Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1. Mở đầu 1.1. Thực trạng môi trường hiện nay Một vấn đề nóng bỏng, gây bức xúc trong dư luận xã hội cả nước hiện nay là tình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái do các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người gây ra. Vấn đề này ngày càng trầm trọng, đe doạ trực tiếp sự phát triển kinh tế xã hội bền vững, sự tồn tại, phát triển của các thế hệ hiện tại và tương lai. Đối tượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu là hoạt động sản xuất của nhà máy trong các khu công nghiệp, hoạt động làng nghề và sinh hoạt tại các đô thị lớn. Cùng với sự ra đời ồ ạt các khu, cụm, điểm công nghiệp, các làng nghề thủ công truyền thống cũng có sự phục hồi và phát triển mạnh mẽ. Việc phát triển các làng nghề có vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế xã hội và giải quyết việc làm ở các địa phương. Tuy nhiên, hậu quả về môi trường do các hoạt động sản xuất làng nghề đưa lại cũng ngày càng nghiêm trọng. Tình trạng ô nhiễm không khí, chủ yếu là do nhiên liệu sử dụng trong các làng nghề là than, lượng bụi và khí CO, CO2, SO2 và NOx thải ra trong quá trình sản xuất khá cao. Theo thống kê của Hiệp hội Làng nghề Việt Nam, hiện nay cả nước có 2.790 làng nghề, trong đó có 240 làng nghề truyền thống, đang giải quyết việc làm cho khoảng 11 triệu lao động, bao gồm cả lao động thường xuyên và lao động không thường xuyên. Bên cạnh các khu công nghiệp và các làng nghề gây ô nhiễm môi trường, tại các đô thị lớn, tình trạng ô nhiễm cũng ở mức báo động. Đó là các ô nhiễm về nước thải, rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, không khí, tiếng ồn... Những năm gần đây, dân số ở các đô thị tăng nhanh khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng nổi và xuống cấp nhanh chóng. Nước thải, rác thải sinh hoạt (vô cơ và hữu cơ) ở đô thị hầu hết đều trực tiếp xả ra môi trường mà không có bất kỳ một biện pháp xử lí môi trường nào nào ngoài việc vận chuyển đến bãi chôn lấp. Theo thống kê của cơ quan chức năng, mỗi ngày người dân ở các thành phố lớn thải ra hàng nghìn tấn rác; các cơ sở sản xuất thải ra hàng trăm nghìn mét khối nước thải độc hại; các phương tiện giao thông thải ra hàng trăm tấn bụi, khí độc. Trong tổng số khoảng 34 tấn rác thải rắn y tế mỗi ngày, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh chiếm đến 13; bầu khí quyển của thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh có mức benzen và sunfua đioxit đáng báo động. Theo một kết quả nghiên cứu mới công bố năm 2008 của Ngân hàng Thế giới (WB), trên 10 tỉnh thành phố Việt Nam, xếp theo thứ hạng về ô nhiễm đất, nước, không khí, thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội là những địa bàn ô nhiễm đất nặng nhất. Theo báo cáo của Chương trình môi trường của Liên hợp quốc, thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á về mức độ ô nhiễm bụi.
