Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Fenton / Top 2 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 2/2023 # Top View | Channuoithuy.edu.vn

Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Fenton

(1) Dạng cộng thêm: Gốc hydroxyl thêm vào một hợp chất chưa bão hòa, aliphatic (béo) hay aromatic (thơm) để tạo nên một sản phẩm có gốc tự do .

(2) Dạng loại hydro: Phản ứng tạo ra một gốc hữu cơ tự do và nước

(3) Dạng chuyển đổi electron: Tạo ra những ion ở trạng thái hóa trị cao hơn (hoặc một nguyên tử, một gốc tự do nếu ion mang điện tích 1- bị oxy hóa):

(4) Dạng tương tác giữa các gốc: 2 gốc hydroxyl phản ứng với nhau hay 1 gốc hydroxyl phản ứng với một gốc khác để tạo nên một sản phẩm bền vững hơn:

Quá trình Fenton trong xử lý nước thải

Thông thường qui trình oxi hóa Fenton đồng thể gồm 4 giai đoạn:Điều chỉnh pH phù hợp: Trong các phản ứng Fenton, độ pH ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và nồng độ Fe2+ , từ đó ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ, pH thích hợp cho quá trình là từ 2 – 4, tối ưu nhất là ở mức 2. 8. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm giảm thiểu khó khăn khi đưa pH về mức thấp rồi sau đó lại nâng pH lên mức trung tính để tách khử Fe, H2O2 dư. Nếu ta dùng các chất xúc tác khác như quặng sắt Goethite (a-FeOOH), cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit… thì quá trình này gọi là Fenton dị thể, pH thích hợp ở trường hợp này theo nghiên cứu cao hơn đồng thể, khoảng từ 5 – 9.

Quá trình lắng: Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước thải chủ yếu là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung bằng phương pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Fenton

Ảnh hưởng của nồng độ sắt: Nếu không có sắt, sẽ không có sự hình thành gốc hydroxyl. Chẳng hạn như, H2O2 được thêm vào nước thải có tính phenol (nồng độ phenol không giảm vì phản ứng phá hủy phenol cần xúc tác sắt). Khi nồng độ sắt tăng, sự loại trừ phenol tăng đến điểm mà tại đó, nếu có thêm sắt vào nữa thì hiệu quả cũng không tăng. Khoảng liều lượng tối ưu cho xúc tác sắt thay đổi tùy theo loại nước thải và là đặc trưng của phản ứng Fenton. Liều lượng sắt cũng có thể diễn tả dưới dạng liều lượng H2O2 . Khoảng điển hình là 1 phần Fe trên 1-10 phần H2O2.

Ảnh hưởng của dạng sắt: Đối với hầu hết các ứng dụng, muối Fe2+ hay Fe3+ đều có thể dùng xúc tác phản ứng. Phản ứng bắt đầu xúc tác nhanh chóng nếu H2O2 nhiều. Tuy nhiên, nếu lượng hệ chất Fenton thấp (dưới 10-25 mg/l H2O2), các nghiên cứu cho thấy sắt II được ưa chuộng hơn. Mặt khác, muối sắt chloride hay sulfat đều có thể được sử dụng. Cũng có khả năng tái tuần hoàn sắt sau phản ứng bằng cách tăng pH, tách riêng các bông sắt và tái axit hóa bùn sắt.

Ảnh hưởng của pH: pH tối ưu của phản ứng Fenton trong khoảng 3-6 (4-4,5 :tốt). Khi pH tăng cao trên 6, hiệu suất phản ứng sụt giảm do sự chuyển đổi của sắt từ ion sắt II thành dạng keo hydroxit sắt III. Dạng sắt III hydroxide xúc tác phân hủy H2O2 ¬thành oxy và nước mà không tạo nên gốc hydroxyl. Khi pH nhỏ hơn 3, hiệu suất phản ứng cũng sụt giảm nhưng đỡ hơn. Mặt khác, pH còn liên hệ với tiến triển của phản ứng. Ví dụ như pH nước thải ban đầu là 6. Trước tiên, pH giảm do thêm xúc tác FeSO4 . Sau đó, pH giảm nhiều hơn khi thêm H2O2¬, sự giảm cứ tiếp tục dần dần đến một mức nào đó (tùy vào nồng độ xúc tác). Người ta cho là sự giảm này do quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành axit hữu cơ. Sự thay đổi pH thường xuyên được giám sát để đảm bảo rằng phản ứng đang phát triển theo đúng tiến độ. Nếu không xảy ra sự giảm pH, điều đó có thể có nghĩa là phản ứng bị cản trở. Những dòng nước thải đậm đặc (10g/l COD) cần oxy hóa nhiều bậc và điều chỉnh lại pH sau mỗi giai đoạn để ngăn ngừa pH thấp làm cản trở phản ứng.

Ảnh hưởng của thời gian phản ứng: Thời gian cần thiết để hoàn thành một phản ứng Fenton phụ thuộc vào nhiều yếu tố trên, đáng chú ý nhất là liều lượng xúc tác và mức ô nhiễm của nước thải. Đối với sự oxy hóa phenol đơn giản (<250 mg/l), thời gian phản ứng điển hình là 30-60 phút. Đối với các dòng thải phức tạp hoặc đậm đặc hơn, phản ứng có thể mất vài giờ. Trong trường hợp này, thực hiện phản ứng theo từng bậc (nhiều bước), thêm cả vừa sắt và H2O2 sẽ hiệu quả hơn, an toàn hơn là cho tất cả hóa chất vào ngay từ đầu. Việc xác định điểm kết thúc phản ứng cũng khá khó khăn. Sự hiện diện của dư lượng H2O2 sẽ cản trở quá trình phân tích nước thải. Dư lượng H2O2 có thể bị khử bằng cách tăng pH đến 7-10, hoặc trung hòa với dung dịch bisulfite. Thường thì việc quan sát sự thay đổi màu cũng có thể đánh giá tiến trình phản ứng.

2. Các ứng dụng phản ứng Fenton trong xử lý ô nhiễm Hiện nay trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu, ứng dụng H2O2 làm chất oxy hóa kết hợp với các chất xúc tác vô cơ như: CuO, ZnO, Al203, Ni2O3, MnO, FeSO4… cho xử lý nước thải. Riêng hệ phản ứng kết hợp giữa H2O2 và FeSO4 đã được áp dụng phổ biến cho xử lý nhiều loại nước thải khác nhau như: nước thải dệt nhuộm, nước thải giấy, nước thải lọc dầu, thực phẩm, các ngành công nghiệp hóa chất độc hại …

: Các ứng dụng khác trong lĩnh vực môi trường của H2O2 đã được thế giới áp dụng gồm có

– Khử mùi: oxy hóa H2S, mercaptan, amine và aldehyde. H2O2 có thể đưa trực tiếp vào nước thải có mùi hoặc đưa vào tháp phun ướt để khử mùi từ dòng khí. – Kiểm soát sự ăn mòn: phân hủy dư lượng chlorine và hợp chất lưu huỳnh (thiosulfates, sulfites và sulfides) tạo ra các axit ăn mòn khi ngưng tụ trong thiết bị và bị oxy hóa bởi không khí. – Khử BOD, COD: oxy hóa các chất ô nhiễm gây ra BOD, COD, đối với những chất khó phân hủy có thể cần xúc tác. – Oxy hóa chất vô cơ: oxy hóa cyanide, NOx, SOx, nitrites, hydrazine, carbonyl sulfide, và các hợp chất lưu huỳnh (phần khử mùi). – Oxy hóa chất hữu cơ: thủy phân formaldehyde, cacbon disulfide (CS2), carbohydrat, photpho hữu cơ, các hợp chất nitơ, phenol, thuốc bảo vệ thực vật… – Oxy hóa kim loại: oxy hóa sắt II, mangan, arsenic, selenium…để cải thiện khả năng hấp phụ , lọc hay kết tủa từ các quá trình xử lý nước và nước thải. – Khử độc, cải thiện khả năng phân hủy sinh học: với xúc tác H2O2 phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản hơn, ít độc hơn, dễ phân hủy sinh học hơn. – Khử trùng. – Giải phóng các bọt khí nhỏ phân tán, nâng cao hiệu quả khử loại các váng dầu mỡ trong hệ thống tuyển nổi. – Cung cấp nguồn DO bổ sung tại chỗ cho quá trình xử lý sinh học, cải thiện hiệu quả đốt cháy và làm giảm nhiệt độ vận hành trong lò đốt… Một số nghiên cứu của các tác giả trong nước ứng dụng hệ oxy hóa Fenton để xử lý một số chất hữu cơ độc hại như các dẫn xuất của phenol, dẫn xuất của bezen… cũng đã được thực hiện

