Chủ Nhật, ngày 05 tháng 5 năm 2013

Chương 5: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ

BÀI GIẢNG MÔN XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Giảng viên: Nguyễn Thị Hường


5.1. Phương pháp đông tụ
Mục đích: để tăng nhanh quá trình lắng các chất lơ lửng phân tán nhỏ, keo,... người ta
dùng phương pháp đông tụ, khi đó nồng độ chất màu, mùi, lơ lửng sẽ giảm xuống.
Các chất đông tụ thường dùng là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua,...
Al2(SO4)3 khi vào nước sẽ tác dụng với bicacbonat trong nước tạo thành Al(OH)3 dạng
bông và sẽ hấp phụ , kết dính các hạt huyền phù, các chất ở dạng keo lơlửng trong NT. Các
bông này sẽ lắng xuống đáy ở dạng cặn.
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + CO2
Khi dùng các muối sắt:
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 3CaCl2 + 2Fe(OH)3
Hiệu suất đông tụ cao nhất khi pH 4-8,5. Để tạo các bông lớn, dễ lắng người ta dùng
thêm chất trợ đông. Đó là chất cao phân tử tan trong nước và dễ phân ly thành ion, gồm chất
trợ đông tụ loại anion và cation. Hay dùng là poliacrylamit (CH2CHCONH2)n , natri silicat
hoạt tính,...
Giới hạn sử dụng: chọn lựa hóa chất, liều lượng tối ưu, thứ tự cho vào nước, lượng cặn
tạo thành,... phải được tiến hành bằng thực nghiệm, thường dùng 1-5mg/l.
Điều kiện: để phản ứng diễn ra hoàn toàn và tiết kiệm, cần phải: khuấy đều có thể sử
dụng các loại máy trộn khác nhau. Loại hay dùng: cánh quạt cơ giới thì NT sẽ chuyển động
vòng và tạo bông dễ dàng ở toàn bộ thể tích.
5.2. Phương pháp trung hòa
NT sản xuất trong nhiều lĩnh vực có chứa nhiều axit hoặc kiềm Để ngăn ngừa hiện
tượng xâm thực ở các công trình thoát nước và tránh cho các quá trình sinh hóa ở các công
trình làm sạch và trong hồ, sông không bị phá hoại, người ta phải trung hòa các loại NT đó.
Trung hòa còn với mục đích làm cho một số muối kim loại nặng lắng xuống và tách ra khỏi
nước.
Công nghệ ưu tiên: tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại NT chứa axit và
kiềm.
Quá trình trung hòa được thực hiện trong các bể trung hòa kiểu làm việc liên tục hay
gián đoạn theo chu kỳ. NT sau khi trung hòa có thể cho lắng ở các hồ lắng tập trung và nếu
điều kiện thuận lợi, các hồ này có thể tích có thể trữ được cặn lắng trong khoảng 10-15 năm.
22
Thể tích cặn lắng phụ thuộc vào nồng độ axit, ion kim loại nặng trong NT, vào dạng và
liều lượng hóa chất, vào mức độ lắng trong,...Ví dụ: khi trung hòa NT bằng vôi sữa chế biến từ
vôi thị trường chứa 50% CaO hoạt tính sẽ tạo nhiều cặn nhất.
Việc lựa chọn biện pháp trung hòa phụ thuộc vào lượng NT, chế độ xả thải, nồng độ,
hóa chất có ở địa phương.
Đối với NT sản xuất, việc trung hòa bằng hóa chất khá khó khăn vì thành phần và lưu
lượng NT trong các trạm trung hòa dao động rất lớn trong ngày đêm. Ngoài việc cần thiết phải
xây dựng bể điều hòa với thể tích lớn còn phải có thiết bị tự động điều chỉnh lượng hóa chất
vào. Thông số chính để điều chỉnh phổ biến là đại lượng pH. Trong thực tế cần phải tiến hành
thực nghiệm với từng loại NT để tiến hành biện pháp trung hòa vì trong NT này chứa nhiều
hợp chất hữu cơ, axit, muối phân ly yếu có ảnh hưởng đến việc đo pH bằng điện hóa học.
5.2.1. Trung hòa bằng cách trộn NT chứa axit và NT chứa kiềm
Phương pháp này được dùng khi NT của xí nghiệp là axit còn xí nghiệp gần đó có NT
kiềm. Cả hai loại NT này đều không chứa các cấu tử gây ô nhiễm khác.
5.2.2. Trung hòa NT bằng cách cho thêm hóa chất
Nếu NT chứa quá nhiều axit hay kiềm tới mức không thể trung hòa bằng cách trộn lẫn
chúng với nhau được thì phải cho thêm hóa chất.
Phương pháp này thường để trung hòa axit.
Hóa chất sử dụng: phế liệu công nghiệp địa phương
Để trung hòa axit vô cơ có thể dùng bất kỳ dung dịch có tính bazơ nào. Hóa chất rẻ tiền
và dễ kiếm là Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3, đôlômit, còn NaOH và xôđa Na2CO3 chỉ được dùng
khi chúng là phế liệu.
Liều lượng hóa chất được xác định theo điều kiện trung hòa hoàn toàn axit tự do và lấy
lớn hơn tính toán một chút.
Việc đưa dung dịch công tác vào NT được tiến hành nhờ bơm hoặc các thiết bị định
lượng (kiểu phao, định mức với áp lực cố định,…)
5.2.3. Trung hòa NT chứa axit bằng cách lọc qua những lớp vật liệu trung hòa
Sử dụng cho NT chứa HCl, HNO3, H2SO4 với hàm lượng dưới 5g/l và không chứa muối
kim loại nặng.
Cách tiến hành: cho NT tiếp xúc các bể vật liệu lọc là đá vôi, magiezit, đá hoa cương,
đôlômit,… kích thước hạt 3-8 cm với tốc độ phụ thuộc vào vật liệu nhưng không quá 5m3/h và
23
thời gian tiếp xúc không quá 10 phút, nước thải có thể chuyển động ngang hoặc đứng trong bể
lọc.
5.2.4. Dùng khí thải, khói từ lò hơi để trung hòa NT chứa kiềm
Đây là biện pháp khá kinh tế để trung hòa NT chứa kiềm vì khí từ ống khói cháy tốt
thường chứa khoảng 14% CO2.
5.3. Phương pháp oxy hóa khử
Các chất bẩn trong NT công nghiệp có thể phân ra hai loại: vô cơ và hữu cơ.
Các chất hữu cơ thường là đạm, mỡ, đường, các hợp chất chứa phenol, chứa nitơ,... nên
có thể bị phân hủy vi sinh vật, do đó có thể dùng phương pháp sinh học để xử lý.
Các chất vô cơ thường là những chất không xử lý bằng phương pháp sinh học được.
Các ion kim loại nặng không thể XL bằng VSV cũng như không loại được dưới dạng cặn, chỉ
1 phần bị hấp phụ bằng BHT. Thủy ngân, asen,... còn là những chất rất độc khó XL mà còn
tiêu diệt các VSV có lợi trong NT.
5.3.1. XLNT chứa xianua bằng phương pháp oxy hóa khử
Việc lựa chọn biện pháp XLNT phụ thuộc vào tính chất lý hóa của NT. Cách thức
thường dùng là oxy hóa xianua chuyển sang dạng xianat, feri, fero, các cặn kết tủa từ những
xianua đơn giản, phức chất rồi sau đó tách khỏi nước thải bằng phương pháp lắng hoặc lọc.
Cần ưu tiên lựa chọn biện pháp oxy hóa xianua độc thành xianat không độc vì đây là