Chương Mở đầu 1.1 Thực trạng môi trường Một vấn đề nóng bỏng, gây xúc dư luận xã hội nước tình trạng ô nhiễm môi trường sinh thái hoạt động sản xuất sinh hoạt người gây Vấn đề ngày trầm trọng, đe doạ trực tiếp phát triển kinh tế - xã hội bền vững, tồn tại, phát triển hệ tương lai Đối tượng gây ô nhiễm môi trường chủ yếu hoạt động sản xuất nhà máy khu công nghiệp, hoạt động làng nghề sinh hoạt đô thị lớn Cùng với đời ạt khu, cụm, điểm công nghiệp, làng nghề thủ công truyền thống có phục hồi phát triển mạnh mẽ Việc phát triển làng nghề có vai trò quan trọng phát triển kinh tế - xã hội giải việc làm địa phương Tuy nhiên, hậu môi trường hoạt động sản xuất làng nghề đưa lại ngày nghiêm trọng Tình trạng ô nhiễm không khí, chủ yếu nhiên liệu sử dụng làng nghề than, lượng bụi khí CO, CO 2, SO2 NOx thải trình sản xuất cao Theo thống kê Hiệp hội Làng nghề Việt Nam, nước có 2.790 làng nghề, có 240 làng nghề truyền thống, giải việc làm cho khoảng 11 triệu lao động, bao gồm lao động thường xuyên lao động không thường xuyên Bên cạnh khu công nghiệp làng nghề gây ô nhiễm môi trường, đô thị lớn, tình trạng ô nhiễm mức báo động Đó ô nhiễm nước thải, rác thải sinh hoạt, rác thải y tế, không khí, tiếng ồn Những năm gần đây, dân số đô thị tăng nhanh khiến hệ thống cấp thoát nước không đáp ứng xuống cấp nhanh chóng Nước thải, rác thải sinh hoạt (vô hữu cơ) đô thị hầu hết trực tiếp xả môi trường mà biện pháp xử lí môi trường nào việc vận chuyển đến bãi chôn lấp Theo thống kê quan chức năng, ngày người dân thành phố lớn thải hàng nghìn rác; sở sản xuất thải hàng trăm nghìn mét khối nước thải độc hại; phương tiện giao thông thải hàng trăm bụi, khí độc Trong tổng số khoảng 34 rác thải rắn y tế ngày, thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh chiếm đến 1/3; bầu khí thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh có mức benzen sunfua đioxit đáng báo động Theo kết nghiên cứu công bố năm 2008 Ngân hàng Thế giới (WB), 10 tỉnh thành phố Việt Nam, xếp theo thứ hạng ô nhiễm đất, nước, không khí, thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội địa bàn ô nhiễm đất nặng Theo báo cáo Chương trình môi trường Liên hợp quốc, thành phố Hà Nội thành phố Hồ Chí Minh đứng đầu châu Á mức độ ô nhiễm bụi 1.2 Lý chọn đề tài Chính vấn đề cấp bách nêu trên, việc quản lý nước, nước thải, nước thải sinh hoạt công việc cần thiết toàn cầu cần phải có hệ thống phương pháp xử lý nước tiêu chuẩn nhằm xây dựng bảo vệ môi trường theo hướng bền vững Với mong muốn sống ngày nâng cao, thiệt hại ô nhiễm môi trường ngày giảm xuống, nhóm xin lựa chọn đề tài “NGHIÊN CỨU CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC TRONG XỬ LÝ NƯỚC, NƯỚC THẢI” Chương Nội dung nghiên cứu phương pháp nghiên cứu Trong đề tài sử dụng hai phương pháp nghiên cứu phương pháp lý thuyết phương pháp thực nghiệm Phương pháp lý thuyết tìm kiếm, tổng hợp tài liệu nghiên cứu, đúc kết, với phương pháp thực nghiệm chia làm hai hướng thực làm trực tiếp thí nghiệm hướng quan sát từ công trình xử lý nước thải thong qua thực tập Chương Phương pháp hấp phụ Cơ sở khoa học trình hấp phụ Hấp phụ tượng tăng bề mặt chất tan bề mặt phân chia hai pha Hấp phụ diễn bề mặt biên giới hai pha lỏng khí, pha lỏng rắn.Trong công nghệ xử lý nước thải nói phương pháp hấp phụ tức nói hấp phụchất bẩn hòa tan bề mặt biên giới pha lỏng rắn 3.1 Khi xử lý nước hấp phụ chất bẩn nước chịu tác dụng lực: - Lực tác dụng qua lại phân tử chất tan với phân tử chất lỏng - Lực tác dụng qua lại phân tử chất tan với phân tử vật liệu hấp phụ Sự hấp phụ xảy lực hấp dẫn bề mặt carbon vượt qua lực hút chất lỏng Động lực cho hấp phụ giảm bề (bề mặt) căng chất lỏng chất rắn hấp phụ kết hấp thụ chất bị hấp phụ bề mặt chất rắn.Trong trình hấp phụ, hai chất có liên quan Một chất rắn hay chất