÁT VỀ HƠI VÀ KHÍ ĐỘC ...............................................................33 4.2. XỬ LÝ KHÍ VÀ HƠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU HỦY ........................33 4.3. PHƯƠNG PHÁP NGƯNG TỤ ..........................................................................35 4.4. XỬ LÝ HƠI VÀ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ...................36 4.5. XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ .................................44 Phần II CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Chương 5 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CƠ BẢN LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ NƯỚC THẢI ............53 5.1. NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM NƯỚC GÂY RA ĐỐI VỚI NGUỒN NƯỚC TIẾP NHẬN..................................................................................................53 5.2. CÁC ĐIỀU KIỆN VÀ CÁC PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI..........................................................................................................................54 Chương 6 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC CẤP ........................................................56 6.1. KHỬ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG .....................................56 6.2. TRIỆT KHUẨN .................................................................................................56 Chương 7 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI .......................................................58 7.1. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CƠ HỌC ...............................................................58 7.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HOÁ VÀ HOÁ - LÍ .............................................61 Chương 8 CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÍ SINH HỌC..................................................................75 8.1. MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG CỦA QUÁ TRÌNH XỬ LÍ SINH HỌC........75 8.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ ........................................................................80 8.3. CÁC QUÁ TRÌNH LỌC SINH HỌC.............................................................84 8.4. XỬ LÍ THẤM QUA ĐẤT..................................................................................89 Chương 9 MỘT SỐ QUÁ TRÌNH XỬ LÍ NƯỚC THẢI ......................................................92 9.1. XỬ LÍ CÁC CHẤT VÔ CƠ HOÀ TAN............................................................92 9.2. XỬ LÍ CÁC CHẤT HỮU CƠ............................................................................93 3 9.3. XỬ LÍ VÀ THẢI BÙN.......................................................................................94 Chương 10 CÁC VÍ DỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỤ THỂ ....................................................102 10.1. XỬ LÍ NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN................................................................102 10.2. XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHỨA CRÔM.............................................................104 10.3. XỬ LÍ CÁC HỢP CHẤT CYANIDES..........................................................105 