I.MÔI TRƯỜNG SINH THÁI TRONG QUÁ TRÌNH IN

Nước thải được sinh ra từ các công đoạn làm hồ, quá trình chế tạo khuôn in, quá trình in và dung dịch tẩy rửa trong quá trình in. Mỗi công nghệ in khác nhau thì sinh ra nước thải có các thành phần khác nhau, nó đặc trưng cho mỗi loại hình công nghệ đó.

I.1. Công đoạn làm hồ nhuộm

Nước thải trong công đoạn làm hồ nhuộm gồm:

o Các chất hiện hình là các dẫn xuất của benzol và naphtalin như: hyđro quinon

o Các chất tăng tốc trong quá trình hiện hoa như KOH, NaOH, Na2CO3, K2CO3, Na2B4O7, các chất chống Voal như KBr, benzotriajol, tetrajol,…

o Các chất bảo quản như Na2SO3, các chất hiện bản cho công nghệ in offset như Natri silacat, NaOH, các chất mang tính kiềm.

I.2. Quá trình chế tạo khuôn in

Trong quá trình chế tạo khuôn in offset thì trong nước thải còn có thể chứa các kim

loại như Zn, Al, Pb, Cr, Ni, Fe, Cu....

o Các hoá chất sử dụng trong quá trình tạo màng của bản in như các chất tạo màng PVA, novolac, gelatin và các chất nhạy sáng như O-Napthoquinon-diazid, bicromat, các muối của axit cacboxylic…

o Ngoài ra, trong quá trình chế tạo bản đa kim loại sinh ra nước thải chứa các chất độc hại như CuSO4, H2SO4, CrO3, AgNO3, NaOH, Na2SO4, NaHSO3, H2CrO3, CaCl2, HCl, KOH, NaOCl,… quá trình hiện bản nước thải có thể chứa các chất mang tính kiềm như NaOH, Na2SiO3, glyxerin, parafin hay các dung môi hữu cơ như cồn, tricloetylen, butanol và một vài dung mỗi hữu cơ khác.

o Nước thải trong quá trình chế tạo khuôn in lõm có thể chứa nhiều hoá chất độc hại như Na2Cu(CN) 3, CuSO4, H2SO4, Fe2SO3, gelatin, FeCl3 , muối crôm, KOH, các chất tẩy rửa, HCl dùng để pha chế dung dịch mạ đồng rất độc có khả năng ăn mòn mạnh và gây bỏng...

o Trong công nghệ in Flexo nước thải có thể chứa các hoá chất dùng tạo bản như các chất khơi mào (antracquinon, benzophenol, benzoin), các monome (acrylatmetaerylat, arcylamit, metacrylamit, arylete...), các oligom (PAD, polyvinylankol, polyacrylat, PES, polyaretan,...) dung dịch hiện bản photopolyme như cồn.

1

o Nước thải từ quá trình chế khuôn in lưới có thể chứa các chất như các muối bicrômat, PVA, axit oxalic, muối mangan

I.3. Quá trình in

Trong quá trình in cũng sử dụng rất nhiều hoá chất khác nhau nên trong nước thải có thể sẽ chứa nhiều chất thải độc hại như

o NH4, H3PO4 dùng trong dung dịch ẩm, axit benzoic có thể dùng sản phẩm làm chất đệm trong dung dịch ẩm.

o Axit Oxalic dùng để tẩy dầu mỡ và tẩy màng PVA.

o H3PO4 dùng để xử lý bề mặt bản và tăng tính thầm ướt bề mặt và pha chế dung dịch và đệm máng nước.

o Axit tactric và axit xitric dùng để chế dung dịch đệm máng nước.

o Bột tan Mg3(OH).(Si4O10) dùng xoa bề mặt tấm cao su và trục lô in, CaCO3 dùng để làm bột phun chống bẩn tờ in.

o Cồn etylic, isopropylic: dùng trong máng nước.

o Điclometal, axeton, xylen,.. dùng để rửa lô cao su và tấm cao su offset.

o Lưu huỳnh dùng để xoa tấm cao su.

o Các loại xăng, cồn và dung môi dùng để rửa lô

o Mực in, mạt giấy

Như vậy nước thải ở công đoạn in mang màu, chứa nhiều dầu, mỡ, các chất lơ lửng khó tan trong nước, các dung môi hữu cơ và có thể chứa cả kim loại và các chất hữu cơ, vô cơ rất độc.

