Các phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hố học bao gồm: đơng tụ (keo tụ), khử trùng, oxi hố.
a) Đơng tụ
Là quá trình thơ hố các hạt phân tán và nhũ tương bằng chất đơng tụ để tách chúng ra khỏi nguồn nước.
Nguyên tắc:
Tách các hợp chất lơ lửng bằng các hợp chất cao phân tư (chất keo tụ) thúc đẩy quá trình tạo bơng hydroxit kim loại tích điện dương hút các hạt keo và các hạt lơ lửng tích điện âm => tăng vận tốc lắng của các bơng, giảm chất đơng tụ, giảm thời gian đơng tụ. Chất đơng tụ là hợp chất tự nhiên và tổng hợp:
- Hợp chất tự nhiên bao gồm: tinh bột, este, xenlulơ, dectrin ((C6H10O5 - )n , chất keo tụ vơ cơ là: dioxit silic đã hoạt hố (xSiO2.yH2O)
- Chất keo tụ tổng hợp bao gồm: [-CH2-CH-CONH2]n , poliacrilamic kỹ thuật (PAA), PAA hydrat hố.
- Phế thải: chứa nhơm, sắt, xỉ.
tụ – keo tụ, tính chất nước thải, điều kiện trộn phối.
Chất keo thụ thường được sử dụng trong xử lý nước thải cao su là là muối nhơm, muối sắt và hỗn hợp của chúng.
+Muối nhơm: Al2(SO4)3 . 18H2O; NaAlO2; Al2(OH)5Cl; KAl(SO4)2 .12H2O; NH4Al(SO4)2 .12H2O.
Các phản ứng tạo bơng tương ứng là:
- Dung dịch: Al2(SO4)3 50% hiệu quảở pH : 5 ÷ 7,5 Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2↔ 2Al(OH)3 +3 CaSO4 +6 CO2 - Dung dịch: NaAlO2 45% hiệu quảở pH : 9,3 ÷ 9,8 NaAlO2 + CO2 + H2O ↔ AL(OH)3 + Na2CO3
- Hỗn hợp Al2(SO4)3 50% và NaAlO2 45% pha trộn theo tỉ lệ 10:1 ÷ 20:1 tăng hiệu quả lắng trong, tăng khối lượng riêng và vận tốc lắng bơng cặn, khoảng pH rộng. Al2(SO4)3 + 6 NaAlO2 +12H2O ↔8Al(OH)3 +3 Na 2 SO4
- Al2(OH)5Cl áp dụng cho mơi trường cĩ tính kiềm yếu: 2Al2(OH)5Cl + Ca(HCO3)2↔4 Al(OH)3 + CaCl2 +2 CO2
+ Muối sắt: Fe2(SO4)3 .2H2O ; Fe2(SO4)3 .3H2O; FeSO4 .7H2O ; FeCl3( 10 ÷ 15% dung dịch)
Fe3+ : pH = 6÷9 Fe2+ : pH > 9,5
Các phản ứng tạo bơng:
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2↔ Fe2(OH)3 + 3CaSO4 Fe2(SO4)3 +6 H2O ↔ 2Fe(OH)3 + 3 H2SO4 FeCl3 + 3 H2O ↔ Fe(OH)3 + 3 HCl
2FeCl3 + 3 Ca(OH)2 ↔ 2Fe(OH)3 + 3 CaCl2
Đơng tụ nước thải cao su bằng hố chất:
Các hạt cao su mang điện tích âm sẽ bị trung hồ và kết dính lại bởi hố chất. Các hạt cĩ kích thước càng lớn thì vận tốc đẩy nổi càng lớn và hạt cao su sẽ di chuyển lên bề mặt nhanh hơn.
Hố chất thường sử dụng trong đơng tụ cao su là H2SO4 , do giá thành rẻ và nồng độđậm đặc cao. Ngồi ra cịn sử dụng CH3COOH và HCHO.
Phương pháp này sử dụng dành cho nước thải cĩ hàm lượng cao su cao (COD > 10.000 mg/l ).
Đơng tụ nước thải cao su tự nhiên:
Nước thải cao su trong điều kiện tự nhiên sẽ tự đơng tụ nhờ hoạt động của vi khuẩn.
Vi khuẩn cĩ vai trị phân huỷ màng protein bao quanh hạt cao su, khử cacboxy của axit caboxylic tạo ra gốc CO2.
Vi khuẩn phân huỷđường, chất béo, protein tạo thành axit, làm giảm pH của nước thải đến điểm đẳng diện.
Phương pháp này địi hỏi thời gian lưu nước lâu và thường tạo ra mùi hơi của H2S do vi khuẩn phân huỷ chất hữu cao tạo ra, thời gian lưu nước càng dài thì hiệu quả lắng càng cao.
