Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý.

trong bể nhỏ, dung tích bể nhỏ Hiệu quả cao, tổn thất áp lực thời gian lưu nước ngắn Khó tính cấu tạo của bộ phận thu nước trên bề mặt theo yêu cầu: thu nước đều và không phá vỡ bông c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG

Lê Quốc Cường 61302020 Trần Quốc Huy 61302065 Trần Lê Nhật Hào 61302048

Ph ng  pháp  x   lý  hóa  lý  là  m t  ươ ử ộ trong  nh ng  ph ng  pháp  thông  ữ ươ

d ng  trong  x   lý  n c  th i  công  ụ ử ướ ả nghi p.  Giai  đo n  x   lý  hóa  lý  có  ệ ạ ử

th  là giai đo n x  lý đ c l p ho c  ể ạ ử ộ ậ ặ

x   lý  k t  h p  v i  x   lý  c   h c,  ử ế ợ ớ ử ơ ọ sinh  h c,  hóa  h c  trong  dây  ọ ọ chuy n công ngh  x  lý n c th i  ề ệ ử ướ ả

đ y  đ   Các  ph ng  pháp  hóa  lý  ầ ủ ươ

th ng  đ c  ng  d ng  đ   x   lý  ườ ượ ứ ụ ể ử

n c  th i  g m  có:  keo  t ,  tuy n  ướ ả ồ ụ ể

n i, h p ph , trích ly, trao đ i ion ổ ấ ụ ổ

NỘI DUNG

3

1. Phương pháp keo tụ tạo bông

Khái niệm:

- Keo t   ụ là quá trình dính k t các h t keo ch a  ế ạ ứ trong n c th i do chuy n đ ng nhi t, do xáo  ướ ả ể ộ ệ

tr n  và  k t  qu   c a  quá  trình  này  là  t   các  ộ ế ả ủ ừ

h t  keo  r t  bé  t o  nên  t   h p  có  kích  th c  ạ ấ ạ ổ ợ ướ

l n h n và d  dàng l ng xu ng đáy ớ ơ ễ ắ ố

Mục đích:

- Lắng các hạt cặn lơ lửng có kích thước < 10-4 mm.

- Tăng hiệu suất lắng của bể.

- Cải thiện độ đục và màu của nước

4

NGUYÊN TẮC CỦA QUÁ TRÌNH KEO TỤ TẠO BÔNG

- Làm mất tính ổn định của các hệ keo thiên nhiên.

- Tạo ra hệ keo mới có khả năng kết hợp tạo thành những bông cặn lớn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, được loại bỏ bằng phương pháp lắng hoặc lọc

5

SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ KEO

- Keo kị nước (hydropholic): không tan, phân chia thành các hạt nhỏ, không ngậm dầu, nước

Ví dụ : các kim loại như vàng, bạc, silic…

- Keo ưa nước (hydrophilic): có khả năng hấp phụ các phân từ nước

Ví dụ : vi trùng, polyme hòa tan…

CÁC CHẤT KEO TỤ THƯỜNG DÙNG

Trên thực tế người ta thường dùng các chất keo tụ sau: Al2(SO4)3.18H2O, Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O… Tùy thuộc vào các tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH và thành phần muối trong nước mà chọn chất keo cho phù hợp

6

CẤU TẠO CỦA HẠT KEO

7

QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC

Qúa trình làm sạch nước thải bằng keo tụ gồm các giai đoạn : định lượng, khuấy trộn hóa chất với nước thải, tạo thành bông keo và lắng bông keo xuống đấy

Sơ đồ thiết bị làm sach nước bằng keo tụ tạo bông

1 Bể chứa chuẩn bị dung dịch

CÁC BỂ THƯỜNG DÙNG TRONG KẾT TỦA TẠO BÔNG

Bể phản ứng xoáy hình phễu trong bể nhỏ, dung tích bể nhỏ Hiệu quả cao, tổn thất áp lực

(thời gian lưu nước ngắn)

