Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Oxi Hóa Khử / TOP 10 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 5/2023 # Top View

Nhà máy xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Nguyên lý hoạt động khi xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Trong phản ứng hóa học thì phản ứng oxi hóa khử là một phản ứng cho và nhận các electron. Sự khử là sự phản ngược lại với sự oxi hóa và oxi hóa khử chính là hai quá trình trong một phản ứng. Nếu như có một chất oxi hóa thì chất khác còn lại sẽ là chất khử. Một chất nếu như có khả năng làm mất các electron của chất khác càng mạnh thì khả năng oxi hóa của nó càng cao.

Một trong các tác nhân chính để được sử dụng oxy hóa là những chất sau : O3, Cl2, HCLO, CA(CLO)2, NaCLO, CaCL2.2H2O, v.v.

Ví dụ phản ứng hóa học về việc xử lý bằng oxi hóa là phản ứng oxi hóa xyanua

Để làm cho loại chất độc xyanua này thành không độc và để nó phân hủy thành khí CO2 với khí nitơ, người ta đã thực hiện việc oxi hóa với O3, CL2… Phản ứng oxi hóa của xyanua với Cl2 được biểu diễn như sau:

Phản ứng bậc một của phương trình khi chuyển NaCN vào NaOCN là nhờ Cl2, đây là một chất có lượng độc tính nhỏ ( chỉ 1/1000 của NaCN). Phản ứng này sẽ kết thúc trong vòng từ 5 – 10 phút và ở tại pH = 10,5. Phản ứng bậc hai sẽ phân hủy hợp chất NaOCN thành CO2 và N2. Độ pH phù hợp sẽ là 7 – 8 và thời gian phản ứng của nó sẽ là 30 phút.

Xử lý của oxi hóa trên được gọi là “phương pháp Cl2 kiềm” và sẽ thường được sử dụng trong khi xử lý chất xyanua.

Điện hóa là một cách trong xử lý nước thải

Các tác nhân khử được sau đây để sử dụng là ion sắt, H2SO4, FeSO4, SO2, NaHSO3, v..v.

Ví dụ về một việc khi xử lý nước thải bằng cách dùng phản ứng khử là ít với phản ứng khử crom có hóa trị VI là một phản ứng tiêu biểu.

Không giống với các kim loại khác thì crom (VI) sẽ không tạo ra các hidroxit để kết tủa như được thể hiện trong phương trình sau, thậm chí khi cả ở trong điều kiện kiềm:

(có màu da cam đỏ) (có màu vàng )

Ion dicromat nếu như ở trong điều kiện kiềm để trở thành ion cromat thì sẽ là một chất ổn định, sẽ không kết tủa và nếu trong điều kiện axit nó sẽ trở lại thành ion dicromat. Do vậy, ion crom (VI) sẽ được khử bằng ion sắt (II),…và trở thành ion crom (III), sau đó được thêm vào là chất bazơ để tạo thành hợp chất hidroxit kết tủa và sẽ được tách ra. Ví dụ của phản ứng này được trình diễn như sau:

2H2CrO4 + 6H2SO4 + 6FeSO4 = 3Cr2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + 8H2O

6NaOH + Cr2(SO4)3 = 3Na2SO4 + 2Cr(OH)3

Cách xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Phụ thuộc vào những thành phần bản chất của nguồn bị ô nhiễm thì các tạp chất bị nhiễm bẩn có các tính chất khác nhau và thành phần hóa học khác nhau. Có các loại là tạp chất tan, có chất không tan, việc mà để xử lý nước thải sinh hoạt chính là để loại bỏ đi các tạp chất đó, làm sạch nước lại và có thể đưa loại nước đã làm sạch này vào nguồn tiếp nhận hoặc có thể đưa vào tái sử dụng lại được. Việc lựa chọn một phương pháp xử lý phù hợp thường được căn cứ ở trên đặc điểm của những loại tạp chất mà nó có trong nước thải: các thành phần tính chất, những nguồn gây ô nhiễm để có những phương pháp xử lý riêng.