3. Các nghiên cứu về động học phản ứng Fenton

Động học phản ứng của hệ Fenton đã được nhiều tác giả trên thế giới như David R. Grymonpré; Hui Chen, Namgoo Kang và đồng sự … nghiên cứu khá kỹ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ khó phân huỷ và độc hại như thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu, clophenol, thuốc nhuộm… Trong các nghiên cứu này, các phương pháp phân tích hiện đại như sắc khí khí, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí ghép khối phổ… đã được sử dụng để nghiên cứu thành phần các chất hữu cơ trung gian trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học để dự đoán cơ chế phản ứng; sau đó một số tác giả đã dùng chương trình máy tính để mô phỏng để tính toán các thông số động học và sự thay đổi nồng độ của các chất hữu cơ theo thời gian … kết quả tính trên mô hình mô phỏng khá phù hợp với số liệu thí nghiệm.

Qua các tài liệu, thông tin tra cứu được cho thấy, vẫn chưa có nghiên cứu nào thực hiện nghiên cứu động học phản ứng Fenton cho nước rỉ rác. Điều này sẽ giúp nghiên cứu một cách hệ thống và đầy đủ về quá trình oxy hóa Fenton xử lý nước rác, đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng giúp cho việc điều khiển và tối ưu quá trình; đồng thời nghiên cứu cơ chế chuyển hoá các chất hữu cơ từ dạng khó phân huỷ sang dạng dễ phân huỷ sinh học trong các điều kiện phản ứng khác nhau nhằm kết hợp phương pháp oxy hóa Fenton với các công nghệ xử lý khác như xử lý sinh học…

Xử Lý Nước Thải Dệt Nhuộm Bằng Fenton

Nước thải dệt nhuộm là loại nước thải khó xử lý, nhiệt độ cao, lượng BOD lớn, đặc biệt là COD ( lượng chất hữu cơ khó phân hủy sinh học cao) và độ màu, do sử dụng các loại phẩm nhuộm trong quá trình sản xuất. Có rất nhiều cách để xử lý nước thải dệt nhuộm ví dụ như đông tụ, keo tụ, lọc màng hay hấp phụ bằng than hoạt tính tuy nhiên trong nhiều trường hợp các chất độc hại chỉ chuyển từ dạng ô nhiễm này sang dạng ô nhiễm khác, không được xử lý triệt để.

Về mặt nguyên lý và kỹ thuật, để xử lý nước thải dệt nhuộm, người ta có thể dùng nhiều kỹ thuật khác nhau, trong đó kỹ thuật oxy hóa tiên tiến được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước chú ý bởi nó có khả năng xử lý hoặc tiền xử lý nhiều nguồn thải chứa phẩm màu – đối tượng không hoặc khó phân hủy sinh học, khó xử lý bằng các kỹ thuật thông thường. Tuy nhiên, nhược điểm của kỹ thuật oxy hóa nằm ở vấn đề chi phí hóa chất. Một trong những hướng đi ưu tiên, gần đây được nhiều nhà khoa học quan tâm, nghiên cứu là phát triển một số hệ vật liệu rẻ tiền có khả năng ứng dụng làm xúc tác cho các quá trình Fenton dị thể. Theo hướng này, một số nghiên cứu đã thành công với bùn đỏ, pyrit…

