chương 4 xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Phương pháp trung hòa‡ Khó khăn trong chỉnh pH ‡ Khó khăn trong chỉnh pH ¾ Quan hệ giữa pH và nồng độ hoặc dòng tác chất ¾ pH của dòng vào thay đổi rất nhanh; ¾ Lưu lượng dòng vào thay đ

Ch 4

Chương 4

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

Nguyễn Ngọc Châu Chi cục BVMT Bình Dương

NỘI DUNG

‡ Phương pháp trung hòa

‡ Phương pháp kết tủa g p p

‡ Phương pháp oxyhóa – khử

Ph há t hò

Phương pháp trung hòa

‡ Sử dụng

¾ Xử lý sơ bộ trước một quá trình xử lý khác

¾ Xử lý sơ bộ trước một quá trình xử lý khác (sinh học hay hóa học)

¾ Xử lý trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

¾ Xử lý trước khi thải vào nguồn tiếp nhận

Phương pháp trung hòa

9 Trộn lẫn nước thải axít với nước thải kiềm;

9 Bổ sung các tác nhân hóa học;

9 Lọc nước axít qua vật liệu có tác dụng trung hòa;

9 Hấp thụ khí axít bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axít.

Phương pháp trung hòa

PP lựa chọn

¾ Thể tích và nồng độ của nước thải,

¾ Chế độ thải nước thải

¾ Chế độ thải nước thải,

¾ Tác nhân hóa học: sẵn có và giá thành

Lượng bùn tạo thành

¾ Nồng độ và thành phần nước thải

¾ Loại và lượng tác nhân hóa học sử dụng ạ ợ g ọ ụ g

Phương pháp trung hòa g p p g

Trộn lẫn chất thải

‡ Áp dụng khi

ộ

¾ Nước thải của hai xí nghiệp gần nhau;

¾ Trong xí nghiệp có 2 nguồn thải; g g ệp g ;

Phương pháp trung hòa

bột thường được dùng để trung hòa nước thải chứa axít

Phương pháp trung hòa g p p g

Lượng tác nhân để trung hòa được xác định ợ g g ợ ị

C a

Q k

C a

Q B

k

k 3 = hệ số dự trữ (~10% lượng tính toán)

Q = lưu lượng nước thải (m 3 /h)

Q lưu lượng nước thải (m /h)

B = lượng chất họat hóa trong thương phẩm (%)

l h i ố i (k /k )

a = lượng tác nhân tiêu tốn riêng (kg/kg)

C = nồng độ axít hoặc kiềm (kg/m 3 )

Phương pháp trung hòa

Lượng tiêu tốn riêng của kiềm để trung hòa axít (kg/kg)

Phương pháp trung hòa

Nước thải

đôlômít [(C O) (M O)

[(CaO)0,6(MgO)0,4]Đá vôi, đá phấn, chất thải rắn (xỉ

30 – 80 mm

30 – 80

chất thải rắn (xỉ, tro,)

N ớ thải

mm

Nước thải axit Nước thải

đã th

Phương pháp trung hòa g p p g

Phương pháp trung hòa g p p g

‡ Trung hòa bằng khí axit

¾ Nước thải có tính kiềm;

ố

‡ Trung hòa bằng khí axit

¾ Sử dụng khí thải lò hơi hoặc lò đốt;

9 Tốc độ phản ứng chậm;

9 Tốc độ phản ứng chậm;

9 Phù hợp khi chỉnh pH về 7 hoặc 8;

9 Ít gây ăn mòn thiết bị

9 Ít gây ăn mòn thiết bị

9 Sục khí vào bể chứa nước thải;

9 Sử dụng tháp rửa khí trần

Phương pháp trung hòa g p p g

‡ Tác nhân phản ứng lựa chọn theo các tiêu chí (W

và lượng nhiệt sinh ra;

¾ Ảnh hưởng của việc cho dư hóa chất.

Phương pháp trung hòa g p p g

Phương pháp trung hòa

‡ Thiết bị

‡ Thiết bị

¾ Xử lý dạng mẻ (Q ≤ 300 m 3 /ngđ);

¾ Xử lý liên tục có thiết bị điều chỉnh pH tự động;

‡ Khuấy trộn

¾ Dùng khí (H nước = 2,7m => Q khí = 0,3 – g ( , Q , 0,9 m 3 /m 2 phút)

¾ Cơ khí (P = 0 04 – 0 08 Kw/m 3 )

¾ Cơ khí (P 0,04 0,08 Kw/m )

Phương pháp trung hòa

‡ Khó khăn trong chỉnh pH

‡ Khó khăn trong chỉnh pH

¾ Quan hệ giữa pH và nồng độ hoặc dòng tác chất

¾ pH của dòng vào thay đổi rất nhanh;

¾ Lưu lượng dòng vào thay đổi;

¾ Một lượng nhỏ tác nhân hóa học được trộn đều trong một lượng lớn nước thải trong một g ộ ợ g g ộ

khoảng thời gian rất ngắn.

SỬ DỤNG NHIỀU BẬC

Phương pháp kết tủa

‡ k3 3: hệ số dự trữ; ệ ự ;

‡ B: lượng chất hoạt hóa trong thương phẩm (%);

‡ a: lượng tác nhân tiêu tốn riêng (Kg/Kg) (dùng để

‡ a: lượng tác nhân tiêu tốn riêng (Kg/Kg) (dùng để

nâng pH?);

‡ C: nồng độ acid hoặc kiềm (Kg/m g ộ ặ ( g 3); );

‡ C1,… Cn: nồng độ kim loại (Kg/m3);

‡ b1,…bn: lượng tác nhân tiêu tốn riêng để tách kim loại

‡ b1,…bn: lượng tác nhân tiêu tốn riêng để tách kim loại (Kg/Kg).

Phương pháp kết tủa

Lượng tác nhân tiêu tốn riêng

Kim loại CaO Ca(OH) 2 Na 2 CO 3 NaOH

Phương pháp oxy hóa khử

‡ Dùng để oxy hóa chất hữu cơ

‡ Dùng để oxy hóa chất hữu cơ

¾ Khó phân hủy sinh học

ộ í h h ứ hế i i h

¾ Độc tính hoặc ức chế vi sinh

‡ Oxy hóa chất vô cơ và khử mùi;

‡ Khử các kim loại nặng từ hợp chất thành đơn chất

Phương pháp oxy hóa khử

¾ Chloride dioxide (ClO 2 ),

¾ Chlorine (Cl hay HOCl)

¾ Chlorine (Cl 2 hay HOCl).

¾ NaHSO 3

¾

Phương pháp oxy hóa khử

‡ Các mức độ oxi hóa khác nhau

Phương pháp oxy hóa khử

ộ

¾ Phân hủy sơ bộ: làm thay đổi cấu trúc của chất

hữu cơ;

¾ Phân hủy đến mức có thể chấp nhận: làm thay

đổi cấu trúc của chất hữu cơ và giảm độc tính của

đổi cấu trúc của chất hữu cơ và giảm độc tính của nó;

¾ Kh á hó biế đổi hất hữ thà h hất ô

¾ Khoáng hóa: biến đổi chất hữu cơ thành chất vô

cơ (CO 2 );

¾ Phân hủy không mong muốn: làm biến đổi cấu

trúc ban đầu của chất hữu cơ làm cho nó độc hơn.

Phương pháp oxy hóa khử

‡ CaHbOc + dO* Æ aCO2 + (b/2)H2O

Phương pháp oxy hóa khử

d = 2a + b/2 – c

9m oxh : lượng tác nhân oxi hóa (mg/L);

9n: mole [O [ * ]/mole tác nhân oxi hóa (bảng); ] ( g);

9MW: khối lượng phân tử mole của chất oxi hóa

(g/mole);

9COD: nhu cầu oxi hóa hóa học (mgO 2 /L).

