CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.3 Lý thuyết Bể phản ứng tầng sôi
Hệ thống làm mềm nước bằng Bể phản ứng tầng sôi bắt nguồn và được sử dụng phổ biến ở Châu Âu.
Có thể gọi Pellet reactor là bể phản ứng tầng sôi, là một trong những công nghệ tiên tiến và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước nói chung và làm mềm nước nói riêng. Cấu tạo chính của bể phản ứng tầng sôi bao gồm một cột phản ứng tầng sôi, nơi mà nước được bơm vào cùng với hóa chất; trên bề mặt hạt cát (seeding material) dùng để kết tinh các kim loại nặng và độ cứng có trong nước. Các hóa chất thường được thêm vào để khử cứng, kim loại nặng thường là vôi, soda (Adaco et al., 2005)
PR tận dụng các ưu điểm của phương pháp dùng hóa chất vôi/soda (đơn giản, hiệu suất cao, hóa chất rẻ) và khắc phục được nhược điểm của phương pháp dùng hóa chất vôi/soda (tốn diện tích xây bể lắng và sinh ra bùn thải). Ngoài ra, sắt cũng được loại bỏ trong quá trình này, trong khi mangan hoặc các kim loại khác yêu cầu những điều kiện cao hơn.
Khi nước dòng vào đưa vào PR từ dưới lên, ngay tại vùng trộn lẫn của “cát-Ca2+-Ni2+
- 𝐶𝑂32−" và dòng chảy đẩy nước lên phía trên, đi qua khỏi tầng sôi của cát. Sự hình thành tinh thể CaCO3 , NiCO3 xảy ra ngay trên bề mặt hạt cát. Các hạt CaCO3 và NiCO3 kết tinh trên cát ngày càng dày, có thể đạt kích thước gấp 5 lần kích thước của hạt cát ban đầu. Nước sau phản ứng được lấy ra từ ống trên của PR. Khi cát và CaCO3 đạt kích thước và khối lượng nhất định, chúng lắng xuống đáy của PR. Lúc này, để giữ cho tầng sôi hoạt
13 động ổn định, cần phải thay cát mới. Khác với bùn thải, Cát sau xử lý là một sản phẩm có thể tái sử dụng.
Các phản ứng xảy ra trong PR như sau:
Na2CO3 → 2Na+ + CO32−
Ca2+ + CO32− → CaCO3 ↓ Ni2+ + CO32− → NiCO3 ↓
CaCO3 + NiCO3 + cát → Cát sau xử lý a) Ưu điểm của PR:
- Loại bỏ Canxi và SS một cách hiệu quả.
- Có thể thay thế hệ thống hạt zeolit
- Kích thước PR tương đối nhỏ gọn, dễ lắp đặt, có thể xử lý cột chạy liên tục trong nhiều ngày.
- Không tốn nhiều chi phí đầu tư hệ thống, cát dễ tìm, giá thành rẻ, dễ xử lý.
- Hạt Cát sau xử lý dễ dàng tách ra khỏi PR sau khi đã đạt kích thước nhất định. Hạt Cát sau xử lý có thể được dùng như vôi trong nông nghiệp, làm chất phụ gia cho thức ăn gia súc; trung hoà nước thải có tính acid; làm nguyên liệu trong công nghiệp chế biến xi măng, công nghiệp xây dựng, lấp đầy rãnh đường.
- Sử dụng PR trước TĐI có thể giảm “gánh nặng” về độ cứng, giúp nhựa sử dụng được lâu hơn.
b) Nhược điểm của PR:
- pH đầu ra tăng cao, có thể cần phải điều chỉnh để phù hợp với nhu cầu sử dụng nước hoặc để đưa vào các bậc xử lý tiếp theo.
- Chú ý không để cát bị hút vào trong bơm nhu động và bơm định lượng vì có thể gây hư hỏng bơm.
- Nước sau khi xử lý từ PR có độ pH cao hơn nước ban đầu và có thể được điều chỉnh pH bằng cách sục khí CO2 ở nước đầu ra. Ngoài ra, nước sau xử lý có thể xuất hiện màu
14 trắng đục nếu có một số vấn đề liên quan đến tầng sôi của cát hoặc lưu lượng bơm vượt mức cho phép.
Khi các hạt CaCO3 được tạo ra, nếu không có cát làm giá thể tạo mầm thì các hạt CaCO3 tiến hành tạo nhân theo khuynh hướng tự xảy ra. Khi có cát trong môi trường nước, cát đóng vai trò là mầm để các hạt CaCO3 bám vào. Sự bám dính xảy ra ngày một nhiều và quá trình nhanh chóng chuyển sang giai đoạn phát triển hạt. Kết quả là hạt cát tăng về kích thước lẫn khối lượng.
15