Ngoài ra trong quá trình sản xuất còn sinh ra một lượng lớn từ nước thải sinh hoạt và tẩy rửa.

Như vậy một nhà máy in có nước thải từ nhiều nguồn khác nhau, mỗi nguồn có đặc thù riêng. Nước thải ngành in có sự dao động về lưu lượng và tải lượng ô nhiễm. Nó biến đổi theo mùa, theo thời gian, tuỳ thuộc vào công nghệ in, phương pháp in và thiết bị in, loại phim, loại bản mà nhà máy sử dụng. Ngoài ra còn có nước thải sinh hoạt. Ngành in thải ra môi trường lượng không lớn nước thải nhưng nó thải ra nhiều tác nhân gây ô nhiễm, có nhiều chất độc hại gây ô nhiễm nguồn nước, gây độc hại tới các loài thuỷ sinh. Nước thải ra bên ngoài có đầy đủ các hoá chất sử dụng trong quá trình sản xuất từ ít độc

2

đến rất độc, có màu, có nhiều dầu mỡ và dung môi hữu cơ, có các chất rắn không tan trong nước.

II. ĐẶC TRƯNG VÀ QUY TRINH XỬ LÝ

II.1.ĐẶC TRƯNG

Nước thải từ quá trình sản xuất mực in không nhiều, chỉ phát sinh từ công đoạn vệ sinh thiết bị máy móc. Ngoài ra nước thải còn phát sinh từ quá trình vệ sinh xưởng khi mực in bị tràn đổ. Tuy nhiên, nồng độ các chất gây ô nhiễm rất cao. Khi trực tiếp thải vào nguồn tiếp nhận không qua xử lý, chất hữu cơ có trong nước thải sẽ làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước do vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ. Độ màu của nước thải làm hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của tảo, rong rêu... Đồng thời, gây tác hại về mặt cảm quan, gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch và cấp nước. Nước thải ngành sản xuất mực in có các thành phần ô nhiễm đặc trưng như dung môi hữu cơ, độ màu, chất rắn lơ lửng, … thể hiện cụ thể ở bảng sau.

II.2.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI

II.2.1. Phương pháp cơ học

II.2.1.1. Quá trình lắng

Quá trình lắng được dùng loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước thải.

Sự lắng diễn ra dưới tác dụng của trọng lực. Theo chức năng, bể lắng được phân thành 3

loại: bể lắng cát, bể lắng cấp I, và bể lắng cấp II (bể lắng trong).

II.2.1.2.Bể lắng cát

3

Stt Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị đầu vào Yêu cầu chất lượng nước đầu ra

1 PH - 7.34 5,5-9

2 COD Mg/l 2850 50

3 BOD Mg/l 1075 100

4 SS Mg/l 97 1005 ĐỘ MÀU Co-Pt 2135 70

Bể lắng cát được dùng để tách các tạp chất rắn vô cơ không tan có kích thước 0,2 ÷ 2

Dựa vào nguyên lý làm việc, bể lắng cát được chia thành: bể lắng ngang và bể lắng đứng.

Bể lắng cát ngang là một kênh hở có tiết diện hình chữ nhật, tam giác hoặc hình

thang. Chiều sâu bể khoảng 0,25÷1m. Tỉ lệ chiều rộng và chiều sâu bể B/H = 1:2. Vận

tốc dòng chảy trong bể không được vượt quá 0,3m/s. Thực tế bể lắng cát thường được

thiết kế hai ngăn luân phiên nhau làm việc và cạo cặn.

* Bể lắng ngang

Bể lắng ngang là bể hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời.

Trong bể lắng ngang, dòng nước thải chảy theo phương nằm ngang qua bể.

Chiều sâu bể lắng ngang H=1,5÷4m, chiều dài L = (8÷12)H, chiều rộng B = 3÷6m.

Bể lắng ngang thường sử dụng khi lưu lượng nước thải trên 15000m3/ngày. Hiệu suất

lắng đạt 60%.

* Bể lắng đứng

Bể lắng đứng có dạng hình hộp hoặc hình trụ với đáy hình chóp. Nước tahỉ được

đưa vào ống phân phối ở tâm bể. Nước phải chuyển động theo phương đứng từ dưới lên

trên tới vách tràn. Chiều cao vùng lắng từ 4 đến 5 m. Hiệu suất bể lắng đứng thường thấp

hơn bẻ lắng ngang từ 10÷20%.

II.2.1.3. Lọc

Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khi không thể

loại được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc có thể diễn ra dưới tác dụng của áp suất

thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau

vách ngăn.

Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than cốc, sỏi đá, đá nghiền thậm chí cả than

gỗ. Nhưng thông dụng nhất là cát. Kích thước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong

khoảng 0,15 mm đến vài mm, kích thước lỗ rỗng thường có giá trị nằm trong khoảng

10÷100 m. Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần

tách loại, ví dụ như vi khuẩn (0,5÷5 m) hoặc vi rút (0,05 m). Do đó, những hạt này có

4

thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc. Trong quá trình lọc, các cặn bẩn được tách

khỏi nước nhờ tương tác giữa các hạt cặn và vật liệu lọc theo cơ chế sau :

Sàng lọc : Xảy ra ở bề mặt lớp vật liệu lọc khi nước cần xử lý chứa các hạt cặn

có kích thước quá lớn, không thể xuyên qua lớp vật liệu lọc.

Lắng : Những hạt cặn lơ lửng có kích thước khoảng 5 m và khối lượng riêng đủ

lớn hơn khối lượng riêng của nước được tách loại theo cơ chế lắng trong các khe rỗng

của lớp vật liệu lọc. Tuy nhiên, quá trình lắng không có khả năng khử các hạt keo mịn có

kích thước khoảng 0,001÷1 m.

Hấp phụ : Các hạt keo được tách loại theo cơ chế hấp phụ. Quá trình này xảy ra

theo hai giai đoạn : vận chuyển các hạt trong nước đến bề mặt vật liệu lọc và sau đó kết

dính các hạt vào bề mặt hạt vật liệu lọc. Quá trình này chịu ảnh hưởng của lực hút (hoặc

lực đẩy) giữa vật liệu lọc và các hạt cần tách loại, lực hút quan trọng nhất là lực Van der

Waals và lực hút tĩnh điện.

Chuyển hóa sinh học : Hoạt tính sinh học của các thiết bị lọc có khả năng dẫn

đến sự ôxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình chuyển hóa sinh học hoàn toàn xảy ra khi nhiệt

độ và thời gian lưu nước trong thiết bị lọc được duy trì thích hợp. Do đó, trong thiết bị

lọc chậm, hoạt tính sinh học đóng vai trò quan trọng hơn trong thiết bị lọc nhanh.

Chuyển hóa hóa học : Các vật liệu lọc còn có khả năng chuyển hóa hóa học một

số chất có trong nước thải như NH4+, sắt, mangan,

II.2.2 Phương pháp hóa lý

II.2.2.1. Đông keo tụ

Để tách các chất ô nhiễm ở dạng keo và hòa tan một cách có hiệu quả bằng phương

pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng thông qua cách liên kết các hạt phân tán thành

tập hợp các hạt nhờ sự tác động tương hỗ giữa chúng. Để thực hiện việc này, trước hết

cần trung hòa điện tích của chúng (quá trình đông tụ_coagulation), tiếp đến là liên kết

chúng với nhau tạo thành các hạt “bông keo” lớn hơn (quá trình keo tụ_flocculation).

Theo thành phần cấu tạo người ta chia hạt “bông keo” thành hai loại:

- Keo ưa nước (Liophitic): Các hạt keo hấp phụ các phần tử của môi trường và

được bao bọc bởi lớp vỏ hydrat khá dầy

5

- Keo kỵ nước (Liophotic): Hầu như không hấp phụ các phần tử của môi trường,

thường là keo kim loại, sufua kim loại, các muối.

Trong công nghệ xử lý nước, keo kỵ nước đóng vai trò chủ yếu [4].

Phương pháp đông keo tụ là một trong những phương pháp phổ biến để xử lý nước

thải mà đặc biệt là nước thải ngành dệt nhuộm. Trong thực tế, những chất keo tụ thường

được sử dụng là Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3.6H2O.

Do nội dung đồ án nghiên cứu xử lý nước thải ngành in bằng phương pháp keo tụ

nên cơ sở lý thuyết và cơ chế của phương pháp này sẽ được trình bày kĩ ở chương III.

II.2.2.2. Tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc

lỏng) phân tán không tan, tự lắmg kém.

Về nguyên tắc, tuyển nổi thường được áp dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc

bùn sinh học. Qua trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ (thường

là không khí) vào trong pha lỏng. Các khí đó dính kết với các hạt và khi lực nổi của tập

hợp các bóng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt. Sau đó chúng tập hợp

lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.

Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử hoàn toàn các

hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt,

chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt [3] .

II.2.2.3. Hấp phụ

Hấp phụ là phương pháp hiệu quả để giảm nồng độ của các chất hữu cơhòa tan

trong nước thải và một số chất hấp phụ đã được sử dụng để loại bỏ màu khỏi nước thải.

Vật liệu hấp phụ thường sử dụng gồm than hoạt tính, khoáng vô cơ (silicagen, keo

nhôm), các oxit và hydroxit kim loại, các vật liệu hữu cơ,...

Hấp phụ là quá trình hút khí ( hơi ) hay chất lỏng bằng bề mặt chất rắn xốp. Chất

khí hay hơi được hút gọi là chất bị hấp phụ, chất rắn xốp dùng để hút khí hay hơi gọi là

chất hấp phụ và những khí không bị hấp phụ gọi là khí trơ. Vật liệu sau hấp phụ có thể

hoàn nguyên để sử dụng tiếp.

6

Nguyên tắc hấp phụ trên các vật liệu được mô tả như sau:

Sự hấp phụ phụ thuộc vào hai yếu tố chính:

- Bản chất và bề mặt riêng của chất hấp phụ: một chất có bề mặt riêng càng lớn thì

khả năng hấp phụ càng tốt. Than hoạt tính có bề mặt riêng lớn nhưng kích thước mao

quản nhỏ nên hấp phụ kém các chất màu có phân tử lớn, công kềnh. Ngược lại một số

chất hấp phụ vô cơ (các khoáng chất, các oxit và hydroxit kim loại) hấp phụ rất tốt các

chất màu trên.

- Các dạng liên kết hấp phụ: trong hấp phụ, có hai dạng liên kết hấp phụ là hấp phụ

vật lý và hấp phụ hóa học.

Hấp phụ vật lý được thực hiện bằng các lực Vander Waals, lực liên kết hydro, lực

phân tán London. Đây là dạng hấp phụ đa phân tử nhưng lực hấp phụ không lớn lắm nên

dễ tách khi tái sinh.

Hấp phụ hóa học được thực hiện thông qua các lực tương tác tĩnh điện hay liên kết

cộng hóa trị giữa các chất bị hấp phụ với các “tâm” của các chất hấp phụ. Đây là loại hấp

phụ đơn phân tử với lực hấp phụ khá lớn.

Phương pháp hấp phụ có tác dụng tốt trong việc xử lý nước thải chứa các chất hữu

cơ, các kim loại nặng và màu. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, có khả

năng xử lý nhiều chất trong nước thải và có thể thu hồi các chất này [9].

II.2.2.4. Trao đổi ion

Trao đổi ion là quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi

ion chứa nó bằng các ion khác có trong dung dịch. Phương pháp này được dùng để khử

7

=+=

+

Chất bị hấp phụ liên kết với chất hấp

Chất bị hấp phụ nằm ở cân bằng

Chất bị hấp phụ trong dung dịch

Chất hấp phụ

các kim loại: Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg,Cd, V, Mn,… hoặc các hợp chất của asen, photpho,

xyanua và các chất phóng xạ,….ra khỏi nước.

II.2.2.5. Điện hóa

Người ta sử dụng quá trình oxy hóa cực anot và khử catot, đông tụ điện,… để làm

sạch nước thải khỏi tạp chất hòa tan và phân tán lớn.

Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều đi

qua nước thải.

Các phương pháp điện hóa cho phép lấy từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng

các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, tự động hóa mà không cần sử dụng các

tác nhân hóa học.

Tuy nhiên phương pháp này tiêu hao năng lượng điện năng lớn.

Xử lý nước thải bằng phương pháp này có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.

II.2.2.6. Kỹ thuật màng

Có 4 phương pháp bằng màng lọc. Đó là vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược và điện

thẩm tích. Ba phương pháp đầu phân biệt về nguyên tắc bởi kích thước hạt bị tách dựa

trên kích thước lỗ màng. Quá trình vi lọc có đường kính lỗ màng từ 0,1μm ÷ 10 μm; siêu

lọc thường với màng có đường kính lỗ trong khoảng 2 ÷ 100nm; còn thẩm thấu ngược

với lỗ màng rất nhỏ 0,5 ÷ 2,0nm.

Các quá trình màng, nhất là lọc nano và thẩm thấu ngược kết hợp với một số quá

trình xử lý khác (như keo tụ hay ozon hóa) có thể đáp ứng chất lượng nước cho nhu cầu

tuần hoàn và sử dụng lại.

Màng sử dụng có độ ổn định cơ, hóa và nhiệt rất tốt, cho phép vận hành với tốc độ

dòng cao và bền đối với khoảng pH rộng, nhiệt độ và dung môi. So sánh với các quy

trình khác thì mặt bằng lắp đặt yêu cầu đối với quy trình lọc màng là nhỏ hơn và ưu điểm

thiết kế cấu tạo dưới dạng modun của nó. Nhược điểm chủ yếu của công nghệ màng là

giá thành của màng, thiết bị lọc cao và năng suất thấp

II.3. Các phương pháp hóa học

II.3.1. Phương pháp trung hòa

8

Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hào đưa về pH khoảng 6,5

đến 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo.

Trung hòa nước thải có thể thực hiện:

Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm.

Bổ sung các tác nhân hóa học.

Lọc nước axit qua vật liệu có tác dụng trung hòa.

Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit.

Việc lựa chọn phương pháp nào tùy thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ

thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học [3].

II.3.2. Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước tự nhiên và nước thải người ta có thể dùng các chất oxy hóa như

Clo dạng khí và dạng lỏng, điclooxit, CaOCl2, Ca(ClO)2 và Na, KmnO4, K2Cr2O7, H2O2,

O2, O3, MnO2,...

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải chuyển thành các chất ít

độc hơn và tách ra khỏi nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học,

do đó oxy hóa hóa học chỉ được dùng để loại các tạp chất gây nhiểm bẩn trong nước mà

không thể tách bằng phương pháp khác như khử xyanua hay hợp chất hòa tan của As [3].

a) Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất chứa Clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất, thường được

dùng để tách hydrosunfua, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra

khỏi chất thải.

Ví dụ: Quá trình tách xyanua ra khỏi nước thải được tiến hành ở môi trường kiềm

(pH = 9). Xyanua có thể bị oxy hóa tới N2 và CO2 theo phương trình sau:

CN- + 2OH- + Cl2 → CNO- + 2Cl- + H2O

2CNO- + 4OH- + Cl2 → CO2 + 6Cl- + N2 + H2O

b) Oxy hóa bằng hydro peoxit

9

H2O2 được dùng để oxy hóa các nitrit, xyanua, phenol, các chất thải chứa lưu huỳnh

và các chất nhuộm mạnh.

Trong môi trường axit, H2O2 thể hiện rõ chức năng oxy hóa, còn trong môi trường

kiềm là chức năng khử. Trong môi trường axit, H2O2 chuyển Fe2+ thành Fe3+, HNO2 thành

HNO3, SO32- thành SO4

2-, CN- bị oxy hóa trong môi trường kiềm (pH = 9 – 12) thành

CNO-.

Ngoài tính oxy hóa, người ta còn dùng tính khử của H2O2 để loại Clo ra khỏi nước:

H2O2 + Cl2 → O2 + 2HCl

H2O2 + NaClO → O2 + NaCl + H2O

c) Oxy hóa bằng oxy không khí

O2 trong không khí được dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng:

4Fe2+ + O2 + 2H2O → 4Fe3+ + 4OH-

Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3H+

O2 trong không khí còn được dùng để oxy hóa sunfua trong nước thải của các

nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ và hóa dầu. Quá trình oxy hóa hydrosunfua thành sunfua

lưu huỳnh diễn ra như sau:

S2- → S → SnO62- → S2O3

2- → SO32- → SO4

2-

Khi nhiệt độ tăng, tốc độ phản ứng và mức oxy hóa sunfua và hydrosunfua tăng.

d) Oxy hóa bằng MnO2

MnO2 được dùng để oxy hóa As3+ đến As5+ theo phản ứng sau:

H3AsO3 + MnO2 + H2SO4 → H3AsO4 + MnSO4 + H2O

Khi tăng nhiệt độ (nhiệt độ tối ưu 70 – 800) thì mức oxy hóa tăng. Quá trình oxy hóa

này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 hoặc trong

thiết bị có khuấy trộn với vật liệu đó.

e) Ozon hóa

10

Oxy hóa bằng ozon cho phép các tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi vị lạ đối với nước,

hay có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất của As,

chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm, hiđrocacbon thơm, thuốc sát trùng.

Trong xử lý nước bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và xảy ra sự khử

trùng đối với nước. Các vi khuẩn chết nhanh hơn so với xử lý nước thải bằng Clo vài

nghìn lần.

Ozon có thể oxy hóa tất cả các chất vô cơ và hữu cơ.

Ví dụ: oxy hóa Fe2+, Mn2+ tạo thành kết tủa hyđroxit hay đioxit permanganat không

tan:

2FeSO4 + H2SO4 + O3 → Fe2(SO4)3 + H2O + O2

MnSO4 + O3 + 2H2O → H2MnO3 + O2 + H2SO4

2H2MnO3 + 3O3 → 2HMnO4 + 3O2 + H2O

Oxy hóa NH3 trong môi trường kiềm như sau:

NH3 + 4O3 → NO3- + 4O2 + H2O + H+

f. Làm sạch bằng khử

Phương pháp làm sạch nước thải bằng quá trình khử được ứng dụng trong các

trường hợp khi nước thải chứa các chất dễ bị khử. Phương pháp này được ứng dụng rộng

rãi để xử lý các hợp chất thủy ngân, crom, asen.

Phương pháp phổ biến để khử asen là cho nó lắng dưới dạng các hợp chất khó tan,

còn các hợp chất chứa crom hóa trị 6 người ta khử nó đến crom hóa trị 3 và cho nó lắng

dưới dạng hydroxit trong môi trường kiềm. Chất khử có thể là than hoạt tính, sunfat sắt,

bisunfat natri, hydro, dioxit lưu huỳnh, các phế thải hữu cơ.

Ví dụ: Khử bằng dung dịch bisunfat natri:

4H2CrO4 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 → 2Cr2(SO4)3 + 3Na2SO4 + 10H2O

Để lắng Cr(III), người ta ứng dụng tác chất kiềm Ca(OH)2, NaOH (giá trị tối ưu là

pH = 8 – 9,5):

11

Cr3+ + 3OH- → Cr(OH)3

Sử dụng sunfat sắt dễ thu được kết quả tốt.

* Trong môi trường axit:

2CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 → 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 6H2O

* Trong môi trường kiềm:

2Cr2O3 + 6FeSO4 + 6Ca(OH)2 + 6H2O → 2Cr(OH)3 + 6Fe(OH)3 + 6CaSO4

Có thể lắng Cr(III) bằng axetat bari (Cr(VI) lắng dưới dạng cromat bari). Ưu điểm

của phương pháp này là có thể xử lý đồng thời Cr(VI) và ion SO42-.

II.4. Phương pháp sinh học

Phương pháp này đựa trên khả năng của vi sinh sử dụng đối với chất này làm chất

dinh dưỡng trong hoạt động sống. Phương pháp này ứng dụng để loại các chất hữu cơ

hòa tan và một số chất hữu cơ ra khỏi nước thải sinh hoạt và công nghiệp.

Để thực hiện qua trình oxy hóa sinh hóa, các chất hữu cơ hòa tan, cả các chất keo và phân tán nhỏ trong nước thải cần được di chuyển vào trong tế bào vi sinh vật.

Có ba phương pháp xử lý sinh hóa là hiếu khí, yếm khí và tùy tiện.

Xử lý hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh hô hấp hiếu khí. Để chúng hoạt động tốt cần đảm bảo có dòng oxy cố định và nhiệt độ 20-40oC.

Quá trình xử lý yếm khí diễn ra không cần oxy, được ứng dụng để khử cặn độc.

Quá trình xử lý tùy tiện sử dụng vi sinh vật hô hấp tùy tiện.

chủ yếu nhờ sự cộng sinh giữa tảo và vi khuẩn sống ở dạng lơ lửng. Ôxy cung cấp

cho vi khuẩn nhờ sự khuếch tán qua bề mặt và quang hợp của tảo. Chất dinh dưỡng và

CO2 sinh ra trong quá trình phân hũy chất hữu cơ được tảo sử dụng. Hồ hiếu khí có hai

dạng: (1) có mục đích là tối ưu sản lượng tảo, hồ này có chiều sâu cạn 0,15 – 0,45 m; (2)

tối ưu lượng ôxy cung cấp cho vi khuẩn, chiều sâu hồ này khoảng 1,5 m. Để đạt hiệu quả

tốt có thể cung cấp ôxy bằng cách thổi khí nhân tạo.

12

III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Nước thải từ các khu vực sản xuất theo mạng lưới thoát nước riêng chảy vào hố thu của trạm xử lý. Tại đây, để bảo vệ thiết bị và hệ thống đường ống công nghệ phía sau, song chắn rác thô được lắp đặt trong hố để loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn ra khỏi nước thải. Sau đó nước thải sẽ được bơm lên bể điều hòa.

Tại bể điều hòa, máy khuấy trộn chìm sẽ hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở bể sinh ra mùi khó chịu, đồng thời có chức năng điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào. Nước thải từ bể điều hòa được bơm sang bể phản ứng. Tại bể phản ứng, hóa chất keo tụ được châm vào bể với liều lượng nhất định và được kiểm soát chặt chẽ bằng bơm định lượng hóa chất. Dưới tác dụng của

13

hệ thống cánh khuấy với tốc độ lớn được lắp đặt trong bể, hóa chất keo tụ được hòa trộn nhanh và đều vào trong nước thải, hình thành các bông cặn nhỏ li ti khắp diện tích bể. Hỗn hợp nước thải này tự chảy qua bể keo tụ tạo bông. Dưới tác dụng của chất trợ keo tụ và hệ thống motor cánh khuấy với tốc độ chậm, các bông cặn li ti sẽ chuyển động, va chạm, dính kết và hình thành nên những bông cặn có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần các bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nước và bông cặn ở bể keo tụ tạo bông tự chảy sang bể lắng.

Phần bùn trong nước thải được giữ lại ở đáy bể lắng. Lượng bùn này được bơm qua bể chứa bùn, phần nước sau khi tách bùn sẽ chảy về bể trung gian, sau đó được bơm qua bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính, để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết. Nước thải sau khi qua bể lọc áp lực sẽ đi qua bể nano dạng khô để loại bỏ lượng SS còn sót lại trong nước thải, đồng thời khử trùng nước thải. Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu xả thải vào nguồn tiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp luật.

 Bùn ở bể chứa bùn được được bơm qua máy ép bùn băng tải để loại bỏ nước, giảm khối tích bùn. Bùn khô được các cơ quan chức năng thu gom và xử lý định kỳ.

14