intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quy trình xử lý và tái sử dụng chất thải từ quá trình mài đá trong sản xuất đá nhân tạo

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:97

114
lượt xem
20
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “Nghiên cứu quy trình xử lý và tái sử dụng chất thải từ quá trình mài đá trong sản xuất đá nhân tạo’’ là rất cấp thiết với mục đích nghiên cứu phương pháp xử lý và tái sử dụng chất thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu quy trình xử lý và tái sử dụng chất thải từ quá trình mài đá trong sản xuất đá nhân tạo

  1. MỤC LỤC 1
  2. DANH MỤC BẢNG Số hiệu  Tên bảng Trang bảng Hàm lượng phèn để  xử  lý nước theo hàm lượng chất  Bảng 1.1 8 rắn của nước thải Tiêu chuẩn của nước thải sau xử  lý với mục đích   Bảng 1.2 tái sử  dụng trong sản xuất quá trình mài hoàn thiện  14 sản phẩm ốp lát nhân tạo Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của bột đá thải 19 Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật của cát vàng 19 Bảng 1.5 Các thông số kỹ thuật của chất tạo bọt 20 Bảng 1.6 Các thông số kỹ thuật của xi măng 21 Các thông số kỹ thuật cơ bản của phụ gia hóa dẻo  Bảng 1.7 22 polycacboxylat Bảng 1.8 Một số thông số kỹ thuật của gạch bê tông bọt  23 So sánh một số tiêu chí của hai phương pháp tạo hình  Bảng 1.9 24 sản phẩm Giá trị hệ số  α theo độ ẩm của mẫu gạch bê tông bọt  Bảng 2.1 35 thực nghiệm Sự phân bố kích thước hạt chất rắn lơ lửng trong Bảng 3.1 38  nước thải Kết quả phân tích một số thông số kỹ thuật của Bảng 3.2 39 nước thải Bảng 3.3 Sự phân bố kích thước hạt của bột đá thải 41 Tiêu chuẩn của nước thải sau xử  lý để  tái sử  dụng  Bảng 3.4 43 trong quá trình mài đá ốp lát nhân tạo Sự  phân bố  kích thước hạt của các mẫu nước thải  Bảng 3.5 44 trước khi xử lý
  3. Ảnh hưởng của TSS đến hiệu suất của quá trình xử lý  Bảng 3.6 45 nước thải Ảnh hưởng của sự  phân bố  kích thước hạt lơ  lửng   Bảng 3.7 48 trong mẫu nước thải đến hiệu suất xử lý Sự  phân bố  kích thước dải hạt của mẫu nước thải   Bảng 3.8 50 trước khi xử lý Sự  phân bố kích thước hạt của các mẫu nước sau xử  Bảng 3.9 52 lý Ảnh hưởng của tỷ lệ hóa chất xử lý nước thải PNC và  Bảng 3.10 PAA đến TSS của mẫu nước thải sau xử  lý  ở  TSS   53 đầu vào 6500 mg/l Ảnh hưởng của tỷ lệ hóa chất xử lý nước thải PNC và  Bảng 3.11 PAA đến TSS của mẫu nước thải sau xử  lý  ở  TSS   54 đầu vào 9200 mg/l Ảnh hưởng của tỷ lệ hóa chất xử lý nước thải PNC và  Bảng 3.12 PAA đến TSS của mẫu nước thải sau xử  lý  ở  TSS   55 đầu vào 12300 mg/l Ảnh hưởng của tỷ lệ hóa chất xử lý nước thải PNC và  Bảng 3.13 PAA đến pH của mẫu nước thải sau xử lý ở TSS đầu   56 vào 9200 mg/l Lựa chọn tỷ  lệ  hóa chất keo tụ  và trợ  lắng theo TSS  Bảng 3.14 59 đầu vào của  mẫu nước thải Ảnh hưởng của tổng số Coliform trong nước mài đến  Bảng 3.15 chất lượng bề  mặt đá  ốp lát theo thời gian lưu kho – 60 bảo quản Sự   phân   bố   kích  thước   hạt   của   03   mẫu  nước   thải   Bảng 3.16 61 trước khi xử lý Bảng 3.17 Tỷ lệ các hóa chất xử lý mẫu nước thải 61 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của các mẫu nước  Bảng 3.18 62 sau khi xử lý Bảng 3.19 Tỷ lệ hóa chất xử lý nước thải tối ưu theo đặc điểm  62
  4. của hàm lượng và kích thước cặn lơ lửng của mẫu  nước đầu vào Tính toán chi phí xử lý nước thải bao gồm cả khấu  Bảng 3.20 63 hao thiết bị xử lý ́ ̣ ̀ ợi của việc tái sử dụng nước  Tính toán gia tri lam l Bảng 3.21 63 thải sau xử lý Khối lượng nước cần thêm vào bột đá có độ ẩm đầu  Bảng 3.22 vào thay đổi để thu được hỗn hợp bột đá thải có độ  65 ẩm khác nhau % Công thức cấp phối của bê tông tươi khi thay đổi tỷ lệ  Bảng 3.23 67 bột đá thải Công thức cấp phối để sản xuất gạch BTB mác D700  Bảng 3.24 70 với hàm lượng  xi măng khác nhau Công thức cấp phối để sản xuất gạch BTB mác D800  Bảng 3.25 70 với hàm lượng xi măng khác nhau Công thức cấp phối để sản xuất gạch BTB mác D900  Bảng 3.26 71 với hàm lượng  xi măng khác nhau Công thức cấp phối để sản xuất gạch BTB mác  Bảng 3.27 71 D1000 với hàm lượng xi măng khác nhau Kết quả phân tích tỷ trọng khi khô và cường lực nén  Bảng 3.28 của các mẫu gạch có công thức cấp phối theo mác  72 D700 Kết quả phân tích tỷ trọng khi khô và cường lực nén  Bảng 3.29 73 của các mẫu gạch có công thức cấp phối mác D800 Kết quả  phân tích tỷ  trọng khi khô và cường lực nén  Bảng 3.30 của các mẫu gạch có công thức cấp phối theo mác  73 D900 Kết quả  phân tích tỷ  trọng khi khô và cường lực nén  Bảng 3.31 của các mẫu gạch có công thức cấp phối theo mác  74 D1000 Bảng 3.32 Công thức cấp phối tối ưu cho gạch BTB  ở mác gạch  75
  5. khác nhau Công thức cấp phối của gạch BTB mác D800 với tỷ  Bảng 3.33 76 lệ phụ gia giảm nước khác nhau Ảnh hưởng của tỷ lệ phụ  gia giảm nước đến một số  Bảng 3.34 77 thông số kỹ thuật của gạch bê tông bọt mác D800 Công thức cấp phối của gạch bê tông bọt mác D800 ở  Bảng 3.35 78 một số tỷ lệ  phụ gia giảm nước khác nhau Một số  thông số  kỹ  thuật của gạch bê tông bọt mác  Bảng 3.36 79 D800 ở một số tỷ lệ phụ gia giảm nước khác nhau Bảng 3.37 Bảng dự kiến công suất và doanh thu dự kiến 83 Bảng 3.38 Bảng tính toán hiệu quả kinh doanh của dự án 84
  6. DANH MỤC HÌNH Số hiệu hình  Tên hình Trang vẽ Sơ đồ công nghệ quy trình thu hồi và xử lý sơ bộ  Hình 1.1 chất thải từ quá trình mài sản phẩm đá ốp lát nhân  3 tạo Hình 1.2 Quy trình sản xuất gạch bê tông bọt 25 Hình 3.1 Hàm lượng TSS của một số mẫu nước thải 37 Hình 3.2 Hình ảnh một số mẫu nước thải chưa xử lý 39 Hàm ẩm của một số mẫu bột đá thải sau khi qua  Hình 3.3 40 máy ép bùn Kết quả phân tích giá trị pH của một số mẫu bột đá  Hình 3.4 42 thải TSS của các mẫu nước thải trước và  sau xử lý với  Hình 3.5 45 TSS đầu vào khác nhau ̉ Anh h ưởng cua ham l ̉ ̀ ượng căn l ̣ ơ lửng cua n ̉ ươc ́ Hình 3.6 sau xử ly đên đô bong cua san phâm đa ôp lat sau khi ́ ́ ̣ ́ ̉ ̉ ̉ ́ ́ ́   47 maì Ảnh hưởng của kích thước hạt chất rắn lơ lửng  Hình 3.7 48 đến hàm lượng chất rắn của nước thải sau xử lý Ảnh hưởng của sự phân bố kích thước hạt chất rắn  Hình 3.8 lơ lửng đến độ bóng của bề mặt sản phẩm đá sau  51 khi mài hoàn thiện Ảnh hưởng của nồng độ clo đến tổng số Coliforms  Hình 3.9 57 trong mẫu nước Ảnh SEM bề mặt mẫu đá ốp lát mẫu MĐ5 sau 4  Hình 3.10 tuần không bị mốc và mẫu MĐ1 sau 4 tuần bị mốc  60 với độ phóng đại 500 lần
  7. Quy trình phân tán bột đá thải trong nước bằng  Hình 3.11 64 thiết bị khuấy trộn cơ học Khối lượng thể tích của gạch BTB theo công thức  Hình 3.12 68 cấp phối khác nhau Ảnh hưởng của hàm lượng bột đá thải đến cường  Hình 3.13 68 lực nén của gạch BTB Ảnh hưởng của quy trình dưỡng hộ gạch bê tông  Hình 3.14 bọt đến tỷ trọng khi khô của mẫu gạch bê tông bọt  80 mác D800 Ảnh hưởng của quy trình dưỡng hộ gạch bê tông  Hình 3.15 bọt đến cường lực nén của mẫu gạch bê tông bọt  82 mác D800
  8. DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ BOD5 Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngày (Biochemical Oxygen Demand) COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) CPSX Chi phí sản xuất BTP Bán thành phẩm BTB Bê tông bọt KPH Không phát hiện TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam PAA Polyme anionic (polyacrylamit) PNC Poly nhôm clorua SEM Ảnh hiển vi điện tử quét SP Sản phẩm %KL Phần trăm theo khối lượng VLXDKN Vật liệu xây dựng không nung TSS Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng
  9. MỞ ĐẦU Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, cùng với sự phát triển kinh  tế ­ xã hội, ngày càng có nhiều nhà máy và khu công nghiệp tập trung được đưa   vào hoạt động tạo ra một khối lượng sản phẩm công. Song song với tốc độ phát   triển nhanh của ngành công nghiệp, khối lượng chất thải công nghiệp phát sinh  cũng rất lớn, do đó, việc nghiên cứu xử lý chất thải công nghiệp luôn được chính  phủ, các cơ quan ban ngành và các nhà khoa học quan tâm.  Việc lựa chọn phương pháp xử  lý chất thải phụ  thuộc vào đặc điểm của  chất thải của các ngành sản xuất. Đối với nước thải, các biện pháp xử lý thường   được sử  dụng bao gồm: phương pháp xử  lý cơ  học, phương pháp xử  lý hóa lý   (keo tụ, …), phương pháp xử  lý sinh học và phương pháp xử  lý hóa học. Trên  thực tế quá trình xử lý nước thải đạt hiệu quả cao, thường kết hợp các phương   pháp  xử   lý  nước  thải  trên.  Ví  dụ,  nước  thải từ   ngành  công nghiệp  dệt  may  thường xử lý bằng phương pháp xử lý cơ học (lọc) kết hợp xử lý hóa lý (keo tụ),   và phương pháp xử  lý sinh học. Đối với chất thải rắn của ngành công nghiệp,  phương pháp xử  lý chủ  yếu là chôn lấp và tái chế, tái sử  dụng để  sản xuất vật  liệu xây dựng. Ngành công nghiệp sản xuất đá  ốp lát nhân tạo với nguyên liệu sản xuất  chủ  yếu là cốt liệu thạch anh  ở dạng hạt (chiếm khoảng 90% KL) và chất kết   dính đi từ  nhựa polyeste không no (khoảng 10% KL). Khối lượng chất thải lớn   nhất từ quá trình mài BTP đá ốp lát nhân tạo bao gồm nước thải và bột đá. Theo  số  liệu thống kê, trong một ngày sản xuất, ba dây chuyền đang hoạt động tại   Công ty Cổ phần Vicostone thải ra khoảng 4800 m3 nước thải/ngày và khoảng 30  m3  bột đá thải (độ   ẩm 30%)/ngày. Khối lượng bột đá thải từ  quá trình sản xuất  đá  ốp lát nhân tạo với thành phần chủ  yếu là thạch anh có kích thước hạt mịn,  nếu không được xử  lý có thể  thâm nhập vào môi trường không khí  ở  dạng bụi   hoặc   các   chất   khí   được   phân   hủy   từ   các   hợp   chất   hữu   cơ   như:   CO 2,   CO,  CH4….sẽ theo đường hô hấp đi vào cơ  thể con người và sinh vật. Nước thải từ  quá trình mài BTP đá  ốp lát nhân tạo xả  ra môi trường có thể  thâm nhập vào   mạch nước ngầm và theo đường tiêu hóa có thể   ảnh hưởng đến sức khỏe con   người và thủy sinh với các hàm lượng kim loại, vi sinh vật có trong nguồn nước.   Trong bối cảnh nêu trên, đề tài “Nghiên cứu quy trình xử lý và tái sử dụng chất   thải từ quá trình mài đá trong sản xuất đá nhân tạo’’ là rất cấp thiết với mục  đích nghiên cứu phương pháp xử lý và tái sử dụng chất thải từ quá trình sản xuất  đá ốp lát nhân tạo. 10
  10. Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về chất thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo 1.1.1. Đặc điểm của chất thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo Quá trình gia công mài sản phẩm đá ốp lát nhân tạo được mô tả trong hình 1.1. Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ quy trình thu hồi và xử lý sơ bộ chất thải từ quá trình   mài sản phẩm đá ốp lát nhân tạo Mô tả  quy trình: Nước cấp được đưa vào dây chuyền mài để  thực hiện mài  BTP đá nhân tạo cho tới khi độ  bóng bề  mặt đạt yêu cầu. Hỗn hợp nước chứa   bột đá thải sau khi mài sẽ  theo đường  ống, rãnh thoát nước về  hệ  thống gom.  Tại hệ  thống gom, nước thải và bột đá sẽ  được tách lọc sơ  bộ  bằng phương   pháp lắng, sau đó phần nước thải phía trên được bơm lên máy lọc khung bản để  lọc tách bước hai để  thu được bột đá và nước thải. Trong quá trình mài, nước   11
  11. được sử dụng để dập bụi, tản nhiệt cho quá trình mài sinh ra. Lượng nước này   cần đủ lớn để đảm bảo toàn bộ  bột đá được mài ra sẽ  được cuốn đi, đồng thời  đảo bảo bề  mặt đá bóng, không biến đổi chất lượng (độ  bóng, biến màu…).  Lượng nước thải ra từ  quá trình mài lớn tương đương với lượng nước cấp cho  quá trình mài do lượng nước thất thoát và bay hơi không nhiều. Bên cạnh đó, khối lượng bột đá thải từ quá trình mài sản phẩm đá ốp lát lớn,  do đá bán thành phẩm trước khi mài có chiều dày 21,5­22 mm, sau khi mài, chiều  dày của tấm đá giảm xuống 20,00 ­20,08 mm. Theo số liệu thống kê, trong một   ngày sản xuất của Công ty cổ phần Vicostone với sản lượng sản xuất đá ốp lát   nhân tạo khoảng 1200 tấm/ ngày sẽ  thải ra khoảng 4800 m3 nước thải và 30 m3  bột đá thải có độ ẩm khoảng 30%. Như  vậy, chất thải từ  quá trình mài sản phẩm đá ốp lát nhân tạo sau khi đã   qua   hệ  thống xử  lý sơ  bộ  sẽ  được tách thành hai phần chính là bột đá với độ   ẩm   ~30% và nước thải có chứa TSS là hỗn hợp thạch anh cùng với các thành phần   khác  sử  dụng trong quá trình sản xuất đá  ốp lát nhân tạo như  bột màu vô cơ, nhựa   polyeste không no đã đóng rắn và một số phụ gia khác [5]. 1.1.2. Ảnh hưởng của chất thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo Khối lượng nước thải lớn từ quá trình mài sẽ làm ô nhiễm nguồn nước trong   tự  nhiên  ảnh hưởng đến khả  năng tồn tại của các loài thủy sinh và con người.  Một số thành phần hữu cơ  trong nước thải có thể  phân hủy rả  các khí độc như  CO2, CO, CH4…, gây ô nhiễm môi trường không khí [16, 19, 25] . Thêm vào đó,  với thể tích nước cấp mới rất lớn ~ 4.800 m 3/ngày, nếu không tái sử dụng sẽ gây  lãng phí nguồn tài nguyên nước và không đảm bảo việc phát triển bền vững của  doanh nghiệp. Bột đá thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo, nếu sử dụng để san lấp,   có thể ảnh hưởng đến nguồn nước tại khu vực san lấp bằng bột đá thải này [18].   Ngoài ra, bột đá thải có kích thước rất nhỏ, mịn (95% khối lượng bột đá thải có   kích thước hạt ≤ 0,45 µm), vì vậy, việc sử dụng khối lượng bột đá thải với mục   12
  12. đích san lấp sẽ  không đảm bảo cấp phối. Với các  ảnh hưởng của chất thải từ  quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo, việc nghiên cứu xử lý và tái sử dụng là yêu  cầu cấp thiết cả về khía cạnh môi trường và kinh tế đối với doanh nghiệp, đặc   biệt là doanh nghiệp nằm trong khu công nghệ cao. 1.1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Nước thải từ  quá trình sản xuất đá  ốp lát nhân tạo có chứa một lượng hạt   thạch anh có tỷ  trọng cao hơn nước (tỷ  trọng của thạch anh 2,65 kg/m 3), do đó,  các hạt có kích thước lớn có khả năng lắng tốt. Tuy nhiên, khoảng 25 ­ 30% khối  lượng các hạt có trong nước thải là các hạt nhỏ mịn với kích thước hạt ≤ 1,0 µm,  các hạt hày ở dạng huyền phù, rất khó lắng, vì vậy sẽ sử dụng phương pháp keo  tụ  để  xử  lý khối lượng hạt có kích thước nhỏ, mịn này. Ngoài ra, việc sử  dụng  các chất trợ lắng để tăng tốc độ lắng của các hạt chất rắn lơ lửng có trong nước   thải để  đáp  ứng yêu cầu về  tốc độ  cung cấp nước thải sau xử  lý phù hợp với  tiến độ sản xuất cần được nghiên cứu.  Bột đá thải với thành phần chủ  yếu là thạch anh có kích thước hạt mịn, độ  ẩm 30% được nghiên cứu tái sử dụng làm chất độn trong công thức cấp phối sản   xuất gạch bê tông bọt, thân thiện môi trường. Như vậy, mục tiêu nghiên cứu của đề tài bao gồm: ­ Nghiên cứu đặc điểm của các chất thải từ  quá trình sản xuất đá  ốp lát nhân  tạo. ­ Nghiên cứu các yếu tố  ảnh hưởng đến hiệu quả  xử  lý nước thải và tìm ra tỷ  lệ hóa chất xử lý nước thích hợp để chất lượng nước sau xử lý có các chỉ tiêu   kỹ  thuật phù hợp với QCVN40: 2011 và tiêu chuẩn nước tuần hoàn sử  dụng  trong quá trình mài BTP đá ốp lát nhân tạo. ­ Nghiên cứu tái sử dụng bột đá thải từ quá trình sản xuất đá ốp lát nhân tạo   trong sản xuất gạch bê tông bọt với các chỉ  tiêu kỹ  thuật đáp  ứng tiêu chuẩn   TCXDVN 316: 2004. 13
  13. 1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp 1.2.1. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp hiện nay Trên thế giới cũng như tại Việt Nam hiện nay đã và đang áp dụng rất nhiều  công nghệ xử lý nước thải công nghiệp cũng như  nước thải sinh hoạt. Việc lựa  chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp dựa vào nhiều yếu tố ảnh hưởng khác   nhau trong đó bao gồm đặc điểm của nguồn nước thải cũng như  mục đích  ứng  dụng   tái sử dụng của nước thải sau khi xử lý. Ngoài ra, sự  lựa chọn công nghệ  xử  lý   nước thải còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như  hiệu quả xử lý, chi phí xử  lý.   Một số phương pháp xử lý nước thải được áp dụng hiện nay trên thế giới và tại   Việt Nam như sau [14]. 1.2.1.1. Phương pháp xử lý cơ học Phương pháp xử lý cơ học thường chỉ áp dụng để loại bỏ các chất thải dạng  rắn có kích thước hạt xác định hoặc những kim loại hay ion kim loại có trong   nước thải. Phương pháp này sẽ  không loại bỏ  được các vi khuẩn, vi sinh vật   trong nước thải. Thông thường, phương pháp xử  lý cơ  học được áp dụng cho  giai đoạn đầu của các phương pháp xử  lý khác như  phương pháp xử lý sinh học  hay hóa học để làm tăng hiệu quả của các phương pháp này [9, 17]. Các phương pháp xử lý cơ học bao gồm: a) Song chắn rác: Sử dụng song chắn rác hoặc lưới chắn rác để loại bỏ các tạp  vật có kích thước lớn để  giảm hiện tượng tắc nghẽn trong quá trình bơm vận  chuyển nước thải trong quá trình xử lý. b) Bể  điều hòa: Dùng để  duy trì sự   ổn định của dòng chảy nước thải, khắc   phục những vấn đề của vận hành do sự dao động của lưu lượng dòng nước thải   gây ra và nâng cao hiệu suất của quá trình xử lý. Lợi ích của bể điều hòa là làm  tăng hiệu quả của quá trình xử  lý sinh học do hạn chế quá tải về  lưu lượng và  hàm lượng chất hữu cơ; chất lượng nước thải sau xử lý ổn định, giảm diện tích  bể lọc và tăng hiệu suất lọc. c) Bể lắng cát: Được sử dụng để loại bỏ các tạp chất dạng huyền phù ra khỏi  nước thải. Theo chức năng, bể lắng được phân thành bể lắng sơ cấp và bể lắng  14
  14. thứ   cấp.   Bể lắng sơ  cấp thường được đặt ở  trước bể  xử  lý sinh học để  loại bỏ  các tạp   chất có thể lắng hoặc nổi. Bể lắng thứ cấp thường được đặt sau bể  xử  lý sinh  học. d) Lọc: Phương pháp lọc thường được dùng để  loại bỏ  các tạp chất có kích  thước nhỏ  khỏi nước thải mà bể  lắng không thể  loại chúng ra được. Phương  pháp   là   quá trình tách các hạt rắn ra khỏi pha lỏng bằng cách cho dòng chất lỏng chảy  qua lớp ngăn xốp, khi đó các hạt rắn sẽ  bị  giữ  lại. Vật liệu lọc có thể  là các   dạng vách (làm bằng tấm thép có đục lỗ  và các loại vải khác nhau như: thủy   tinh, amiang, sợi..) hoặc dạng hạt (thạch anh, cát, than cốc)…. e) Đông  tụ   và  keo  tụ:  Quá  trình lắng chỉ   có  thể   tách được  các  hạt rắn  ở   dạng huyền phù, nhưng không tách được các chất thải ở dạng keo và hòa tan vì   chúng là các hạt rắn có kích thước rất nhỏ. Để  tách được các hạt rắn có kích   thước rất nhỏ này một cách hiệu quả cần tăng kích thước của chúng nhờ  sự tác   động   tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt nhằm tăng vận tốc   lắng.Để  khử  các hạt keo rắn bằng trọng lượng cần theo hai bước: bước 1 là   trung hòa điện  tích của chúng (quá trình đông tụ); bước 2 là liên kết chúng lại   với nhau (quá trình keo tụ).  1.2.1.2. Phương pháp sinh học   Phương pháp sinh học dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy   các chất hữu cơ  gây nhiễm bẩn trong nước thải. Các vi sinh vật sử  dụng các   chất hữu cơ  và một số  khoáng làm chất dinh dưỡng và tạo năng lượng. Chúng   nhận   các   dinh dưỡng để  xây dựng tế  bào, sinh trưởng, sinh sản nên sinh khối của chúng   tăng lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy  hoá sinh hóa. Nước thải được xử  lý bằng phương pháp sinh học sẽ  được đặc  trưng bằng chỉ tiêu COD (nhu cầu oxy hóa học) và BOD5 (nhu cầu oxy sinh hóa  sau 5 ngày).  15
  15. Phương pháp xử  lý sinh học được phân thành hai loại chính là phương pháp  hiếu khí (phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện có oxy) và phương pháp  kỵ khí (phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy) [10, 20, 24]. 1.2.1.3. Phương pháp hóa học và hóa lý  Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý bao gồm: a) Phương pháp đông tụ: Tương tự  phương pháp đông tụ  trong phần 1.2.1.1:  Để  tăng tốc độ  lắng các chất lơ  lửng có kích thước nhỏ  phân tán  ở  dạng keo   hoặc   hòa   tan,   người   ta   thường   sử   dụng   phương   pháp   đông   tụ.   Các   chất   đông   tự  thường sử dụng là phèn nhôm, sắt sunfat, hợp chất polyme nhôm clorit [8, 10, 21]. b) Phương pháp trung hòa: Khi nước thải có tính axit hoặc tính kiềm, thường  dùng phương pháp trung hòa để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực ở các công trình   thoát   nước   và   tránh   cho   các   quá   trình   xử   lý   sinh   hóa   sau   này   bị   phá   hủy.   Để  trung hòa nước thải có tính axit, thường dung các hóa chất trung hòa như:  CaO,   CaCO3,   Na2CO3,  MgCO3….   Để   trung   hòa   nước   thải  có   tính  chất  kiềm,  thường sử dụng các axit như HCl; H2SO4 loãng… c) Phương pháp oxy hóa – khử: Phương pháp oxy hóa khử thường được sử dụng để tách lọc các hợp chất vô  cơ như ion clo (Cl­); ion xianua (CN­), ion crom (Cr+6)…. 1.2.2. Xử lý nước thải theo phương pháp đông tụ ­ keo tụ 1.2.2.1. Chất keo tụ a) Chất keo tụ phèn nhôm sunfat Công thức hóa học của nhôm sunfat là Al2(SO4)3.18H2O, đây là chất keo tụ  được sử dụng phổ biến nhất tại Việt Nam. Cơ chế keo tụ của phèn nhôm: Khi dùng phèn nhôm làm chất keo tụ sẽ xảy ra   phản ứng thuỷ phân: Al2(SO4)3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 6H+ +3SO42­ Hàm lượng phèn để  xử  lý nước đục lấy theo hàm lượng chất rắn đầu vào như  sau: 16
  16. Bảng 1.1: Hàm lượng phèn để xử lý nước theo hàm lượng chất rắn của nước  thải [12,14] Hàm lượng chất rắn trong  Hàm lượng phèn nước  (mg/l)  (mg/l)  100 25 – 35 101 – 200 30 – 40 201 – 400 35 – 45 401 – 600 45 – 50 601 – 800 50 – 60 801 – 1000 60 – 70 1001 – 1500 70 ­ 80 Những lưu ý khi sử dụng phèn nhôm: pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là  khoảng 5,5 – 7,5 và nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 – 40oC. Ngoài ra, cần  chú ý đến các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng  phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng [8, 9]. Ưu nhược điểm khi sử dụng phèn nhôm [9, 10] Ưu điểm: Về mặt năng lực keo tụ ion nhôm và  sắt(III), nhờ điện tích 3+, có  năng lực keo tụ thuộc loại cao nhất (quy tắc Shulz­Hardy) trong số các loại muối  ít độc hại mà loài người biết. Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị  trường với giá   thành thấp. Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản,  dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi. Nhược điểm: Làm giảm đáng kể độ  pH, phải dùng NaOH để  hiệu chỉnh lại độ  pH dẫn đến chi phí sản xuất tăng. Khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng   keo tụ  bị phá huỷ làm nước đục trở  lại. Phải dùng thêm một số phụ  gia trợ  keo  tụ và trợ lắng. Hàm lượng Al dư trong nước lớn hơn so với khi dùng chất keo tụ  khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với (0,2 mg/l). Khả năng loại bỏ các chất hữu  cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế.  Ngoài ra, có thể làm  tăng lượng SO42­ trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật. 17
  17. b) Chất keo tụ poly nhôm clorua (PNC) Một trong những chất keo tụ thế hệ mới, tồn tại dưới dạng polyme vô cơ là  poly nhôm clorua, thường viết tắt là PNC (hoặc PNCl). PNC có những  ưu điểm   vượt trội hơn so với các loại phèn nhôm, phèn sắt trong xử  lý nước cấp, xử  lý   nước, do vậy PNC đã được sản xuất với lượng lớn và sử  dụng rộng rãi để thay   thế phèn nhôm, phèn sắt  [10, 13]. + Tính chất: PNC có công thức tổng quát là  [Al2(OH)nCl6.nxH2O]m (trong đó   m ≤ 10, n ≤ 5); PNC thương mại ở dạng bột thô màu vàng nhạt hoặc vàng đậm,  dễ tan trong nước và kèm theo tỏa nhiệt, dung dịch trong suốt.  + Cơ chế keo tụ của PNC     ­ Thông thường khi keo tụ  chúng ta hay dùng muối clorua hoặc sunfat của   Al(III) hoặc Fe(III). Khi đó, do phân li và thuỷ  phân ta có các dạng tồn tại trong   nước: Al3+, Al(OH)2+, Al(OH) phân tử  và Al(OH)4­, ba hạt polyme: Al2(OH)24+,  Al3(OH)45+,   Al13O4(OH)247+ và   Al(OH)3    rắn.   Trong   đó   Al13O4(OH)247+ gọi   tắt   là  Al13 là tác nhân gây keo tụ chính và tốt nhất.    ­ Với Fe(III) ta có các dạng tồn tại trong nước: Fe 3+, Fe(OH)2+, Fe(OH) phân tử  và Fe(OH)4­, ba hạt polyme: Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+ và Fe(OH)3 rắn.    ­ Khi sử  dụng PNC quá trình hoà tan sẽ tạo các hạt polyme Al13, với điện tích  vượt trội (7+), các hạt polyme này trung hoà điện tích hạt keo và gây keo tụ   rất mạnh, ngoài ra tốc độ  thuỷ  phân của chúng cũng chậm hơn Al 3+ rất nhiều,  điều này tăng thời gian tồn tại của chúng trong nước nghĩa là tăng khả  năng keo  tụ của chúng lên các hạt lơ lửng cần xử lí, giảm thiểu chi phí hoá chất. Ngoài ra,  vùng   pH   hoạt động của PNC cũng lớn gấp hơn 2 lần so với phèn nhôm và phèn sắt, điều  này làm cho việc keo tụ bằng PNC dễ áp dụng hơn. Hơn nữa, do kích thước hạt   polyme lớn hơn nhiều so với Al3+ (cỡ 2 nm so với nhỏ hơn 0,1 nm) nên bông keo  tụ hình thành cũng to và chắc hơn, thuận lợi cho quá trình lắng tiếp theo.  + Cơ chế hình thành Al13: Trong nước Al3+ có số  phối trí 4 và 6, khi đó khả  năng tồn tại dưới dạng tứ  diện Al(OH)4­ hay còn gọi là tế bào T4, hoặc bát diện Al(OH)­4(H2O)2­ Tế bào T4  18
  18. này là mầm để hình thành cái gọi là cấu trúc Keggin với tâm là tế bàoT4 và 12 bát   diện bám xung quanh, khi đó ta có cấu trúc  ứng với công thức Al12AlO4(OH)247+.  Người ta cho rằng khi cho kiềm vào dung dịch Al 3+, khi ion Al3+ tiếp xúc với các  kiềm thì đó là lúc hình thành các tế bào T4. Tiếp theo các bát diện vây quanh T4   tạo Al13, như vậy có thể coi bước tạo T4 là bước quyết định trong công nghệ chế  tạo Al13 thành phần chính của PNC. + Phương pháp sử  dụng: Sản phẩm dạng lỏng có thể  sử  dụng trực tiếp hoặc   loãng 10 lần rồi mới sử dụng, dạng đặc phải loãng thành ra dung dịch 5 – 10% sẽ  cho hiệu quả keo tụ tốt nhất. + Ưu điểm của PNC so với nhôm sunfat    PNC có nhiều ưu điểm so với phèn nhôm sunfat và các loại phèn vô cơ khác:     ­ Hiệu quả  keo tụ  và lắng trong > 4­5 lần. Tan trong nước tốt, nhanh hơn   nhiều, ít làm thay đổi độ  pH của nước nên không phải dùng NaOH để  xử  lý và  do   đó   ít   ăn mòn thiết bị hơn.    ­ Không làm đục nước khi dùng thừa hoặc thiếu.    ­ Không cần (hoặc dùng rất ít) phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng.    ­ Hàm lượng nhôm dư trong nước nhỏ hơn so với khi dùng phèn nhôm sunfat.    ­ Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ cùng các kim loại nặng tốt hơn.    ­ Không làm phát sinh hàm lượng SO42­ trong nước thải sau xử lý là loại có độc  tính đối với vi sinh vật. + Cơ chế keo tụ          Đối với hệ phân tán có diện tích bề mặt riêng lớn (bụi trong không khí, bùn,  phù sa trong nước...) các hạt luôn có xu hướng co cụm lại tạo hạt lớn hơn để  giảm năng lượng bề  mặt. Về  nguyên tắc do độ  phân tán lớn, diện tích bề  mặt   riêng lớn, hạt keo (hạt chất rắn lơ lửng phân tán trong nước) có xu thế  hút nhau   nhờ   các   lực   bề mặt. Tuy nhiên do các hạt keo cùng loại luôn tích điện cùng dấu nên các hạt   keo luôn đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt cùng dấu theo định luật   Culong,   19
  19. xu hướng này làm hạt keo không thể hút nhau để tạo hạt lớn hơn và lắng xuống  nhờ trọng lực như những hạt không tích điện. Như vậy hạt keo càng tích điện thì  hệ keo càng bền (khó kết tủa) [10].     Hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành những tập hợp hạt   có   kích thước và khối lượng đủ  lớn để  có thể  lắng xuống do trọng lực trong thời   gian đủ  ngắn được gọi là hiện tượng keo tụ. Hiện tượng này xảy ra khi điện  tích được triệt tiêu. Hiện tượng keo tụ  có tính thuận nghịch nghĩa là hạt keo đã   keo tụ  lại có thể  tích điện trở  lại và trở  nên bền. Để  hiện tượng keo tụ  xảy ra  thường phải sử dụng các chất keo tụ. Một cách khác làm các hạt keo co cụm thành bông chất rắn lớn dễ lắng là   dùng các tác nhân thích hợp “khâu” chúng lại thành các hạt lớn hơn đủ lớn, nặng  để   lắng.   Hiện tượng này được gọi là  hiện tượng tạo bông được thực hiện nhờ  những  phân tử các chất cao phân tử tan trong nước và có ái lực tốt với các hạt keo hoặc   các hạt chất rắn nhỏ. Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, các chất có khả năng  tạo bông được gọi là các chất tạo bông hay trợ keo tụ, quá trình tạo bông là bất  thuận nghịch. 1.2.1.2. Chất trợ lắng Hóa chất trợ  keo tụ  sử  dụng trong xử lý nước cấp, xử  lý nước thải nhằm   giúp quá trình keo tụ chất rắn lơ lửng trong nước diễn ra nhanh hơn. Sự kết h ợp giữa hóa chất keo tụ  PNC, phèn nhôm, phèn sắt với hóa chất trợ  keo tụ  polyme làm  tăng kích thước hạt chất rắn lơ  lửng, tăng hiệu quả  lắng, do đó làm tăng hiệu   quả   xử   lý   chất rắn lơ lửng trong nước thải [8, 9]. Khi cho polyme vào nước sẽ xảy ra các giai đoạn: ­ Các hạt keo bị hấp phụ bởi polyme, không còn bền vững (quá trình keo tụ). ­ Các hạt keo bị  phá vỡ  sẽ  kết dính với nhau thành các cục bông nhỏ, sau đó  thành cụm to hơn và lắng được (quá trình kết bông). Polyme làm thay đổi rất ít  20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2