lỏng mà hấp phụ xảy gọi vật liệu hấp phụ Thứ hai chất bị hấp phụ, khí chất lỏng chất tan từ giải pháp mà hấp thụ bề mặt Sự khuếch hạt tán Khối chất lỏng CacCacbon Màn truyền khối hạt Hấpthụ Lỗ Lỗ Hình Cơ chế hấp phụ bề mặt Vật liệu hấp phụ: Các chất có bề mặt hấp phụ xảy gọi vật liệu hấp phụ Chất hấp phụ (adsorbent) : Các chất có phân tử hấp thụ bề mặt vật liệu hấp phụ (tức rắn, lỏng) Sự hấp phụ khác so với hấp thụ Trong hấp thụ, phân tử chất khuếch tán phân bố phần lớn khác, phân tử hấp phụ chất có mặt nồng độ cao bề mặt chất khác, bị hút bề mặt chất rắn xốp Hấp phụ Chất bị hấp phụ + Vật liệu hấp phụ Hấp phụ Giải hấp phụ A + B AB Hấp phụ phân tử phản ứng Phân tử phản ứng Hấp phụ phân tử phản ứng Chất hấp phụ Giải hấp phụ phân tử Phân tử tách Chất hấp phụ Hình Quá trình hấp phụ giải hấp phụ Lớp trung gian Các ví dụ bao gồm: - Khí-rắn (như hấp thụ VOC than hoạt tính); - Lỏng-rắn(như hấp thụ chất gây ô nhiễm hữu than hoạt tính) - Chất bị hấp phụ chất tan: chất bị hấp phụ (ví dụ, 2,4,6-trichlorophenol) - Chất hấp phụ: vật liệu rắn sử dụng để hấp phụ chất cần hấp phụ (ví dụ, than hoạt tính) 3.2 Phân loại hấp phụ Tùy thuộc vào chất lực tương tác phân tử bị hấp phụ chất hấp phụ, hấp phụ phân thành hai loại: Hấp phụ vật lý (physisorption): Nếu lực hấp dẫn chất bị hấp phụ vật liệu hấp phụ lực lượng Vander Waal, hấp phụ gọi hấp phụ vật lý Nó gọi hấp phụ Vander Waal Trong hấp phụ vật lý lực hấp dẫn chất bị hấp phụ vật liệu hấp phụ yếu, loại hình dễ dàng đảo ngược hấp phụ Trong trình hấp phụ chất hấp phụ (ví dụ, chất gây ô nhiễm) đơn giản hiệu loại bỏ từ pha (ví dụ, pha lỏng-nước thải) chuyển sang pha khác (ví dụ, pha rắn-than hoạt tính) Điều có nghĩa hấp phụ trình tách vật lý, chất bị hấp phụ không thay đổi mặt hóa học Vì tính chất hoá học chất bị hấp phụ không thay đổi nên việc sử dụng hấp phụ xử lý nước thải có liên quan đến việc loại bỏ chất độc hại từ nước thải chuyển cho than hoạt tính Điều có nghĩa than hoạt tính chứa chất độc hại.Vì vậy, hành động thích hợp sau phải thực để xử lý than hoạt tính dành vào cuối chu kỳ Các carbon là: - Tái sinh (tức là, chất độc hại loại bỏ thông qua tẩy rữa) Vứt bỏ (cùng với chất ô nhiễm nó) bãi rác Phá hủy (cùng với chất ô nhiễm nó) lò đốt Hấp phụ hóa học (chemisorption): Trong trường hợp chất hấp phụ chất bị hấp phụ tạo liên kết hóa học tượng gọi hấp phụ hóa học Nó gọi hấp phụ Langmuir Trong hấp phụ hóa học lực hấp dẫn mạnh, khả hấp phụ dễ dàng đảo ngược Bảng 1.So sánh hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học hấp phụ vật lý hấp phụ hóa học Nhiệt độ hấp phụ thấp thường khoảng Nhiệt độ hấp thụ cao 20-40 kJ mol -1 khoảng 40-400 kJ mol -1 Lực hấp dẫn lực Vander Waal Lực có chất hóa học Nó thường xảy nhiệt độ thấp giảm dần theo nhiệt độ tăng Nó diễn nhiệt độ cao Là trình thuận nghịch Là trình không thuận nghịch Nó không rỏ ràng Nó cụ thể Tạo thành lớp đa phân tử Tạo thành lớp đơn phân tử Không đòi hỏi lượng kích hoạt Đòi hỏi lượng hoạt hóa 3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hấp phụ Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả hấp thụ là: - - Diện tích bề mặt vật liệu hấp phụ :diện tích lớn bao hàm khả hấp phụ cao Kích thước hạt vật liệu hấp phụ: kích thước hạt nhỏ làm giảm khuếch tán nội truyền khối hạn chế để xâm nhập chất bị hấp phụ bên vật liệu hấp phụ (ví dụ, trạng thái cân dễ dàng đạt khả hấp thụ gần đầy đủ đạt được) Ngoài bột vật liệu hấp phụ phải tuân thủ cách loại bỏ Thời gian tiếp xúc thời gian lưu:thời gian lâu hiệu cao nhiên thiết bị lớn - - - - - - Độ tan chất tan ( chất bị hấp phụ) chất lỏng (nước thải): chất tan nước dễ dàng tách khỏi nước so với chất có khả hòa tan cao Ngoài ra, chất không phân cực loại bỏ dễ dàng chất phân cực kể từ sau có lực lớn cho nước Tính chất hóa học chất bị hấp phụ: + Các chất kị nước hấp phụ tốt sơ với chất ưa nước, chất không phân ly bị hấp phụ với giá trị pH môi trường + Nói chung đa số chất bẩn hấp phụ xác định giá trị pH tối ưu + Nếu không tạo điều kiện tối ưu cho loại chất hữu phân ly nước tốn nhiều lượng vật liệu hấp phụ mà hiệu không đạt mong muốn Mối quan hệ chất tan vật liệu hấp phụ (carbon): bề mặt than hoạt tính phân cực Do chất không phân cực sẽdễ dàng chọn carbon so với chất phân cực (nước phân cực) Số lượng nguyên tử carbon: đối lượng lớn nguyên tử cacbon liên kết với độ phân cực thấp tiềm lớn để hấp phụ (ví dụ, mức độ hấp thụ tăng chuỗi formic, axit propionic acetic-butyric) Kích thước phân tử liên quan đến kích thước lỗ rỗng: phân tử lớn lớn để vào lỗ rỗng Điều làm khả giảm hấp phụ Mức độ ion hóa phân tử chất bị hấp phụ: phân tử bị ion hóa hấp thụ mức độ nhỏ so với phân tử trung tính pH: mức độ ion hóa bị ảnh hưởng bơi pH (các hợp chất có tính axit loại bỏ tốt pH thấp hơn.) Đối với tích hợp hấp phụ trình lọc: than hoạt tính có tác dụng với lượng nước định Sau lọc khối lượng nước theo định nhà sản xuất (chỉ hãng uy tín định theo tiêu chí này), than không khả hấp thụ 3.4 Sự cân hấp phụ Sau tiếp xúc với số lượng than hoạt tính với nước thải có chứa chất có khả hấp phụ trình hấp phụ diễn Sự hấp phụ tiếp tục cân thiết lập Khi số phân tử bị hấp phụ từ dung dịch lên bề mặt chất hấp phụ số phân tử di chuyển ngược lại từ bề mặt chất hấp phụ vào dung dịch nồng độ chất hòa tan dung dịch đại lượng không đổi gọi nồng độ cân (Cs) Các trạng thái cân hấp phụ liên quan đến q, C Các trạng thái cân hàm nhiệt độ Vì vậy, mối quan hệ cân hấp phụ nhiệt độ thường gọi hấp phụ đẳng nhiệt, tức là: q = f (C) q = Tải lượng hấp phụ, khối lượng chất bị hấp phụ khối lượng vật liệu hấp phụ tức khả hấp phụ vật liệu C = nồng độ cân chất bị hấp phụ (nồng độ chất bị hấp phụ) Xác định thực nghiệm hấp phụ điểm cân Để xác định mối quan hệ nồng độ chất bị hấp phụ dung dịch (C) lượng chất hấp phụ hấp phụ đơn vị khối lượng vật liệu hấp phụ (q) người ta tiến hành sau: - Dùng lọ có chứa chất hấp phụ vật liệu hấp phụ - Đủ thời gian để đạt tới trạng thái cân - Dung dịch lấy mẫu cho phân tích chất bị hấp phụ Cân khối lượng cho chất bị hấp phụ là: V (Co - C) = M(q - qo ) Từ mối quan hệ giá trị C giá trị cân tương ứng q thiết lập Co : nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu dung dịch (mg / L) C : nồng độ cân bằng, nồng độ cuối chất bị hấp phụ (mg / L) qo : lượng ban đầu chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng vật liệu hấp phụ (mg /g carbon) q : lượng sau chất bị hấp phụ đơn vị khối lượng vật liệu hấp phụ (mg /g carbon) M : khối lượng vật liệu carbon (g) V : lượng nước thải q0 = => q= V( C0 – C)/M Lưu ý kết thí nghiệm điểm cân (C; q) Nếu đường cong cân yêu cầu thí nghiệm tương tự phải lặp lặp lại với nồng độ ban đầu khác và, bổ sung khác bột carbon để tạo điểm khác cân C-q Cân khối Trong hình bể lọc carbon hoạt tính biểu đồ hóa hình khối lập phương, với : Q : lưu lượng dòng chảy (m /h) B : độ rộng bể lọc (m) L : độ dài bể lọc (m) dy : độ cao bể lọc (m) c : nồng độ hợp chất hửu (g/m ) khử trùng khác Nhược điểm phương pháp khử trùng ozone chi phí xử lý cao 6.2.6 Khử trùng hóa chất khác Các hóa chất khác sử dụng để khử trùng iot, H 2O2 kim loại Các kim loại nặng nồng độ thấp tiêu diệt số loại vi sinh vật rong tảo, nhiên, đòi hỏi thời gian tiếp xúc lâu, chi phí cao dễ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người nên sử dụng Bảng 1.3 Nồng độ diệt trùng ion kim loại nặng Kim loại Bạc Đồng Cadimi Crom Kẽm Nồng độ diệt trùng (mg/L) Ecoli Rêu, tảo 0,04 0,08 0,15 0,70 1,04 0,05 0,15 0,10 0,70 1,40 6.3 Khử Cyanide 6.3.1 Khử Cl2 cyanide Cl2 Quá trình oxy hóa khử Cyanide Clo thực môi trường kiềm Khi cho Clo vào nước, hypocloric acid tạo thành theo phương trình phản ứng sau: Cl2 + H2O HOCl + HCl Hypocloric acid phản ứng với ion CN- theo phương trình phản ứng sau: CN- + HOCl CNCl + OH- (1) CNCl + OH- Cl- + HOCl (2) Phản ứng xảy không phụ thuộc vào pH, phản ứng phải thực pH lớn 10 Acid cyanic tạo thành bị phân hủy thành CO N2 theo phương trình phản ứng sau: 2CNO- + 3OCl- + H2O 2CO2 + N2 + 3Cl- + 2OHPhản ứng xảy chậm pH cao hơn, đo phải trì pH khoảng từ 7,5 – 8,0 Vì lý việc khống chế pH hai giai đoạn phải thực chặt chẽ với việc cung cấp đủ lượng chất oxy hóa Hypoclorat natri sử dụng thay clo 6.3.2 Khử cyanide ozone Cyanide bị o xy hóa ozon tạo thành sản phẩm không độc hại theo phương trình phản ứng sau: CN- + O3 CNO- + O2 2CNO- + 3/2O2 + H2O 2HCO3- + N2 Phản ứng phụ thuộc nhiều vào pH thực môi trường kiềm pH từ 11 đến 12 6.4 Khử Crôm Các phản ứng khử thường áp dụng để loại bỏ Crom (VI) nước tác nhân sulfat sắt (II), bisulfit natri, sulfua dioxit Thông thường, sử dụng sulfat sắt (II) phản ứng với Cr(VI) môi trường axít tạo sulfat sắt (III) Crom (III) Cả hai thành phần kết tủa dạng hydroxýt có mặt nước vôi Các trình xảy theo chuỗi phản ứng sau: H2CrO4 + FeSO4 + 6H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 +6H2SO4 + 8H2O Cr(OH)3 Fe(OH)3 6.5 Ứng dụng - Khử sắt nước ngầm; - Xử lý nước thải chứa hợp chất hóa học khó phân hủy; - Khử trùng Chương Keo tụ 7.1 định nghĩa Hiện tượng keo tụ tượng hạt keo loại hút tạo thành tập hợp hạt có kích thước khối lượng đủ lớn để lắng xuống trọng lực - Hiện tượng tạo tượng chất co cụm thành tạo từ chất cao phân tử tan nước có lực tốt với hạt keo hạt cặn nhỏ Khác với keo tụ có tính thuận nghịch, chất có khả tạo gọi chất tạo hay trợ keo tụ, trình tạo bất thuận nghịch - Các hoá chất gây keo tụ thường loại muối vô gọi chất keo tụ Thường sử dụng phèn nhôm, phèn sắt,PAC để làm chất keo tụ Phương pháp keo tụ- kết sử dụng Poly Aluminium Chloride ( PAC) Chất keo tồn dạng polime vô poli nhôm clorua (polime aluminium chloride) chúng sử dụng rộng rãi trình xử lý nước thải 7.2 chế keo tụ Cơ chế trình keo tụ làm ổn định dung dịch keo có nước biện pháp: – Nén lớp điện tích kép dược hình thành pha rắn lỏng: giảm điện bể mặt hấp phụ trung hoà điện tích – Hình thành cầu nối hạt keo – Bắt giữ hạt keo vào cặn Trong trình lắng học tách hạt chất rắn huyền phù có kích thước lớn (δ > 1.10-2), hạt nhỏ dạng keo lắng Ta tăng kích cởcác hạt nhờ tác dụng tương hỗ hạt phân tán liên kết vào tập hợp hạt để lắng Muốn vậy, trước hết cần trung hoà điện tích chúng, thứ đến liên kết chúng lại với Xử lý phương pháp keo tụ cho vào nước loại hoá chất gọi chất keo tụcó thể đủ làm cho hạt nhỏ biến thành hạt lớn lắng xuống Thông thường trình keo tụ tạo sảy qua hai giai đoạn: – Bản thân chất keo tụ phát sinh thuỷ phân, trình hình thành dung dịch keo, ngưng tụ – Trung hoà hấp phụ lọc tạp chất nước Kết trình hình thành hạt lớn lắng xuống Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm nước (keo sét, protein …) hút ion dương tạo hai lớp điện tích dương bên bên Lớp ion dương bên liên kết lỏng lẻo nên dể dàng bị trợt Như điện tích âm hạt bị giảm xuống Thế điện động hay zeta bị giảm xuống Mục tiêu đề giảm zeta, tức giảm chiều cao hàng rào lượng đến giá trị giới hạn, cho hạt rắn không đẩy lẫn cách cho thêm vào ion có điện tích dương để phá vỡ ổn định trang thái keo hạt nhờ trung hoà điện tích Khả dính kết tạo keo tụ tăng lên điện tích hạt giảm xuống keo tụ tốt điện tích hạt không Chính lực tác dung lẫn hạt mang điện tích khác giữ vai trò chủ yếu keo tụ Lực hút phân tử tăng nhanh giảm khoảng cách hạt tạo nên chuyển động khác tạo trình khuấy trộn 7.2.1 Cơ chế trung hoà điện tích: – Hấp thụ ion hay phân tử mang điện tích trái dấu với điện tích hạt keo Liều lượng chất keo tụ tối ưu cho vào cho điện zeta mV – Giảm bề mặt tức giảm điện zeta đẩy tĩnh điện hạt keo giảm xuống có khả kết nối lại nhờ lực tương tác tĩnh điện, hệ keo tính ổn định – Tăng hàm lượng chất keo tụ, lượng chất keo tụ cho vào nhiều gây tượng keo tụ quét Quá trình làm tăng hiệu keo tụ lên, hệ keo bị ổn định 7.2.2 Cơ chế tạo cầu nối: Để tăng cường trình keo tụ tạo người ta cho thêm vào hợp chất polymer trợ keo tụ Các polymer tạo dính kết hạt keo lại với polymer hạt keo trái dấu Cơ chế tạo cầu nối sảy phản ứng: – Phản ứng 1: hấp phụ ban đầu liều polymer tối ưu, phân từ polymer kết dính vào hạt keo – Phản ứng 2: hình thành cặn Đuôi polymer hấp phụ duổi gắn kết vị trí trống bề mặt hạt keo khác dẫn đến việc hình thành cặn – Phản ứng 3: hấp phụ lần polymer Nếu đoạn cuối duỗi không tiếp xúc với vị trí trống hạt khác polymer gấp lại tiếp xúc với mặt khác hạt Nguyên nhân gây khuếch tán chậm hay độ đục mật độ hạt keo nước thấp – Phản ứng 4: liều lượng polymer dư làm cho bề mặt hạt keo bảo hoà đoạn polymer điều làm cho không vị rtí trống để hình thành cầu nối đưa đến hệ keo ổn định lại – Phản ứng 5: vỡ cặn Khi xáo trộn lâu nhanh làm cho cặnbị phá vỡ trở vể trạng thái ổn định ban đầu 7.2.3 Cơ chế sử dụng chất keo tụ PAC: Thông thường keo tụ hay dùng muối clorua sunfatcủa Al(III) Fe(III) diễn trình phân li thuỷ phân ta có hạt nước: Al 3+ , Al(OH)2+ , Al(OH) phân tử Al(OH) -, hạt polime hạt Al 3+ tác nhân trình keo tụ • Khi sử dụng PAC trình hoà tan tạo hạt polime Al13, vớiđiện tích vượt trội (7+), hạt polime trung hoà điện tích hạt keo gây keo tụ mạnh, tốc độ thuỷ phân chúng chậm điều làm tăng thời gian tồn chúng nước nghĩa tăng khả tác dụng chúng lên hạt keo cần xử lí giảm thiểu chi phí hoá chất sử dụng trình kết dính • pH hoạt động PAC lớn gấp lần so với phèn, điều làm cho việc keo tụ PAC dễ áp dụng kích thước hạt polime lớn nhiều so với Al3+ (cỡ nm so với nhỏ 0,1 nm) nên cặn hình thành to hơn, thuận lợi cho trình lắng So với khối lượng nước lượng PAC cho vào nhỏ phản ứng lại diễn nhanh sau tiếp xúc với nước, sau trình khuấy trộn hạt keo đã.bị ổn định bắt dính lại với để tạo hạt lớn lúc PAC cho vào tạo hạt nhân keo tụ, sau chất điều chỉnh độ kiềm cho vào nhằm làm tăng hiệu trình keo tụ Các tụ sau tạo thành đưa vào bể lắng từ chất cặn bẩn ô nhiễm bị lắng xuống ta dễ dàng xử lý 7.