1.3.1.1. Xử lý nước thải bằng phương pháp lắng
Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ chịu tác dụng của hai lực: trọng lực bản thân và lực cản xuất hiện khi hạt rắn chuyển động dưới tác dụng của trọng lượng. Mối tương quan giữa hai hạt đó quyết định tốc độ lắng của hạt rắn.
Ở trong nước thải, hỗn hợp không hòa tan gồm tổ hợp các chất có nhiều phần nhỏ khác nhau về số lượng, hình dáng và trọng lượng riêng. Trong quá trình lắng, các phần nhỏ sẽ liên kết với nhau làm thay đổi hình dạng, kích thước và trọng lượng riêng của chúng. Quy luật lắng của các hạt dạng bông keo khác với các hạt rắn hình cầu riêng lẻ và đồng nhất. Ngoài ra, quá trình lắng được thực hiện không phải trong điều kiện tĩnh mà nước phải luôn chuyển động (Trần Hiếu Nhuệ, 1978)
Tùy theo mức độ xử lý nước thải mà ta có thể dùng bể lắng như một công trình xử lý nước thải sơ bộ trước khi đưa nước thải tới các công trình xử lý phức tạp hơn. Cũng có thể sử dụng bể lắng như công trình xử lý cuối, nếu điều kiện vệ sinh cho phép.
Quá trình lắng có thể được phân thành ba dạng cơ bản phụ thuộc vào trạng thái của các hạt cặn lắng trong nước:
Lắng độc lập Lắng keo tụ Lắng kết hợp.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 14 Mục đích của quá trình keo tụ là hỗ trợ cho quá trình khử màu, chất rắn lơ lửng, COD và tách kim loại nặng ra khỏi nước thải.
Keo tụ là quá trình làm to các hạt cặn phân tán lơ lửng trong nước, tạo thành dạng bông dễ lắng. Trong quá trình keo tụ, lượng chất lơ lửng, màu mùi sẽ giảm xuống. Ngoài ra, các chất như silicar, hydratcacbon, chất béo, dầu mỡ và một lượng lớn vi khuẩn cũng bị loại bỏ. Bản chất của quá trình keo tụ là một quá trình phức tạp. Khi keo tụ, quá trình xảy ra chủ yếu mang bản chất vật lý, nhưng khi có chất phản ứng trong nước thì các chất hòa tan sẽ thay đổi thành phần hóa học, trong đó các ion kết tủa thành các chất không tan và lắng xuống (Sở KHCNMT – Tp HCM)
Các chất keo tụ thường dùng là các muối nhôm sunfat, sắt sunfat và clorua sắt, ... Khi cho muối nhôm vào nước, chúng sẽ tác dụng với ion bicacbonat có trong nước và tạo thành hydroxyt ở dạng keo:
Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2
Nếu trong nước không đủ độ kiềm, phải tăng kiềm bằng cách bổ sung thêm xút, khi đó:
Al2(SO4)3 + 6 NaOH 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4
Khi dùng thêm muối sắt sẽ tạo thành các hydroxyt sắt dạng không tan: FeSO4 + 2 NaOH Na2SO4 + Fe(OH)2
Bông hydroxyt tạo thành sẽ hấp phụ và kết dính các chất huyền phù, chất keo có trong nước thải. Khi có chất điện ly, các chất keo trong nước thải hấp phụ ion trên bề mặt và tích điện. Các phần tử chất bẩn chủ yếu hấp phụ các anion nên sẽ mang điện tích âm. Khi cho thêm chất keo tụ vào nước tạo thành các hạt keo mang điện tích dương như Al(OH)3, Fe(OH)2, Fe(OH)3 chúng sẽ hợp nhất với các phần tử chất bẩn đến mức đủ lớn để lắng thành cặn. Đó là hiện tượng mất ổn định và được kết thúc bằng quá trình làm to hạt (Trung tâm đào tạo ngành nước và Môi trường)
Hàm lượng chất keo tụ đưa vào nước thải cần xác định bằng thực nghiệm. Liều lượng chất keo tụ phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố sau (Ngô Thị Nga, Trần Văn Nhân, 2006).
