ử ướ ng THI NGUYET THU/BAI GIANG...Đông tụ Quá trình trung hòa điệntích: các chất đôngtụđiệntích dương, hóa trịcao đượccho vào đểtrung hòa

1

b. Xử Lý nước thải bằng

các phương pháp hóa lý

8/10/2010HO THI NGUYET THU - DHNLtpHCM

Ưu điểm của xử lý hóa lý

Loại chất độc hữu cơ không thể oxy hóa bằng con

đường sinh học

Hiệu quả xử lý cao hơn

Kích thước hệ thống xử lý bé hơn

Độ nhạy với thay đổi tải trọng ít hơn

Có thể tự động hóa

Không cần theo dõi VSV

Có thể thu hồi các chất khác nhau

2


Giới thiệu

Sau khi nước thải qua giai đọan xử lý cơ

học nước thải qua g/đọan xử lý hóa lý

sử dụng tác chất {đông tụ (coagulation)

và kết bông (flocculation)}

không sử dụng tác chất (keo tụ điện hóa)

3


Đông tụ

Quá trình trung hòa điện tích: các chất

đông tụ điện tích dương, hóa trị cao

được cho vào để trung hòa các hạt keo

kích thước nhỏ điện tích âm và kết quả là

các thành phần mang điện tích sẽ kết

hợp và dính kết với nhau tạo thành 1 tổ

hợp phân tử hay nguyên tử.

4


Keo tụ

Quá trình tạo bông: các tổ hợp phân tử

hay nguyên tử được liên kết lại tạo thành

các hạt bông keo, các hạt bông keo này

trong qúa trình được khuấy trộn được

dính kết lại với nhau tạo thành các hạt

bông keo lớn hơn và lắng xuống.

5


Chất đông tụ và trợ đông tụ

Chất đông tụ: trung hòa các cực mang điện tích và

giúp chúng kết hợp lại với nhau thành các hạt bông

keo. Thường sử dụng là phen nhôm, phèn sắt

Chất trợ đông tụ: tăng mật độ và tốc độ lắng của các

hạt bông keo đồng thời tăng sự bền vững của các hạt

bông keo trong quá trình hòa trộn và lắng cặn. Thông

dụng là polyacrylamid, natri silicat,...

6


Phèn nhôm7

6 NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12 H2O 8 Al(OH)3 + 3 Na2SO4

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4+ 6CO2

Al2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4

Hiệu suất đông tụ cao nhất ở pH= 4,4 – 6


8

Phèn sắt

2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 3 CaCl2 + 2 Fe(OH)3

Fe2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 3 CaSO4 + 2Fe(OH)3

Hiệu suất đông tụ cao nhất ở pH= 4 – 8,5


So sánh phèn sắt - phèn nhôm

Phèn sắt có nhiều ưu thế hơn so với phèn

nhôm do:

Có tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp

Có giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn

Có thể khử mùi vị khi có H2S

Độ bền lớn và kích thước bông keo có

khoảng giới hạn rộng của thành phần muối

Khuyết điểm :

Muối sắt tạo thành các phức hoà tan có màu

9


Những yếu tố ảnh hưởng quá trình đông tụ

Độ kiềm dùng để cung cấp ion điện tích âm như (OH-)

để hình thành những hợp chất không hòa tan kết tủa.

Nguyên tố kiềm có thể tồn tại sẵn trong nước hoặc

chúng có thể được thêm vào dưới dạng OH-, CO32- hay

HCO3-.

Nhiệt độ càng cao phản ứng xảy ra càng nhanh và hiệu

quả đông tụ càng cao

Thời gian khuấy trộn và thời gian lưu đóng vai trò quan

trọng trong q/t đông tụ.

Vận tốc khuấy trộn gây ra sự phá vỡ các bông keo, vận

tốc thấp sẽ giúp các bông keo lắng tốt. Vận tốc khỏang

0.3 m/giây) giúp duy trì tốt quá trình keo tụ.

10


Tóm tắt đông tụ và keo tụ (2)

Đông tụ/keo tụ là quá trình loại bỏ các hợp chất keo đục,

chất màu và một số loại vi khuẩn ra khỏi nước.

Trong giai đọan hòa trộn nhanh ban đầu (< 1 phút), hóa

chất được thêm vào bao gồm chất đông tụ và có thể có

chất trợ đông tụ.

Ở hồ keo tụ, hỗn hợp nước thải được khuấy trộn nhẹ

nhàng trong khoảng 30 - 45 phút để đủ thời gian hóa chất

phản ứng tạo kết tủa bông keo lắng xuống đáy hồ.

11


Tóm tắt đông tụ và keo tụ (3)

Đông tụ loại trừ các phân tử keo hòa tan trong

nước. Những phân tử này thường mang điện tích

âm, vì thế chất đông tụ mang điện tích dương

được sử dụng để trung hòa điện tích âm trong

suốt q/t đông tụ. Sau đó, trong quá trình keo tụ,

các phân tử keo được kết dính lại bởi lực Van der

WaaL's hình thành các bông keo.

Bị ảnh hưởng bởi pH, độ kiềm, độ đục, nhiệt độ,

khuấy trộn và chất đông tụ.

12


Tuyển nổi(Dissolved Air Flotation - DAF )

Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hạt

rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cô

đặc bùn sinh học.

Không khí được thổi vào bể tạo bọt khí, bọt khí

và hạt nổi lên trên mặt nước thải và bị loại bỏ

bằng các thiết bị gạt bọt.

13


Tuyển nổi14

Đầu tiên nước thải, hay một phần của nước thải,

được tạo áp suất với sự hiện diện của một lượng

không khí đủ lớn.

Khi nước thải này được trả về áp suất tự nhiên

của khí quyển, nó sẽ tạo nên những bọt khí.

Các hạt dầu, mỡ và các chất rắn lơ lửng sẽ kết

dính với các bọt khí và với nhau để nổi lên trên và

bị một thanh gạt tách chúng ra khỏi nước thải.


Ứng dụng của tuyển nổi

Xử lý nước thải (nước thải đô thị, các ngành chế

biến thực phẩm có nhiều béo như CB thịt, CB dầu)

Xử lý bùn

Xử lý chất khoáng, thu hồi khoáng sản quí

Tái sinh nguyên liệu từ nước rửa

Kết hợp với keo tụ, tách chất mùn và tảo trong xử

lý nước cấp

15


Phương pháp tuyển nổi

Tuyển nổi từ sự tách không khí từ dung dịch

Tuyển nổi với phân tán không khí bằng cơ giới

Tuyển nổi bằng tách phân đoạn bọt

Tuyển nổi hóa học, sinh học và ion

Tuyển nổi điện

16


Tuyển nổi với sự tách không khítừ dung dịch

phương pháp này được áp dụng để làm sạch

nước thải chứa các hạt ô nhiễm rất mịn

tạo dung dịch bão hoà về không khí (làm

thoáng). Khi hạ áp suất (chân không, không áp

hay có áp lực) các bọt không khí sẽ tách khỏi

dung dịch

17


Tuyển nổi với phân tán không khíbằng cơ giới

phương pháp này được áp dụng để làm sạch

nước thải có nồng độ hạt lơ lửng cao ( 2g/L)

sự phân tán khí được thực hiện nhờ bơm đĩa có

cánh quạt hướng lên trên.

tốc độ vòng của turbin trong khoảng 10 – 15 m/s

18


Tuyển nổi bằng tách phân đoạn bọt

được áp dụng cho nước thải có nồng độ chất hoạt

động bề mặt cao

thường kết hợp với xử lý bức xạ

khuyết điểm :

chất bọt tách ra giàu chất hoạt động bề mặt, bị

phân huỷ chậm,

khi nồng độ chất hoạt động bề mặt trong nước thải

tăng, hiệu quả xử lý giảm

19


Tuyển nổi hoá học, sinh học và ion

Hoá học: các quá trình hóa học sinh khí O2, CO2, Cl2.

Khuyết điểm là tốn nhiều tác chất.

Sinh học: được ứng dụng để nén cặn từ bể lắng 1

trong xử lý nước thải sinh hoạt. Dựa trên sự phát

triển của VSV, sinh khí.

ion : phương pháp này được áp dụng để tách khỏi

nước các kim loại (Mo, Pt, ...) bằng cách sử dụng

không khí và các chất hoạt động bề mặt. Các chất

hoạt động bề mặt trong nước sẽ tạo thành các ion

có điện tích trái dấu với điện tích của ion cần loại ra.

20


Tuyển nổi điện

khi có dòng điện một chiều qua nước thải :

ở catot sẽ tạo khí hydro tuyển nổi

khi sử dụng các điện cực tan (sắt hoặc nhôm), ở anod sẽ

diễn ra sự hoà tan kim loại, các cation nhôm, sắt sẽ

chuyển vào trong nước và kết hợp với OH- tạo các

hydroxyd, là các chất keo tụ, bám vào các bọt khí.

nếu trong nước thải có chứa chất điện phân thì dòng

điện đi qua sẽ làm thay đổi các thành phần hóa học và

trạng thái các tạp chất không tan

21


PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

Là quá trình xảy ra khi một chất khí hay

chất lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn

xốp.

Chất khí hay hơi được gọi là chất bị hấp

phụ, chất rắn xốp dùng để hút khí hay

hơi gọi là chất hấp phụ.

22


Ứng dụng của hấp phụ23

Hiệu quả cao, có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải, có thể thu hồi các chất này

Được sử dụng để làm sạch triệt để các chất thải hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học, thường là các chất không thể phân huỷ bằng con đường sinh học và có tính độc.

Trong xử lý nước thải công nghiệp, hấp phụ được ứng dụng để khử thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất hữu cơ có vòng thơm, các chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm, các kim loại nặng, màu hoạt tính khỏi nước thải


PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ (tt)

Chất hấp phụ phải có khả năng chịu ma sát cao, bền

nhiệt và kích thước lỗ màng phải nhỏ diện tích tiếp

xúc lớntăng khả năng hấp phụ. Các chất hấp phụ sử

dụng được chia ra làm 3 loại:

Hợp chất chứa Oxygen – là loại ưa nước và phân cực

bao gồm silicagel và zeolite.

Hợp chất chứa Carbon – là loại kỵ nước và không

phân cực bao gồm than họat tính hay than chì.

Hợp chất Polymer- chứa nhóm chức phân cực hoặc

không phân cực với cấu trúc tổ ong.

24


Than hoạt tính

Than hoạt tính (Activated Carbon) là loại than

được xử lý từ nhiều nguồn vật liệu như tro của

vỏ lạc (đậu phộng), gáo dừa hoặc than đá.

Những nguyên liệu này được nung nóng từ từ

trong môi trường chân không, sau đó được

hoạt tính hóa bằng các khí có tính oxi hóa ở

nhiệt độ cực cao.

Quá trình này tạo nên những lỗ nhỏ li ti có tác

dụng hấp thụ và giữ các tạp chất.

25


Các dạng kết cấu của than hoạt tính

Dạng bột cám (Powered - PAC)

Dạng hạt (Granulated – GAC)

Dạng khối đặc

(Extruded SoLid BLock – SB)

26


Công dụng của than hoạt tính

Dùng lọc cặn, khuẩn Coliform, chì, độc tố,

khử màu và khử mùi clorine.

Hiệu suất lọc tùy thuộc :

Tính chất vật lý của than (kết cấu, kích

thước, mật độ lỗ, diện tích tiếp xúc)

Tính chất lý hóa của tạp chất cần loại bỏ

Thời gian tiếp xúc của nước với than

27


Trao đổi Ion

Khi gặp điều kiện thuận lợi, các ion trong nước

thải có thể kết hợp với nhau, tạo thành cặn,

váng có hại cho sức khỏe hay gây mất mỹ

quan.