Các hệ Fenton dị thể được nghiên cứu trên thế giới chủ yếu trên cơ sở các hệ oxit sắt mang trên các chất mang như đất sét, zeolite, hydrotalcite…. Tuy nhiên ảnh hưởng của phương pháp và các thông số trong quá trình tổng hợp oxit sắt đến hoạt tính xúc tác của hệ xúc tác dạng khối vẫn chưa được tiến hành nghiên cứu. Vì vậy trong nghiên cứu này, trước tiên chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hưởng của các thông số trong quá trình tổng hợp đến hoạt tính xúc tác của oxit sắt dạng khối trong quá trình Fenton dị thể để xử lý chất màu Congo đỏ. Sau đó, ảnh hưởng của các thông số trong quá trình tiến hành phản ứng Fenton, như pH, hàm lượng xúc tác, lượng H2O2 sử dụng, độ bền xúc tác…

Quá trình Fenton là phương pháp oxy hóa các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học đã được nghiên cứu trong trường hợp này. Phương pháp Fenton là một công cụ khử màu hiệu quả. Phương pháp Fenton cổ điển cho kết quả rất nhanh với khử màu, vừa phải với COD nhưng rất chậm với khử TOC và khử độc trong nước thải dệt nhuộm. Hiện nay người ta đã nâng cao hiệu quả của phương pháp bằng nhiều cách: H2O2/ than đá, H2O2 và xúc tác cùng với kim loại chuyển tiếp, phương pháp Fenton có vòng chelat trung gian và Cu(II)/ axit hữu cơ/H2O2. Trong suốt quá trình xử lý bằng photo-Fenton chúng ta chỉ có thể quan sát được sự biến đổi màu chứ không nhìn thấy sự phân hủy sinh học. Chúng ta có thể kết hợp giữa phương pháp oxy hóa bằng Fenton với xử lý sinh học để khử triệt để màu và COD trong nước thải công nghiệp dệt.

Phối cảnh xử lý nước thải dệt nhuộm

Phương pháp Fenton có thể xử lý axit blue 74( nhóm thuốc nhuộm indigoid), axit orange 10( hợp chất màu azo) và axit violet 19( thuốc nhuộm triarylmethane). Quá trình khử màu diễn ra trong suốt quá trình oxy hóa. Chỉ với tỉ lệ khối lượng thuốc nhuộm : H2O2 là 1:0.5 mà sự khử màu có thể lên đến 96,95 và 99 đối với axit blue 74, axit orange 10 và axit violet 19. Sự loại màu thì dễ dàng hơn so với sự khử COD.

Để được tư vấn rõ hơn xin Quý khách vui lòng liên hệ với công ty!

Quá Trình Fenton Xử Lý Nước Thải

Sử dụng phản ứng oxy hóa để phá hủy các chất độc hại là một phương pháp xử lý ô nhiễm có hiệu quả. Từ đầu những năm 70 người ta đã đưa ra một quy trình áp dụng nguyên tắc phản ứng Fenton để xử lý ô nhiễm nước thải mà theo đó hyđro peroxyt phản ứng với sắt (II) sunfat sẽ tạo ra gốc tự do hyđroxyl có khả năng phá hủy các chất hữu cơ. Trong một số trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành CO2 và nước. Hiện nay các quy định bảo vệ môi trường càng trở nên khắt khe hơn vì vậy phương pháp Fenton lại càng được chú trọng.

