Quá Trình trung hòa và quá trình trao đổi

Trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM Môn học: Cơ sở công nghệ môi trường Nhóm 4a Đề tài: Quá Trình trung hòa và quá trình trao đổi GVHD: Trần Thị Ngọc Mai Danh sách nhóm Hương Giang ĐặngThị Trường An Nguyễn Thị Hồng Hạnh Hứa Thị Huyền Trần Thị Thu Nguyên Bảng phân công công việc Nội dung Quá trình trung hòa 1. Giới thiệu chung 2. Các phương pháp trung hòa nước thải I. Quá trình trung hòa 1. Giới thiệu chung Nước thải của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa nhiều acid hoặc kiềm. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh ảnh hưởng cho các quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch, nước thải cần trung hòa. Nước thải được coi là trung hòa nếu pH = 6.5-8.5 3. Ổn định hóa nước II. Quá trình trao đổi

Trường đại học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM

Môn học: Cơ sở công nghệ môi trường

Nhóm 4a

Đề tài: Quá Trình trung hòa và quá trình

trao đổi

GVHD: Trần Thị Ngọc Mai

Danh sách nhóm

Hương Giang

ĐặngThị Trường An

Nguyễn Thị Hồng Hạnh Hứa Thị Huyền

Trần Thị Thu Nguyên

Bảng phân công công việc

Đặng Thị Trường An Phương pháp trung hòa

Nguyễn Thị Hồng Hạnh Trung hòa nước thải

Hứa Thị Huyền Ổn định hóa nước

TrầnThị Thu Nguyên Qúa trình trao đổi

Hương Giang Tổng hợp tài liệu

Nội dung

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

2 Các phương pháp trung hòa nước thải

3 Ổn định hóa nước

II Quá trình trao đổi

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

 Nước thải của nhiều ngành công nghiệp

có thể chứa nhiều acid hoặc kiềm Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh ảnh hưởng cho các quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch, nước thải cần trung hòa

 Nước thải được coi là trung hòa nếu pH = 6.5-8.5

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

Cơ sở:

Phương pháp trung hòa được dùng trước

công đoạn xử lý sinh học ( vì ở pH trung

tính thường là đều kiện tối ưu cho các quá trình phân hủy chất ô nhiễm) hay công đoạn cuối cùng trước khi xả nước thải vào nguồn tiếp nhận

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

Quá trình trung hòa có thể thực hiện theo các phương thức gián đoạn hoặc liên tục.Các tác nhân hóa học thường dùng để xử lý nước thải như:

 Chất thải chứa axit: NaOH,KOH,CaCO3, MgCO3,xi măng,vôi

 Chất thải chứa kiềm:H2SO4,HNO3,HCl, các muối axit

 Tách kim loại nặng:CaO,CaOH,Na2CO3,NaOH

Lựa chọn các tác nhân trung hòa có nhiều loại:

Loại khuấy trộn: khuấy cơ khí hoặc sục khí

Loại tháp: tháp phun, tháp chảy màng hoặc tháp địa

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung

Một số lưu ý khi chọn các tác nhân hóa học:

• Lượng nước thải cần sử dụng

• Loại nước thải ( kiềm hay axit)

• Chất lượng nước thải ( pH,nồng độ các chất

có trong nước thải )

• Yêu cầu xử lý (pH cần đạt)

• Tác nhân trung hòa cần rẻ tiền, dể kiếm

• Thiết bị đơn giản, dể vận hành

• Tổng chi phí nhỏ nhất

• Mục đích sử dụng nước sau khi trung hòa

I Quá trình trung hòa

1 Giới thiệu chung Quá trình trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:

 Trộn nước thải có tính acid với nước thải

có tính kiềm

 Bổ sung tác nhân hóa học

 Lọc nước thải có tính acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa

 Trung hòa nước thải bằng các khí acid

I Quá trình trung hòa

2 Các phương pháp trung hòa nước thải

2.1 Trộn nước thải có tính kiềm và tính acid

Nước thải có tính acid thường được thải ra rất ổn định trong ngày Ngược lại có rất nhiều nhà máy nước thải có tính kiềm lại thải theo chu kỳ Do

đó việc trung hòa chúng phải được thực hiện trong các bể điều hòa Dung tích các bể điều hòa được thiết kế theo lượng nước thải trong ngày và đêm.Từ bể chứa người ta đổ nước có tính kiềm vào nước có tính axit

2.1 Trộn nước thải có tính kiềm và tính acid

Phương pháp này đơn giản và kinh tế nhất Phụ thuộc vào chế độ thải, lượng nước thải, chất lượng của từng loại nước mà thực hiện quá trình trung hòa hai loại nước bằng phương pháp trộn gián đoạn hay liên tục,thực hiện trong một ngăn hay nhiều ngăn nối tiếp nhau

có khuấy trộn

Ưu điểm: đơn giản, hữu hiệu, kinh tế, không tiêu tốn thêm hóa chất, tận dụng dòng chảy của xí nghiệp này để xử lý nước thải của xí nghiệp khác

2.1 Trộn nước thải có tính kiềm và tính acid

Quá trình này xảy ra theo công thức :

trung tính hoặc gần giá trị trung tính

2.1 Trộn nước thải có tính kiềm và tính acid

2.1 Trộn nước thải có tính kiềm và tính acid

Hai nguồn nước thải có tính acid và bazơ được hòa trộn với nhau ở bể trộn 2 tại bể trộn phải đặt thêm hệ thống bổ sung hóa chất phòng trường hợp pH vẫn chưa được trung hòa đến mức độ cần thiết sau đó nước hỗn hợp được qua

bể lắng 3 và ra ngoài

2.2 Trung hòa nước thải bằng hóa chất

 Nước thải acid được trung hòa bằng tác nhân kiềm.Nước thải kiềm được trung hòa bằng tác nhân acid

 Liều lượng hóa chất thêm vào được xác định theo điều kiện trung hòa hoàn toàn lượng acid hoặc kiềm có trong nước thải và lấy lớn hơn so với tính toán 1 lít

 Hóa chất thêm vào có thể dùng ở dạng dung dịch hay dạng bột.Đưa hóa chất vào nước thải bằng bơm định lượng hóa chất có đầu dò

pH

2.2 Trung hòa nước thải bằng hóa chất

 Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất trong bể trung hòa thường nhỏ hơn 5 phút Nếu trong nước thải có các ion kim loại thì có thể tang thời gian tiếp xúc lên đến 30 phút

 Để trung hòa nước thải axit có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH, Na2CO3, NaHCO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, đôlômít (CaCO3.MgCO3) Song tác nhân rẻ tiền nhất là sữa vói 5%- 10% Ca(OH)2, tiếp đến là sôđa và NaOH công nghiệp

 Trong nước thải axit và kiềm thường chứa các ion kim loại, vì vậy liều lượng tác nhân tham gia phản ứng trung hòa cần tính đến cả yếu tố tạo thành cặn muối hoặc kim loại nặng

2.2 Trung hòa nước thải bằng hóa chất

2.2 Trung hòa nước thải bằng hóa chất

Loại axit Lượng kiềm và muối(g)

Ca(OH)2 Cao NaOH CaCO3 MgCO3 Na2CO3A.Nitrit 0.59 0.45 0.64 0.79 0.608 0.84

A.Clohydric 1.01 0.77 1.10 1.37 1.15 0.45

A.Sunfuric 0.755 0.57 0.82 1.02 0.86 1.08

A.Picrinic 0.169 0.122 0.175 0.218 0.231

A.Axetic 0.616 0.466 0.666 0.83 0.81

Bảng 1.Lượng kiềm và muối để trung hòa 1g axit

(Công Nghệ xử lý nước thải-Nguyễn Đức Lượng-2003)

2.3 Trung hòa nước thải acid qua các lớp vật liệu kiềm

• Nước thải chứa acid với hàm lượng lớn hơn 5 mg/L và không chứa muối kim loại nặng, có thể được trung hòa bằng cách lọc liên tục qua bể lọc

• Vật liệu lọc: đá vôi, magiezit, đolomit, đá hoa cương … với cỡ hạt 3- 8 mm

• Tốc độ lọc tính toán phụ thuộc vào loại vật liệu nhưng không quá 5m/h và thời gian tiếp xúc không quá 10 phút

• Trong các bể lọc có thể chuyển động theo

phương ngang hoặc đứng

2.3 Trung hòa nước thải acid qua các lớp vật liệu kiềm

2.3 Trung hòa nước thải acid qua các lớp vật

Trong trường hợp trung hòa axit khác, người ta có thể sử dụng bể lọc trung hòa nằm ngang.Chiều dài

bể xác định:

𝐿 = 𝑣𝑡 (m)

𝐿 : chiều dài bể lọc ngang

𝑣: tốc độ chuyển động của nước thải ( 0.01-0.03 m/s)

𝑡: thời gian tiếp xúc giữa nước thải, vật liệu lọc, và tính theo công thức:

𝑡 = 𝑏𝑘.𝑑𝑣1.5 (3 + 𝑙𝑔𝑏) (giây) 𝑑: đường kính trung bình của vật liệu lọc (cm)

𝑏: nồng độ axit (dlg/l)

𝑘: hệ số đặc trưng cho hoạt tính của dolomit

Độ dốc cần thiết cho bể ngang:

𝑆 = 20 − 14

𝑑 Lượng vật liệu lọc trong 1 ngày đêm:

2.4 Trung hòa nước thải bằng khói thải lò hơi

 Để trung hòa nước thải kiềm, trong những năm gần đây người ta đã sử dụng các khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O,… Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại

 Trung hòa nước thải kiềm bằng khói thải lò hơi là biện pháp rất kinh tế và hợp lý về mặt môi trường (giải quyết đồng thời cả về ô nhiễm nước và ô nhiễm không khí)

2.4 Trung hòa nước thải bằng khói thải lò hơi

• Thành phần khói thải lò hơi chứa 14%

CO2 và 1 hỗn hợp các khí Sox, NOx, CO, bụi có tính acid và có thể dung để trung hòa kiềm

• Các phản ứng xảy ra khi trung hòa:

CO2 + H2O  H2CO3

H2CO3 + Na2CO3  Na2CO3 +2H2O

H2CO3 + Na2CO3  2NaHCO3 + H2O

I Quá trình trung hòa

3 Ổn định hóa nước

Mục đích của việc xử lý ổn định nước:

Giữ cho nước luôn ở môi trường trung tính, ngăn ngừa các quá trình xâm thực hoặc lắng đọng cặn CaCO3 trong các công trình xử lý và vận chuyển nước

Độ ẩm ổn định nước: là tính chất không tạo kết

tủa từ nước hay không hòa tan CaCO3 trong nước

Các liên kết của axit Cacbonic trong nước:

H2CO3 tồn tại trong nước ở cả 3 dạng : HCO32- ,

CO32- ,CO2 (Sản phẩm phân ly H2CO3) (chủ yếu

phụ thuộc pH)

 Sử dụng thủy tinh lỏng ( Silicat Natri SiO2 +

Na2O) C = 7 ÷ 30 mg/l SiO2 hay hỗn hợp cả

2 chất Hecxa Meta Photphat Natria (NaPO3)6

3 Ổn định hóa nước

 Xác định độ ổn định của nước bằng thực nghiệm:

 I < -0.25: nước được coi có tính xâm thực

 I > 0.25: nước sẽ tạo ra sự lắng đọng CaCO3

II Quá trình trao đổi

Mục đích

 Loại ra khỏi nước các kim loại (kẽm, đồng, crom, nikel, chì, thuỷ ngân, cadimi, vanadi, mangan,…),các hợp chất của asen, photpho, xianua và các chất phóng xạ

 Thu hồi các chất có giá trị với độ làm sạch nước cao

II Quá trình trao đổi

kế tiếp

II Quá trình trao đổi

Hệ thống trao đổi ion

Tài liệu tham khảo

Công nghệ xử lý nước thải-Nguyễn Đức Lượng (chủ biên)-Đại học Quốc gia-2003

Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải- Nguyễn Đức Đạt Đức- ĐH Công nghiệp Thực phẩm TpHCM-2013