TRƯƠNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

KỸ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
(Đề cương dành cho các lớp không chuyên ngành môi trường)

Hà nội, 8-2009


ĐỐI TƯỢNG MÔN HỌC
Mục đích: nắm được các

+Khái niệm cơ bản về môi trường
+ Nguồn phát sinh chất ô nhiễm môi trường
+ Các chất gây ô nhiễm môi trường
+ Các phương pháp quản lý và xử lý ô nhiễm môi trường

Cụ thể:
*Khái niệm cơ bản về môi trường
+ Môi trường và các thành phần môi trường
+ Sinh thái học
+ Hệ sinh thái
+ Vòng tuần hoàn vật chất
*Một số định nghĩa về ô nhiễm môi trường:
+ Các sự cố môi trường
+ Tiêu chuẩn môi trường
+ Đánh giá tác động môi trường
* Nguồn phát sinh các chất ô nhiễm môi trường và các loại chất ô nhiễm:
- Dạng khí: các khí ô nhiễm, bụi... → MT KK → Khí quyển (không khí)


-

Môi trường tự nhiên : tập hợp các yếu tố thiên nhiên thuần tuý như biển, rừng...;

-

Môi trường nhân tạo: là môi trường do con người tạo ra như cánh đồng, khu công nghiệp,
vườn cây nhân tạo.

-

Giữa môi trường tự nhiên và môi trường nhân tạo có tác động qua lại.

Các thành phần của môi trường : Khí quyển, Thủy quyển, Địa quyển, sinh quyển
1.2. TẠO SAO PHẢI BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
-

Dân số trên thế giới tăng nhanh
o Sự khai thác môi trường thiên nhiên của con người trong quá trình sản xuất để làm
ra sản phẩm, dẫn đến những hậu quả phá vỡ hệ Cân bằng - sinh thái.
o Hiện tượng phá rừng ồ ạt.

-

Môi trường bị nhiễm bẩn nghiêm trọng do các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp và
sinh hoạt.

Hiện nay vấn đề bảo vệ môi trường và bảo vệ thiên nhiên có tầm quan trọng đặc biệt và đó không
phải là vấn đề giải quyết của một quốc gia mà là vấn đề khu vực và quốc tế.

Định nghĩa: Sinh thái học là khoa học tổng hợp nghiên cứu về quan hệ tương hỗ giữa sinh
vật và môi trường.

-

Những mối liên quan tương hỗ giữa các sinh vật với nhau và các nhân tố của môi trường
ảnh hưởng đến chúng.

-

Nghiên cứu những điều kiện tồn tại của sinh vật. Những thích nghi về hình thái, sinh lý,
sinh thái, di truyền.

-

Môi trường luôn thay đổi đã làm tiền đề cho các sinh vật phải thay đổi theo để thích ứng
-> quá trình hình thành và tiến hoá của các loài sinh vật.

Giữa môi trường và sinh thái có gắn bó mật thiết với nhau. Đối tượng của sinh thái học là nghiên
cứu các hệ sinh thái.
1.3.2. Hệ sinh thái:
-

Định nghĩa: hệ sinh thái là hệ thống bao gồm quần xã sinh vật và môi trường vật lý tác
động lẫn nhau, ở đó thực hiện vòng tuần hoàn vật chất và năng lượng.

-

Hay nói Hệ sinh thái là hệ thống gồm một tập hợp các sinh vật cùng sống với nhau trong
một không gian nhất định (sinh cảnh hay môi trường) ở một thời điểm nhất định.

1.3.4. Vòng tuần hoàn vật chất:
4


-

Thường xuyên có vòng tuần hoàn các vật chất đi từ môi trường ngoài vào cơ thể các
sinh vật, từ sinh vật này qua sinh vật kia, rồi lại từ các sinh vật ra môi trường ngoài.
Vòng tuần hoàn vật chất là vòng kín

-

Sinh vật cần khoảng 40 nguyên tố hoá học để xây dựng chất nguyên của mình, chia
làm 2 nhóm :
+ Đa lượng : C, N, H 2, O2, P, S..
+ Vi lượng : Ca, K, Mg, Na, Zn, Fe...

-

Các vòng tuần hoàn vật chất

CO2 trong
không khí

Các bon hữu cơ
trong thực vật

Các bon hữu
cơ trong
động vật

(Động vật)

Nitơ
trong nước

Nitơ trong đất
hoặc trầm tích

Vòng tuần hoàn Nitơ
Mặt trời
Hô hấp

Mây
Mưa

Bốc hơi

Mây
Mưa

Bốc hơi

Hồ
Biển
Suối
Vòng tuần hoàn nước

6



qua sự thay đổi các thành phần vật lý, hóa học, các nguồn năng lượng, mức độ bức xạ, độ phổ biến
của sinh vật... Những thay đổi này ảnh hưởng trực tiếp đến con người thông qua con đường thức ăn,
nước uống và không khí, hoặc ảnh hưởng gián tiếp tới con người do thay đổi các điều kiện vật lý, hóa
học và suy thoái môi trường tự nhiên.
- Các tác động của con người đối với môi trường.
• Khai thác tài nguyên
•
•

Sử dụng hoá chất
Sử dụng nhiên liệu

7


- Đánh giá tác động môi trường
Đánh giá tác động môi trường của một hoạt động phát triển kinh tế, xã hội là xác định, phân tích và dự
báo những tác động lợi và hại, trước mắt và lâu dài mà việc thực hiện hoạt động đó có thể ảnh hưởng
đến thiên nhiên và môi trường sống của con người.
1.3.6. Sự phát triển bền vững và các nguyên tắc phát triển bền vững
- Định nghĩa : Sự phát triển bền vững là sự phát triển có xem xét đến khía cạnh môi trường, tối ưu hoá
các lợi ích trong sử dụng nguồn tài nguyên thiên nhiên cũng như nhân lực để nâng cao phúc lợi của
thế hệ hôm nay và đảm bảo sự tiếp tục phát triển nâng cao phúc lợi của các thế hệ tương lai.
Hay nói cách khác : Phát triển bền vững là phát triển đáp ứng được nhu cầu của thế hệ hiện tại mà
không làm tổn hại đến khả năng đáp ứng nhu cầu đó của các thế hệ tương lai trên cơ sở kết hợp chặt
chẽ, hài hoà giữa tăng trưởng kinh tế, bảo đảm tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trường.
- Các nguyên tắc phát triển bề vững
Nguyên
Nguyên
Nguyên

Luật bảo vệ môi trường của nước ta được Quốc Hội khóa 9 thông qua ngày 27 tháng 12 năm 1993 và
có hiệu lực từ ngày 10 tháng 1 năm 1994. Luật này đã được sửa đổi, bổ sung theo Nghị quyết số
51/2001/QH10 ngày 25 tháng 12 năm 2001 của Quốc hội khoá X, kỳ họp thứ 10;
- Tiêu chuẩn môi trường
Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh,
về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền quy định
làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường. Ngày 25 tháng 6 năm 2002, Bộ trưởng Bộ Khoa học,
Công nghệ và Môi trường ban hành quyết định số : 35/2002/QĐ – BKHCNMT công bố danh mục Tiêu
chuẩn Việt Nam về môi trường bắt buộc áp dụng. Danh mục các tiêu chuẩn này liên quan đến Tiêu
8


chuẩn chất lượng không khí, chất lượng nước, chất lượng đất, tiếng ồn và rung động. Các tiêu chuẩn
này đề cập đến các chỉ tiêu khí thải, nước thải, mức ồn do phương tiện giao thông đường bộ phát ra,
mức ồn tại khu vực công cộng và dân cư, rung động và chấn động trong các hoạt động xây dựng và sản
xuất công nghiệp, dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất v.v.

9


CHƯƠNG II
KỸ THUẬT BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG KHÍ

2.1. KHÍ QUYỂN VÀ SỰ Ô NHIỄM KHÍ
2.1.1. Ô nhiễm khí và nguyên nhân gây ô nhiễm
Không khí sạch
N2
78,10% thể tích
CO2
0,03% thể tích


10


Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí những chất độc của nó.
Bụi
Nguồn gốc

Khí
độc

Khí
Hợp chất của lưu huỳnh

Độc

SO 2 SO 3

H2S

CO 2

HC hữu cơ
CmHm R- NOx
CHO

CO

Cl, F,
HCl, HF

x

- CN chất kết dính

x

x

x

- Luyện kim

x

Giao thông

x

x

x

Nông nghiệp

x

x

x


x
x

2.1.3. Phân loại các chất gây ô nhiễm không khí và tác hại của chúng
Bụi.
- Định nghĩa : Bụi là những phần tử nhỏ đặc (hoặc lỏng) phân tán vào pha khí. Kích thước thường rất
nhỏ 0,02 – 500 µm. Kích thước của bụi càng nhỏ thì tốc độ phân tán càng nhanh và tách thì phức tạp.
- Phân loại bụi :
Theo kích thước bụi được phân ra các loại sau :
+ Bụi thô, cát bụi: Bụi có kích thước hạt δ > 75 µm
+ Bụi (dust) : hạt chất rắn có kích thước nhỏ hơn bụi thô ( 5 ÷ 75 µm)
+ Khói (smoke) : gồm các hạt vật chất có thể là rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trình đốt cháy
nhiên liệu hoặc quá trình ngưng tụ có kích thước hạt δ = 1 ÷ 5 µm. Hạt bụi này có tính khuếch tán rất
ổn định trong khí quyển.
+ Khói mịn (fume): gồm những hạt chất rắn rất mịn, kích thước hạt δ < 1 µm.
+ Sương (mist) : Hạt chất lỏng kích thước δ < 10 µm
Theo tính chất của các hạt bụi có thể phân chia thành các loại sau :
+ Bụi Silicat : Có trong khí thải của nhà máy xi măng, sứ, gạch, trong tro của nhà máy điện và đốt bếp.
Chủ yếu là Silicat nhôm, Mg, K, Na (Cadin, Bentonit).
+ Bụi than : Là phần than chưa cháy, kích thước nhỏ, bề mặt riêng lớn ( 6. 10 2 - 6 . 105 cm2/g ). Hoạt
tính bề mặt lớn nên dễ hấp phụ khí độc trở nên độc hại hơn. Bụi than cốc có chứa Silicát hoặc o xit sắt
một phần là bồ hóng.
11


+ Bụi kim loại nặng và hợp chất của chúng: Thường xuất hiện ở những nhà máy luyện kim, hoặc
những nhà máy gia công kim loại. Các bụi thường là bụi đồng, chì, kẽm, mangan và các hợp chất của
chúng.
+ Bụi Can xi cacbonat : Ở những nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng như xi măng, nung vôi…
+ Bụi của các ngành công nghiệp đặc biệt : Bụi chứa Fluo như ở nhà máy sản xuất phân lân, phốt phát

2
Hiệu ứng nhà kính
xuất khoáng và năng lượng
SO2
Sản xuất năng lượng
390
53
Tạo mù axit, khói,
Sản xuất a xit H2SO4
mưa axit
Sản xuất giấy, giao thông
NOx
Sản xuất năng lượng
170
33
Tăng khả năng phá
Sản xuất axit (HNO3…), giao
huỷ từng ozôn, khói
thông
quang hoá, mưa axit
Freon
Chất tải lạnh, chất trợ trong
0,6
100
Hiệu ứng nhà kính,
(fluoclo sản xuất bột xốp, mỹ phẩm,
phá huỷ từng ozôn.
mêtan)
chất chống cháy.
CO

bón)

(phân

25

10

Tải nhiệt, phá huỷ
ozôn ở tầng bình lưu

- Tác hại của các chất ô nhiễm không khí:
Mức độ gây tác hại do không khí bị ô nhiễm phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Tính chất của chất độc và nồng độ của chúng trong không khí.
+ Thời gian tác động lên môi trường.
+ Mức độ kết hợp của khí ô nhiễm với các chất độc khác tồn tại trong môi trường.
+ Khả năng tiếp xúc và đề kháng của đối tượng.
Mức độ nhiễm độc có thể phân làm 3 loại:
+ Nhiễm độc trực tiếp : (trong vòng 24 ÷ 48h).
+ Nhiễm độc chậm : (sau vài tuần, vài tháng)
+ Nhiễm độc lâu dài (sau nhiều năm mới thấy rõ tác hại).
Một số chất gây ô nhiễm và tác hại đối với sức khoẻ con người
Chất ô nhiễm Tác hại
SO2
Khí không màu, có vị a xit từ nồng độ 0,6 mg/m 3, ảnh hưởng tới hệ hô hấp, hoà tan
trong lớp màng của mắt, miệng, mũi, cổ họng, gây khó thở, loét niêm mạc.
SO2 + Bụi
Tăng tác hại của SO2. Những hơi khí xâm nhập vào sâu bên trong cơ quan hô hấp,
tạo H2SO4, tăng thêm các bệnh hô hấp, gây tổn thương phổi, màng phổi.
NO2