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ: Quá trình keo tụ phụ thuộc vào hai chế trung hoà điện tích hấp phụ tạo cầu nối Vì yếu tố ảnh hưởng đến hai trình điền gây ảnh hưởng đến trình keo tụ tạo – Ảnh hưởng pH – Nhiệt độ nước – Liều lượng chất keo tụ chất trợ keo tụ – Tạp chất nước – Tốc độ khuấy trộn – Môi chất tiếp xúc: nước trì lớp cặn bùn định, khiến cho trình kết tủa hoàn toàn, tốc độ kết tủa tăng (nguồn: Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Xử lý chất thải) Ảnh hưởng pH (quyết định trình thuỷ phân chất keo tụ dung dịch) đến trình keo tụ ảnh hưởng quan trọng định hiệu suất việc xử lý Chương Xúc tác dị thể 8.1 khái niệm xúc tác dị thể Xúc tác dị thể xúc tác chất xúc tác khác pha với chất phản ứng Chất xúc tác dị thể thường chất rắn phản ứng xảy bề mặt chất xúc tác Thường gặp hệ xúc tác dị thể gồm pha rắn pha khí (các chất tham gia phản ứng sản phẩm phản ứng) Ðặc điểm phản ứng xúc tác dị thể phản ứng diễn nhiều giai đoạn, có hai đặc trưng: Quá trình xảy lớp đơn phân tử bề mặt chất xúc tác Ðặc trưng thể chỗ xúc tác dị thể khuếch tán hấp phụ đóng vai trò quan trọng - Chất xúc tác phân tử, ion riêng rẽ mà tổ hợp nguyên tử, ion Có thể chia thành phản ứng xúc tác dị thể sau: - Chất phản ứng Chất xúc tác Lỏng - Lỏng Rắn Lỏng - Khí Rắn Khí - Khí Rắn Khí – Khí Lỏng Lỏng – Lỏng Khí Ví dụ phản ứng: khí-khí có xúc tác rắn 8.2 giai đoạn xúc tác dị thể Bởi trình xúc tác dị thể trình tiến hành pha khác nên phức tạp, phải xét đến nhiều vận tốc khác (vận tốc phản ứng chính, vận tốc khuếch tán ) Để xét trình đơn giản ta phân chia giai đoạn khác phản ứng xúc tác dị thể Có nhiều cách để phân chia giai đoạn khác nhau: 8.2.1 phân theo giai đoạn Chia làm giai đoạn: Bề mặt xúc tác có mao quản làm diện tích bề mặt tăng lên đáng kể Ví dụ: Than hoạt tính: S ngoai = m2 /g Strong = 1200m2/g Zeolit Strong =800-1200m2/g Và giai đoạn sau: Giai đoạn I : khuếch tán chất mao quản Giai đoạn II: khuếch tán chất mao quản Giai đoạn III: hấp phụ lên xúc tác Giai đoạn IV: trình phản ứng xảy Giai đoạn v: nhả hấp phụ sản phẩm Giai đoạn VI: khuếch tán sản phẩm mao quản Giai đoạn VII: khuếch tán sản phẩm mao quản 8.2.2 phân chia theo lớp phân chia thành lớp: - Lớp khuếch tán Lớp độ Lớp nguyên tử hoạt động chất phản ứng Lớp nguyên tử hoạt động chất xúc tác Lớp chất mang Loại xúc tác chất mang dùng với xúc tác kim loại quí Au, Pt, Ag Chất mang than hoạt tính, Al2O3, zeolit 8.2.3 phân chia theo vùng Gồm có: Vùng khuếch tán Vùng động học Vùng độ 8.3 động học trình xúc tác Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào tốc độ chậm trình Bởi thông thường cân hấp phụ thiết lập nhanh, nghĩa tốc độ hấp phụ nhanh vận tốc động học vận tốc khuếch tán nên thường ý phân biệt hai miền động học khuếch tán 8.3.1 tốc độ vùng động học Phản ứng xảy vùng động học mà vận tốc động học phản ứng nhỏ nhiều so với vận tốc khuếch tán: Vđộng học [...]