2. Cực Anôt 3. Cực Canh 4. Màng ngăn
Hình 9. 1. Phương pháp oxy hoá quật và khử canh (Bình điện phân)
Bình điện phân
Theo sơ đồ trong bình điện phân chứa nước cần xử lý, ở anot các ion nhường
điện tử, nghĩa là xảy ra phản ứng oxy hoá điện hóa, ở catot các ion nhận điện tử nghĩa là xảy ra phản ứng khử điện hoá. Quá trình này dùng để xử lý nước thải chứa các hợp chất hòa tan như cyanua, amin, rượu, các hợp chất nitơ, sunfua và các ion kim loại nặng. Sau khi oxy hóa khử điện hoá, các chất trong nước thải được được phân hủy hoàn toàn thành CO2, NH3, H2O hoặc tạo thành những chất đơn giản và không độc có thể tách bằng phương pháp khác.
Thí dụ: Xử lý hợp chất cyanua trong nước thải, người ta đưa nước thải qua bình
điện phân. Quá trình oxy hoá atốt của cyanua xảy ra theo phản ứng:
Sau đó: 2CNO-+ 4OH- - 6e = 2CO2 + N2+ 2H2O
Phương pháp trao đổi ion
Phương pháp này được ứng dụng truyền thống để làm mềm nước (xử lý nước cứng) và ngày càng được ứng dụng để xử lý các chất vô cơ hoà tan trong nước thải và giảm khó khăn trong việc cấp nước nội bộ và ngay cả trong việc xử lý nước thải, thu hồi lại các kim loại.
Ví dụ về xử lý nước thải bằng phương pháp trao đổi ion là việc xử lý nước thải của quá trình mạ kim loại. Trong nước thải chứa ion crommat (CrO4-2), đồng (Cu+2), kẽm (Zn) niken (Ni+2)... Như vậy quá trình xử lý sẽ gồm hai giai đoạn: xử lý các cation bằng trao đổi cation và xử lý anion bằng trao đổi anion.
9.2. XỬ LÍ CÁC CHẤT HỮU CƠ
Khi khử các chất rắn hữu cơ hoà tan chứa trong nước thải, nhờ hoạt động của vi sinh vật có hai hiện tượng cơ bản xảy ra:
Các vi sinh vật sử dụng oxy để tổng hợp năng lượng và tế bào mới. Các vi sinh vật thể tự oxy hóa khối xe11ulo của chính cơ thể mình.
Chất hữu cơ+ O2+ NH3→ Tế bào mới + CO2+ H2O Tế bào + O2→ CO2+ H2O + NH3
Quá trình phân huỷ BOD từ bùn sinh học có thể xảy ra theo hai giai đoạn: Giai đoạn đầu: Hiệu quả xử lý cao về chất lơ lửng, keo và màu.
Giai đoạn tiếp theo: Phân hủy các chất hòa tan BOD xảy ra với tốc độ chậm. Phụ thuộc vào tính chất lý học, hoá học của các chất hữu cơ mà cơ chế phân huỷ
BOD ban đầu có thể là một hoặc một số cơ chế sau đây:
1 Phân huỷ các chất rắn nhờ hoạt động của màng tụ sinh học. Sự phân huỷ này xảy ra nhanh và phụ thuộc vào sự khuấy trộn giữa chất thải với bùn.
2. Phân hủy các chất dạng keo nhờ khả năng hấp thụ lý- hoá học của các màng tụ
sinh học.
3. Hấp thụ sinh học các chất hữu cơ hoà tan nhờ hoạt động của vi sinh vật.
Hiện tại vẫn còn những tranh luận cho rằng sự phân huỷ này là kết quả tham gia của các tổ hợp men hay là do sự tham gia hoạt động của vi sinh vật hoặc cũng có thể đây là kết quả của hai loại hoạt động trên.
Ba cơ chế trên được hình thành ngay từ khi có sự tiếp xúc giữa bùn và các chất thải. Những chất thải lắng đọng và keo cần thiết được phân ly thành các chất có phân tử lượng nhỏ để tế bào dễ tổng hợp. Thời gian để xảy ra quá trình này trước tiên phụ
thuộc vào nồng độ các chất bùn hoạt hoá và đặc điểm cụ thể của các chất hữu cơ. Khi có sự thông khí liên tục thì quá trình phân huỷ các chất hữu cơ nói chung sẽ
xảy ra nhanh hơn. Tốc độ phát triển của tế bào sẽ giảm đi cùng với sự giảm nồng độ
BOD còn lại trong nước thải. Khi tốc độ phân huỷ bắt đầu giảm, trong bùn bắt đầu chứa các chất hữu cơ cacbon không bị đồng hoá. Trong khi đó, mức phân huỷđã giảm nhưng cường độ của quá trình hoạt động tổng hợp vẫn liên tục tăng tới mức cực đại cho tới khi hàm lượng cacbon trong tế bào bị giảm đi do chuyển thành xe11ulo.
9.3. XỬ LÍ VÀ THẢI BÙN
Để thiết kế các thiết bị xử lý và thải bùn, những điều cần biết là: Nguồn gốc bùn (loại bùn) và bùn sinh ra từ quá trình nào? Các thông số đặc trưng của bùn: nồng độ x, khối lượng riêng p, trở lực riêng khi lọc r, nhiệt trị Q, thành phần hoá học (C, N, P, K, kim loại...) vi sinh vật gây bệnh.
Lượng bùn: đây là thông số cần thiết để thiết kế các thiết bị xử lý và thải bùn. Lượng chất rắn ởđầu vào nhà máy xử lý nước hàng ngày thay đổi trong giới hạn rộng.
Đểđảm bảo khả năng xử lý nước của nhà máy cần xem xét các yếu tố dưới đây:
+ Tốc độ tạo bùn trung bình và lớn nhất.
+ Tiềm năng về thể tích chứa của nhà máy.
Các quá trình xử lý nước thải dân dụng và nước thải công nghiệp đều dẫn đến việc tách các chất gây ô nhiễm và chuyển chúng sang pha có thể tích nhỏ hơn.
Các quá trình thường được áp dụng là tách pha rắn ra khỏi nước thải bằng lắng, gạn, tuyển nổi, lọc.
Dùng các quá trình hóa học để tách các chất gây ô nhiễm ở dạng keo tụ, tạo bông, kết tủa. Dùng các quá trình sinh học để phân huỷ các chất hữu cơ gây ô nhiễm (hiếu khí, yếm khí).
Như vậy sau quá trình xử lý và làm sạch nước thải, nước đã qua xử lý được quay trở lại môi trường để sử dụng lại còn bùn tạo thành sẽđược thải đi.
Thông thường ta có: (V bùn / V nước thải) x 100% < 1%.
Tuy nhiên, việc xử lý và thải bùn rất khó do lượng bùn lớn, thành phần khác nhau, độ ẩm cao và bùn rất khó lọc. Các nghiên cứu cho thấy giá thành xử lý và thải bùn chiếm khoảng 25 - 50% tổng giá thành quản lý chất thải.
Sơđồ công nghệ xử lý bùn:
Có nhiều sơđồ công nghệ xử lý bùn, việc chọn sơđồ nào tuỳ thuộc vào các yếu tố sau:
- Giá thành xử lý.
- Đảm bảo tiêu chuẩn môi trường.
Hình 9.2. Sơđồ dây chuyền công nghệ xử lý bùn
Trong công nghệ xử lý và thải bùn có các quá trình cơ bản: 1. Điều hoà (conditioning)
2. Làm đặc (thickening) 3. Tách nước (dewatering)
4. Chuyển hóa (conversion)
- Phân hủy yếm khí (anaerobic digestion)
- Phân hủy hiếu khí (aerobic digestion
- Đốt (combustion)
- Ổn định bằng vôi (lime stabilization)
- Tẩy trùng bằng clo (disinfection Cl2)
5. Vận chuyển (transportation).
6. Thải bùn (ultimate disposal).
Xử lý bùn có hai hương sau:
- Tái sử dụng phần dinh dưỡng và chất hữu cơ có trong bùn: Khi đó sẽ ổn định bùn, loại trừ vi sinh vật gây bệnh, phân huỷ chất hữu cơđộc.
- Thải bỏ: Xử lý sơ bộ để giảm thể tích bùn rồi thải bỏ. Các vật liệu chứa trong bùn có thể thải vào: không khí, nước và đất.
Các phương án xử lý bùn