Mở đầu ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD TS TRẦN THỊ THANH THỦY (( )) MỤC LỤC MỞ ĐẦU 4 PHẦN I TỔNG QUAN 5 1 Vai trò nước và tình trạng ô nhiễm 5 1 1 Vai trò nước 5 1 2 Tình trạng ô nhiễm nước 5 2 Một số thông số[.]
Trang 1MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ………………………………………………………… …………4
PHẦN I TỔNG QUAN………………………………………….….…….… 5
1 Vai trị nước và tình trạng ơ nhiễm……… …………………………….…5
1.1 Vai trò nước………………………………… ……………….… 5
1.2 Tình trạng ơ nhiễm nước…………… …… ……………….…….5
2 Một số thơng số quan trọng của nước thải…………………………….… 9
2.1 Hàm lượng chất rắn trong nước………………………………… 9
2.2 Độ đục ……………………………… ………….……………… 10
2.3 Độ mầu……………………………… ………….…… …………10
2.4 Độ cứng của nước …………………………………… ……… 10
2.5 Hàm lượng oxy hòa tan ………… ………………….…….………
112.6 Độ pH…………………………………………………………… 11
2.7 Nhu cầu oxy hóa học ……………………………… ………… 11
2.8 Nhu cầu oxy sinh học … 13
2.9 Các chỉ tiêu vi sinh ……………………………………………… 13
3 Các phương pháp xử lý nước thải………………… …………………….14
3.1 Phương pháp xử lý lý học ………………… …………………… 14 3.1.1 Song chắn ……………………………… ………………… 15 3.1.2 Quá trình lắng …………………………… ……………… 15 3.1.2.1 Lắng cát ………………… ……… …………………15 3.1.2.2 Bể lắng………………… …………….……………15 3.1.3 Tuyển nổi…………………………………… …………… 16 3.1.4 Lọc ………………………………………… …………… 16
3.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý……………… ………… 17
3.2.1 Phương pháp đông tụ và keo tụ …………….…….……… 17
Trang 23.2.2 Hấp phụ ……………………………………….……………19
3.2.3 Trao đổi ion……………………………………………… 19
3.2.4 Các quá trình tách bằng màng …………………….……… 21
3.2.4.1 Thẩm thấu ngược ………………………………… 21
3.2.4.2 Siêu lọc ……………………… ………………….22
3.2.4.3 Thẩm tách và điện thẩm tách ………………….… 22
3.2.5 Các phương pháp điện hóa ………………………….…… 23
3.2.5.1 Oxy hóa ở anot và khử ở canot ……………………23
3.2.5.2 Đông tụ điện ………………… ………….………23
3.2.5.3 Tuyển nổi bằng điện ……………………………….24
3.2.6 Các phương pháp hóa học …………………………………24
3.2.6.1 Phương pháp trung hòa ………… ………….……25
3.2.6.2 Phương pháp oxy hóa khử ………… ……………26
3.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ……….………… 26
4 Quặng bauxit………………………………… 27
PhầnII Các phương pháp nghiên cứu ……………………….……….…….31
1 Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước …… ………….… …31
1.1 Phương pháp đo độ mầu của nước ………………………… … 31
1.2 Phương pháp đo độ đục ………………………………………… 36
1.3 Xác định nhu cầu oxy hóa học … …….….……………….…….38
2 Các phương pháp tiến hành xử lý nước thải ………………………… 41
Phần III Kết quả và thảo luận …………………………… …….…………44
A Kết quả xử lý nước thải nhà máy giấy làng nghề ở bắc ninh……….……44
1 Khảo sát khả năng xử lý nước thải giấy khi sử dụng phèn nhôm…… 44
2 Khảo sát khả năng xử lý nước thải giấy khi sử dụng quặng bauxit… … 50
3 Khảo sát xử lý nước thải giấy bằng việc kết hợp giữa bauxit và phèn nhôm………………………………………………………………… 56
B Kết quả xử lý nước hồ 3 mẫu…………………………………………… 59
1 Khảo sát khả năng xử lý nước hồ khi sử dụng phèn nhôm………… ….59
Trang 3-2 Khảo sát khả năng xử lý nước hồ khi sử dụng quặng bauxit…………… 65
3 Khảo sát xử lý nước hồ bằng việc kết hợp giữa bauxit và phèn nhôm………………………………………………….……….……69
C Kết quả xử lý nước sông tô lịch ………………………………………….74
1 Khảo sát khả năng xử lý nước sông khi sử dụng phèn nhôm………….…74
2 Khảo sát khả năng xử lý nước sông sử dụng quặng bauxit……………….78
3 Khảo sát xử lý nước sông bằng việc kết hợp giữa bauxit và phèn nhôm …………………………………………… ……….……….83
KẾT LUẬN…………………………………………………………….……88
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………… ………….89
Trang 4-MỞ ĐẦU
Nước là một nguồn tài nguyên quý giá, là nguốn gốc của sự sống là yếutố không thể thiếu đối với sự sống trên trái đất, tầm quan trọng của nó chúngta khơng có ai là khơng biết Nhưng ngày nay do sự phát triển nhanh chóngcủa nền công nghiệp cùng với sự gia tăng dân số, q trình đơ thị hóa diễn ramạnh mẽ, dẫn đến một vấn đề nghiêm trọng đó là sự ơ nhiễm mơi trường nóichung và ơ nhiễm nguồn nước nói riêng Nó khơng chỉ ảnh hưởng trực tiếphoặc gián tiếp đến các sinh vật sống dưới nước mà nó cịn ảnh hưởng nghiêmtrọng đến đời sống và sức khỏe con người.
Chính vì lí do đó cùng với việc là sinh viên chun ngành cơng nghệ
Hóa Lý vì vậy em chọn đề tài đồ án tốt nghiêp “Nghiên cứu sử dụng phèn
nhôm và quặng bauxit để xử lý một số nguồn nước nhiễm bẩn” dưới đây là
nội dung đề tài
Trang 5-Phần ITỔNG QUAN1 Vai trò nước và tình trạng ơ nhiễm
1.1 Vai trị nước sạch
Nước là nguồn tài nguyên quá giá là nguồn gốc của sự sống và là mơitrường diễn ra các q trình sống, khơng có nước sẽ khơng có sự sống trêntrái đất Nước chiếm 3/4 diện tích bề mặt trái đất, chiếm gần 70% cơ thể conngười, nước cịn đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế quốc dân
Phân tử nước là một phân tử phân cực mạnh với mô men lưỡng cực làµ=1,87D (1 Debye=0,333.10-27K.cm) [3] Do tính phân cực mạnh của nướcnên nó là dung mơi tốt hịa tan nhiều chất Chính vì vậy mà nước dễ bị nhiễmbẩn các chất vô cơ, hữu cơ, vi sinh… gây ảnh hưởng xấu đến chất lượngnước,
Ngồi ra nước cịn có nhiều tính chất đặc biệt như: nhiệt dung riêng cao(4184J/kg.oC) nên đun nóng và làm nguội cũng lâu, chính vì vậy nó có tácdụng điều hịa ổn định khí hậu ở các vùng địa lý khác nhau Nhiệt bay hơi caoCr=2258kJ/kg nên sử dụng trong q trình truyền nhiệt Ngồi ra nó cịn cósức căng bề mặt lớn, khơng màu, khơng mùi, không vị ….
Vai trò của nước trong đời sống là cực kỳ quan trọng: nó là mơi trườngcho hầu hết các phản ứng sinh hóa xảy ra trong cơ thể động thực vật Nó làngun liệu khơng thể thiếu cho các ngành cơng nghiệp, nơng nghiệp…
1.2 Tình trạng ơ nhiễm nước
Nước tự nhiên là nước được hình thành cả số lượng và chất lượng dướiảnh hưởng của các q trình tự nhiên khơng có tác động nhân sinh Do tácđộng của nhân sinh nước tự nhiên bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau dẫnđến kết quả là làm ảnh hưởng đến chất lượng của nó Sự ơ nhiễm nước là sựcó mặt của một số chất ngoại lai trong môi trường nước tự nhiên dù chất đó
Trang 6-có độc hay khơng, khi vượt q một ngưỡng nào đó thì chất đó trở lên độc hạivới con người và sinh vật.
Do tác động của con người mà nước tự nhiên bị nhiễm bẩn, nguồn nước ônhiễm chủ yếu do nước thải từ công nghiệp, nông nghiệp, nước thải sinhhoạt…không được xử lý triệt để.
Nước thải thường được phân chia thành nhiều loại, dưới đây ta xét một sốloại chính:
1.2.1 Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt là nước được thải ra từ các hộ gia đình, bệnh viện,khách sạn, trường học, cơ quan…
Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khácnhau trong đó có khoảng 52% các chất hữu cơ, 48% các chất vô cơ và một sốlượng lớn các vi sinh vật Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ởdạng virus và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn…Đồng thời trongnước thải cũng chứa các vi khuẩn khơng gây hại mà có tác dụng phân hủy cácchất thải.