... sôi) và xử lý khí thải Rất nhiều dạng kỹ thuật hấp thụ có thể sử dụng để xử lý khí thải chứa SO 2 : bẫy venturi, tháp phun tháp nhồi Chất hấp thụ có thể sử dụng là nước, nước chứa kiềm các loại : vôi, đá vôi, Sô đa, xút các loại CHƯƠNG V: Phương pháp kết tủa trong xử lý nước thải 5.1 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... nước thải khỏi các chất hữu cơ hoà tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó Những chất này không phân huỷ bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc áp dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả 4.2 Nguyên lý hoạt động của quá trình xử. .. ngang được sử dụng để xử lý khí thải chứa hợp chất halogen, cacbon dioxit, sol khí Dung dịch hấp thụ chứa 6 - 10% KOH có thể tách loại với hiệu suất cao đối với các hợp chất có tính gây độc mạnh như brom pentaflor, brom triflorua, đồng thời với xử lý khí CO2 - Nguồn thải chính chứa khí SO2 là khói từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy sản xuất xi măng, sử dụng than khoáng để sinh nhiệt Xử lý khí SO 2 dựa trên... 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... + HnPO43-n FePO4 + nH+ Tùy theo bản chất của nước thải, qui trình xử lý mà giai đoạn khử phospho của nước thải có thề diễn ra ở bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp, bể lắng riêng đặt sau bể lắng thứ cấp Hình 5.1: chỉ ra các sơ đồ của quá trình khử phospho bằng phương pháp hóa học Sơ đồ của quy trình khử Photpho bằng phương pháp hóa học Lưu lượng nạp nước thải cho bể lắng trong trường hợp có sử dụng hóa... trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác 6.2 Các Quá Trình Khử Trùng (Disinfection) Quá trình khử trùng là quá trình tiêu hủy các vi sinh vật gây bệnh Khác với quá trình tiệt trùng (sterilization) là quá trình tiêu diệt tồn bộ vi sinh vật có trong nước hoặc nước thải, quá trình khử trùng chỉ tiêu diệt một cách có chọn lọc những vi sinh vật gây bệnh Trong lĩnh vực xử lý nước thải, ... nhất Brom và iot cũng được sử dụng trongkhử trùng nước thải Ozone là tác nhân khử trùng có hiệu quả cao và ngày càng được sử dụng nhiều Nước có độ acid và độ kiềm cao cũng được sử dụng để tiêu hủy vi sinh vật gây bệnh vì nước có pH lơn hơn 11 hoặc nhỏ hơn 3 khá độc đối với vi khuẩn 6.2.1 Khử trùng bằng clo Các hợp chất clo thường dùng ở các trạm xử lý nước thải bao gồm (Cl 2), Calcium Hypochlorite [Ca(OCl)2],... hợp lý hơn cả 4.2 Nguyên lý hoạt động của quá trình xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ là quá trình phân tách khí dựa trên ái lực của một số chất rấn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng Trong quấ trình hấp thụ các phần tử chất khí ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại trên bề mặt vật liệu rắn (chất hấp thụ)... từ các dòng khi thải Chất hấp thụ có thể sử dụng là dung dịch axit loãng, dung dịch sau khi hấp thụ được đưa trả về quá trình sản xuất Tháp hấp thụ cũng được sử dụng để kiểm soát hơi HCl, H 2SO4 từ quá trình xử lý bề mặt kim loại (tẩy gỉ trong sơn, mạ kim loại) Tháp hấp thụ được sử dụng để khử mùi hôi trong các nhà máy thực phẩm, lọc và chế biến dẩu mỏ, trong các hệ thống xử lý nước thải Chất hấp thụ... NH4+ + H+ SO2 + NH2Cl +2H2O Cl- + SO42- + NH4+ +2H+ Lượng SO2 sử dụng phải được khống chế để tránh tốn hóa chất và làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước sau xử lý do phản ứng giữa HSO3- với O2: HSO3- + 0,5O2 SO42- + H+ Hàm lượng oxy hòa tan giảm sẽ kéo theo giảm pH và tăng BOD và COD của nước sau xử lý Phương pháp dùng than hoạt tính Quá trình hấp phụ bằng than hoạt tính có thể khử hồn tồn cả