V. Phạm vi nghiên cứu
2.4.1.7Tuyển nổi, vớt dầu mỡ
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất( ở dạng hạt rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp quá trình này cũng được dùng để tách các chất hịa tan như các chất hoạt động bề mặt. Quá trình như vậy được gọi là quá trình tách hay làm đặc bọt.
Trong xử lý nước thải về nguyên tắc tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ( thường là khơng khí) vào trong pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo các hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Bảng 2.7: Ứng dụng các cơng trình cơ học trong xử lý nước thải
Các cơng trình Ứng dụng
Lưới chắn rác Tách các chất rắn thơ và cĩ thể lắng.
Nghiền rác Nghiền các chất rắn thơ đến kích thước nhỏ hơn đồng nhất
Bể điều hịa Điều hịa lưu lượng và tải trọng BOD và SS Lắng Tách các cặn lắng và nén bùn
Lọc Tách các hạt cặn lơ lửng cịn lại sau xử lý sinh học và hĩa học
Màng lọc Tương tự như quá trình lọc, tách tảo từ nước thải sau hồ ổn định
Vận chuyển khí Bổ sung và tách khí Bay hơi và bay
khí
Bay hơi các hợp chất hữu cơ bay hơi từ nước thải Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học:
Cĩ thể loại bỏ được đến 60% tạp chất khơng hồ tan cĩ trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất cơng tác của các cơng trình xử lý cơ học
cĩ thể dùng biện pháp làm thống sơ bộ, thống giĩ đơng tụ sinh học, hiệu quả xử lý cĩ thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40- 50% theo BOD.
Trong số các cơng trình xử lý cơ học cĩ thể kể đến bể tự hoại, bể lắng hai vỏ, bể lắng trong cĩ ngăn phân huỷ là những cơng trình vừa để lắng vừa để phân huỷ cặn lắng.
2.4.2 Xử lý bằng phương pháp hố học
Phương pháp này dùng để thu hồi các chất quý hoặc để khử các chất độc hoặc các chất ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hố sau này. Cơ sở của phương pháp hố học là các phản ứng hố học, các quá trình lý hố diễn ra giữa chất bẩn với hố chất cho thêm vào, những phản ứng diễn ra cĩ thể là phản ứng oxy hố khử, các phản ứng tạo chất độc hại, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân huỷ chất độc hại. Các phương pháp hố học là oxy hố, trung hồ và keo tụ. Thơng thường đi đơi với trung hồ cĩ kèm theo quá trình keo tụ và những hiện tượng vật lý khác.
2.4.2.1 Phương pháp Ozon hố cũng thuộc loại phương pháp hố học.
Đĩ là phương pháp xử lý nước thải cĩ chứa các chất bẩn hữu cơ dạng hồ tan và keo bằng Ozon. Đặc tính của Ozon là khả năng oxy hố rất cao, dễ dàng nhường oxy nguyên tử hoạt tính cho các tạp chất hữu cơ.
2.4.2.2 Phương pháp trung hồ:
Nước thải chứa các axít vơ cơ hoặc kiềm cần được trung hồ đưa pH về khoảng 6.5 đến 8.5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho cơng nghệ xử lý tiếp theo.
Trung hồ nước thải cĩ thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau: • Trộn lẫn nước thải axít với nước thải kiềm
• Bổ sung các tác nhân hố học
• Hấp thụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nước axít.
Việc lựa chọn phương pháp trung hồ là tuỳ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn cĩ và giá thành của các tác nhân này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại là lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình.
2.4.2.3 Phương pháp oxy hố- khử
Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ơ nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hố học, do đĩ quá trình oxy hố hố học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ơ nhiễm bẩn trong nước thải khơng thể tách bằng những phương pháp khác. Thường sử dụng các chất oxy hố như: Clo khí và lỏng, nước Javen NaOCl, Kalipermangnat KMnO4, Hypocloric Canxi Ca(ClO2), H2O2, Ozon…
2.4.2.4 Khử trùng nước thải
Sau khi xử lý sinh học, phần lớn vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt. Khi xử lý trong các cơng trình sinh học nhân tạo( Aerophin và Aerotank) số lượng vi khuẩn giảm xuống cịn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc cịn 1- 2%. Nhưng để tiêu diệt tồn bộ vi khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hố, Ozon hố, điện phân, tia cực tím…
2.4.2.5 Phương pháp Chlor hố: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vơi. Lượng Chlor hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hồn tồn. Chlor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hố chất là 30 phút trước khi thải nước ra nguồn. Hệ thống Chlor hố nước thải Chlor hơi bao gồm thiết bị Chlorator, máng trộn và bể tiếp xúc. Chlorator phục vụ cho mục đích
chuyển hố Clor hơi thành dung dịch Chlor trước khi hịa trộn với nước thải và được chia thành 2 nhĩm: nhĩm chân khơng và nhĩm áp lực. Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần phải cĩ kho cất giữ các balon này. Phương pháp dùng Chlor hơi ít được dung phổ biến.
2.4.2.6 Phương pháp Chlor hố nước thải bằng Clorua vơi:
Aùp dụng cho trạm xử lý nước thải cĩ cơng suất dưới 1000m3/ngđ. Các cơng trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hồ trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vơi, thiết bị định lượng máng trộn và bể tiếp xúc.
Với Clorua vơi được hồ trộn sơ bộ tại thùng hồ trộn cho đến dung dịch 10- 15% sau đĩ chuyển qua thùng dung dịch. Bơm định lượng sẽ đưa dung dịch Clorua vơi với liều lượng nhất định đi hồ trộn vào nước thải. Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vơi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện.
2.4.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp hố lý
2.4.3.1 Phương pháp keo tụ
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đơng tụ, khi keo tụ thì sự kết hợp diễn ra khơng chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà cịn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng.
Sự keo tụ được tiến hành nhằm thúc đẩy quá trình tạo bơng hydroxyt nhơm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đơng tụ, giảm thời gian đơng tụ và tăng vận tốc lắng.
Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau: hấp phụ phân tử chất keo trên bề mặt hạt keo, tạo thành mạng lưới phân tử chất keo tụ. Sự dính lại các hạt keo do lực nay Vanderwall. Dưới tác động của các chất keo tụ giữa
các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều, cĩ khả năng tách nhanh và hồn tồn ra khỏi nước.
Chất keo tụ thường dùng cĩ thể là các hợp chất tự nhiên và tổng hợp, chất keo tụ tự nhiên như tinh bột, este, xenlulozơ, dectrin ( C6H10O5)n và dioxyt silic hoạt tính ( xSiO2.yH2O).
2.4.3.2 Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ( ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là cĩ thể khử được hồn tồn các hạt nhỏ và nhẹ, lắng chậm trong một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng ta cĩ thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ ( thường là khơng khí) vào trong pha lỏng. Các khí đĩ kết dính với các hạt và khi lực nổi của tập hợp các bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đĩ chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
2.4.3.3 Phương pháp hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hồ tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải cĩ chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đĩ. Những chất này khơng phân huỷ bằng con đường sinh học và thường cĩ độc tính cao. Nếu các chất cần khử bị hấp phụ tốt và chi phí riêng cho lượng chất hấp phụ khơng lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lý hơn cả.
Các chất hấp phụ thường được sử dụng như: than hoạt tính, các chất tổng hợp và chất thải của vài ngành sản xuất được dùng làm chất hấp phụ ( tro, rỉ, mạt cưa…). Chất hấp phụ vơ cơ như đất sét, silicagen, keo nhơm và các chất hydroxit
kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn. Chất hấp phụ phổ biến nhất là than hoạt tính, nhưng chúng cần cĩ các tính chất xác định như: tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, cĩ lỗ xốp thơ để cĩ thể hấp phụ các phân tử hữu cơ lớn và phức tạp, cĩ khả năng phục hồi. Ngồi ra, than phải bền với nước và thấm nước nhanh. Quan trọng là than phải cĩ hoạt tính xúc tác thấp đối với phản ứng oxy hố bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải cĩ khả năng bị oxy hố và bị nhựa hố. Các chất hố nhựa bít kín lỗ xốp của than và cản trở việc tái sinh nĩ ở nhiệt độ thấp.
2.4.3.4 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình trong đĩ các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với ion cĩ cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với nhau. Các chất này gọi là các ionit ( chất trao đổi ion), chúng hồn tồn khơng tan trong nước.
Các chất cĩ khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit, những chất này mang tính axit. Các chất cĩ khả năng hút cácion âm gọi là anionit và chúng mang tính kiềm. Nếu như các ionit nào đĩ trao đổi cả cation và anion gọi là các ionit lưỡng tính.