1.2.2 Nước thải công nghiệp
Cùng với sự phát triển nền công nghiệp lượng nước thải sản xuất làngun nhân chính của sự ơ nhiễm kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, ônhiễm hóa chất ….
Theo thống kê lượng nước thải trung bình của các khu công nghiệp ởnước ta thể hiện bảng sau:
Trang 7-Bảng 3 Lượng nước thải trung bình của các khu công nghiệp[5]STT Khu công nghệpLượng nướcthải (m3/ngày)1 Hà nội 300 000-3300002 TP Hồ Chí Minh 500 0003 Hải Phòng 137 0004 Đà Nẵng 30 0005 Nam Định 30 000-50 0006 Hải Dương 24 0007 Việt Trì 60 000
Thành phần của nước thải sản xuất rất đa dạng, thậm chí ngay trongmột ngành cơng nghiệp số liệu cũng có thể thay đổi đáng kể do mức độ hồnthiện cơng nghệ hoặc điều kiện môi trường Việc xử lý nước thải công nghiệpdựa vào đặc điểm và thành phần của nước sản xuất của từng nhà máy, do đócăn cứ vào thành phần và khối lượng của nước thải mà lựa chọn biện phápcơng nghệ thích hợp để xử lý sao cho có hiệu quả và chi phí ở mức thấp nhất.
1.2.3 Nước thải công nghiệp giấy và nước bề mặt
1.2.3.1 Nước thải cơng nghiệp giấy [3]
Thành phần chất thải có trong nước thải công nghiệp giấy là rất phứctạp mỗi công đoạn lại có những loại chất thải khác nhau
- Cơng đoạn rửa ngun liệu thì có chất hữu cơ hịa tan, đất đá, vỏ cây…- Cơng đoạn nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hịa tan,
các hóa chất nấu và một phần xơ sợi Dịng thải có màu đen nên gọi làdịch đen (dịch đen nồng độ chất khơ khoảng 25-35%, ngồi ra có sảnphẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ, thành phần vô cơ: gồm hóachất nấu, phần nhỏ NaOH, Na2S tự do, Na2SO4, Na2SO3 , còn phầnnhiều là Na2SO4 liên kết các chất hữu cơ trong kiềm).
Trang 8Công đoạn nghiền bột và xeo giấy chủ yếu chứa xơ sợi mịn, bột giấy ởdạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông phẩm màu cao lanh.- Dịng thải từ cơng đoạn rửa thiết bị, rửa sàn… chất thải là các chất lơ
lửng và hóa chất rơi vãi.
1.2.3.2 Nước bề mặt [2]
Thành phần và chất lượng nước bề mặt chịu nhiều ảnh hưởng của cácyếu tố tự nhiên, nguồn gốc xuất xứ, các điều kiện môi trường xung quanh vàcả tác động của con người khi khai thác sử dụng nguồn nước thông thườngtrong nước bề mặt có thể tìm thấy các thành phần sau:
- các hóa chất hịa tan dưới dạng ion và phân tử, có nguồn gốc vơ cơhoặc hữu cơ
- các chất lơ lửng trong đó có cả chất vơ cơ, hữu cơ.- các vi sinh vật, virut…
Nguồn chủ yếu của nước bề mặt là nước sông, chất lượng nước sôngphụ thuộc vào các yếu tố xung quanh như mức độ phát triển cơng nghiệp, mậtđộ dân số trong lưu vực Ngồi ra chất lượng nước sơng cịn phụ thuộc vàođiều kiện thủy văn, tốc độ dòng chảy, thời gian lưu và thời tiết trong khu vực.
Một nguồn khác đáng kể trong nguồn nước bề mặt đó là nước hồ Chấtlượng nước hồ phụ thuộc vào thời gian lưu, thời tiết và chất lượng các nguồnnước chảy vào hồ, trong đó có cả các nguồn nước thải sinh hoạt và nước thảicông nghiệp Ngồi ra chất lượng nước hồ cịn phụ thuộc vào thời tiết trongkhu vực, điều kiện sinh thái môi trường Nghiên cứu thành phần chất lượngnước bề mặt, tổ chức y tế thế giới phân loại như sau:
o Nước nhiễm bẩn do vi trùng , virus và các chất hữu cơ gây bệnh.
o Nguồn nước nhiễm bẩn do các chất hữu cơ phân hủy từ động thực vậtvà các chất thải công nghiệp.
o Nguồn nước nhiễm bẩn do các chất thải cơng nhiệp, chất thải rắn cóchứa các chất độc hại của các cơ sở công nghiệp.
Trang 9-o Nguồn ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ tr -ong quá trìnhkhai thác, sản xuất, chế biến và vận chuyển.
o Nguồn ô nhiễm do các chất tẩy rửa tổng hợp trong sinh hoạt và trongcơng nghiệp.
o Các chất phóng xạ từ cơ sở sản xuất và sử dụng phóng xạ.o Các hóa chất bảo vệ thực vật
o Các hóa chất hữu cơ tổng hợp được sử dụng rộng rãi trong các ngànhcông nghiệp như chất dẻo, dược phẩm, vải sợi
o Các hóa chất vơ cơ nhất là các chất dùng làm phân bón cho nông nghiệp.o Một nguồn nước thải đáng kể từ các nhà máy nhiệt điện.
2 Một số thống số quan trọng của nước thải
2.1 Hàm lượng chất rắn trong nước[2]
Chất rắn trong nước gồm có chất rắn vơ cơ ( các muối hịa tan chất rắnkhông tan như huyền phù , đất cát …) chất rắn hữu cơ ( gồm có các vi sinhvật , vi khuẩn, động vật , tảo và các chất rắn hữu cơ vô sinh, phân rác , chấtthải công nghiệp.
Các khái niệm:
Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS (Total Suspended Solid ) là trọnglượng khơ tính bằng miligam của phần cịn lại sau khi bay hơi 1 lít mẫunước trên nồi cách thủy rồi sấy khô ở 103 oC tới khi trọng lượng khôngđổi đơn vị (mg/l).
Cặn lơ lưởng SS (Suspended Solid) là phần trọng lượng khơ tính tínhbằng miligam của phần cịn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lít mẫu nước quaphễu sấy khơ 103 oC -105 oC tới khi trọng lượng không đổi (mg/l). Chất rắn hòa tan DS (Dissolve Solid) bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ
lửng TSS và cặn lơ lửng SS: DS=TSS-SS.
Trang 10- Chất rắn bay hơi VS (Volatile Solid) là phần mất đi khi nung ở 550 oCtrong một thời gian nhất định, phần mất đi là phần chất rắn bay hơiphấn còn lại là chất rắn không bay hơi
2.2 Độ đục
Độ đục của nước bắt nguồn từ sự hiện hữu các tạp chất huyền phù, cặnrắn lơ lửng các vi sinh vật và cả các hóa chất hịa tan Theo tiêu chuẩn ViệtNam (TCVN) độ đục được xác định bằng chiều sâu lớp nước thấy được, gọilà độ trong ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hàng chữ tiêu chuẩn.
Độ đục có thể đo trên máy so mầu quang điện với kính lọc màu đỏ bướcsóng 580÷620nm Tiến hành : lấy nước trong, quay li tâm 3000 vòng/ phút,trong 10- 15 phút lấy dịch trong của nó đưa lên máy so mẫu, chỉnh máy về 0.Sau đó lấy các mẫu thử cho vào cu vét và đo trên máy so mẫu, số đo đượcbiểu thị độ đục của mẫu thử Lưu ý số đo được trên máy so mẫu bước sóng600- 620nm càng lớn thì độ đục càng lớn và độ trong thì tính ngược lại.[15]
2.3 Độ màu
Độ màu của nước là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên nhưmùn, các sản phẩm từ sự phân hủy chất hữu cơ tạo ra, một số ion kim loạicũng là nguyên nhân gây cho nước có màu Phương pháp xác định độ màu cóthể so sánh với dung dịch chuẩn trong ống Ness thường dùng dung dịchK2PtCl6+ CaCl2.
2.4 Độ cứng của nước
Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion can xi, magie có trong nước,Trong nước thải phân làm 3 loại: độ cứng toàn phần, độ cứng vĩnh cửu và độcứng tạm thời Dùng nước có độ cứng cao có tác hại là ion can xi, magie phảnứng với các axit béo tạo ra các hợp chất khó hịa tan , trong sinh hoạt gây lãngphí xà phịng, trong sản xuất các muối can xi, magie kết tủa gây trở ngại choquá trình sản xuất.
2.5 Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolve Oxygen)
Trang 11-Oxy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độđặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh thủy sinh.Nước ngầm thường có hàm lượng oxy hịa tan thấp do các phản ứng oxy hóakhử xảy ra trong lòng đất đã tiêu thụ một phần oxy, hàm lượng oxy hòa tan –DO đây là một chỉ tiêu quan trọng của nước bởi vì oxy khơng thể thiếu đượcđối với các sinh vật sống dưới nước.
