Đề tài : Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Chia sẻ: Phu Khanh-it | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

844
lượt xem 156
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nước là nguồn tài nguyên quý giá và cần được bảo vệ. Ngày nay, hoạt động công nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ và nhanh chóng, dân số gia tăng … làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường và đặc biệt là nuồn tài nguyên nước. Do đó, cần bảo vệ, sử dụng hợp lý nguồn nước hiện có.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài : Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

BÁO CÁO THỰC TẬP Đề tài Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 3 NỘI DUNG ................................ ................................ ................................ .......................... 4 Ưu điểm : ............................................................................................................................. 5 Ví dụ : sử dụng khói lò hơi để trung hòa nước thải dệt nhuộm ............................................... 6 Ưu điểm : làm sạch nước ...................................................................................................... 6 Thế oxy hóa của một số chất oxy hóa ................................ ................................ ................. 6 Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa ...................................................................................... 7 Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo .............................................................. 8 So sánh đặc điểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình oxy hóa........................... 10 Ví dụ ozon hóa các hợp chất kim loại .................................................................................. 13 Ozon hóa H2S ...................................................................................................................... 13 Với sắt sunfat ...................................................................................................................... 15 Với natrihydrosunfit ............................................................................................................ 15 Xử lý chất thải bằng chất khử .......................................................................................... 16 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình kết tủa .................................................... 17 Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng ......................................................................... 18 Loại các ion kim loại nặng ................................................................................................ 19 Giá trị pH của quá trình lắng các hydroxit kim loại ....................................................... 19 Ca(HCO3)2 + NaOH  CaCO3+ Na2CO3 + H2O ................................................................ 20 Các liều lượng phèn nhôm thường sử dụng và hiệu suất khử phospho của nó .............. 22 Tóm lại :................................................................................................ ............................. 23 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................ ................................ ................................ . 24 2
LỜI MỞ ĐẦU Nước là nguồn tài nguyên quý giá và cần được bảo vệ. Ngày nay, hoạt động công nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ và nhanh chóng, dân số gia tăng … làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường và đặc biệt là nuồn tài nguyên nư ớc. Do đó, cần bảo vệ, sử dụng hợp lý nguồn nước hiện có. Phương pháp xử lý cuối đường ống vẫn là phương pháp được nhiều doanh nghiệp chấp nhận. Có nhiều phương pháp xử lý nước trong đó có phương pháp hóa học. Phương pháp hóa học làm sạch nguồn nước bao gồm trung hóa, oxy hoá-khử và kết tủa. Tất cả đều liên quan đến tác chất do đó chi phí lớn.Vì thế phương pháp này để loại các chất hòa tan và trong hệ thống cấp nước khép kín. 3
NỘI DUNG A- Xử lý nước bằng phương pháp trung hòa Mục đích: nước thải chứa các axit vô cơ hay kiềm như nước thải của nhiều lĩnh vực thì cần trung hòa đ ể đưa độ pH của dung dịch nư ớc thải về pH 6.5-8.5. Việc lựa chọn các ch ất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ n ước thải Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy vào thể tích và nồng độ nước thải 1. Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải kiềm Ứng dụng: sử dụng khi trên KCN có nước thải của 1 số nhà máy chứa axit và một số nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh khuấy hoặc không có cánh khuấy ( khuấy trộn bằng không khí ). Ví d ụ : xử lý nước thải xi mạ 2. Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải Ứng dụng : trung hòa nước thải có tính axit. Hóa ch ất sử dụng là : NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Tuy nhiên tác chất rẻ nhất là sữa vôi Ca(OH)2 5-10%. Đôi khi trung hòa người ta sử dụng các chất thải khác nhau. Ví d ụ : xử lý nước thải có axit sunfuaric người ta dùng xỉ của hợp kim sắt – crom, luyên thép và luyện gang. Tác chất đư ợc chọn phụ thuộc vào thành phần và nồng độ nước thải. Có 3 dạng nước thải có tính axit: Nước thải có tính axit yếu : axit cacbonic - 4
Nước chứa axit mạnh và muối kim loại này d ễ tan trong nước như : HCl, HNO3… - Nước chứa axit mạnh nhưng muối khó tan trong nư ớc như : H2SO4… - Khi trung hòa n ước thải chứa axit sunfuric bằng sữa vôi dễ gây lắng cặn làm tắc nghẽn th ành ông , nên cần rửa chúng bằng nước sạch và cho thêm vào nước thải chất làm m ềm nư ớc hoặc tăng vận tốc dòng nước. Để trung hòa n ước thải có tính kiềm người ta sử dụng các axit hoặc khí axit, ví dụ xử lý nước thải nhà máy bia… 3. Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa Vật liệu lọc : đá vôi, magiezit, đá hoa cương, đôlômit…Dùng thiết bị lọc đứng có kích thước hạt CaCO3, hoặc đôlômit kích thước 30-80mm, chiều cao lớp lọc 0,85 -1,2m, vận tốc không được lớn h ơn 5m/s và thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn 10 phút.Vận tốc trong thiết bị nằm ngang là 1 -3 m/s. 4. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng cách dùng khí thải-khói từ lò đốt Ứng dụng : để trung hòa nước thải chứa kiềm,có thể dùng khí th ải chứa CO2,SO2…Việc d ùng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải m à tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại Ưu điểm : Độ hòa tan CO2 kém nên mức độ nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dd được - trung hòa cũng giảm xuống Tác động ăn mòn và độc hại nhỏ h ơn ion khác - 5
Giảm chi phí cho quá trình trung hòa - Ví dụ : sử dụng khói lò hơi để trung hòa nước thải dệt nhuộm CO2 + H2O + 2NaOH => Na2CO3 + 2 H2O (pH~11) Na2CO3 + CO2 + H2O => 2NaHCO3 (pH~8) B- Xử lý nước bằng phương pháp oxy hóa Mục đích : trong quá trình oxy hóa, các chất ô nhiễm độc hại chứa trong nước thải sẽ chuyển thành ch ất ít độc h ơn và được loại ra khỏi nước Ưu điểm : làm sạch nước Khuyết điểm : Phương pháp này yêu cầu chi phí hóa chất lớn, vì thế nó chỉ được ứng dụng khi chất ô nhiễm không thể loại được bằng phương pháp khác. Ví dụ xử lý xianua, hợp chất tan của Asen… Chất oxy hóa mạnh nhất là flo nhưng tính ăn mòn mạnh n ên không sử dụng trong thực tế Thế oxy hóa của một số chất oxy hóa Ch ất oxy hóa Th ế oxy hóa Chất oxy hóa Th ế oxy hóa F 3.0 KMnO4 1 .7 OH- 2.8 ClO2 1 .5 O3 2.1 Cl2 1 .4 H2O2 1.8 6
Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa Chất oxy hóa Loại chất thải Ozone - Sulfite (SO3-2), Sulfide (S-2), Fe+2 Không khí (oxy khí quyển) Khí Chlor Sulfide, Mercaptans Cyanide (CN-) Khí chlor và xút Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat) Chloride dioxide Hypochlorite natri Cyanide, chì Hypochlorite canxi Cyanide Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có Permanganate kali lưu hu ỳnh, Rotenone, formaldehyde Permanganate Mn Phenol, cyanide, h ợp chất lưu hu ỳnh, chì Hydrogen peroxide Năng lực oxy hóa tương đối của các chất oxy hóa của các chất oxy hóa ( so với Cl2) Ch ất oxy hóa Năng lực oxy hóa Chất oxy hóa Năng lực oxy hóa tương đối tương đối F 2.23 HbrO 1 .17 Gốc OH- 2.06 Cl2O2 1 .15 Nguyên tử oxy 1.78 HClO 1 .10 H2O2 1.31 Cl2 1 .00 Gốc perhyroxyl 1.25 B r2 0 .80 MnO4- 1.24 I2 0 .54 7
1- O xy hóa bằng Clo và các hợp chất của Clo Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nư ớc tạo thành axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng m ạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế b ào vi sinh vật và gây ph ản ứng với men bên trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt. Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Hoặc có thể ở dạng ph ương trình phân ly: Cl2 + H2O H+ + OCl- + Cl- Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra nh ư sau: Ca(OCl)2 + H2O CaO + 2HOCl 2HOCl 2H+ + 2OCl- Mật độ Clo : 3.17g/l dung dịch. Th eo TCXD –3 3: 1985: Lượng Clo dư ở đầu m ạng lưới tối thiểu 0,5 m g/l Theo TCXD – 33: 1985:Lượng Clo dư ở cuối mạng lưới tố i thiểu 0 ,05mg/l và không lớn hơn mức có mùi khó chịu. Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo a- Phạm vi ứng dụng Thiết bị dữ trữ clo lỏng phải được kiểm tra và đ ảm bảo tùy theo số lư ợng sản phẩm dữ trữ, do vậy phải tôn trọng quy định hướng dẫn cho thiết bị đã phân loại. Nước Javel ( hypoclorit natri ) đặc biệt được dùng khi có lý do an toàn dự trữ, ta có thể dùng khí Clo. Hypoclorit canxi có một hàm lượng Clo ho ạt tính rất cao và được dùng trước hết ở vùng không có nguồn cấp khí Clo, cũng không có dung dịch hyporit natri b- Bể tiếp xúc Thời gian tiếp xúc chủ yếu liên quan đến mục đích sử dụng, cần đạt tới 2h. Điều quan trọng là trộn dung dịch chứa clo với nước xử lý nước một cách nhanh chóng và hoàn hảo Các bể tiếp xúc cần phải sắp xếp để tránh tất cả nối tắt dòng ch ảy do 1 phần nước chảy qua bể quá nhanh không đủ tiếp xúc cần thiết nhỏ nhất 8
2- Oxy hóa bằng hydroperoxit Hydroperoxit H2O2 là một chất lỏng không màu và có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa lưu hu ỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa…Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1 mg/l Trong môi trư ờng axit và kiềm,H2O2 được ph ân hủy 2H+ + H2O2 + 2e  2 H2O 2OH- + H2O2 + 2 e  H2O + 2O2- Trong môi trư ờng axit, H2O2 chyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO2 thành HNO3, CN- thành CNO- trong môi trường kiềm. Trong dung dịch loãng , quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra chậm, nên cần có xúc tác kim lo ại có hóa trị thay đổi ( Fe2+,Cu2+,…) để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sử dụng H2O2 một cách độc lập thì hiệu quả phân hủy các CHC rất hạn chế. Hiệu quả đó tăng rất mạnh khi kết hợp H2O2 với một số tác nhân khác như: Fe2+, Fe3+, ozone hoặc bứ c xạ cực tím ( ultraviolet - UV). Tổ hợp Fe2+/ H2O2 được gọi là tác nhân Fenton; còn Fe3+/H2O2 – tác nhân tương tự Fenton. Xúc tác Fe2+ có thể dùng ở dạng muối tan (xúc tác đồng thề) hoặc ở dạng hấp phụ trên ch ất mang rắn (xúc tác dị thể). Hệ chất Fenton ( dung d ịch H2O2,xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc hại.Quá trình oxy hóa b ằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH khoảng 3-5 với có mặt xúc tác Fe,Mn2+,Cr3+ và H2O2 . Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau: Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH Fe2+ + H2O2  Fe3+ + HO¯ + OH với k2 = 76 mol-1s- 1 Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe2+ Fe3+ + H2O2  Fe2+ + H+ + HO2 với k3 < 3x10-3 mol-1s- 1 Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa CHC. Ở nhiệt độ b ình thường, phản ứng thường xảy ra với tốc độ nhanh, hằng số tốc độ khoảng 107-10 10. Ở p H thấp, phản ứng 1sẽ thuận lợi hơn, và phản ứng oxy hóa CHC sẽ tốt hơn do số lượng gốc OH tăng h ơn. Nói chung, ph ản ứng Fenton xảy ra tốt ở pH < 4. Với tác nhân tương tự Fenton (H2O2/ Fe3+), trước tiên xảy ra phản ứng khử Fe thành Fe2+ sau đó sẽ xảy ra phản ứng Fenton như ở trên. 3+ 9
So sánh đặc điểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình oxy hóa Chlorine Sodium Calcium Chlorine Bromine Ozone UV Đặc diểm Đặc điểm mong muốn đạt được hypochloride hypochloride dioxide chloride Độc tính Độc tính cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao đối với vi ở nồng độ cao sinh vật Độ hòa Phải hòa tan Th ấp Thấp Cao Cao Cao Cao N/A trong nước tan hoặc mô Độ bền Ít giảm tính Bền Hơi Tương đối Hơi không sx khi không bền diệt khuẩn không ổn bền không ổn cần bền theo thời gian định định sx khi cần sx khi cần Độc đối với Rất độc Độc Độc Độc Độc Độc Độc Không độc đối với sv vsv, không với sv độc với người bậc cao bậc cao và động vật Đồng Đồng nhất Đồng nhất Đồng Đồng Đồng nhất Tính - N/A đồng nhất nhất nhất nhất trong dung dịch Tác dụng Chỉ tác dụng Chất oxy Chất oxy Oxy hóa Cao Oxy hóa Oxy hóa - với cá với vi khuẩn chất hóa mạnh hóa mạnh chất hữu chất hữu chất khác hữu cơ cơ cơ không tác dụng với chất hữu cơ Độc tính Giữ được độ Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao ở các độc ở khoảng nhiệt độ biến thiên của nhiệt độ môi khác trường nhau Độ ăn Không ăn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn N/A mòn kim loại mạnh mạnh mạnh mòn Khả năng Có khả năng Cao Trung Trung Cao Trung Cao - khử mùi khử mùi khi bình bình bình khử trùng 10
3- Oxy hóa bằng piroluzit MnO2 Quá trình tiến hành bằng cách lọc nư ớc thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được sử dụng rộng rãi để oxy hóa As III th ành hóa trị V. 4- Ozon hóa Oxy hóa nước bằng ozon cho phép khử m àu ,vị lạ và tiệt trùng nước.Bằng phươn g pháp này ta có th ể xử lý sản phẩm dầu mỏ, sunfuahydric, các h ợp chất Asen, chất hoạt hóa bề mặt, xianua, thuốc nhuộm… Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ - 1 19, o zon hóa lỏng và có màu xanh đậm. Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l , nồng độ tối đa cho phép trong khu vực làm việc là 0.0001 mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có dộ bền cao, trong không khí, n ó phân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh. Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng độ hòa tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó . Tác động của Ozon diễn ra theo 3 hướng khác nhau : Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của phân tử oxy - Liên kết toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa với sự hình thành ozonua - Tác động xúc tác cho quá trình oxy hóa b ằng oxy, có trong không khí chứa ozon - a- Ozone phản ứng trực tiếp với chất tan Ozone khi hòa tan vào nước sẽ tác dụng với CHC (P), tạo thành dạng oxy hóa củ a chúng theo phương trình động học sau: d[P]/dt = kP [P][ O3] (5) Nhưng phản ứng trực tiếp của ozone với CHC có tính chọn lọc, tức là ozone chỉ phản ứng với một số loại CHC nh ất định. Sản phẩm của các quá trình ozone hóa trưc tiếp các ch ất vòng th ơm bằng ozone thường là các axit hữu cơ hoặc các muối của chúng. b- Ozone phản ứng với chất tan theo cơ chế gốc Theo José L. Sotelo và các đồng sự, khi tan vào nước tinh khiết, ozone sẽ phân hủy tạo thành gốc OH theo phản ứng kiểu dây chuyền. Từ các phản ứng đó, sau một số phép biến đổi, các tác giả đã thiết lập được phương trình tốc độ phân hủy ozone như sau: 11
d[O3] /dt = kA[O3] + kB[OH¯ ]1/2[O3]3/2 Trong đó, kA = 2 k22; kB = 2k25 ( k23/ k26 )1/2 Theo biểu thức trên, ở môi trường kiềm, sự phân hủy ozone tăng. Thực nghiệm cho thấy, khi oxy hóa các hợp chất đa vòng thơm (PAH) ch ỉ bằng một m ình ozone, hiệu qu ả tốt khi p H = 7 – 12. Như vậy, CHC có thể bị phân hủy bởi ozone theo cả hai cơ chế: trực tiếp và gốc. · Khi đó, phương trình động học chung của quá trình đó biểu diễn như sau : d[P]/dt = kd[O3][P] + kid[OH&][P] Trong vế phải của phương trình (18), số hạng thứ nhất thể hiện mức độ phản ứng trực tiếp của ozone với CHC thông qua hệ số kd. Số hạng thứ hai thể hiện mức độ phản ứng gián tiếp của nó với CHC thông qua gốc OH& thông qua hệ số kid. c- Tổ hợp ozone/H2O2 Trước tiên xảy ra phản ứng giữa ozone và H2O2, ( trong môi trường kiềm sẽ tồn tại ở dạng HO2¯ ) với k32 = 2,8. 10 6 M-1s-1 như sau: O3 + HO2¯ ® HO2& + O3¯ ® --- ® OH& Nhưng n ếu nồng độ trong dung dịch quá lớn ( > 0,02M ), H2O2 lại có tác dụng ức chế ph ản ứng của ozone với CHC. Ph ản ứng tiến hành với hệ ozone/ H2O2 sẽ thuận lợi khi môi trư ờng hơi kiềm. Nhưng nếu môi trường kiềm quá cao thì lại có sự tăng phản ứng cạnh tranh khử gốc bởi ion HO2¯ . d- Tổ hợp ozone/UV Theo Beltrán và Malato, một m ình bức xạ UV không có tác dụng làm giảm COD và TOC ( Total organic compound ) của nư ớc thải nhiễm các CHC. Nhưng khi kết hợp nó với ozone hoặc H2O2 lại cho kết quả rất tốt. Khi đó, trong dung dịch nư ớc, dưới tác dụng của bức xạ UV, xảy ra phản ứng phân hủy ozone và H2O2 tạo thành gốc OH. Ngoài ra, dưới tác dụng của bức xạ UV thích hợp, các CHC th ường chuyển từ trạng thái cơ b ản lên trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích, chúng rất dễ tham gia vào các ph ản ứng, đặc biệt là ph ản ứng oxy hóa – khử. Beltrán đã tổng hợp lại, kết hợp tất cả các yếu tố: ozone, UV, H2O2. Một CHC có thể bị phân hủy đồng thời theo các con đường sau: ozone hóa trực tiếp, gốc OH&, quang hóa trực tiếp. Điều đó được thể hiện bởi ph ương trình tốc độ phân hủy CHC (P), rP, như sau: rP = - dCp/dt = FPFPIhp + kPCOZCP + kOH.PCOHCP Trong đó, Ihp là cường độ bức xạ bị hấp phụ bởi dung dịch chất nghiên cứu; FP là phần bức xạ bị chất hấp phụ; FP là hiệu suất quang của chất; CP là nồng độ chất trong dung dịch; COZ là nồng độ ozone trong dung dịch; kP là hằng số phản ứng trực tiếp giữa ozone với chất; COH là nồng độ gốc OH& trong dung dịch; kOH.P là hằng số phản ứng giữa gốc OH& với chất. Trong vế b ên ph ải của (9), hệ số thứ nhất thể hiện tốc độ phản ứng quang hóa trực tiếp CHC; h ệ số thứ hai thể hiện phản ứng ozon hóa trực tiếp CHC; hệ số cuối cùng th ể hiện phản ứng theo cơ chế gốc. 12
Ví d ụ ozon hóa các hợp chất kim loại Ozon hóa H2S H2S + O3  H2O + SO2 3H2S + 4O3 3H2SO4 Ozon hóa amoniac 5- Oxy hóa bằng oxy trong không khí Oxy hóa bằng oxy trong không khí dùng đ ể tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau: Quá trình oxy hóa được tiến h ành làm thoáng bằng dàn mưa, làm thoáng cưỡng bức Khi hàm lượng sắt cao,phương pháp sục khí không cho phép loại chúng hoàn toàn , vì thế cần dùng phương pháp hóa học. Chất phản ứng có thể là Clo, clorat, soda… 13
6- Các phương pháp oxy hóa khác Kali permangannat , chất này tương đố đắt dùng xử lý sơ bộ để loại bỏ mangan, sắt - hòa tan trong nước Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư - nhỏ nhất là 1g/m3 Axit monopersunfuric, dùng để oxy hóa các xianua trong nước, dung dịch n ày bền - vững, được điềuchế từ nước chứa oxy và axit sunfuric Cloamin dùng khử trùng, diệt khuẩn chậm h ơn clo nhưng hiệu quả lớn do tính ổn - định, không tạo th ành haloforme, được điều chế bằng clo và amoniac. Có ích trong các trư ờng hợp như : hệ thống mạng dẫn dài với thời gian tiếp xúc lớn và nhiệt độ cao, các kênh có bao che đ ể tránh mùi khó chịu Bức xạ tử ngoại : bước sóng từ 200-300 nm, sinh ra từ đèn chứa hơi thủy ngân, - ứng dụng trong xử lý n ước uống ở mạng ống ngắn và b ảo dưỡng tốt Bức xạ ion : dùng b ảo quản thực phẩm, dùng chủ yếu phóng xạ Coban - C- Xử lý nước thải bằng phương pháp khử Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý các chất Hg, Cr, As 1- Khử bằng hydroperoxit Không chỉ oxy hóa,người ta còn dùng H2O2 để khử clo trong nước 2- Khử Thủy ngân Thủy ngân trong các hợp chất vô cơ được khử th ành kim lo ại và tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng, lọc, keo tụ. Để khử Hg người ta có thể dùng sunfua sắt, hydroxit natri, bột sắt, H2S, bột nhôm 3- Khử Asen Asen trong nước thải dưới dạng các phân tử oxy hoặc ở các dạng anion AsS2-,phương pháp phổ biến nhất loại Asen là kết tuả hợp chất chứa As. Trước hết, cần oxy hóa Asen III thành Asen V, các chất khử là CuCl2, clo, bùn, piroluzit. Khi nồng độ Asen lớn ngư ời ta khử các axit Asenic thành axit Aseno, bằng đioxit lưu hu ỳnh lắng dưới dạng trioxit asen. 14
Yếu tố ảnh hưởng : lượng MnO2 gấp 4 lần lý thuyết,độ axit dung dịch 30-40 mg/l, nhiệt độ 70-80, thời gian oxy hóa 3 giờ 4- Khử Cr Với Natrihydosunfit : Với sắt sunfat Với natrihydrosunfit 15
Xử lý chất thải bằng chất khử Chất thải Chất khử SO2, muối sulfite (sodium bisulfite, Cr (6) sodium metabisulfite, sodium h ydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột nhôm, bột kẽm. Chất thải có chứa NaBH4 thủy ngân Tetra-alkyl-lead NaBH4 Bạc NaBH4 5- Loại Mangan Loại mangan bằng pemanganat kali Mn2+ + MnO4-  MnO2 + H+ Hiệu quả cao nhất khi dùng 2 mg KMnO4 cho 1 mg Mn2+,quá trình phụ thuộc vào pH. Khi pH =9.5 mangan được loại bỏ hoàn toàn. D- Loại bỏ chất oxy hóa dư Việc khử có thể dùng phương pháp hóa học hay vật lý 1- Phương pháp hóa học Thường dùng đioxit lưu hu ỳnh d ưới dạng khí hóa lỏng, đặt trong congten nơ áp suất SO2+ H2O  H2SO3 H2SO3 + NH2Cl +H2O  NH4Cl + H2SO4 Tương tự với đi và clo amin 2- Phương pháp vật lý Than hoạt tính khử Clo, tác động do hiệu ứng xúc tác, thời gian tiếp xúc trong tháp khoảng vài phút, hiệu quả khử clo của than hoạt tính giảm với thời gian sau khi bị nhiễm độc. Kỹ thuật này không đư ợc dùng trước khi thẩm thấu ngược và được dùng nhiều trong sản xuất đồ uống. 16
E- Xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn. Kết tủa thường gặp trong xử lý nư ớc là kết tủ caconat canxi và kết tủa h ydroxit Trước đây n gười ta thường dùng quá trình này đ ể khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Các hóa chất thư ờng sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong b ảng 6.1. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80 - 90% TSS, 40 - 70% BOD5, 30 -60% COD và 80 - 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất hữu cơ. 1- Kết tủa hydroxit Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình kết tủa Teân hoùa chaát Coâng thöùc Troïng Troïng löôïng rieâng, lb/ft3 löôïng phaân töû Khoâ Dung dòch Pheøn nhoâm Al2(SO4)3.18H2O 666,7 60  75 78  80 (49%) Al2(SO4)3.14H2O 594,3 60  75 83  85 (49%) Ferric chloride FeCl3 162,1 84  93 Ferric sulfate Fe2(SO4)3 400 Fe2(SO4)3.3H2O 454 70  72 Ferric sulfate FeSO4.7H2O 278,0 62  66 (copperas) Voâi Ca(OH)2 56 theo 35  50 CaO 17
Ghi chú: lb/ft3 16,0185 = kg/m3 Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng Phèn nhôm: khi được th êm vào nước th ải có chứa calcium hay magnesium bicarbonate ph ản ứng xảy ra như sau: Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO)3  3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O Aluminum hydroxide không tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng tên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo CaCO3) để phản ứng ho àn toàn với 10 mg/L phèn nhôm. Do đó n ếu cần thiết phải sử dụng thêm vôi đ ể alkalinity thích hợp. Vôi: khi cho vôi vào nước thải các phản ứng sau có thể xảy ra Ca(OH)2 + H2CO3  CaCO3 + 2H2O Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2  2 CaCO3 + 2 H2O Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng. Sulfate sắt và vôi: trong hầu hết các trường hợp sulfate sắt không sử dụng riêng lẻ mà ph ải kết hợp với vôi để tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau: FeSO4 + Ca(HCO3)2  2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2  2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O  4Fe(OH)3 Khi Fe(OH)3 lắng xuống nó sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng. Trong các phản ứng n ày ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vôi và 0,29 mg/L oxy. Ferric chloride: ph ản ứng xảy ra như sau FeCl3 + 3 H2O  Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl - 3H+ + 3 HCO3 -  3H2CO3 Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau FeCl3 + Ca(OH)2  3CaCl2 + 2Fe(OH)3 Ferric sulfate và vôi: phản ứng xảy ra như sau Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2  3 CaSO4 + 2Fe(OH)3 18
Loại các ion kim loại nặng Giá trị pH của quá trình lắng các hydroxit kim loại Dạng cation Bắt đầu lắng Lắng hoàn toàn Sắt 2 7.5 9.7 Sắt 3 2.3 4.1 Kẽm 6.4 8.0 Crom 4.9 6.8 Niken 7.7 9.5 Nhôm 4.0 5.2 Cadmi 8.2 9.7 Xử lý hợp chất kẽm, đồng, niken, chì , cadmium, coban Muối kẽm : Zn2+ + 2OH-  Zn(OH)2 ZnCl2 + Na2CO3 + H2O  NaCl +CO2 + (ZnOH)2CO3 Muối đồng : Cu2+ + OH-  Cu(OH)2 Niken : Ni2+ OH-  Ni(OH)2 Chì : Pb2+ +OH-  Pb(OH)2,bắt đầu lắng khi pH=6 Nước thải chứa nhiều kim loại thường được lắng đồng thời bằng hydroxit canxi và hiệu quả lắng cao h ơn so với lắng từng kim loại Xử lý bằng tác nhân kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên khi yêu cầu cao hơn th ì phương pháp này không đạt yêu cầu Nhược điểm của phương pháp này là hình thành cặn khó tách nước. Ngoài ra nước sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần hoàn. 19
2- Kết tủa cacbonatcanxi a- Làm mềm bằng vôi Mục đ ích là khử độ cứng bicabonat hay độ cứng tạm thời của canxi và magie. Các phản ứng cơ b ản Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2  2 CaCO3 + H2O Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2  MgCO3 + H2O Cơ chế kết tủa Ph ản ứng của vôi trong nước thô diễn ra rất chậm nếu không có tác chất kết tinh . Thời gian phản ứng kéo dài trong nhiều giờ. Khi muốn loại bỏ cacbonat hoàn toàn trong suốt, th ì việc làm m ềm bằng vôi phải luôn đi kèm với lọc trong. b- Dùng cacbonatnatri Khử độ cứng vĩnh viễn thực hiện bằng quy trình cacbonat natri lạnh, có kết hợp hoặc không kết tủa bicacbonat canxi và magie bằng vôi CaSO4 + Na2CO3  Na2SO4 + CaCO3 CaCl2 + Na2CO3  NaCl + CaCO3 c- Kết tủa bằng xút ăn da Cho phép hạ thấp độ cứng của nước xuống một giá trị bằng 2 lần độ giảm hàm lượng bicacbo nat của các chất kiềm thổ Ca(HCO3)2 + NaOH  CaCO3+ Na2CO3 + H2O 3- Kết tủa Silic Thực chất là sự hấp thụ của Silic lên các bông cặn chứa nhiều hydroxit Al, Mg, Fe. Việc cùng kết tủa thực hiện ở trạng thái lạnh hoặc nóng a- Kết tủa silic bằng magie Magie thường xuất hiện ở giếng khoan và kết tủa một phần nhờ silic b- Kh ử silic bằng aluminat natri Phương pháp thực hiện ở quy trình lạnh, liều lượng nhôm được tính bằng Al2O3 có trong nước lợ từ 2-2.6 mg/mg cho 1 mg silic kết tủa 20