CHƯƠNG VII: THOÁI HOÁ VÀ ễ NHIỄM ĐẤT 1 Tổng quan về thoỏi hoỏ đất
2.3.3. Phương phỏp xử lý đất bằng tỏch chiết, phõn cấp cỡ hạt
• Nguyờn lý:
Việc tỏch/phõn cấp cỡ hạt của cỏc loại đất ụ nhiễm là phương phỏp xử lý mà cỏc chất ụ nhiễm phải được di dời từ đất, khi sử dụng cỏc tỏc nhõn tỏch lỏng.
• Hệ thống xử lý:
Đầu tiờn, đất cần làm sạch được sàng lọc để di chuyển cỏc phần tử lớn như cỏc mẩu gỗ, phần cũn lại của cõy, đỏ, chất rắn,… Đất trước khi xử lý được trộn kỹ với cỏc tỏc nhõn tỏch chiết. Như đó núi, mục đớch chớnh của bước này là để chuyển cỏc chuyển cỏc chất ụ nhiễm vào trong pha tỏch. Sau khi trộn, cỏc phõn tử sạch và cỏc tỏc nhõn tỏch chứa cỏc chất ụ nhiễm hoà tan và dạng hạt được tỏch rời riờng. Cú một số kỹ thuật xử lý thớch hợp cho bước này. Sau đú đất đó tỏch được rửa sạch bằng nước. Pha chiết tỏch trong bước tỏch gồm một số lượng nhỏ cỏc phõn tử đất đó tương đối sạch cú thể di dời vào bước thứ 2. Cuối cựng cỏc tỏc nhõn ụ nhiễm được làm sạch trong hệ thống thiết bị xử lý nước thải, một phần cỏc nhõn chiết tỏch này sẽ được sử được sử dụng lại.
Dựa vào sơ đồ cỏc bước phỏc hoạ trong hỡnh vẽ trờn, một vài thay đổi trong quỏ trỡnh tỏch/phõn cấp cho phộp phõn biệt giữa 2 nhúm cụng nghệ hoặc là dựa vào sự phõn cấp cỏc phõn tử cũng như quỏ trỡnh rửa. Hầu hết trong thực tế người ta sử dụng kết hợp cả 2 phương phỏp này. Nhúm phương phỏp thứ nhất sử dụng việc phõn cấp cỏc cỡ hạt để làm sạch đất. Việc phõn cấp (tỏch cú chọn lọc về kớch thước) chỳ trọng để di dời cỏc phõn tử đất lớn, tương đối sạch ra khỏi cỏc phần tử nhỏ ụ nhiễm như là cỏc hạt đất mà cỏc chất ụ nhiễm bị hấp phụ hoặc cỏc chất ụ nhiễm dạng nhỏ. Cỏc kỹ thuật phõn cấp cỏc hạt cần thiết là:
1. Hệ thống Hydro-xyclo: Việc tỏch cỏc hạt trong thiết bị này, dựa vào lực ly tõm. Phần bựn của cỏc phõn tử đất và cỏc phần tử bị ụ nhiễm thỡ được tỏch riờng đi vào một dũng chảy ở dưới cú chứa cỏc phần tử đất lớn hơn và cỏc phần tử đất nhỏ hơn đi vào dũng chảy phớa trờn. Để hệ thống cú thể hoạt động một cỏch hiệu quả, cỏc xyclo được sắp xếp thành một dóy. Việc tỏch cú chọn lọc hoàn toàn cú thể thực hiện được với cỏc phần tử cú đường kớnh lớn hơn 10 - 20àm.