biện pháp tốt nhất. Ở đây, nhóm CN- bị phân hủy hoàn toàn và nước sẽ không nhiễm bẩn trở
lại bởi các chất xianua.
Một số các chất hay dùng:
1) Dùng hypoclorit:
+ để oxy hóa xianua đơn giản, tan độc: CN- + OCl- CNO- + Cl-
+ để oxy hóa xianua phức hợp, tan, độc
2) Dùng clo lỏng trong môi trường kiềm:
+ để oxy hóa xianua đơn giản, tan độc: CN- + Cl2 + 2OH- CNO- + Cl-+ H2O
+ để oxy hóa xianua phức hợp, tan độc:
3) Dùng permanganat:
+ để oxy hóa xianua đơn giản, tan độc:
+ để oxy hóa xianua phức hợp, tan độc:
Lưu ý:- quá trình oxy hóa là nhờ oxi nguyên tử mới sinh, không phải là O2 nên nếu làm
thoáng thì xianua không thể bị oxy hóa được mà chỉ một phần bị thổi đi mà thôi.
24
5.3.2. XLNT chứa crom bằng phương pháp oxy hóa khử
-Nguyên tắc: chuyển Cr6+ sẽ biến về Cr3+, tiếp đó tách ở dạng hidroxit kết tủa.
-Các chất khử có thể dùng: Na2S, Na2SO3, NaHSO3, FeSO4, SO2, khói chứa khí SO2,...
-Các phản ứng chuyển Cr6+ về Cr3+:
Cr2O7
2- + 3S2- + 14H+ 2Cr3+ + 3S0 + 7H2O
Cr2O7
2- + 3HSO3
- + 5H+ 2Cr3+ + 3SO4
2- + 4H2O
Cr2O7
2- + 6Fe2- + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Nếu dùng nước Na2S thì trong dung dịch Na2S bị thủy phân mạnh và tạo kết tủa
Cr(OH)3 nên không cần thêm vôi: S2- + 2H2O H2S + 2OHNếu
dùng NaHSO3, FeSO4 thì cần cho thêm vôi sữa (hoặc loại kiềm nào đó) để kết tủa
Cr(OH)3.
-Công nghệ xử lý như sau: Đầu tiên NT được điều hòa lưu lượng và nồng độ. Sau đó
kiểm tra pH nếu thấy pH > 4 cần điều chỉnh sao cho pH 2-4 trước khi thực hiện phản ứng khử,
đồng thời cần xác định lượng Cr6+ để tính toán lượng chất khử ( thường dùng gấp 1,25 lần
lượng tính toán theo lý thuyết).
Chất khử thường được chuẩn bị dưới dạng dung dịch 10% và cho vào bể phản ứng nhờ
thiết bị định lượng. Thời gian khuấy trộn bể phản ứng dưới 30 phút, sau khi phản ứng khử kết
thúc cho vôi sữa vào ( được chuẩn bị với nồng độ khoảng 2,5%) cho đạt pH 9, tiếp tục khuấy
khoảng 3-5 phút sau đó cho NT sang bể lắng với thời gian khoảng 2h.
5.3.3. Phương pháp oxy hóa điện hóa
Được dùng để xử lý NT với mục đích phân hủy các chất độc trong NT hoặc thu hồi các
kim loại quí trên điện cực.
Áp dụng: Xử lý NT các phân xưởng mạ niken, mạ bạc, các nhà máy làm giàu kim loại,
phân xưởng tẩy rửa gỉ kim loại.
Ví dụ: trên cực catot có thể thu hồi khoảng 60-70% đồng trong NT chứa các hợp chất
đồng xianua bằng oxy hóa điện hóa.
Ví dụ: điện phân các dung dịch chứa sắt sunfat và axit sunfuaric tự do bằng màng trao
đổi anion sẽ phục hồi tới 80-90 % axit sunfuaric và thu hồi đwọc bột sắt với lượng 20-50
kg/m3 dung dịch.
Nếu dùng phương pháp điện phân, NT sau xử lý có thể dùng lại để chuẩn bị cho các
dung dịch mạ và dung dịch axit sunfuaric có thể dùng lại cho các quá trình điện phân sau. Theo

kinh nghiệm các nghiên cứu và thực tế cho thấy: nếu NT chứa xianua với nồng độ lớn hơn 1g/l
dùng phương pháp điện phân sẽ rẻ tiền hơn so với phương pháp dùng hóa chất.

Không có nhận xét nào:

Đăng nhận xét