Dùng "hạt nhựa trao đổi ion“ để xử lý hiện

tượng này (dùng loại hạt nhựa tích Cation để

"hút" các ion âm và ngược lại).

28


Trao đổi Ion (tt)

Một số loại ion trong nước chưa xử lý:

Cation Anion

Calcium (Ca2+) Chloride (CL-)

Magnesium (Mg2+) Bicarbonate (HCO3-)

Sodium (Na+) Nitrate (NO3-)

Potassium (K+) Carbonate (CO32-)

Iron (Fe2+) Sulfate (SO42-)

29


Ứng dụng của trao đổi ion

Tách các ion kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg,

Cd, Mn,... cũng như các hợp chất của Arsen,

Phospho, Cyanur,...

Xử lý tính cứng của nước (Ca, Mg).

30


Vi lọc - Microfiltration

Kích thước lỗ màng 0.1 – 10 µm

Loại hầu hết tất cả VK mà không loại được virus

31


Siêu loc - Ultra filtration

Kích thước lỗ màng có thể loại được các phân tử có

kích thước 0.01 – 0.1 µm.

Siêu lọc được sử dụng để loại hết tất cả virus, vi khuẩn

Kích thước nhỏ, vận hành đơn giản, ít tiêu tốn điện

năng, chi phí hoạt động thấp

Vật liệu màng lọc không làm biến đổi tính chất của

nguồn nước, đảm bảo độ tinh khiết trong suốt quá

trình xử lý

32


Ứng dụng của màng UF

Lọc nước biển, nước muối (thủy sản, hóa chất)

Lọc nước ép trái cây, nước trà xanh

Thu hồi dầu/ mỡ và xử lý nước thải

Màng UF bảo vệ màng RO

33


Nano filtration

Được sử dụng nhiều trong những năm gần đây

và thường sử dụng trong công nghiệp sản

xuất nước uống tinh khiết (làm mềm nước),

khử màu và những vi chất gây ô nhiễm.

Kỷ thuật nano cũng được sử dụng trong việc

phân tách các chất hữu cơ như những ion đa

hóa trị hay những vi chất ô nhiễm.

34


Thẩm thấu ngược

RO dựa trên nguyên tắc cân bằng. Hai dung dịch chứa hai nồng độ các chất hòa tan khác nhau sẽ trao đổi chất hòa tan đến khi đạt được trạng thái cân bằng.

Khi hai dung dịch này được ngăn cách bởi 1 màng lọc, dung dịch chứa chất hòa tan nồng độ thấp sẽ đi qua màng đến dung dịch có nồng độ cao hơn.

Sau một thời gian, mực nước 1 bên màng sẽ cao hơn. Sự khác biệt này gọi là áp suất thẩm thấu.

35


Thẩm thấu ngược (tt)

Sử dụng 1 áp suất lên cột áp suất thẩm

thấu tạo nên thẩm thấu ngược.

Nước được đẩy ngược về phía kia của

màng trong khi chất rắn hòa tan thì không.

36


Điện thẩm tách - Electrodialysis

Được sử dụng để thu hồi acid, muối kim loại và các

hydroxid. Trong nước thải nông nghiệp, dùng khử nitơ.

Các phân tử ion mang điện tích được di chuyển từ dung

dịch ban đầu qua màng lọc chọn lọc đến dung dịch có

nồng độ cao hơn bằng cách áp dụng một trường điện.

Trong d/dịch muối, các ion âm di chuyển về cực dương

và các ion dương di chuyển về cực âm.

37


Documents

ử ướ ng THI NGUYET THU/BAI GIANG...Đông tụ Quá trình trung hòa điệntích: các chất đôngtụđiệntích dương, hóa trịcao đượccho vào đểtrung hòa