- Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chương 3: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ 3.1. - PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG 3.1.1. - Các chất này có thể dùng phương pháp xử lý khác nhau tùy vào kích thước của chúng: ¾ d > 10-4 mm : dùng phương pháp lắng lọc. - gọi là phương pháp keo tụ trong xử lý nước. - Mặc dù vậy chúng ta có thể xác định theo tiêu chuẩn TCXD –33 –1985 như sau: 1) Xử lý nước đục: Hàm lượng cặn (mg/l) Al2(SO4)3 khan (mg/l. - Trang 69 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Xử lý nước màu: Lượng phèn nhôm : PAl = 4 M + M: độ màu của nước nguồn (Co –pt) 3) Xử lý nước vừa đục vừa màu. - Đối với công trình có công suất xử lý nhỏ: phèn nước nước Bơm định lượng bơm vào bể hoà trộn Thùng hoà Thùng tiêu trộn thụ 1 Trang 70 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Đối với công trình xử lý có công suất lớn: nước phèn nước Thùng tiêu Thiết bị định Thùng hoà thụ lượng phèn trộn Tự chảy Đối với công trình xử lý nước có công suất vừa và lớn. - ¾ Sân đỡ bằng gỗ trên ống không khí nén Trang 71 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾Lớp sàn cách: 0.5 –0.6mm ¾Ong không khí nén chịu axít: ống nhựa, thép ăn mòn,… ¾Vân tốc ống: 10 –15m/s ¾Ap lực không khí nén:8 –10l/s.m2 ¾Lưu lượng gió thổi vào bể ¾Qgió = 0.06 .W.F (m3/phút. - trộn bằng phương pháp thủ công. - Trang 72 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ Pp : phèn dự tính cho vào nước (g/m3). - 3.1.2.2.Thiết bị định lượng phèn: ¾ Nhiệm vụ điều chỉnh tự động lượng phèn cần thiết đưa vào nước cần xử lý. - Định liều lượng theo sự thay đổi tính chất nước xử lý. - Đường kính lỗ màng Lưu lượng phèn (l/h) phụ thuộc vào H(mm) bằng Pb (mm) H = 130 mm H = 140 mm H=150 mm H=160mm Trang 73 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn . - h .G 0 Q: công xuất trạm xử lý (m3/ngđ. - h: chiều cao cho phép của lớp hoá chất: 9 Phèn Al cục: 2m 9 Vôi cục chưa tôi: 1.5m Trang 74 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 9 FeSO4 trong bao giấy: 2m 9 Muối ăn: 2 –5 m 3.1.3. - Bể trộn đứng: ¾ Dùng trong trường hợp có dẫn vôi sữa để kiềm hoá nước ¾ S tối đa của bể trộn < 15m2 Nguyên tắc: nước đưa xử lý từ dưới lên (v = 1 – 1.5m/s. - Trang 75 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn ¾ Dạng bể: hình vuông hoặc hình tròn có: ¾ Tốc độ quay v/phút. - Máng vòng có lỗ chảy ngập Trang 76 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.2. - Thời gian lưu nước trong bể lấy là 20 phút khu xử lý nước đục và 30 -40 phút khi xử lý nước có màu. - Vách Vách ngăn ngăn hướng hướng dòng dòng Trang 77 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.1.4.3. - Tốc độ tương đối của quay: V= 0.75 Vk Trang 78 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Ví dụ áp dụng 1. - Tính bể phản ứng cơ khí cho công trình xử lý nước thải dệt nhuộm với các thông số tb Q ng-đ = 150 m3/ngđ, COD = 10830 mg/l, BOD = 5956 mg/l, SS = 640 mg/l, Màu = 16000 Pt – Co . - Loại cánh khuấy: Chọn loại cánh khuấy 2 bản, đối xứng qua trục, khuấy quanh trục thẳng đứng - Năng lượng: Z N Có G = 10 Với Z= μ V Trong đó: μ : Độ nhớt nước thải: μ = 0,0092 (N/cm2) N: Năng lượng cho khối nước thải V: Thể tích nước thải. - V = 4,2 (m3) Trang 79 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn G: Gradien – sự biến đổi vận tốc của nước trong 1 dơn vị thời gian. - 0,017(m2 ) 2 2 L Có: B*L= f m 2 ) và =5 B Vậy: Chiều rộng bản cánh khuấy: B = 0,06 (m) Chiều dài bản cánh khuấy: L = 0,3 (m Cánh khuấy bể phản ứng Trang 80 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các thông số thiết kế bể phản ứng STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 1,8 m 2 Chiều rộng bể (B) 1,8 M 3 Chiều cao bể (H) 1,5 m 4 Thời gian lưu nước 20 phút 5 Thể tích xây dựng bể 4,86 m3 6 Chiều rộng 1 bản cánh khuấy 0,06 m 7 Chiều dài 1 bản cánh khuấy 0,3 m 8 Bán kính vòng khuấy 0,45 m Bể tạo bông Bể tạo bông được xây dựng gồm 3 ngăn với kích thước bằng nhau - Thời gian lưu nước 1 ngăn: t = 15 (phút) (Thực nghiệm. - 0,34 ( m Với: f n = B * H m 2 ) Trang 81 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - Diện tích 1 bản cánh khuấy: f = F m. - 88,57 (W) Trong đó: C = 1,9 vì L / B = 20 Fc: Tiết diện của bản cánh khuấy Fc m2) Trang 82 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn - Giá trị Gradien vận tốc: Z N 88,57 G1 = 10. - 62 ( S −1 ) μ μ *V Các thông số thiết kế bể tạo bông STT Tên thông số Số liệu dùng thiết kế Đơn vị 1 Chiều dài bể (L) 1,62 m 2 Chiều rộng bể (B) 1,62 M Trang 83 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3 Chiều cao bể (H) 1,4 m 4 Thời gian lưu nước (t) 15 phút 5 Bán kính vòng khuấy (R1) 0,45 m 6 Bán kính vòng khuấy (R2) 0,225 m 7 Chiều dài cánh khuấy 1,2 m 8 Chiều rộng 1 bản cánh khuấy 0,06 m 3.2. - PHƯƠNG PHÁP TRUNG HÒA Nước thải sản xuất của nhiều ngành công nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. - Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và nguồn nước không bị phá hoại, ta cần phải trung hòa nước thải. - Trung hòa còn nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra khỏi nước thải. - Mặt khác muốn nước thải được xử lý tốt bằng phương pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về 6.6 -7.6 Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải. - Một số hóa chất dùng để trung hòa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO0.6MgO0.4,(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4,NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3,… Ngoài ra, có thể tận dụng nước thải có tính acid trung hòa nước thải có tính kiềm hoặc ngược lại. - Ta có thể tận dụng 2 loại nước thải này để trung hòa lẫn nhau. - Trung hoà bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm. - Phương pháp này cho xử lý nước thải chứa axit hoặc chứa kiềm trong khu công nghiệp được tập trung lai để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy không giống nhau. - Nước thải chứa axit thường được thải một cách điều hoà ngày đêm và có nồng độ nhất định. - Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tuỳ thuộc vào chế độ công nghệ. - Phương pháp này dùng để trung hoà nước thải có chứa axit. - Người ta phân biệt ba loại nước thải có chứa axit như sau : ¾ Nước thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH) ¾ Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), các muối canxi của chúng dễ tan trong nước. - ¾ Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) các muối canxi của chúng khó tan trong nước. - Trang 84 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nöôùc thaûi axit 1 2 3 Nöôùc thaûi kieàm 1 2 6 5 4 Daãn nöôùc thaûi 8 7 ñaõ ñöôïc trung hoaø Buøn thaûi Baõ thaûi Hình . - Sơ đồ nguyên lý trạm trung hòa nước thải bằng sơ đồ bổ sung tác nhân hóa học 1. - Trung hoà nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hoà. - Đối với nước thải chứa HCl, HNO3 và cả nước thải H2SO4 với hàm lượng dưới 5 mg/l và không chứa muối kim loại nặng có thể dùng phương pháp lọc qua lớp vật liệu lọc là đá vôi magiezit, đá hoa cươn, đôlômit. - Hình 3.3.3 : Sô ñoà coâng ngheä traïm xöû lyù vôùi beå loïc trong hoaø Sơ đồ công nghệ trạm xử lý với bể lọc trung hòa 1. - Sân phơi bùn Trang 85 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.3. - XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI 3.3.1. - Trong xử lý chất thải tuyển nổi thường được sử dụng đẻ khử các chất lơ lửng và nén bùn cặn. - Các trạm tuyển nổi vói phân tán không khí bằng thiết bị cơ học (tuabin hướng trục) được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. - ¾ Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun : Thường được sử dụng để xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm, tuabin) với các chi tiết chuyển động. - 9 Tuyển nổi không khí qua tấm xốp, chụp hút có ưu điểm so với các biện pháp tuyển nổi khác , cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, ít tốn điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính xâm thực cao. - Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thướt nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. - Kết quả nước thải được bão hoà bởi các bọt khí và khi nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành váng bọt bề mặt. - Ngoài ra nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần hoá học và tính chất của nước, trạng thái các chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hoá khử xãy ra. - Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố : Trang 86 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 9 Thành phần hoá học nước thải 9 Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan) 9 Các thông số của dòng điện : điện thế, cường độ, điện trở suất. - PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Phương pháp này được dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hoà tan vào nước mà phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm lượng rất nhỏ. - Lượng chất hấp thụ này tuỳ thuộc vào khả năng hấp thụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn trong nước thải. - XỬ LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chứa kim loại chất bẩn khác nhau. - Có thể dùng để xử lý cục bộ khi trong nước hàm lượng chất nhiễm bẩn nhỏ và có thể xử lý triệt để nước thải đã qua xử lý sinh học hoặc qua các biện pháp xử lý hoá học. - Khi xử lý nước thải bằng phương pháp hấp phụ thì đầu tiên sẽ loại được các phân tử của các chất không phân ly thành ion rồi sau đó mới loại được các chất phân ly. - Khả năng hấp phụ chất bẩn trong nước thải phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ. - Trang 87 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Chính vì vậy người ta dùng nhiệt độ để phụ hồi khả năng hấp phụ của các hạt rắn khi cần thiết. - Hấp phụ trong điều kiện động là một quá trình diễn ra khi cho nước thải lọc qua lớp vật liệu lọc hấp phụ. - Dùng phèn để điều chỉnh pH của nước thải khi dẫn vào tháp. - XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÍCH 3.6. - Như vậy trong nước thải chứa các chất bẩn, nếu chúng ta đưa vào một dung môi và khuấy đều thì các chất bẩn đó hoà tan vào dung môi theo đúng quy luật phân bố đã nói và nồng độ chất bẩn trong nước sẽ giảm đi. - Tiếp tục tách dung môi ra khỏi nước thì nước thải coi như được làm sạch. - Hiệu suất xử lý nước thải tuỳ thuộc vào khả năng phân bố của chất bẩn trong dung môi, giá trị của hệ số phân bố hay khả năng trích ly của dung môi. - Kỹ thuật trích ly Kỹ thuật trích ly có thể tiến hành như sau : cho dung môi vào trong nước thải và trộn đều cho tới khi đạt trạng thái cân bằng. - Trang 88 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Nếu trích ly một lần mà không đạt yêu cầu tách chất bẩn ra khỏi nước thải thì phải trích ly nhiều lần. - Nếu dung môi có tỉ trọng bé hơn tỉ trọng nước thải thì dẫn nước thải từ trên xuống và dung môi từ dưới lên. - Ngược lại nếu dung môi có tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng nước thải thì cho nước chuyển động từ dưới lên, dung môi từ trên xuống. - ¾ Tháp trích ly với đĩa roto quay Tháp trích ly với đĩa rôto là một tháp trụ, theo chiều cao chia thành nhiều ngăn bằng các vách có thể trích ly được các chất bẩn dạng nhũ tương trong nước thải. - Tháp trích ly với lớp đệm Tháp trích ly nhiều ngăn bằng sàng rung kiểu lắng trộn Trang 89 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.7. - XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để xử lý nứơc thải khỏi các kim loại như Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Photpho, Xyanua và chất phóng xạ. - Phương pháp này cho phép thu hồi các kim loại có giá trị và đạt được mức độ xử lý cao. - Vì vậy nó là phương pháp để ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước cấp và nứơc thải. - XỬ LÝ BẰNG MÀNG Trang 90 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Các kỹ thuật như điện thẩm tích, thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác nganỳ càng đó`ng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải. - Nước thải Phần đậm đặc chứa Siêu lọc các chất hữu cơ Nước chứa các chất vô cơ Phần đậm đặc chứa Thẩm thấu ngược các chất vô cơ Nước không có muối Sơ đồ kết hợp siêu lọc và thẩm thấu ngược Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân tách các chất hoà tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. - Sau quá trình siêu lọc nhận được phần đậm đặc Trang 91 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn chứa các chất hữu cơ, còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của chất vô cơ. - Xử lý nước thải bằng phương pháp làm thoáng và chưng bay hơi Nước thải của nhiều lĩnh vực công nghiệp (hoá chất, sản xuất nhân tạo, sản xuất giấy – xenlulosza sunfat. - chứa cáchất bẩn dễ bay hơi mhư hyđrosunfua, cacbon sunfua, metyl mecaptan, đisunfit, dimetyl sunfit,… Để xử lý các loại nước thải này ngươi ta dùng phương pháp làm thoáng. - 3.8.4.1.Phương pháp làm thoáng Khi thổi không khí vào hoặc một loại khí trơ nào đó vào nước thải chứa các chất bẩn hoà tan dễ bay hơi, thì hơi của chất bẩn đó khuếch tán vào bọt không khí. - Tốc độ và hiệu suất khử chất bẩn bay hơi trong nước thải tuỳ thụôc vào nhiều ỵếu tố như : nhiệt độ, mức độ phân tán không khí,cường độ làm thoáng, các yếu tố cấu tạo của tháp khử khí, pH và sự có mặt của các chất bẩn khác nhau trong nước thải,… Thiết bị là : Tháp khử khí với vật liệu tiếp xúc là vòng sứ, chiều cao lớp vật liệu 2 - 3 m. - Có thể làm thoáng nước thải bằng phương pháp tự nhiên hay nhân tạo (cưỡng bức): Làm thoáng tự nhiên được thực hiện ở hồ lắng lộ thiên và chất bẩn dễ bay hơi sẽ bay đi theo mặt thoáng của nứơc. - Trang 92 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn Tháp làm thoáng bằng không khí 1. - Những hỗn hợp đó vẫn có thể sử dụng trực tiếp hoặc có thể sử dụng sau khi xử lý bằng phương pháp trích ly. - Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi khử Các chất bẩn trong nước thải công nghiệp chứa các chất bẫn dạng hữu cơ và vô cơ. - Đó là những chất có thể bị phân huỷ bởi vi sinh có thể xử lý bằng phương pháp sinh hoá. - Vì vậy để xử lý những chất độc hại, người ta thường dùng phương pháp hoá học và hoá lý, đặt biệt thông dụng nhất là phương pháp oxy hoá khử. - Clo và các chất có chứa Clo hoạt tính là những chất oxy hoá có thể lợi dụng để tách H2S, hyđrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải. - Trang 93 Bài giảng Kỹ thuật xử lý nước thải – Thạc sỹ Lâm Vĩnh Sơn 3.8.5.3.Oxy hoá bằng oxy trong không khí Ngoài chức năng là oxy trong không khí được sử dụng để tách sắt ra khỏi nước cấp, oxy còn sử dụng để oxy hoá sunfua trong nước thải của nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ. - Thùng rửa nước thải. - Quá trình oxy hoá này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu MnO2 buộc khuấy trộn nước thải với vật liệu MnO2. - Quá trình oxy hoá có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản xuất dầu mỏ, H2S, các hợp chất Asen, các chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm. - Trong xử lý bằng ozon, các hợp chất hữ cơ bị phân huỷ và xãy ra sự khử trùng đối với nước. - Các vi khuẩn bị chết nhanh so với xử lý bằng clo vôi nghìn lần. - Xử lý nước thải bằng phương pháp điện hoá. - Các phương pháp điện hoá cho phép thu hồi từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản và có thể tự động hoá