Bài tập lớn công nghệ xử lý nước thải đề tài xlnt bằng phương pháp hóa học và trong cn hóa chất

TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP -□&□ - BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Đề tài: XLNT phương pháp hóa học CN hóa chất Giảng viên hướng dẫn: Th.S Đinh Thị Lan Anh Nhóm sinh viên: Nhóm 04 Trần Liên Bạch 20181336 Vũ Đình Thiên 20181766 Nguyễn Văn Linh 20181579 Nguyễn Văn Lâm 20181568 Nguyễn Như Nhuận 20181689 Bùi Văn Thìn 20181768 Page | Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƯƠNG 1: Xử lý nước thải phương pháp hóa học .6 I Tổng quan: II Xử lý nước thải phương pháp hóa học: Khái niệm: .6 Phương pháp Trung hòa: 2.1 Trung hòa trộn lẫn chất thải 2.2 Trung hòa bổ sung tác nhân hóa học 2.3 Trung hoà nước thải chứa axit cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hồ 11 2.4 Trung hịa khí axit 13 Phương pháp oxy hóa khử 14 3.1 Oxy hóa clo 16 3.2 Oxy hóa peoxyt hydro (H2O2) .16 3.3 Oxy hóa oxy khơng khí .18 3.4 Oxy hóa pyroluzit 19 3.5 Ozon hóa .19 3.6 Làm khử 20 Ưu-Nhược điểm phương pháp hóa học 21 Tổng Kết .22 CHƯƠNG Xử lý nước thải cơng nghệ hóa chất 24 I Tổng quan ngành cơng nghiệp hóa chất 24 Thực trạng ngành cơng nghiệp hóa chất Việt Nam 25 Đánh giá công nghiệp hóa chất 25 II Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu 25 Giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nước thải 25 Giá trị Kq nguồn tiếp nhận dòng chảy: .27 Giá trị Kq nguồn tiếp nhận trạng thái tĩnh: 28 Giá trị Kf ứng với lưu lượng xả thải: 28 III Tổng quan xử lý nước thải ngành cơng nghiệp hóa chất – sản xuất phân bón: 29 Quy trình sản xuất phân đạm Ure 30 Xử lý nước thải ngành phân bón hóa học .31 Page | IV 2.1 Tổng quan ngành phân bón hóa học 31 2.2 Nguồn phát thải nước thải nhà máy sản xuất phân bón hóa học .31 2.3 Tác động tới mơi trường 32 2.4 Công nghệ xử lý nước thải 32 2.5 Xử lý nước thải ngành phân bón hóa học (những dòng nước thải cần xử lý riêng) 33 2.5.1 Đối với nước thải mang tính axit hay kiềm cao : .34 2.5.2 Dòng thải chứa hàm lượng NH3 cao : 34 2.5.3 Dòng thải chứa fluor photphat: 35 2.5.4 Dòng thải chứa dầu, chất rắn lơ lửng cao: 36 2.5.5 Dịng thải nước rửa hóa than: .36 Xử lý nước thải nhà máy sản xuất thuốc bảo vệ thực vật: .37 Đặt vấn đề: 37 Nguồn gốc phát sinh: 38 2.1 Công đoạn sản xuất nhà máy: .38 2.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải, đặc điểm nước thải: .40 2.2.1 Nguồn phát sinh nước thải: .41 2.2.2 Thành phần nước thải NMSXTBVTV: 41 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải: .44 3.1 Song chắn rác hố thu gom: 45 3.2 Bể điều hòa: 46 3.3 Bể Fenton: .46 3.3.1 Giai đoạn 1: Điều chỉnh pH phù hợp: 47 3.3.2 Giai đoạn 2: Phản ứng oxi hóa: 47 3.3.3 Giai đoạn 3: Trung hòa keo tụ: 48 3.3.4 Giai đoạn 4: Quá trinh lắng: 49 3.4 Bể lắng trung hòa: .49 3.5 Bể Anoxic: .49 3.6 Bể Aerotank: 51 3.7 Bể lắng II, Lọc than hoạt tinh, Khử trùng: .52 Thực trạng xử lý nước thải ngành sản xuất hóa chất Việt Nam: 53 4.1 Nhiều nhà máy bỏ qua khâu xử lý nước thải: 53 4.2 Khó khăn vấn đề xử lý nước thải: 53 4.3 Khó xử lý triệt để nguồn phát sinh không lường trước được: .53 Page | DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Bể Trung hịa nước thải Hình 2: Các tác nhân axit thường sử dụng Hình 3: Sơ đồ trạm trung hịa nước thải bổ sung tác nhân Hình 4: Bể trung hịa nước thải có tính axit 10 Hình 5: Sơ đồ sử dụng nước khơng có nước thải nhà máy xi măng .12 Hình 6: Phương pháp oxy hóa khử 13 Hình 7: Ứng dụng oxy hóa H2O2 quy trình sản xuất giấy 15 Hình 8: Sơ đồ nguyên lý cơng nghệ oxy hóa sunfua 16 Hình 9: Phản ứng ozon hóa 18 Hình 10: Sơ đồ làm nước thải ozon 18 Hình 11: Sơ đồ trình làm khử .19 Hình 12: Ngành cơng nghiệp hóa chất 22 Hình 13: Quy trình sản xuất ure 28 Hình 14: Xử lý nước thải ngành sản xuất phân bón hóa học .30 Hình 15: Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải chứa NH3 phương pháp chưng phân ly 32 Hình 16: Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải chứa fluor photphat .33 Hình 17: Thực trạng sản xuất thuốc bảo vệ thực vật Việt Nam .35 Hình 18: Hình ảnh thuốc BVTV 36 Hình 19: Cơng đoạn sản xuất thuốc BVTV dạng bột 37 Hình 20: Cơng đoạn sản xuất thuốc BVTV dạng lỏng 38 Hình 21:Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải NMTBVTV .43 Hình 22: Cơ chế phương pháp Fenton xử lý nước thải 45 Hình 23: Cấu tạo bể Anoxic 48 Hình 24: Hình ảnh bể Aerotank 50 Hình 25: Thực trạng xử lý nước thải Việt Nam (1) 52 Hình 27: Thực trạng xử lý nước thải Việt Nam (2) 52 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa axit (kg/kg) Bảng 2: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kiềm (kg/kg) Bảng 3: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kim loại nặng (kg/kg) Bảng 4: Tổng kết phương pháp trung hòa 10 Bảng 5: Xử lý chất thải chất oxy hóa 14 Bảng 6: Tổng kết hóa chất sử dụng ứng với tiêu chất lượng nước khác (1) 21 Page | Bảng 7: Tổng kết hóa chất sử dụng ứng với tiêu chất lượng nước khác (2) 22 Bảng 8: Bảng tra giá trị C 25 Bảng 9: Bảng tra giá trị Kq nguồn tiếp nhận dòng chảy 26 Bảng 10: Bảng tra giá trị Kq nguồn tiếp nhận trạng thái tĩnh 27 Bảng 11: Bảng tra giá trị Kf ứng với lưu lượng xả thải 27 Bảng 12: Thành phần nước thải NMSXTBVTV 40 Bảng 13: Thành phần nước thải từ trình rửa chai, bao bì thùng chứa 41 Bảng 14: Thành phần nước thải sinh hoạt công nhân 42 Bảng 15: Thành phần nước mưa NMSXTBVTV .42 Bảng 16: Bảng tính chất nước thải sản xuất thuốc BVTV 43 Page | CHƯƠNG 1: Xử lý nước thải phương pháp hóa học I Tổng quan: Từ năm 1500TCN, Ấn Độ người ta biết xứ lí nước thải phương pháp học đơn giản Nhưng đến năm cuối kỉ 19, người ta biết đến xử lí nước thải phương pháp hóa học để xử lí nguồn nước thải, sử dụng phản ứng hóa học để xử lý nước thải Là phương pháp ứng dụng nhiều hệ thống xử lí nước thải Mục đích phương pháp khử chất hòa tan Đối tượng: sử dụng hệ thống khép kín, cịn sử dụng để xử lí sơ trước xử lí sinh học hay sau công đoạn phương pháp xử lí nước thải lần cuối để đưa vào nguồn nước II Xử lý nước thải phương pháp hóa học: Khái niệm: Xử lí nước thải phương pháp hóa học: Là dùng phương pháp hóa học để khử chất hòa tan hệ thống cấp nước khép kín, đơi dùng để xử lý sơ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn phương pháp xử lí nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước Các phương pháp hóa học: Các phương pháp hóa học dùng xử lý nước thải gồm có phương pháp chính: trung hịa, oxy hóa khử Phương pháp Trung hòa: Mục tiêu phương pháp đưa pH nước thải chứa axit vô kiềm khoảng 6.5 đến 8.5 trước thải vào nguồn nước cho cơng nghệ xử lí Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy thuộc vào nồng độ thành phần nước thải loại lượng tác nhân sử dụng  Phương pháp xử lý nước thải phương pháp trung hòa thường sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, xử lý nước thải công nghiệp xử lý nước thải xi mạ II.1 Trung hòa trộn lẫn chất thải  Định nghĩa: Trộn nước axit nước kiềm thùng chứa có cánh khuấy khuấy trộn khơng khí với vận tốc đường ống cấp vào 20 đến 40 m/s  Áp dụng nước thải xí nghiệp axit cịn xí nghiệp gần có nước thải kiềm Cả loại nước thải không chứa cấu tử gây ô nhiễm khác  VD: Trong ngành công nghiệp xi mạ, dây chuyền sản xuất có cơng đoạn – Làm bề mặt nguyên liệu cần mạ => tạo nước thải có tính kiềm mạnh – Tẩy gỉ kim loại => tạo nước thải có tính axit mạnh Trong trường hợp người ta trộn nước axit nước kiềm thùng chứa có cánh khuấy với vận tốc đường ống cấp vào 20 đến 40 m/s Page | Hình 1: Bể Trung hịa nước thải II.2 Trung hịa bổ sung tác nhân hóa học  Định nghĩa: Trung hòa nước axit sử dụng tác nhân hóa học NaOH, KOH, Na2CO3, nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômit (CaCO3, MgCO3) xi măng Tác nhân rẻ thường sử dụng sữa vôi đến 10% Ca(OH)2 tiếp sơđa NaOH dạng phế thải.Trong nước thải axit kiềm thường có chứa ion kim loại nên cần tính đến yếu tố tạo thành cặn muối kim loại nặng Hình 2: Các tác nhân axit thường sử dụng  Áp dụng với loại nước thải axit, có kim loại nặng: - Nước chứa axit yếu (CH3COOH, H2CO3, HF, H3PO4); - Nước chứa axit mạnh (HCl, HNO3), muối canxi hòa tan tốt nước; Page | - Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2SO3), muối canxi hịa tan nước Trung hòa nước thải axit sunfuric sữa vôi tạo bã cặn thạch cao CaSO4.2H2O Độ hịa tan thạch cao thay đổi theo nhiệt độ, khuấy trộn dung dịch xảy lắng đọng thạch cao làm kín ống dẫn Để phá vỡ vít kín cần rửa ống dẫn nước thêm chất làm mềm (VD: hexametaphotphat) tăng tốc độ dòng nước trung hịa giảm đóng cặn thạch cao Bảng 1: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa axit (kg/kg) Bảng 2: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kiềm (kg/kg) Page | Bảng 3: Lượng tác nhân cần thiết để trung hòa nước thải chứa kim loại nặng (kg/kg)  Tính tốn lượng tác nhân để trung hịa lượng nước thải Q (m3/h):  100 Q.a.C B Tính tốn lượng tác nhân để trung hịa nước axit có kim loại nặng: G=k G=k 100 Q ( a C +b1 C1 +b C 2+ …+b n C n) B k 3−¿ hệ số dự trữ B− lượng chất hoạt hóa thương phẩm (%) a – lượng tác nhân tiêu tốn riêng (kg/kg) C- nồng độ axit kiềm (kg/m3) C1, C2, …,Cn – nồng độ kim loại nặng (kg/m3) b1, b2, …,bn – lượng tác nhân tiêu tốn riêng tương ứng để tách kim loại hóa học Phương pháp dựa phản ứng hóa học chất đưa vào nước thải với kim loại cần tách, độ pH thích hợp tạo thành hợp chất kết tủa tách khỏi nước phương pháp lắng  Các yêu cầu công nghệ: - Nước thải tác nhân hóa học tiếp xúc phút (với nước thải axit chứa kim loại nặng phải 30 phút) Thời gian nước thải bể lắng khoảng 2h (tham khảo https://moitruonghopnhat.com/phuong-phap-trung-hoa-nuoc-thaibang-hoa-chat-2505.html - công ty cổ phần xây dựng công nghệ môi trường Hợp Nhất) Page | -  Vôi sử dụng dạng sữa vôi dạng bột Nghiền nhỏ vôi tới thành phần: 60 đến 70% hạt ÷ 10 μm 30 ÷ 40% hạt 10 đến 100 μm Sơ đồ trạm trung hòa nước thải bổ sung tác nhân: Hình 3: Sơ đồ trạm trung hịa nước thải bổ sung tác nhân Bể lắng thơ; Bể điều hịa; Kho tác nhân; Bể dung dịch tác nhân; Bộ phận định lượng; Thùng khuấy trộn; Thiết bị trung hòa; Bể lắng; Bể lắng đặc bùn; 10 Thiết bị lọc chân không; 11 Kho chứa cặn bã tách nước; 12 Sân chứa bã thải Page | 10 + Sản xuất thuốc BVTV dạng lỏng: Hình 20: Cơng đoạn sản xuất thuốc BVTV dạng lỏng (KCS – Kiểm tra chất lượng sản phẩm) Nguyên liệu chọn phối trộn tỉ lệ tùy theo sản phẩm đầu Với loại sản phẩm thương mại dạng lỏng, nguyên liệu hịa trộn với dung mơi để đưa phơi dạng lỏng; cịn sản phẩm dạng bột, ngun liệu dạng bột, khối phối trộn theo tỉ lệ thích hợp với chất độn cho sản phẩm dạng rắn Sau chất khuấy trộn chuyển đến cơng đoạn định lượng, đóng gói Thuốc BVTV dạng bột qua máy nghiền, sau đưa đến cân định lượng để cân chia đóng gói bao bì Thuốc BVTV dạng lỏng sau qua máy khuấy trộn đưa đóng chai Thiết bị phân chia, định lượng tích hợp sẵn máy sang chai Page | 41 Công đoạn cuối kiểm tra chất lượng sản phẩm xem sản phẩm đạt yêu cầu định lượng, bao gói hay chưa, đạt yêu cầu lưu kho để cung cấp cho khách hàng 2.2 Nguồn gốc phát sinh nước thải, đặc điểm nước thải: 2.2.1 Nguồn phát sinh nước thải: - Nước thải phát sinh từ chinh hoạt động sản xuất gia cơng, sang chai, đóng gói thuốc bảo vệ thực vật - Nước thải sản xuất phát sinh từ hoạt động nhà xưởng, ước tính chiếm khoảng 80% lượng nước cấp Lượng nước thải phát sinh từ nguồn sau: + Nước thải từ hệ thống xử lý bụi, khí có chứa chất lơ lửng, chất hữu + Nước rửa chai lọ, thùng phuy, thùng chứa nguyên liệu có chứa chất lơ lửng, chất hữu + Nước vệ sinh máy móc, nhà xưởng,… có chứa đất, cát, chất lơ lửng, chất hữu  Nước thải sản xuất ngành sản xuất gia công thuốc bảo vệ thực vật có đặc tính chung tan nước có chất hữu độc hại khó phân hủy Tác động tiêu cực ô nhiễm thuốc bảo vệ thực vật làm suy thoái chất lượng môi trường, gây nên tượng phú dưỡng nước, ô nhiễm nước, giảm tính đa dạng sinh học khu vực 2.2.2 Thành phần nước thải NMSXTBVTV: Nước thải từ q trình vệ sinh thiết bị, máy móc nhà xưởng: thường chứa hợp chất có thành phần thuốc trừ sâu số cacbanat hữu cơ, phosphate hữu cơ,…các dung môi xylen chất phụ gia khác keo, cát, … Thành phần chi tiết nước thải cơng đoạn trình bày bảng dưới: Bảng 12: Thành phần nước thải NMSXTBVTV Nước thải từ khâu vệ sinh thiết bị, máy móc nhà xưởng dự án có tiêu BOD (65 mg/l) COD (90 mg/l) cao tiêu chuẩn TCVN 5945-2005, cột B BOD gấp 1,3 lần COD gấp 1,12 lần Do đó, nước thải từ khâu đưa trạm xử Page | 42 lý nước thải dự án để xử lý cho đạt TCVN 5945-2005, cột B trước thải vào hệ thống cống chung KCN  Nước thải từ trình rửa chai, bao bì thùng chứa: Đối với chai qua lần sử dụng, chủ đầu tư mua lại từ nguồn hàng để tái sử dụng Các chai phải làm vệ sinh trước sử dụng làm phát sinh lượng nước thải Tuy nhiên, lượng nước thải khơng mang tính chất liên tục mà mang tính chất thời vụ Đối với loại bao bì, thùng chứa ngun liệu hóa chất, chủ đầu tư đem bán cho đơn vị thu mua khác sau rửa dung dịch kiềm loãng Đây nguồn nước thải phát sinh lượng đáng kể công xưởng Thành phần chi tiết nước thải cơng đoạn trình bày bảng dưới: Bảng 13: Thành phần nước thải từ trình rửa chai, bao bì thùng chứa Dựa theo thành phần nước thải từ khâu rửa chai, bao bì thùng chứa bảng 12 ta thấy tiêu pH (9,8), COD (664 mg/l), BOD (320 mg/l) vượt gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép QCVN 24-2009, cột B Trong đó, pH vượt 