Đơng tụ nước thải cao su bằng cách bổ sung vi sinh vật từ bùn tự hoại:
Sử dụng các vi sinh vật kị khí lên men axít để axit hố các hợp chất hữu cơ hồ tan trong nước thải, làm giảm pH của nước thải tạo ra các ion H+ đồng thời phá vỡ các lớp protein bao quanh hạt cao su.
Các ion H+ tạo ra làm nhiệm vụ trung hồ điện tích âm của các hạt cao su dạng keo với kích thước rất nhỏ trong nước thải. Khi được các ion H+ bám vào thì rào cản điện thế của các hạt cao su giảm xuống và các hạt cao su lúc này dễ kết dính lại với nhau tạo thành các hạt lớn hơn.
Vi sinh vật kị khí và tuỳ nghi trong bể gạn mủ thực hiện quá trình axit hố phân giải các chất hữu cơ dạng huyền phù và hồ tan các axit béo, sản phẩm cuối cùng tạo thành là CH4, CO2, H2O, . . .
Đơng tụ nước thải cao su bằng hố chất kết hợp với vi sinh
Sử dụng axít hạ pH của nước thải xuống dưới 6 để tạo mơi trường thích hợp cho vi khuẩn axit hố phát triển.
Sau đĩ bổ sung vi khuẩn từ bùn tự hoại để phân huỷ các chất hữu cơ, chuyển về dạng axit, hạ pH làm đơng tụ mủ cao su.
b) Khử trùng
Nước sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học cịn cĩ thể chứa khoảng 105-106 vi khuẩn trong 1 ml nước. Hầu hết các loại vi khuẩn cĩ trong nước thải khơng phải là vi trùng gây bệnh, nhưng khơng loại trừ khả năng tồn tại của chúng. Nếu xả nước thải ra nguồn cấp nước, hồ nuơi cá thì khả năng lan truyền bệnh sẽ rất lớn. Do vậy, cần phải cĩ biện pháp khử trùng nước thải trước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Các phương pháp khử trùng nước thải phổ biến hiện nay là:
Dùng clo hơi qua thiết bịđịnh lượng clo.
Dùng hypoclorit_canxi dạng bột Ca(ClO)2 hồ tan trong thùng dung dịch 3-5% rồi định lượng vào bể khử trùng.
Dùng hypoclorit_natri; nước javen (NaClO).
Dùng ozon được sản xuất từ khơng khí do máy tạo ozon tạo ra. Phương pháp này phỉ cần chi phí khá cao.
Dùng tia UV do đèn thủy ngân áp lực thấp sinh ra. Phương pháp này cũng cần phải lưu ý về tính kinh tế của nĩ.
Dùng clorua vơi, CaOCl2.
Trong các phương pháp trên thì phương pháp dùng Clo hơi và các hợp chất của Clo là được sử dụng phổ biến vì chúng được ngành cơng nghiệp dùng nhiều, cĩ sẵn với giá thành chấp nhận được và hiệu quả khử trùng cao nhưng cần phải cĩ thêm các cơng trình đơn vị như trạm cloratơ (khi dùng clo hơi), trạm clorua vơi (khi dùng clorua vơi), bể trộn, bể tiếp xúc. Tuy nhiên, những năm gần đây các nhà khoa học đã đưa ra khuyến cáo nên hạn chế dùng clo để khử trùng nước thải với lý do sau:
Lượng clo dư khoảng 0,5 mg/l trong nước thải đểđảm bảo an tồn và ổn định cho quá trình khử trùng sẽ gây hại đến cá và các vi sinh vật nước khác.
Clo kết hợp với hydro cacbon thành các chất cĩ hại cho mơi trường sống.
c) Oxy hĩa
Phương pháp oxy hố cĩ vai trị quan trọng trong xử lý nước thải và nước cấp tuy nhiên lại ít được ứng dụng trong xử lý nước thải chế biến cao su thiên nhiên, phương pháp này thường áp dụng cho xử lý bậc cao và khá tốn kém.
Cơ chế của phương pháp này là dưới tác dụng của chất oxy hố thì xảy ra đồng thời hai phản ứng hố học là phản ứng oxy hố và phản ứng khử, sau phản ứng thì chất oxi hố chất khử thay đổi trạng thái hố trị. Phần quan trọng của phản ứng oxi hố khử là sự tạo thành oxi nguyên tử từ các chất oxy hố:
O2→O
MnO4- + H2O →2 MnO2 + 3 O + 2OH-
Oxy nguyên tử tạo thành sẽ là tác nhân oxy hố các chất khử: CaHbOc + d O2→ a CO2 + (b/2) H2O
Các chất oxy hố thường được sử dụng trong xử lý nước thải là: O3 , H2O2 , MnO4- , ClO2- , Cl2 , HOCl và O2.