10.4. XỬ LÍ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY BIA ..........................................................106 10.5. XỬ LÍ NƯỚC THẢI CHỨA DẦU................................................................107 10.6. XỬ LÍ CHẤT THẢI NGUY HẠI ..................................................................110 Phần III CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Chương 11 THU DỌN CHẤT THẢI RẮN ...........................................................................113 11.1. CÔNG CỤ VÀ PHƯƠNG TIỆN THU GOM CHẤT THẢI RẮN................114 11.2. HỆ THỐNG, CÁC PHƯƠNG THỨC THU DỌN RÁC ...............................115 Chương 12 PHÂN LOẠI VÀ GIẢM KÍCH THƯỚC CHẤT THẢI RẮN..........................126 12.1. PHÂN LOẠI CHẤT THẢI RẮN...................................................................126 12.2. GIẢM KÍCH THƯỚC CHẤT THẢI RẮN....................................................128 Chương 13 CHẾ BIẾN CHẤT THẢI RẮN VÀ BÃI THẢI.................................................132 13.1. CÁC MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN ........................................132 13.2. CHẾ BIẾN PHÂN VI SINH (COMPOST)....................................................132 13.3. SẢN XUẤT KHÍ SINH VẬT (BIOGAS)......................................................137 13.4. BÃI CHỨA CHẤT THẢI RẮN (BÃI THẢI)................................................141 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................147 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1. 1. Các nguồn và các vật chất gây ô nhiễm chủ yếu ......................................................5 Bảng 1.2. Phân loại bụi và hơi khí độc theo dải kích thước.......................................................6 Bảng 3. 1. Các phương pháp xử lý bụi .....................................................................................11 Bảng 3. 2. Vùng lọc và hiệu quả xử lý của các phương pháp ..................................................11 Bảng 3.3. Năng suất lọc bụi của cyclon đơn và cyclon tổ hợp.................................................18 Bảng 5.1. Các phương pháp xử lý nước thải ............................................................................54 Bảng 5.2. Xử lý nước thải bậc 1 ...............................................................................................55 Bảng 9.1. Các thông số làm việc của thiết bị làm đặc bùn bằng tuyển nổi ..............................97 Báng 10. 1. Tiêu chuẩn thiết kê các thiết bị khác nhau đê xử lý nước thải nhà máy bia .......107 Bảng 13. 1. Quá trình phân huy sinh học chất thải rắn...........................................................133 4 Phần I CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1. CÁC NGUỒN TẠO RA KHÍ THẢI VÀ BỤI Trong thực tế có hai nguồn tạo ra khí thải và bụi, đó là nguồn ô nhiễm tự nhiên và nguồn ô nhiễm nhân tạo gắn liền với các hoạt động của con người. 