Phương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học Chuẩn bị cho các quá trình xử lý tiếp theo: •Giảm kích thư ch thư ớc: dùng búa đập, kéo hoặc máy nghiền •Phân loại: theo khối lượng, theo kích thước hoặc theo từ tính chủ

Xử lý cơ học

Chuẩn bị cho các quá trình xử lý

tiếp theo:

•Giảm kích thư ch thư ớc: dùng búa

đập, kéo hoặc máy nghiền

•Phân loại: theo khối lượng,

theo kích thước hoặc theo từ

tính (chủ yếu là tách KL)

•Nén: gia tăng khối lượng riêng

của các loại vật liệu

Xử lý cơ học

Tuyển chất thải: dùng để tái sinh CTR của công nghiệp khoáng

sản, tro nhiên liệu, hỗn hợp chất dẻo, xỉ luyện kim màu:

•Tuyển trọng lực

•Tuyển từ

•Tuyển đi n đi ện

•Tuyển nổi: i: tuyển các phế liệu riêng biệt như xỉ luyện kim

•M ột số phương pháp tuyển đặc biệt khác

Quá trình hoá lý

Chất thải nguy hại

Phương pháp lý học

Hấp phụ

Chất lỏng

Chất rắn Chất thải nguy hại

Hóa chất

Chất thải ít độc hơn

Phương pháp hóa học

x

x x x x x x x X x

Dạng R

X X X

Bốc hơi

x X

X X X

Sục khí và sục

hơi

x x

Màng

X X X X

Chiết xuất dung

môi

x x x

Trao đổi ion

x x

Thủy phân

x

Phục hồi dd

điện phân

x X x X

Chưng cất

X x

x x

Hấp phụ

Phương pháp

xử lý hóa lý

Dòng thải

Phương trình cân bằng vật

chất:

Q w (C v -C r ) = Q A (A r -A v )

Q w , Q A : lưu lượng nước

và khí, m 3 /s

C, A: nồng độ ô nhiễm

trong nước và khí, kmol/m 3

Tách khí

•Ch ủ yếu được dùng để cải tạo

đất hoặc xử lý nước ngầm bị

nhiễm VOC

•Ví d ụ: xử lý nước ngầm nhiễm

VOC với nồng độ 200 mg/L

Dòng vào

Vòi phun nước

Máy thổi khí

D: 0.5 - 3m

H: 1 - 15 m

Tỷ lệ lưu lượng không khí/nước = 5-10 2

Độ sụt áp: 200-400 N/m 2 /m cao

Nhược điểm: chỉ chuyển chất ô nhiễm từ lỏng sang khí và phải

xử lý sơ bộ nước thải

Thiết kế

Khử chất hữu cơ tan trong nước

Tách khí bằng dòng hơi mang nhiệt

Dòng vào

Nước sau

tách khí

Hơi nước

Khí ra

Định luật Henry:

pa= H.Cl

•p a : áp suất riêng phần khí

•H: h ằng số Henry

•C l : nồng độ trong pha lỏng

F.CA,F= B.CA,B+ DCA,D+ OCA,O

•F:l ưu lượng khối lượng

•C A,- : nồng độ A trong các dòng khác nhau:

•B, D, O: l ưu lượng khối lượng dòng đáy, dòng hữu

cơ được tách, khí ra

Các phương trình thiết kế cơ bản

Phương trình truyền khối

Truyền khối ở mâm (n+1)

GYA,n+ LXA, n+2 = GYA,n+1+ LXA, n+1

•G: kh ối lượng mol dòng hơi (mol/h)

•L: kh ối lượng mol dòng lỏng (mol/h)

•Y A : nồng độ mol A trong pha khí (mol/mol)

•X A : nồng độ mol A trong pha lỏng (mol/mol)

Các phương trình thiết kế cơ bản

GAC dùng để khử

chất hữu cơ

Hấp phụ bằng than họat tính

Các giai đoạn truyền khối:

Khuếch tán màng (bên ngoài)

Khuếch tán qua lỗ rỗng hoặc bề mặt (bên trong)

Phản ứng trên bề mặt

Lý thuyết truyền khối

Phương trình đường đẳng nhiệt Freundlich

•q=Kf.C1/n(hoặc q=Kf.Cn)

•q: n ồng độ trong pha rắn (mol/g…)

•C: n ồng độ tương ứng trong pha lỏng (mol/l…)

•K f và 1/n: hằng số thực nghiệm

Phương trình đường đẳng nhiệt Langmuir

•q=(Qmax.KL.C)/(1+KLC)

•Q max :nồng độ bề mặt tối đa

•K L : hằng số

Lý thuyết truyền khối

Đường cong hấp phụ

a) Xuôi dòng dãy hộp b) Xuôi dòng song song

c) Tầng hấp phụ chuyển động d) Ngược dòng dãy hộp (lơ lửng)

Kiểu thiết bị GAC

1 Kiểu thiết bị

2 Thời gian tiếp xúc

3 Tỷ lệ chiều cao/đường kính > 4:1

4 Tải trọng thuỷ lực = 80- 400L/m 2 ph

5 Trở lực ⇒ giảm áp lực

6 Dung lượng hấp phụ ⇒ đường đẳng nhiệt

7 Yêu cầu tái sinh

8 Loại than

Thiết kế cột GAC

•Cá chất được oxy hoá: VOC clo hoá, mercaptan, phenol, CN

-•Tá nhân oxy hoá: O 3 , H 2 O 2 , Cl 2 , UV/O 3 /H 2 O 2

•Xử lý: chất thải lỏng nguy hại, hoặc đất bị nhiễm bẩn

•Đặc trưng bởi thế oxy hoá khử

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛ Π

Π

−

ung phan chat

pham san

nF

RT E E

) _ _

(

) _

( ln

Oxy hóa hóa học

NaBH 4 + 8Cu ++ 2H2O = 8Cu + NaBO2 + 8H+

4KMnO4 + 3H 2 S = 2K2SO4+S

+3MnO + MnO2+ 3H2O

6FeSO4+ 6H2SO4+ 2CrO 3= 6Fe2(SO4)3+ Cr2(SO4)3 + 6H2O

2NaCNO + 3Cl2+ 4NaOH =

N2+ 2CO2+ 6NaCl + 2H2O

H2SO3+2CrO 3= Cr2(SO4)3+3H2O

CNCl + 2NaOH = NaCNO + H2O

+ NaCl

3SO2 + 3H2O = 3H2SO3

NaCN + Cl2= CNCl + NaCl

Khử

2Fe 2++ HOCl + 5H2O =

2Fe(OH)3 + Cl- + 5H+

2CN -+ O2 = 2CNO

-4 H2O2 + S 2-= SO42-+ 4H2O

CH 2 O +1/2O2 = CO2+ H2O

H2O2+ H 2 S = 2H2O + S

CH 2 Cl 2+2H2O2=CO2+2H2O+2HCl

NaCN + H2O2= NaCNO + H2O

CH 3 CHO + O3 = CH3COOH + O2

NaCN + O3 = NaCNO + O2

Các phản ứng oxy hoá thường gặp

•O 3 : mạnh, khử hầu hết các chất hữu cơ độc hại Tuy nhiên, O 3 có

chi phí đắt và khó vận hành

Thiết kế

•H 2 O 2 : ạo OH·

OH· + RHFe 2+ = R· + H 2 O + Fe 2+

R· + H 2 O 2 Fe 2+ = OH· + ROH + Fe 2+

R· : gốc hữu cơ hoạt động

•Clorine: thường áp dụng trong xử lý chất thải lỏng.

CN - + OCl - = CNO - + Cl

• Để trích ly hoặc oxy hoá CHC ở nhiệt độ cao và áp suất cao

• Nhi ệt độ: 600-650 o C, thời gian lưu: <1phút.

Dòng siêu tới hạn (supercritical fluids)

99.9998

0.5 574 2,4-Dinitrotoluen

99.99

7.0 440 Dextroxe

99.96

3.2 460 Methyl ethyl

ketone

99.99

3.7 510 PCB 1254

99.99

3.7 510 PCB 1234

99.997

3.7 505 DDT

99.993

4.4 500

4,4-dichlorobiphenyl

99.99

3.6 495 1,2,4-trichloro

benzene

99.99

3.5 488 Hexachlorocyclope ntadiene

99.99

3.6 495

o-Chlorotoluene

99.99

3.6 495 1,1,2,2-tetrachloro ethylene

99.99

3.6 495 1,2-ethylene

dichloride

99.99

3.6 495

1,1,1-trichloroethane

99.93

3.6 495 o-Xylene

99.97

7 450 Biphenyl

99.97

7 445 Cyclohexan

Hịêu suất, %

Thời gian, phút

Nhiệt

độ,

o C

Hợp chất Hịêu

suất,

%

Thời gian, phút

Nhiệt

độ,

o C Hợp chất

Áp dụng dòng siêu tới hạn để khử CHC

Quá trình màng

Concentrate Fluid flow

Permeate

macromolecule particle

membrane pore

Áp suất qua màng

Đối với dòng chảy ngang:

• Ptm– Gradient áp suất qua màng, kPa Pf= Áp suất dòng vào, kPa

• Pc= Áp suất dòng đậm đặc, kPa Pp= Áp suất dòng thấm, kPa

Tổng tổn thất áp lực qua màng:

Tổng lưu lượng thấm :

• Qp– Lưu lượng dòng thấm, kg/s A = Diện tích màng, m 2

• Fw= Dòng thấm qua màng, kg/m 2 s Pp= Áp suất dòng thấm, kPa

p c

f

⎦

⎤

⎢

⎣

=

2

A F

Các loại màng

Ví dụ 1 Tách PCBs từ dầu thải

Extractor Dung môi

Khử dung môi

Nước sau xử lý

Nước

trước xử lý

Dung môi và chất tan

Thu hồi

Chất tan Dung môi

Sản phẩm tinh lọc

•G ồm các bước sau:

• Chi ết xuất PCB bằng dung môi di-methylformaldehyde

• Cô đặc PCB

Ví dụ 2 Khử Cr6+

H2SO3 + 2CrO 3= Cr2(SO4)3 ↓+ 3H2O

Phương trình cơ bản:

3SO2+ 3H2O = 3H2SO3

Kết tủa bằng OH - hoặc S 2- cũng được áp dụng với kim loại.

Kết tủa

Chất thải nguy hại

T c chất k t ụ

Chất lỏng

Ví dụ 3 Trung hoà dòng thải

Tác chất

CT

nguy hại

Tá chất

CT nguy hại

T ác chấ t

CT nguy hạ i

T á c ch ất

CT nguy h ại

Tá chất

CT nguy hại

Ứng dụng: nước thải pH cao hoặc thấp

chất đá vôi, Na CO , H SO