Trước khi xử lý Trộn kỹ đất và
tỏc nhõn Tỏch rời cỏc hạt thụ Sau khi xử lý
Tỏch rời cỏc hạt mịn Sau khi xử lý Xử lý cỏc tỏc nhõn tỏch Tỏc nhõn chiết tỏch mới Tỏc nhõn chiết tỏch cũn dư Bựn Đất sạch Đất ụ nhiễm
2. Hệ thống tỏch dũng dưới cố định: Hệ thống này được dựa trờn sự khỏc nhau về vận tốc lắng đọng theo trọng lượng của cỏc phõn tử đất ụ nhiễm nhỏ và cỏc phõn tử đất sạch. Phần bựn của cỏc hạt đất sạch và cỏc phõn tử đất ụ nhiễm sẽ được cho vào dũng chảy ngược lại của một cột đứng. Vận tốc nhõn tạo của cỏc tỏc nhõn trong cột được lựa chọn theo phộp lắng cỏc hạt đất lớn và sự di chuyển chỳng khỏi đỏy của thiết bị. Cỏc tỏc nhõn tỏch và cỏc phõn tử ụ nhiễm được tỏch ra theo cổ thiết bị. Với hệ thống này, cú thể tỏch cỏc hạt cú kớch thước lớn hơn 50àm.
Hệ thống tỏch theo trọng lực xuất phỏt từ ngành cụng nghiệp khai khoỏng. Một số cỏc kỹ thuật tỏch cỏc hạt được sử dụng trong ngành cụng nghiệp khai khoỏng để làm thu hồi và nõng cấp cỏc quặng. Một số cỏc kỹ thuật này phự hợp để ứng dụng trong kỹ thuật làm sạch đất. Cú thể nhắc tới cỏc kỹ thuật sau: kỹ thuật lắng; kỹ thuật bàn rung, kỹ thuật tỏch xoỏy ốc Humphrey và kỹ thuật tỏch khung nghiờng.
3. Kỹ thuật nổi: Trong nhiều trường hợp cỏc chất ụ nhiễm hoặc được hấp thụ ở bề mặt cỏc phần tử nhỏ, vớ dụ như đất sột hoặc ở dưới dạng hạt. Bằng sự thờm vào cỏc chất hoỏ học đặc biệt người ta cú thể tạo ra bề mặt khụng ưa nước cho cỏc phần tử ụ nhiễm. Sự sục khớ vào bựn dẫn tới việc gắn cỏc bong búng khớ vào cỏc phõn tử khụng ưa nước, kết quả là tạo nờn sự nổi cú chọn lọc của cỏc chất ụ nhiễm. Đối lập với kỹ thuật tỏch dựa vào trọng lực, phương phỏp này tạo ra khả năng tỏch cỏc hạt chất ụ nhiễm hoặc khụng ụ nhiễm cú cựng kớch thước và nồng độ nhưng cú đặc tớnh bề mặt khỏc nhau.
Nhúm thứ 2 của quỏ trỡnh tỏch/chiết phõn cấp là dựa vào việc rửa cỏc chất ụ nhiễm ra khỏi cỏc phần tử đất hoặc trong cỏc phần tử ụ nhiễm hoà tan hoàn toàn. Quỏ trỡnh rửa tập trung vào việc di dời cỏc KLN và cỏc hợp chất chứa KLN từ đất. Quỏ trỡnh rửa của KLN cú thể được tiến hành với một số loại tỏc nhõn rửa như:
- Cỏc axit vụ cơ như: HCl, H2SO4 với pH > 2
- Cỏc axit hữu cơ như: A.acetic, A.lactic và A.citric - Cỏc tỏc nhõn tạo phức (EDTA, NTA)
- Sự kết hợp của cỏc axit hữu cơ, cỏc tỏc nhõn tạo phức và axit vụ cơ.
Khi rửa với axit cần cú độ pH thấp để rửa cú hiệu quả cỏc KLN. Điều này đũi từ từ, cần nhận thấy quỏ trỡnh rửa một lượng lớn, do vậy đũi hỏi thời gian xử lý lõu hơn ở cỏc điều kiện ụn hoà và khụng làm tăng đỏng kể chi phớ xử lý.
Việc tỏch với cỏc tỏc nhõn tạo phức khụng nhất thiết đũi hỏi pH thấp. Tuy nhiờn đó cú kết quả cho thấy việc tỏch Pb với EDTA được nõng cao ở pH thấp. Điều bất thuận khi sử dụng tỏc nhõn tạo phức là giỏ cả của chỳng tương đối cao.