Khó tính cấu tạo của bộ phận thu nước trên bề mặt theo yêu cầu: thu nước đều và không phá

vỡ bông cặn, khó xây dựng khi

dung tích lớn

Bể phản ứng kiểu vách ngăn. Đơn giản trong xây dựng, dễ lắp ráp vận hành vách ngăn, bể phải đủ chiều cao Khối lượng xây lớn do nhiều

hoặc dài để thỏa mãn tổn thất

áp lực trong bể

Bể phản ứng có lớp cặn lơ lững giản, không cần máy móc cơ Hiệu quả cao, cấu tạo đơn

khí, không tốn chiều cao xây

dựng

Khởi động chậm, lớp cặn thường hình thành và làm việc hiệu quả sau 3-4 giờ làm việc

Bể phản ứng cơ

khí. Có khả năng điều chình cường độ khuấy trộn theo ý muốn chính xác và vận hành phức tạp, Cần máy móc, thiết bị cơ khí

thường dùng cho các nhà máy

có công suất lớn

9

2 PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI

­  Ph ng  pháp  tuy n  n i  th ng  đ c  s   ươ ể ổ ườ ượ ử

d ng đ  tách các t p ch t r n không tan ho c  ụ ể ạ ấ ắ ặ tan ho c l ng có t  tr ng nh  h n t  tr ng c a  ặ ỏ ỉ ọ ỏ ơ ỉ ọ ủ

ch t  l ng  làm  n n.  N u  s   khác  nhau  v   t   ấ ỏ ề ế ự ề ỉ

tr ng đ  đ  tách, g i là tuy n n i t  nhiên.  ọ ủ ể ọ ể ổ ự

­ Trong x  lý ch t th i tuy n n i th ng đ c  ử ấ ả ể ổ ườ ượ

s   d ng  đ   kh   các  ch t  l   l ng  và  nén  bùn  ử ụ ẻ ử ấ ơ ử

c n.  u  đi m  c a  ph ng  pháp  này  so  v i  ặ Ư ể ủ ươ ớ

ph ng pháp l ng là có th  kh  hoàn toàn các  ươ ắ ể ử

h t nh  nh , l ng ch m trong th i gian ng n.  ạ ỏ ẹ ắ ậ ờ ắ Khi  các  h t  đã  n i  lên  b   m t,  chúng  có  th   ạ ổ ề ặ ể

đ c thu gom b ng b  ph n v t b t.  ượ ằ ộ ậ ớ ọ

10

CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI

- Sự lôi cuốn các hạt lơ lững lên bề mặt các bọt khí phân tán nhỏ

- Các bọt khí kết dính với các hạt lơ lững trong nước

- Khi lực nổi của tập hợp này đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên mặt nước

11

Ưu điểm

- Hoạt động liên tục.

- Phạm vi ứng dụng rộng rãi.

- Chi phí đầu tư và vận hành không lớn, thiết bị đơn giản.

- Vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn và tạp chất.

- Tuyển nổi kèm theo sự thổi khí, làm giảm nồng

độ chất hoạt động bề mặt

và các chất dễ bị oxi hóa

Nhược điểm

- Trọng lượng của các hạt không được lớn, kích thước của các hạt khoảng 0,2- 1,5mm.

- Tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bọt khí nên đòi hỏi kích thước bọt khí ổn định

12

PHÂN LOẠI

Tuy n n i phân tán không khí b ng thi t b  c  h c:  ể ổ ằ ế ị ơ ọ Các tr m tuy n  ạ ể

n i v i phân tán không khí b ng thi t b  c  h c (tuabin h ng tr c) đ c  ổ ớ ằ ế ị ơ ọ ướ ụ ượ

s  d ng r ng rãi trong lĩnh v c khai khoáng cũng nh  trong lĩnh v c x  lý  ử ụ ộ ự ư ự ử

n c th i. Các thi t b  ki u này cho phép t o b t khí khá nh   ướ ả ế ị ể ạ ọ ỏ

Tuy n n i phân tán không khí b ng máy b m khí nén (qua các vòi  ể ổ ằ ơ phun, qua các t m x p) :  ấ ố

+ Tuy n n i phân tán không khí qua các vòi phun  ể ổ : Th ng đ c s   ườ ượ ử

d ng đ  x  lý n c th i ch a các t p ch t tan d  ăn mòn v t li u ch  t o  ụ ể ử ướ ả ứ ạ ấ ễ ậ ệ ế ạ các thi t b  c  gi i (b m, tuabin) v i các chi ti t chuy n đ ng ế ị ơ ớ ơ ớ ế ể ộ

+ Tuy n n i phân tán không khí qua t m x p, ch p x p ể ổ ấ ố ụ ố

 Tuy n n i không khí qua t m x p, ch p hút có  u đi m so v i các bi n  ể ổ ấ ố ụ ư ể ớ ệ pháp tuy n n i khác , c u t o các ngăn tuy n n i gi ng nh  c u t o c a  ể ổ ấ ạ ể ổ ố ư ấ ạ ủ aeroten, ít t n đi n năng, không c n thi t b  c  gi i ph c t p, r t có l i  ố ệ ầ ế ị ơ ớ ứ ạ ấ ợ khi x  lý n c th i có tính xâm th c cao ử ướ ả ự

 Khuy t đi m c a bi n pháp tuy n n i này là : các l  c a các t m x p,  ế ể ủ ệ ể ổ ỗ ủ ấ ố

ch p x p ch ng b  t t làm tăng t n th t áp l c, khó ch n v t li u x p  ụ ố ố ị ắ ổ ấ ự ọ ậ ệ ố đáp  ng yêu c u v  kích th t các b t khí ứ ầ ề ướ ọ

13

PHÂN LOẠI

Tuy n n i v i tách không khí t  n ể ổ ớ ừ ướ c (tuy n n i chân không ; tuy n  ể ổ ể

n i không áp; tuy n n i có áp ho c b m h n h p khí n ổ ể ổ ặ ơ ỗ ợ ướ c): Bi n  ệ pháp này đ c s  d ng r ng rãi v i n c th i ch a ch t b n kích th t nh   ượ ử ụ ộ ớ ướ ả ứ ấ ẩ ướ ỏ

vì nó cho phép t o b t khí r t nh  Th c ch t c a bi n pháp này là t o ra  ạ ọ ấ ỏ ự ấ ủ ệ ạ

m t dung d ch (n c th i) bão hoà không khí. Sau đó không khí t  tách ra  ộ ị ướ ả ự

kh i dung d ch   d ng các b t khí c c nh  Khí các b t khí này n i lên b   ỏ ị ở ạ ọ ự ỏ ọ ổ ề

m t s  kéo theo các ch t b n. Tuy n n i v i tách không khí t  n c phân  ặ ẽ ấ ẩ ể ổ ớ ừ ướ

bi t thành : tuy n n i chân không, tuy n n i không áp, tuy n n i có áp  ệ ể ổ ể ổ ể ồ

ho c b m h n h p khí ­ n c ặ ơ ỗ ợ ướ

Tuy n n i đi n, tuy n n i sinh h c và hoá h c:  ể ổ ệ ể ổ ọ ọ

+Tuy n n i đi n:  ể ổ ệ Khi dòng đi n m t chi u đi qua n c th i,   m t trong  ệ ộ ề ướ ả ở ộ các đi n c c (catot)s  t o ra khí hydro. K t qu  n c th i đ c bão hoà b i  ệ ự ẽ ạ ế ả ướ ả ượ ở các b t khí và khi n i lên kéo theo các ch t b n không tan t o thành váng  ọ ổ ấ ẩ ạ

b t b  m t. Ngoài ra n u trong n c th i ch a các ch t b n khác là các ch t  ọ ề ặ ế ướ ả ứ ấ ẩ ấ

đi n phân thì khi dòng đi n đi qua s  làm thay đ i thành ph n hoá h c và  ệ ệ ẽ ổ ầ ọ tính ch t c a n c, tr ng thái các ch t không tan do có các quá trình đi n  ấ ủ ướ ạ ấ ệ

ly, phân c c, đi n chuy n và oxy hoá kh  xãy ra ự ệ ể ử

C ng đ  c a các quá trình này ph  thu c vào các y u t  : Thành ph n hoá  ườ ộ ủ ụ ộ ế ố ầ

h c n c th i ,v t li u các đi n c c (tan ho c không tan)  Các thông s  c a  ọ ướ ả ậ ệ ệ ự ặ ố ủ dòng đi n : đi n th , c ng đ , đi n tr  su t.  ệ ệ ế ườ ộ ệ ở ấ

+Tuy n n i sinh h c và hoá h c ể ổ ọ ọ

14

3 PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ

- Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại chất bẩn khác nhau Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể

xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc qua các biện pháp xử lý hoá học

- Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa hai pha gọi là hiện tượng hấp phụ Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa hai pha lỏng và khí, giữa pha lỏng và pha rắn

15

CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ.

- Hấp phụ chất bẩn hoà tan là kết quả của sự di chuyển phân tử của những chất đó từ nước vào bề mặt chất hấp phụ dưới tác dụng của trường lực bề mặt Trường lực bề mặt gồm có hai dạng :

• Hyđrat hoá các phân tử chất tan, tức là tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất rắn hoà tan với những phân tử nước

• Tác dụng tương hỗ giữa các phân tử chất bẩn bị hấp phụ với các phân tử trên bề mặt chất rắn

- Khi xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ thì đầu tiên sẽ loại được các phân tử của các chất không phân ly thành ion rồi sau đó mới loại được các chất phân ly

- Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ Nhiệt độ thấp quá trình hấp phụ xãy ra mạnh nhưng nếu quá cao thì có thể diễn ra quá trình khứ hấp phụ

 Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phục hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết

16

CHẤT HẤP PHỤ THƯỜNG DÙNG.

Nh ng ch t h p ph  có th  là : than ho t tính, ữ ấ ấ ụ ể ạsilicagel, nh a t ng h p có kh  năng trao đ i ion, ự ổ ợ ả ổcacbon sunfua, than nâu, than bùn, than c c, đôlômit, ốcao lanh, tro và các dung d ch h p ph  l ng. Bông c n ị ấ ụ ỏ ặ

c a nh ng ch t keo t  (hydroxit c a kim lo i) và bùn ủ ữ ấ ụ ủ ạ

ho t tính t  b  aeroten cũng có kh  năng h p ph ạ ừ ể ả ấ ụ

17

PHÂN LOẠI

H p ph  trong đi u ki n tĩnh ấ ụ ề ệ : Là không cho s  chuy n d ch t ng  ự ể ị ươ

đ i c a phân t  n c so v i phân t  ch t h p ph  mà chúng cùng  ố ủ ử ướ ớ ử ấ ấ ụ chuy n đ ng v i nhau ể ộ ớ

H p ph  trong đi u ki n đ ng:  ấ ụ ề ệ ộ Là s  chuy n đ ng t ng đ i c a  ự ể ộ ươ ố ủ phân t  n c so v i phân t  ch t h p ph  H p ph  trong đi u ki n  ử ướ ớ ử ấ ấ ụ ấ ụ ề ệ

đ ng là m t quá trình di n ra khi cho n c th i l c qua l p v t li u l c  ộ ộ ễ ướ ả ọ ớ ậ ệ ọ

h p ph  Thi t b  đ  th c hi n quá trình đó g i là thùng l c h p ph   ấ ụ ế ị ể ự ệ ọ ọ ấ ụ hay còn g i là tháp h p ph   ọ ấ ụ

18

4 PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION

­  Ph ng  pháp  trao  đ i  ion  đ c  ng  d ng  đ   ươ ổ ượ ứ ụ ể

x   lý  n c  th i  kh i  các  kim  lo i  nh   Zn,  Cu,  ử ứơ ả ỏ ạ ư

Ni,  Pb,  Hg,  Cd,  Mn,…  cũng  nh   các  h p  ch t  ư ợ ấ

c a Asen, Photpho, Xyanua và ch t phóng x   ủ ấ ạ

­  Ph ng  pháp  này  cho  phép  thu  h i  các  kim  ươ ồ

lo i có giá tr  và đ t đ c m c đ  x  lý cao. Vì  ạ ị ạ ượ ứ ộ ử

v y nó là ph ng pháp đ   ng d ng r ng rãi đ   ậ ươ ể ứ ụ ộ ể tách mu i trong x  lý n c c p và n c th i ố ử ướ ấ ứơ ả

19

CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI ION.

C  ch  trao đ i ion có th  g m nh ng giai đo n sau: ơ ế ổ ể ồ ữ ạ

  Di chuy n ion A t  nhân c a dòng ch t th i l ng t i b  m t c a  ể ừ ủ ấ ả ỏ ớ ề ặ ủ

l p biên gi i màng ch t l ng bao quanh h t trao đ i ion ớ ớ ấ ỏ ạ ổ

  Khu ch tán l p ion qua l p biên gi i ế ớ ớ ớ

  Chuy n ion đã qua biên gi i phân pha và h t nh a trao đ i ể ớ ạ ự ổ

  Khu ch tán ion A bên trong h t nh a trao đ i t i các nhóm ch c  ế ạ ự ổ ớ ứ năng trao đ i ion ổ

  Ph n  ng hoá h c trao đ i ion A và B ả ứ ọ ổ

  Khu ch tán ion B bên trong h t trao  đ i ion t i biên gi i phân  ế ạ ổ ớ ớ pha.

   Chuy n  các  ion  B  qua  biên  gi i  phân  pha    b   m t  trong  c a  ể ớ ở ề ặ ủ màng ch t l ng ấ ỏ

  Khu ch tán các ion B qua màng ế

  Khu ch tán các ion B vào nhân dòng ch t l ng ế ấ ỏ

20

CÁC CHẤT TRAO ĐỔI ION THƯỜNG DÙNG

 Các chất chứa nhôm silicat loại : Na2O.Al2O3.nSiO2.mH2O.

 Các chất florua apatit [Ca5(PO4)3]F và hydroxyt apatit [Ca5(PO4)3]OH

 Các chất có nguồn gốc từ các chất vô cơ tổng hợp gồm silicagel, permutit (chất làm mềm nước) ,

 Các chất trao đổi ion hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên gồm axut humic của đất (chất mùn) và than đá, chúng mang tính axit yếu.

 Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợp là các nhựa có bề mặt riêng lớn, chúng là những hợp chất cao phân tử.

21

5 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY

- Trong hỗn hợp hai chất lỏng không hoà tan lẫn nhau, bất kỳ một chất thứ ba nào khác sẽ hoà tan trong hai chất lỏng trên theo quy luật phân bố Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói

và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch Phương pháp tách chất bẩn hoà tan như vậy gọi là phương pháp trích ly

- Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi

22

KỸ THUẬT TRÍCH LY

- Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau : cho dung môi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng Tiếp đó cho qua bể lắng Do sự chênh lệch về trọng lượng riêng nên hỗn hợp sẽ phân ra hai lớp và dễ tách biệt chúng ra bằng phương pháp cơ học

- Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải thì phải trích ly nhiều lần Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải thì dẫn nước thải từ trên xuống

và dung môi từ dưới lên Ngược lại nếu dung môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dưới lên, dung môi từ trên xuống

23

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Kỹ thuật xử lý nước thải PGS-TS: Trịnh Lê Hùng NXB Giao Dục

[2] Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp Nguyễn Văn Phước và Dương Thị Thanh Phượng NXB Đại học Quốc gia

[3] GT Công nghệ xử lý nước thải Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga NXB Khoa học và kỹ thuật Năm 2002

[4] Bài giảng môn Kỹ thuật môi trường Bùi Thu Hà Đại học Tôn Đức Thắng

26

Thank you for listening

27