Nghiên ứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

+ Đố ới v i nhiệt điện than: Khai thác tối đa ngun than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điệ ưu tiên sử ụn, d ng ngun than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu v c mi n

NGUYỄN VĂN TUÂN

ĐỀ TÀI NGHIÊN C Ứ U Ứ NG D Ụ NG Ệ THỐNG THI T B X H Ế Ị Ử LÝ

C TH I TRONG CÁC NHÀ MÁY NHI

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS VŨ HỒNG THÁI

HÀ NỘI – /2018 04

MỤC LỤC

LI CAM ĐOAN

DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LUẬN VĂN

CHƯNG I T NG QUAN NGU Ổ ỒN ĐIỆ N VÀ NGU ỒN NƯỚ C .2

1.1 Nhu c u c a nhi ầ ủ ệt điệ n than 2

1.2 Tình hình ngu ồn nướ c 9

1.2.1 Phân loại nước thải 10

1.2.2 Một số thông s ố đánh giá chất lượng nước th i 11 ả 1.3 Các công ngh x ệ ử lý nướ c thả i công nghi p ệ 14

CHƯNG II X Ử LÝ NƯỚ C TRONG NHÀ MÁY NHI ỆT ĐIỆ N THAN 20

2.1 Chu trình x ử lý nướ c thả i trong nhà máy nhi ệt điệ n than 20

2.1.1 Chu trình x ử lý nước thải chứa dầ 20 u 2.1.2 Chu trình x ử lý nước thải thông thường 21

2.1.3 Thuy t minh chu trình ế 22

2.2 Tính toán cho b ể chứ a chính 24

2.3 Nguyên lý x ử lý nướ c bằng phương pháp lắ ng tr ng l c 26 ọ ự 2.3.1 Cơ sở hoá h c c a dung d ch keo t 26 ọ ủ ị ụ 2.3.2 Các phương pháp keo tụ 27

2.3.3 Keo t b ng h ụ ằ ệ keo ngược dấ 27 u 2.3.4 Những lưu ý khi sử ụ d ng phèn nhôm 28

2.3.5 Đặc điểm của chất trợ ắng……… 29 l 2.3.6 Các y u t ế ố ảnh hưởng đến quá trình keo t ụ 30

2.4 Tính toán cho b l ể ắ ng 35

2.4.1 Khái ni m chung ệ 36

2.4.2 L ng các h t keo t ắ ạ ụ 36

2.4.3 B l ng trong nhà máy ể ắ 37

2.4.4 Các y u t ế ố ảnh hưởng đến quá trình l ng cắ ủa nước th i ả 38

2.4.5 Tính toán l a ch n b l ng cho nhà máy ự ọ ể ắ 44

2.4.6 Cân b ng ch t trong quá trình lằ ấ ắng 46

2.5 L c và các lo ọ ạ i bể ọ 50 l c 2.5.1 Lý thuy t quá trình lế ọc nước 50

2.5.2 Các loại vật liệ ọu l c ph n ổbiế 57

2.5.3 Đặc điểm c a m t s b l c 57 ủ ộ ố ể ọ 2.6 C u t o bình l ấ ạ ọc cơ khí ở nhà máy nhi ệt điệ n 62

2.6.1 B l c nhi u lể ọ ề ớp 62

2.6.2 B l c than ho t tính ể ọ ạ 63

2.6.3 Các y u t ế ố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước 66

CHƯNG III XỬ LÝ NƯỚ C TRONG QUÁ TRÌNH V N HÀNH Ậ 68

3.1 Kh ử khí nướ c trư ớc khi đưa vào lò hơi 68

3.1.1 Mục đích khử khí nước cấp lò hơi 68

3.1.2 Các phương pháp khử khí 69

3.3 Kh ử các chấ t có kh ả năng sinh ra cáu bám trong lò hơi 72

3.2.1 Mục đích, ý nghĩa 72

3.2.2 Phương pháp xử lý nước trong lò bằng phương pháp hóa học 73

K T LU N Ế Ậ 76

TÀI LI U THAM KH O Ệ  77

LI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độ ậc l p c a ủriêng tôi Các thông tin trích d n trong lu n v ậ ăn đều đã được ch rõ ngu n g c   ốCác s u s d ng, k t qu nghiên c u nêu trong lu n v n do tôi t tìm hi uốliệ ử ụ ế ả ứ ậ ă ự ể , phân tích m t cách trung th c, khách quan, phù h p v i th c ti n c a công ộ ự ợ ớ ự ễ ủnghệ trong nhà máy nghiên c u và ch a tứ ư ng được ai công b trong b t k ố ấ công trình nào khác

H c viên ọ

LI CM N

V i lòng kính tr ng và biớ ọ ết ơn sâu s c, Tôi chân thành cắ ảm ơn TS Vũ

H ng Thái, TS Nguy ễn Trung Dũng và GS TS NGƯT Phạm Văn Thiêm và

GS TSKH Nguy n Minh Tuyễ ển đã hướng d n,  giúp đỡ tvà ạo điều ki n ệ đểtôi hoàn thành lu n v n t t nghi p này ậ ă ố ệ

Tôi xin g i l i cử ờ ảm ơ ới Lãnh đạn t o Vi n K Thu t Hoá H c, Ban giám ệ ỹ ậ ọhiệu trường Đại h c Bách Khoa Hà N i cùng các Thọ ộ ầy, Cô giáo đã tận tình

giảng d yạ , trao đổi ki th c và h tr tôi trong su t quá trình h c t p nghiên ến ứ  ợ ố ọ ậ

c u khoa h c t k t qu t t ứ ọ đạ ế ả ố nhất

Cuối cùng, Tôi xin đư c dành s t ợ ựbiế ơn đặc biệt đố ớ gia đình, ngun i v i

động lực chính để tôi có s c m nh v t qua m i khó kh n trong su t quá ứ ạ ượ ọ ă ốtrình h c t p và th c hiọ ậ ự ện nghiên c u này ứ

DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LU ẬN VĂN

Hình 1: Cơ cấu ngun điện qua các năm 2016 và 2020 2

Hình 2: Sơ đ ệ ố h th ng x ử lý nước th i công nghiả ệp điển hình 15

Hình 3: X ử lý nước thải giai đoạ 16 n 1 Hình 4: X ử lý nước thải giai đoạ 17 n 2 Hình 5: X ử lý nước thải giai đoạ 18 n 3 Hình 6: Chu trình x ử lý nước thải chứa dầ 20 u Hình 7: Công ngh x ệ ử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện 21

Hình 8: Sơ đ công ngh x ệ ử lý nước trong nhà máy nhiệt điện than 22

Hình 9: C u t o h t keo ấ ạ ạ 26

Hình 10: Quá trình hình thành bông cặn 30

Hình 11: Thí nghi m quá trình lệ ắng 37

Hình 12: C u t o b lấ ạ ể ắng 38

Hình 13: Tr s ị ố Arcsimet theo kích thước hạt và độ nhớt môi trường 40

Hình 14: Độ nh t c a huyớ ủ ền phù thay đổi theo nng độ ủ c a h t 42 ạ Hình 15: V n tậ ốc lắng của hạt theo đường kính và nng độ ủ c a hạ 42 t Hình 16: V n tậ ốc lắng của hạt thay đổi theo đường kính của hạ 43 t Hình 17: Lựa chọn di n tích b l ng theo v n tệ ể ắ ậ ốc lắng 43

Hình 18: Lựa chọn lưu lượng vào b l ng khi biể ắ ết vậ ốc lắng 44 n t Hình 19: Mô hình quá trình lắng 46

