CHƢƠNG 1 :TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ô nhiễm kim loại nặng
Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải đƣợc chia thành các loại sau: - Phƣơng pháp xử lý lý học;
- Phƣơng pháp xử lý hóa học và hóa lý; - Phƣơng pháp xử lý sinh học.
1.2.1. Phương pháp xử lý lý học
Trong nƣớc thải thƣờng chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để tách các chất này ra khỏi nƣớc thải. Thƣờng sử dụng các phƣơng pháp cơ học nhƣ lọc qua song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, lắng dƣới tác dụng của trọng lực hoặc lực li tâm và lọc.Tùy theo
kích thƣớc, tính chất lý hóa, nồng độ chất lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn cơng nghệ xử lý thích hợp.
1.2.2. Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý
a. Trung hịa
Nƣớc thải chứa axit vơ cơ hoặc kiềm cần đƣợc trung hòa đƣa pH về khoảng 6,5 – 8,5 trƣớc khi thải vào nguồn nhận hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hịa nƣớc thải có thể thực hiện bằng nhiều cách:
- Trộn lẫn nƣớc thải axit và nƣớc thải kiềm;
- Bổ sung các tác nhân hóa học;
- Lọc nƣớc axit qua vật liệu có tác dụng trung hịa;
- Hấp thụ khí axit bằng nƣớc kiềm hoặc hấp thụ ammoniac bằng nƣớc axit.
b. Keo tụ – tạo bông
Trong nguồn nƣớc, một phần các hạt thƣờng tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thƣớc các hạt thƣờng dao động từ 0,1 – 10µm. Các hạt này khơng nổi cũng không lắng, và do đó tƣơng đối khó tách loại. Vì kích thƣớc hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tƣợng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nƣớc có khuynh hƣớng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm. Sự va chạm xảy ra nhờ chuyển động Brown và do tác động của sự xáo trộn. Tuy nhiên trong trƣờng hợp phân tán cao, các hạt duy trì trạng thái phân tán nhờ lực đẩy tĩnh điện vì bề mặt các hạt mang tích điện, có thể là điện tích âm hoặc điện tích dƣơng nhờ sự hấp thụ có chọn lọc các ion trong dung dịch hoặc sự ion hóa các nhóm hoạt hóa. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo đƣợc bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Do đó, để phá tính bền của hạt keo cần trung hịa điện tích bề mặt của chúng, q trình này đƣợc gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hịa điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bơng cặn có kích thƣớc lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này đƣợc gọi là q trình tạo bơng.
Nghiên cứu ứng dụng sắt nano xử lý nước ơ nhiễm crom và chì
c. Khử
Đây là q trình thực hiện phản ứng oxi hố khử để làm sạch nƣớc thải khỏi các hợp chất của Hg, Cr, As. Đối với Hg và các hợp chất hữu cơ chứa Hg, các chất khử
thƣờng dung là: FeS, NaHS, bột Fe, bột Al, H2S.
d. Trao đổi ion.
Là quá trình tƣơng tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi ion với ion trong dung dịch. Ứng dụng: Tách kim loại nặng, hợp chất As…ra khỏi nƣớc thải. Các loại vật liệu rắn có tính trao đổi ion rất đa dạng. Tuỳ thuộc vào yêu cầu xử lý khác nhau, ngƣời ta chọn những chất trao đổi ion khác nhau.
1.2.3. Phương pháp sinh học.
a. Sự hấp thụ sinh học đối với kim loại nặng.
Việc sử dụng các vật liệu tự nhiên có nguồn gốc sinh học (biosorbents) để loại bỏ hoặc thu hồi các kim loại nặng dựa trên những thuộc tính của vật liệu này gọi là sự hấp thụ sinh học. Các kim loại đƣợc hấp phụ vào các polymer sinh học nhƣ: protein, polysacarit, axitnucleic, mà cụ thể là với các nhóm chức nhƣ carboxyl, photphat, sulphat,…chính các nhóm gắn kết này đã tạo cho tế bào giống nhƣ là các anion nên dễ dàng liên kết với các cation kim loại.
b. Sự hấp phụ sinh học nhờ sinh khối các vi sinh vật nuôi cấy thuần khiết.
Sự hấp phụ sinh học đối với kim loại nhờ sinh khối các vi sinh vật nuôi cây thuần khiết đã đƣợc biết đến trong thời gian gần đây. Đó là việc sử dụng sinh khối vi tảo, vi nấm, vi khuẩn làm chất hấp phụ chọn lọc các kim loại hoà tan rất quan trọng trong việc hấp phụ kim loại. Hoạt động trao đổi chất của tế bào có tác động lớn đến chức năng hấp phụ kim loại.
Trong các nguyên liệu trên thì tảo là một loại có khả năng đƣợc sử dụng làm chất hấp phụ tốt.tuy nhiên nó thƣờng đƣợc sử dụng khi nồng độ kim loại nặng trong nƣớc
không cao. Đặc biệt sinh khối tảo (tảo đơn bào nƣớc ngọt, tảo biển) có thể đƣợc tái sinh và sử dụng lại nên rất có ý nghĩa kinh tế.
c. Sự hấp phụ sinh học bằng nuôi cấy hỗn hợp.
Với phƣơng pháp này ngƣời ta sử dụng bùn hoạt tính có ni cấy sẵn hỗn hợp các vi sinh vật có khả nƣng hấp phụ kim loại nặng. Bùn hoạt tính có khả năng loại bỏ hoặc tích tụ kim loại nặng từ nƣớc thải, thuận tiện để xử lý nƣớc thải có chứa Cd, Cu, Cr… Cơ chế hấp phụ kim loại nặng của bùn hoạt tính là cơ chế hấp phụ sinh học “bị động”. Bùn hoạt tính có khả năng tích tụ kim loại nặng, tuy nhiên có thể xảy ra sự tác động qua lại giữa bùn hoạt tính và kim loại và hệ thống này rất khó để tái sản xuất và tái sử dụng.