Phương pháp oxy hóa khử

Phương pháp oxy hóa khử

‡ pH

Phương pháp oxy hóa khử

Vùng 1: trong điều kiện pH cao/lượng

‡ pH

‡ Liều lượng

ozone

Vùng 1: trong điều kiện pH cao/lượng

ozone nhỏ cơ chế chính là *OH Trong quá trình này tính chọn lọc của quá trình

o o e

oxi hóa rất ít;

Vùng 2: ở điều kiện gần bằng tốc độ phân

ã à t ề khối ủ à ớ

rã và truyền khối của ozone vào nước

Trong điều kiện này cả O3 và *OH cùng chiếm vai trò quan trọng;

Vùng 3: pH thấp/liều lượng O3 cao; O3nắm vai trò kiểm soát phản ứng và quá p g q trình oxi hóa mang tính chọn lọc cao.

Phương pháp oxy hóa khử

‡ OZONE (O3)

‡ ozone – xúc tác (ion kim loại, oxit kim loại, muối

‡ OZONE (O3)

nhôm, carbon hoạt tính),

‡ ozone – hydrogen peroxide, y g p ,

‡ ozone – UV.

Phương pháp oxy hóa khử

‡ Hydrogen peroxide (H2O2) - Fenton

Phương pháp oxy hóa khử

‡ Hydrogen peroxide (H2O2) Fenton

Fe 2+ + H 2 O 2 Æ Fe 3+ + OH - + *OH

Và Fe 3+ + H 2 O 2 Æ Fe 2+ + HO 2 * + H +

Sau đó xảy ra phản ứng giữa các gốc tự do và chất

hữu cơ như sau

Phương pháp oxy hóa khử

Bộ điều chỉnh lưu lượng bơm

CHƯƠNG 6

XỬ LÝ CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM

XỬ LÝ CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM

PHÁT SINH TỪ HTXLNT

¾ Khu lưu giữ bùn

¾ Khu lưu giữ bùn

¾ Bay hơi hóa chất;

Thành phần hóa học của bùn p ọ

Tổng chất rắn khô % 0.83 – 1.16 Chất rắn bay hơi y % 0.49 – 1.02

Các phương pháp xử lý bùn

ể ổ

‡ Nén bùn: nén bùn trọng lực, tuyển nổi, ly tâm, lọc băng tải, lọc thùng quay;

‡ Ổ đị h ổ đị h kiề hâ hủ kị khí hâ hủ hiế

‡ Ổn định: ổn định kiềm, phân hủy kị khí, phân hủy hiếu khí, composting;

‡ Tách nước: ly tâm lọc ép băng tải lọc ép khung bản

‡ Tách nước: ly tâm, lọc ép băng tải, lọc ép khung bản,

‡ Sấy

‡ Đốt

‡ Đốt

‡ Chôn lấp

Các phương pháp xử lý bùn

N ớ ề hệ

Các phương pháp xử lý bùn

Nước về hệ thống XLNT

Bể tuyển nổi

Phân hủy kị

khí

Bể trộn hóa chất

Lọc ép băng tải

Bùn đã ép (bánh bùn)

Phần lọc dẫn qua bể nén hoặc hệ

(cần) XLNT or hệ thống phân

tách

hoặc hệ thống XLNT

Bùn đã tách nước

Phần ly tâm dẫn về

xử lý riêng lấp

9Chiều dày lớp bùn trong bể dao động trong Chiều dày lớp bùn trong bể dao động trong

khoảng 0.6 – 2.4 m, tùy theo nhiệt độ môi trường.

Né bù é bù t l

Nén bùn – nén bùn trọng lực

Né bù é bù t ể ổi Nén bùn – nén bùn tuyển nổi

Hì h 9 2 S đồ ể ổi á h bù DAF

Hình 9.2 Sơ đồ tuyển nổi tách bùn DAF.

Phâ hủ kị khí

9S0: nồng độ BOD đầu vào (kg/m3);

9S: nồng độ BOD đầu ra (kg/m S: nồng độ BOD đầu ra (kg/m );3);

9Px: khối lượng bùn sinh ra trong một ngày (kg/ngđ).