Dùng cho phản ứng Fenton cần có xúc tác và chất oxy hóa. Chất xúc tác có thể là muối sắt hai hoặc sắt ba còn chất oxy hóa là hyđro peroxit. Phản ứng tạo ra gốc tự do hyđroxyl diễn ra như sau:

Phản ứng của gốc hydroxyl :Gốc hydroxyl là chất oxy hóa mạnh, chỉ sau Fluorine. Phản ứng hóa học của gốc hydroxyl trong nước có 4 dạng :

(1) Dạng cộng thêm : Gốc hydroxyl thêm vào một hợp chất chưa bão hòa, aliphatic (béo) hay aromatic (thơm) để tạo nên một sản phẩm có gốc tự do .

(2) Dạng loại hydro : Phản ứng tạo ra một gốc hữu cơ tự do và nước

(3) Dạng chuyển đổi electron : Tạo ra những ion ở trạng thái hóa trị cao hơn (hoặc một nguyên tử, một gốc tự do nếu ion mang điện tích 1- bị oxy hóa ) :

(4) Dạng tương tác giữa các gốc : 2 gốc hydroxyl phản ứng với nhau hay 1 gốc hydroxyl phản ứng với một gốc khác để tạo nên một sản phẩm bền vững hơn:

Trong việc ứng dụng phản ứng Fenton xử lý nước thải, những điều kiện của phản ứng được điều chỉnh để ưu tiên xảy ra theo 2 cơ chế đầu.

Ngoài ra, phản ứng oxy hóa còn được xúc tác bởi một lượng nhỏ mangan dưới dạng muối sulfate. Các nghiên cứu trước đây cho thấy, sự hiện diện của mangan làm tăng hiệu quả phản ứng nhưng chỉ với một tỉ lệ mangan rất thấp (nếu nhiều mangan quá cũng không tốt). Mangan làm tăng tác dụng hấp phụ của bông hydroxit và vai trò của mangan chủ yếu thể hiện khi pH được nâng lên khoảng 7-8.

Bể xử lý nước thải dệt nhuộm bằng fenton lưu lượng nhỏ

Quá trình Fenton trong xử lý nước thải

Thông thường qui trình oxi hóa Fenton đồng thể gồm 4 giai đoạn:Điều chỉnh pH phù hợp: Trong các phản ứng Fenton, độ pH ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng và nồng độ Fe2+ , từ đó ảnh hưởng lớn đến tốc độ phản ứng và hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ, pH thích hợp cho quá trình là từ 2 – 4, tối ưu nhất là ở mức 2. 8. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm giảm thiểu khó khăn khi đưa pH về mức thấp rồi sau đó lại nâng pH lên mức trung tính để tách khử Fe, H2O2 dư. Nếu ta dùng các chất xúc tác khác như quặng sắt Goethite (a-FeOOH), cát có chứa sắt, hoặc sắt trên chất mang Fe/SiO2, Fe/TiO2, Fe/than hoạt tính, Fe/Zeolit… thì quá trình này gọi là Fenton dị thể, pH thích hợp ở trường hợp này theo nghiên cứu cao hơn đồng thể, khoảng từ 5 – 9.

Quá trình lắng: Các bông keo sau khi hình thành sẽ lắng xuống khiến làm giảm COD, màu, mùi trong nước thải. Sau quá trình lắng các chất hữu cơ còn lại (nếu có) trong nước thải chủ yếu là các hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp sẽ được xử lý bổ sung bằng phương pháp sinh học hoặc bằng các phương pháp khác.

1. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng Fenton :

Hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm

Các ứng dụng khác trong lĩnh vực môi trường của H2O2 đã được thế giới áp dụng gồm có :

– Khử mùi : oxy hóa H2S, mercaptan, amine và aldehyde. H2O2 có thể đưa trực tiếp vào nước thải có mùi hoặc đưa vào tháp phun ướt để khử mùi từ dòng khí. – Kiểm soát sự ăn mòn : phân hủy dư lượng chlorine và hợp chất lưu huỳnh (thiosulfates, sulfites và sulfides) tạo ra các axit ăn mòn khi ngưng tụ trong thiết bị và bị oxy hóa bởi không khí. – Khử BOD, COD : oxy hóa các chất ô nhiễm gây ra BOD, COD, đối với những chất khó phân hủy có thể cần xúc tác. – Oxy hóa chất vô cơ : oxy hóa cyanide, NOx, SOx, nitrites, hydrazine, carbonyl sulfide, và các hợp chất lưu huỳnh (phần khử mùi). – Oxy hóa chất hữu cơ : thủy phân formaldehyde, cacbon disulfide (CS2), carbohydrat, photpho hữu cơ, các hợp chất nitơ, phenol, thuốc bảo vệ thực vật… – Oxy hóa kim loại : oxy hóa sắt II, mangan, arsenic, selenium…để cải thiện khả năng hấp phụ , lọc hay kết tủa từ các quá trình xử lý nước và nước thải. – Khử độc, cải thiện khả năng phân hủy sinh học : với xúc tác H2O2 phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản hơn, ít độc hơn, dễ phân hủy sinh học hơn. – Khử trùng. – Giải phóng các bọt khí nhỏ phân tán, nâng cao hiệu quả khử loại các váng dầu mỡ trong hệ thống tuyển nổi. – Cung cấp nguồn DO bổ sung tại chỗ cho quá trình xử lý sinh học, cải thiện hiệu quả đốt cháy và làm giảm nhiệt độ vận hành trong lò đốt… Một số nghiên cứu của các tác giả trong nước ứng dụng hệ oxy hóa Fenton để xử lý một số chất hữu cơ độc hại như các dẫn xuất của phenol, dẫn xuất của bezen… cũng đã được thực hiện

3. Các nghiên cứu về động học phản ứng Fenton

Động học phản ứng của hệ Fenton đã được nhiều tác giả trên thế giới như David R. Grymonpré; Hui Chen, Namgoo Kang và đồng sự … nghiên cứu khá kỹ trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ khó phân huỷ và độc hại như thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu, clophenol, thuốc nhuộm… Trong các nghiên cứu này, các phương pháp phân tích hiện đại như sắc khí khí, sắc ký lỏng cao áp, sắc ký khí ghép khối phổ… đã được sử dụng để nghiên cứu thành phần các chất hữu cơ trung gian trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ khó phân huỷ sinh học để dự đoán cơ chế phản ứng; sau đó một số tác giả đã dùng chương trình máy tính để mô phỏng để tính toán các thông số động học và sự thay đổi nồng độ của các chất hữu cơ theo thời gian … kết quả tính trên mô hình mô phỏng khá phù hợp với số liệu thí nghiệm.

Qua các tài liệu, thông tin tra cứu được cho thấy, vẫn chưa có nghiên cứu nào thực hiện nghiên cứu động học phản ứng Fenton cho nước rỉ rác. Điều này sẽ giúp nghiên cứu một cách hệ thống và đầy đủ về quá trình oxy hóa Fenton xử lý nước rác, đánh giá được các yếu tố ảnh hưởng giúp cho việc điều khiển và tối ưu quá trình; đồng thời nghiên cứu cơ chế chuyển hoá các chất hữu cơ từ dạng khó phân huỷ sang dạng dễ phân huỷ sinh học trong các điều kiện phản ứng khác nhau nhằm kết hợp phương pháp oxy hóa Fenton với các công nghệ xử lý khác như xử lý sinh học…

Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn rõ hơn!

Xử Lý Nước Thải Bằng Các Phương Pháp Lý

Để tách các chất này ra khỏi nước thải sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực ly tâm và lọc.

Có các phương pháp xử lý nước thải sau: 1. Xử lý nước thải bằng phương pháp lắng cát

Bể lắng cát để tách các tạp chất vô cơ không tan có kích thước từ 0,2mm đến 2mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến các công đoạn xử lý sau. Bể lắng cát chia thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Ngoài ra để tăng hiệu quả lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng được sử dụng rộng rãi.