Có rất nhiều phương pháp khác nhau trong việc xử lý nguồn nước thải thì trong đó đã có sử dụng phương pháp hóa học vào cho việc xử lý nước thải sinh hoạt. Đây đang là một biện pháp tối ưu nhất trong việc bảo vệ môi trường nước. Phương pháp xử lý hóa học mà thường được dùng trong hệ thống xử lý các nguồn nước thải sinh hoạt gồm có: trung hòa, tạo kết tủa, oxi hóa khử hoặc phản ứng phân hủy của các hợp chất độc hại có trong phản ứng. Trong đó việc mà xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử sẽ làm giảm được sự ô nhiễm nguồn nước:

– Muốn làm sạch nước thải thì chúng ta có thể sử dụng các chất oxi hóa hay hợp chất như chất Clo ở dạng khí và hóa lỏng, clorat canxi, dioxit clo, pemanganat kali, ozon, oxi không khí, …

Chất Clo và các chất có chứa cả clo hoạt tính là một chất oxi hóa mang lại hiệu quả và được sử dụng rộng rãi, phổ biến nhất. Chúng sẽ được sử dụng khi để tách H2S, hidrosunfit và các hợp chất có chứa metyl sunfit, xyanua, phenol ra khỏi nguồn nước thải. Sau khi đã quá trình oxi hóa clo các hóa chất độc hại bị ô nhiễm đã được tách riêng ra khỏi nước thải thì quá trình này sẽ được diễn ra theo phản ứng giữa chất clo và nước thải.

Như vậy thì trong tại quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử thực chất chính là sử dụng những chất hóa học phù hợp cho tác dụng với những chất bẩn hay tạp chất mà nó có trong nước thải để tạo thành một hợp chất hòa tan có ít độc hoặc không độc đối với môi trường hay tạo ra những chất lắng đọng để dễ dàng xử lý.

Hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử

Tags: Xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử, Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý, Xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa, Xử lý photpho trong nước thải bằng phương pháp hóa học, Xử lý nitơ trong nước thải bằng phương pháp hóa học, Phương pháp clo hóa nước, Bể oxy hóa, Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Môi trường hiện nay đã và đang trở thành một trong những vấn đề nổi cộm thu hút sự quan tâm của toàn xã hội. Môi trường bị ô nhiễm gây ảnh hưởng không nhỏ đến sự tồn tại và phát triển của hệ sinh vật tự nhiên cũng như con người. Đáng nói không đâu xa sự phát triển ồ ạt, không chú trọng đến công tác xử lý nước thải của các cơ sở, doanh nghiệp sản xuất kinh doanh được xem là nguyên nhân chủ yếu.

Cơ chế của phương pháp hóa lý được hiểu là việc đưa vào nước thải chất phản ứng cụ thể nào đó. Chất này phản ứng với các tạp chất bẩn tồn tại trong nguồn nước thải và đặc biệt nó có khả năng loại bỏ những tạp chất đó ra khỏi nước thải một cách triệt để. Đó có thể là dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan và quan trọng là nước thải quan xử lý không còn có khả năng gây ảnh hưởng đến môi trương xung quanh cũng như sức khỏe của con người. Các phượng pháp hóa lý hiện nay được áp dụng để khử nguồn nước thải chủ yếu là quá trình keo tụ, hấp phụ, trích ly, tuyển nổi…

Quá trình keo tụ tạo bông Quá trình keo tụ tạo bông được sử dụng với mục đích khử màu, giảm tối đa độ đục, cặn lơ lửng và các loại vi sinh vật tồn tại trong nguồn nước. Điểm đáng chú ý của quá trình này là khi chúng ta cho chất keo tụ vào nguồn nước thải có chứa cặn lắng, các hạt mịn kết hợp lại với nhau tạo thành các bông cặn lớn hơn và có trọng lượng nặng. Và đương nhiên các bông cặn này có thể tự tách ra khỏi nước bằng lắng trọng lực.

Phương pháp trích ly Trích ly pha lỏng thông thường được biết đến với mục đích làm sạch nước thải có chứa thành phần phenol, dầu, axit hữu cơ cũng như các ion kim loại… Phương pháp này chủ yếu được ứng dụng khi nồng độ các thành phần đó trong chất thải lớn hơn 3 – 4g/l, bởi vì chỉ khi đó giá trị chất thu hồi mới có thể bù đắp được các chi phí cho quá trình trích ly.