HCHO
Không màu, có mùi mạnh, gây loét mắt và đường hô hấp. Nghi ngờ đây là nguyên
nhân gây bệnh ung thư.
Keton,
Mùi mạnh, gây viêm loé t mắt và hệ hô hấp (sinh ra từ quá trình cháy không hoàn
Phenol,
toàn các chất hữu cơ, dầu mỡ)
Mercaptan
Benzen
Không màu, mùi nhẹ đặc trưng, gây ô nhiễm không khí ở dạng hơi benzen, thâm
13


nhập qua đường hô hấp, gây viêm phổi. Tồn tại trong mỡ và khớp, ảnh hưởng tới
chuyển hoá của gan, nhiễm độc hệ thống tạo máu, gây bệnh ung thư do nghề
nghiệp.
Nhiều hơn 100 loại khác nhau sinh ra do quá trình cháy không hoàn toàn, thường bị
các hạt bụi hấp thụ (trong khói thuốc lá hay trong mồ hóng). Một số chất này có
khả năng gây bệnh ung thư mà tiêu biểu là benzopyren

PAH
(polycylin
aromatic
hydrocacbon)
- Hợp chất
cacbua thơm
đa vòng
Mồ hóng
Bụi than mịn có hấp phụ PAH sẽ mang PAH vào đường hô hấp. Mồ hóng sinh ra từ
động cơ diezen, bị nghi là nguyên nhân gây ung thư

7
5
5
12

2.2. Giảm thiểu ô nhiễm khí trong công nghiệp

Lan truyền và làm loãng khí
ô nhiễm

Nguồn gây ô
nhiễm KK

TB làm sạch
để giảm ô
nhiễm
Vùng bị ảnh hưởng của khí
ô nhiễm
15


2.2.1. Các biện pháp ngăn ngừa và giảm thiểu tại nguồn :
-

Trong sản xuất công nghiệp, nguyên nhân gây ra chất thải là :
- Bản thân công nghệ nhất định thải ra "chất thải"
- Công nghệ không thích hợp.
- Thiết bị hở, đường ống rò rỉ.
- Các kết cấu chi tiết bị hỏng hay tắc.
- Khi mất điện đột ngột.



Khí thải trước XL

Khí thải sau XL

Thùng gom bụi
Phòng lắng bụi
Phòng lắng thường sử dụng để thu hồi các hạt bụi có kích thước lớn từ 60 µm ÷ 70 µm trở lên.
Trong buống lắng, dòng khí chuyển động với tốc độ nhỏ (< 1 ÷ 2 m/s).
- Tách bằng cyclon
Bụi trong Cyclon được tách ra nhờ tác dụng của lực trọng lượng và lực ly tâm.
KK sạch

KK bẩn

Thùng gom bụi
Thiết bị tách bụi xyclon
Cyclon thường được sử dụng dể tách bụi có kích thước từ 10 µm ÷ 20 µm . Hiệu suất thường đạt
được khoảng 90%.
- Thiết bị tách bụi bằng lọc
Thiết bị lọc bằng vải ( lọc túi, lọc tay áo)

17


K2 sạch

K2bẩn



18


Bên cạnh những hạt bụi được tách có kích thước rất nhỏ thì một số khí cũng hòa tan trong dung
dịch ấy. Ngoài ra nó còn có tác dụng làm lạnh khí. Tuy nhiên, bên cạnh đó lại xuất hiện dung
dịch hoặc nước chứa bụi và khí hòa tan có nhiệt độ cao hơn thải ra môi trường
Các thiết bị tách bụi ướt gồm :
1. Tháp rỗng
Đây là loại thiết bị tách bụi phổ biến nhất, đơn giản nhất. Phun nước (dạng tia hoặc giọt ) vào dòng khí
thải.
KKsạch

Nước bồ sung
KKbẩn

Sinh vật tiêu thụ
(C3)
Nước trong

Sinh vật phân
huỷ D
Bùn

2. Tháp đệm
Nguyên tắc : Để tăng diện tích tiếp xúc trong tháp rỗng có thể đặt thêm các loại đệm bằng gỗ. thạch anh
hình vành khuyên, hình trụ, tròn
3. Tháp sủi bọt
4. Cyclon màng nước
Phương pháp xử lý khí (hơi) độc:



Khí cần tách

Khí sạch
4
Dung môi

1
2
Hỗn hợp khí

Dd hấp thụ

3

Hệ thống hấp thụ khí thải
1.Tháp hấp thụ
3. TB trao đổi nhiệt

2. TB làm lạnh
4. TB hoàn nguyên dung môi

Một số loại thiết bị hấp thụ

20


Tên khí
SO2

[Cu(NH3)2]
-

phức

đồng

NaOH, Na2CO3, K2CO3
C6H5ONa
Fe(OH)3 trong kiềm
Dung dịch kiềm Asenic
(NH4)2.S2O6
Rượu amin MEA, DEA,
TEA
HNO3 loãng
H2SO4

Tái sinh CO
MHS + MHSO3
NaHS
FeS và S
Na4As2S6O
Tương tự CO2
HNO3
HSNO5

Tái sinh H2S
Tái sinh Fe(OH)3
Tái sinh S
Dùng cho nồng độ

- Dung dịch hữu cơ
- Nước
- NaOH, Na2CO3
- CaO
- Nước
- Nước
-

Nước
Dung sịch a xit H2SO4

MHCO3
NH4HCO3, NaHCO3, NaHCO3,
KHCO3
(RHNH2)2CO3
RHNH2HCO3
Tái sinh khi có nồng
(R3NH)2CO3
độ CO2 cao
R3NHCO3
Nóng
Ca(ClO)2, (CaClO3)2
CaCl2, CaCO3
NaCl, N
CaCl
Dung dịch HF
H2SiF6

Chuyển sang muối
Na2SiF6,

22


2
Lò ghi quay

1
K2ra
Sinh
tiêu thụ (C3)
Phương pháp ngưng tụ trong xử lý
khívậtthải

Nguyên tắc : Hỗn hợp khí được làm lạnh dưới điểm sương của chất ô nhiễm thì ngưng tụ thành dạng
lỏng và tách ra khỏi dòng khí. Như vậy, quá trình ngưng tụ sẽ tốt khi nhiệt độ làm lạnh càng thấp và
áp suất cao ( hiệu suất tách bằng phương pháp ngưng tụ sẽ càng cao).
Phương pháp thiêu đốt trong xử lý khí ô nhiễm ( Phương pháp oxy hóa nhiệt)
Nguyên tắc : Thiêu đốt dưới tác dụng của nhiệt và sự có mặt của oxy trong không khí. Các chất ô
nhiễm được oxy hóa thành những chất không độc hại (CO 2, H2O) hoặc dễ xử lý hơn bằng các phương
pháp khác so với chất ô nhiễm ban đầu.
- Oxy hóa do nhiệt (quá trình thiêu đốt không có xúc tác)
- Phương pháp oxy hóa có xúc tác
Khí sạch
Gia nhiệt

Hỗn hợp khí
cần xử lý

Lớp xúc tác


Tiếng máy hút bụi, T.V
Tiếng máy giặt
Tiếng xe máy cách 8 m
Tiếng máy rửa bát
Máy đập đá
Tiếng cưa máy

Tác động
Ngưỡng nghe được
Rất yên tĩnh
Rất yên tĩnh
Yên tĩnh
Yên tĩnh
ồn vừa phải
ồn vừa phải
ồn vừa phải
Rất ồn
Rất ồn
Rất ồn, khó chịu
Khó chịu
Khó chịu
23


130
140
150

Tiếng máy tán đinh
Tiếng máy bay vận tải

Mây
Mưa

Bốc hơi

Mây
Mưa

Bốc hơi

Hồ
Biển
Suối
Vòng tuần hoàn của nước

3.1.2. Nguồn gốc gây ô nhiễm nước
- Sinh hoạt của con người
- Các hoạt động công nghiệp
- Các hoạt đông nông nghiệp
3.1.3. Các thông số chính của nước thải ( Các chất gây ô nhiễm môi trường nước)
DO, COD, BOD, TS, pH, độ kiềm, độ axit, hàm lượng cacbon; hàm lượng nitơ, nồng độ các hoá
chất và kim loại nặng.

25