Vận tốc dòng chảy trong bể lắng ngang không được vượt quá 0,3 m/s. Vận tốc này cho phép các hạt cát, các hạt sỏ và các hạt vô cơ khác lắng xuống đáy, còn hầu hết các hạt hữu cơ khác không lắng và được xử lý ở các công trình tiếp theo.

2. Xử lý nước thải bằng tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ở dạng rắn hoặc lỏng phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng. Trong một số trường hợp khác quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn.

3. Xử lý nước thải bằng phương pháp sử dụng song chắn rác

Nước thải trước khi đi vào hệ thống xử lý trước hết phải được đi qua song chắn rác. Tại đây các loại rác trôi nổi có kích thước lớn như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, rác cây, bao nilon…sẽ được giữ lại. Rác có kích thước lớn sẽ được giữ lại ở song chắn rác nên tránh được tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn nước thải. Chắn rác là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước thải.

Song chắn rác được phân thành tùy theo kích thước khe hở, loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Theo hình dạng có thể phân thành song chắn rác và lưới chắn rác. Song chắn rác cũng có thể đặt cố định hoặc di động.

Song chắn rác được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn của song chắn có thể tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Song chắn tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật giữ lại. Do đó, thông dụng hơn cả là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc phía sau và cạnh tròn phía trước hướng đối diện với dòng chảy.

B. Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hóa – lý 1. Xử lý nước thải bằng phương pháp trung hòa

Trong nước thải có chứa acid vô cơ hoặc kiềm nên cần được trung hòa để đưa pH về mức 6,5 – 8,5 trước khi nước thải được đưa vào nguồn nhận hoặc công nghệ xử lý tiếp theo. Trung hòa nước thải có thể thực hiện bằng nhiều cách:

Trộn lẫn nước thải acid và nước thải kiềm.

Bổ sung hóa học.

Lọc nước acid qua vật liệu có tác dụng trung hòa.

Hấp thụ khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước acid.

2. Xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông

Trong nước thải các hạt một phần thường tồn tại ở dạng keo mịn phân tán, kích thước thường từ 0,1 – 10 micromet. Các hạt này lơ lửng không nổi cũng không lắng nên tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Trạng thái lơ lửng của các hạt keo được bền hóa nhờ lực đẩy tĩnh điện. Để phá vỡ tính bền của hạt keo cần trung hòa điện tích bề mặt quá trình này được gọi là quá trình keo tụ. Các hạt keo đã bị trung hòa điện tích có thể liên kết với các hạt keo khác tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn, nặng hơn và lắng xuống, quá trình này được gọi là quá trình tạo bông.

C. Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Phương pháp sinh học trong xử lý nước thải được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, Sunfit, ammonia, Nito… Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất để làm thức ăn nên dựa trên hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý sinh học có thể phân thành 2 loại:

Phương pháp kị khí: sử dụng nhóm vi sinh vật kị khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy.

Phương pháp hiếu khí: sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cần cung cấp oxy liên tục.

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa. Trong quá trình thực hiện các chất hữu cơ hòa tan, cả chất keo và chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong tế bào vi sinh vật theo 3 giai đoạn như sau:

Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng đến bề mặt tế bào vi sinh vật.

Khuếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào.

Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới.

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng các tạp chất và mức độ ổn định của lưu lượng nước thải vào hệ thống xử lý. Ở mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng.

1. Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải chia thành 3 giai đoạn:

Oxy hóa các chất hữu cơ.

Tổng hợp tế bào mới.

Phân hủy nội bào.

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí trong bể xử lý nước thải có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong quá trình xử lý nhân tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật mà quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa cacbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất.

Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định.

2. Phương pháp xử lý nước thải bằng sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ bằng kỵ khí là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra nhiều sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn theo phương trình sau:

Vi sinh vật

Quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.

Giai đoạn 2: acid hóa.

Giai đoạn 3: acetate hóa.

Giai đoạn 4 trong quá trình kị khí xử lý nước thải: methan hóa.

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí trong xử lý nước thải thành:

Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí, quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên.

Qúa trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí.