Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý diễn ra giữa chất bẩn với hóa chất cho thêm vào. Các phương pháp hóa học là oxy hóa, trung hòa, đông keo tụ. Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèm theo quá trình trung hòa hoặc các hiện tượng vật lý khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng trung hòa, phản ứng oxy hóa – khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy các chất độc hại.
Trung hòa: nước thải có những giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải được
xử lý tốt bằng biện pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,6 – 7,6. Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.
Keo tụ: trong quá trình lắng cơ học chỉ tách được các hạt chất rắn huyền phù
có kích thước ≥ 10- 2
mm, còn các hạt nhỏ hơn ở dạng keo không thể lắng được. Ta có thể làm tăng kích thước các hạt nhờ tác dụng tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết vào các tập hợp hạt để có thể lắng được. Muốn vậy, trước hết cần trung hòa điện
tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau. Quá trình trung hòa điện tích các hạt được gọi là quá trình đông tụ, còn quá trình tạo thành các bông lớn từ các hạt nhỏ - quá trình keo tụ.
Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối sắt hoặc muối nhôm hoặc hỗn hợp của chúng. Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)5Cl, …Trong số này dùng phổ biến nhất là Al2(SO4)3.18H2O, vì hòa tan tốt trong nước, giá rẻ và hiệu quả đông tụ cao ở pH = 5 – 7,5.
Các muối sắt dùng làm chất keo tụ là Fe2(SO4)3.2H2O, FeSO4.7H2O, FeCl3, … Việc dùng các chất bổ trợ này làm giảm liều lượng các chất đông tụ, giảm thời gian quá trình đông tụ và nâng cao được tốc độ lắng của các bông keo.
Hấp phụ: được dùng để loại hết các chất bẩn hòa tan vào 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 là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagel, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất: xỉ tro, xỉ mạ sắt, …
Phương pháp này có thể hấp phụ được 58 – 95% các chất hữu cơ và màu.
Tuyển nổi: phương pháp dựa trên nguyên tắc: các phân tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đó, người ta tách các bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây là quá trình tách bọt hoặc làm đặc bọt. Trong một số trường hợp, quá trình này cũng được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Tuyển nổi có thể đặt ở giai đoạn xử lý sơ bộ (bậc I) trước khi xử lý cơ bản (bậc II). Bể tuyển nổi có thể thay thế cho bể lắng, trong dây chuyền nó đứng trước hoặc sau bể lắng, đồng thời cũng có thể ở giai đoạn xử lý bổ sung (hay triệt để - cấp III) sau xử lý cơ bản.
Trao đổi ion: thực chất đây là quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi với các ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiếp xúc với
nhau. Các chất này gọi là các ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nước.
Oxy hóa – khử:
+ Sử dụng clo: khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng: Cl2 + H2O = HOCl + HCl
HOCl H+ + OCl-
Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính. Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, đioxit clo.
Clorat canxi được nhận theo phản ứng:
Ca(OH)2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O
Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là 10 g/m3
đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn.
+ Sử dụng peoxit: H2O2 (hydropeoxit) là một chất lỏng không màu và có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỷ lệ nào, H2O2 được dùng để oxy hóa các nitrit, các aldehit, phenol, xyanua, các chất thải chứa lưu huỳnh và chất nhuộm mạnh. H2O2 có thể phân hủy trong môi trường axit và môi trường kiềm theo các phản ứng sau:
- Trong môi trường axit: 2H+
+ H2O2 + 2e 2H2O - Trong môi trường kiềm: 2OH-
+ H2O2 - 2e 2H2O + 2O2-
Trong môi trường axit, H2O2 thể hiện rõ chức năng oxy hóa còn trong môi trường kiềm là chức năng khử. Trong môi trường axit, H2O2 chuyển muối Fe2+ thành muối Fe3+, HNO2 thành HNO3 và SO32- thành SO42-. Xyanua (CN-) bị oxy hóa ở môi trường kiềm (pH = 9 – 12) thành xianat (CNO-
).
Trong các dung dịch loãng, quá trình oxy hóa các chất hữu cơ bởi H2O2 xảy ra chậm, do đó người ta sử dụng chất xúc tác là các ion kim loại có hóa trị thay đổi như Fe2+ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
, Cu2+, Mn2+, Co2+, Cr2+, Ag+. [9]
Khử khuẩn: tức là dùng các hóa chất có tính độc đối với vi sinh vật, tảo, động vật nguyên sinh, giun, sán, … để làm sạch nước, đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh để thải vào nguồn nhận. Khử khuẩn hay sát khuẩn có thể dùng hóa chất hoặc các tác nhân vật lý, như: ozon, tia tử ngoại, …