Hình 20: Mô hình b lể ắng 50

Hình 21: V=200.e -0,4X 51

Hình 22: G S = X.200.e-0,4X 47

Hình 23: Gtt = X.200.e-0,4X +u.X 52

Hình 24: Giới hạn hoạ ột đ ng của bể 48

Hình 25: Cân b ng ch t trong x ằ ấ ử lý nước thải tại Nhiệt điện Duyên H i ả 49

Hình 26: Cơ chế ọ l c nước 50

Hình 27: Biểu đ Linquist th ểhiện quá trình tăng trở ự l c củ ớ ọa l p l c 55 Hình 28: Tr lở ực rửa lọc ph thuụ ộc vào đường kính vật liệ ọ 56 u l c

Hình 29: Cấ ạ ể ọc chậ 58 u t o b l m

Hình 30: C u t o b l c nhanh ấ ạ ể ọ 59

Hình 31: Bể ọc tiế l p xúc 59

Hình 32: Cấ ạ ể ọu t o b l c áp l c ự 60

Hình 33: Hình nh than ho tính ả ạt 64

Hình : Các y u t 34 ế ố ảnh hưởng đến s h p th Hg(II) c a than ho t tính ự ấ ụ ủ ạ 65

Hình 35: Ảnh hưởng của pH đến s h p th Hg (II) c a than ho t tính ự ấ ụ ủ ạ 65

Hình 36: Ảnh hưởng của pH đến s h p th As c a than ho t tính ự ấ ụ ủ ạ 66

Hình 37: Ảnh hưởng của pH đến s h p th Pb c a than ho t tính ự ấ ụ ủ ạ 66

DANH SÁCH BNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN

B ng 1: Quy ho ch nhà máy nhiả ạ ệt điện (2011-2020) 3

B ng 2: Thông s thiả ố ết kế ể chứ 25 b a B ng 3: Liả ều lượng Nhôm sunphat theo hàm lượng c n 33 ặ B ng 4: Thông s thiả ố ết kế ể pH 34 b

B ng 5: Thông s thiả ố ết kế ể ạ b t o keo 35

B ng 6: Thông s thiả ố ết kế ể ạ b t o bông 35

Bảng 7: Độnhớt của nước theo nhiệ ột đ 40

B ng 8: Thông s thiả ố ết kế ể ắng 45 b l B ng 9: Các ch tiêu v vả  ề ật liệ ọu l c và tốc đ ọộ l c của bể ọ l c áp l c ự 60

B ng 10: Các loả ại bể ọc ở chế độ l làm việc bình thường và tăng cường 61

B ng 11: Thông s b l c nhi u lả ố ể ọ ề ớp ở nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 3 63

Bảng 12: Kích thước vật liệ ọu l c trong b lể ọc 63

B ng 13: Thông s ả ốhoạ ột đ ng của bể ọ 63 l c

LI MỞ ĐẦU

Để đáp ứng nhu c u tiêu th điầ ụ ện năng cho các nhà máy, khu chế xuất cũng như nhu cầu tiêu th đi n sinh ho t cụ ệ ạ ủa người dân ngày càng l n, các nhà máy s n ớ ảxuất điện liên tục được xây mới để có th ể đáp ứng nhu c u ngày càng lầ ớn đó Ttrước đến nay các nhà máy thủy điện được xây d ng là ch y u nh ự ủ ế ờ các ưu điểm như ít gây tác động đến môi trường, công su t l n, và quan trấ ớ ọng hơn là ở nư c ta, ớ

thủy điện có tiềm năng phát triển l n nh h ốớ ờ ệ th ng sông h phong phú v ới lưu lượng nướ ớc l n nên các nhà máy thủy điện như thủy điện Hòa Bình, thủy điện Ialy, thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu cùng hàng trăm thủy nhà máy thủy điện v i ớcông su t t vài chấ  ục đến vài trăm MW được xây d ng trên khự ắp đất nước nhằm

phục v nhu c u s dụ ầ ử ụng điện Tuy nhiên cùng v i s phát tri n c a th ới, ngành ớ ự ể ủ ếgicông nghi p s n xu t, khai thác và ch n phát tri n mệ ả ấ ếbiế ể ạnh do đó nhu cầu tiêu th ụđiện cũng tăng cao, đòi hỏi tìm ra ngun năng lượng mới để đáp ứng, các ngu n năng lượng được s dử ụng như nhiệt điện than, nhiệt điện d u, nhiầ ệt điện khí, hay các nhà máy điện gió, điện hạt nhân, hay địa nhiệt điện được nghiên cứu, đầu tư và xây d ng V i tình hình cự ớ ủa nước ta, xây d ng các nhà máy nhiự ệt điện than được ưu tiên hàng đầu v i các tài nguyên sớ ẵn có cũng như các lợi th khi phát tri n nhi t ế ể ệđiện như ngun nguyên li u d i dào than, khíệ  , nước cũng như giá thành xây dựng r ẻ

và nhanh được khai thác

Qua đó ta thấy được vai trò to l n c a các nhà máy nhiớ ủ ệt điện than trong ngành năng lượng M t trong nh ng nguyên li u quan tr ng và s d ng v i nhu c u ộ ữ ệ ọ ử ụ ớ ầ

l n trong nhà máy nhiớ ệt điện than là ngun nướ ạc s ch Nên tìm hi u công ngh vể ệ ận hành và x ử lý nước th i trong nhà máy nhiả ệt điện than là m t vộ ấn đề ất đượ r c quan tâm hiện nay Do đó xử lý nước th i cho nhà máy là m t trong nhả ộ ững ưu tiên hàng

đầu c a nhà máy nhiủ ệt điện than nh m h n ch ằ ạ ế tác động đến môi trường, ti t ki m ế ệngun nước sạch cũng như vận hành nhà máy được an toàn và hi u qu B n luệ ả ả ận văn này tôi trình bày nghiên c u ng d ng h th ng x ứ ứ ụ ệ ố ử lý nước th i trong các nhà ảmáy nhiệt điện than

CHƯNG I TỔNG QUAN NGUỒN ĐIỆN VÀ NGUỒN NƯỚC

1.1 Nhu c u c a nhi ầ ủ ệt điệ n than [11]

Hiện nay nhu c u tiêu th điện năng là rấ ớầ ụ t l n, nguyên nhân là do sự phát tri n ể

m nh c a các khu công nghiạ ủ ệp, khu ch xuế ất cũng như nhu cầu của người dân tăng cao, trong khi đó khả năng đáp ứng điện của ngành điện còn chưa theo kịp Trước đây ngành điện nước ta ch y u d a vào thủ ế ự ủy điện v i các nhà máy thớ ủy điệ ớn l n như Hòa Bình, Sơn La và Lai Châu, Ialy và nhiều nhà máy thủy điện v a và nh  ỏkhác Hi n nay tài nguyên thệ ủy điện gần như đã được khai thác tối đa về ặ m t kinh t ếcũng như tác động tới môi trường Nh s phát triểờ ự n m nh v ngành công ngh c ạ ề ệ đặbiệt là công ngh nhiệ ệt điện cùng v i ngu n tài nguyên than có tr ng l n nên ớ  ữ lượ ớphát tri n các nhà máy nhiể ệt điện than là xu h ng phù h p v mang l i nhi u lướ ợ à ạ ề ợi ích cho nước ta Các ngun năng lượng của nước ta qua được th hi n qua hình 1 ể ệ

Hình 1: Cơ cấu ngun điện qua các năm 2016 và 2020 [11]

Năm N m 2020 ă

D a vào tình hình tiêu th ự ụ điện năng và các ngun năng lượng, tài nguyên của nước ta năm 2016 thủ tướng đã ký quyết định quy hoạch điện VII N i dung b n ộ ảquy hoạch đánh giá tình hình ngun năng lượng trong nước, và n i dung chính là ộquy hoạch các nhà máy điện trong giai đoạn 2011÷2020 có xét đế năm 2030 n Trong đó các nhà máy nhiệt điện than được quy ho ch (b ng ạ ả 1)

B ng 1: Quy hoả ạch nhà máy nhiệt điện (2011-2020) [11]

100 NĐ An Giang 1, 2 2000 500

Đến năm 2030

Với các nhà máy được quy ho ch có m c tiêu c [11] ạ ụ ụthể

+ Cung cấp đủ lượng điện tiêu th trong ụ nước v i chớ ất lượng cao và giá c ả

hợp lý, đảm b o an ninh quả ốc gia và đảm bảo đến năm 2020 tấ ảt c các vùng, h dân ộnông thôn đều có điện lướ ử ụi s d ng

+ Đố ới v i nhiệt điện than: Khai thác tối đa ngun than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điệ ưu tiên sử ụn, d ng ngun than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu v c mi n Bự ề ắc Đến năm 2020, tổng công su t nhiấ ệt điện đốt than kho ng 36.000 MW, s n xu t kho ng 156 t kWh (chi m 49,3% sả ả ấ ả ỷ ế ản lượng điện s n xu t), tiêu th kho ng 67,3 tri u tả ấ ụ ả ệ ấn than Đế năm 2030, tổn ng công su t ấnhiệt điện đốt than kho ng 75.000 MW, s n xu t 394 t KWh (chiả ả ấ ỷ ếm 56,4 % lượng điện s n xu t) tiêu th 171 tri u tả ấ ụ ệ ấn than Đặc điểm địa hình đất nước ta dài và h p, ẹtài nguyên than phân b ố không đng đều v i các m than tr ng l n h u h t tớ ỏ ữ lượ ớ ầ ế ập trung vùng Qu ng Ninh, tr ở ả ữ lượng khí đốt ch y u nủ ế ằm ở thề ục địa Đông và m lTây Nam b , tr ộ ữ lượng thủy điện ch y u phân b ủ ế ố ở miền B c và mi n Trung ắ ềTrong khi nhu c u tiêu th n l i t p trung kho ng 50% ầ ụ điệ ạ ậ ả ởmiền Nam, kho ng 40% ả

ở mi n B c và ch trên 10% mi n Trung Do v y c n s d ng ngu n than nh p ề ắ  ở ề ậ ầ ử ụ  ậ

khẩu để ục vụ cho các nhà máy nhiph ệt điện phía Nam

+ V i s ớ ố lượng l n các nhà máy nhiớ ệt điện than được xây d ng v i nguyên ự ớliệu chính là than và nước Khi v n hành nhà máy nhiậ ệt điện lượng tro th i, khí th i ả ả

và nước th i là 3 ngu n th i chính gây ra ô nhiả  ả ễm môi trường, ảnh hưởng đến s c ứkhỏe con người và hi u qu kinh t ệ ả ế

D a theo tính toán và công ngh ự ệ thự ế người ta đã tính toán mc t i nhà máy nhiệt điện than v i công su t 600 MW s sinh ớ ấ ẽ ra lượng nước th i vả ới lưu lượng cần

x lý kho ng 100÷ử ả 200 m3/h, ph thu c vào công ngh ụ ộ ệ và lượng mưa củ a t ng khu

v c Nự ếu như không có sự ố đặ c c biệt như cháy, tràn thì nước th i trong nhà máy ảnhiệt điện ch yủ ếu là nước th i ch a b i than và các hóa ch t trong khi x ả ứ ụ ấ ử lý nước

lò như NH3 hay SO3 và Hg, Pb và As có trong ngun nước t ng vùng V ới lưu lượng nước th i lả ớn như vậy thì công tác x ử lý nước th i trong nhà máy nhiả ệt điện

là một công đoạ ấn r t quan trọng để ết kiệm chi phí cũng như an toàn môi ờti trư ng

1.2 Tình hình ngu ồn nướ c [13 14, ]

Tài nguyên nước là thành ph n ch y u cầ ủ ế ủa môi trường sống, đảm b o s n ả ự ổ

định ngu n cung c ấp nước s ch góp ph n vào s thành công trong các chiạ ầ ự ến lược, quy ho ch, k ạ ếhoạch phát tri n kinh t - xã h i, bể ế ộ ảo đảm qu phòng, an ninh quốc ốc gia Tuy lượng nước bao ph kho ng 75% b mủ ả ề ặt trái đất, nhưng trong đó nước

m n chi m kho ng 97% và ch có khoặ ế ả  ảng 3% là nước ngọt nhưng có đến hơn 2% là bang tuy t ế và nước ô nhi m Hi n nay, ngu n tài nguyên thiên nhiên quan tr ng này ễ ệ  ọ

đang phải đối m t vặ ới nguy cơ ô nhiễm và c n kiạ ệt Nguy cơ thiếu nước, đặc bi t là ệnước ngọt và nước s ch là m t hi m h a lạ ộ ể ọ ớn đối v i s s ng cớ ự ố ủa con người cũng như toàn bộ ự ố s s ng c a các sinh vủ ật trên trái đất Do đó, con ngườ ầi c n ph i có các ảbiện pháp b o v và s d ng h p lý nguả ệ ử ụ ợ n tài nguyên nước Ph i gi cho ngu n ả ữ nướ ạc s ch, tránh b ô nhi m và sử ụị ễ d ng sai mục đích

Vai trò của nước đối v i s n xuớ ả ất và đờ ối s ng là vô cùng quan trọng nhưng hiện nay vấn đề đặ t ra v i chúng ta là ph i b o v nguớ ả ả ệ n nước nhất là nước ng t ọ

m t cách triộ ệt đểnhất vì cu c s ng c a chúng ta hiộ ố ủ ện nay và tương lai các thế ệ h sau Chính vì vậy để đáp ứng nhu c u s dầ ử ụng nước cho sinh ho t và s n xu t thì ạ ả ấviệ ửc x lý các ngun nước thải hay nước b ô nhi m là h t s c quan trị ễ ế ứ ọng để đả m

b o chả ất lượng theo các tiêu chu n ẩ quy định Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử

lý nước th i công nghiả ệp và nước th i sinh ho t nh m mả ạ ằ ục địch tái s d ng, h n ch ử ụ ạ ếgây ô nhiễm môi trường và ngu n ti p nh ế ận cũng như nâng cao hiệu qu kinh t ả ếtrong sản xuất, bên c nh m t s ạ ộ ố phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng,…thì phương pháp truyền th ng l ng, l c vố ắ ọ n được áp d ng r ng rãi cho các ụ ộnhà máy x ử lí nước và đạt hi u qu cao ệ ả Nước th i t các nhà máy, khu công nghiả  ệp hay ch ế xuất cũng như các khu dân cư trước khi được đưa ra môi trường qua h ệ

thống c ng ng cố ố ần được x lý b ng các bi n pháp hóa lý và các bi n pháp sinh h c ử ằ ệ ệ ọnhằm b o v nguả ệ n nướ ực t nhiên, s c khứ ỏe con người cũng như các tác động có

hạ ến môi trười đ ng

1.2.1 Phân lo i ạ nướ c th i ả [ 8, 9, 13 ]

Nước th i là ch t lả ấ ỏng được th i ra sau quá trình s d ng cả ử ụ ủa con người trong

s n xu t và sinh hoả ấ ạt và đã bị thay đổi tính chất ban đầu c a chúng ủ

Thông thường nước thải được phân lo i theo ngu n g c phát sinh ra chúng ạ  ố

Đó cũng là cơ sở cho vi c l a ch n các bi n pháp ho c công ngh x lý Theo cách ệ ự ọ ệ ặ ệ ửphân lo i này, có các loạ ại nước thải dưới đây:

- Nước th i sinh hoả ạt: là nước th i t các khu dâả  n cư, khu vực hoạt động thương mại, công s , trư ng h c và các cơ s ở ờ ọ ở tương tự khác

- Nước th i công nghiả ệp: là nước th i t ả  các nhà máy đang hoạt động, có c ảnước th i sinh hoả ạt nhưng trong đó nước th i công nghi p là ch y u ả ệ ủ ế

- Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống c ng b ng nhiố ằ ều cách khác nhau qua các kh p n i, các ng khuyớ ố ố ết tật ho c thành c a h ga ặ ủ ố

- Nước th i t ả ự nhiên: nước mưa được xem như nước th i t nhiên ả ự Ởnhững thành ph ốhiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo mộ ệ ốt h th ng thoát riêng

- Nước thải đô thị: là thu t ng chung ch t l ng trong hậ ữ chấ ỏ ệ thống c ng ốthoát của một thành phố Đó là hn h p cợ ủa các loại nước thải kể trên

Theo quan điểm quản lý môi trường, các ngun nước còn được phân thành hai

lo i: ạ ngun xác định và ngun không xác định

- Ngun xác định bao gm nước thải đô thị và nước th i công nghi p, các cả ệ ửa

c ng x ố ả nước mưa và tấ ảt c các th i vào ngu n ti p nhả  ế ận nước có t ổchức qua h ệ

1.2.2 M t s thông s ộ ố ố đánh giá chấ ượ t l ng n c th ướ ả i [14 15, ]

Để đánh giá chất lượng môi trường nước người ta phải căn cứ vào m t s ch ộ ố tiêu như ch tiêu v t lý, hóa h c, sinh h c Qua các thông s ậ ọ ọ ố trong nướ ẽc s cho phép

ta đánh giá được m c đ ô nhi m ho c hi u qu của phương pháp xử lý ứ ộ ễ ặ ệ ả

A Các ch tiêu v ật lý

a) Nhiệ ột đ

Nhiệt độ ủa nướ c c t nhiên ph thuự ụ ộc vào điều ki n khí h u th i ti t hay ệ ậ ờ ếmôi trường c a khu v c Nhiủ ự ệt độ nư c th i công nghiớ ả ệp đặc bi t ệ là nước th i c a ả ủnhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nhân thường cao hơn t ÷ 10 25 oC so với nước thường

Nước nóng có th gây h i ho c có l i tùy theo mùa và v ể ạ ặ ợ ị trí địa lý Vùng có khí hậu ôn đới nước nóng có tác d ng xúc ti n s phát tri n c a vi sinh v t và các ụ ế ự ể ủ ậquá trình phân hủy Nhưng ởnhững vùng nhiệt đới nhiệt độ cao của nước sông h 

s ẽ làm thay đổi quá trình sinh, hóa, lý h c bình th ng c a h ọ ườ ủ ệ sinh thái nước, làm giảm lượng ôxy hòa tan vào nước và tăng nhu cầu ôxy c a cá lên 2 l n M t s loài ủ ầ ộ ốsinh v t không chậ ịu được nhiệt độ cao s ẽchết ho c di chuyặ ển đi nơi khác, nhưng có

một số loài khác l i phát tri n mạ ể ạnh nhi t đ thích h p ở ệ ộ ợ

b) Màu s c ắ

Nước có th ể có màu, đặc biệt nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu

- Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã t o thành ạ

- Nước có s t và mangan d ng keo hoắ ở ạ ặc hòa tan

- Nước có chất thải công nghi p (crom, tanin, lignin) ệ

Màu của nước thường được phân thành hai d ng; màu th c do các ch t hòa ạ ự ấtan ho c d ng h t keo; màu bi u ki n là màu c a các chặ ạ ạ ể ế ủ ất lơ lửng trong nướ ạc t o nên Trong th c t ự ế người ta xác định màu th c cự ủa nước, nghĩa là sau khi lọc b các ỏchất không tan Có nhiều phương pháp xác định màu của nước

c) Độ đụ c

Độ đụ c của nước do các hạt lơ lửng, các ch t hấ ữu cơ phân hủy ho c do gi i ặ ớthủy sinh gây ra Độ đụ c làm gi m kh ả ả năng truyền ánh sáng trong nướ ảc, nh

hưởng kh ả năng quang hợp c a các sinh v t t ỡng trong nướủ ậ ự dư c, gây gi m ảthẩm m và làm gi m chỹ ả ất lượng của nước khi s d ng Vi sinh v t có th b h p ử ụ ậ ể ị ấphụ ở b i các h t rạ ắn lơ lửng s ẽ gây khó khăn khi khử khu n ẩ

Đơn vị chu n cẩ ủa độ đụ c là s c n quang do 1mg SiOự ả 2 hòa tan trong 1l nước

c t gây ra ấ Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đụ c = 1 mg SiO2/l nước

Độ đục càng cao nước nhi m b n càng l n ễ ẩ ớ

d) Mùi v ị

Nước s ch ạ là nước không mùi v Khi bị ắt đầu có mùi thì đó là bi u hi n c a ể ệ ủ

hi n ệ tượng ô nhiễm Trong nước thải mùi rất đa dạng tùy thu c vào lư ng và ộ ợ đặc điểm c a ch t gây ô nhi m M t s khí sau sinh ra t quá trình phân h y sinh h c ủ ấ ễ ộ ố  ủ ọtrong nước th i có ch a ch t ô nhiả ứ ấ ễm như: H2S (mùi tr ng th i), NHứ ố 3 (mùi khai), …

B Các ch tiêu hóa h c và sinh h c  ọ ọ

a) ĐộpH

Giá tr pH cị ủa nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình x lý Giá tr ử ị

pH cho phép ta l a chự ọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chnh lượng hóa chất

c n thi t trong quá trình x ầ ế ử lý nước Các công trình x lý ử nước bằng phương pháp sinh học thường hoạt động pH t 6,5 ÷ ở  9,0 Môi trường tối ưu n ất đểh vi khuẩn phát triển thường là 7 8 Các nhóm vi khu n khác nhau có gi i h n pH khác nhau – ẩ ớ ạ

Ví d vi khu n nitrit phát tri n thu n l i nh t v i pH t 4,8 ÷ 8,8 còn vi kh n nitrat ụ ẩ ể ậ ợ ấ ớ  ẩ

v i pH t 6,5 ÷ 9,3 ớ 

b) Ch s DO (Disolved Oxygen)  ố

DO là lượng oxi hòa tan để duy trì s s ng cho các sinh vự ố ật dưới nước Bình thường oxi hòa tan trong nước kho ng 8 ÷ 10 mg/l, chi m 70 ÷ 80 % khi oxi ả ếbão hòa Mức oxi hòa tan trong nước t ự nhiên và nước th i ph thu c vào mả ụ ộ ức

độ ô nhi m ch t hễ ấ ữu cơ, các hoạt động c a th gi i th y sinh, các hoủ ế ớ ủ ạt động hóa

sinh, hóa h c và v t lý cọ ậ ủa nước Trong môi trường nước b ô nhi m nị ễ ặng, oxi được dùng nhi u cho các quá trình hóa sinh và xu t hi n hiề ấ ệ ện tượng thi u oxi tr m tr ng ế ầ ọPhân tích ch s oxi hòa tan (DO) là m t trong nh ng ch tiêu quan tr ố ộ ữ  ọng đánh giá sự ô nhi m cễ ủa nước và giúp ta đề ra các bi n pháp x lý thích h p ệ ử ợ

c) Ch s BOD (Nhu c u oxy sinh hó - Biochemical Oxygen Denand)  ố ầ a

Nhu c u oxy sinh hóa hay là nhu c u oxy sinh hầ ầ ọc thường vi t t t là BOD, là ế ắlượng oxy c n thiầ ết để oxy hóa các ch t hấ ữu cơ trong nước b ng vi sinh v t (ch ằ ậ ủ

y là vi khu n) ho i sinh, hi u khí Quá ếu ẩ ạ ế trình này được g là quá trình oxy hóa ọi sinh học

Quá trình này được tóm tắt như sau vớ ựi s tham gia c a vi khu n ủ ẩ

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + t bào mế ới + sản ph m c nh (1.1) ẩ ố đị Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì ph i ph thu c vào b n ch t cả ụ ộ ả ấ ủa chấ ữu cơ, vào các chủt h ng lo i vi sinh v t, nhiạ ậ ệt độ ngun nước Bình thường 70% nhu cầu oxy được s dử ụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày ti p theo, 99% ế ởngày th 20 và 100% ngày th ứ ở ứ21

d) Ch s COD (Nhu c u oxy hóa h ố ầ ọc – Chemical oxygen Demand)

Ch ố COD là lượ s ng oxy c n thi t cho quá trình oxy hóa hóa hầ ế ọc các chất hữu

cơ trong nước thành CO2 và H2O b i m t tác nhân oxi hóa m nh COD bi u th ở ộ ạ ể ịlượng ch t hấ ữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa h c Ch s COD có giá tr ọ  ố ịcao hơn BOD vì nó bao gm c lư ng ch t hả ợ ấ ữu cơ không bị oxy hóa b ng vi sinh ằ

v t Có th ậ ể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang với lượng dư dung d ch Kị 2CrO4 là ch t oxy hóa mấ ạnh để oxy hóa các ch t hấ ữu cơ trong môi trường axit v i xúc tác là Agớ 2SO4 Ho c có th ặ ể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp chuẩn độ Theo phương pháp này lượng Cr2O72- dư được chu n ẩ

b ng dung dằ ịch Feroin Điểm tương đng được xác định khi dung d ch chuy n t ị ể xanh sang nâu đỏ

e) Ch ố ệ s v sinh (Escherichia coli)

Trong nước thải đặc biệt là nước th i sinh hoả ạt, nước th i b nh viả ệ ện, nước thải vùng du l ch, d ch vị ị ụ, khu chăn nuôi … nhiễ, m nhi u vi sinh v t có s n trong ề ậ ẵphân người và phân xúc vật Trong đó có ểth có nhi u loài vi khu n gây bề ẩ ệnh đặc biệt là b nh v đưệ ề ờng tiêu hóa, như tả ị thương hàn, các vi khuẩ, l n gây ng c th c ộ độ ự

phẩm Escherichia coli là vi khu n ph ến trong nướẩ ổbi c th i, nó có th sả ể ống trong điều ki n kh c nhi t cệ ắ ệ ủa môi trường ngoài cũng như trong phòng thí nghi m Chính ệ

vì vậy người ta đã chọn Escherichia coli là ch tiêu đánh giá chấ ợng nướt lư c thải

Vi khuẩn đường ru t g m 3 nhóm ộ 

1 Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli

2 Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis

3 Nhóm Clostridium đặc trưng là Clostridium perfringens

1.3 Các công ngh x ệ ử lý nướ c th i công nghi p ả ệ [16]

Hiện nay ệở Vi t Nam có r t nhi u các khu công nghi p, khu ch xu t hay khu ấ ề ệ ế ấ

t p trung các nhà máy M i m t khu s n xuậ  ộ ả ất đó cẩn phải có m t công ngh x ộ ệ ửnước th i phù h p vả ợ ới đặc điểm công ngh s n xu t t ng khu v c mà có ngu n th i ệ ả ấ  ự  ả

v i tính chớ ất khác nhau trước khi x ảthải ra môi trường nhằm đảm b o an toàn cho ảngun nước và h ệ sinh thái cũng như sức khỏe con người Tuy nhiên h u h t các ầ ếcông ngh ệ đều tuân theo các sơ đ công ngh và quy trình sau có th ệ ể được điều chnh cho phù h p vợ ới đặc điểm riêng củ a t ng loại nước th i ả

Hình 2: Sơ đ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp điển hình [16]

Với các bước xử lý cho tng giai đoạn :

+ Giai đoạn 1: x ử lý sơ bộ ngun nước th i l y t ngu n ti p nhả ấ   ế ận Nước sau khi x lý có th x i ra ngu n ti p nh n tùy theo t ng nhà máy ử ể ảthả  ế ậ 

+ Giai đoạn 2: sau khi x lý ử ở giai đoạn này nước th i có th ph c v vào các ả ể ụ ụ

mục đích khác như sử ụ d ng cho nông nghiệp, tưới tiêu

+ Giai đoạn 3: sau khi x ử lý, nước thải có th đưể ợc tái sử ụ d ng cho chính công ngh cệ ủa nhà máy hay đưa ra môi trường

Nguyễn Văn Tuân – CB160008 16

Hình 3: Xử lý nước thải giai đoạn 1 [16]

Nguyễn Văn Tuân – CB160008 17

Hình 4: Xử lý nước thải giai đoạn 2 [16]

Nguyễn Văn Tuân – CB160008 18

Hình 5: Xử lý nước thải giai đoạn 3 [16]

1.4 L a ch n công ngh x ự ọ ệ ử lý nướ c th trong nhà máy nhi ả i ệt điệ n

Tuy h u h t các khu công nghiầ ế ệp, khu ch ếxuất hay c ả nước th i sinh ho t đ u ả ạ ề

áp dụng các chu trình và các bước trên để ử lý nướ x c th i trư c khi x th i hay tu n ả ớ ả ả ầhoàn hay tái s d ng Tuy nhiên ử ụ nước th i trong nhà máy nhiả ệt điện than có nh ng ữđặc điểm riêng nên c n có công ngh phù hầ ệ ợp để nâng cao hi u qu x ệ ả ửlý

+ Đặc điểm của nước thải trong nhà máy nhiệt điện than

- Vì là nước th i trong nhà máy s n xuả ả ất điện s dử ụng than nên nước th i trong ảnhà máy có ch s BOD r t th p, ch y là b i than và các hóa ch t trong x lý  ố ấ ấ ủ ếu ụ ấ ửnước như NaOH hay HCl và NH3 nên trong nhà máy nhiệt điện than không c n b ẩ ểtuy n n i và b aero tank mà ch áp dể ổ ể  ụng giai đoạn x lý b c 3 ử ậ

- Nước th i trong nhà máy nhiả ệt điện than gần như được tu n hoàn tái s d ng ầ ử ụhoàn toàn cho các hoạt động của nhà máy như dùng để ử r a thi t bế ị, tưới cây trong khuôn viên nhà máy và do không x ảthải ra môi trường nên tùy vào mục đích tái sử

dụng mà có các bước x lý khác nhau ử ở đây ta xử lý nước đến giai đoạn cu i cùng ố

là đưa nước sau khi x ử lý vào turbine để hoạt động nhà máy cũng như chạy turbine

để phát điện

CHƯNG II

XỬ LÝ NƯỚC TRONG NHÀ MÁY NHI ỆT ĐIỆN THAN

2 Chu trình x .1 ử lý nướ c th i trong nhà máy nhi ả ệt điệ n than

Trong quá trình v n hành nhà máy nhiậ ệt điện nước thải được thu t hai khu 

v c chính là khu vự ực nước th i ch a d u và khu vả ứ ầ ực nước thải thông thường Trong

đó khu vực nước th i ch a d u đư c gom t khu v c ch a các b d u, khu v c có ả ứ ầ ợ  ự ứ ể ầ ựcác thi t b ế ị được tra dầu thường xuyên như turbine và các bơm, quạt Nước thải thông thường được gom t các khu v ực như t nhà than, khu v c l y m u, khu v c ự ấ  ự

v n hành Ta có 2 chu trình x lý chính cậ ử ủa nước thải trong nhà máy

2.1.2 Chu trình x ử lý nướ c thải thông thường

Nước thải thường ngày Nư c th i đ nh k (s a ch a, b o trì) ớ ả ị  ử ữ ả

H chứa nước thải thường xuyên Bơm H chứa nước thả ịi đnh k 

Màng l c nhi u l p C-polymer 0.1% dehydrator ọ ề ớ

Màng l c than ho t tính ọ ạ Phễu ch a ứ

B ểchứa Bơm Bểchứa nước cấp

Hình 7: Công nghệ xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện [2, 3]

Nước thải và nước gom t nhà máy c n ph ầ ải qua các công đoạn x lý Quá trình x ử ử

lý nước trong nhà máy nhiệt điện than g m hai giai chính: 

- X ử lý nước sơ bộ (keo tụ, lắng, lọc).

- X ử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion (kh ửmuối)

Hình 8 : Sơ đ công nghệ xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện than [2, 3]

2.1.3 Thuy t minh chu trình ế

Nước thải trong nhà máy được thu gom t 3 ngu n chính:  

1- Nước th i hàng ngày sinh ra do vi c l y m u, r a thi t bả ệ ấ  ử ế ị, nướ c t khu r a hóa ử

chất và nước mưa t các khu vực sản xu t ấ

2- Nước thả ịi đnh k : Khi nhà máy s ửa chữa, bảo trì và l y t khu vấ  ực chứa than 3- Nước thải chứa dầu: Khi v sinh thiệ ết bị động cơ củ, a nhà máy

Qua h ng ng dệthố ố n và bơm, nước thải được chuy n v b ể ề ểchứa chính và b ểchứa nước thải định k , t ại đây nước thải được x ử lý sơ bộ ằ b ng bi n pháp s c khí ệ ụ

b ng khí nén thông qua h ằ ệ thống đĩa phân phối khí nh m tránh c n l ng và làm ằ ặ ắthoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa m t ph n ch t hộ ầ ấ ữu cơ sau đó được bơm sang bể trung hòa, tại đây HCl 10% hoặc NaOH 10% được cho vào t o ra pH phù h p cho quá để ạ ợtrình keo t b t o keo, ụ ở ể ạ pH được kh ng ch trong kho ng 6 ÷ 6,5 Sau th i gian ố ế ả ờ

x lý b ử ở ể trung hòa, nước s ẽ được đểchảy tràn sang b keo t ể ụ sau đó tràn sang bể

t o bông Tạ ại bể keo t và b t o bông, các ch t keo t ụ ể ạ ấ ụ và polymer được bơm vào để

t o bông l ng v i các ch t r n chạ ắ ớ ấ ắ ứa trong nước T i b keo t thì phèn nhôm là ạ ể ụ chất keo t có chụ ứa Al2(SO4)3 được bơm chất vào chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự chuyển động hn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận lợi ạ ể ạ T i b t o bông A-polymer 0,1 %

s ẽ được bơm vào để tạo sự dính kết giữa các hạt keo lại với nhau t o ra các h t có ạ ạkích thướ ớc l n d lễ ắng Sau đó nước được cho ch y sang b l ng Qua b l ng nư c ả ể ắ ể ắ ớ

và bùn được tách ra nh quá trình l ng ờ ắ Sau đó nước được bơm đến h ch a, r i  ứ tiế ục đượ ọp t c l c ở ể ọ b l nhi u lc ề ớp MDF để ọ l c ch t r n còn sót l i (dùng cát và ấ ắ ạthan anthracite) Sau đó nước được bơm lên bể ch a than hoứ ạt tính để ế ụ ti p t c quá trình l c x lý các hoá ch t n u còn l iọ ử ấ ế ạ Sau khi đo được thông s t yêu cố đạ ầu, nước

tại đây sẽ được ch y sang b u ch nh pH l n cu i b ng HCl và NaOH t tiêả ể điề  ầ ố ằ để đạ u chu [ ] Thi t b ẩn 10 ế ị đo đượ ắp đặc l t và l y mấ u thường xuyên m b o pH 6÷để đả ả 9

và các thông s phù hố ợp trước khi bơm vào đường c p Nấ ếu không đạ ẽ được bơm t s

l i b ạ ểchứa để tiế ục ử p t x lý

Bùn sau khi tách ra được đưa đến b bùn, tể ại đây nước ti p t c đư c tách ra và ế ụ ợbơm về ể b chứa, bùn sau đó được tr n v i C-ộ ớ polymer để đẩ y nhanh quá trình dehydrate, sau đó được thu gom v kho ề

Nước th i ch a d u t nhà máy chuyả ứ ầ  ển đến h ch ứa trước khi dầu được tách,

d u nầ ổi được thu h i nh h ng thu h ờ ệthố i dầu và nướ được c chuy n v b chính ể ề ể

V i các nhà máy nhiớ ệt điện than điển hình ởViệt Nam, ta l a ch n công suự ọ ất

c a h ng x lý là 200 mủ ệ thố ử 3/h nước thải để tính toán và l a ch n các thi t b phù ự ọ ế ị

h p cho x ợ ử lý nước th i c a nhà máy (tùy theo tình hình th c t ả ủ ự ế như lượng mưa,

mặt bằng s n xu t,ả ấ ) Ta tính toán sơ bộcho các thiết bị chính

2.2 Tính toán cho b ể chứ a chính [1 7 8], ,

Nhi m v chính c a b ệ ụ ủ ể chứa là điều hòa lưu lượng và nng độ nước thải, tránh c n lặ ắng và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa một ph n ch t h u ầ ấ ữ cơ, giảm kích thước các thi t b ế ị phía sau và tăng hiệu qu x ả ử lý nước th i c a tr m, t o ch ả ủ ạ ạ ế

độ làm vi c ệ ổn định và liên tục cho các công đoạn, tránh hiện tượng h th ng x lý ệ ố ử

b quá t i hay ng t quãng ị ả ắ

Chọn thời gian lưu của nước trong b tểlà l =8h, v i ớ lưu lượng là Q =200m3/h

V y th tích chậ ể ứa nước trong b ểlà

- Thể tích b u hòa: V = Q t = 200 8 = 1600 (mể điề 3) (2.1)

- Chọn chi u cao c a bề ủ ể là 4m, r ng 30m, dài 30m ộ

- Chọn lưu lượng khí cấp cho b là 0,01mể 3/m3b ph ể

- Chọn đĩa phân phối khí có đường kính 170mm

- Nên di n tích b m t là 0,023mệ ề ặ 2 với lưu lượng Z=200 l/ph= 12 m3/h

- Tính bơm nước thải sang b keo t : N= (QpgH)/ =6812 (W) ể ụ η (2.7)

- Chọn 2 máy bơm mi bơm có công suất 10 KW

- Q = 200/3600 lưu lượng nước thải (m3/s)

Nước sau khi đượ ậc t p trung v b chề ể ứa chính, được x ử lý sơ bộ ằ b ng s c ụkhí thì được bơm đẩy lên b x lý pH, b t o bông và b lể ử ể ạ ể ắng để ự th c hi n quá trình ệ

lắng

2.3 Nguyên lý x ử lý nướ c b ằng phương pháp lắ ng tr ng l c ọ ự

Mục đích của quá trình x ử lý nước sơ bộ là lo i tr các t p ch t huy n phù và ạ  ạ ấ ềdung d ch keo (các hị ạt có kích thước 10-4 ÷10-6 mm) Quá trình x ử lý nước sơ bộ

gm 2 giai đoạn chính là keo t và lụ ắng

2 3.1 Cơ sở hoá h ọ c [5, 17, 18]

Dung d ch keo là các h t (còn g i là tiị ạ ọ ểu phân, hay mixen keo) có đường kính

t 10-6 ÷ 10-4 mm, khác với vật huy n phù là nó ề ổn định trong nước và r t khó l ng ấ ắ

H t keo là th t p h p c a r t nhi u phân t và ion H t keo là do các h t khó ạ ể ậ ợ ủ ấ ề ử ạ ạtan trong nước hình thành nên Các h t này có th là phân t l n (polymer), ho c ạ ể ử ớ ặcác ph n t h ầ ử ệ phân tán (cát, đất sét), ho c do các phân t liên k t v i nhau Nh ặ ử ế ớ ờdiện tích b m t l n, các h t này có kh ề ặ ớ ạ ả năng hấp ph ch n l c m t loụ ọ ọ ộ ại ion nào đó trong dung d ch t o thành l p v b c ion L p v ion này cùng v i kh i phân t bên ị ạ ớ ỏ ọ ớ ỏ ớ ố ửtrong t o thành h t keo B mạ ạ ề ặt nhân keo mang điện tích c a l p ion g n ch t trên ủ ớ ắ ặ

nó L p ion này có kh ớ ả năng hút mộ ốt s ion t ự do mang điện tích trái dấu để bù lại

m t phộ ần điện tích Như vậy, quanh hạt nhân đã có hai lớp ion mang điện tích trái

d u nhau bao b c, g i là lấ ọ ọ ớp điện tích kép c a h t keo L p ion ngoài cùng do lủ ạ ớ ực liên k yết ếu nên thường không có đủ điện tích để trung hoà v i lớ ớp điện tích bên trong và do v y h t keo luôn mang mậ ạ ột điện tích nhất định Để cân bằng điện tích trong môi trường, h t keo l i thu hút quanh mình m t s ion trái d u tr ng thái ạ ạ ộ ố ấ ở ạkhu ch tán ế

N u h t keo ế ạ ở trạng thái tĩnh thì điện tích ion hạt keo được bù bởi điện tích

c a l p ion khu ch tán Khi h t keo chuyủ ớ ế ạ ển động, l p ion khu ch tán không di ớ ếchuyển đng th i v i h t keo b i vì l c liên k t không b n vờ ớ ạ ở ự ế ề ững Do đó hạt keo trong nước luôn là hạt mang điện tích âm

2.3.2 Các phương pháp keo tụ

Trong công ngh x ệ ử lý nước bằng phương pháp keo tụ, người ta thường s ử

dụng ộ m t trong các công ngh u ho c có th kệsa ặ ể ết hợp cùng nhau:

1- Phương pháp keo t dùng các chụ ất điện ly đơn giản

2- Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu

3- Phương pháp keo tụ dùng các ch t polymerấ Phương pháp này còn sử ụ d ng c ảkhi cần tăng cường quá trình keo t ụ cho các phương pháp khác

Trong nhà máy nhiệt điện ta ử ụng phương pháp keo tụ s d dùng h ệ keo ngược d u ấ

2.3.3 Keo t b ng h ụ ằ ệ keo ngượ c d u ấ

Trong quá trình này người ta s d ng mu i nhôm hoử ụ ố ặc sắt hoá tr III còn gị ọi là phèn nhôm, phèn s t làm ch keo tắ ất ụ, đây là hai loại hoá ch t r t thông d ng trong ấ ấ ụ

x ử lý nước th i Các muả ối này trong nước phân ly thành các cation và anion theo

ph n ả ứng:

Al2 (SO4)3 2Al3+ + 3SO42- (2.8) FeCl3 Fe3+ + 3Cl- (2.9) Nhờ hoá tr cao c a các ion kim lo i chúng có kh ị ủ ạ ả năng ngậm nướ ạc t o thành các ph c ch t hexa: Me(Hứ ấ 2O)63+ (trong đó Me3+ có th là Alể 3+hoặc Fe3+) Kh ảnăng thủy phân c a phứủ c này tùy thuộc vào độ pH

Tùy theo độ tăng pH mà các phả ứn ng x y ra: ả

Me(H2O)63+ + H2O Me(H2O)5 OH2+ + H3O+ (2.10) Me(H2O)5 OH2+ + H2O Me(H2O)4 (OH)2+ + H3O+ (2.1 1) Me(H2O)4 OH2+ + H2O Me(OH)3 + 3H2O + H3O+ (2.12)

Me(OH) 3 + OH- Me(OH)-4 (2.13)

Đố ới v i nhôm khi 6 < pH < 7,5 và v i s t khi 5 < pH < 10 thì ph n ng d ng ớ ắ ả ứ 

lại ở hydroxit Me(OH)3, k t t a l ng xuế ủ ắ ống Khi pH > 7,5 đố ới v i nhôm và pH > 10

đố ớ ắi v i s t quá trình t o thành Me(OH)ạ -4 mới xảy ra

Các hydroxit Me(OH)3có độ hoà tan r t nh , nó hình thành dung d keo ấ ỏ ịchDung dịch keo này trong nước mang điện tích dương Còn các tạp ch t d ng huyấ ạ ền phù hay dạng keo có trong nước thiên nhiên ph n l n lầ ớ ại mang điện tích âm Nên khi g p nhau chúng hút l n nhau t o nên nh ng bông phèn và l ng xuặ  ạ ữ ắ ống dưới nh ờtrọng l c ự

Các loại muối nhôm được sử dụng nhôm sunfat Al2(SO4)3.18H2O, nhôm Clorua ACl3.6H2O, phèn nhôm Al2(SO4)3.K2SO4.4H2O, natri aluminat NaAlO2, sắt (III) sunfat Fe2(SO4)3.8H2O, sunfat sắt nhôm AlFe(SO4)3.nH2O, …

2.3.4 Nh ững lưu ý khi sử ụ d ng phèn nhôm [15]

- pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng 5,5 ÷ 7,5

- Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 ÷ 40oC

- Ngoài ra, cần chú ý đến: Các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng …,

Ưu điểm nhược điểm khi sử dụng phèn nhôm:

a) Ưu điểm

- Về mặt năng lực keo tụ ion nhôm (và cả sắt(III)), nhờ điện tích 3+, có nănglực keo tụ thuộc loại cao nhất (quy tắc Shulz Hardy) trong số các loại muối ít -độc hại

- Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường, giá thành rẻ

- Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là ông nghệ tương đối đơn giản, dễ ckiểm soát và được phổ biến rộng rãi

b) Nhược điểm

- Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chnh lại độ pH dn đến chi phí sản xuất tăng

- Khi quá liều lượng thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại.

- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

- Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với (0,2 mg/l)

- Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế

- Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật

2.3.5 Tác d ng c a ch ụ ủ ấ t trợ ắ l ng (A-Polime r) [15]

Sau th y phân các hydroxit nhôm tủ ạo ra trong nước mang điện tích dương, các

h t keo này s k t h p v i các chạ ẽ ế ợ ớ ất lơ lửng mang điện tích âm trong nước Vì lượng

t p chạ ất trong nước ít và nh nên s t o thành các hỏ ự ạ ạt keo nhôm có đường kính lớn hơn, ọng lượtr ng lớn hơn là rất khó Khi dùng ch t tr l ng (A-Polimer), b n thân ấ ợ ắ ảcác polimer s ẽ tan trong nướ ạc t o dung d ch keo có s c dính m nh Chúng mang ị ứ ạđiện tích âm do v y s tậ ự ạo thành các bông phèn có kích thướ ớc l n nhanh và d dàng ễkhi lượng keo này lớn và dày đặ ạo thành các màng ngăn, hút các hạc t t keo khác

va tạo thành cùng các t p chạ ất lơ lửng làm nước trong

Hiệu qu k t lả ế ắng tăng cao trong khoảng pH = 4 ÷ 10 Cho nên vi c kh ng ch ệ ố ế

độ ki m không kh t khe l m, s k t l ng nhanh nên công su t b l ng có th t t ề ắ ắ ự ế ắ ấ ể ắ ể ốnhất ở pH = 6 ÷ 8 và tránh s ự thay đổi công su t b lấ ể ắng đột ng t ộ

+ Quá trình keo t khi dùng phèn nhôm và chụ ất tr l ng (A-Polimer) ợ ắ

Trong dung dịch nước phèn nhôm thu phân: ỷ

Al2(SO4)3 18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O (2.14) Sau khi thu phân các hydroxit nhôm hình thành s t p h p l i và hình thành ỷ ẽ ậ ợ ạcác hạt keo mang điện tích dương Các hạt keo này s k t h p v i các h t keo t ẽ ế ợ ớ ạ ựnhiên mang điện tích âm t o thành bông c n B n thân các bông c n nh này l i có ạ ặ ả ặ ỏ ạ

ái l c v i nhau tự ớ ạo thành bông bùn to hơn và lắng xuống Tuy nhiên, khi lượng tạp chất trong nước ít và nh thì s tỏ ự ạo thành các bông keo có đường kính l n là r t khó ớ ấKhi đó sự tham gia c a ch t tr l ng vào quá trình keo t là r t quan tr ng Khi có ủ ấ ợ ắ ụ ấ ọ

s tham gia c a ch t tr l ng (A-Polimer) trong quá trình keo t thì b n thân chự ủ ấ ợ ắ ụ ả ất trợ ắng hoà tan trong nướ ạ l c t o thành các sợi keo mang điện tích âm Chúng s tham ẽgia vào quá trình l ng t ắ ụ để thúc đẩy quá trình l ng t liên k t các bông phèn nh ắ ụ ế ỏ

t o thành các bôạ ng phèn to hơn, tạo thành các đám bông phèn lớn như những máy

lọc dày đặc ti p tế ục hấp ph ụnhững bông phèn nhỏ và l ng xu ng ắ ố

Hình 10: Quá trình hình thành bông cặn [5]

Khi sử dụng chất trợ lắng trong quá trình keo tụ va tiết kiệm được phèn mà chất lượng nước lại tốt hơn, nâng cao dung lượng trao đổi của khối hạt lọc, do vậy giảm được lượng axit dùng để hoàn nguyên bình trao đổi ion Mặt khác giảm lượng phèn tức là giảm lượng ion SO42- trong nước, do đó bình trao đổi anion khi làm việc được lâu hơn và giảm được lượng kiềm cho quá trình hoàn nguyên bình trao đổi anion Dùng -(APolimer) nâng cao hiệu quả kỹ thuật cũng như kinh tế trong việ ửc x lý nước thải

2.3.6 Các y u t ế ố ảnh hưởng đế n quá trình keo t ụ

X lý bử ằng phương pháp keo tụ bao g m nhi ều quá trình: điện ly, thu phân, ỷhình thành dung d ch keo, h p ph , keo t và l ng Cho nên nhân t ị ấ ụ ụ ắ ố ảnh hưởng đến hiệu qu keo t có r t nhi u Các nhân t ả ụ ấ ề ố ảnh hưởngtrực tiế đếp n hi u qu keo t cệ ả ụ ó thể nêu lên:

a) s pH cTrị ố ủa nước

Nước x lý khi cho Alử 2(SO4)3 vào thì tr s pH c a nó b ị ố ủ ị giảm th p vì ấ

Al2(SO4)3 là m t lo i mu i g m axit mộ ạ ố  ạnh, bazơ yếu S thu phân c a nó có th ự ỷ ủ ể

tăng thêm tính axit của nước S ự thay đổi pH này có ảnh hưởng r t l n và nhi u m t ấ ớ ề ặ

đến quá trình keo t ụ

+ Ảnh hưởng của pH đến độ hoà tan hydroxit nhôm:

Hydroxit nhôm là một hydro lưỡng tính điển hình Tr s pH cị ố ủa nước quá cao hay quá thấp đều làm cho nó hoà tan khiến hàm lượng Al3+ dưtrong nước tăng thêm.Khi pH < 5,5: Al(OH)3 có tác động như một ch t kiấ ềm, làm cho hàm lượng

Al3+ trong nước tăng nhiều, như phả ứn ng:

Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O (2.15) Khi pH > 7,5: Al(OH)3 có tác động như một axit làm cho g c AlOố -2 trong nước xu t hi n: ấ ệ

Al(OH)3 + OH- AlO-2 + 2H2O (2.16) Khi pH > 9: độ hoà tan c a Al(OH)ủ 3tăng lớn, sau cùng thành dung d ch muị ối nhôm

Khi trong nước có SO42-, trong ph m vi pH = 5,5 ÷ 7 trong v t k t t a có muạ ậ ế ủ ối sunfat ki m, r t ít hoà tan Tóm l i, trong ph m vi pH t 5,5 ÷ ề ấ ạ ạ  7,5 lượng nhôm dư trong nước đề ấu r t nh ỏ

+ Ảnh hưởng của pH đố ới điệi v n tích h t keo hydroxit nhôm ạ

Điện tích c a h t keo trong dung dủ ạ ịch nước có quan h v i thành ph n c a ion ệ ớ ầ ủtrong nước, đặc biệt đố ới v i H+ Cho nên th s pH có ị ố ảnh hưởng r t lấ ớn đố ới v i tính mang điện c a h t keo ủ ạ

Khi 8 > pH > 5 mang điện tích dương

Khi pH < 5 vì h p ph ấ ụSO42-mà mang điện tích âm

Khi pH > 8 nó t n t ại ở ạng hydroxit lưỡng tính, vì th d dàng k d ế ễ ết tủa nh ất.+ Ảnh hưởng của pH đố ới v i vậ ữu cơ trong nướt h c:

V t hậ ữu cơ trong nước như các vi sinh vậ ịt b i r a, khi pH th p dung d ch thố ử ấ ịkeo của axit humic mang điện tích âm Lúc này d dàng dùng ch t keo t ễ ấ ụ khử đi

Khi pH cao, nó tr thành mu i axit humic d tan Vì th mà kh ở ố ễ ế ử đi tương đối khó Dùng mu i nhôm kh i này thích hố ửloạ ợp nh t là pH = 6 ÷ 6,5 ấ ở

+ Ảnh hưởng của pH đố ới v i tốc độ keo t dung d ch keo: ụ ị

Tốc độ keo t dung dụ ịch keo và điện th c a nó có quan h v i nhau: tr s ế ủ ệ ớ ị ốđiện th càng nh , lế ỏ ực đẩy gi a các h t càng y u, vì v y tữ ạ ế ậ ốc độ keo t c a nó càng ụ ủnhanh Khi điện th bế ằng không, nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ keo t c a ụ ủ

nó l n nh ớ ất

Dung d ch keo hình thành t h p chị  ợ ất lưỡng tính, điện th cế ủa nó và điểm đẳng điện ch y u quyủ ế ết định b i tr s pH cở ị ố ủa nước Hydroxit nhôm là ch t lư ng ấ ỡtính, cho nên pH là nhân tố chủ ếu ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ Khi dùng muối ynhôm làm ch t keo t , tr s pH tấ ụ ị ố ối ưu nằm trong gi i h n 6,5 ÷7,5 vì hydroxi ớ ạ denhôm lúc này d kễ ết tủa xu ng ố

Nếu độkiềm nước ngu n quá th p, s  ấ ẽ không đủ để khử tính axit do ch t keo ấ

t thu phân ra Làm cho tr s pH cụ ỷ ị ố ủa nước sau khi cho ch t keo t vào quá th p ấ ụ ấ

V y ta ph i kiậ ả ềm hoá nước ngun để nâng tr s pH cị ố ủa nước ra, ki m cho vào có ềthể là NaOH, KOH, NaCO3hoặc Ca(OH)2

b) Hàm lượng ch t keo t ấ ụ

Quá trình keo t không ph i là m t lo i phụ ả ộ ạ ản ứng hoá học đơn thuần, nên lượng ch t keo t cho vào không th ấ ụ ể căn cứ vào tính toán để xác định, ph i dùng ảthực nghiệm để tìm ra lượng ch t keo t cho vào thích h ấ ụ ợp

Lượng ch t keo t ấ ụ cho vào nước th i tả ối ưu là 0,1÷0,5 mgdl/l, n u dùng ế

Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10 ÷ 100 mg/l, ta có bảng 3