Để xác định DO trong nước người ta dùng phương pháp iot hay còn gọilà phương pháp winker.
2.6 Độ pH
Độ pH dùng để đánh giá tính chất kiềm hay axit của một mẫu nước đạilượng pH có giá trị:
pH=-lg [H+]
Tính chất của nước được xác định theo giá trị của pH, khi pH=7 nướccó tính chất trung tính, pH<7 nước có tính chất axit, pH>7 nước có tính chấtkiềm Độ pH trong nước có vai trị quan trọng trong các q trình lý hóa thídụ khi xử lý nước bằng hóa học q trình chỉ có hiệu quả ở một giá trị pHnhất định.
2.7 Nhu cầu oxy hóa hóa học - COD (Chemical Oxygen Demand)
Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ cótrong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên COD được định nghĩa làlượng ơxy cần thiết cho q trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong nướcthành CO2 và nước Phương pháp để xác định COD có thể dùng K2Cr2O7 hoặcKMnO4.
a) Phương pháp xác định COD dùng K2Cr2O7 [1]: Nguyên tắc:
Cơ sở của phương pháp thể hiện theo phương trình phản ứng sau:Chất hữu cơ + Cr2O72- +H+ CO2+H2O+2Cr3+
Lượng Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch FAS (Fe (NH4)2(SO4)2)
Trang 12
Và sử dụng dung dịch feroin làm chất chỉ thị Điểm kết thúc chuẩn độ là điểmkhi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt theo phản ứngsau.
6 Fe +Cr2O72- +14H+ 6Fe3++2Cr3++7H2O
Hàm lượng COD tính theo công thức: COD= ((A-B)* N*8000)/V, mg/l
A- Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch trắng,ml.
B- Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch mẫu,ml.
V- Thể tích nước thải lấy để phân tích, ml.N- Nồng độ đương lượng dung dich FAS.8000 Hệ số chuyển đổi kết quả sang mgO2/l.b) Phương pháp xác định COD dùng KMnO4 [5]:
Nguyên tắc:
Cho chất hữu cơ (có trong mẫu nước) tác dụng với một lượng dưKMnO4 ở nhiệt độ sơi trong vịng 10 phút Vì KMnO4 phản ứng với chất hữucơ bằng nguyên tử Oxy nên biểu thị nồng độ chất hữu cơ trong nước bằng sốmg O2 đã bị tiêu thụ bởi 1 lít nước (mgO2/l) Lượng KMnO4 dùng để oxy hóachất hữu cơ được tính bằng cách xác định lượng KMnO4 dư, lượng dư nàyđược xác định bằng cách cho tác dụng với axit oxalic H2C2O4 trong môitrường axit.
Phương trình phản ứng:
KMnO4 +H2C2O4 +3H2SO4 2MnO4+K2SO4+10CO2+8H2OLượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong 1000ml nướcthải (X) tính bằng mg theo cơng thức:
X= ((a-b)*N*S*1000)/V
Trang 13-Trong đó:
N- Nồng độ của dung dịch KMnO4.
a - Lượng KMnO4dùng cho mẫu nước thải, ml,b- Lượng KMnO4 dùng cho mẫu trắng, ml.S – Đương lượng gam oxy.
V- Thể tích nước thải lấy để phân tích, ml.
Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ khơng thể bị ơxy hóabằng vi sinh vật.
2.8 Nhu cầu oxy sinh học BOD (Biological Oxygen Demand)
BOD là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ ởđiều kiện hiếu khí Trong mơi trường nước khi q trình oxy hóa sinh học xảyra thì các vi khuẩn sử dụng oxy hịa tan vì vậy xác định tổng lượng oxy hòatan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là cơng việc quan trọng để đánhgiá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước.
Phương trình tổng quát:
Chất hữu cơ + O2 CO2 +H2O + tế bào mới + sản phẩm cốđịnh
BOD biểu thị lượng các chất hữu cơ trong nước có thể phân hủy bằngcác vi sinh vật.
Trong thực tế không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hồntồn chất hữu cơ vì mất quá nhiều thời gian mà chỉ xác định lượng oxy cầnthiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20 oC KH: BOD5.
2.9 Các chỉ tiêu vi sinh
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo vàcác loại thủy sinh khác Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước chiathành 2 nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vơ hại Nhóm vi sinh có
Trang 14
hại bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rong rêu, tảo…Nhóm này cần loạibỏ trước khi sử dụng.
Vi trùng gây bệnh:
Đó là loại vi trùng trong nước gây bệnh lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt …Xác định sự có mặt của các vi trùng trong nước bằng phương pháp xác địnhchỉ số vi trùng đặc trưng Đặc biệt quan tâm đến vi khuẩn E.coli và chỉ sốE.coli, trị số E.coli E.coli là một vi khuẩn hiếu khí có nhiều trong phân ngườivà súc vật, vì vậy nếu thấy E.coli trong mẫu nước xét nghiệm chứng tỏ mẫunước đó đã bị nhiễm phân người hoặc súc vật.
- Trị số E.coli là số đơn vị thể tích nước có chứa 1 vi khuẩn E.coli - Chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có chứa trong một lít nước.
Các loại rong tảo:
Các loại rong tảo phát triển trong nước làm cho nước nhiễm bẩn chất hữucơ và làm cho nước có màu xanh, ngồi ra nó cịn làm tắc bể lọc, ống dẫn, hệthống cấp thốt nước, gây tình trạng thừa hay thiếu oxy trong nước, tạo ra cácchất độc hại cho nước Nguyên nhân của sự phát triển rong tảo là trong nướccó chứa các chất dinh dưỡng như: NH4+, NH3, N2 … và nhờ ánh sáng chiếuvào nguồn nước.
3 Các phương pháp xử lý nước thải [2, 3, 8].
Nước thải nói chung địi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp xử lýthích hợp khác nhau Một cách tổng quát các phương pháp xử lý nước thải cóthể chia thành các loại sau:
Phương pháp xử lý lý học.
Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý Phương pháp xử lý sinh học.
3.1 Phương pháp xử lý lý học
Trong nước thải chứa chất không tan dạng lơ lửng, để tách các chất nàyra khỏi nước thường sử dụng phương pháp cơ học như lắng, lọc, tuyển nổi
3 1.1 Song chắn
Trang 15Nước thải đưa tới cơng trình làm sạch trước hết phải qua song chắn ráccác vật thơ, kích thước nhỏ như: giẻ, rác, vỏ đồ hộp, đá, gỗ, bao nilon…Đượcgiữ lại, song chắn có thể đặt cố định hoặc di dộng cũng có thể là tổ hợp cùngvới máy nghiền nhỏ thông dụng là song chắn cố định Các song chắn đượclàm bằng kim loại đặt cửa kênh dấn nghiêng một góc 60 – 70 độ Tiết diệncủa song chắn có thể vng hoặc trịn hoặc hỗn hợp, song chắn tiết diện trịncó trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại do đó thơng dụnghơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp cạnh vng góc phía sau cạnh trịn phíatrước hướng đối diện với dòng chảy vận tốc nước chảy qua song chắn giớihạn 0,6- 1 m/s, vận tốc cực đại dao động trong khoảng 0,75 – 1 m /s, nhằmtránh đẩy rác qua khe cửa của song chắn ,vận tốc cực tiểu 0,4 m/s, nhằm tránhphân hủy các chất thải rắn.
Tùy theo kích thước khe hở của song chắn rác được phân thành loại thơtrung bình và mịn song chắn rác thơ khoảng cách các thanh 60 – 100 mm vàsong chắn rác mịn có khoảng cách thanh 10 – 25 mm Theo hình dạng có thểphân thành song chắn rác và lưới chắn rác.
3.1.2 Quá trình lắng 3.1.2.1 Lắng cát
Bể lắng cát thường được thiết kế để tách các tạp chất rắn vơ cơ có kíchthước từ 0,2 đến 2 mm ra khỏi nước thải điều đó đảm bảo cho các thiết bị cơkhí (như các loại bơm) khơng bị cát sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫnvà các ảnh hưởng xấu cùng việc tăng tải lượng vơ ích cho các thiết bị xử lýsinh học bể lắng cát có thể được phân thành hai loại: bể lắng ngang và bể lắngđứng.
Ngoài ra để tăng hiệu quả xử lý bể lắng cát thổi khí được sử dụng rộngrãi vận tốc dịng chảy trong bể lắng ngang khơng vượt q 0,3 m/s Vận tốcnày cho phép các hạt cát sỏi và cát hạt vơ cơ khác lắng xuống đáy cịn hầu hếtcác hạt hữu cơ nhẹ nhỏ đi qua bể theo dịng ra ngồi.
3 1.2.2 Bể lắng
Trang 16-Có nhiệm vụ lắng các hạt rắn nhỏ hơn 0,2mm, bể lắng có nhiều loạikhác nhau thơng dụng hơn cả là bể lắng liên tục, bùn lắng được tách ra khỏinước ngay sau khi lắng, có thể bằng phương pháp thủ cơng hoặc cơ giới.