Y P

k θ

1 +

9Y: hệ số thu hoạch (kg/kg); ệ ạ ( g g);

9k d : hệ số phân hủy nội bào (ngày -1 ); 9Ө c c : thời gian lưu bùn (ngày) g ( g y)

Phâ hủ kị khí

Nhiệt độ ( o C)

Thời gian lưu bùn (ngđ) Tối thiểu Đề xuất

Phâ hủ kị khí

Thông số thiết kế bể phân hủy kị khí vận hành ở điều kiện

Thông số Đơn vị Tốc độ tiêu Tốc độ cao

Thông số thiết kế bể phân hủy kị khí vận hành ở điều kiện mesophilic

Thông số Đơn vị Tốc độ tiêu

Thời gian lưu chất rắn Ngđ 30 – 60 15 – 20

Phân hủy kị khí y ị

¾ Chiều dày lớp nước trong bể > 8 m

¾ Độ sâu bể ~ 15 m hoặc hơn.

¾ Độ sâu bể 15 m hoặc hơn

Phân hủy hiếu khí y

Tách nước

Thiết Bị Lọc Chân Không

Thiết Bị Ly Tâm

Tách nước

Thiết Bị Lọc Băng Tải.

Tách nước

Thiết Bị Lọc Khung Bản

Tuyển nổi cô đặc bùn (có thêm hóa chất) 3 6

Ly tâm cô đặc bùn (có thêm hóa chất) 4 – 8

Lọc chân không (có thêm hóa chất) 15 – 30

Lọc băng tải (có thêm hóa chất) 15 – 30

Lọc áp lực (có thêm hóa chất) 20 – 50

Tách nước – đặc tính nước thải

Ly tâm cô đặc bùn (có thêm hóa chất) 400 – 1200 500 – 1500

Ly tâm cô đặc bùn (có thêm hóa chất) 400 1200 500 1500Lọc chân không (có thêm hóa chất) 500 – 5000 1000 – 5000Lọc băng tải (có thêm hóa chất) 50 – 500 200 – 2000

Ly tâm (có thêm hóa chất) 1000 – 10000 2000 – 10000Phân hủy kị khí (tốc độ cao) 2000 – 5000 1000 – 10000

ếPhân hủy hiếu khí 200 – 5000 1000 – 10000

Xử lý bằng nhiệt 3000 – 15000 1000 – 5000

Đốt

Đốt

Làm sạch lớp bùn, duy trì lớp bùn mỏng 15 – 20 cm;

Đo sư giảm chiều dày lớp bùn

hỏng; lưu lượng thiết không thích hợp;

nhiệt độ; điều kiện

Đo sự giảm chiều dày lớp bùn trong 3 ngày để khô;

Sử dụng chiều dày lớp bùn bằng

Mở đường tuần hoàn tại đầu mỗi chu kỳ tuần hòan; xả mạnh

thường bị tắc tích tụ trong đường

ống

mỗi chu ky tuần hòan; xa mạnh dòng tại cuối chu kỳ

không hoàn toàn;

sự phát triển tự

nhiên của côn

larvicnide (borax); sử dụng thuốc trừ sâu bệnh loại côn trùng càng sớm càng tốt

nhiên của côn trùng

trùng càng sớm càng tốt

Có mùi khó Bùn phân hủy Thêm vôi vào bùn để kiểm

Có mùi kho

chịu

Bùn phân hủy Thêm vôi vào bùn đê kiểm

soát mùi hôi và côn trùng

định các hợp chất keo tụ; làm sạch vải tổng hợp với nước và chất tẩy; rửa cuộn dây thép

Làm sạch vải tổng hợp với chất tẩy rửa; điều chỉnh liều lượng chất keo tu; điều chỉnh

hê thống châm hóa chất; sửa

đúng;độ chân không; vận tốc thùng quay quá

ầ

hệ thống châm hóa chất; sửa chữa hệ thống chân không; cao, hoặc phần

ngập quá thấp

Không có nguồn điện Khởi động lại

Hê thố B l bị ắ b lô ̀ Là h b hắ hặ b lô h

Hệ thống

nhận bị rung

Bơm lọc bị tắc; bu lông va đệm xung quanh tấm kiểmtra lỏng; kiểm tra van trongbơm lọc; rò rỉ không khí

Làm sạch bơm; thắt chặt bu lông; thaythế van kiểm tra ; nối lại các chỗ hở; làm sạch bề mặt;

bơm lọc; ro ri không khi trong đường hút; bề mặttrống bị bẩn; mất dấu

SỰ CỐ NGUYÊN NHÂN Cách khắc phục

Mức “Vat” quá cao Chất hóa học không thích hợp Thay đổi nồng đô chất keo

Mức “Vat”  quá cao Chất hóa học không thích hợp, 

tỉ lệ thức ăn quá cao; tốc độ 

trống quá chậm; máy bơm lọc 

bị tắc hoặc tắt; dòng chảy bị

Thay đổi nồng độ chất keotụ; giảm tỉ lệ thức ăn, tăngtốc độ trống, làm sạch cácbơm và đường ống thay

bị tắc hoặc tắt; dòng chảy bị tắc; máy bơm chân khôngngừng; Thiếu miếng đệm kính

bơm va đường ống, thaythế hay bổ sung miếngđệm

Bơm chân không

làm việc với cường

độ dòng điện cao

Máy bơm bị tắc; điều hòakhông đúng; lưu lượng nướclàm mát cho máy bơm chânkhô á

Sửa chữa bơm tắc, điềuchỉnh liều lượng chất keotụ, giảm tỷ lệ lưu lượng

ớ là ákhông quá cao nước làm mát

Vảy rỉ đóng kín tấm

bít bơm chân không

Do nước cứng và nước không

ổn định

Bổ sung thêm tác nhân ổ định hóa nước

Khô đủ iế hê

Lắp đặt lại các bộ phận; điều

Việc loại bỏ

các bánh bùn

Khung bản không thích hợp; điều kiện

Tăng lớp lót và cấp vào với

áp từ 25 đến 40 psig ; thay

các bánh bùn

khó khăn

thích hợp; điều kiện không thích hợp

áp từ 25 đến 40 psig ; thay đổi điều kiện vận hành hoặc loại chất keo tụ

Thời gian cho

một chu kỳ ép

tă

Điều kiện không thích hợp, chất rắn đầu vào thấ

Thay đổi liều lượng hóa chất, nâng cấp hoạt động é

Bánh bùn dính

vào băng tải

Liều lượng hóa chất và nồng đô không

Tăng liều lượng vô cơ

thích hợp

vật liệu lọc bị

Thay đổi liều lượng hóa chất; giảm lượng thức ăn cho vài dòng tuần hoàn; nghẹt; calci tích tụ

trong vật liệu

g rửa lớp vật liệu bằng acid HCl

Tăng lớp lót; giảm lượng

dây đai có độ

Tốc độ đai và thời gian thoát nước không đúng;

Điều chỉnh tốc độ dây đai; thay đổi chất tạo điều

không đúng; liều lượng không đúng; rửa đai

kiện; điều chỉnh liều lượng hóa chất; làm sạch vòi phun và thay thế các

không đúng; rửa đai không sạch; vật liệu đai không đúng

vòi phun va thay thê các vành đai

SỰ CỐ NGUYÊN NHÂN Cách khắc phục

Dây đai trược Roller bị lệch; sư căng Kiểm tra sư liên kết; sửa

Dây đai trược

soát sự liên kết.

Điều chỉnh lượng thức ăn; tăng độ sâu của hồ; sửa chữa hoặc thay

tạo điều kiện không thích hợp

thế băng; cài đặt tốc độ thấp; làmloãng bùn; điều chỉnh hóa chất

Bánh bùn không Lượng thức ăn quá cao; tấm đập Giảm lượng thức ăn; giảm chiều g đủ khô

sai vị trí; tốc độ quá thấp;  quá nhiều hóa chất tạo điều kiện, dòng nước ấm

sâu của hồ; thauy đổi sự lắt đặtcủa puli để đạt được tốc độ caohơn; điều chỉnh lượng hóa chất, 

giảm nhiệt độ dòng vào

của nhà sản xuất; điềuchỉnh cách ly; đặt lại vị trí các khớp trượt; rửa máy lytâm; sắp xếp lại hộp số;

trong băng tải (gây nên sự mất cân); 

hộp số liên kết không đúng; vòng bi và ổ đỡ bị hư hỏng; không cân

bằng; các bô phận lắp ráp không

tâm; sắp xếp lại hộp sô; thay thế vòng bi; thắt chặtcác chi  ết; tái tạo bề mặtvà tái cân bằng

bằng; các bộ phận lắp ráp khôngchặt chẽ; 

va tái cân bằng

Công suất tiêu

th tă đột

Tích tụ chấn rắn; ống dẫn đầu ra bị tắ

băng tải; dịch chuyểnđường ống gần đầu ra

Máy ly tâm tắt

hoặc không

khởi động

Cầu chì bị nổ; quá tải; động cơ quá nóng; điều khiển momen xoắn bị trục trặc; sự rung động

Thay thế cầu chì; làm sạchmáy ly tâm và cài đặt lại; cài đặt thiết bị bảo vệ nhiệt

72

trặc; lưu lượng khí nhiều; 

ngọn lửa lan ra ngoài

quá trình khử nước được cảithiện; cài đặt mức nhiên liệuhợp lý; giảm lượng khí; tăng

l l bùlưu lượng bùn

g gkhí quá cao

g g

73

Tăng lượng nhiên liệu; giảmlượng bùn

bùn cho vào quá nhiều

Nhiệt độ khí quá cao Tăng lượng chất rắn bay 

hơi trong bùn; lưu lượng

Tăng lưu lwuongj khí; giảmlưu lượng bùn; giảm lượngnhiên liệu quá cao nhiên liệu

74

SỰ CỐ NGUYÊN NHÂN Cách khắc phục

THIÊU ĐỐT BÙN

Đầu đốt bị kết xỉ Thiết kế vòi đốt Thay thế vòi đốt

Cánh tay khuấy rơi ra

t lò đốt

Nhiệt độ đốt quá cao, khí là át khô đ ̉

Duy trì nhiệt độ trong phạm vi thí h h ừ đ ặ à

trong lò đốt khí làm mát không đủ thích hợp; ngừng đưa cặn vào

lò đốt; sửa chữa hệ thống khí làm mát

Xuất hiện nhiều chất khí 

ô nhiễm

Quá trình đốt chưahoàn toàn; sự cố trongkiểm soát khí ô nhiễm

Tăng tỉ lệ khí/nhiên liệu; sửachữa thiết bị

Nổ lò đốt. Tích tụ cặn bã hoặc dầu

mỡ

Loại bỏ cặn bã hoặc dầu mỡ

75

quá cao; lượng khí quá nhiều

lượng bùn; giảm lượng khí

Nồng độ Oxy thấp

(<3%) trong khí thải

tầng sôi

Lưu lượng không thí 

thấp; lượng nhiên liệu quá nhiều

Tăng lượng khí; giảm lượng nhiênliệu

Điều chỉnh hệ thống cung cấp nhiên liệu; 

hoạt động lỗi; 

Nhiệt độ tầng sôi 

quá cao

Nhiên liệu quá nhiều; nồng độ 

dầu mỡ hoặc chất hữu cơ cao

Giảm lượng nhiên liệu; tăng lượng khí;  giảm lượng bùn

quá cao dầu mơ hoặc chất hữu cơ cao giảm lượng bùn

Xử lý khí

‡ Đối với mùi phát sinh từ bể điều hòa: việc sục khí

‡ Đối với mùi phát sinh từ bể điều hòa: việc sục khí

liên tục hay rút ngắn thời gian lưu của nước trong bể điều hòa có thể giảm tối đa lượng mùi phát sinh

Ngoài các biện pháp trên có thể làm kín bể để tránh phát tán mùi.

‡ Đối với khí thải từ hệ thống xử lý bùn: có thể thực

hiện việc thông gió cục bộ để phát tán mùi đối với hệ

thống nhỏ Trong trường hợp công suất lớn, có thể lắp đặt hệ thống thu khí và dẫn qua bể xử lý khí bằng

phương pháp lọc sinh học để xử lý lượng mùi trên

phương pháp lọc sinh học để xử lý lượng mùi trên.

Xử lý khí ý

‡ Đối với khí thải phát sinh từ khu vực pha chế - lưu

‡ Đối với khí thải phát sinh từ khu vực pha chế lưu giữ hóa chất: có thể giảm thiểu bằng cách sử dụng

các thiết bị kín, hay lắp đặt hệ thống thu gom và phát tán, hay điều chỉnh pH của dung dịch cho phù hợp để tránh bay hơi,…