Phương pháp làm sạch nước thải bằng trích ly được tiến hành qua ba giai đoạn. Trước hết trộn mạnh nước thải với chất trích ly trong điều kiện bề mặt tiếp xúc giữa các chất lỏng để từ đó hình thành hai pha lỏng. Cụ thể một pha là chất trích ly với chất được trích ly, một pha là nước thải với chất trích ly. Tiếp ngay sau đó người ta sẽ thực hiện việc phân riêng hai pha lỏng vừa đề cập. Và công đoạn cuối cùng là tái sinh chất trích ly. Ngoài ra một điểm đáng chú ý ở đây đó là để có thể giảm nồng độ chất tan xuống thấp hơn so với giới hạn cho phép đòi hỏi cần phải chọn đúng chất trích ly cũng như vận tốc của nó khi cho vào nguồn nước thải.

Phương pháp xử lý nước thải bằng cách điện hóa dòng nước là công nghệ xử lý khá mới và rất ít được ứng dụng trong HTXLNT. Vì thế, điện hóa nước thải chịu tác dụng của dòng điện với điện cực hòa tan hoặc không hòa tan bằng cách kiểm soát dễ dàng và tự động hóa.

Một số phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa

Đây là cách xử lý nước thải bằng với nguồn chất thải chứa nhiều chất hữu cơ khó phân hủy sinh học như nước thải nhuộm, nước thải sản xuất giấy và bột giấy, nước thải dệt nhuộm,… Quá trình điện hóa dựa trên cơ sở điện hóa hòa tan các anot tạo ra nhôm hydroxit có hoạt tính cao nhằm keo tụ chất ô nhiễm trong nguồn nước.

Sử dụng dòng điện một chiều

Điện cực dương phải tạo ra chất keo tụ phải diễn ra trên các kim loại hòa tan (nhôm, sắt, chì,…)

Các kim loại hòa tan phải được chọn lựa dựa vào nồng độ pH và đặc trưng của từng loại nước thải

Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành phải được thực hiện đồng thời và bổ trợ lẫn nhau trong suốt quá trình xử lý

Bể keo tụ điện hóa phải được nạp nước thải liên tục

Phương pháp này thường được sử dụng để làm sạch nguồn nước chứa nhiều hạt keo, chất rắn lơ lửng và tạp chất hòa tan có khả năng hấp thụ các bông hydroxit kim loại. Các chất ô nhiễm này bao gồm: ion kim loại nặng, dầu mỡ, phenol, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm, bột màu,…

Hiệu suất xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa được thể hiện rõ nét qua:

Trong quá trình điện phân và làm sạch electrofloation thường xuất hiện các bong bóng khí kéo theo các chất gây ô nhiễm. Trong đó, các điện cực được dùng cho electrofloatation làm bằng than chì hoặc titan bằng hóa chất ngâm tẩm và từng lớp phủ khác nhau. Hiệu quả xử lý của phương pháp điện hóa:

Thông thường, thành phần nước thải thường nhiều chất hữu cơ và được xử lý bằng các phương pháp sinh học. Tuy nhiên, sự ra đời của công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa giúp rút ngắn được thời gian xử lý, oxy hóa chất hữu cơ độc hại hoặc khó phân hủy bằng vi sinh phenol thành chất hữu cơ phân hủy bằng vi sinh hoặc có thể oxy hóa thành CO2 và nước.

Quá trình oxy hóa điện phân phụ thuộc chủ yếu vào vật liệu anot. Trong đó, một số vật liệu anot tồn tại quá thể oxy cao thường là PbO2, SnO2, Sb2O3 có khả năng làm tăng điện thế oxy hóa. Điều kiện để anot hoạt động mang đến hiệu quả cao thường là:

Anot có tính quá thế oxy hóa cao

Anot tồn tại bền vững trong môi trường khác nhau

Anot có thể xúc tác điện hóa cho quá trình oxy hóa

Đặc điểm của phương pháp điện phân nước

Trong quá trình điện phân nước các quá trình làm sạch, lềm mềm, khử muối, khử trùng, khử kim loại mang đến hiệu quả gấp 100 lần so với các phương pháp khác.

Xử lý nước thải công nghiệp bằng phương pháp điện hóa thường được sử dụng nhiều hơn các phương pháp hóa lý khác vì chúng có ưu điểm tách bỏ các sản phẩm hóa chất và kim loại nặng ra khỏi nguồn nước. Hiệu quả xử lý này phụ thuộc chủ yếu vào các đặc tính ban đầu của nguồn thải, điện cực, mật độ dòng điện, khả năng tiêu thụ, cường độ quá trình điện phân và nhiệt độ.

Với phương pháp này không cần sử dụng các hóa chất làm sạch nhưng vẫn mang đến hiệu quả xử lý cao như nước thải nhiễm dầu, chất béo, protein, kim loại nặng, chất độc hại, chất hoạt động bề mặt.

Xử lý nước thải bằng phương pháp điện hóa giúp giải phóng oxy hóa mạnh làm thay đổi thành phần và cấu trúc trên bề mặt điện cực. Trong đó, mật độ anot ảnh hưởng đến quá trình oxy. Khi mật độ dòng anot tăng làm giảm hiệu quả oxy hóa phenol, điện thế cũng tăng và lượng oxy hóa đồng thời tăng theo.

Với quá trình oxy hóa thường bị hạn chế bởi khối lượng chất hữu cơ trên bề mặt điện cực. Trong đó, nồng độ phenol 1g/l chất hữu cơ sẽ không đủ cho quá trình oxy hóa ở mật độ dòng càng cao.

Xử lý nước thải sinh hoạt thường có 3 phương pháp xử lý đó là phương pháp cơ học, phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học (Ứng dụng chế phẩm vi sinh xử lý nước thải sinh hoạt và bùn hoạt tính). Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp cơ học đã được tôi giải thích ở bài viết “Đặc tính và nguồn gốc nước thải sinh hoạt “. Bài viết hôm nay tôi sẽ giải thích cho bạn phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải sinh hoạt.

Nói đến phương pháp hóa lý đầu tiên phải nói đến quá trình keo tụ tạo bông

Quá trình keo tụ tạo bông là các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng đến biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và liên kết các hạt lơ lửng trong nước tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Do đó các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống ở bể lắng. Để thực hiện quá trình keo tụ, người ta cho vào trong nước các chất keo thích hợp như: Phèn nhôm Al 2(SO 4)3, phèn sắt loại FeSO 4 hay FeCl 3 . Các loại phèn này được đưa vào dung dịch nước dưới dạng hòa tan.

Bể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (Ở dạng lắng hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi nước. Ngoài ra còn dùng để tách các hợp chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt và gọi là bể tách bọt hay làm đặc bọt. Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sụt các bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn, khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt. Tùy theo phương thức cấp khí vào nước, quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau:

Tuyển nổi bằng phân tán khí (Dispersed Air Flotation) Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation) Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved air Flotation) Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học (ứng dụng và bùn hoạt tính), cũng như khi nồng độ của chúng không cao và không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc.

Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao 80 ÷ 95% có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải đồng thời có khả năng thu hồi các chất này. Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc 2 pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung chất (chất bị hấp thụ) sẽ đi qua từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch được cân bằng. Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạt cưa, silicegen, keo nhôm.

Trao đổi ion: Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như: Zn, Cu, Cr, Ni, Hg, Mn,… cũng như các hợp chất của Asen, Phospho, Cyanua, chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt được mức độ làm sạch cho nên được dùng nhiều trong việc tách muối trong xử lý nước thải.

Đializ – Màng bán thấm: Phương pháp này có thể tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách dùng các màng bán thấm. Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi qua.

Trích ly: Phương pháp này có thể tách các chất bẩn hòa tan ra khỏi nước thải bằng dung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.

Chưng bay hơi: Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng bay lên theo nước. Ví dụ: người ta chưng nước thải của nhà máy hóa cốc cho phenol bay đi theo hơi nước.

Các phương pháp hóa học:

Phương pháp trung hòa:

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp nhằm tạo điều kiện cho các quá trình xử lý hóa lý và xử lý sinh học.

Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý nhưng vẫn có thể gây ra một số vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét, xỉ thiết bị máy móc.

Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải có tính axit, axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẽ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ.

Phương pháp oxy hóa – khử:

Phương pháp này dùng để khử trùng nước thải.

Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hay một nguyên tố hòa tan sang thể khí.

Biến đổi một chất lỏng không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn.

Loại bỏ các kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As,… và một số độc chất như Cyanua. Các chất oxy hóa thông dụng: Ozon (O3), Chlorine (Cl2), Kali permanganate (KMnO4), Hydroperoxide (H2O2).

Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt váo pH và sự hiện diện của chất xúc tác. Kết tủa hóa học: Kết tủa hóa học thường dùng để loại trừ các kim loại nặng trong nước. Phương pháp kết tủa hóa học thường được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng Hydroxide (Fe(OH)3), Carbonate (CdCO3).