1,08 lần so với giới hạn trên, COD vượt 8,3 lần BOD vượt 6,4 lần Do đó, lượng nước thải xử lý trước thải hệ thống cống chung KCN  Nước thải sinh hoạt công nhân nước thải sau bể tự hoại: Bên cạnh nguồn nước thải sản xuất cịn có nước thải sinh hoạt nước thải sau bể tự hoại phát sinh từ tin, nước rửa tay, nước tắm giặt có hàm lượng SS, COD BOD cao Thành phần nước thải sinh hoạt thống kê bảng sau: Page | 43 Bảng 14: Thành phần nước thải sinh hoạt công nhân  Nước mưa: Nước mưa thu từ nguồn: nước mưa chảy mái quy ước nước nước mưa chảy tràn đường nội nhà xưởng Nước mưa chảy tràn có khả nhiễm bụi bẩn, chất rắn lơ lửng tạp chất khác có môi trường xung quanh khu vực công ty Ước tính nồng độ chất nhiễm nước mưa chảy tràn sau: Bảng 15: Thành phần nước mưa NMSXTBVTV Tuy thực tế nước mưa bị nhiễm bẩn vòng 20 phút đầu tổng thời gian mưa Tuy nhiên, nước mưa nhiễm hóa chất độc hại theo nguyên liệu rơi vãi, nên cần thu gom xử lý  Tổng kết bảng tinh chất nước thải nhà máy sản xuất thuốc BVTV: Page | 44 Bảng 16: Bảng tính chất nước thải sản xuất thuốc BVTV  Những tiêu cần xử lý: - Giảm pH - Giảm COD, BOD5 - Giảm N, P - Phân hủy chất vơ cơ, hữu độc hại, khó phân hủy Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải: Page | 45 Hình 21:Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải NMTBVTV Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải sản xuất thuốc bảo vệ thực vật: Nước thải từ nhiều nguồn thu gom hệ thống xử lý tập trung 3.1 Song chắn rác hố thu gom: Page | 46 Khi nước thải qua song chắn rác, cặn rác thơ có kích thước lớn (bao bì, nhãn mác, …) giữ lại đem xử lý nhằm hạn chế tối đa hư hại tắc nghẽn hệ thống bơm, van, hệ thống đường ống phía sau - Nước thải sau qua song chắn rác tự chảy hố thu gom, hố thu gom tập trung nước thải sau nước thải bơm qua bể điều hòa 3.2 Bể điều hòa: - Nước thải từ hố thu gom bơm bể điều hòa để ổn định lưu lượng nồng độ chất ô nhiễm nước thải, đảm bảo cho công trinh sau hoạt động tốt - Bể điều hòa trang bị hệ thống báo mực nước tự động, hệ thống bơm để điều hòa lưu lượng - Bể trang bị thiết bị sục khí để hịa trộn đồng nước thải đến từ nguồn khác nhau, tránh lắng cặn, tranh tượng phân hủy kị khí xảy bể 3.3 Bể Fenton: - Thuốc thử Fenton dung dịch hydro peoxit (H2O2) với sắt đen làm chát xúc tác, sử dụng để oxi hóa chất gây nhiễm nước thải phần trinh oxy hóa nâng cao Thuốc thử Fenton sử dụng để phá hủy hợp chất hữu trichlorethylene (C2HCl3 – dung môi tẩy nhờn) tetrachloroethylene (C2Cl4 – chất lỏng giặt khô) - Trước qua bể Fenton, nước thải châm axit H2SO4 để giảm pH xuống 3, nhằm tạo điều khiện thích hợp để vào để oxi hóa hệ chất Fenton Tại diễn trinh oxi hóa hợp chất vơ cơ, hợp chất hữu khó phân hủy thành dễ phân hủy, tạo điều kiện cho trình xử lý sinh học - Quá trình sử dụng tác nhân tổ hợp H2O2 muối Fe2+ làm tác nhân oxy hóa, thực tế chứng minh hiệu xử lý kinh tế phương pháp cao Tuy nhiên khơng kiểm sốt lượng tác nhân thời gian phản ứng dẫn tới khống hóa hồn toàn chất hữu thành CO2, nước, ion vơ cơ; phải sử dụng nhiều hóa chất sau này, khiến chi phí xử lý cao Vì nên áp dụng phương pháp Fenton để phân hủy phần, chuyển chất khó phân hỉu sinh học có khả phân hủy sinh học tiếp tục dùng trinh xử lý sinh học tiếp sau - Thơng thường quy trinh oxi hóa Fenton gồm giai đoạn: - Page | 47 Hình 22: Cơ chế phương