1.1.1. Nguồn ô nhiễm tự nhiên Các hoạt động tự nhiên có thể làm tăng hàm lượng bụi tại một thời điểm và ở một không gian nào đó như gió lốc, bão sa mạc mang theo bụi đất cát trên mặt đất tung vào bầu không khí. Núi lửa hoạt động có thể phun vào bầu khí quyển một lượng bụi và khí khổng lồ. Những hiện tượng như trên không xảy ra liên tục và phát tán nhanh ra một vùng rộng lớn làm giảm hàm lượng bụi và khí. Các hiện tượng phân hủy, thối rữa động thực vật xảy ra thường xuyên cũng thải vào không khí một lượng khí độc hại. Các hiện tượng sấm chớp, mây, mưa, bức xạ trong hệ mặt trời và vũ trụ, thông qua các phản ứng phân hủy hoặc kết hợp các chất tồn tại cân bằng trong không khí tạo ra các chất có hại. Nhìn chung ô nhiễm không khí do thiên nhiên tạo ra về khối lượng là rất lớn song thường phân bố trong một không gian rộng và khá đồng đều nên ít gây nguy hại. Mặt khác các sinh vật trên mặt đất, qua hàng ngàn vạn năm đã quen và đã thích ứng được với những thay đổi nói trên. 1.1.2. Nguồn ô nhiễm nhân tạo Các nguồn ô nhiễm nhận tạo nguy hiểm ở chỗ rất dễ xảy ra hiện tượng cục bộ với nồng độ cao gây tác hại đến người và các sinh vật. Các nguồn và các chất ô nhiễm nhân tạo được khái quát trên bảng 1.1. 1.2. CÁC DẠNG THẢI VÀO KHÔNG KHÍ *Các chất ở dạng khí: là những chất ở điều kiện thông thường tồn tại ở thể khí như: CO, CO2,NOx,SOx,Cl2 *Các chất thải dạng bụi: là các hạt chất rắn được phân tán trong không khí có kích thước khác nhau (từ 1/10 đến hàng nghìn micromet). *Các chất dạng hơi: thể khí của các chất ở điều kiện bình thường là chất lỏng hoặc rắn. Ví dụ: hơi benzen, iod, tetraetyl chì... *Các chất dạng soi: là tập hợp các phân tử chất lỏng hoặc chất rắn tạo thành các 5 hạt nhỏ li ti phân tán trong không khí. Các chất thải là khí, hơi, bụi hay sol có tác hại ít hay nhiều sẽ phụ thuộc vào bản thân tính chất của chúng. Bảng 1. 1. Các nguồn và các vật chất gây ô nhiễm chủ yếu Chất ô nhiễm Nguồn ô nhiễm Oxit các bon (CO, CO2) - Các nhà máy nhiệt điện - Các ngành công nghiệp sử dụng năng lượng là đốt nhiên liệu - Giao thông vận tải - Các lò đốt rác và dân dụng - Phân hủy yếm khí Bụi than, tro Các nguồn đốt nhiên liệu thải cùng với khí cacbon oxit Bụi berili Chế hóa quặng và luyện kim Bụi uranium Chế hóa quặng Hợp chất chứa kim loại có độc tính cao - Các cơ sở luyện kim - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại - Sử dụng các sản phẩm thuốc trừ dịch hại Các hợp chất chứa clo - Thuốc trừ sâu - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy - Khử trùng bằng clo và các hợp chất chứa clo hoạt động Flo và các hợp chất chứa flo - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các cơ sở sản xuất phân lân từ apatit và photphorit.. - Các cơ sở luyện kim Hydrocacbon - Đốt nhiên liệu - Công nghiệp sơn và trang trí bằng sơn. - Các cơ sở sản xuất linh kiện cần làm sạch bằng dung môi hữu cơ - Các cơ sở sản xuất hóa chất hữu cơ - Luyện kim Nitơ oxit - Đốt nhiên liệu - Các nhà máy hóa chất - Các cơ sở sản xuất phân đạm, phân tổng hợp NPK Lưu huỳnh oxit - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các nhà máy nhiệt điện - Luyện kim - Các công đoạn đốt nhiên liệu khác 6 Chất ô nhiễm Nguồn ô nhiễm Các hợp chất có chứa phối pho - Các cơ sở sản xuất thuốc trừ dịch hại - Sử dụng thuốc trừ dịch hại Bụi khoáng vô cơ - Công nghiệp sản xuất xi măng - Công nghiệp khai khoáng - Giao thông vận tải - Xây dựng Bụi phóng xạ - Các vụ thử hạt nhân - Sự rò rỉ của các cơ sở năng lượng hạt nhân Hơi kiềm, hơi axit - Các cơ sở sản xuất hóa chất - Các cơ sở sử dụng axit và kiềm trong sản xuất Bụi chì - Các cơ sở sản xuất acquy - Giao thông vận tải Dicyan và HCN - Các cơ sở mạ kim loại - Khai thác, trích chiết vàng, bạc và các kim loại Có nhiều cách phân loại bụi, hơi và khí độc. Dưới góc độ thu gom và tách lọc, ta có thể phân loại theo dải kích thước (bảng 1.2). Bảng 1.2. Phân loại bụi và hơi khí độc theo dải kích thước Loại Dải kích thước(µm) Đặc tính Bụi 0,1 ÷ 1000-2000 Phát sinh trong quá trình đập, phá, nổ, mài khoan... các chất rắn như đá, quặng, than, kim loại. Một số bụi có dạng sợi có nguồn gốc hoá học, thực vật hoặc khoáng. Các bụi lớn có lắng do lực trọng trường. Các bụi nhỏ có khuynh hướng bay lơ lửng trong không khí. Khói I 0,001 – 0,1 Được tạo ra do ngưng tụ các hạt chất rắn trong quá trình làm nóng chảy kim loại hoặc các phản ứng hoá học. Khói II 0,1 – 0,1 Được tạo ra do quá trình đốt cháy nhiên liệu Sương 0,01 – 10,0 Là sản phẩm của quá trình ngưng tụ các hạt chất lỏng Hơi 0,005 Là thể khí mà trong điều kiện bình thường chúng ở thể lỏng hoặc rắn Khí 0,0005 Là dạng vật chất mà trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường chúng không tồn tại ở thể lỏng hoặc rắn 7 Chương 2 CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT LÀM SẠCH KHÔNG KHÍ Giữa thiên nhiên và con người trên hành tinh của chúng ta luôn có một mối quan hệ mật thiết. Những tác động đến thiên nhiên gây ra do ô nhiễm không khí có quan hệ nhân quả đối với hoạt động sống của con người. Đó là sự sa mạc hoá, sự nóng lên của trái đất, xói mòn, bão, lốc... Để giảm thiểu sự ô nhiễm không khí, có thể có những biện pháp sau: 2.1. CÁC BIỆN PHÁP MANG TÍNH VĨ MÔ - Hạn chế tác động của con người vào thiên nhiên như: Hạn chế đốt rừng, hạn chế khai thác rừng, khoáng sản nhằm giảm ảnh hưởng đến sự cân bằng vốn có của khí quyển. - Chống ... i tiết có ảnh hưởng lớn đến quá trình sinh khí. Nhiệt độ không khí hạ thấp làm giảm hoạt động phân huỷ của các vi sinh vật trong bể phối do đó khối lượng khí sinh ra sẽ giảm ảnh hưởng này đặc biệt dễ nhận thấy đối với các bể túi sinh khí nằm lộ thiên. d. Cấu tạo của hệ thống sản xuất khí sinh vật Bộ phận cơ bản của hệ thống sản xuất khí sinh vật là bể sinh khí hay còn gọi là bể phân huỷ, bể phối (Digester/Septic tank). Kích thước của bể tuỳ thuộc vào khả năng về tài chính, số lượng gia súc và nhu cầu về chất đốt (khí đốt) của chủ nhân. Thể tích chung của bể sinh khí và bể chứa khí như sau: + Sản xuất 2 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 10 m3 + Sản xuất 3 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 15m3. + Sản xuất 5 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 25m3. + Sản xuất 10 m3 khí/ngày thể tích chung của bể sinh khí + chứa khí là 50m3 139 Thể tích của riêng bể sinh khí (digenter) như sau (sản xuất 1 m3 khí/ ngày): + Sản xuất từ phân trâu, bò: ít nhất là 2,8 m3 thì cần nuôi 2 con trâu, bò. + Sản xuất từ phân gà, vịt ít nhất là 1,38 m3 thì cần nuôi 260 con. + Sản xuất từ phân người: ít nhất là 5,04 m3 thì nhà vệ sinh cho 42 người. + Sản xuất từ phân lợn: ít nhất là 1,76 m3 thì cần nuôi 9 con lợn. Thể tích của bể (thùng, túi) chứa khí phụ thuộc vào chế độ tiêu dùng khí hàng ngày của chủ nhân. Trong một số loại hình bể sinh khí cụ thể thì thể tích của thùng chứa khí không dưới 20% thể tích của bể sinh khí. Về cách tính toán thể tích cần thiết của các bể có thể tham khao tài liệu "Sách hướng dẫn phát triển khí sinh vật" do Hội đồng Kinh tế và Xã hội châu Á và Thái Bình Dưỡng thuộc Việt Nam 