Đối với việc làm sạch lại cỏc tỏc nhõn cần cú một khối lượng lớn cỏc hệ thống xử lý hoỏ học và vật lý. Trong cỏc phương phỏp này cú thể kể đến là cỏc quỏ trỡnh trung hoà, kết tủa, keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ cacbon hoạt tớnh, trao đổi ion và phản ứng khử. Quỏ trỡnh làm sạch trong từng trường hợp phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tỷ lệ % cỏc cấp hạt và cỏc hợp chất hữu cơ trong đất, bản chất và nồng độ của cỏc chất ụ nhiễm và thành phần của cỏc tỏc nhõn tỏch chiết.
Cỏc cặn thu được từ việc xử lý cỏc tỏc nhõn cú thể được tỏch nước nhờ sử dụng mỏy ly tõm, ộp lọc hoặc sàng. Số lượng cặn thu được trong quỏ trỡnh xử lý dựa trờn việc chiết tỏch và phõn loại là một yếu tố quan trọng. Cặn này bao gồm chủ yếu là phần tử đất. Cỏc hợp chất ụ nhiễm trong phần chiết này tương đối nhỏ, tuy nhiờn nồng độ chung của cỏc chất ụ nhiễm thỡ cao và cỏc chất cặn này tương đối nhỏ, tuy nhiờn nồng độ chung của cỏc chất ụ nhiễm thỡ cao và cỏc chất cặn này cần được coi là chất thải nguy hiểm. Do đú, cỏc bước xử lý tiếp theo sử dụng phương phỏp nhiệt hoỏ hoặc phương phỏp loại bỏ ở cỏc khu vực này là rất quan trọng.
• Khả năng ứng dụng thực tiễn
Quỏ trỡnh chiết tỏch/phõn cấp cỏc loại đất là quỏ trỡnh làm sạch thớch hợp trước hết là xử lý cỏc loại đất cỏt tinh khiết và cỏc loại đất cỏt với hàm lượng chất hữu cơ nhỏ hơn 10 – 20%. Cỏc phần tử sột nhỏ và phần tử mựn hầu hết là tập trung trong cỏc phần bựn lắng đọng nờn khụng chấp nhận hàm lượng lớn cỏc phần tử này. Một vài thay đổi để ỏp dụng cho sột giống như đất, tuy nhiờn những thay đổi này đang ở giai đoạn phỏt triển.
Khi di dời cỏc chất ụ nhiễm thỡ cú thể di dời cả cỏc phần tử hữu cơ cũng như cỏc KLN. Trạng thỏi vật lý của cỏc chất ụ nhiễm cú thể được hấp phụ hay hấp thu vào cỏc hạt đất hoặc cú mặt như ở dạng hạt thỡ khụng cú giới hạn. Việc thay đổi quỏ trỡnh và cỏc điều kiện của quỏ trỡnh mà cú thể ỏp dụng được hay khụng phụ thuộc vào loại đất ụ nhiễm. Vỡ trong thực tế đối với mỗi loại đất ụ nhiễm cần cú một quỏ trỡnh xử lý khỏc nhau.
Kinh nghiệm thực tế cho thấy việc tỏch/phõn cấp đất ụ nhiễm đó được ỏp dụng rất nhiều trong thực tế. Cỏc thực nghiệm cho thấy là hoàn toàn thớch hợp nếu cú một số thay đổi cho việc tỏch tất cả cỏc loại ụ nhiễm. Tuy nhiờn như đó núi ở trờn, việc thực nghiệm này chỉ ỏp dụng cho đất cỏt và cỏc loại đất chứa ớt sột và cỏc phần mựn. Chi phớ của phương phỏp này phụ thuộc rất lớn vào cỏc loại đất ụ nhiễm, ước tớnh khoảng 50 – 150USD/tấn đất.