CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NGÀNH CÔNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG
2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC, HÓA LÝ
Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp này là áp dụng các quá trình vật lý và hóa học để loại bớt các chất ô nhiễm mà không thể dùng quá trình lắng ra khỏi nước thải. Những phương pháp hóa học và hóa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: phương pháp trung hòa, phương pháp keo tụ tạo bông, phương pháp oxi hóa khử, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấp phụ, phương pháp trao đổi ion.
2.2.1 Phương pháp trung hòa, điều chỉnh pH.[10]
Trung hòa các dòng nước thải có chứa axit hoặc kiềm. Giá trị pH của nước thải ngành công nghiệp mía đường dao động trong khoảng rộng, mặt khác các quá trình xử lý hóa lý và sinh học đều đòi hỏi một giá trị pH nhất định để đạt được hiệu suất xử lý tối ưu. Do đó trước khi đưa sang thiết bị xử lý, dòng thải cần được điều chỉnh pH tới giá trị thích hợp(6,5÷8,5). Trung hòa có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:
- Trộn lẫn dòng thải có tính axit với dòng thải có tính kiềm - Sử dụng các tác nhân hóa học như H2SO4, HCl, NaOH, CO2. - Lọc nước thải axit bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa - Trung hòa bằng các khí axit
→ Điều chỉnh pH thường kết hợp thực hiện ở bể điều hòa hay bể chứa nước thải.
2.2.2 Phương pháp keo tụ-tạo bông:[10]
Keo tụ là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các hạt huyền phù dạng keo để cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt.
Người ta sử dụng các loại phèn nhôm, phèn sắt hoặc hỗn hợp hai loại phèn này để làm chất keo tụ.
SVTH: Trần Thanh Vạn 23 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
Hiện nay, thông thường người ta cho thêm các chất trợ keo như polymer hữu cơ để tăng cường quá trình tạo bông và lắng như polyacrylamit. Nó tan trong nước và có tác dụng như những cầu nối kết hợp các hạt phân tán nhỏ thành tập hợp hạt lớn có khả năng lắng tốt hơn. Vì vậy, việc bổ sung thêm chất trợ keo tụ sẽ giúp giảm liều lượng các chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng các bông keo.
Xử lý bằng phương pháp keo tụ là cho vào trong nước một loại hoá chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho những hạt rất nhỏ biến thành những hạt lớn lắng xuống.
Hình 2.8 Quá trình keo tụ - tạo bông
Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước (keo sét, protein …) sẽ hút các ion dương tạo ra hai lớp điện tích dương bên trong và bên ngoài. Lớp ion dương bên ngoài liên kết lỏng lẻo nên có thể dể dàng bị trợt ra. Như vậy điện tích âm của hạt bị giảm xuống. Thế điện động hay thế zeta bị giảm xuống.
Mục tiêu đề ra là giảm thế zeta, tức là giảm chiều cao của hàng rào năng lượng đến giá trị giới hạn, sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho thêm vào các ion có điện tích dương để phá vỡ sự ổn định của trang thái keo của các hạt nhờ trung hoà điện tích. Khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện tích của hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng không. Chính vì vậy lực tác dung lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò chủ yếu trong keo tụ.
Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng các tạo nên những chuyển động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn.
2.2.3 Khử trùng [10]
Khử trùng là khâu cuối trong dây chuyền công nghệ để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh trước khi xả ra nguồn yêu cầu chất lượng cao hoặc khi cần thiết sử dụng lại nước thải. Các phương pháp thường sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone…
SVTH: Trần Thanh Vạn 24 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
Hình 2.9 Bể khử trùng 2.2.4 Phương pháp hấp phụ.[3]
Hấp phụ có nghĩa là sự chuyển dịch một phân tử từ pha lỏng đến pha rắn.
Phương pháp này được dùng để loại bỏ các chất bẩn hòa tan trong nước mà phương pháp xử lý sinh học cùng các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất có mùi, vị và màu rất khó chịu.
Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen, keo nhôm… Trong đó than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất.
2.2.5 Phương pháp tuyển nổi.[10]
Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ các tạp chất không tan, khó lắng. Trong nhiều trường hợp, tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt.
Bản chất của quá trình tuyển nổi ngược lại với quá trình lắng và cũng được áp dụng trong trường hợp quá trình lắng xảy ra rất chậm và rất khó thực hiện.Các chất lơ lửng như dầu, mỡ sẽ nổi lên trên bề mặt của nước thải dưới tác dụng của các bọt khí tạo thành lớp bọt có nồng độ tạp chất cao hơn trong nước ban đầu. Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc kích thước và số lượng bong bóng khí. Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 - 30.10-3 mm.
Các loại tuyển nổi:
- Tuyển nổi bàng thiết bị cơ khí - Tuyển nổi chân không
- Tuyển nổi áp lực
- Tuyển nổi không áp lực
SVTH: Trần Thanh Vạn 25 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
Hệ thống tuyển nổi áp lực
Không khí được khuyếch tán vào dòng nước tuần hoàn với áp suất cao trong một thùng gọi là thùng bão hòa hay thùng áp lực. Dòng nước tuần hoàn đã bảo hòa không khí này được châm vào bể tuyển nổi qua các vòi phun hoặc các van chuyên dụng từ đáy ngăn tiếp xúc.
Do áp suất giảm đột ngột (xuống bằng áp suất khí quyển), xảy ra quá trình nhả khí từ dung dịch bão hòa và hình thành các bọt khí có kích thước rất nhỏ (từ 20- 50àm) trong vựng tiếp xỳc với mật độ cao và rất đồng nhất. Cỏc bọt khớ sẽ dớnh kết với các phần tử chất bẩn, dầu mỡ và nổi lên trên mặt nước tạo một lớp bọt trên bề mặt bể, lớp bọt này dần trở nên đặc hơn và được tách gạt ra khỏi bể.
Nước sau khi tách bẩn được thu từ đáy bể được đưa sang chu trình xử lý tiếp theo, nước tuần hoàn được lấy sau bể tuyển nổi (hoặc sau bể lọc) để tiếp tục chu trình.
Hình 2.10 Bể tuyển nổi áp lực
Tuyển nổi cơ học:
Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết bị kiểu này cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.
SVTH: Trần Thanh Vạn 26 GVHD: TS. Bùi Thị Thu Hà
Hình 2.11 Bể tuyển nổi cơ học