1980 (xem trong tài liệu tham khảo). Bể sinh khí mê tan (bể phối, bể phản ứng) và bể (thùng, túi) chứa khí có nhiều kiểu dáng khác nhau như hình trống, hình vại, hình hộp chữ nhật, hình vòm... Nối với bể sinh khí là 2 đường ống: ống vào của hỗn hợp phân tươi, nước tiểu, nước pha trộn và ống ra của hỗn hợp phân lẫn nước sau khi đã phân huỷ. Nối với bể (thùng, túi) chứa khí là ống dẫn khí đến nguồn tiêu thụ như bếp đun, đèn... Cấu tạo của hệ thống sản xuất khí sinh vật được trình bày trong hình 13.2 (a, b, c, d, e). a. Bể sinh khí hình vại với thùng chứa khí tách riêng 140 141 e. Hoạt động của hệ thống Trong bể sinh khí, hỗn hợp phân và nước bị phân huỷ yếm khí tạo thành khí mê tan dưới tác động lên men của vi khuẩn methanogenes. Ở nhiệt độ trong bể là 35oC vi khuẩn sẽ hoạt động rất mạnh và sẽ sản xuất được nhiều khí. Nhiệt độ càng thấp thì hoạt động sinh khí của vì sinh vật càng giảm. Ở nhiệt độ 10oC hoạt động sinh khí ngừng hẳn. Ở các nước nhiệt đới, nhiệt độ trung bình của không khí thường từ 25oC – 30oC. Thời gian trung bình đủ để cho vi khuẩn hoạt động lên men trong điều kiện nhiệt đới là 50 ngày. Trong điều kiện khí hậu nóng hơn thời gian này sẽ giảm xuống còn 40 ngày. Ở các khu vực có khí hậu lạnh hơn thì thời gian hoạt động lên men lâu hơn, ít nhất 60-70 ngày. Để cho bể sinh khí hoạt động tốt, cần phải đảm bảo một số yếu tố sau đây: - Hàng ngày nạp đủ lượng phân, nước theo tỷ lệ hợp lý. Tỷ lệ phân/nước có thể là l:l, 2:3 nhưng nhiều người thích tỷ lệ 4:5. Đảm bảo pH=8 (mức tối ưu) của hỗn hợp phân, nước. Kiểm tra hoạt động ban đầu của bể sinh khí, hoạt động của vi khuẩn, dinh dưỡng cho vi sinh vật. Kiểm tra đầu ra: khối lượng khí, đặc điểm của phân sau khi phân hủy. 13.4. BÃI CHỨA CHẤT THẢI RẮN (BÃI THẢI) a. Khái niệm về bãi chứa chất thái rắn Không phải tất cả rác thải đều được chế biến, tác chế hay tạo ra năng lượng mà phần còn lại và phần dư thừa sau các khâu nêu trên được để vào bãi đổ rác chung của thành phố. 142 Hiện tại có 2 phương án để giữ rác lâu dài đó là bãi rác trên đất liền và đổ rác xuống đáy biển, đại dương. Phương án bãi rác trên đất liền là phương án được coi là tối ưu nhất và được sử dụng chung nhất hiện nay. Ngoài ra còn phương án xây dựng bãi rác trong khí quyển, nhưng phương án này xem ra khó thực hiện vì nhiều lý do như đặc điểm các chất thải hiện tượng thiên nhiên, khí tượng v.v... Một số nước trên thế giới hiện nay còn đổ rác xuống biển và đại đương. Riêng ở Mỹ, cho đến năm 1933 rác của thành phố vẫn được đem đổ xuống đại dương, sau đó quyết định của Hội đồng tối cao Mỹ đã cấm việc đổ rác thải này. Nhưng một số rác thải công nghiệp vẫn còn được đổ xuống biển. Dựa trên kinh nghiệm trước đây của các thành phố ở nước Mỹ và một số nơi khác trên thế giới thì đổ rác xuống đất (bãi rác hay bãi đổ rác vệ sinh) là biện pháp kinh tế nhất và được chấp nhận nhất. Bãi đổ rác vệ sinh (lấp đất vệ sinh- sanitary landfi11) là một khu đất trũng có diện tích, độ sâu tùy thuộc vào lượng và thời gian tích giữ rác. Rác đổ vào bãi thải này được nén ép và sau mỗi ngày người ta phủ một lớp đất lên lớp rác đó. Sau khi bãi rác này đã đầy (đạt tới thể tích tối đa) người ta phủ một lớp đất cuối cùng (dày khoảng 0,5 m hoặc hơn) lên toàn bộ diện tích bãi rác. Bãi đất trống để đổ rác khác với bãi đổ rác vệ sinh và nó còn được sử dụng ở một