- Dạng và nồng độ chất bẩn. - Loại chất keo tụ.
- Biện pháp hòa trộn chất keo tụ với nước thải.
- Ảnh hưởng của keo tụ đến quá trình làm sạch tiếp theo và quá trình xử lý cặn (làm sạch bằng phương pháp sinh học, lên men cặn, khử nước trong cặn).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 15 - Hiệu quả quá trình keo tụ phụ thuộc vào giá trị pH.
Ví dụ: Để keo tụ bằng phèn nhôm, pH tối ưu bằng 4,8 – 8,0 hoặc nếu dùng FeSO4
phải duy trì pH bằng 9 – 11.
Để tạo các bông cặn lớn, dễ lắng, người ta cho thêm chất trợ keo tụ. Đó là chất cao phân tử tan trong nước và dễ phân ly thành ion. Tùy thuộc vào nhóm ion phân ly mà chất trợ keo tụ có điện tích âm hay dương (loại anion, cation, nonion). Chất trợ keo tụ thông dụng nhất là polyacrylamit (CH2CHCONH2)2.
Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo có trong nước thải thường tích điện âm, vì vậy nên dùng chất trợ keo tụ dạng cation sẽ không cần thêm chất keo tụ.
Việc chọn loại hóa chất, liều lượng tối ưu và thứ tự cho vào nước, xác định lượng cặn tạo thành phải được tiến hành bằng thực nghiệm. Lượng chất trợ keo tụ thường dùng là 1 – 5mg/l.
Do trong nước thải có nhiều chất bẩn nên phải dùng liều lượng hóa chất lớn. Liều lượng chất keo tụ quá ít hoặc quá nhiều làm cản trở quá trình mất ổn định các hạt keo trong nước thải.
Quá trình keo tụ chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: - pH
- Nồng độ chất keo tụ
- Bản chất của hệ keo, sự có mặt của các ion khác trong nước thải. - Thành phần của các chất hữu cơ có trong nước thải.
- Nhiệt độ.
Bản chất của quá trình keo tụ: Các cặn bẩn trong nước thường là các hạt sét, cát, sinh vật phù du, sản phẩm phân hủy chất hữu cơ... Vì có kích thước rất bé nên chúng tham gia vào quá trình chuyển động nhiệt cùng với phân tử nước, tạo thành một hệ keo phân tán vào toàn bộ thể tích nước, độ bền của các hạt cặn lơ lửng trong nước bé hơn nhiều so với độ bền của hệ phân tán phân tử nên chúng dễ bị phá hủy (lắng đọng) dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài. Lợi dụng tính chất này trong công nghệ xử lý nước, thường cho phèn vào nước để làm mất tính chất ổn định của hệ keo cũ đồng thời tạo nên hệ keo mới có khả năng kết hợp thành những bông cặn lớn hơn, lắng nhanh, có hoạt tính bề mặt cao, khi lắng hấp phụ và kéo theo các cặn làm bẩn nước cũng như các chất hữu cơ gây mùi thối (Tổng cục Môi trường, 2011).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp Page 16 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có tác dụng phân hóa các chất hữu cơ. Do quá trình phân hóa phức tạp những chất bẩn có thể được khoáng hóa và trở thành nước, chất vô cơ và những chất khí như: Sunfua, Sunfit, ammoniac, Nitơ,… (Lương Đức Phẩm, 2003).
Các phương pháp xử lý sinh học có thể phân loại trên cơ sở khác nhau, dựa vào quá trình hô hấp của vi sinh vật có thể chia ra làm hai loại: quá trình hiếu khí và kỵ khí. Các công trình áp dụng phương pháp này như:
+ Bể Aerotank + Bể lọc sinh học + Bể lọc sinh học + Bể UASB + Bể lắng hai vỏ + Bể metan
Các công trình xử lý sinh học có thể phân thành hai nhóm: + Công trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên + Công trình xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo