CHƢƠNG 3: PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC 3.1 Sơ lƣợc các phƣơng pháp xử lý nƣớc
3.1.1. Phương pháp kết tủa
Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn.
Trước đây người ta thường dùng quá trình này để loại bỏ bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là BOD của nước thải có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng 6.1. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80-90% TSS, 40-70% BOD 30-60% COD và 80-90% vi khuẩn trong khi các qúa trình lắng cơ học thông thường chỉ loại được 50-70% TSS, 30-40% chất hữu cơ.
Bảng 3.1 Các hóa chất thường sử dụng trong quá trình tủa Tên hóa chất Công thức Phân tử khối Trọng lượng riêng (lb/ft3) Khan Dung dịch Phèn nhôm Al2(SO4)3.18 H20 666,7 60-75 78-80 (49%) Al2(SO4)3.14 H2O 594,3 60-75 83-85 (49%)
Ferric chloride FeCl3 162,1 84-93
Ferric sulfate Fe2(SO4)3 400 70-72
Nhóm 3 Trang 33 Ferric
(copperas) FeSO4.7H2O 278 62 66
Vôi Ca(OH)2 56(theo CaO) 35-50
Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng
Phèn nhôm: khi được thêm vào nước thải có chứa calcium hay magnesium bicarbonate phản ứng xảy như sau:
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO)33CaSO4 + 2Al(OH) +6CO2 + 18H2O Aluminum hydroxide không tan, lắng xuống với một tốc chậm kéo theo nó là các chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng trên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo CaCO3) để phản ứng hoàn toàn với 10 mg/L phèn nhôm. Do đó nếu cần thiết phải sử dụng thêm vôi alkalinity thích hợp.
Vôi: khi cho vôi vào nước thải, các phản ứng sau có thể xảy ra: Ca(OH)2 + H2CO3 CaCO3 + 2H2O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)22CaCO3 + 2H2O Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn lửng.
Sulfate sắt và vôi: trong hầu hết các trường hợp sul sắt không sử dụng riêng lẻ mà phải kết hợp với vôi tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau:
FeSO4 + Ca(HCO3)22Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
Khi Fe(OH)3 lắng xuống nó sẽ kéo theo các chất rắn lửng. Trong các phản ứng này ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vôi và 0,29 mg/L oxy.
Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau:
FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl – 3H+ + 3HCO3
Nhóm 3 Trang 34
Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau
FeCl3 + Ca(OH)2 3CaCl2 + 2Fe(OH)3
Ferric sulfate và vôi: phản ứng xảy ra như sau
Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 3CaSO4 + 2Fe(OH)3
Sử dụng hóa chất để loại bỏ phospho trong nƣớc thải
Vôi: như đã trình bày ở các phương trình trên, khi cho vôi vào nước thải nó sẽ phản ứng với bicarbonate alkalinity tạo thành kết tủa CaCO3. Trong môi trường pH > 10 các ion Ca+2 sẽ phản ứng với các ion PO4
-3
tạo hydroxylapatite kết tủa. Để khỏi ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học người ta thường dùng vôi ở liều lượng thấp 75 250 mg/L Ca(OH)2 và pH từ 8,5-9.
10 Ca+2 + 6 PO4 -3
+ 2 OH- 2Ca5(PO4)3OH
Phèn nhôm: phản ứng xảy ra như sau: Al+3 + HnPO4
3-n AlPO4 + nH+
Ferric: phản ứng xảy ra như sau:
Fe+3 + HnPO43-n FePO4 + nH+
Tùy theo bản chất của nước thải, qui trình xử lý mà đoạn khử phospho của nước thải có thề diễn ra ở bể lắng thứ cấp.
Kết tủa các kim loại nặng
Chuyển các chất thải dạng hòa tan sang dạng khó hòa tan sau đó loại khỏi dung dịch bằng quá trìn lắng, lọc.
pH là một nhân tố quan trọng cho quá trình kết tủa. Bảng dưới đây đưa ra độ pH thích hợp cho quá kết tủa các kim loại nặng.
Nhóm 3 Trang 35
pH thích hợp cho việc kết tủa các kim