Theo chiều dịng chảy các bể lắng phân thành: bể lắng ngang và bểlắng đứng.
Các bể lắng ngang thường có chiều sâu H =1,5 – 4 m chiều dài (8-12).Hchiều rộng 3 đến 6m Bể lắng ngang thường được sử dụng khi lưu lượng nướcthải trên 15000 m3/ngày , hiệu suất lắng đạt 60% vận tốc dịng chảy thườngchọn khơng q 0,01 m/s thời gian lưu 15- 120 phút được xả ra ngoài bằng áplực thủy tĩnh hiệu suất bể lắng đứng thường thấp hơn bể lắng ngang 10 -20%.
3.1.3 Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ởdạng hạt rắn hoặc lỏng phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng.Trong một số trường hợp còn dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạtđộng bề mặt.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể khử hồn tồn các hạt nhẹ nhỏlắng chậm trong thời gian gắn, quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cáchsục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng, các bọt khí này kết hợp với các hạt cặn Khikhối lượng riêng của tập hợp khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nướccặn sẽ theo bọt khí nổi lên trên bề mặt.
Hiệu suất của quá trình tuyển nổi phụ thuộc vào số lượng kích thướcbọt khí hàm lượng chất rắn, kích thước tối ưu bọt khí từ (15 - 30).10-3 (mm),điều kiện tốt nhất để tách các hạt trong quá trình tuyển nổi là tỉ số giữa lượngpha khí và pha rắn đạt 0,01- 0,1 tỉ số này xác định như sau:
A/S= (kg/ngày khơng khí cấp)/ (kg/ngày lượng chất rắn trong nước thải).Tùy theo phương thức cấp khơng khí vào nước q trình tuyển nổi theocác phương thức sau:
Tuyển nổi bằng khí phân tán Tuyển nổi chân không
Trang 17- Tuyển nổi bằng khí hịa tan
3.1.4 Lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khikhông thể loại được bằng các phương pháp lắng người ta tiến hành tách nhờvách ngăn xốp cho phép chất lỏng đi qua và giữ pha phân tán lại, quá trình lọccó thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc ápsuất cao trước vách ngăn hoặc áp suất chân không sau vách ngăn.
Xét theo cấu trúc lớp vật liệu lọc người ta có thể có lọc bề mặt hay lọcsâu Lọc bề mặt vật liệu lọc là lớp bề mặt có mao quản nhỏ, phần chất rắn cókích thước lớn hơn kích thước mao quản sẽ bị giữ lại trên bề mặt vật liệu lọc,ngược lại lọc sâu khi lớp vật liệu lọc tạo thành cột lọc khi lọc các vật liệu lơlửng trong nước được giữ lại trong không gian giữa các hạt vật liệu lọc.
Vật liệu lọc có thể sử dụng ở dạng các hạt như sau: cát, sỏi, than, xỉ,thủy tinh….Việc chọn lựa vật liệu lọc tùy thuộc vào loại nước thải và điềukiện địa phương, tùy thuộc vào tốc đơ lọc, thời gian hồn ngun vật liệu lọcngười ta chia thành lọc nhanh và lọc chậm.
3.2 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý3.2.1 Phương pháp đơng tụ và keo tụ
Bằng biện pháp cơ học chỉ có thể tách được các tạp chất kích thước lớnhơn 10-4 (mm) đối với các hạt kích thước nhỏ hơn nếu dùng phương pháp cơhọc thì tốn thời gian mà hiệu quả không cao Để tách hiệu quả bằng phươngpháp lắng cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa cáchạt phân tán, liên kết thành tập hợp các hạt nhằm tăng vận tốc lắng của chúng.Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi cần trung hịađiện tích của chúng q trình này gọi là q trình đơng tụ, tiếp đến là qtrình liên kết chúng tạo thành các bơng lớn hơn q trình này gọi là quá trìnhkeo tụ.
Khi thế cân bằng điện động bị phá vỡ các thành phần mang điện sẽ kếthợp hoặc kết dính với nhau bằng những lực liên kết phân tử và điện tử tạo
Trang 18-thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do, các tổ hợp nàygọi là các hạt bông keo.
Theo thành phần cấu tạo người ta chia thành keo kị nước và keo háonước Keo kỵ nước là loại chống lại các phân tử nước, keo háo nước là loạichống lại các phân tử nước như vi khuẩn, vi rus…
Trong xử lý nước, keo kỵ nước đóng vai trị chủ đạo Keo kỵ nước hìnhthành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác Ban đầu các phân tử mới hìnhthành liên kết lại với nhau tạo thành phần ion của khối hoặc gần giống mộttrong các ion trong khối về tính chất và kích thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion,lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong tạo thành hạt keo.
Cơ chế q trình đơng tụ hồn tồn có thể giải thích bằng mơ hình hailớp, những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion tráidấu, một số các ion trái dấu đó bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyểnđộng cùng với hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt, xung quanh lớp ion tráidấu bên trong này là lớp ion bên ngoài, hầu hết là ion trái dấu nhưng chúnghút bám một cách lỏng lẻo và dễ dàng trượt ra.
Khi các hạt rắn mang điện âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tíchâm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dương ở lớp bên trong hiệu số điệnnăng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là thế năng zeta hay thếđiện động, thế zeta phụ thuộc vào E (thế nhiệt động – hiệu số điện thế bề mặthạt và chất lỏng) và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định lực tĩnh điệnđẩy của các hạt và là lực cản trở việc kết dính các hạt rắn với nhau, như vậymục tiêu của đông tụ là giảm thế zeta.
Quá trình thủy phân các chất đông tụ tạo thành bông keo xảy ra theo cácgiai đoạn sau:
Me3+ +HOH ↔ Me (OH) 2+ +H+
Me (OH) 2+ + HOH ↔ Me (OH) + +H+
Me (OH) + + HOH ↔ Me (OH)3 +H+
Phản ứng Chung: Me3+ +HOH ↔ Me (OH) 3 +3H+
Trang 19-Những chất đông tụ thường dùng nhất là các muối nhôm và muối sắtnhư: Al2 (SO4)3 .18H2O, NaAlO2, NH4 (SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2 (SO4)3 .2H2O,Fe2 (SO4)3 .3H2O
Chất trợ đơng tụ: để tăng cường q trình tạo bơng keo mục đích tăngtốc độ lắng người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách thêm vào nước thảicác hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ Chất trợ đơng tụ có nguồngốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin (C6H10O5), các ete, xenlulo,và dioxitsilic hoạt tính, các chất trợ đơng tụ tổng hợp thường dùng nhất làpolyacrylamit (CH2 CHCONH2 )n .
3.2.2 Hấp Phụ
Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước thảikhỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khitrong nước thải chứa hàm lượng nhỏ các chất đó Những chất này khơng phânhủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao, hấp phụ là quá trìnhhút các chất lên trên bề mặt các vật liệu xốp, vật liệu xốp gọi là chất hấp phụ
Quá trình hấp phụ được phân loại thành: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóahọc Hấp phụ xảy ra do lực hút tồn tại ở trên và gần sát bề mặt trong các maoquản mạnh nhất là lực hóa trị gây lên hấp phụ hóa học tạo ra các hợp chất khábền trên bề mặt, khó nhả Nếu lực hấp phụ do lực hút phân tử vanderwaals tácdụng trong khoảng không gian gần sát bề mặt gọi là hấp phụ vật lý
Khả năng hấp phụ của một chất phụ thuộc vào:o Diện tích bề mặt chất hấp phụ (m2 /g)
o Nồng độ chất bị hấp phụo Vận tốc tương đối hai phao Cơ chế hình thành lên kết
Các chất hấp phụ thông dụng như: than hoạt tính, zeolit, silicagel,nhơm oxit, sắt oxit, chất dẻo xốp.
Trang 20-Ứng dụng hấp phụ: có thể được dùng tách cách chất hữu cơ nhưphenol, alkylbenzen-sulphonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm từ nướcthải bằng than hoạt tính.
3.2.3 Trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nướcthải khỏi các kim loại như: Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn Cũng như các hợpchất của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ, phương pháp này cho phép thuhồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cao vì vậy nó là một phươngpháp được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải.
Bản chất của quá trình trao đổi ion: là một q trình trong đó các iontrên bề mặt của các chất rắn trao đổi với ion cùng điện tích trong dung dịchkhi tiếp xúc với nhau Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịchgọi là cationit Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit, nếu ionitnào đó trao đổi cả cation và anion thì gọi là ionit lưỡng tính, các chất trao đổiion có thể là các chất vơ cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo.Các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có các zeolit, kim loại khốngchất đất sét các chất có tính chất trao đổi cation là chất chứa nhơm silicatloại Na2O.Al2O3.nSiO2 .mH2 O các chất flour apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroapatit [Ca5 (PO4)3] OH, chất trao đổi vô cơ tổng hợp gồm silicagel các oxyt vàhidroxyt của một số kim loại như nhôm, crom.
