Phương pháp kết tủa trong xử lý nước thải

PHƯƠNG PHÁP KẾT TỦA TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hĩa chất để làm kết tủa các chất hịa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đĩ loại bỏ chúng thơng qua quá trình lắng cặn. Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đĩ là BOD của nước thải khi cĩ sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đĩ trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Các hĩa chất thường sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng 6.1. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hĩa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thơng thường nếu tính tốn tốt quá trìn này cĩ thể loại được 80 90% TSS, 40 70% BOD 30 60% COD và 80 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thơng thường chỉ loại được 50 70% TSS, 30 40% chất hữu cơ. Các hĩa chất thường sử dụng trong quá trình kết tủa Trọng lượng riêng, lb/ft Tên hóa chất Công thức Trọng lượng phân tử Khô Dung dịch Phèn nhôm Al2(SO4)3.18H2O Al2(SO4)3.14H2O 666,7 594,3 60 75 60 75 78 (49%) 83 (49%) Ferric chloride FeCl3 162,1 84 Ferric sulfate Fe2(SO4)3 Fe2(SO4)3.3H2O 400 454 70 Ferric FeSO4.7H2O sulfate (copperas) 278,0 62 66 Vôi Ca(OH)2 56 theo CaO 35 50 Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: lb/ft3 16,0185 = kg/m3 Sử dụng hĩa chất để loại chất rắn lơ lửng Phèn nhơm: khi được thêm vào nước thải cĩ chứa calcium hay magnesium bicarbonate phản ứng xảy ra như sau: Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO)3 3CaSO4 + 2Al(OH) 6CO2 + 18H2O Aluminum hydroxide khơng tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nĩ là các chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng tên cần thiết phải cĩ 4,5 mg/L alkalinity (tính theo CaCO3) để phản ứng hồn tồn với 10 mg/L phèn nhơm. Do đĩ nếu cần thiết phải sử dụng thêm vơi để alkalinity thích hợp. Vơi: khi cho vơi vào nước thải các phản ứng sau cĩ thể xảy ra Ca(OH)2 + H2CO3 CaCO3 + 2H2O Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn l lửng. Sulfate sắt và vơi: trong hầu hết các trường hợp sulfate sắt khơng sử dụng riêng lẻ mà phải kết hợp với vơi đ tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau: FeSO4 + Ca(HCO3)2 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3 Khi Fe(OH)3 lắng xuống nĩ sẽ kéo theo các chất rắn l lửng. Trong các phản ứng này ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vơi và 0,29 mg/L oxy. Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau FeCl3 + 3 H2O Fe(OH)3 + 3H + + 3Cl - 3H+ + 3HCO3 - 3H2CO3 Ferric chloride và vơi: phản ứng xảy ra như sau FeCl3 + Ca(OH)2 3CaCl2 + 2Fe(OH)3 Ferric sulfate và vơi: phản ứng xảy ra như sau Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 3CaSO4 + 2Fe(OH)3 Sử dụng hĩa chất để loại bỏ phospho trong nước thải Vơi: như đã trình bày ở các phương trình trên, khi cho vơi vào nước thải nĩ sẽ phản ứng với bicarbonate alkalinity tạo thành kết tủa CaCO3. Trong mơi trường pH > 10 các ion Ca+2 sẽ phản ứng với các ion PO4 -3 tạo nên hydroxylapatite kết tủa. Để khỏi ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học người ta thường dùng vơi ở liều lượng thấp 75 250 mg/L Ca(OH)2 và pH từ 8,5 9,5. 10 Ca+2 + 6 PO4 -3 + 2 OH- 2Ca5(PO4)3OH Phèn nhơm: phản ứng xảy ra như sau Al+3 + HnPO4 3-n AlPO4 + nH + Các liều lượng phèn nhơm thường sử dụng và hiệu suất khử phospho của nĩ Hiệu Tỉ lệ Mole (Al : P) suất khử phospho (%) Khoảng biến thiên Giá trị thường dùng 75 1,25 : 1 1,5 : 1 1,4 : 1 85 1,6 : 1 1,9 : 1 1,7 : 1 95 2,1 : 1 2,6 : 1 2,3 : 1 Ferric: phản ứng xảy ra như sau Fe+3 + HnPO4 3-n FePO4 + nH + Tùy theo bản chất của nước thải, qui trình xử lý mà giai đoạn khử phospho của nước thải cĩ thề diễn ra ở bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp, bể lắng riêng đặt sau bể lắng thứ cấp. Hình 6.1 chỉ ra các sơ đồ của quá trình khử phospho bằng phương pháp hĩa học. Các sơ đồ của qui trình khử phospho bằng phương pháp hóa học Lưu lượng nạp nước thải cho bể lắng trong trường hợp có sử dụng hóa chất trợ lắng Lưu lượng nạp nước thải gal/ft2.d Loại hóa chất Khoảng cho phép Giá trị thường dùng Phèn nhơm 600 1200 1200 Ferric 600 1200 1200 Vơi 750 1500 1500 Nước thải khơng hĩa 600 1200 1200 chất Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: gal/ft2.d 0,0407 = m3/m2.d Kết tủa các kim loại nặng Chuyển các chất thải dạng hịa tan sang dạng khơng hịa tan sau đĩ loại khỏi dung dịch bằng quá trình lắng, lọc. pH là một nhân tố quan trọng cho quá trình kết tủa. Bảng dưới đây đưa ra độ pH thích hợp cho quá trình kết tủa các kim loại nặng. pH thích hợp cho việc kết tủa các kim loại Ion pH Ion pH Fe (+3) 2,0 Ni (+2) 6,7 Al (+3) 4,1 Cd (+2) 6,7 Cr (+3) 5,3 Co (+2) 6,9 Cu (+2) 5,3 Zn (+2) 7,0 Fe (+2) 5,5 Mg (+2) 7,3 Pb (+2) 6,0 Mn (+2) 8,5