Phương pháp oxy hóa bậc cao
• Quá trình Fenton
Cơ chế
Hệ tác nhân Fenton đồng thể (Fenton cổ điển) là một hỗn hợp gồm các ion sắt hóa trị II và H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do *OH, còn Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+.
Phương trình phản ứng Fenton tổng cộng có dạng Fe2+ + H2O2 + RH → Fe3+ + H2O + CO2
Mặt dù tác nhân Fenton được biết hàng thế kỷ nay và thực tế cũng chứng minh là một tác nhân oxy hóa mạnh do sự hình thành gốc *OH trong quá trình phản ứng, nhưng cơ chế của quá trình Fenton cho đến nay vẫn còn nhiều tranh cãi và tuyệt đại đa số các nhà nghiên cứu thừa nhận sự hình thành gốc *OH là nguyên nhân của khả năng oxy hóa nâng cao của tác nhân Fenton.
Ưu điểm
Các tác nhân H2O2 và các muối sắt II tương đối rẻ và có sẵn, không độc hại, dễ vận chuyển, dễ sử dụng;
Hiệu quả oxy hóa được nâng cao lên rất nhiều so với H2O2 sử dụng một mình; Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo;
Nâng cao hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống;
Tiêu diệt triệt đẻ các vi khuẩn thông thường, các tế bào vi khuẩn và virút gây bệnh mà các hợp chất khác không thể tiêu diệt được.
• Quá trình Peroxon
Quá trình oxi hóa của ozon với sự có mặt hydrogen peroxit (O3/ H2O2) được gọi là quá trình Peroxon hoặc Perozon.
Cơ chế
Sự khác nhau cơ bản giữa hai quá trình Ozon và Peroxon là ở chỗ, quá trình ozon thực hiện quá trình oxy hóa các chất ô nhiễm chủ yếu trực tiếp bằng phân tử ozon trong nước trong khi đó quá trình Peroxon thực hiện sự oxi hóa các chất ô nhiễm chủ yếu là gián tiếp thông qua gốc hydroxyl được tạo ra từ ozon.
Sự có mặt của H2O2 được xem như làm tác động khơi mào cho sự phân hủy O3 thông qua ion hydroperoxit HO2- .
Phương trình tổng hợp đặc trưng cho quá trình Peroxon H2O2 + 2O3 → 2*HO + 3O2 (2.25)
Ưu điểm
Dễ thực hiện, thao tác đơn giản, ít tốn hóa chất;
Hiệu quả oxi hóa được nâng cao rất nhiều so với Ozon sử dụng một mình; Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý sinh học tiếp sau;
Tiêu diệt triệt để các vi khuẩn thông thường, tiêu diệt các tế bào vi khuẩn và virút gây bệnh mà clo không thể diệt nổi.
Tăng hàm lượng DO sau quá trình xử lý;
Nước thải sau xử lý không cần chỉnh pH và hàm lượng cặn thấp.
2.3.1.3. Phương pháp sinh học
Công trình xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo Phương pháp hiếu khí
Bể Aerotank
Bể Aerotank còn gọi là bể hiếu khí, nước thải đưa vào bể sẽ được trộn với bùn hoạt tính tuần hoàn.
Trong nước rác có những hạt lơ lửng, các hạt lơ lửng được các tế bào vi sinh vật bám lên và phát triển thành các bông cặn có hoạt tính phân hủy các chất hữu cơ mạnh. Các hạt bông cặn này sẽ dần dần lớn lên do được cung cấp oxy và hấp thụ các chất hữu cơ làm chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển.
Sau khi nước thải tiếp xúc với bùn hoạt tính. Các chất bẩn sẽ bị hấp phụ lên bề mặt của bùn hoạt tính. Đối với những chất hữu cơ lơ lửng không tan trong nước cũng bị hấp phụ lên bề mặt bùn hoạt tính, một phần sẽ là thức ăn cho Protozoa, giun bọ…, một phần sẽ được vi sinh vật đồng hóa.
Để cung cấp oxy cho vi sinh vật hoạt động thường ta dùng thiết bị khuấy trộn bằng khí nén hoặc cơ khí.
Xử lý nước thải theo quá trình bùn hoạt tính bao gồm rất nhiều hệ thống khác nhau với cách thức xây dựng khác nhau. Tuy nhiên, tất cả các công trình có cùng chung một đặc điểm là: sử dụng bùn hoạt tính dạng lơ lửng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất hữu cơ dạng lơ lửng. Bùn hoạt tính được cung cấp thường là bùn tự hoại hoặc bùn hoạt tính lấy từ các nhà máy nước thải đang hoạt động. Sau một thời gian thích nghi, các tế bào vi khuẩn bắt đầu tăng trưởng và phát triển. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nước thải sau khi ra khỏi bể Aerotank sẽ được chuyển qua bể lắng đợt 2. Ở đây bùn hoạt tính đông tụ lại và lắng xuống. Phần nước còn lại chứa ít chất ô nhiễm sẽ được thải ra nguồn tiếp nhận như sông, hồ, biển, cũng có thể nuôi cá để tạo cảnh quan… Phần bùn sẽ được tuần hoàn một phần, phần bùn còn lại sẽ được đưa đi xử lý. Bùn tuần hoàn nhằm mục đích giữ cho nồng độ bùn trong bể luôn ở mức ổn định, chỉ xả đi lượng bùn dư tương ứng với lượng tăng sinh khối.
Một số công trình hiếu khí phổ biến xây dựng trên cơ sở xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính có thể áp dụng trong xử lý nước rác:
Bể Aerotank xáo trộn hoàn toàn Bể Aerotank mở rộng
Cấu trúc Aerotank phải thỏa mãn 03 điều kiện: Giữ được liều lượng bùn cao trong Aerotank
Cho phép vi sinh phát triển liên tục ở giai đoạn “ bùn trẻ ”
Bảo đảm lượng oxy cần thiết cho vi sinh ở mọi điểm của Aerotank. Như vậy quá trình XLNT bằng bùn hoạt tính bao gồm các giai đoạn sau:
Khuấy trộn tạo điều kiện tiếp xúc nước thải với bùn hoạt tính Cung cấp oxy để vi khuẩn và vi sinh vật oxy hóa chất hữu cơ Tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải
Nước thải
Nguồn tiếp nhận Xử lý bùn
Bùn tuần hoàn