Nghiên cứu ứng dụng hệ thống thiết bị xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

Tuy nhiên cùng với sự phát triển của thế giới, ngành công nghiệp sản xuất, khai thác và chế biến phát triển mạnh do đó nhu cầu tiêu thụ điện cũng tăng cao, đòi hỏi tìm ra nguồn năng lượ

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LUẬN VĂN

DANH SÁCH BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGUỒN ĐIỆN VÀ NGUỒN NƯỚC 2

1.1 Nhu cầu của nhiệt điện than 2

1.2 Tình hình nguồn nước 9

1.2.1 Phân loại nước thải 10

1.2.2 Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải 11

1.3 Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp 14

CHƯƠNG II XỬ LÝ NƯỚC TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN 20

2.1 Chu trình xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện than 20

2.1.1 Chu trình xử lý nước thải chứa dầu 20

2.1.2 Chu trình xử lý nước thải thông thường 21

2.1.3 Thuyết minh chu trình 22

2.2 Tính toán cho bể chứa chính 24

2.3 Nguyên lý xử lý nước bằng phương pháp lắng trọng lực 26

2.3.1 Cơ sở hoá học của dung dịch keo tụ 26

2.3.2 Các phương pháp keo tụ 27

2.3.3 Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu 27

2.3.4 Những lưu ý khi sử dụng phèn nhôm 28

2.3.5 Đặc điểm của chất trợ lắng……… 29

2.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ 30

2.4 Tính toán cho bể lắng 35

2.4.1 Khái niệm chung 36

2.4.2 Lắng các hạt keo tụ 36

2.4.3 Bể lắng trong nhà máy 37

2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng của nước thải 38

2.4.5 Tính toán lựa chọn bể lắng cho nhà máy 44

2.4.6 Cân bằng chất trong quá trình lắng 46

2.5 Lọc và các loại bể lọc 50

2.5.1 Lý thuyết quá trình lọc nước 50

2.5.2 Các loại vật liệu lọc phổ biến 57

2.5.3 Đặc điểm của một số bể lọc 57

2.6 Cấu tạo bình lọc cơ khí ở nhà máy nhiệt điện 62

2.6.1 Bể lọc nhiều lớp 62

2.6.2 Bể lọc than hoạt tính 63

2.6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lọc nước 66

CHƯƠNG III XỬ LÝ NƯỚC TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH 68

3.1 Khử khí nước trước khi đưa vào lò hơi 68

3.1.1 Mục đích khử khí nước cấp lò hơi 68

3.1.2 Các phương pháp khử khí 69

3.3 Khử các chất có khả năng sinh ra cáu bám trong lò hơi 72

3.2.1 Mục đích, ý nghĩa 72

3.2.2 Phương pháp xử lý nước trong lò bằng phương pháp hóa học 73

KẾT LUẬN 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc Các số liệu sử dụng, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn do tôi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan, phù hợp với thực tiễn của công nghệ trong nhà máy nghiên cứu và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Học viên

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, Tôi chân thành cảm ơn TS Vũ Hồng Thái, TS Nguyễn Trung Dũng và GS TS NGƯT Phạm Văn Thiêm và

GS TSKH Nguyễn Minh Tuyển đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Lãnh đạo Viện Kỹ Thuật Hoá Học, Ban giám hiệu trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng các Thầy, Cô giáo đã tận tình giảng dạy, trao đổi kiến thức và hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu khoa học đạt kết quả tốt nhất

Cuối cùng, Tôi xin được dành sự biết ơn đặc biệt đối với gia đình, nguồn động lực chính để tôi có sức mạnh vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình học tập và thực hiện nghiên cứu này

Dù đã rất cố gắng hoàn thành luận văn bằng tất cả sự nghiên cứu học hỏi

và tâm huyết, song luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được sự góp ý chân thành từ quý Thầy, Cô

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên

DANH SÁCH HÌNH DÙNG TRONG LUẬN VĂN

Hình 1: Cơ cấu nguồn điện qua các năm 2016 và 2020 2

Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp điển hình 15

Hình 3: Xử lý nước thải giai đoạn 1 16

Hình 4: Xử lý nước thải giai đoạn 2 17

Hình 5: Xử lý nước thải giai đoạn 3 18

Hình 6: Chu trình xử lý nước thải chứa dầu 20

Hình 7: Công nghệ xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện 21

Hình 8: Sơ đồ công nghệ xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện than 22

Hình 9: Cấu tạo hạt keo 26

Hình 10: Quá trình hình thành bông cặn 30

Hình 11: Thí nghiệm quá trình lắng 37

Hình 12: Cấu tạo bể lắng 38

Hình 13: Trị số Arcsimet theo kích thước hạt và độ nhớt môi trường 40

Hình 14: Độ nhớt của huyền phù thay đổi theo nồng độ của hạt 42

Hình 15: Vận tốc lắng của hạt theo đường kính và nồng độ của hạt 42

Hình 16: Vận tốc lắng của hạt thay đổi theo đường kính của hạt 43

Hình 17: Lựa chọn diện tích bể lắng theo vận tốc lắng 43

Hình 18: Lựa chọn lưu lượng vào bể lắng khi biết vận tốc lắng 44

Hình 19: Mô hình quá trình lắng 46

Hình 20: Mô hình bể lắng 50

Hình 21: V=200.e-0,4X 51

Hình 22: GS = X.200.e-0,4X 47

Hình 23: Gtt = X.200.e-0,4X +u.X 52

Hình 24: Giới hạn hoạt động của bể 48

Hình 25: Cân bằng chất trong xử lý nước thải tại Nhiệt điện Duyên Hải 49

Hình 26: Cơ chế lọc nước 50

Hình 27: Biểu đồ Linquist thể hiện quá trình tăng trở lực của lớp lọc 55

Hình 28: Trở lực rửa lọc phụ thuộc vào đường kính vật liệu lọc 56

Hình 29: Cấu tạo bể lọc chậm 58

Hình 30: Cấu tạo bể lọc nhanh 59

Hình 31: Bể lọc tiếp xúc 59

Hình 32: Cấu tạo bể lọc áp lực 60

Hình 33: Hình ảnh than hoạt tính 64

Hình 34: Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ Hg(II) của than hoạt tính 65

Hình 35: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ Hg (II) của than hoạt tính 65

Hình 36: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ As của than hoạt tính 66

Hình 37: Ảnh hưởng của pH đến sự hấp thụ Pb của than hoạt tính 66

DANH SÁCH BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN

Bảng 1: Quy hoạch nhà máy nhiệt điện (2011-2020) 3

Bảng 2: Thông số thiết kế bể chứa 25

Bảng 3: Liều lượng Nhôm sunphat theo hàm lượng cặn 33

Bảng 4: Thông số thiết kế bể pH 34

Bảng 5: Thông số thiết kế bể tạo keo 35

Bảng 6: Thông số thiết kế bể tạo bông 35

Bảng 7: Độ nhớt của nước theo nhiệt độ 40

Bảng 8: Thông số thiết kế bể lắng 45

Bảng 9: Các chỉ tiêu về vật liệu lọc và tốc độ lọc của bể lọc áp lực 60

Bảng 10: Các loại bể lọc ở chế độ làm việc bình thường và tăng cường 61

Bảng 11: Thông số bể lọc nhiều lớp ở nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải 3 63

Bảng 12: Kích thước vật liệu lọc trong bể lọc 63

Bảng 13: Thông số hoạt động của bể lọc 63

LỜI MỞ ĐẦU

Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng cho các nhà máy, khu chế xuất cũng như nhu cầu tiêu thụ điện sinh hoạt của người dân ngày càng lớn, các nhà máy sản xuất điện liên tục được xây mới để có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn đó Từ trước đến nay các nhà máy thủy điện được xây dựng là chủ yếu nhờ các ưu điểm như ít gây tác động đến môi trường, công suất lớn, và quan trọng hơn là ở nước ta, thủy điện có tiềm năng phát triển lớn nhờ hệ thống sông hồ phong phú với lưu lượng nước lớn nên các nhà máy thủy điện như thủy điện Hòa Bình, thủy điện Ialy, thủy điện Sơn La, thủy điện Lai Châu cùng hàng trăm thủy nhà máy thủy điện với công suất từ vài chục đến vài trăm MW được xây dựng trên khắp đất nước nhằm phục vụ nhu cầu sử dụng điện Tuy nhiên cùng với sự phát triển của thế giới, ngành công nghiệp sản xuất, khai thác và chế biến phát triển mạnh do đó nhu cầu tiêu thụ điện cũng tăng cao, đòi hỏi tìm ra nguồn năng lượng mới để đáp ứng, các nguồn năng lượng được sử dụng như nhiệt điện than, nhiệt điện dầu, nhiệt điện khí, hay các nhà máy điện gió, điện hạt nhân, hay địa nhiệt điện được nghiên cứu, đầu tư và xây dựng Với tình hình của nước ta, xây dựng các nhà máy nhiệt điện than được ưu tiên hàng đầu với các tài nguyên sẵn có cũng như các lợi thế khi phát triển nhiệt điện như nguồn nguyên liệu dồi dào than, khí, nước cũng như giá thành xây dựng rẻ

và nhanh được khai thác

Qua đó ta thấy được vai trò to lớn của các nhà máy nhiệt điện than trong ngành năng lượng Một trong những nguyên liệu quan trọng và sử dụng với nhu cầu lớn trong nhà máy nhiệt điện than là nguồn nước sạch Nên tìm hiểu công nghệ vận hành và xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện than là một vấn đề rất được quan tâm hiện nay Do đó xử lý nước thải cho nhà máy là một trong những ưu tiên hàng đầu của nhà máy nhiệt điện than nhằm hạn chế tác động đến môi trường, tiết kiệm nguồn nước sạch cũng như vận hành nhà máy được an toàn và hiệu quả Bản luận văn này tôi trình bày nghiên cứu ứng dụng hệ thống xử lý nước thải trong các nhà máy nhiệt điện than

CHƯƠNG I TỔNG QUAN NGUỒN ĐIỆN VÀ NGUỒN NƯỚC

1.1 Nhu cầu của nhiệt điện than [11]

Hiện nay nhu cầu tiêu thụ điện năng là rất lớn, nguyên nhân là do sự phát triển mạnh của các khu công nghiệp, khu chế xuất cũng như nhu cầu của người dân tăng cao, trong khi đó khả năng đáp ứng điện của ngành điện còn chưa theo kịp Trước đây ngành điện nước ta chủ yếu dựa vào thủy điện với các nhà máy thủy điện lớn như Hòa Bình, Sơn La và Lai Châu, Ialy và nhiều nhà máy thủy điện vừa và nhỏ

khác Hiện nay tài nguyên thủy điện gần như đã được khai thác tối đa về mặt kinh tế cũng như tác động tới môi trường Nhờ sự phát triển mạnh về ngành công nghệ đặc biệt là công nghệ nhiệt điện cùng với nguồn tài nguyên than có trữ lượng lớn nên phát triển các nhà máy nhiệt điện than là xu hướng phù hợp và mang lại nhiều lợi ích cho nước ta Các nguồn năng lượng của nước ta qua được thể hiện qua hình 1

Dựa vào tình hình tiêu thụ điện năng và các nguồn năng lượng, tài nguyên của nước ta năm 2016 thủ tướng đã ký quyết định quy hoạch điện VII Nội dung bản quy hoạch đánh giá tình hình nguồn năng lượng trong nước, và nội dung chính là quy hoạch các nhà máy điện trong giai đoạn 2011÷2020 có xét đến năm 2030 Trong đó các nhà máy nhiệt điện than được quy hoạch (bảng 1)

Bảng 1: Quy hoạch nhà máy nhiệt điện (2011-2020) [11]

(MW)

Lưu lượng nước thải

(m 3 /h) Đến năm 2011

100 NĐ An Giang 1, 2 2000 500

Đến năm 2030

Với các nhà máy được quy hoạch có mục tiêu cụ thể [11]

+ Cung cấp đủ lượng điện tiêu thụ trong nước với chất lượng cao và giá cả hợp lý, đảm bảo an ninh quốc gia và đảm bảo đến năm 2020 tất cả các vùng, hộ dân nông thôn đều có điện lưới sử dụng