số địa phương ở Mỹ và rất nhiều nước trên thế giới đặc biệt ở các nước đang phát triển. Tuy nhiên trong tương lai không xa, phương pháp này sẽ không được chấp nhận vì những yếu điểm về thẩm mỹ, môi trường và vệ sinh. Dựa trên kinh nghiệm sử dụng bãi rác vệ sinh, người ta rút ra một số ưu và nhược điểm sau đây: • Ưu điểm - Nơi nào có sẵn đất thì phương pháp này là kinh tế nhất. - Đầu tư ban đầu ít so với các phương pháp khác. - Bãi rác vệ sinh là phương pháp hoàn chỉnh hay là cuối cùng nếu so với phương pháp thiêu rác hay composting. Hai phương pháp này đòi hỏi phải có phần xử lý phụ thêm. - Bãi rác vệ sinh có thể nhận tất cả các loại rác và không cần khâu tách hay phân loại rác. - Bãi rác vệ sinh là một phương pháp linh hoạt, khi cần thiết có thể tăng số lượng rác đổ vào bãi thải đồng thời chỉ thêm một ít nhân lực hoặc thiết bị. - Vùng đất rìa bãi thải có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau như bãi đỗ xe, sân chơi, sân gôn. • Nhược điểm - Ở khu vực đông dân, đất thích hợp cho bãi rác có thể không có sẵn theo yêu cầu về khoảng cách vận chuyển rác tối ưu nhất. Các tiêu chuẩn bãi đổ rác vệ sinh thích hợp phải được gắn với hoạt động hàng ngày nên có thể dẫn đến đổ thải vào bãi thải trống. 143 Bãi rác vệ sinh năm trong khu vực dân cư sẽ gây sự phản đối của dư luận công chúng. - Một bãi rác vệ sinh hoàn chỉnh sẽ phải thực hiện và đòi hỏi bảo dưỡng định kỳ. Các thiết kế và kỹ thuật xây dựng đặc biệt cần phải được áp dụng để xây dựng bãi rác vệ sinh hoàn chỉnh. Một số khí (như me tan, khí nổ...) sinh ra từ quá trình phân huỷ có thể gây nguy hiểm hay gây ra khó chịu cho người và động vật ở xung quanh. b. Các yếu tố cần quan tâm đối với bãi rác Trong qui hoạch và thiết kế hệ thống bãi rác vệ sinh hiện đại cần phải quan tâm đến các yếu tố quan trọng như cơ sở khoa học, kỹ thuật và kinh tế. Các yếu tố về thiết kế, vận hành của một bãi rác vệ sinh bao gồm: Các yếu tố để lựa chọn phương án xây dựng bãi chôn lấp vệ sinh - Phương pháp lắp đặt và vận hành. - Phản ứng xảy ra khi bãi rác vệ sinh kết thúc hoạt động. - Sự vận động và rò rỉ của khí và nước từ bãi thải. - Thiết kế bãi rác vệ sinh. - Chính sách quản lý và các qui định. • Lựa chọn địa điểm xây đựng bãi rác vệ sinh Các yếu tố sau đây cần phải được quan tâm và đánh giá trong khi chọn địa điểm xây dựng bãi rác vệ sinh: Có diện tích đất: xem xét khu vực có sẵn đất và sẽ không sử dụng vào mục đích sản xuất nông nghiệp, công nghiệp hoặc định cư. - Tác động môi trường xung quanh của việc chế biến và tái chế rác (tại khu vực bãi thải) hoặc trong quá trình xây dựng và vận hành của bãi rác. - Khoảng cách chuyên chở rác: đảm bảo các yêu cầu về môi trường và kinh tế. - Điều kiện địa hình và đặc điểm thổ nhường: quan tâm đến hướng thoát nước mặt, độ thấm của đất, độ cao của địa hình và ảnh hưởng của bãi rác đến môi trường xung quanh. - Điều kiện khí hậu: xem xét sự thay đổi mùa trong năm, lượng thưa, nhiệt độ không khí, gió và hướng gió và đánh giá mối quan hệ giữa nó với sự vận chuyển chất thải. - Điều kiện thủy văn: xem xét khoảng cách từ địa điểm đặt bãi thải đến nguồn nước mặt (sông, suối), mạch nước ngầm và đánh giá ảnh hưởng môi trường. - Điều kiện địa chất và thuỷ địa chất: cấu tạo đá mẹ, tầng chứa nước ngầm, chấn động, sụt lún. - Điều kiện môi trường địa phương: môi trường tự nhiên, kinh