Phương pháp kết tủa trong xử lý nước thải

Phương pháp kết tủa trong xử lý nước thải

PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA TRONG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI

Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ

chúng thông qua quá trình lắng cặn

Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải khi có

sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình

xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp Các hóa chất thường sử

dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng 6.1 Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý Thông thường nếu tính toán tốt quá trìn

này có thể loại được 80 90% TSS, 40 70% BOD

30 60% COD và 80 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50 70% TSS, 30 40% chất hữu cơ

Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình kết

tủa

Trọng lượng riêng, lb/ft

Tên

hóa

chất

Công thức

Trọng lượng phân tử

Khô

Dung dịch

Phèn

nhôm

Al2(SO4)3.18H2O

Al2(SO4)3.14H2O

666,7

594,3

60 75

60 75

78 (49%)

83 (49%) Ferric

chloride

162,1

84 Ferric

sulfate

Fe2(SO4)3

Fe2(SO4)3.3H2O

400

454

70 Ferric FeSO4.7H2O

sulfate

56 theo CaO

35 50

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse,

disposal, 1991

Ghi chú: lb/ft3 16,0185 = kg/m3

Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng

Phèn nhôm: khi được thêm vào nước thải có chứa

calcium hay magnesium bicarbonate phản ứng xảy ra như sau:

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO)3 3CaSO4 + 2Al(OH)

6CO2 + 18H2O

Aluminum hydroxide không tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các chất rắn lơ lửng Trong

phản ứng tên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo CaCO3) để phản ứng hoàn toàn với 10 mg/L phèn nhôm Do đó nếu cần thiết phải sử dụng thêm vôi để alkalinity thích hợp

Vôi: khi cho vôi vào nước thải các phản ứng sau có thể

xảy ra

Ca(OH)2 + H2CO3 CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O

Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn l lửng

Sulfate sắt và vôi: trong hầu hết các trường hợp sulfate sắt không sử dụng riêng lẻ mà phải kết hợp với vôi đ tạo kết tủa Các phản ứng xảy ra như sau:

FeSO4 + Ca(HCO3)2 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3

Khi Fe(OH)3 lắng xuống nó sẽ kéo theo các chất rắn l lửng Trong các phản ứng này ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vôi và 0,29 mg/L oxy

Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau

FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl

-3H+ + 3HCO3 - 3H2CO3

Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau

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

Ferric sulfate và vôi: phản ứng xảy ra như sau

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

Sử dụng hóa chất để loại bỏ phospho trong nước thải

Vôi: như đã trình bày ở các phương trình trên, khi cho vôi vào nước thải nó sẽ phản ứng với bicarbonate

alkalinity tạo thành kết tủa CaCO3 Trong môi trường pH

> 10 các ion Ca+2 sẽ phản ứng với các ion PO4-3 tạo nên hydroxylapatite kết tủa Để khỏi ảnh hưởng đến quá

trình xử lý sinh học người ta thường dùng vôi ở liều

lượng thấp 75 250 mg/L Ca(OH)2 và pH từ 8,5 9,5

10 Ca+2 + 6 PO4-3 + 2 OH- 2Ca5(PO4)3OH

Phèn nhôm: phản ứng xảy ra như sau

Al+3 + HnPO43-n AlPO4 + nH+

Các liều lượng phèn nhôm thường sử dụng và hiệu

suất khử phospho của nó

Hieäu

Tæ leä Mole (Al : P)

suất

khử

phospho

(%)

Khoảng biến thiên

Giá trị thường dùng

75

1,25 :

1 1,5 :

1

1,4 : 1

85

1,6 :

1 1,9 :

1

1,7 : 1

95

2,1 :

1 2,6 :

1

2,3 : 1

Ferric: phản ứng xảy ra như sau

Fe+3 + HnPO43-n FePO4 + nH+

Tùy theo bản chất của nước thải, qui trình xử lý mà giai đoạn khử phospho của nước thải cĩ thề diễn ra ở bể

lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp, bể lắng riêng đặt sau bể lắng thứ cấp Hình 6.1 chỉ ra các sơ đồ của quá trình khử phospho bằng phương pháp hĩa học

Các sơ đồ của qui trình khử phospho bằng

phương pháp hóa học

Lưu lượng nạp nước thải cho bể lắng trong trường hợp có sử dụng hóa chất trợ lắng

Lưu lượng nạp nước thải gal/ft 2 d

Loại hóa

chất

Khoảng cho phép

Giá trị thường dùng

Phèn nhơm

600 1200

1200

Ferric

600 1200

1200

750 1500

1500 Nước thải

khơng hĩa

600 1200

1200

chất

Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991

Ghi chú: gal/ft 2 d 0,0407 = m 3 /m 2 d

Kết tủa các kim loại nặng

Chuyển các chất thải dạng hòa tan sang dạng không hòa tan sau đó loại khỏi dung dịch bằng quá trình lắng, lọc

pH là một nhân tố quan trọng cho quá trình kết tủa Bảng dưới đây đưa ra độ pH thích hợp cho quá trình kết tủa các kim loại nặng

pH thích hợp cho việc kết tủa các kim loại

Ion

pH

Ion

pH

Fe (+3)

2,0

Ni (+2)

6,7

Al (+3)

4,1

Cd (+2)

6,7

Cr (+3)

5,3

Co (+2)

6,9

Cu (+2)

5,3

Zn (+2)

7,0

Fe (+2)

5,5

Mg (+2)

7,3

Pb (+2)

6,0

Mn (+2)

8,5