+ Đối với nhiệt điện than: Khai thác tối đa nguồn than trong nước cho phát triển các nhà máy nhiệt điện, ưu tiên sử dụng nguồn than trong nước cho các nhà máy nhiệt điện khu vực miền Bắc Đến năm 2020, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 36.000 MW, sản xuất khoảng 156 tỷ kWh (chiếm 49,3% sản lượng điện sản xuất), tiêu thụ khoảng 67,3 triệu tấn than Đến năm 2030, tổng công suất nhiệt điện đốt than khoảng 75.000 MW, sản xuất 394 tỷ KWh (chiếm 56,4 % lượng điện sản xuất) tiêu thụ 171 triệu tấn than Đặc điểm địa hình đất nước ta dài và hẹp, tài nguyên than phân bố không đồng đều với các mỏ than trữ lượng lớn hầu hết tập trung ở vùng Quảng Ninh, trữ lượng khí đốt chủ yếu nằm ở thềm lục địa Đông và Tây Nam bộ, trữ lượng thủy điện chủ yếu phân bố ở miền Bắc và miền Trung Trong khi nhu cầu tiêu thụ điện lại tập trung khoảng 50% ở miền Nam, khoảng 40%

ở miền Bắc và chỉ trên 10% ở miền Trung Do vậy cần sử dụng nguồn than nhập khẩu để phục vụ cho các nhà máy nhiệt điện phía Nam

+ Với số lượng lớn các nhà máy nhiệt điện than được xây dựng với nguyên liệu chính là than và nước Khi vận hành nhà máy nhiệt điện lượng tro thải, khí thải

và nước thải là 3 nguồn thải chính gây ra ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hiệu quả kinh tế

Dựa theo tính toán và công nghệ thực tế người ta đã tính toán mỗi nhà máy nhiệt điện than với công suất 600 MW sẽ sinh ra lượng nước thải với lưu lượng cần

vực Nếu như không có sự cố đặc biệt như cháy, tràn thì nước thải trong nhà máy nhiệt điện chủ yếu là nước thải chứa bụi than và các hóa chất trong khi xử lý nước

lò như NH3 hay SO3 và Hg, Pb và As có trong nguồn nước từng vùng Với lưu lượng nước thải lớn như vậy thì công tác xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện

là một công đoạn rất quan trọng để tiết kiệm chi phí cũng như an toàn môi trường

1.2 Tình hình nguồn nước [13, 14]

Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, đảm bảo sự ổn định nguồn cung cấp nước sạch góp phần vào sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia Tuy lượng nước bao phủ khoảng 75% bề mặt trái đất, nhưng trong đó nước mặn chiếm khoảng 97% và chỉ có khoảng 3% là nước ngọt nhưng có đến hơn 2% là bang tuyết và nước ô nhiễm Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự sống của con người cũng như toàn bộ sự sống của các sinh vật trên trái đất Do đó, con người cần phải có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước Phải giữ cho nguồn nước sạch, tránh bị ô nhiễm và sử dụng sai mục đích

Vai trò của nước đối với sản xuất và đời sống là vô cùng quan trọng nhưng hiện nay vấn đề đặt ra với chúng ta là phải bảo vệ nguồn nước nhất là nước ngọt một cách triệt để nhất vì cuộc sống của chúng ta hiện nay và tương lai các thế hệ sau Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho sinh hoạt và sản xuất thì việc xử lý các nguồn nước thải hay nước bị ô nhiễm là hết sức quan trọng để đảm bảo chất lượng theo các tiêu chuẩn quy định Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử

lý nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt nhằm mục địch tái sử dụng, hạn chế gây ô nhiễm môi trường và nguồn tiếp nhận cũng như nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất, bên cạnh một số phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng,…thì phương pháp truyền thống lắng, lọc vẫn được áp dụng rộng rãi cho các nhà máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao Nước thải từ các nhà máy, khu công nghiệp hay chế xuất cũng như các khu dân cư trước khi được đưa ra môi trường qua hệ

thống cống ống cần được xử lý bằng các biện pháp hóa lý và các biện pháp sinh học nhằm bảo vệ nguồn nước tự nhiên, sức khỏe con người cũng như các tác động có hại đến môi trường

1.2.1 Phân loại nước thải [ 8, 9, 13 ]

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người trong sản xuất và sinh hoạt và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng

Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng

Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý Theo cách phân loại này, có các loại nước thải dưới đây:

- Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác

- Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu

- Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống khuyết tật hoặc thành của hố ga

- Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên Ở những thành phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng

- Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên

Theo quan điểm quản lý môi trường, các nguồn nước còn được phân thành hai loại: nguồn xác định và nguồn không xác định

- Nguồn xác định bao gồm nước thải đô thị và nước thải công nghiệp, các cửa cống xả nước mưa và tất cả các thải vào nguồn tiếp nhận nước có tổ chức qua hệ thống cống và kênh thải

- Nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các nguồn phân tán khác

Sự phân loại này rất có ích khi đề cập đến các vấn đề điều chỉnh kiểm soát ô nhiễm

1.2.2 Một số thông số đánh giá chất lượng nước thải [14, 15]

Để đánh giá chất lượng môi trường nước người ta phải căn cứ vào một số chỉ tiêu như chỉ tiêu vật lý, hóa học, sinh học Qua các thông số trong nước sẽ cho phép

ta đánh giá được mức độ ô nhiễm hoặc hiệu quả của phương pháp xử lý

A Các chỉ tiêu vật lý

a) Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện khí hậu thời tiết hay môi trường của khu vực Nhiệt độ nước thải công nghiệp đặc biệt là nước thải của nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện nhân thường cao hơn từ 10÷25 oC so với nước thường

Nước nóng có thể gây hại hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lý Vùng có khí hậu ôn đới nước nóng có tác dụng xúc tiến sự phát triển của vi sinh vật và các quá trình phân hủy Nhưng ở những vùng nhiệt đới nhiệt độ cao của nước sông hồ

sẽ làm thay đổi quá trình sinh, hóa, lý học bình thường của hệ sinh thái nước, làm giảm lượng ôxy hòa tan vào nước và tăng nhu cầu ôxy của cá lên 2 lần Một số loài sinh vật không chịu được nhiệt độ cao sẽ chết hoặc di chuyển đi nơi khác, nhưng có một số loài khác lại phát triển mạnh ở nhiệt độ thích hợp

b) Màu sắc

Nước có thể có màu, đặc biệt nước thải thường có màu nâu đen hoặc đỏ nâu

- Các chất hữu cơ trong xác động, thực vật phân rã tạo thành

- Nước có sắt và mangan ở dạng keo hoặc hòa tan

- Nước có chất thải công nghiệp (crom, tanin, lignin)

Màu của nước thường được phân thành hai dạng; màu thực do các chất hòa tan hoặc dạng hạt keo; màu biểu kiến là màu của các chất lơ lửng trong nước tạo nên Trong thực tế người ta xác định màu thực của nước, nghĩa là sau khi lọc bỏ các chất không tan Có nhiều phương pháp xác định màu của nước

c) Độ đục

Độ đục của nước do các hạt lơ lửng, các chất hữu cơ phân hủy hoặc do giới thủy sinh gây ra Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nước, ảnh hưởng khả năng quang hợp của các sinh vật tự dưỡng trong nước, gây giảm thẩm mỹ và làm giảm chất lượng của nước khi sử dụng Vi sinh vật có thể bị hấp phụ bởi các hạt rắn lơ lửng sẽ gây khó khăn khi khử khuẩn

cất gây ra Đơn vị đo độ đục: 1 đơn vị độ đục = 1 mg SiO2/l nước

Độ đục càng cao nước nhiễm bẩn càng lớn

d) Mùi vị

Nước sạch là nước không mùi vị Khi bắt đầu có mùi thì đó là biểu hiện của hiện tượng ô nhiễm Trong nước thải mùi rất đa dạng tùy thuộc vào lượng và đặc điểm của chất gây ô nhiễm Một số khí sau sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học trong nước thải có chứa chất ô nhiễm như: H2S (mùi trứng thối), NH3 (mùi khai),…

B Các chỉ tiêu hóa học và sinh học

a) Độ pH

Giá trị pH của nước thải có ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Giá trị

pH cho phép ta lựa chọn phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước Các công trình xử lý nước bằng phương pháp sinh học thường hoạt động ở pH từ 6,5 ÷ 9,0 Môi trường tối ưu nhất để vi khuẩn phát triển thường là 7 – 8 Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH khác nhau

Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 ÷ 8,8 còn vi khẩn nitrat với pH từ 6,5 ÷ 9,3

b) Chỉ số DO (Disolved Oxygen)

DO là lượng oxi hòa tan để duy trì sự sống cho các sinh vật dưới nước Bình thường oxi hòa tan trong nước khoảng 8 ÷ 10 mg/l, chiếm 70 ÷ 80 % khi oxi bão hòa Mức oxi hòa tan trong nước tự nhiên và nước thải phụ thuộc vào mức

độ ô nhiễm chất hữu cơ, các hoạt động của thế giới thủy sinh, các hoạt động hóa

sinh, hóa học và vật lý của nước Trong môi trường nước bị ô nhiễm nặng, oxi được dùng nhiều cho các quá trình hóa sinh và xuất hiện hiện tượng thiếu oxi trầm trọng Phân tích chỉ số oxi hòa tan (DO) là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá sự ô nhiễm của nước và giúp ta đề ra các biện pháp xử lý thích hợp

c) Chỉ số BOD (Nhu cầu oxy sinh hóa - Biochemical Oxygen Denand)

Nhu cầu oxy sinh hóa hay là nhu cầu oxy sinh học thường viết tắt là BOD, là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu cơ trong nước bằng vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoại sinh, hiếu khí Quá trình này được gọi là quá trình oxy hóa sinh học

Quá trình này được tóm tắt như sau với sự tham gia của vi khuẩn

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định (1.1) Quá trình này đòi hỏi thời gian dài ngày, vì phải phụ thuộc vào bản chất của chất hữu cơ, vào các chủng loại vi sinh vật, nhiệt độ nguồn nước Bình thường 70% nhu cầu oxy được sử dụng trong 5 ngày đầu, 20% trong 5 ngày tiếp theo, 99% ở ngày thứ 20 và 100% ở ngày thứ 21

d) Chỉ số COD (Nhu cầu oxy hóa học – Chemical oxygen Demand)

Chỉ số COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu

cơ trong nước thành CO2 và H2O bởi một tác nhân oxi hóa mạnh COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng con đường hóa học Chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cả lượng chất hữu cơ không bị oxy hóa bằng vi sinh vật Có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp trắc quang với lượng dư

trường axit với xúc tác là Ag2SO4 Hoặc có thể xác định hàm lượng COD bằng phương pháp chuẩn độ Theo phương pháp này lượng Cr2O72- dư được chuẩn bằng dung dịch Feroin Điểm tương đồng được xác định khi dung dịch chuyển từ xanh sang nâu đỏ

e) Chỉ số vệ sinh (Escherichia coli)

Trong nước thải đặc biệt là nước thải sinh hoạt, nước thải bệnh viện, nước thải vùng du lịch, dịch vụ, khu chăn nuôi,… nhiễm nhiều vi sinh vật có sẵn trong phân người và phân xúc vật Trong đó có thể có nhiều loài vi khuẩn gây bệnh đặc biệt là bệnh về đường tiêu hóa, như tả, lị thương hàn, các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm Escherichia coli là vi khuẩn phổ biến trong nước thải, nó có thể sống trong điều kiện khắc nhiệt của môi trường ngoài cũng như trong phòng thí nghiệm Chính

vì vậy người ta đã chọn Escherichia coli là chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước thải

Vi khuẩn đường ruột gồm 3 nhóm

1 Nhóm Coliform đặc trưng là Escherichia coli

2 Nhóm Streptococcus đặc trưng là Streptococcus faecalis

3 Nhóm Clostridium đặc trưng là Clostridium perfringens

1.3 Các công nghệ xử lý nước thải công nghiệp [16]

Hiện nay ở Việt Nam có rất nhiều các khu công nghiệp, khu chế xuất hay khu tập trung các nhà máy Mỗi một khu sản xuất đó cẩn phải có một công nghệ xử nước thải phù hợp với đặc điểm công nghệ sản xuất từng khu vực mà có nguồn thải với tính chất khác nhau trước khi xả thải ra môi trường nhằm đảm bảo an toàn cho nguồn nước và hệ sinh thái cũng như sức khỏe con người Tuy nhiên hầu hết các công nghệ đều tuân theo các sơ đồ công nghệ và quy trình sau có thể được điều chỉnh cho phù hợp với đặc điểm riêng của từng loại nước thải

Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp điển hình [16]

Với các bước xử lý cho từng giai đoạn :

+ Giai đoạn 1: xử lý sơ bộ nguồn nước thải lấy từ nguồn tiếp nhận Nước sau khi xử lý có thể xả thải ra nguồn tiếp nhận tùy theo từng nhà máy

+ Giai đoạn 2: sau khi xử lý ở giai đoạn này nước thải có thể phục vụ vào các mục đích khác như sử dụng cho nông nghiệp, tưới tiêu

+ Giai đoạn 3: sau khi xử lý, nước thải có thể được tái sử dụng cho chính công nghệ của nhà máy hay đưa ra môi trường

Hình 3: Xử lý nước thải giai đoạn 1 [16]

Hình 4: Xử lý nước thải giai đoạn 2 [16]

Hình 5: Xử lý nước thải giai đoạn 3 [16]

1.4 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện

Tuy hầu hết các khu công nghiệp, khu chế xuất hay cả nước thải sinh hoạt đều

áp dụng các chu trình và các bước trên để xử lý nước thải trước khi xả thải hay tuần hoàn hay tái sử dụng Tuy nhiên nước thải trong nhà máy nhiệt điện than có những đặc điểm riêng nên cần có công nghệ phù hợp để nâng cao hiệu quả xử lý

+ Đặc điểm của nước thải trong nhà máy nhiệt điện than

- Vì là nước thải trong nhà máy sản xuất điện sử dụng than nên nước thải trong nhà máy có chỉ số BOD rất thấp, chủ yếu là bụi than và các hóa chất trong xử lý

tuyển nổi và bể aero tank mà chỉ áp dụng giai đoạn xử lý bậc 3

- Nước thải trong nhà máy nhiệt điện than gần như được tuần hoàn tái sử dụng hoàn toàn cho các hoạt động của nhà máy như dùng để rửa thiết bị, tưới cây trong khuôn viên nhà máy và do không xả thải ra môi trường nên tùy vào mục đích tái sử dụng mà có các bước xử lý khác nhau ở đây ta xử lý nước đến giai đoạn cuối cùng

là đưa nước sau khi xử lý vào turbine để hoạt động nhà máy cũng như chạy turbine

để phát điện

CHƯƠNG II

XỬ LÝ NƯỚC TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN

2.1 Chu trình xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện than

Trong quá trình vận hành nhà máy nhiệt điện nước thải được thu từ hai khu vực chính là khu vực nước thải chứa dầu và khu vực nước thải thông thường Trong

đó khu vực nước thải chứa dầu được gom từ khu vực chứa các bể dầu, khu vực có các thiết bị được tra dầu thường xuyên như turbine và các bơm, quạt Nước thải thông thường được gom từ các khu vực như từ nhà than, khu vực lấy mẫu, khu vực vận hành Ta có 2 chu trình xử lý chính của nước thải trong nhà máy

2.1.1 Chu trình xử lý nước thải chứa dầu

Nước thải chứa dầu

Hồ chứa nước thải có dầu máy lọc dầu

Bồn xử lý nước thải chứa dầu Xe tải chở đi

Hồ chứa nước thải

Hình 6: Chu trình xử lý nước thải chứa dầu [2, 3]

2.1.2 Chu trình xử lý nước thải thông thường

Nước thải thường ngày Nước thải định kỳ (sửa chữa, bảo trì)

Hồ chứa nước thải thường xuyên Bơm Hồ chứa nước thải định kỳ

Bể điều chỉnh độ pH NaOH, HCl

Bể làm keo tụ Al2O3 8%

Bể kết bông A-polimer 0,1 %

Bể lắng Bơm Bể lắng bùn

Màng lọc nhiều lớp C-polymer 0.1% dehydrator

Màng lọc than hoạt tính Phễu chứa

Bể chứa Bơm Bể chứa nước cấp

Hình 7: Công nghệ xử lý nước thải trong nhà máy nhiệt điện [2, 3]

Nước thải và nước gom từ nhà máy cần phải qua các công đoạn xử lý Quá trình xử

lý nước trong nhà máy nhiệt điện than gồm hai giai chính:

- Xử lý nước sơ bộ (keo tụ, lắng, lọc)

- Xử lý nước bằng phương pháp trao đổi ion (khử muối)

Hình 8 : Sơ đồ công nghệ xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện than [2, 3]

2.1.3 Thuyết minh chu trình

Nước thải trong nhà máy được thu gom từ 3 nguồn chính:

1- Nước thải hàng ngày sinh ra do việc lấy mẫu, rửa thiết bị, nước từ khu rửa hóa chất và nước mưa từ các khu vực sản xuất

2- Nước thải định kỳ: Khi nhà máy sửa chữa, bảo trì và lấy từ khu vực chứa than 3- Nước thải chứa dầu: Khi vệ sinh thiết bị, động cơ của nhà máy

Qua hệ thống ống dẫn và bơm, nước thải được chuyển về bể chứa chính và bể chứa nước thải định kỳ, tại đây nước thải được xử lý sơ bộ bằng biện pháp sục khí bằng khí nén thông qua hệ thống đĩa phân phối khí nhằm tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa một phần chất hữu cơ sau đó được bơm sang bể trung hòa, tại đây HCl 10% hoặc NaOH 10% được cho vào để tạo ra pH phù hợp cho quá trình keo tụ ở bể tạo keo, pH được khống chế trong khoảng 6 ÷ 6,5 Sau thời gian

xử lý ở bể trung hòa, nước sẽ được để chảy tràn sang bể keo tụ sau đó tràn sang bể tạo bông Tại bể keo tụ và bể tạo bông, các chất keo tụ và polymer được bơm vào để tạo bông lắng với các chất rắn chứa trong nước Tại bể keo tụ thì phèn nhôm là chất keo tụ có chứa Al2(SO4)3 được bơm chất vào chất này sẽ trung hoà các điện tích của các hạt keo hoà tan trong nước, ngăn cản sự chuyển động hỗn loạn của các ion giúp cho việc liên kết tạo bông keo tụ thuận lợi Tại bể tạo bông A-polymer 0,1 %

sẽ được bơm vào để tạo sự dính kết giữa các hạt keo lại với nhau tạo ra các hạt có kích thước lớn dễ lắng Sau đó nước được cho chảy sang bể lắng Qua bể lắng nước

và bùn được tách ra nhờ quá trình lắng Sau đó nước được bơm đến hồ chứa, rồi tiếp tục được lọc ở bể lọc nhiều lớp MDF để lọc chất rắn còn sót lại (dùng cát và than anthracite) Sau đó nước được bơm lên bể chứa than hoạt tính để tiếp tục quá trình lọc xử lý các hoá chất nếu còn lại Sau khi đo được thông số đạt yêu cầu, nước tại đây sẽ được chảy sang bể điều chỉnh pH lần cuối bằng HCl và NaOH để đạt tiêu chuẩn [10] Thiết bị đo được lắp đặt và lấy mẫu thường xuyên để đảm bảo pH 6÷9

và các thông số phù hợp trước khi bơm vào đường cấp Nếu không đạt sẽ được bơm lại bể chứa để tiếp tục xử lý

Bùn sau khi tách ra được đưa đến bể bùn, tại đây nước tiếp tục được tách ra và bơm về bể chứa, bùn sau đó được trộn với C-polymer để đẩy nhanh quá trình dehydrate, sau đó được thu gom về kho

Nước thải chứa dầu từ nhà máy chuyển đến hồ chứa trước khi dầu được tách, dầu nổi được thu hồi nhờ hệ thống thu hồi dầu và nước được chuyển về bể chính Với các nhà máy nhiệt điện than điển hình ở Việt Nam, ta lựa chọn công suất của hệ thống xử lý là 200 m3/h nước thải để tính toán và lựa chọn các thiết bị phù

hợp cho xử lý nước thải của nhà máy (tùy theo tình hình thực tế như lượng mưa, mặt bằng sản xuất, ) Ta tính toán sơ bộ cho các thiết bị chính

2.2 Tính toán cho bể chứa chính [1, 7, 8]

Nhiệm vụ chính của bể chứa là điều hòa lưu lượng và nồng độ nước thải, tránh cặn lắng và làm thoáng sơ bộ, qua đó oxi hóa một phần chất hữu cơ, giảm kích thước các thiết bị phía sau và tăng hiệu quả xử lý nước thải của trạm, tạo chế

độ làm việc ổn định và liên tục cho các công đoạn, tránh hiện tượng hệ thống xử lý

bị quá tải hay ngắt quãng

Chọn thời gian lưu của nước trong bể là tl =8h, với lưu lượng là Q =200m3/h Vậy thể tích chứa nước trong bể là

- Thể tích bể điều hòa: V = Q t = 200 8 = 1600 (m3) (2.1)

- Chọn chiều cao của bể là 4m, rộng 30m, dài 30m

- Chọn lưu lượng khí cấp cho bể là 0,01m3/m3bể.ph

- Chọn đĩa phân phối khí có đường kính 170mm

- Nên diện tích bề mặt là 0,023m2 với lưu lượng Z=200 l/ph= 12 m3/h

- Chọn 2 máy bơm mỗi bơm có công suất 10 KW

- Q = 200/3600 lưu lượng nước thải (m3/s)

- H = 10 (mH20)

- p = 1000 khối lượng riêng của nước (kg/m3)

- η = 0.8 hiệu suất bơm (%)

- g = 9.81( m/s2)

Bảng 2: Thông số thiết kế bể chứa [3]

Nước sau khi được tập trung về bể chứa chính, được xử lý sơ bộ bằng sục khí thì được bơm đẩy lên bể xử lý pH, bể tạo bông và bể lắng để thực hiện quá trình lắng

2.3 Nguyên lý xử lý nước bằng phương pháp lắng trọng lực

Mục đích của quá trình xử lý nước sơ bộ là loại trừ các tạp chất huyền phù và dung dịch keo (các hạt có kích thước 10-4 ÷10-6 mm) Quá trình xử lý nước sơ bộ gồm 2 giai đoạn chính là keo tụ và lắng

2.3.1 Cơ sở hoá học [5, 17, 18]

Dung dịch keo là các hạt (còn gọi là tiểu phân, hay mixen keo) có đường kính từ 10-6 ÷ 10-4 mm, khác với vật huyền phù là nó ổn định trong nước và rất khó lắng Hạt keo là thể tập hợp của rất nhiều phân tử và ion Hạt keo là do các hạt khó tan trong nước hình thành nên Các hạt này có thể là phân tử lớn (polymer), hoặc các phần tử hệ phân tán (cát, đất sét), hoặc do các phân tử liên kết với nhau Nhờ diện tích bề mặt lớn, các hạt này có khả năng hấp phụ chọn lọc một loại ion nào đó trong dung dịch tạo thành lớp vỏ bọc ion Lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong tạo thành hạt keo Bề mặt nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên

nó Lớp ion này có khả năng hút một số ion tự do mang điện tích trái dấu để bù lại một phần điện tích Như vậy, quanh hạt nhân đã có hai lớp ion mang điện tích trái dấu nhau bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của hạt keo Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thường không có đủ điện tích để trung hoà với lớp điện tích bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích nhất định Để cân bằng điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hút quanh mình một số ion trái dấu ở trạng thái khuếch tán

Lớp ion đối khuyếch tán

Lớp ion dương

Hình 9: Cấu tạo hạt keo [5]

Điện thế zeta Lớp ion âm

Nếu hạt keo ở trạng thái tĩnh thì điện tích ion hạt keo được bù bởi điện tích của lớp ion khuếch tán Khi hạt keo chuyển động, lớp ion khuếch tán không di chuyển đồng thời với hạt keo bởi vì lực liên kết không bền vững Do đó hạt keo trong nước luôn là hạt mang điện tích âm

2.3.2 Các phương pháp keo tụ

Trong công nghệ xử lý nước bằng phương pháp keo tụ, người ta thường sử dụng một trong các công nghệ sau hoặc có thể kết hợp cùng nhau:

1- Phương pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản

2- Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu

3- Phương pháp keo tụ dùng các chất polymer Phương pháp này còn sử dụng cả khi cần tăng cường quá trình keo tụ cho các phương pháp khác

Trong nhà máy nhiệt điện ta sử dụng phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu

2.3.3 Keo tụ bằng hệ keo ngược dấu

Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hoá trị III còn gọi là phèn nhôm, phèn sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hoá chất rất thông dụng trong

xử lý nước thải Các muối này trong nước phân ly thành các cation và anion theo phản ứng:

Al2 (SO4)3 2Al3+ + 3SO42- (2.8) FeCl3 Fe3+ + 3Cl- (2.9) Nhờ hoá trị cao của các ion kim loại chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất hexa: Me(H2O)63+ (trong đó Me3+ có thể là Al3+ hoặc Fe3+) Khả năng thủy phân của phức này tùy thuộc vào độ pH

Tùy theo độ tăng pH mà các phản ứng xảy ra:

Me(H2O)63+ + H2O Me(H2O)5 OH2+ + H3O+ (2.10) Me(H2O)5 OH2+ + H2O Me(H2O)4 (OH)2+ + H3O+ (2.11) Me(H2O)4 OH2+ + H2O Me(OH)3 + 3H2O + H3O+ (2.12)

Me(OH)3 + OH- Me(OH)

-4 (2.13) Đối với nhôm khi 6 < pH < 7,5 và với sắt khi 5 < pH < 10 thì phản ứng dừng lại ở hydroxit Me(OH)3, kết tủa lắng xuống Khi pH > 7,5 đối với nhôm và pH > 10 đối với sắt quá trình tạo thành Me(OH)-

4 mới xảy ra

Các hydroxit Me(OH)3 có độ hoà tan rất nhỏ, nó hình thành dung dịch keo Dung dịch keo này trong nước mang điện tích dương Còn các tạp chất dạng huyền phù hay dạng keo có trong nước thiên nhiên phần lớn lại mang điện tích âm Nên khi gặp nhau chúng hút lẫn nhau tạo nên những bông phèn và lắng xuống dưới nhờ trọng lực

Các loại muối nhôm được sử dụng nhôm sunfat Al2(SO4)3.18H2O, nhôm Clorua ACl3.6H2O, phèn nhôm Al2(SO4)3.K2SO4.4H2O, natri aluminat NaAlO2, sắt (III) sunfat Fe2(SO4)3.8H2O, sunfat sắt nhôm AlFe(SO4)3.nH2O,…

2.3.4 Những lưu ý khi sử dụng phèn nhôm [15]

- pH hiệu quả tốt nhất với phèn nhôm là khoảng 5,5 ÷ 7,5

- Nhiệt độ của nước thích hợp khoảng 20 ÷ 40oC

- Ngoài ra, cần chú ý đến: Các thành phần ion có trong nước, các hợp chất hữu cơ, liều lượng phèn, điều kiện khuấy trộn, môi trường phản ứng,…

Ưu điểm nhược điểm khi sử dụng phèn nhôm:

a) Ưu điểm

- Về mặt năng lực keo tụ ion nhôm (và cả sắt(III)), nhờ điện tích 3+, có nănglực keo tụ thuộc loại cao nhất (quy tắc Shulz-Hardy) trong số các loại muối ít độc hại

- Muối nhôm ít độc, sẵn có trên thị trường, giá thành rẻ

- Công nghệ keo tụ bằng phèn nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát và được phổ biến rộng rãi

b) Nhược điểm

- Làm giảm đáng kể độ pH, phải dùng NaOH để hiệu chỉnh lại độ pH dẫn đến chi phí sản xuất tăng

- Khi quá liều lượng thì hiện tượng keo tụ bị phá huỷ làm nước đục trở lại.

- Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ và trợ lắng

- Hàm lượng Al dư trong nước > so với khi dùng chất keo tụ khác và có thể lớn hơn tiêu chuẩn với (0,2 mg/l)

- Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế

- Ngoài ra, có thể làm tăng lượng SO42- trong nước thải sau xử lí là loại có độc tính đối với vi sinh vật

2.3.5 Tác dụng của chất trợ lắng (A-Polimer) [15]

Sau thủy phân các hydroxit nhôm tạo ra trong nước mang điện tích dương, các hạt keo này sẽ kết hợp với các chất lơ lửng mang điện tích âm trong nước Vì lượng tạp chất trong nước ít và nhỏ nên sự tạo thành các hạt keo nhôm có đường kính lớn hơn, trọng lượng lớn hơn là rất khó Khi dùng chất trợ lắng (A-Polimer), bản thân các polimer sẽ tan trong nước tạo dung dịch keo có sức dính mạnh Chúng mang điện tích âm do vậy sự tạo thành các bông phèn có kích thước lớn nhanh và dễ dàng khi lượng keo này lớn và dày đặc tạo thành các màng ngăn, hút các hạt keo khác vừa tạo thành cùng các tạp chất lơ lửng làm nước trong

Hiệu quả kết lắng tăng cao trong khoảng pH = 4 ÷ 10 Cho nên việc khống chế

độ kiềm không khắt khe lắm, sự kết lắng nhanh nên công suất bể lắng có thể tốt nhất ở pH = 6 ÷ 8 và tránh sự thay đổi công suất bể lắng đột ngột

+ Quá trình keo tụ khi dùng phèn nhôm và chất trợ lắng (A-Polimer)

Trong dung dịch nước phèn nhôm thuỷ phân:

Al2(SO4)3 18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 2Al(OH)3↓ + 3CaSO4 + 6CO2 + 18H2O (2.14) Sau khi thuỷ phân các hydroxit nhôm hình thành sẽ tập hợp lại và hình thành các hạt keo mang điện tích dương Các hạt keo này sẽ kết hợp với các hạt keo tự nhiên mang điện tích âm tạo thành bông cặn Bản thân các bông cặn nhỏ này lại có

ái lực với nhau tạo thành bông bùn to hơn và lắng xuống Tuy nhiên, khi lượng tạp chất trong nước ít và nhỏ thì sự tạo thành các bông keo có đường kính lớn là rất khó Khi đó sự tham gia của chất trợ lắng vào quá trình keo tụ là rất quan trọng Khi có

sự tham gia của chất trợ lắng (A-Polimer) trong quá trình keo tụ thì bản thân chất trợ lắng hoà tan trong nước tạo thành các sợi keo mang điện tích âm Chúng sẽ tham gia vào quá trình lắng tụ để thúc đẩy quá trình lắng tụ liên kết các bông phèn nhỏ tạo thành các bông phèn to hơn, tạo thành các đám bông phèn lớn như những máy lọc dày đặc tiếp tục hấp phụ những bông phèn nhỏ và lắng xuống

Hình 10: Quá trình hình thành bông cặn [5]

Khi sử dụng chất trợ lắng trong quá trình keo tụ vừa tiết kiệm được phèn mà chất lượng nước lại tốt hơn, nâng cao dung lượng trao đổi của khối hạt lọc, do vậy giảm được lượng axit dùng để hoàn nguyên bình trao đổi ion Mặt khác giảm lượng phèn tức là giảm lượng ion SO42- trong nước, do đó bình trao đổi anion khi làm việc được lâu hơn và giảm được lượng kiềm cho quá trình hoàn nguyên bình trao đổi anion Dùng (A-Polimer) nâng cao hiệu quả kỹ thuật cũng như kinh tế trong việc xử lý nước thải

2.3.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

Xử lý bằng phương pháp keo tụ bao gồm nhiều quá trình: điện ly, thuỷ phân, hình thành dung dịch keo, hấp phụ, keo tụ và lắng Cho nên nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ có rất nhiều Các nhân tố ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả keo tụ có thể nêu lên:

a) Trị số pH của nước

Nước xử lý khi cho Al2(SO4)3 vào thì trị số pH của nó bị giảm thấp vì

Al2(SO4)3 là một loại muối gồm axit mạnh, bazơ yếu Sự thuỷ phân của nó có thể

tăng thêm tính axit của nước Sự thay đổi pH này có ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ

+ Ảnh hưởng của pH đến độ hoà tan hydroxit nhôm:

Hydroxit nhôm là một hydro lưỡng tính điển hình Trị số pH của nước quá cao hay quá thấp đều làm cho nó hoà tan khiến hàm lượng Al3+ dưtrong nước tăng thêm Khi pH < 5,5: Al(OH)3 có tác động như một chất kiềm, làm cho hàm lượng

Al3+ trong nước tăng nhiều, như phản ứng:

Al(OH)3 + 3H+ Al3+ + 3H2O (2.15) Khi pH > 7,5: Al(OH)3 có tác động như một axit làm cho gốc AlO-

2 trong nước xuất hiện:

Al(OH)3 + OH- AlO

-2 + 2H2O (2.16) Khi pH > 9: độ hoà tan của Al(OH)3 tăng lớn, sau cùng thành dung dịch muối nhôm

Khi trong nước có SO42-, trong phạm vi pH = 5,5 ÷ 7 trong vật kết tủa có muối sunfat kiềm, rất ít hoà tan Tóm lại, trong phạm vi pH từ 5,5 ÷ 7,5 lượng nhôm dư trong nước đều rất nhỏ

+ Ảnh hưởng của pH đối với điện tích hạt keo hydroxit nhôm

Điện tích của hạt keo trong dung dịch nước có quan hệ với thành phần của ion trong nước, đặc biệt đối với H+ Cho nên thị số pH có ảnh hưởng rất lớn đối với tính mang điện của hạt keo

Khi 8 > pH > 5 mang điện tích dương

Khi pH < 5 vì hấp phụ SO42- mà mang điện tích âm

Khi pH > 8 nó tồn tại ở dạng hydroxit lưỡng tính, vì thế dễ dàng kết tủa nhất + Ảnh hưởng của pH đối với vật hữu cơ trong nước:

Vật hữu cơ trong nước như các vi sinh vật bị thối rửa, khi pH thấp dung dịch keo của axit humic mang điện tích âm Lúc này dễ dàng dùng chất keo tụ khử đi

Khi pH cao, nó trở thành muối axit humic dễ tan Vì thế mà khử đi tương đối khó Dùng muối nhôm khử loại này thích hợp nhất là ở pH = 6 ÷ 6,5

+ Ảnh hưởng của pH đối với tốc độ keo tụ dung dịch keo:

Tốc độ keo tụ dung dịch keo và điện thế của nó có quan hệ với nhau: trị số điện thế càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt càng yếu, vì vậy tốc độ keo tụ của nó càng nhanh Khi điện thế bằng không, nghĩa là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ keo tụ của

nó lớn nhất

Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, điện thế của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi trị số pH của nước Hydroxit nhôm là chất lưỡng tính, cho nên pH là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ keo tụ Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, trị số pH tối ưu nằm trong giới hạn 6,5 ÷7,5 vì hydroxide nhôm lúc này dễ kết tủa xuống

Nếu độ kiềm nước nguồn quá thấp, sẽ không đủ để khử tính axit do chất keo

tụ thuỷ phân ra Làm cho trị số pH của nước sau khi cho chất keo tụ vào quá thấp Vậy ta phải kiềm hoá nước nguồn để nâng trị số pH của nước ra, kiềm cho vào có

b) Hàm lượng chất keo tụ

Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định, phải dùng thực nghiệm để tìm ra lượng chất keo tụ cho vào thích hợp

Lượng chất keo tụ cho vào nước thải tối ưu là 0,1÷0,5 mgdl/l, nếu dùng

Al2(SO4)3.18H2O thì tương đương 10 ÷ 100 mg/l, ta có bảng 3