tế, xã hội xung quanh bãi thải dự kiến. 144 - Tiềm năng sử dụng tối đa của bãi thải, quỹ đất. c. Phương pháp lấp đất và vận hành Các phương pháp thông thường cho vùng đất khô. Phương pháp chủ yếu được sử dụng để lấp đất có thể phân ra như sau: + Mương máng rộng Phương pháp này sử dụng với khu vực có độ sâu thích hợp để chứa được rác thải và tại đó mạch nước ngầm gần với mặt đất. Thông thường rác thải được đồ vào mương máng rộng có chiều dài từ 3 m đến 12 m, có độ sâu từ 1 đến 2 m và có chiều rộng từ 5 đến 8 m. Khi rác đổ xuống mương rãnh, cần phải phân tán nó rộng ra thành một lớp mỏng (từ 45 đến 53 cm và sau đó nén chặt. + Khu đất Phương pháp này được sử dụng khi địa hình của khu vực không thích hợp cho việc đào các mương rộng. Rác đổ ra từ xe tải và được phân tán dọc theo các dải dài và hẹp trên mặt đất. Trên mỗi lớp rác được nén, ép (thường có bề dày từ 2 đến 3 m), người ta phủ một lớp đất có bề dày tử 15 đến 30 cm sau mỗi ngày làm việc. + Phương pháp trũng Khu vực nào có đất trũng tự nhiên hay nhân tạo thì có thể được sử dụng một cách rất có hiệu quả. Phương pháp đổ, ép rác theo phương pháp này tùy thuộc và đặc điểm địa chất, thuỷ văn, trắc lượng hình thái của vùng trũng. Các phương pháp thông thường đối với vùng ướt. Bãi đầm lầy, phá, ao hồ đều có thể được sử dụng để làm bãi thải. Nhưng do ô nhiễm nước ngầm, tạo mùi, tính ổn định trong xây dựng nên việc thiết kế bãi thải vệ sinh cần phải thận trọng. Trước đây bãi thải rác lấp đất ở khu vực ẩm ướt coi như được chấp nhận nếu việc tiêu thoát nước được thực hiện tốt và không gây tình trạng khó chịu (nhất là mùi hôi thối). d. Các phản ứng xảy ra ở bãi thải rác vệ sinh Để xây dựng kế hoạch và thiết kế bãi rác vệ sinh có hiệu quả điều quan trọng là phải hiểu được cái gì sẽ xảy ra bên trong lớp rác thải khi các hoạt động lấp đất được hoàn thành. Những sự thay đổi về vật lý, hóa học, sinh học đều có thể xảy ra trong rác thải ở bãi đổ rác: Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ (phân huỷ yếm khí hay háo khí) cũng đều gán liền với sinh khí và chất lỏng. - Quá trình oxy hóa học của các chất trong bãi thải. - Thoát khí ra ngoài từ bãi chôn lấp vệ sinh (NH4, CO2, H2, H2S, CH4) - Sự vận chuyển của chất lỏng do sự khác biệt về độ cao. - Hòa tan và rò rỉ của chất hữu cơ trong nước. - Vận động của các chất hòa tan. 145 e. Quy hoạch bãi chôn lấp vệ sinh Trong quy hoạch một bãi chôn lấp vệ sinh, các vấn đề sau đây cần xem xét: + Diện tích đất đủ công để có thể chứa rác của địa phương trong một thời gian tương đối dài, từ 10 năm trở lên. + Có nguồn cung cấp đất để phủ rác. + Có diện tích để xây dựng các công trình phụ trợ như bãi đỗ xe, nhà điều hành, xưởng cơ khí, kho, dải cây quanh bãi thải, vườn hoa, đường vào và ra v.v... + Có hệ thống ống, mương rãnh thoát nước, ống thoát khí từ bãi thảí có hệ thống xử lý nước từ bãi thải. + Có hoá chất để diệt vi khuẩn gây bệnh truyền nhiễm. + Có nước sạch lấy từ nơi khác đến. + Có hệ thống tường rào bảo vệ an toàn lao động và vệ sinh môi trường. + Phân lô đất dành riêng cho từng loại chất thải, đặc biệt cho chất thải rắn độc hại, khó phân huỷ. + Xây dựng kế hoạch quản lý hoạt động của bãi thải. + Xây dựng kế hoạch hậu bãi thải (bãi thải sau khi ngừng hoạt động). f) Sơ đồ mặt bằng và cấu tạo của một bãi chôn lấp vệ sinh được trình bày trong các