Phương pháp trao đổi ion thường được ứng dụng để loại ra khỏi nước các kim loại như Zn, Cu, Cr, Ni, Pb, Hg, Mn…. Các hợp chất của Asen, photpho, Cyanua và các chất phĩng xạ.
Các chất trao đổi ion là các chất vơ cơ hoặc hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo. Các chất trao đổi ion vơ cơ tự nhiên gồm cĩ các zeolit, kim loại khống chất, đất sét, fenspat, chất mica khác nhau… vơ cơ tổng hợp gồm silicangen, pecmutit ( chất làm mềm nước), các oxy khĩ tan và hydroxyt của một số kim loại như nhơm, crơm, ziriconi… các chất trao đổi ion hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axít, các chất cĩ nguồn gốc tổng hợp là các nhựa cĩ bề mặt riêng lớn là những hợp nhất cao phân tử.
Màng được định nghĩa là một pha đĩng vai trị ngăn cách giữa các pha khác nhau. Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đĩ qua màng. Người ta thường dùng các kỹ thuật như: điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tụ khác.
Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu, dưới áp suất cao hơn áp suất thấm lọc. Màng lọc cho các phân tử dung mơi đi qua và giữ lại các chất hồ tan. Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường đươc sử dụng để tách dung dịch cĩ khối lượng phân tử trên 500 và cĩ áp suất thẩm thấu nhỏ ( ví dụ như vi khuẩn, tinh bột, protein, đất sét…). Cịn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu cĩ khối lượng phân tử thấp và cĩ áp suất cao.
2.4.3.6 Phương pháp điện hố
Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, cĩ thể áp dụng trong quá trình oxy hố dương cực, khử âm cực, đơng tụ điện và điện thẩm tích. Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi cho dịng điện 1 chiều đi qua nước thải.
Các phưqơng pháp điện hố giúp thu hồi các sản phẩm cĩ giá trị từ nước thải với sơ đồ cơng nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hố và khơng sử dụng tác nhân hố học.
Nhược điểm lớn của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hố cĩ thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.
Hiệu suất của phương pháp điên hố được đánh giá bằng một loạt các yếu tố như mật độ dịng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dịng, hiệu suất theo năng lượng.
Trích ly pha lỏng được ứng dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu, axit hữu cơ, các ion kim loại… phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ các chất thải lớn hơn 3- 4 g/l, vì khi đĩ giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình.
Làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly bao gồm 3 giai đoạn:
Giai đoạn thứ nhất: Trộn mạnh nước thải với chất trích ly ( dung mơi hữu cơ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng hình thành 2 pha lỏng. Một pha là chất trích với với chất được trích, cịn pha khác là nước thải và chất trích.
Giai đoạn thứ hai: Phân riêng hai pha lỏng nĩi trên.
Giai đoạn thứ ba: Tái sinh chất trích ly.
2.4.4 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học
Trong nhiều biện pháp xử lý nước thải thì biện pháp sinh học được quan tâm nhiều nhất và cũng cho hiệu quả cao nhất. So vớibiện pháp vật lý, hố học, biện pháp sinh học chiếm vai trị quan trọng về quy mơ cũng như giá thành đầu tư do chi phí cho 1 đơn vị khối lượng chất khử là ít nhất. Đặc biệt xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học sẽ khơng gây ơ nhiễm, tái ơ nhiễm mơi trường, một nhược điểm mà phương pháp hố học hay mắc phải.
Biện pháp sinh học là sử dụng đặc điểm rất quý của vi sinh vật, đặc điểm này đã thu hút và thuyết phục các nhà khoa học, các nhà đầu tư và các nhà sản xuất. Khả năng đồng hố được nhiều nguồn cơ chất khác nhau của vi sinh vật từ tinh bột, xenlulozo, cả các nguồn dầu mỡ và dẫn xuất của nĩ đến các hợp chất cao phân tử như protein, lipit, các kim loại nặng như chì, thuỷ ngân, asen.
Thực chất của phương pháp sinh học là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật ( sử dụng nguồn dinh dưỡng và năng lượng) để biến đổi các hợp chất hữu cơ cao phân tử trong nước thải thành hợp chất đơn giản hơn. Trong quá trình dinh dưỡng
này vi sinh vật sẽ nhận được các chất làm nguyên liệu để xây doing cơ thể do vây sinh khối vi sinh vật tăng lên.