pháp Fenton xử lý nước thải 3.3.1 Giai đoạn 1: Điều chỉnh pH phù hợp: Trong phương pháp Fenton, độ pH ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng hiệu phân hủy chất hữu pH thích hợp cho q trình từ – 4, tối ưu mức 2.8 Sử dụng dung dịch H2SO4, hòa trộn để làm giảm độ pH nước thải 3.3.2 Giai đoạn 2: Phản ứng oxi hóa: Trong giai đoạn xảy trinh: Sự hình gốc OH*: theo phương trinh: - - KMnO4 xúc tác cho phản ứng Hệ tác nhân Fenton cổ điển hỗn hợp gồm ion sắt hố trị (thơng thường dùng muối FeSO4) hydrogen peroxit H2O2, chúng tác dụng với sinh gốc tự hydroxyl *OH, ion Fe2+ bị oxi hố thành ion Fe3+ Phản ứng oxi hóa chất hữu cơ: Gốc *OH sau hình thành tham gia vào phản ứng ơxi hóa hợp chất hữu có nước cần xử lý, chuyển chất hữu từ dạng cao phân thành chất hữu có khối lượng phân tử thấp - - Trong nước thải có chứa số chất, gây giảm hiệu suất phản ứng: số amoni vô thường gặp nước thải ion cacbonat (CO32-), bicacbonnat (HCO3–), clorua tóm bắt gốc hydroxyl HO* làm cho hao tổn số lương hydroxyl, làm giảm Page | 48 khả phản ứng oxy hóa,… Những nhóm chất gọi chung chất tìm diệt gốc hydroxyl, phản ứng săn lùng sau: Các lưu ý phản ứng Fenton: + Ảnh hưởng nồng độ sắt tới phản ứng: Khoảng liều lượng tối ưu cho xúc tác sắt thay đổi tùy theo loại nước thải đặc trưng phản ứng Fenton Liều lượng sắt diễn tả dạng liều lượng H 2O2  Khoảng điển hình phần Fe 1-10 phần H2O2 - Tuy nhiên, lượng hệ chất Fenton thấp (dưới 10-25 mg/l H 2O2 ), nghiên cứu cho thấy sắt II ưa chuộng Mặt khác, muối sắt chloride hay sulfat sử dụng Cũng có khả tái tuần hồn sắt sau phản ứng cách tăng pH, tách riêng sắt tái axit hóa bùn sắt + Ảnh hưởng nồng độ H2O2: - Các gốc hydroxyl oxy hóa chất hữu mà khơng phân biệt Ví dụ chuỗi phản ứng : Với A, B, C, D đại diện cho chất trung gian bị oxy hóa Mỗi chuyển đổi chuỗi có tốc độ phản ứng riêng, chất trung gian tạo lại chất ô nhiễm không mong đợi Những chất đòi hỏi phải đủ lượng H2O2  để đẩy phản ứng lên điểm + Ảnh hưởng nhiệt độ: Hầu hết ứng dụng phản ứng Fenton xảy nhiệt độ 20-40 độ C 3.3.3 Giai đoạn 3: Trung hòa keo tụ: - Sau xảy q trình oxi hóa cần nâng pH dung dịch lên >7 để thực kết tủa Fe3+ mới hình thành: Page | 49 Kết tủa Fe(OH)3 mới hình thành thực chế keo tụ, đông tụ, hấp phụ phần chất hữu chủ yếu chất hữu cao phân tử 3.3.4 Giai đoạn 4: Quá trinh lắng: Các keo sau hình lắng xuống làm giảm COD, màu, mùi nước thải Sau trinh lắng, chất hữ lại nước thải chủ yếu hợp chất hữu có khối lượng phân tử thấp, xử lý bổ sung phương pháp sinh học phương pháp khác  Ứng dụng phản ứng Fenton: - Khử mùi - Khử BOD, COD - Oxy hóa chất vơ cơ, hữu cơ, hỗ trợ trinh phân hủy sinh học phía sau - Giải phịng bọt khí nhỏ phân tán, nâng cao hiệu khử loại váng dầu mỡ hệ thống tuyển 3.4 Bể lắng trung hòa: - Nước thải từ trinh dẫn đến bể lắng trung hòa để lắng bùn cặn sinh từ trinh oxi hóa trên, đồng thời điều chỉnh pH trung tinh vi sinh vật bể Anoxic xử lý sinh học hoạt động tốt - Sử dụng NaOH để trung hòa pH 3.5 Bể Anoxic: - Trong bể Anoxic, tác dụng động khuấy trộn hoạt động liên tục đặt đầu cuối bể tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật thiếu khí loại bỏ nitơ có nước thải Việc đặt bể thiếu khí trước bể Aerotank có tác dụng tận dụng nguồn cacbon có nước thải cần tuần hoàn nước từ bể Aerotank bể Anoxic để xảy q trình khử nitrate hóa chuyển nitơ từ dạng NO3- dạng nitơ phân tử N2 diễn hoàn toàn Sau thời lưu nước bể thiếu khí, hỗn hợp bùn với nước thải tiếp tục chảy tràn qua bể hiếu khí Aerotank - - Bể Anoxic hay là bể thiếu khí là số bể thông thường sử dụng xử lý nước thải Bể Anoxic hoạt động dựa Vi sinh vật thiếu khí nhằm phản ứng phân hủy hợp chất phức tạp có chứa Nito phốt có nước thải Được chuyên dùng để phục vụ mục đích xử lý Ni tơ phốt Pho nước thải Cấu tạo bể Anoxic: Page | 50 Hình 23: Cấu tạo bể Anoxic Trong thực tế bể Anoxic thường cấu tạo hình trụ hình hộp Được xây dựng bê tông cốt thép thép Trong bể Thiếu khí thường có phận khác hỗ trợ cho trình phát triển vi sinh vật như:    Máy bơm đảo trộn, khuấy trộn cánh khuấy chìm; Hệ thống cung cấp dinh dưỡng cho vi sinh vật thiếu khí phát triển; Hệ thống hồi lưu bùn lại bể Anoxic sau trình phản ứng Khi bể Anoxic được trang bị đầy đủ thiết bị hỗ trợ Sẽ gia tăng tốc độ, hiệu tăng hiệu suất trình xử lý  Quá trinh xử lý diễn sau: - Quá trình Nitrat hóa xảy theo phương trình sau: Quá trình khử Amoni thực chủng vi sinh vật Nitrosonas Nitrobacter Thành phần Amoni có nước thải chuyển hóa hồn tồn thành N2 mơi trường Nhờ mà thành phần Ni tơ có nước thải giảm xuống - Q trình Photphorit hóa xảy theo phương trình sau: Chủng vi sinh vật tham gia vào trình Acinetobacter Các chất hữu có chứa hữu có nước thải chuyển hóa thành hợp chất không chứa phốt hợp chất có chứa phốt dễ bị phân hủy với vi sinh vật hiếu khí q trình Page | 51 - Nhằm tăng trình tiếp xúc tăng hiệu trình phản ứng Thì bể Anoxic bố trí cánh khuấy chìm Ngồi ra, nhằm thúc đẩy q trình phản ứng thực tế cịn sử dụng giá thể từ nhựa, đệm sinh học Nhằm tạo môi trường cho vi sinh vật phát triển thuận lợi  Hiệu xử lý nước thải bể Anoxic:     Cơng nghệ xử lý nước thải bằng bể thiếu khí có thể đạt hiệu sử lý BOD5 khoảng 80 – 90%; Khơng cần sục khí hay đảo trộn nhiều nên lượng tiêu hao không lớn; Vận hành đơn giản, khơng q phức tạp Có khả phản ứng, xử lý số hợp chất hữu khó phân hủy Chi phí vận hành bể Anoxic thường cao so với cơng nghệ khác Sở dĩ chi phí vận hành Anoxic cao cần phải bổ xung bùn thường xun nhằm trì hệ vi sinh vật thiếu khí có hệ thống xử lý 3.6 Bể Aerotank: Bể Aerotank hay cịn gọi bể sinh học hiếu khí Tức nguyên lý hoạt động dựa theo phương pháp thổi khí vào bể kết hợp với khuấy bùn Để tăng cường tiếp xúc vi sinh vật với chất hữu Qua đó, thúc đẩy q trình phân hủy chất hữu nhằm xử lý nước thải Công nghệ sinh học dựa chế hoạt động vi sinh vật Để phân hủy chất hữu gây nhiễm bẩn nước thải Các vi sinh vật sử dụng chất hữu số chất khoáng làm chất dinh dưỡng tạo lượng Chúng nhận chất dinh dưỡng để xây dựng tế bào Sinh trưởng phát triển Từ sinh sản tạo nên lượng sinh khối định Quá trình phân hủy hợp chất hữu nhờ vào vi sinh vật gọi q trình oxy hóa sinh hóa Xử lý nước thải phương pháp sinh học để làm nước thải sinh hoạt Cũng nước thải sản xuất khỏi nhiều chất hữu hòa tan số chất vô H 2S, sunfit, ammoniac, nitơ… Và  đặc trưng tiêu BOD COD - Xử lý hợp chất hữu dễ phân hủy sinh học Tại đây, chất hữu có nước thải phân hủy vi sinh vật hiếu khí tồn dạng lơ lửng với mật độ cao (bùn hoạt tính) điều kiện sục khí PTPU: - Bể Aerotank có cấu tạo đơn giản Bể khối hình chữ nhật bên có phân phối hệ thống phân phối khí gồm đĩa thổi khí ống phân phối khí Hệ thống nhằm Page | 52 tăng cường hệ thống điều hịa khí bể tăng cường nhiều lượng oxy hòa tan bể, cung cấp nguồn oxy cần thiết để nuôi sống vi sinh hữu ích bể - Sơ đồ cấu tạo bể aerotank - Bể aerotank có chiều cao từ 2,5m trở lên Nhằm mục đích sục khí vào lượng khơng khí kịp hịa tan nước Nếu thấp bùng lên hết khơng có oxy hịa tan Hình 24: Hình ảnh bể Aerotank  Ưu điểm bể aerotank  Có thể xử lý chất hữu tải lượng thấp, giảm mùi khó chịu, loại bỏ chất rắn lơ lửng đến 97%.  Hiệu xử lý cao, chi phí vận hành bể aeroten thấp so với phương pháp khác 3.7 Bể lắng II, Lọc than hoạt tinh, Khử trùng: Sau khỏi bể Aerotank, nước thải đưa qua bể lắng II chứa bùn để xử lý, phần bùn cặn tuần hoàn lại bể Aerotank để đảm bảo mật độ sinh khối cho vi sinh vật, phần lại với bùn thải từ bể lắng trung hòa đưa sang bể nén bùn, lọc ép bùn Tại đây, nước tách bùn tuần hoàn lại cho vào hố thu gom Đồng thời, nước tách bùn tuần hoan lại hố thu gom để xử lý.Nước thải sản xuất thuốc bảo vệ thực vật sau qua bể lắng II đưa qua bể khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh Nước thải đầu sau xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải cho phép theo quy định xả thải QCVN 40:2011/BTNMT Thực trạng xử lý nước thải ngành sản xuất hóa chất Việt Nam:  Page | 53 4.1 Nhiều nhà máy bỏ qua khâu xử lý nước thải: Đặc điểm nước thải nhà máy hóa chất độc hại, khó phân hủy tự nhiên Nó sản phẩm phụ q trình sản xuất, sản phẩm dư rơi vãi nguyên liệu hóa chất Yêu cầu đầu nguồn nước thải quy định QCVN 40:2011/BTNMT, cột B Chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải tùy thuộc vào quy mô nhà máy, cụ thể dựa vào thành phần, nồng độ chất độc hại có nước thải lưu lượng, thể tích nước thải Ví dụ, nhà máy sản xuất thuốc bảo vệ thực vật có cơng suất dự kiến khoảng 2000 sp/năm; lượng nước cần sử dụng cho tất hoạt động sản xuất, sinh hoạt, vệ sinh thiết bị, nhà xưởng khoảng 100 m3/ngày Lượng nước thải vào khoảng 80% lượng nước cấp Mô hình xử lý nước thải xây dựng theo mơ hình phần trước, tổng chi phí xây dựng cho hệ thống xử lý nước thải tầm tỷ đồng, chi phí hóa chất sử dụng cho q trinh xử lý khoảng 320 triệu năm, chưa kể đên chi phí vận hành, bảo dưỡng Có thể thấy, khoản phí khơng nhỏ, chinh khơng doanh nghiệp bỏ qua khâu 4.2 Khó khăn vấn đề xử lý nước thải: Ngành công nghiệp hóa chất chia dạng: Một nhà máy tự chế tạo sản xuất hóa chất theo dây chuyền riêng (các nhà máy lớn) Các nhà máy kiểm sốt lượng chất, nồng độ phần chất thải cần xử lý, từ đưa biện pháp xử lý đung đắn Hai nhà máy trung gian, nhập hóa chất từ nước ngồi (90% nhập từ Trung Quốc), gia cơng, sang chai đóng gói thành thành phẩm Do không trực tiếp sản xuất, nên họ khó kiểm sốt thành phần, dẫn tới khó chọn hóa chất xử lý, liều lượng cần dùng 4.3 Khó xử lý triệt để nguồn phát sinh không lường trước được: Đặc điểm ngành công nghiệp hóa chất sử dụng nhiều hóa chất, hóa chất rơi vãi q trình vận chuyển, theo nước mưa chảy lệch hướng hố thu gom, ngấm xuống đất Nguyên nhân hệ thống thu gom chưa tốt Hoặc điều kiện bảo quản khơng tốt, hóa chất biến đổi thành dạng khác, chất khác Page | 54  Vì kết luận, nước thải ngành cơng nghiệp sản xuất hóa chất Việt Nam chưa xử lý triệt để, thải môi trường, gây tác động xấu đến mơi trường Hình 25: Thực trạng xử lý nước thải Việt Nam (1) Hình 26: Thực trạng xử lý nước thải Việt Nam (2) Page | 55