hình 13.3, 13.4, 13.5. Hình 13.3. Mặt cắt hệ thông lấp đất vệ sinh 1 Các lớp rác 7. Chiều rộng ngăn 2. Lớp rác cuối cùng 8. Tỷ lệ 2:l hoặc 3:l của độ dốc điển hình 3. Lớp rác + đã phủ 9. Lớp phủ cuối trên mặt đốc 4. Chiều cao 10. Mặt sàn như yêu cầu 5. Lớp phủ thường ngày 11. Lớp đất phu cuối 6. Lớp đất phủ trung gian 12. Chất thải rắn đã nén chắc 146 Hình 13.4. Mặt cắt lớp đất cho quản lý nước mặt, nước ngầm, sắp xếp vật liệu che phủ, rãnh và đường thoát khí 1 Rãnh được đào dốc cho thoát 7. Lớp vật liệu che phủ chúng nước thấm 2. Mực nước ngầm 8. Sỏi hoặc cát 3. Đất 9. Lớp sét chống thấm (độ dày 4. Lỗ thoát khí phụ thuộc địa hình khu vực) 5. Bậc nâng cao nhằm tránh 10. Đường thoát nước thấm nước. 1 1. Lớp đất nén trên lớp chống 6. Lớp dốc phủ vật liệu thấm 12. Rác thải đã được nén ép Hình 13.5. Phương thức xử lý rác thải hợp vệ sinh trong hẻm núi hay khe 8uốí 1 Lớp cắt 8. Lớp cắt 1 2. Lớp cắt 2 9. Lớp rác thử 1 3. Rãnh thoát 10. Ống thu nước từ rác thải 4. Lớp nâng 3 11. Những ngăn đã hoàn thành 5. Lớp phủ trung gian 12. Bề mặt rác 6. Lớp nâng 2 13. Lớp tập đất cuối cùng 147 7. Mặt đất nguyên khai 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Khoa học - Công nghệ và Môi trường, Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trường, 1995. [2] Lê Thạc Cán, Cơ sở khoa học môi trường, Viện Đại học mở, 1995. [3] Trần Hiếu Nhuệ, Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992. [4] Lê Văn Khoa, Ô nhiễn môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1995. [5] Nguyễn Công Thành, B.N. Lohani, Gunter Tharun (Editors), Bãi thải rác và tái chế rác, Tuyển tập báo cáo tại Seminar về quản lý chất thải rắn. AIT, Bangkok, Thái Lan, 25 - 30 tháng 9 năm 1978 (bản tiếng Anh). [6] Nguyễn Công Thành, B.N. Lohani, Michel Bestt, Ro bin Bidwe11, Gunter Tharun, Bãi thải rác và tái chế rác, Tuyển tập báo cáo tại hội thảo vùng về Quản lý chất thải rắn. Bangkok, Thái Lan, 3 - 10 tháng 12 năm 1979 (bản tiếng Anh). [7] Lê Trình, Quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1997. [8] Nguyễn Đình Chi, Phạm Thúc Côn, Cơ sở lý thuyết hóa học, NXB Đại học và Trung học Chuyên nghiệp, 1979. [9] Nguyễn Trần Dương, Trần Trí Luân, Nguyễn Ngọc Quán, Nguyễn Xuân Thu (dịch). Hóa lý, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1977. [10] Miljokonsulterna Sebra Envotec, Quản lý chất thải nguy hiểm (tiếng Anh), Tài liệu biên soạn cho khóa đào tạo (5 tuần) về chất thải nguy hiểm tại Nykoping, Thụy Điển, 1992. [11] H. Mark.J. Water and Waste Water Technology, 2na edition, John Wiley & Sons, New York, 1986. [121 Tchobanoglous, T. Hilary, R. Eliassen, Solid ástes: Engineering Principles and Management Issues, Mc Graw - Hi11 Kogukusha. Ltd., Tokyo, 1977. [13] UNEP. Fresh Water Pol1ution, Nairobi, 1991. [14] WHO. Assessment of Sources of Air, Water and Land Po11ution. [15] Economic and Social Commision for Asia and the Pacific. Guidebook on Biogas Development, Energy Resources Development, Series No 21, United Nations, New York, 1980. [16] B. R. Saubo11e and A. Bachmann. Fuel gas from cowdung, Second Edition, Sahayogi Press, Katmandu, April, 1980. [17] Global Environment Centre Foundation 2-110. Air po11ution control technology n Japan, Ryokuchikoen, Tsurumika, Osaka 538, Japan.
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_moi_truong.pdf