Các chất trao đổi ion hữu cơ tự nhiên gồm có axit humic của đất vàthan đá, chúng mang tính axit yếu để tăng tính axit người và dung lượng traođổi người ta nghiền nhỏ than và lưu hóa ở điều kiện dư oleum, than sunfo làcác chất điện ly cao phân tử, rẻ và chứa cả các nhóm axit mạnh và axit yếu.Các chất này có nhược điểm là độ bền hóa học và độ bền cơ học thấp, dunglượng thể tích khơng lớn, các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa cóbề mặt riêng lớn, là các hợp chất cao phân tử cá gốc hydrocacbon của chúngtạo nên lưới khơng gian với các nhóm có chức năng trao đổi cố định.
Trang 21-Khả năng trao đổi ion của các chất trao đổi ion được đặc trưng bởidung lượng trao đổi tính bằng số đương lượng ion được trao đổi trên một đơnvị khối lượng hay thể tích chất trao đổi ion, hay nói cách khác dung lượngtrao đổi được xác định trên cơ sở số lượng nhóm hoạt động trên một đơn vịkhối lượng chất trao đổi, dung lượng trao đổi sẽ phụ thuộc vào đặc tính củanhững nhóm hoạt động.
Đối với những chất trao đổi ion axit yếu và bazơ yếu dung lượng traođổi sẽ phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi pH của dung dịch như vậy bên cạnhdung lượng trao đổi tổng cộng cịn phải tính dung lượng trao đổi hữu ích , làmột phần dung lượng trao đổi tổng cộng được sử dụng dưới những điều kiệnthí nghiệm hoặc áp dụng thực tế, dung lượng trao đổi tổng cộng có thể đượcxác định trong phịng thí nghiệm bằng phương pháp chuẩn độ với axit (đốivới cột trao đổi anion dạng OH- ) hoặc với bazơ (đối với cột trao đổi cationdạng H+ ), dung lượng trao đổi cũng được xác định bằng cách đường congngưỡng hấp thụ.
3.2.4 Các quá trình tách bằng màng
Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các qtrình tương tự khác đang ngày càng đóng vai trị quan trọng trong xử lý nướcthải, màng được định nghĩa là một pha đóng vai trị ngăn cách giữa các phakhác nhau đó có thể là chất rắn, hoặc một gel (chất keo) trương nở do dungmơi hoặc thậm chí cả một chất lỏng, việc ứng dụng màng để tách các chất phụthuộc độ thấm qua của các hợp chất đó qua màng.
3.2.4.1 Thẩm thấu ngược
Thẩm thấu ngược định nghĩa là sự di chuyển tự phát của dung môi từmột dung dịch loãng vào dung dịch đặc qua màng bán thấm.
Thẩm thấu ngược là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dướimột áp suất cao hơn ấp suất thẩm thấu (áp suất thẩm thấu là áp suất nhất địnhtại đó cân bằng thẩm thấu được xác định).
Trang 22-Cơ chế: màng bán thấm khơng có khả năng hòa tan nếu như chiều dàycủa lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hay lớn hơn một nửa đường kính maoquản của màng thì dưới tác dụng của áp suất chỉ có nước sạch đi qua, mặc dùkích thước nhiều ion nhỏ hơn kích thước phân tử nước Lớp màng hydrat củacác ion này đã cản trở khơng cho chúng đi qua mao quản của màng kíchthước lớp màng hydrat của các ion khác nhau sẽ khác nhau nếu chiều dày nàycủa lớp phân tử nước bị hấp phụ nhỏ hơn một nửa đường kính mao quản thìcác chất sẽ hịa tan sẽ chạy qua màng cùng với nước.
Quá trình phân tách bằng màng phụ thuộc vào áp suất, điều kiện thủyđộng, kết cấu thiết bị, bản chất và nồng độ nước thải, hàm lượng tạp chấttrong nước thải cũng như nhiệt độ, sự tăng nồng độ dung dịch dẫn đến tăng ápsuất thẩm thấu dung môi, tăng độ nhớt của dung dịch và tăng phân cực nồngđộ dẫn đến giảm độ thấm qua và độ chọn lọc.
Phương pháp thẩm thấu ngược được ứng dụng khi chất điện ly có nồngđộ sau:
- Muối hóa trị I nồng độ chất điện ly khoảng 5-10%- Muối hóa trị II nồng độ chất điện ly khoảng 10-15%- Muối hóa trị cao nồng độ chất điện ly khoảng 15-20%- Đối với các chất hữu cơ giới hạn kể trên cao hơn một chút.
Hiệu suất q trình thẩm phụ thuộc vào tính chất màng bán thấm cácmàng bán thấm cần có những tính chất sau: khả năng phân tách (hay độ chọnlọc) cao, năng xuất riêng (độ thấm qua) lớn, bền với mơi trường, khơng thayđổi tính chất trong q trình làm việc, có độ bền cơ học cao, giá thành rẻ.
3.2.4.2 Siêu lọc
Cả siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất, động lực củaq trình và địi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua và giữ lại một sốcấu tử khác.
Sự khác biệt ở chỗ siêu lọc thường dùng để tách dung dịch khối lượngphân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ như vi khuẩn, tinh bột, đất
Trang 23-sét…) còn thẩm thấu ngược được sử dụng khử các vật liệu khối lượng phân tửthấp và áp suất thẩm thấu cao, siêu lọc được dùng để khử đất sét, vi sinh vật,các chất thực vật để tách nước cho bùn.
3.2.4.3 Thẩm tách và điện thẩm tách
Phép thẩm tách là quá trình phân tách chất rắn bằng sử dụng sự khuếchtán không bằng nhau qua màng.
Điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọcvới cation và anion ln phiên nhau dọc theo dòng điện Khi đưa dòng diệnvào, các cation được gắn điện đi qua màng trao đổi ion về một hướng kháckết quả độ muối giảm trong một khoảng của một cặp màng và tăng trongkhoảng bên cạnh Nước khi đó có thể đi qua một số màng lọc cho tới khi đạttới độ mặn cần thiết theo yêu cầu.
Phương pháp thẩm tách được sử dụng để thu hồi axit, muối kim loại vàcác hydroxyt, điện thẩm tách đã được nghiên cứu như một phương pháp đểkhử Nitơ trong nước thải nơng nghiệp.
3.2.5 Các phương pháp điện hóa
Người ta sử dụng các q trình oxy hóa cực anot và khử catot, đơng tụđiện … Để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hịa tan và phân tán tất cả cácq trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện một chiều quanước thải.
Các phương pháp điện hóa cho phép lấy ra từ nước thải các sản phẩm có giátrị bằng sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản và tự đơng hóa khơng cần sử dụngtác nhân hóa học, nhược điểm của phương pháp này tiêu hao điện năng lớn.
3.2.5.1 Oxy hoá của anot và khử của catot
Trên cực dương (anot) các ion cho điện tử nghĩa là phản ứng oxy hóa
điện hóa xảy ra, cịn trên điện cực âm (catot) xảy ra quá trình nhận điện tử ởđây phản ứng khử xảy ra, quá trình này được nghiên cứu để làm sạch nướcthải khỏi các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, các amin, ancol, các andehit, hợpchất ni tơ, thuốc nhuộm azo, sunfit, mecaptan Trong q trình oxy hóa điện
Trang 24-hóa các chất thải trong nước phân rã hồn toàn tạo CO2, NH3 và nước hay tạothành các chất khơng độc và đơn giản hơn để có thể tách ra bằng các phươngpháp khác.
3.2.5.2 Đông tụ điện
Khi sử dụng các điện cực khơng tan có thể xảy ra q trình đơng tụ dohiện tượng sinh điện và phóng điện của các hạt mang điện trên các điện cực,tạo thành trong dung dich các chất có tác dụng phá vỡ các muối solvat (clo,oxy) trên bề mặt hạt.
Quá trình như vậy có thể sử dụng làm sạch nước chứa hàm lượng cáchạt keo không cao và độ bền vững thấp của các chất gây ô nhiễm để làm sạchnước thải cơng nghiệp chứa các tạp chất gây ơ nhiễm có độ bền cao, người tatiến hành điện phân với việc sử dụng anot hịa tan bằng nhơm và thép Dướitác dụng của dịng điện xảy ra q trình hịa tan của các kim loại dẫn đến cáccation sắt hoặc nhôm chuyển vào nước gặp nhóm hydroxyl tạo thànhhydroxyt của các kim loại đó ở dạng bơng và q trình đơng tụ điện diễn ramãnh liệt.
Ưu điểm của phương pháp này là: thiết bị gọn và điều khiển đơn giảnkhơng sử dụng tác nhân hóa học, ít nhạy cảm với sự thay đổi điều kiện tiếnhành quá trình làm sạch (to,pH) khơng có chất độc, bùn cặn có tính chất cơhọc và cấu trúc tốt Nhưng phương pháp này có nhược điểm: tiêu tốn kim loạivà chi phí điện năng cao.
3.2.5.3 Tuyển nổi bằng điện
Quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp này hay việc tách cáchạt lơ lưởng là nhờ các bọt khí được tạo thành trong điện phân nước Ở catotlà các bọt khí oxy cịn trên điện cực catot là hydro Khi các bọt khí nổi lên gặpvà kéo theo các hạt lơ lửng cùng nổi lên bề mặt nước khi sử dụng các điệncực hòa tan, xảy ra đồng thời việc tạo thành các bông đông tụ và các bọt xảyra mãnh liệt hơn.
3.2.6 Các phương pháp hóa học
Trang 25-Các phương pháp hóa học gồm có trung hịa, oxy hóa và khử Tất cảcác phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên đắt tiền, và thường sửdụng để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống cấp nước khép kín Đơikhi các phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh họchay sau công đoạn này như một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thảivào nguồn nước.
3.2.6.1 Phương pháp trung hịa.
Nước thải chứa các axit vơ cơ hoặc kiềm cần được trung hòa đưa pH về6,5 – 8,5 trước khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho cơng nghệ xử lýtiếp theo Trung hịa có thể được sử dụng nhiều cách:
o Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềmo Bổ sung tác nhân hóa học
o Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hịa
o Hấp thụ khí axit bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axitTrung hòa bằng cách trộn lẫn nước thải được sử dụng khi nước thải củaxí nghiệp axit cịn xí nghiệp gần đó có nước thải kiềm cả hay loại nước nàyđều không chứa các cấu tử gây ơ nhiễm khác.
Trung hịa bằng bổ sung các tách nhân hóa học:
Để trung hịa nước axit có thế sử dụng tác nhân NaOH, KOH, Na2 CO3 ,nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit (CaCO3.MgCO3 ) và ximăng, song rẻ nhất là vôi sữa 5-10% Ca(OH)2 , tiếp đó là soda và NaOH dạngphế thải
Để trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua vật liệu có táchdụng trung hịa vật liệu lọc có thể là mahetit (MgCO3), đơlơmit, đá vơi, đáphấn , đá hoa và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro Khi lọc nước thải chứa HClvà HNO3 qua lớp đá vôi thường chọn tốc độ 0,5-1m/h trong trường hợp lọc
Trang 26-nước thải chứa tới 0,5 % H2SO4 qua lớp đôlômit, tốc độ lấy từ 0,6-0,9 m/h,khi nồng độ H2SO4 lên đến 2% thì tốc độ lọc lấy bằng 0,35 m/h
Trung hịa bằng các khí axit: để trung hịa nước thải chứa kiềm trongnhững năm gần đây người ta đã dùng khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O3, việcsử dụng khí axit khơng những cho phép trung hịa nước thải mà đồng thờităng hiệu quả làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại.
3.2.6.2 Oxy hóa khử
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất như clo ở dạngkhí và hóa lỏng, dioxytclo, clorat canxi và natri, pemanganat kali, bicromatkali, peoxythydro (H2O2), oxy của khơng khí, ozon…
Trong q trình oxy hóa các chất độc hại trong nước thải được chuyểnthành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước Quá trình này tiêu tốn lượnglớn tác nhân hóa học do đó q trình oxy hóa học chỉ được dùng trong nhữngtrường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể táchbằng phương pháp khác ví dụ khử xyanua, hay hợp chất hòa tan của asen
3.3 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Người ta sử dụng các phương pháp sinh học để làm sạch nước thải sinhhoạt cũng như nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu cơ hịa tan và một sốchất vơ cơ H2 S, các Sunfit , Amoniac, Nitơ.
Phương pháp này dựa trên hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chấthữu cơ gây nhiễm bẩn trong nước thải Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơvà một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quátrình dinh dưỡng chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào sinhtrưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng được tăng lên Trong quá trình phânhủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là q trình oxy hóa sinh hóa.
Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần khôngchứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng, hoặc nồng độ củachúng không được vượt quá nồng độ cho phép và có tỉ số BOD/COD≥0,5.
Trang 27Người ta có thể phân loại các phương pháp sinh học dựa trên cơ sởkhác nhau, song nhìn chung chúng có thể chia thành 2 loại chính:
Phương pháp hiếu khí: là phương pháp xử lý sử dụng các nhóm visinh vật hiếu khí để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấpoxy liên tục và duy trì nhiệt độ khoảng 20-40 o C.
Phương pháp yếm khí: là phương pháp sử dụng các vi sinh vậtyếm khí.
Ngun lý chung q trình oxy hóa sinh hóa:Q trình gồm 3 giai đoạn chính:
o Di chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinhvật do khuếch tán đối lưu vào phân tử.
o Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếchtán do sự chênh lệch nồng độ các chất trong và ngoài tế bào.
o Q trình chuyển hóa ở các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sảnsinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới tế bào với sự hấpthụ năng lượng.
4 Quặng bauxit[16,17,13]
Bauxit (hay Bơ xít) là một loại quặng nhơm trầm tích có màu hồng,
nâu được hình thành từ q trình phong hóa các đá giàu nhơm hoặc tích tụ từcác quặng có trước bởi q trình xói mịn Quặng bơ xít phân bố chủ yếutrong vành đai xung quanh xích đạo đặc biệt trong mơi trường nhiệt đới Từbơxit có thể tách ra alumina (Al2O3), ngun liệu chính để luyện nhơm trongcác lò điện phân, chiếm 95% lượng bauxit được khai thác trên thế giới Têngọi của loại quặng nhôm này được đặt theo tên gọi làng Les Baux-de-Provence ở miền nam nước Pháp, tại đây nó được nhà địa chất học là PierreBerthier phát hiện ra lần đầu tiên năm 1821.
4.1 Quá trình hình thành và phân bố
Hình thành
Trang 28-Bơ xít hình thành trên các loại đá có hàm lượng sắt thấp hoặc sắt bị rửa trơitrong q trình phong hóa Q trình hình thành trải qua các giai đoạn:
a) Phong hóa và nước thấm lọc vào trong đá gốc tạo ra ơxít nhơm và sắt b) Làm giàu trầm tích hay đá đã bị phong hóa bởi sự rửa trơi của nước ngầm c) Xói mịn và tái tích tụ bơ xít Q trình này chịu ảnh hưởng của một vàiyếu tố chính như: đá mẹ chứa các khống vật dễ hịa tan và các khống vậtnày bị rửa trôi chỉ để lại nhôm và sắt, độ lổ hổng có hiệu của đá cho phépnước thấm qua, có lượng mưa cao xen kẽ các đợt khơ hạn ngắn, hệ thốngthốt nước tốt, khí hậu nhiệt đới ẩm, có mặt lớp phủ thực vật với vi khuẩn.Theo một mơ hình mơ phỏng q trình này thì giá trị pH thích hợp đạt khoảng3,5-4,0
Phân bố
Các quặng bauxit phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới, Caribe, Địa TrungHải và vành đai xung quanh xích đạo, người ta tìm thấy quặng bauxit ở cácvùng lãnh thổ như Úc, Nam và Trung Mỹ (Jamaica, Brazil, Surinam,Venezuela, Guyana), châu Phi (Guinea), châu Á (Ấn Độ, Trung Quốc, ViệtNam), Nga, Kazakhstan và châu Âu (Hy Lạp)
Từ nguồn gốc hình thành dẫn đến việc tạo thành hai loại mỏ bauxit:
1 Loại phong hóa được hình thành do q trình laterit hóa chỉ diễn ra
trong điều kiện nhiệt đới trên nền đá mẹ là các loại đá silicat:granit, gneiss,bazan, syenite và đá sét Khác với quá trình hình thành laterit sắt, sự hìnhthành bauxit địi hỏi điều kiện phong hóa mạnh mẽ hơn và điều kiện thủy vănthốt nước rất tốt cho phép hịa tan và rửa trơi kaolinite và hình thành lắngđọng nên gibbsit Đới giàu hàm lượng nhôm nhất thường nằm ngay dưới lớpmũ sắt Dạng tồn tại chủ yếu của hydroxit nhôm trong bauxit laterit chủ yếu làgibbsit Tại Việt Nam, bauxit Tây Nguyên được hình thành theo phương thứcnày trên nền đá bazan.
Trang 29-2 Loại trầm tích có chất lượng tốt và có giá trị cơng nghiệp Loại nàyđược hình thành bằng con đường phong hóa laterit trên nền đá cacbonat nhưđá vôi và dolomit xen kẽ các lớp kẹp sét tích tụ do phong hóa sót hay do lắngđọng phần khống vật sét khơng tan khi đá vơi bị phong hóa hóa học Thânquặng bơ xít tồn tại ở 4 dạng: lớp phủ, túi, xen kẹp và mảnh vụn
* Ở Việt Nam, bauxit phân bố phổ biến ở các tỉnh: Cao Bằng, HàGiang, Lạng Sơn và Tây nguyên Ở các tỉnh phía Bắc, bauxit là các ổ, cácphễu và dạng cột xuyên lên vào giao điểm các đứt gẫy địa chất (chủ yếu làgiao điểm của 4 đứt gẫy, lấp đầy các hang động karsto, và phủ bất chỉnh hợplên các đá cổ hơn ( người ta nhầm bauxit trầm tích) dưới dạng các lớp dăm,cuội dung nham đã phong hóa thành sét-kaolin chứa quặng bauxit dạng bomnúi lửa, dạng dăm - cuội.
Ở Tây nguyên, bauxit có thân quặng dăm, cuội dung nham chứa bauxitdạng cột, dạng phễu và dạng dòng chảy phủ lên đá bazan và các trầm tích cổhơn Phần trên mặt lộ ra trên mặt đất và trên mực nước tĩnh, lớp dăm cuộidung nham này bị laterit hóa rất rắn chắc; nhưng ngay dưới lớp laterit sẽ là đácổ hơn, hoặc nếu dưới mực nước tĩnh sẽ gặp "cuội, sỏi, cát, sét - kaolin chứabauxit và quặng đa khoáng" giống quặng sa khống Các tài liệu chưa nói đếnlà: trong laterit và trong quặng sa khống ln có sulfua đa kim và các khốngvật nặng, trong đó có vàng, thiếc, và có thể có vật liệu phóng xạ.
Từ quan sát và phân tích thực tế, có thể kết luận: bauxit Việt Nam, nóiriêng, thế giới nói chung, có nguồn gốc nội sinh kiểu á núi lửa Quặng chỉ cóở vùng họng núi lửa và vùng phụ cận do quy mơ núi lửa và địa hình khi núilửa phun trào quặng bauxit.
Quy mô của bauxit phụ thuộc vào quy mô của núi lửa mang quặng;chiều dày thân quặng phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách tới họng núi lửa mànó phun lên và địa hình mà lớp dung nham mang quặng bauxit lấp vào Phầntrên mặt đất, thân quặng ln bị laterit hóa Khi nhầm nguồn gốc của bauxittừ nội sinh sang ngoại sinh sẽ có những kết quả tai hại.
Trang 30-4.2.Thành phần khống vật
Bauxit tồn tại ở 3 dạng chính tùy thuộc vào số lượng phân tử nước chứatrong nó và cấu trúc tinh thể gồm: gibbsit Al(OH)3, boehmit γ-AlO(OH), và diaspore α-AlO(OH), cùng với các khoáng vật oxit sắt goethit và hematit, cáckhống vật sét kaolinit và đơi khi có mặt cả anata TiO2.
Gibbsit là hydroxit nhôm thực sự cịn boehmit và diaspore tồn tại ở dạng hidroxit nhơm ôxít Sự khác biệt cơ bản giữa boehmit và diaspore là diaspore có cấu trúc tinh thể khác với boehmit, và cần nhiệt độ cao hơn để thực hiện quá trình tách nước nhanh.
Bảng 4 Thành phần khống vật bauxit
Gibbsit Boehmit Diaspore
Thành phần Al(OH)3 AlO(OH) AlO(OH)
Hàm lượng alumina tối đa
(%) 65,4 85,0 85,0
Hệ tinh thể Đơn tà Trực thoi Trực thoi
Mật độ (g.cm-3) 2,42 3,01 3,44
Nhiệt độ tách nước (°C) 150 350 450
4.3 Thành phần hóa học
Thành phần hóa học chủ yếu (quy ra ơxít) là Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, TiO2, MgO trong đó, hyđrơxit nhơm là thành phần chính của quặng
Bảng 5 Thành phần hóa học của bauxit [13]Thành
phần
Trang 31-PHẦN II
CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU1 Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước.
1.1 Phương pháp đo độ màu của nước[5].1.1.1 Dụng cụ và hóa chất:
o K2Cr2O7 (kali Bicromat)o CoSO4.7H2O (Coban Sunfat)o H2SO4 đặc
o Pipet
o Bình định mức 1000mlo Máy đo quang
1.1.2 Cơ sở phương pháp
Màu của nước được biểu thị bằng Coban và được xác định bằngphương pháp so màu, màu của nước tỷ lệ với nồng độ chất tạo ra màu trongnước theo định luật Lamber-beer Khi chiếu chùm sáng đơn sắc qua dung dịchchất màu có chiều dày l (cm) và nồng độ C (mol/l), khi đó ta có giá trị mật độquang A.
A=log (Io/I)=ε.l.C
Trong đó: ε là hệ số hấp thụ phân tử (hệ số tắt phân tử)Io cường độ tia tới
I cường độ tia nó
1.1.3 Các bước tiến hành:1.1.3.1 Chuẩn bị dung dịch:
Chuẩn bị dung dịch Coban Bicromat CoCr2O7 từ hai dung dịch sau: Dung dịch D1:
0,0875g K2Cr2O7 (Kali bicromat), 2g CoSO4.7H2O (Coban sunfat),1ml H2SO4 đặc,
Trang 32-Cho vào bình định mức bằng nước cất, Dung dịch D2 :
Lấy 1ml H2SO4 đặc bằng pipet vào sau đó định mức bằng nước cất:Tiến hành pha các dung dịch như bảng sau và ứng với mỗi lượng thểtích chất mầu Coban Bicromat ta có một giá trị về độ mầu:
Bảng 6: Bảng độ màu chuẩn
Mẫu VD1 VD2 Độ mầu Mẫu VD1 VD2 Độ mầu
0 0 100 0 9 45 55 4501 5 95 50 10 55 45 5502 10 90 100 11 60 40 6003 15 85 150 12 65 35 6504 20 80 200 13 70 30 7005 25 75 250 14 75 25 7506 30 70 300 15 80 20 8007 35 65 350 16 85 15 8508 40 60 400 17 100 0 1000Dung dịch trắng để so sánh là mẫu số O.
1.1.3.2 Cách đo mật độ quang và kết quả.
Đo mật độ quang bằng máy đo quang 722 trong vùng ánh sáng nhìn thấy Ngâm cuvét và rửa bằng nước cất.
Mở nắp máy đo quang và cho mẫu và dung dịch trống vào đúng vị trí. Đóng nắp máy chỉnh chế độ T về 100.
Chuyển chế độ T về A.
Kéo cần dịch chuyển tới vị trí cần đo. Ghi kết quả.
Chuyển chế độ a về T.
Đẩy cần dịch chuyển về vị trí đầu tiên. Mở nắp và lấy mẫu ra.
Trang 33-Với mỗi giá trị bước sóng λ khác nhau sẽ cho ta giá trị mật độ quangkhác nhau, tiến hành khảo sát sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch chất màutheo bước sóng λ ta tìm được bước sóng λmax mà tại đó dung dịch chất màuhấp thụ ánh sáng cực đại Amax.
Từ các kết quả thu được ta tìm giá trị bước sóng λmax =450nm.
Tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch đã chuẩn độ tại bướcsóng λmax =450nm trong điều kiện không đổi Ta thu được bảng sau:
Bảng 7: Số liệu đường chuẩn độ màu.
Độ màu Co A Độ màu Co A0 0 450 0,05650 0,005 550 0,067100 0,011 600 0,076150 0,017 650 0,080200 0,024 700 0,088250 0,029 750 0,093300 0,038 800 0,098350 0,043 850 0,104400 0,047 1000 0,125
Từ bảng số liệu trên ta thấy độ màu(theo thang Co) và mật độ quang đođược phụ thuộc tuyến tính với thể tích dung dịch chất màu vì vậy ta xây dựngđược đồ thị thể hiện quan hệ mật độ quang và độ màu như sau:
Trang 34-02004006008001000120000.020.040.060.080.10.120.14Mật độ quang (A)Độ màu(độ Co)
Hình 1: Đường chuẩn xác định độ màu coban.
Dựa vào đồ thị này khi mẫu nước cần nghiên cứu có giá trị mật độ đoquang Ax, dùng phương pháp nội suy theo đường chuẩn ta sẽ xác định đượcđộ màu của mẫu nước cần nghiên cứu theo thang độ màu Coban.
1.2 Phương pháp đo độ đục.1.2.1 Cơ sở phương pháp:
Độ đục của nước phụ thuộc vào số lượng và mức độ phân tán củanhững chất lơ lửng trong nước, độ trong của nước được biểu hiện bằng số cmcột nước qua đó có thể nhìn thấy rõ đường kẻ 1cm Ở đây tiến hành xây dựngđường chuẩn đục theo hàm lương silic bằng cách sử dụng phương pháp đomật độ quang.
1.2.2 Dụng cụ và hóa chất:
SiO2 Nước cất.
Máy đo mật độ quang 722.
Máy khuấy từ
Pipet 10ml, ống đong 25ml
1.2.3 Cách tiến hành:
Cân 100mg SiO2 pha trong 500ml nước cất.
Khuấy mạnh để SiO2 phân bố đều trong dung dịch
Trang 35- Pha dần bằng bình định mức 100ml sao cho được các dung dịch có hàmlượng SiO2 bằng 100mg/l, 150mg/l, 200mg/l, 300mg/l …1200mg/l. Lấy một dung dịch đã pha ở trên lắc đều rồi đem đi khảo sát sự phụ
thuộc mật độ quang của dung dịch ở các bước sóng khác nhau ta tìmđược λ max = 600 nm
Tiến hành đo mật độ quang của các dung dịch đã pha ở trên tại bướcsóng λmax =600 nm trong điều kiện không đổi Ta thu được bảng sau:
Bảng 8: Số liệu đường chuẩn độ đục silic.
Mẫu Số ml mẫu Nước
Độ đục(mg SiO2/l) A0 5.0 95.0 100 0.0051 7.5 92.5 150 0.0092 10 90 200 0.0113 15 85 300 0.0164 20 80 400 0.0225 25 75 500 0.0286 30 70 600 0.0317 35 65 700 0.0388 40 60 800 0.0449 45 65 900 0.05010 50 60 1000 0.05411 60 40 1200 0.066
Từ bảng số liệu trên ta thấy độ đục(mg SiO2/l) và mật độ quang đođược phụ thuộc tuyến tính với thể tích dung dịch chất màu vì vậy ta xây dựngđược đồ thị thể hiện quan hệ mật độ quang và độ màu như sau:
Trang 36-Từ số liệu bảng trên ta xây dựng đường chuẩn:020040060080010001200140000.020.040.060.08Mật độ quang (A)Độ đục(mg SiO2/l)
Hình 2 Đường chuẩn biểu diễn sự phụ thuộc mật độ quang theo độ đục Silic
1.2.4 Cách xác định:
Để xác định độ đục của mẫu nước phân tích ta đo mật độ quang củanước ở bước sóng 600nm, được giá trị mật độ quang rồi nội suy theo đườngchuẩn ta được giá trị độ đục theo thang độ đục silic.
1.3 Xác định nhu cầu oxy hóa học – COD
Trong đồ án này chúng tôi dùng phương pháp xác định COD bằngKMnO4 Ưu điểm của phương pháp này là không sử dụng Hg2+ (một chất rấtđộc), trong khi đó vẫn đảm bảo được độ tin cậy của phương pháp.
Trang 37-1.3.2 Cơ sở phương pháp
Dùng KMnO4 là chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các hợp chất hữu cơsau đó chuẩn lượng KMnO4 dư bằng H2C2O4 0,1N.
1.3.3 Cách tiến hành
Cho vào bình nón dung tích 500ml một lượng mẫu sao cho nồng độ chất
hữu cơ không q 100mg/l, có thể lấy một thể tích nhỏ rồi thêm nước cất đếnđủ 100ml Thêm vào đó 2ml H2SO4 đặc, 10ml KMnO4 0,1N, đun sôi dungdịch và để sơi thêm 10 phút, lấy bình ra khỏi bếp điện Để nguội bớt rồi thêmvào đó chính sác 10 ml H2C2O4 0,1 N Lắc đều, chuẩn độ lượng axit dư bằngKMnO4 0,1 N đến khi mầu của dung dịch chớm có màu hồng tím, ghi thể tíchKMnO4 đã dùng (a), làm song song một mẫu trắng như đã làm với thuốc thử,ghi thể tích KMnO4 dùng cho mẫu trắng (b).
1.3.4 Tính kết quả
Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong 1000ml nướcthải (x) tính bằng mg theo cơng thức:
X= ((a-b)*N*S*1000)/VTrong đó:
N- Nồng độ của dung dịch kali pemanganat.
a - Lượng kali pemaganat dùng cho mẫu nước thải, ml,b- Lượng kali pemanganat dùng cho mẫu trắng, ml.S – Đương lượng gam oxy.
V- Thể tích nước thải lấy để phân tích, ml.
Trang 38-2 Các phương pháp thực nghiệm tiến hành xử lý nước thải [4, 5, 9, 10]2.1 Phương pháp keo tụ sử dụng phèn nhôm
2.1.1 Cơ sở phương pháp
Khi ta tiến hành cho AlCl3.6H2O vào nước sẽ xảy ra quá trình thủy phântạo ra các hợp chất có phân tử lượng lớn nếu nồng độ cao chúng sẽ kết tủa:
Al3++2H2O↔Al(OH)2+ +H3O+
Al(OH)2+ +2H2O↔ Al(OH)+
2+H3O+
Al(OH)+
2 +2H2O↔ Al(OH)3↓+H3O+
-Al3++6H2O↔Al(OH)3↓ +3H3O+
Quá trình thủy phân xảy ra theo bậc nếu pH cao có thể tạo ra phức tíchđiện âm Al(OH)4- Quá trình thủy phân tạo ra ít nhất 5 monome:Al3+,Al(OH)2+ , Al(OH)+
2, Al(OH)3, Al(OH)4- và nhiều polyme có hàm lượng đángkể :Al13(OH)345+, Al7(OH)174+, Al2(OH)24+…Các dạng phức chất này có thể tạothành các polyme mạch dài hơn qua quá trình trùng ngưng Qua trình trùngngưng dẫn đến tạo ra các sản phẩm nhôm hydroxyt và tạo kết tủa khi nồng độchất kết tủa quá bão hòa các hydroxyt này đều là những hợp chất mang điệntích dương và có hoạt tính tạo bơng keo tụ cao nhờ hoạt tính bề mặt lớn Cácbơng keo này khi lắng xuống sẽ hấp phụ, cuốn theo các hạt keo, cặn bẩn hữucơ…tồn tại ở trạng thái hòa tan hoặc lơ lửng trong nước Mặt khác tinh thểhydroxyt Al(OH)3 hình thành hấp phụ các ion tạo ra các hạt keo.
[mAl(OH)3.nAl3+(3n-x)Cl-]X+
Trang 39Các hạt keo này hấp phụ và hút các ion tích điện trái dấu dẫn đến trunghịa điện tích, giảm thế điện động ζ , dẫn đến giảm lực đẩy tĩnh điện tăng lựchút tạo điều kiện cho keo tụ.
2.1.2 Dụng cụ và hóa chấto AlCl3.6H2Oo PA( polyacrylamit)o Pipet 1, 2, 5,10ml, bureto 6 Cốc 250mlo 4 bình nón 100ml
o Dung dịch tao môi trườngNaOH, H2SO4
o KMnO4 0,1N, H2C2O4 0,1N
o Cân, máy do mật độ quang,máy đo pH, máy khuấy từ2.1.3 Cách tiến hành
Sơ đồ thực nghiệm:
Thực nghiệm
Nước cần xử lý sau phi pha lỗng tỷ lệ thích hợp ta xác định các thơngsố (độ đục, độ màu, COD) Sau đó lấy 100ml (sau pha lỗng) cho vào cốc250ml sau đó cho phèn nhơm vào, khuấy mạnh 3 phút tiếp đó cho trợ keo vào
Trang 40tiếp tục khuấy nhẹ 5 phút sau đó lắng 20 phút Nước sau xử lý ta đem đi xácđịnh các thông số độ đục, độ màu, COD.
2.2 Phương pháp keo tụ sử dụng quặng bauxit2.2.1 Cơ sở phương pháp
Vì thành phần chính của quặng bauxit là hydroxyt nhôm và sắt nên khicho vào nước xảy ra quá trình thủy phân sau:
Al3++2H2O↔Al(OH)2+ +H3O+
Al(OH)2+ +2H2O↔ Al(OH)+
2+H3O+Al(OH)+2 +2H2O↔ Al(OH)3↓+H3O+ -Al3++6H2O↔Al(OH)3↓ +3H3OFe3++2H2O↔Fe(OH)2+ +H3O+
Fe(OH)2+ +2H2O↔ Fe(OH)+
2+H3O+
Fe(OH)+
2 +2H2O↔ Fe(OH)3↓+H3O+
-Fe3++6H2O↔Fe(OH)3↓ +3H3O
Quá trình thủy phân tạo ra các monome và có thể tạo ra các polyme mạch dài qua quá trình trùng ngưng Trong quá trình thủy phân các tinh thể vừa mới tạo thành hấp phụ các phân tử tạo chất hữu cơ hoặc các hợp chất cao phân tử trên bề mặt tạo ra cầu nối giữa các hạt hình thành mạng không gian gọi là bông keo, các bông keo này cuốn các tạp chất lơ lửng trong nước thải khi lắng
Mặt khác các tinh thể Al(OH)3, Fe(OH)3 hình thành hấp phụ các ion tạora các hạt keo.
[mAl(OH)3.nAl3+(3n-x)Cl-]x+
[mFe(OH)3.nFe3+(3n-x)Cl-]x+
Các hạt keo này hấp phụ và hút các ion tích điện trái dấu dẫn đến trunghịa điện tích, giảm thế điện động ζ , dẫn đến giảm lực đẩy tĩnh điện tăng lựchút tạo điều kiện cho keo tụ.