Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng CHƯƠNG 4. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 4.1 PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA 4.1.1 Các phương pháp trung hòa Rất nhiều nước thải công nghiệp có tính acid hoặc ba zơ cần phải trung hòa trước khi thải vào nguồn tiếp nhận hoặc trước khi cho vào các công trình xử lý tiếp theo như hóa học hay sinh học. Ví dụ, đối với công trình xử lý sinh học, pH trong hệ thống sinh học cần duy trì trong khoảng 6.5 – 8.5 để đảm bảo hoạt động tối ưu của vi sinh vật. Các phương pháp thực hiện Để trung hòa nước thải có các phương pháp sau  Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm;  Bổ sung các tác nhân hóa học;  Lọc nước acid qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa;  Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng acid. Việc lựa chọn phương pháp tùy thuộc vào thể tích và nồng độ của nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có của tác nhân hóa học. Trong quá trình trung hòa, do phản ứng hóa học giữa tác nhân trung hòa và các thành phần có trong nước thải mà có thể hình thành kết tủa. Vì vậy trong quá trình này có thể tạo ra lượng bùn cặn. Lượng bùn cặn phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải và lượng tác nhân hóa học sử dụng để trung hòa. Trung hòa bằng cách trộn lẫn nước thải Phương pháp này được sử dụng khi hai xí nghiệp gần nhau có phát sinh nước thải có đặc tính trái ngược nhau (một nước thải có tính acid, nước kia mang tính ba zơ) và không chứa các thành phần ô nhiễm khác. Phương pháp này cũng được sử dụng khi trong quy trình có hai nguồn thải có đặc tính trái ngược nhau. Để hai dòng thải có thể trộn lẫn và phản ứng hoàn toàn với nhau, các phương pháp khuấy trộn sau được sử dụng:  Khuấy trộn cơ khí (sử dụng cánh khuấy);  Khuấy trộn bằng không khí;  Khuấy trộn thủy lực. Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học Phương pháp này sử dụng các tác nhân hóa học để trung hòa nước thải. Các tác nhân hóa học thường được sử dụng như:  Tác nhân có tính kiềm: Ca(OH) 2 , CaO, NaOH, KOH, Na 2 CO 3 , NH 4 OH, CaCO 3 , MgOH, MgCO 3 ,…  Tác nhân có tính acid: H 2 SO 4 , CO 2 ,… Theo W.Wesley, tính chất của các tác nhân hóa học và hệ số trung hòa được trình bày trong bảng ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 92 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Bảng.4.1 Một số đặc tính của tác nhân trung hòa Tính chất CaCO 3 Ca(OH) 2 CaO HCl Na 2 CO 3 NaOH H 2 SO 4 Dạng sẵn có Bột, cục (nhiều kích thước) Bột, hạt Đá, cục, đất Lỏng Bột Cục, vảy, lỏng Lỏng Đóng gói Bao, thùng tròn, thùng khối Bao (20 kg), khối Bao 35 kg, thùng tròn, thùng khối Thùng phuy, thùng khối Bao 50 kg, thùng khối Phuy 40 kg, 200 kg, 300 kg Bình, phuy 300 kg, thùng khối Khối lượng riêng (kg/m 3 ) Dạng bột: 768 – 1136; dang cục: 1120 – 1600 400 – 800 640 – 1120 Nồng độ 27.9%, d = 636; Nồng độ 31.45%, d = 1158 544 – 992 Thay đổi 1696 – 1824 Sản phẩm thị trường Thông thường chứa 13% Ca(OH) 2 75 – 99%, thông thường 90% CaO Có các loại 27.9; 31.45 và 35.2% 99.2% 98% 77.7% (60 o Be); 93.2% (66 o Be) Độ hòa tan trong nước (kg/m 3 ) Gần như không hòa tan Gần như không hòa tan Gần như không hòa tan Hoàn toàn 69.6 ở 0 o C; 124.8 ở 10 o C; 214.8 ở 20 o C; 399.6 ở 30 o C 420 ở 0 o C; 516 ở 10 o C; 1092 ở 20 o C; 1104 ở 30 o C Hoàn toàn Đưa vào hệ thống ở dạng Bùn khô Dạng khô hoặc sệt Dạng khô hoặc sệt (nên tôi để chuyển sang Ca(OH) 2 ) Lỏng Khô, lỏng Dung dịch Lỏng Cách đưa vào hệ thống Bơm thể tích Bơm định lượng thể tích Thể tích khô, bùn ướt (bơm li tâm) Bơm định lượng Nạp theo thể tích, bơm định lượng Bơm định lượng Bơm định lượng Thiết bị phụ Bồn chứa bùn Bồn chứa bùn Bồn chứa bùn, bồn tôi vôi Bể pha loãng Bể hòa tan Bể pha loãng - Vật liệu làm bồn Sắt, thép Sắt, thép, nhựa, ống cao su Sắt, thép, nhựa, ống cáo su Hợp kim Hastelloy A, nhựa và cao su đặc biệt Sắt, thép Sắt, thép - Ghi chú - - Phải có phương tiện để vệ sinh bùn trong ống vận - Có thể hình thành cặn Khi hòa tan có phát sinh nhiệt Phải có phương tiện vệ sinh và trung hòa khi rò ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 93 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng chuyển rỉ Nguồn: W.Wesley Eckenfelder, Jr. (2000). Bảng.4.2 Hệ số trung hòa đối với một số ba zơ và acid thông dụng Hóa chất Công thức Khối lượng đương lượng Để trung hòa 1 mg/L độ acid hoặc độ kiềm (biểu diễn như là CaCO 3 mg/L) Hệ số trung hòa giả thiết độ tinh khiết 100% đối với tất cả các hợp chất Ba zơ Calcium carbonate CaCO 3 50 1.0 1.0/0.56 = 1.786 Calcium oxide CaO 28 0.56 0.56/0.56 = 1.0 Calcium hydroxide Ca(OH) 2 37 0.74 0.74/0.56 = 1.321 Magnesium oxide MgO 20 0.403 0.403/0.56 = 0.72 Magnesium hydroxide Mg(OH) 2 29 0.583 0.583/0.56 = 1.041 Vôi đôlomit (CaO) 0.6 (MgO) 0.4 24.8 0.497 0.497/0.56 = 0.888 Vôi đôlomit hydrat hóa [Ca(OH) 2 ] 0.6 [Mg(OH) 2 ] 0.4 33.8 0.677 0.677/0.56 = 1.209 Sodium hydroxide NaOH 40 0.799 0.799/0.56 = 1.427 Sodium carbonate Na 2 CO 3 53 1.059 1.059/0.56 = 1.891 Sodium bicarbonate NaHCO 3 84 1.68 1.8/0.56 = 3.0 Acid Sulfuric acid H 2 SO 4 49 0.98 0.98/0.56 = 1.75 Hydrochloride Acid HCl 36 0.72 0.72/0.56 = 1.285 Nitric acid HNO 3 62 1.26 1.26/0.56 = 2.25 Carbonic acid H 2 CO 3 31 0.62 0.62/0.56 = 1.107 Nguồn: W.Wesley Eckenfelder, Jr. (2000). ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 94 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Ngoài cách tính nêu trên, theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, lượng tác nhân hóa học sử dụng có thể được xác định theo công thức sau + G: lượng tác nhân sử dụng (Kg); + k 3 : hệ số dự trữ (~ 10% lượng tính toán); + B: lượng hóa chất hoạt hóa có trong dung dịch (%); + Q: lưu lượng (m 3 /h); + a: lượng tác nhân tiêu hao riêng (Kg/Kg); + C: nồng độ acid hoặc kiềm (Kg/m 3 ). Bảng.4.3 Lượng tác nhân cần thiết theo lý thuyết Tác nhân Lượng tiêu tốn riêng của kiềm để trung hòa acid (Kg/Kg) H 2 SO 4 HCl HNO 3 H 3 PO 4 CH 3 COOH HF CaO 0.57 0.77 0.44 0.86 0.47 1.70 Ca(OH) 2 0.75 1.01 0.59 1.13 0.62 1.85 NaOH 0.82 1.09 0.63 1.22 0.67 2.00 KOH 1.14 1.53 0.89 1.71 0.94 2.80 CaCO 3 1.02 1.37 0.80 1.53 0.83 2.50 MgCO 3 0.86 1.15 0.67 1.21 0.70 2.10 Na 2 CO 3 1.09 1.45 0.84 1.62 0.89 2.63 Nguồn: Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga. Trên thực tế lượng tác nhân hóa học được cho vào để trung hòa thường cao hơn lượng tính toán theo lý thuyết khoảng 10% và thời gian lưu nước trong thiết bị không được nhỏ hơn 5 phút nhằm đảm bảo quá trình phản ứng được xảy ra hoàn toàn. Trung hòa bằng cách lọc qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa Để trung hòa nước thải người ta có thể cho nước thải chứa acid đi qua một lớp vật liệu lọc có tính ba zơ. Trong trường hợp này, có hai cách tiến hành đó là cho dòng nước chảy từ trên xuống hoặc cho dòng nước chảy ngược từ dưới lên. Vật liệu lọc thường được sử dụng là Manheit (MgCO 3 ), đôlômít [(CaO) 0.6 (MgO) 0.4 ], đá vôi, đá phấn, chất thải rắn (xỉ và tro),…các vật liệu trên có kích thước từ 30 – 80 mm. Hai dạng thiết bị được sử dụng trong trường hợp này đó là thiết bị đứng hoặc thiết bị nằm ngang. Để tránh hiện tượng tạo cặn trên bề mặt lọc làm giảm quá trình, nồng độ acid, chiều cao lớp vật liệu lọc và vận tốc lọc sẽ được khống chế. Phương pháp này thích hợp sử dụng để trung hòa nước thải acid có nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng 1.5 mg/L. Chiều cao của lớp vật liệu lọc phụ thuộc vào acid cần trung hòa.  Đối với HNO 3 & HCl thì H = 1.0 – 1.5 m;  Đối với H 2 SO 4 thì H = 1.5 – 2.0 m; Tốc độ lọc cũng phụ thuộc vào loại acid cần trung hòa và nồn độ acid có trong nước thải chẳng hạn như:  Đối với HNO 3 & HCl lọc qua lớp đá vôi thì vận tốc lọc v = 0.5 – 1.0 m/h;  Đối với H 2 SO 4 0.5% sử dụng đôlômít làm lớp vật liệu lọc thì tốc độ lọc sẽ trong khoảng 0.6 – 0.9 m/h; ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 95 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng  Đối với H 2 SO 4 2% thì v = 0.35 m/h. Tính toán thiết kế Đối với thiết bị đứng − Diện tích lọc của thiết bị đứng được xác định theo công thức sau (m 2 ) − Thời gian làm việc khi không quá tải + Q: lưu lượng nước thải (m 3 /h); + ρ: khối lượng riêng của vật liệu trung hòa (đôlômít, đá vôi, đá hoa ρ = 2800 Kg/m 3 , manheit ρ = 3000 Kg/m 3 , đá phấn ρ = 2700 Kg/m 3 ); + M: lượng tác nhân tiêu tốn (Kg/h); + K: hệ số tính đến việc sử dụng không hoàn toàn vật liệu lọc trong thiết bị. Chú ý khi chiều cao của lớp vật liệu lọc H = 0.85 – 1.2 m thì vận tốc không được vượt quá 5 m/s và thời gian tiếp xúc không được dưới 10 phút. Đối với thiết bị nằm ngang − Chiều dài của thiết bị lọc (m) − Thời gian tiếp xúc + k 1 : hệ số đặc trưng độ hoạt hóa của vật liệu lọc (ví dụ đôlômít của Moscow k 1 = 1.87, của Uran k 1 = 3.96); + d: đường kính trung bình của vật liệu lọc; + C: nồng độ acid trong nước thải (g/L). − Góc nghiêng cần thiết của thiết bị lọc nằm ngang được xác định theo biểu thức sau + s: hàm số phụ thuộc vào kích thước vật liệu = f(d) = (14 - 20)d; + ε 0 : độ xốp của lớp vật liệu = 0.35 – 0.45. − Tổng trở lực trong thiết bị được xác định theo công thức sau H = i.L v = 1 – 3 m/s. Trung hòa bằng khí acid Để trung hòa nước thải có tính kiềm đặc biệt với nước thải mang tính kiềm mạnh, chi phí hóa chất (acid) sẽ chiếm một phần khá lớn trong tổng chi phí xử lý. ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 96 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Trên thực tế, trong một số trường hợp, khí thải lò hơi (hoặc lò đốt) có thành phần chứa các khí acid (CO 2 , NO 2 , SO 2 , NO 3 ,…) được sử dụng. Tốc độ phản ứng trong trường hợp này đôi khi khá chậm, tuy nhiên trong trường hợp chỉ yêu cầu nâng pH lên đến giá trị nhỏ hơn 7 hoặc 8 thì việc sử dụng khí lò hơi là hợp lý. Việc sử dụng khí lò đốt có ưu điểm là vừa xử lý được khí thải và ít gây ăn mòn thiết bị hơn khi sử dụng H 2 SO 4 hay HCl.  Sục khí vào trong bể chứa nước thải;  Sử dụng tháp rửa khí trần, trong đó nước được phun từ trên xuống và khí được cho đi từ dưới lến. 4.1.2 Các vấn đề cần lưu ý Lựa chọn tác nhân phản ứng Để lựa chọn tác nhân phù hợp, theo W.Wesley có thể dựa trên các tiêu chí sau  Tốc độ phản ứng;  Lượng bùn sinh ra và cách xử lý;  Có tính an toàn cao và dễ dàng kiểm soát việc lưu giữ và đưa vào hệ thống;  Tổng chi phí bao gồm chi phí hóa chất và thiết bị châm hóa chất;  Chiều phản ứng bao gồm muối hòa tan, mức độ hoạt hóa và lượng nhiệt sinh ra;  Ảnh hưởng của việc cho dư hóa chất. Hệ thống thiết bị Xử lý dạng mẻ được áp dụng cho các dòng thải có lưu lượng tối đa là 300 m 3 /ngđ. Dạng liên tục được sử dụng trong trường hợp hệ thống có gắn thiết bị điều chỉnh pH tự động. Việc khuấy trộn có thể sử dụng không khí hoặc thiết bị khuấy trộn cơ khí: Khi dùng khí để khuấy trộn, trong trường hợp chiều cao lớp nước là 2.7 m thì lưu lượng khí cung cấp tối thiểu phải từ 0.3 – 0.9 m 3 /m 2 .phút. Khi dùng khuấy trộn cơ khí, công suất máy yêu cầu từ 0.04 – 0.08 kW/m 3 . Điều khiển quá trình Việc điều khiển tự động quá trình trung hòa (kiểm soát pH) của nước thải là vấn đề rất khó bởi các lý do sau:  Quan hệ giữa pH và nồng độ hoặc dòng tác chất không phải là mối quan hệ đường thẳng, đặc biệt khi gần đến điểm trung hòa;  pH của dòng vào có thể thay đổi rất nhanh;  Lưu lượng dòng vào thay đổi có thể lên đến hai lần trong vài phút;  Một lượng nhỏ tác nhân hóa học được trộn đều trong một lượng lớn nước thải trong một khoảng thời gian rất ngắn. Để thuận lợi trong việc điều chỉnh pH, tác nhân trung hòa được châm vào theo nhiều bậc thường được sử dụng. Tại bậc 1, pH sẽ được nâng lên 3 – 4, sau đó trong bậc 2, pH được điều chỉnh lên đến 5 – 6 hoặc bất kỳ điểm pH nào mong muốn khác. Trong một số trường hợp, bậc 3 được yêu cầu để hoàn thiện quá trình trung hòa với mục đích tăng chậm pH của nước thải. Một số thông số thiết kế hệ thống trung hòa được trình bày trong bảng 4.4. ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 97 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Bảng 4.4. Một số thông số thiết kế bể trung hòa Bể chứa hóa chất Lỏng – Sử dụng thùng chứa Khô – Hòa tan trong bể trộn hoặc bể chứa Bể phản ứng Hình dạng Bể vuông hoặc hình trụ với chiều cao lớp nước bằng với đường kính Thời gian lưu 5 – 30 phút (30 phút nếu dùng vôi) Điểm vào Tại đỉnh của bể Đầu ra Tại đáy bể Cánh khuấy Chân vịt Sử dụng cho bể dưới 4 m 3 Trục Sử dụng cho bể trên 4 m 3 Vận tốc ngoại biên 3.6 m/s đối với bể lớn 7.5 m/s đối với bể dưới 4 m 3 Đầu dò pH Ngập trong dòng chảy Bơm định lượng và van Trong khoảng 1 – 10, van có khoảng lớn hơn Nguồn: W.Wesley Eckenfelder, Jr. (2000). 4.2 KẾT TỦA 4.2.1 Giới thiệu chung Phương pháp kết tủa được sử dụng để loại bỏ phosphor và ion kim loại nặng có trong nước thải công nghiệp. Hóa chất kết tủa thường được sử dụng là OH - , CO 3 2- , S 2- trong quá trình kết tủa, pH là một nhân tố quan trọng quyết định khả năng hòa tan hay kết tủa của các ion trong nước. Hình dưới trình bày hàm lượng ion kim loại tự do có trong nước thải thay đổi theo pH. ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 98 Nồng độ kim loại mg/L pH Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Để gia tăng hiệu quả kết tủa các hóa chất như carbamate, diethylthiocarbamate, trimercapto-S-triazone, muối trisodium thường được thêm vào. Trong một số trường hợp cần phải xử lý sơ bộ để tăng hiệu quả của quá trình như kim loại tồn tại trong nước thải ở dạng là phức chất của kim loại với CN - , NH 4 + hay tồn tại ở dạng hóa trị mà không thể kết tủa (như Cr 6+ ). Phương pháp oxi hóa khử hay phương pháp thổi khí thường được sử dụng. 4.2.2 Một số ứng dụng Xử lý phosphor Phospho có thể được loại khỏi nước thải bằng phương pháp kết tủa. Hóa chất được sử dụng để loại bỏ phosphor là calcium, sắt hoặc nhôm. Phosphor kết tủa với calcium sẽ có độ hòa tan thấp và quá trình này phụ thuộc lớn vào pH. Kết tủa phosphor với calcium được biểu diễn như phương trình sau 5Ca 2+ + 7OH - + 3H 2 PO 4  Ca 5 OH(PO 4 ) 3 + 6H 2 O Ở pH trong khoảng 9.0 – 10.5 có sự cạnh tranh kết tủa của calcium carbonate và calcium phosphate. Do tinh thể nhỏ và phát triển chậm, do đó khó tách đặc biệt ở pH trung hòa. Để tăng khả năng tách kết tủa của calcium phosphate, Mg(OH) 2 được thêm vào. Nhôm được dùng để kết tủa phosphate. Hiệu quả của quá trình loại phosphate phụ thuộc vào tỷ lệ Al/P và pH của nước thải. Để loại phosphate bằng nhôm, tỷ lệ Al/P từ 1.5 – 3.0 mole Al/mole P ở pH trong khoảng từ 6.0 – 6.5 được sử dụng. Sắt ở dạng FeSO 4 hoặc FeCl 3 được sử dụng để kết tủa phosphate trong nước thải. Lượng sắt đưa vào theo tỷ lệ Fe 3+ /P = 1 – 3 mole Fe 3+ /mole P và pH = 6 được sử dụng. Khi kết tủa phosphate đồng thời với calcium, pH tối ưu thường được điều chỉnh trong 7 – 8. Arsenic Arsenic và các hợp chất chứa arsen thường có trong nước thải các ngành sản xuất như luyện kim, thủy tinh, gốm sứ, sản xuất thuốc nhuộm, thuốc trừ sâu, dầu khí,… phương pháp kết tủa hóa học được sử dụng để loại bỏ arsen có trong các nước thải này. Do arsen ở dạng AsO 4 3- , As 5+ kết tủa tốt hơn dạng AsO 2- ; As 3+ vì vậy để tăng hiệu quả kết tủa arsen ở dạng AsO 4 3- , As 5+ thường được oxi hóa để chuyển thành AsO 4 3- , As 5+ trước khi tiến hành quá trình kết tủa. Để kết tủa arsen, NaS hay H 2 S thường được sử dụng. Nồng độ arsen trong nước đầu ra 0.05 mg/L đã đạt được khi sử dụng S 2- làm chất kết tủa ở pH = 6 – 7. Trong trường hợp này, để đạt yêu cầu xả thải, nước thải có thể phải được lọc trước khi thải vào môi trường. Với nồng độ arsen thấp (0.2 mg/L) sau khi qua lớp lọc là than hoạt tính, nồng độ đầu ra đã giảm xuống còn 0.06 mg/L. Để tăng hiệu quả quá trình kết tủa, có thể sử dụng phương pháp đồng kết tủa để loại bỏ arsen. Khi them hydroxide sắt vào để tiến hành quá trình đồng kết tủa, nồng độ arsen trong nước đầu ra đã giảm xuống còn 0.005 mg/L. Barium Barium có trong nước thải của quá trình sản xuất sơn, màu, luyện kim, thủy tinh, gốm sứ, sản xuất thuốc nhuộm, thuốc nổ,…để loại bỏ barium, sulfate thường được sử ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 99 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng dụng do barium sulfate có độ hòa tan thấp. Khi sử dụng sulfate để kết tủa barium, nồng độ barium sau kết tủa đã đạt được từ 0.03 – 0.3 mg/L. Cadmium Hiện diện trong nước thải ngành luyện kim, gốm sứ, xi mạ, phim ảnh, bột màu, in hoa (dệt nhuộm), nước thải ngành khai thác quặng chì, công nghệ hóa chất. Để tách Cdr a khỏi nước thải, OH - , S 2- thường được sử dụng. Nồng độ Cd trong nước đầu ra khoảng 1 mg/L ở pH = 8, khi tăng pH lên trong khoảng 10 – 11 thì nồng độ Cd trong nước đầu ra còn 0.05 mg/L. Sử dụng quá trình đồng kết tủa với sắt hydroxide, nồng độ Cd trong nước đầu ra đạt đến 0.05 mg/L ở pH = 6.5. Khi sử dụng S 2- và Ca(OH) 2 để kết tủa Cd trong khoảng pH = 8.5 – 10, sau đó cho qua lọc nồng độ trong dòng ra khoảng 0.002 – 0.03 mg/L. Cd sẽ không kết tủa khi tồn tại ở dạng phức. Khi có phức với CN - thì thường phải oxi hóa trước khi tiến hành kết tủa. Một số kết quả kết tủa Cd bằng phương pháp kết tủa hydroxide và đồng kết tủa được trình bày trong bảng 4.5 Bảng 4.5. Một số kết quả xử lý nước thải chứa Cd bằng phương pháp kết tủa Phương pháp pH xử lý Nồng độ Cd đầu vào (mg/L) Nồng độ Cd đầu ra (mg/L) Kết tủa hydroxide 8 - 1.0 9 - 0.54 10 - 0.2 9.3 – 10.6 4.0 0.2 Kết tủa hydroxide và lọc 10 0.34 0.054 10 0.34 0.033 11 - 0.00075 11 - 0.0007 11.5 - 0.014 - - 0.08 Đồng kết tủa với hydroxide sắt 6 - 0.05 10 - 0.044 Đồng kết tủa với nhôm 6.4 0.7 0.39 Nguồn: W.Wesley Eckenfelder, Jr. (2000). Chromium Có trong nước thải xi mạ, màu, dệt nhuộm, thuộc da,…do Cr 6+ không kết tủa, nên để xử lý Cr trong nước thải, Cr 6+ được khử thành Cr 3+ trước khi tiến hành kết tủa. Phản ứng khử Cr 6+ thành Cr 3+ như sau Cr 6+ + Fe 2+ + (SO 2 hoặc Na 2 S 2 O 3 ) + H +  Cr 3+ + Fe 3+ + SO 4 2- Phản ứng này xảy ra rất nhanh ở pH nhỏ hơn 3 Cr 3+ + 3OH -  Cr(OH)↓ Để phản ứng khử xảy ra hoàn toàn, thường lượng Fe 2+ trong thực tế được lấy = 2.5 lượng Fe 2+ tính theo lý thuyết. ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 100 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Coppere (Cu) Có trong các loại nước thải phát sinh từ các hoạt động công nghiệp như xi mạ, sản xuất hóa chất, điện tử, thuốc bảo vệ thực vật,… Hóa chất kết tủa thường được sử dụng là hydroxit (OH - ); Khi sử dụng hydroxit để kết tủa, nồng độ của đồng trong nước sau xử lý có thể đạt được từ 0.05 – 2.0 mg/L ở pH = 9.0 – 10.3. Fluoride Fluoride thường có trong các loại nước thải từ quá trình sản xuất thủy tinh, xi mạ, sản xuất thép, nhôm, thuốc bảo vệ thực vật, phân bón,… Để kết tủa Fluoride các hóa chất sau thường được sử dụng là Ca(OH) 2 ; Mg(OH) 2 ; Nồng độ của fluoride trong nước sau xử lý trong khoảng từ 0.8 – 80 mg/L ở pH ≤ 12. Chì (Lead – Pb) Chì thường có trong nước thải sản xuất pin, accu,…để kết tủa chì thường sử dụng các hóa chất như CO 3 2- , OH - và S 2- ; tùy theo hóa chất và pH kết tủa mà nồng độ chì trong nước sau xử lý dao động ở các giá trị khác nhau như: + CO 3 2- ở pH = 9.0 – 9.5: nồng độ của chì trong nước sau xử lý 0.01 – 0.03 mg/L; + OH - (vôi) ở pH = 11.5: nồng độ của chì trong nước sau xử lý 0.01 – 0.03 mg/L; + S 2- ở pH = 7.5 – 8.5 thì nồng độ của chì trong nước sau xử lý 0.01 – 0.03 mg/L; Manganese Mangan thường có trong nước thải ngành công nghiệp sản xuất thép, sản xuất pin/accu khô, thủy tinh và gốm sứ, sơn, mực in, thuốc nhuộm. Để tách mangan hydroxit (OH - ) thường được sử dụng. Thủy ngân (mercury) Có trong nước thải ngành công nghiệp điện và điện tử, thuốc nổ, phim ảnh, thuốc bảo vệ thực vật, hóa dầu. Để loại bỏ thủy ngân hóa chất thường sử dụng là S 2- , hydroxit. Trong trường hợp dùng OH - thường dùng kết hợp với sắt hydroxide hoặc aluminum hydroxide.Khi sử dụng S 2- để kết tủa thủy ngân thì nồng độ của thủy ngân trong nước sau xử lý = 10 – 20 µg/L; Kết hợp với aluminum hydroxide nồng độ của thủy ngân trong nước sau xử lý = 1 – 10 µg/L; Kết hợp với sắt hydroxide nồng độ của thủy ngân trong nước sau xử lý = 0.5 – 5 µg/L; Nickel Thường có trong nước thải sản xuất kim loại, thép, công nghiệp ô tô, in,…để kết tủa nickel (niken) thường sử dụng các hóa chất CO 3 2- , OH - và S 2- ; Trong trường hợp sử dụng vôi để kết tủa trong điều kiện pH = 10 – 11 thì hàm lượng nickel trong nước sau xử lý khoảng 0.12 mg/L. Selenium Selenium thường có trong giấy, tro, quặng sulfide kim loại, thuốc nhuộm,…để kết tủa selen thường sử dụng hóa chất như : S 2- , và S 2- kết hợp với sắt hydroxide. Tùy theo pH và tác nhân kết tủa sử dụng mà nồng độ selen trong nước sau xử lý sẽ có giá trị khá nhau như: + S 2- ở pH = 6.6 nồng độ nước sau xử lý 0.05 mg/L. ThS. Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 101 [...]... và trichloroethane 4. 4 Xử lý nước thải bằng quá trình khử Phương pháp xử lý nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử, thông thường được sử dụng rộng rãi để tách các chất thủy ngân, crom, asen, ra khỏi nước thải Để khử thủy ngân trong nước thải, tùy thuộc dạng liên kết mà có các phương pháp khác nhau Nếu thủy ngân trong nước ở dạng vô cơ,... FeSO4 như được trình bày trong phần kết tủa kim loại +6 ThS Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 109 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Tài liệu tham khảo 1 2 3 4 5 6 Trịnh Xuân Lai, Nguyễn Trọng Dương; 2005 Xử lý nước thải công nghiệp; NXB Xây Dựng 2005; Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga; 1999 Giáo trình công nghệ xử lý nước thải; NXB KHKT 1999; Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga; 2006 Giáo. .. tất các phản ứng oxi hóa chất hữu cơ đến sản ThS Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 102 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng phẩm cuối cùng (chuyển chất hữu cơ hoàn toàn thành CO 2) Các chất hữu cơ khi được oxi hóa một phần có thể được xử lý tiếp theo bằng quá trình sinh học Nhìn chung về cơ bản quá trình oxi hóa hóa học có thể đặc trưng các mức độ oxi hóa khác nhau 1 Phân... để oxi hóa hoàn toàn chất hữu cơ Do đó việc kết hợp quá trình oxi hóa hóa học và quá trình sinh học được xem xét như là những thay đổi trong công nghệ xử lý nước thải 4. 3.1 Lượng tác nhân oxi hóa cần thiết lý thuyết Phương trình cơ bản biểu diễn quá trình oxi hóa chất hữu cơ thành CO 2 và H2O được biểu diễn dưới dạng nhu cầu oxy tự do như sau CaHbOc + dO*  aCO2 + (b/2)H2O d = 2a + b/2 – c Bảng 4. 7 Phản... chất oxi hóa (g/mole); COD: nhu cầu oxi hóa hóa học (mgO2/L) Từ việc xác định này, chi phí cho xử lý bằng phương pháp oxi hóa hóa học có thể ước tính thông qua việc tính dựa trên đơn giá của tác nhân oxi hóa từ đó làm cơ sở lựa chọn tác nhân oxi hóa Tuy nhiên chi phí và hiệu quả của quá trình phải được dựa trên số liệu của phòng thí nghiệm 4. 3.2 Các chất oxi hóa 4. 3.2.1 Ozone Là chất oxi hóa mạnh với.. .Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng + S2- kết hợp với sắt hydroxide ở pH = 6.2; nồng độ nước sau xử lý 0.01 – 0.05 mg/L Bạc (silver) Thường có trong nước thải của ngành: phim ảnh, xi mạ, in, Hóa chất thường được sử dụng để kết tủa bạc là Cl -, OH-; Ví dụ khi sử dụng hydroxit để kết tủa bạc ở pH = 11 thì nồng độ bạc còn lại trong nước sau xử lý sẽ là 0.02 mg/L... ứng Quá trình UV – H 2O2 được sử dụng rộng rãi để xử lý chất thải lỏng có độ màu, độ đục hay nồng độ chất hữu cơ thấp chẳng hạn như nước ngầm bị ô nhiễm Đối với nước thải, UV – H 2O2 cũng được sử dụng để xử lý nước thải chứa các chất độc hoặc khó phân hủy sinh học H2O2 được sử dụng để xử lý các chất hữu cơ có độc tính, khó phân hủy sinh học và cải thiện khả năng phân hủy sinh học của nước thải (tăng... < 12 2MnO4- + 2H2O  2MnO2 + 3O* + 2OH12 < pH < 13 2MnO4- + H2O  2MnO42- + O* + 2H+ Ozone pH cao O3  O* + O2 pH thấp O3  3O* Nguồn: W.Wesley Eckenfelder, Jr (2000) ThS Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 103 0.5 1.0 14. 1 19.0 2.5 37.0 1.0 29 .4 2.5 15.8 1.5 9.5 1.5 9.5 0.5 3.2 1.0 20.8 3.0 61 .4 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Trong nhiều trường hợp, nước thải sẽ chứa... canxi được điều chế bằng clo hóa hydroxit canxi ở nhiệt độ 25 – 30 oC 2Na(OH)2 + 2Cl2 = Na(ClO)2 + Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O Trong đó natri clorat (NaClO3) là chất oxi hóa mạnh bị phân tách thành ClO2 Dioxit clo là khí độc có mà vàng xanh, có mùi mạnh hơn clo ThS Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 108 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Trong xử lý nước thải ngày nay, clo... sinh học thành chất dễ phân hủy sinh học Tính tan và phân rã Tính tan: ozone tan trong nước tuân theo định luật Henry Phân rã O3: Trong nước đặc biệt là tại pH cao, ozone sẽ bị phân rã thành oxy theo phản ứng sau O3  O* + O 2 Tốc độ phân rã của ozone như là 1 hàm của pH và nhiệt độ theo phương trình bậc 1 ThS Nguyễn Ngọc Châu – draft 2- 2011Page 1 04 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân . Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng CHƯƠNG 4. XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC 4. 1 PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA 4. 1.1 Các phương pháp trung hòa Rất nhiều nước thải. 108 Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng Trong xử lý nước thải ngày nay, clo vẫn được sử dụng để oxi hóa cyanide có trong nước thải. Nhìn chung quá trình oxi hóa cyanide. perchloroethylene và trichloroethane. 4. 4 Xử lý nước thải bằng quá trình khử Phương pháp xử lý nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử,