Đề tài Xử lý nước thải nhà máy giấy bằng Công nghệ Hóa học

ài này. Em xin chân thành cảm ơn Viện Kĩ thuật hóa học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho em được tìm hiểu, nghiên cứu, giúp em nâng cao được hiểu biết và những kĩ năng tìm kiếm thông tin, làm việc nhóm. Vì kinh nghiệm thực tế chưa có, chỉ dựa vào lý thuyết cộng với thời gian hạn hẹp nên không thể tránh khỏi sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ phía quý thầy cô để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn và rút ra được những kinh nghiệm bổ ích để em có thể áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Phạm Thị Kim Anh Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 2 MỤC LỤC Khái quát chung về ngành kĩ thuật hóa học ..................................................... 4 Giới thiệu về Viện Kỹ thuật Hóa học ................................................................... 6 I. SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI. .............................................................................. 10 1. Sự ô nhiễm nước ......................................................................................... 10 1.1. Ảnh hường do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận ......... 11 1.2. Phân loại nước thải .............................................................................. 12 1.3. Hiện tượng nước bị ô nhiễm ................................................................ 13 2. Các thông số đặc trưng của nước thải....................................................... 18 2.1. Hàm lượng chất rắn ............................................................................. 18 2.2. Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen) ................................ 21 2.3. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand) ............. 22 2.4. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand) .................. 23 2.5. Các chất dinh dưỡng ............................................................................ 24 2.6. Chỉ thị chất lượng về vi sinh của nước ................................................ 25 2.7. Các tác nhân độc hại và các hợp chất liên quan về mặt sinh thái ..... 25 II. ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY ......................................... 26 1. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước và nước thải nhà máy giấy ................... 26 2. Khái quát về quy trình sản xuất giấy ........................................................ 28 3. Nguồn gốc, đặc tính của nước thải nhà máy giấy ..................................... 29 4. Các thông số đặc trưng của nước thải nhà máy giấy ............................... 31 III. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY ......................... 34 1. Phương pháp xử lý nước thải nói chung ................................................... 34 1.1. Phương pháp cơ học ............................................................................ 34 1.2. Các phương pháp hóa lý ...................................................................... 37 Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 3 1.3. Phương pháp hóa học .......................................................................... 44 1.4. Phương pháp xử lý sinh học ................................................................ 54 2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải của các nhà máy giấy ở Việt Nam 57 2.1. Quy trình 1 ........................................................................................... 57 2.2. Quy trình 2 ........................................................................................... 59 2.3 Ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải..................................... 61 3. Một số hình ảnh minh họa và chức năng của các bể ............................. 61 IV. KẾT LUẬN................................................................................................. 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................ 67 Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 4 Khái quát chung về ngành kĩ thuật hóa học Hóa học hình thành như một khoa học độc lập mới chỉ vài trăm năm, nhưng mầm mống của hóa học có từ hàng chục nghìn năm về trước. Ngay từ xã hội Cộng sản nguyên thủy, với việc tìm ra lửa, con người đã biết dùng lửa để sưởi ấm, chế biến thức ăn và sau này chế biến nhiều sản phẩm khác. Có thể nói phản ứng cháy là phản ứng đầu tiên con người biết đến và sử dụng nhiều nhất và sớm nhất vì sự phát triển của xã hội loài người. Hóa học phát triển rất lấu trước chúng ta, từ những trung tâm văn hóa lớn của thế giới như Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ... Trải qua nhiều thời kỳ hình thành và phát triển, hóa học mới có diện mạo như ngày nay, với những cơ sở lý thuyết vững vàng và kiến thức thực nghiệm đầy sức thuyết phục. Chúng ta cùng tìm hiểu những mốc son đã làm cho hóa học có diện mạo như ngày nay! 1. Thời kì cổ đại (hay thời kỳ trước giả kim thuật): Từ Thượng cổ cho đến thế kỷ IV. Đó là thời kỳ xuất hiện các kiến thức hóa học của loài người trong xã hội cộng sản nguyên thủy và chiếm hữu nô lệ. Trong thời kì này chưa hình thành các khái niệm cho phép khái quát các kiến thức hóa học thực hành mà loài người thu được, nhưng đã xuất hiện một số ngành sản xuất hóa học thủ công và một số quan niệm triết học đầu tiên về cấu tạo vật chất, đồng thời lẻ tẻ cũng có những hoạt động giả kim thuật và chế tạo thuốc trường sinh. 2. Thời kì giả kim thuật: Từ thế kỉ IV đến thế kỉ XVI, đó là thời kì trung cổ trong lịch sử châu Âu. Một trào lưu rầm rộ hình thành nhằm tìm kiếm hòn đá triết học, chế thuốc trường sinh, dung môi vạn năng, tìm cách biến đổi các kim loại không quý thành vàng... Song song với trào lưu giả kim thuật, hóa học thực hành và các nghề thủ công tiếp tục phát triển. Nhiều ngành sản xuất được hoàn thiện và phát triển như: nấu quặng thành kim loại, bắt đầu luyện coban, kẽm, antimon, bitmut... thủy tinh mầu, thuốc nhuộm, thuốc nổ... 3. Thời kì kết hợp: Từ thế kỉ XVI đến thế kỉ XVIII, trong đó có các trào lưu: Hóa y học, hóa khí, hóa kĩ thuật, thuyết flogiston. Đây là thời kì phục hưng của nền văn hóa châu Âu. Các nhà hóa học từ bỏ lí thuyết giả kim thuật thần bí và vô hiệu quả để trở về với thực tế cuộc sống. Họ tiến hành tìm thuốc chữa bệnh, đẩy mạnh quá trình luyện kim và chế tạo các loại vật liệu, nghiên cứu các loại "không khí"... Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 5 Kết quả của thời kì này là sự sụp đổ của thuyết flogiston và sự ra đời của thuyết "oxi" của Lavoadie về sự cháy. 4. Thời kì xây dựng học thuyết nguyên tử - phân tử: Bao gồm 60 năm đầu của thế kỉ XIX. Trong thời kì này các định luật định lượng của hóa học liên tục được khám phá, làm cơ sở cho việc hình thành thuyết nguyên tử - phân tử, là nền tảng khoa học thự sự của hóa học. Cùng với sự hình thành thuyết nguyên tử - phân tử, một hệ thống khái niệm khoa học chặt chẽ được xây dựng: nguyên tử, phân tử, khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử, công thức, phương trình hóa học... Bước chân vào ngành Kĩ thuật Hóa học chúng ta có thể làm: Nhà nghiên cứu: liên tục tìm tòi, tạo ra sản phẩm hóa học mới với những tính năng mới, hợp chất hữu cơ hay vô cơ mới, các công nghệ sản xuất mới là công việc của nhà hóa học trong lĩnh vực Kĩ thuật Hóa học. Nhà kỹ thuật: là cầu nối biến các nghiên cứu công nghệ trong phòng thí nghiệm thành những dây chuyền sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp để làm ra các sản phẩm chúng ta vẫn dùng hàng ngày. Kỹ sư điều hành: trở thành một kỹ sư điều hành nghĩa là bạn sẽ làm việc trong các nhà máy, xí nghiệp, điều khiển và giám sát hoạt động của một hay một số dây chuyền sản xuất. Trong tay bạn là cuốn sổ và cây bút. Hoạt động và hiệu quả dây chuyền sản xuất phụ thuộc vào năng lực của bạn. Một nhà tư vấn quản lý hay chuyển giao công nghệ: Trở thành nhà tư vấn quản lý hay chuyển giao công nghệ, bạn sẽ làm việc với các công ty cung cấp và công ty tiếp nhận công nghệ. Cao hơn nữa, bạn sẽ tư vấn cho Nhà nước về Công nghệ Hóa học. Nhà giáo: Lúc này, bạn là cầu nối tri thức, trao kho tàng Công nghệ Hóa học vào tay những người trẻ tuổi, để họ tiếp tục ứng dụng và phát triển chúng lên cao mãi mãi. =>Những tố chất giúp bạn thành công: - Tình yêu với ngành kĩ thuật hóa học - Có thiên hướng về khoa học tự nhiên, đặc biệt là hóa học - Ưa thích công việc tìm tòi, nghiên cứu - Sự kiên trì và tính cẩn thận Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 6 Giới thiệu về Viện Kỹ thuật Hóa học Tháng 7 năm 1956 Khoa Hóa-Thực phẩm là một trong những Khoa được thành lập đầu tiên của Trường Đại học Bách Khoa Hà nội. Những cán bộ đầu tiên của Khoa như thầy Đào Quý Chiệu, Phạm Ngọc Thanh, Trần Văn Sinh, Kiều Dinh, Phạm Quốc Thăng, Phạm Đồng Điện, Lê Chúc, Hoàng Trọng Yêm, Lê Mậu Quyền, Nguyễn Đình Chi, Trần Bính, Nguyễn Trọng Biểu, Nguyễn Hoa Toàn, Nguyễn Văn Ích, Hồ Hữu Phương, Lê Văn Nhương, Lê Ngọc Tú, Lê Ngọc Chương, Cù Thành Long, Hoàng Văn Thư, Trần Đăng Nghi chính là lực lượng nòng cốt trong giảng dạy và cũng là những người đặt nền móng xây dựng chương trình đào tạo, giáo trình cho sinh viên khóa 1 và những khóa tiếp theo. 15/10/1956, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tổ chức lễ khai giảng khóa 1, Khoa Hóa-Thực phẩm có 184 sinh viên và rất nhiều người trong số đó đã trở thành các nhà khoa học đầu ngành có uy tín cao ở cả trong và ngoài nước. Như các thầy Phạm Hữu Đỉnh, La Văn Bình, Trần Vĩnh Diệu, Đỗ Văn Bá, Đào Văn Tường, Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Đỗ Văn Đài, Nguyễn Thế Dân, Nguyễn Vịnh Trị, Bùi Văn Chén, Trần Công Khanh, Lê Thức, Nguyễn Đăng Hùng, Đặng Văn Luyến, Trần Quang Thảo, Trương Ngọc Liên, Phạm Kỳ Giai đoạn 1956 – 1965, Khoa hình thành các Bộ môn Cơ bản, Cơ sở và Chuyên ngành: Hóa Lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Kỹ thuật Vô cơ-Silicat, Kỹ thuật các chất Hữu cơ, Máy hóa-Hóa công. Giai đoạn 1965-1975 (kháng chiến giải phòng miền Nam) Do chiến tranh leo thang nên đại bộ phận cán bộ và sinh viên Trường cùng công cụ học tập đã di chuyển lên khu sơ tán Lạng Sơn. Năm 1967, Bộ môn Thực phẩm tách ra thành lập Trường Đại học Công nghiệp nhẹ. Năm 1969 Khoa chuyển dần về vùng đồng bằng và Hà Nội. Năm 1972 chiến sự ác liệt trở lại, Khoa Hóa 1 lần nữa sơ tán lên huyện Phú Xuyên, Hà Tây (cũ) sau đó là Huyện Hiệp Hòa, Hà Bắc. Trong suốt 10 năm khó khăn gian khổ này khoa vẫn giữ vững quy mô tuyển sinh, không ngừng trưởng thành về chất lượng dạy và học. Biên soạn nhiều giáo trình, tiến tới mục tiêu đào tạo Kỹ sư Hóa học, nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất và chiến đấu như: sản xuất than hoạt tính, chất phát quang, xi măng lò đứng, mạ nhôm, phân lân nung chảy Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 7 Thời kỳ đổi mới Giai đoạn 1975-1995: Trong thời gian này đội ngũ cán bộ của Khoa đông về số lượng, mạnh về chất lượng nhưng theo yêu cầu chung, Khoa phải chia sẻ bộ phận cán bộ quản lý và cán bộ giảng dạy có năng lực chuyên môn để xây dựng các trường Đại học phía Nam như Trường Đại học Huế, Đà nẵng, Bách Khoa Hồ Chí Minh, Kỹ thuật Thủ Đức, Cần Thơ. Năm 1980, thầy Trần Minh Hoàng và Bùi Long Biên là những cán bộ giảng dạy đầu tiên của Khoa bảo vệ thành công luận án Phó Tiến Sỹ (nay là Tiến Sỹ) và năm 1991 thầy Từ Văn Mặc là cán bộ đầu tiên bảo vệ thành công luận án Tiến Sỹ (nay là Tiến Sỹ Khoa học) tại Trường Đại học Bách Khoa Hà nội. Một số Phòng thí nghiệm chuyên đề cũng được thành lập như Phòng thí nghiệm chuyên đề Silic (1976); nguyên tố hiếm và phóng xạ (1973), Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Vô cơ (1990). Tháng 10/1977, Bộ môn Xenluloza & Giấy của Khoa Kỹ thuật thực phẩm (Trường Đại học Công nghiệp nhẹ) nhập vào Bộ môn Công nghiệp Hóa học của Khoa, đồng thời Khoa cũng mở thêm 1 số ngành mới lần đầu tiên ở Việt Nam: Công nghệ In và gia công ấn phẩm, Công nghệ khai thác muối biển. Lúc này Khoa có các Bộ môn: Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ cơ bản, Hóa Vô cơ-Đại cương, Nguyên lý Quá trình và Thiết bị trong Công nghệ Hóa học, Kỹ thuật các chất Vô cơ, Kỹ thuật Điện hóa, Kỹ thuật Vật liệu Silicat, Kỹ thuật Vật liệu cao phân tử, Kỹ thuật Tổng hợp Hữu cơ, Kỹ thuật Nhiên liệu, Máy và Thiết bị Công nghiệp Hóa chất. Năm 1984, thành lập Khoa Hóa-Thực phẩm trên cơ sở Khoa Hóa và Khoa Công nghiệp Thực phẩm gồm có 6 Bộ môn lớn: Bộ môn Hóa cơ bản (Hóa lý, Phân tích, Vô cơ-Đại cương); Bộ môn Quá trình-Thiết bị Công nghệ Hóa học (Hóa công, Công nghiệp Hóa học, Máy hóa chất, Máy thực phẩm), Bộ môn Kỹ thuật các chất Vô cơ (Xây dựng công nghiệp, Kỹ thuật các chất Vô cơ, Điện hóa, Kỹ thuật Silicat), Bộ môn Kỹ thuật các chất Hữu cơ (Tổng hợp Hữu cơ, Hữu cơ cơ bản, Cao phân tử, Nhiên liệu), Bộ môn Hóa sinh-Vi sinh, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm. Năm 1987, Bộ môn Cao phân tử tách ra thành lập Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme-Compozit. Từ 1995 tới nay: Để đáp ứng yêu cầu của đất nước trong thời kỳ đổi mới, phấn đấu xây dựng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trở thành “Trung tâm Đào tạo, NCKH và CGCN chất lượng cao, đa ngành đa lĩnh vực với một số ngành mũi nhọn đạt trình độ tiên tiến”, nhà trường đã sắp xếp, cơ cấu lại Khoa thành Khoa công nghệ Hóa học-Thực phẩm-Sinh học với 220 cán bộ, viên chức gồm 15 Bộ môn: Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 8 Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Công nghệ Vô cơ, Công nghệ Vật liệu Silicat, Công nghệ Điện hóa và Bảo vệ kim loại, Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa-Thực phẩm, Công nghệ Hóa học, Máy hóa và Máy thực phẩm, Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Công nghệ Lương thực Thực phẩm, Công nghệ Thực phẩm nhiệt đới. Công tác đào tạo với số sinh viên chính quy là 1200, cao đẳng là 1100, cao học: 70, nghiên cứu sinh: 30. Liên kết đào tạo với Trường Đại học Sư phạm Quy Nhơn. Mở thêm ngành mới, môn học mới như Kỹ sư Công nghệ Hóa lý, môn Tin học ứng dụng trong Hóa học, tiếng Anh chuyên ngành. Năm 1995, từ Khoa tách ra thành lập 2 Trung tâm: Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn và Bảo vệ Kim loại và Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường (sau là Viện Khoa học và công nghệ Môi trường). Năm 1999, 3 Bộ môn Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Công nghệ Lương thực Thực phẩm, Công nghệ Thực phẩm nhiệt đới tách khỏi Khoa và cùng Trung tâm Công nghệ Sinh học thành lập Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm. Tháng 7/1999 thành lập Khoa Công nghệ Hóa học với 12 Bộ môn: Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Công nghệ Vô cơ và In, Công nghệ Vật liệu Silicat, Công nghệ Điện hóa và Bảo vệ kim loại, Công nghệ Hữu cơ-Hóa dầu, Công nghệ Hóa học, Xây dựng Công nghiệp, Quá trình-Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Máy và Thiết bị Hóa chất dầu khí. Năm 2003, do yêu cầu phát triển, Khoa giải thể Bộ môn Công nghệ Hóa học thành lập Bộ môn Công nghệ In và năm 2006, tách nhóm Xenluloza & Giấy và nhóm Hóa dược-Hóa chất bảo vệ thực vật từ Bộ môn Công nghệ Hữu cơ-Hóa dầu để thành lập các Bộ môn độc lập. Hiện nay Khoa quản lý khoảng 1800 sinh viên hệ đại học chính quy, ngoài ra còn đào tạo các lớp tại chức, liên kết đào tạo cùng các trường đại học khác với 11 mã ngành, đào tạo sau đại học khoảng 300 học viên. Đã xây dựng xong chương trình đào tạo theo hệ thống tín chỉ để áp dụng cho K52. Quan hệ quốc tế được mở rộng với các nước như Bỉ, Hà Lan, Áo, Nga, Đức, Nhật Bản, Hàn Quốc v.v Vậy là từ tháng 7-1999 đến nay, trên cơ sở các nhóm ngành Hoá học hình thành Khoa Công nghệ Hoá học gồm 14 Bộ môn và 01 Phòng thí nghiệm Công nghê Lọc Hoá dầu & Vật liệu Xúc tác. Trong hơn 50 năm qua, Khoa Công nghệ Hoá học đã đào tạo được trên 12000 Kỹ sư, trên 400 Thạc sỹ và Tiến sỹ, 02 Tiến sỹ Khoa học. Một số cán bộ trong Khoa đã được phong tặng các danh hiệu cao quý, gồm 2 danh hiệu Nhà giáo Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 9 Nhân dân, 24 danh hiệu Nhà giáo Ưu tú, 9 chức danh Giáo sư, 43 Phó Giáo sư. Khoa đã biên soạn được nhiều bài giảng, giáo trình dùng cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh thuộc ngành Hoá học, Kỹ thuật Hóa học của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng như các trường đại học khác. Trong 5 năm gần đây (2004-2009), Khoa đã thực hiện trên 30 đề tài nghiên cứu Khoa học Cơ bản cấp Nhà nước, 80 đề tài cấp Bộ, 161 đề tài cấp Trường, 11 dự án hợp tác với Vương quốc Bỉ (VLIR), 8 dự án ươm tạo công nghệ, 4 Nghị định thư với Ý, Nhật, Bỉ, Đan Mạch, và nhiều hợp đồng chuyển giao công nghệ. Nhiều đề tài nghiên cứu khoa học của Khoa đã đạt được các giải thưởng VIFOTEC, giải thưởng Khoa học Kỹ thuật Thanh niên. Khoa đã thiết lập quan hệ hợp tác với nhiều Trường Đại học, Viện nghiên cứu và các Tập đoàn lớn trong nước cũng như trên thế giới. Ngày 29 tháng 12 năm 2010, theo quyết định số 2517/QĐ-ĐHBK-TCCB của Hiệu trưởng Trường ĐHBK HN, Viện Kỹ thuật Hóa học đã được chính thức thành lập. Thông tin liên hệ  Văn phòng Viện: 214-C4  Tel: +84-4-3868 0070  Fax: +84-4-3868 0070  Email: sce@hust.vn Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 10 I. SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI. 1. Sự ô nhiễm nước Nước tự nhiên được hình thành về cả số lượng và chất lượng dưới ảnh hưởng của quá trình tự nhiên, không có tác động của dân sinh. Do tác động của dân sinh nước tự nhiên bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau dẫn đến thành phần tính chất của nước bị thay đổi, ảnh hưởng đến chất lượng của nó. Các khuynh hướng thay đổi chất lượng của nước dưới ảnh hưởng các hoạt động của con người bao gồm: - Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi , từ khí quyển và nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng và trong nước. - Tăng hàm lượng các ion của Ca, Mg, Si ... trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hòa tan, phong hóa của các quặng cacbonat. - Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên như Pb, Cd, Sn, Hg, As, Zn... - Tăng hàm lượng muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường cùng nước thải. - Tăng hàm lượng các chất hữu cơ trước hết là các chất khó phân hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu...). - Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do quá trình oxy hóa liên quan tới quá trình phì dưỡng các nguồn nước và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ... - Giảm độ trong của nước. Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên của các nguyên tố phóng xạ. Các chỉ tiêu quan trọng của nước cần được xem xét trong cấp nước là độ pH, độ trong, độ cứng, hàm lượng sắt, mangan và các chỉ số coli. Các tính chất đặc trưng của nước thải gồm: pH, hàm lượng rắn, cầu oxy sinh hóa BOD hoặc nhu cầu oxy hóa học COD, các dạng nitơ, photpho, dầu mỡ, mùi, màu sắc, các kim loại nặng trong nước thải công nghiệp. Việc nước thải chỉ qua xử lý bằng phương pháp thông thường đã đẩy nhanh quá trình phì dưỡng do sự phát triển bùng nổ của tảo và các thực vật khác, làm giảm Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 11 chất lượng nước, cản trở việc sử dụng lại nước và các hoạt động nghỉ ngới giải trí. Do đó nay đã phát triển và ứng dụng các phương pháp xử lý cấp ba vào các dây chuyền xử lý nước và nước thải. Nước thải thường được thải ra sông, suối, ao, hồ, dẫn đến việc gây ô nhiễm nguồn nước. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh thái. Nước thải mang theo nhiều vi khuẩn độc hại. Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỷ lệ người mắc các bệnh cấp và mạn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư ngày càng tang. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng tăng. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng mắc nhiều loại bệnh tình nghi là do dùng nước bẩn trong mọi sinh hoạt. Môi trường sinh thái bị ô nhiễm nghiêm trọng, làm chết các sinh vật, phù lấp không gian sinh tồn, cản trở hoạt động bình thường của vi sinh vật 1.1. Ảnh hường do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận a) Xuất hiện các chất nổi trên mặt nước hoặc có cặn lắng Các hiện tượng nhiễm bẩn này thường do nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm hoặc từ các xí nghiệp có chứa dầu mỡ, các sản phẩm mỡ. Chúng tạo nên lớp màng dầu, mỡ nổi trên mặt nước và nếu cận nặng thì lắng xuống đáy. Chúng làm cho nước có mùi vị đặc trưng, làm giảm lượng oxi trong nước nguồn. Với hàm lượng dầu 0,2 – 0,4 mg/l sẽ làm cho nước có mùi dầu. Khử mùi dầu là một việc làm khó khan. b) Thay đổi tính chất lý học Nguồn nước tiếp nhận nước thải sẽ bị đục, có màu, có mùi do các chất thải đưa vào hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo, sinh vật phù du tạo nên c) Thay đổi thành phần hóa học Tính chất hóa học của nguồn nước tiếp nhận sẽ bị thay đổi phụ thuộc vào loại nước thải đổ vào. Nguồn nước thải mang tính axit hoặc kiềm hoặc chứa nhiều loại hóa chất làm thay đổi thành phần và hàm lượng các chất có sẵn trong thủy lực. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 12 d) Lượng oxi hòa tan trong nước bị giảm Hàm lượng oxi hòa tan trong nguồn nước tiếp nhận bị giảm là do tiêu hao oxi hóa các chất hữu cơ do nước thải đổ vào. Hiện tượng giảm oxi hòa tan (< 4 mg/l) trong nước gây ảnh hưởng xấu cho các loài thủy sinh vật. e) Xuất hiện hoặc làm tăng các loại vi khuẩn gây bệnh Nước thải kéo theo các loài vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận làm suy giảm chất lượng nước cấp cho các mục đích khác nhau. 1.2. Phân loại nước thải Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Có các loại nước thải sau: - Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học... - Nước thải công nghiệp: 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 có khuyết tật.... - Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như là 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: Nước thải đô thị là thuật ngữ chỉ chat lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Là hỗn hợp của các nước thải kể trên. Các nguồn được xác định bao gồm nước thải công nghiệp và nước thải đô thị. Các cửa cống xả nước mưa và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận nước qua các hệ thống cống và kênh thải. Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các nguồn nước khác. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 13 1.3. Hiện tượng nước bị ô nhiễm a) Màu sắc Nước sạch trong suốt và không màu. Nếu bề dày của nước lớn ta có cảm giác nước màu xanh nhẹ, đó là do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánh sáng Mặt trời. Nước có màu xanh đậm, hoặc có váng trắng chứng tỏ trong nước có nhiều chất phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy thực vật đã chết. Sự phân hủy các chất hữu cơ làm xuất hiện axit humic và fulvic (mùn) hòa tan làm nước có màu vàng. Nước thải các khu công nghiệp có nhiều màu sắc khác nhau. Khi nước bị ô nhiễm có màu sẽ cản trở sự truyền ánh sáng Mặt Trời vào nước. Cách xác định: màu sắc của nước thường được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn, sau khi đã lọc bỏ các chất không tan. b) Mùi vị Nước sạch không có mùi, vị. Nước có mùi vị khó chịu là nước bị ô nhiễm. Nguyên nhân là do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ hoặc do nguồn nước thải có những chất khác nhau. Ví dụ: mùi trứng thối H2S, mùi cá ươn của amin CH3NH3, Cách xác đinh: dùng phương pháp pha loãng cho đến khi không cảm nhận được mùi nữa. Ví dụ khi nói nước có độ mùi là 2; 8; 10; 25; 50 tức là ta phải pha loãng một lượng nước sạch tương ứng 2; 8; 10; 25; 50 lần để nước không có mùi nưa. Vị của nước cũng được đánh giá tương tự. c) Độ đục Nước sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu. Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những hạt keo, những thể phân tán thô. Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ những kim loại nặng, cùng với vi sinh vật gây bệnh. Cách xác đinh: xác định bằng so độ đục của nước với độ đục của một thang chuẩn, hoặc bằng máy đo độ đục. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 14 d) Nhiệt độ Nhiệt độ nước thải công nghiệp đặc biệt là nước thải của nhà máy nhiệt điện, nhà máy hạt nhân, thường cao hơn từ 10 – 250C so với nước thường. Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lí. 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 nước nóng sẽ làm thay đổi quá trình sinh, hóa, lí học bình thường của hệ sinh thái, giảm lượng oxi tan vào nước. Cách xác định: bằng nhiệt kế. e) Chất rắn trong nước Gồm hai loại là chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan. Tổng hai loại chất rắn trên gọi là tổng chất rắn trong nước. Chất rắn lơ lửng là phần chất rắn không bị hòa tan làm cho nước đục, thay đổi màu sắc và các tính chất. Chất rắn hòa tan mắt thường không nhìn thấy được thường làm cho nước có mùi, vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nước có màu. Đó là chất khoáng vô cơ, hữu cơ như muối clorua, cacbonat, nitrat, photphat, Nguồn nước có hàm lượng chất rắn cao không dùng được trong công nghiệp và sinh hoạt. Cách xác đinh: dùng giấy lọc bằng xanh để lọc nước loại bỏ những phần tử không tan lơ lửng trong nước. Lấy 250 ml nước đã lọc, đun trên bếp cách thủy đến cạn khô, sau đó sấy cặn ở 1080C, đem cân cặn và tính tổng hàm lượng chất rắn tan trong nước ra mg/l. f) Chất keo Các chất keo là các vật chất rất nhỏ có đường kính từ 0.001 (µm) đến 1 (µm). Vì nhỏ nên chất keo tồn tại lơ lửng trong nước nên dễ tiếp xúc tối đa với nước và các chất tan có thể hòa tan trong nước. g) Độ cứng của nước Trong các cation, ion canxi thường có nồng độ cao nhất và có ảnh hưởng lớn nhất đối với hóa học môi trường nước. Các khoáng chất tạo thành các nguồn ion canxi chủ yếu trong nước là thạch cao CaSO4.2H2O, CaSO4, đolomit: CaMg(CO3)2, aragonit. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 15 Canxi xuất hiện trong nước là do sự cân bằng giữa canxi và các hợp chất magie cacbonat cùng với CO2 tan trong nước, làm tăng độ cứng của nước. Cách xác đinh: bằng phương pháp chuẩn độ hoặc tính toán theo hàm lượng canxi, magie trong nước. Độ cứng thường được biểu thị bằng CaCO3 (mg/l), có thể phân loại độ cứng của nước như sau: Độ cứng của nước Hàm lượng CaCO3 (mg/l) Nước mềm Nước cứng trung bình Nước quá cứng < 50 ~ 150 >300 h) Độ dẫn điện Muối tan trong nước khi tồn tại ở dạng ion sẽ làm cho nước dẫn điện. Khả năng dẫn điện của nước phản ánh hàm lượng các chất rắn tan trong nước (ở một nhiệt độ xác định). Cách xác đinh: đơn vị đo là milisimen (mS) trên một mét nước. Độ dẫn điện của mẫu nước được so với độ dẫn điện của dung dịch chuẩn KCl. Ở một nhiệt độ xác định, nếu nồng độ KCl khác nhau, độ dẫn điện sẽ khác nhau. i) Độ axit Độ axit là hàm lượng của các chất có trong nước có khả năng tham gia phản ứng với kiềm mạnh. Nước axit thường rất ít gặp trừ trường hợp bị ô nhiễm nặng. Độ axit thường do sự có mặt của các axit yếu như H2PO4 -, CO2, H2S, các protein, các axit béo và các ion kim loại có tính axit. Độ axit của nước có nguồn gốc khác nhau do quá trình thủy phân, oxi hóa khoáng vật và chất hữu cơ, hoạt động vi sinh,.. Cách xác đinh:  Độ axit toàn phần (m) (pH < 4.5): lấy 100 ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250 ml, thêm 2-3 giọt metyl da cam và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.01M đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng hết a ml. Nếu dùng máy đo pH thì chuẩn độ đến pH = 4.5. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 16  Độ axit toàn phần (p) (pH=8.3): lấy 100 ml mẫu nước cho vào bình tam giác 250 ml, thêm 2-3 giọt phenolphthalein và chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.01M đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng hết b ml. Nếu dùng máy đo pH thì kết thúc chuẩn độ khi pH = 8.3. j) Độ kiềm Độ kiềm được định nghĩa là hàm lượng các chất có trong nước có khả năng phản ứng với axit mạnh. Độ kiềm rất quan trọng trong việc xử lý nước và trong môi trường hóa sinh của các loại nước tự nhiên. Thông thường người ta cần phải xác định được nồng độ kiềm để tính toán khối lượng các hóa chất cần thêm vào khi xử lý nước. Cách xác đinh:  Độ kiềm tự do (m): lấy 100 ml mẫu nước, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0.01M với chỉ thị phenolphthalein đến khi mất màu hồng hết a ml. Nếu dùng máy đo pH thì kết thúc chuẩn độ khi pH=8.3.  Độ kiềm toàn phần (p): lấy 100 ml mẫu nước thổi một luồng không khí sạch qua trong vài phút, đem chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0.01M với chỉ thị metyl da cam đến khi chuyển từ màu vàng sang màu da cam hết b ml. Nếu dùng máy đo pH thì chuẩn độ đến pH=4.5. k) Các kim loại nặng Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3, chú...c Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 35 thải vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào. Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của công nghiệp giấy. 1.1.2. Điều hòa lưu lượng Điều hòa lưu lượng được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vẫn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. 1.1.3. Quá trình lắng a) Phân tích quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải Bảng 5: Các loại lắng trong xử lý nước thải Loại lắng Mô tả quá trình Ứng dụng / Nơi xảy ra Lắng từng hạt riêng lẻ (lắng loại 1) Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù ở nồng độ thấp. Các hạt lắng hoàn toàn riêng biệt không có tác động qua lại với nhau Loại cát, sỏi ra khỏi nước thải Lắng kẹo tụ (lắng loại II) Đó là quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền phù hơi loãng, do các hạt rắn kết hợp lại với nhau làm tăng khối lượng hạt lắng và lắng nhanh hơn. Loại một phần chất rắn lơ lửng trong xử lý nước thải chưa xử lý trong các công trình xử lý lắng sơ cấp và phần trên của bể thứ cấp, các loại bông keo tụ hóa học trong các bể lắng cũng được khử bằng loại lắng này Lắng vùng - Lắng loại III - Lắng tập thể Đó là quá trình lắng của các hạt lơ lửng trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ trung bình, trong đó lực tương tác giữa các hạt cản trở sự lắng của các hạt bên cạnh. Vì vậy các hạt có xu hướng ở lại cùng một vị trí với nhau thành một khối cùng lắng xuống, tạo thành một mặt phân cách giữa pha lỏng và pha rắn ở phía trên khối hạt rắn lắng. Xảy ra ở các công trình lắng thứ cấp tiếp ngay sau công trình xử lý sinh học. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 36 - Lắng chen Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ ở mức tạo nên một cấu trúc. Tại đó các hạt rắn lắng tiếp chỉ do sự nén ép của cấu trúc đó. Sự nén ép này xảy ra là do trọng lượng của các hạt rắn liên tiếp thêm vào bởi sự lắng của chúng từ lớp lỏng ở phía trên. Tốc độ lắng chen nhỏ hơn tốc độ lắng tự do, do xuất hiện dòng chất lỏng đi ngược lên và độ nhớt lớn của môi trường Thường xảy ra trong lớp dưới của khối bùn nằm sâu ở đây của bể lắng thứ cấp hay thiết bị làm đặc bùn. b) Bể lắng cát Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, xỉ lò, hoặc các tạp chất rắn vô cơ không tan khác có kích thước từ 0.2-2mm ra khỏi nước thải. Đảm bảo an toàn cho các thiết bị cơ khí (như các loại bơm) không bị cát, sỏi bào mòn; tránh tắc đường ống dẫn và các ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau. Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng thành hai loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Bể lắng cát thường được thiết kế hai ngăn để luân phiên nhau làm việc và cạo cặn. Bể lắng cát có sục khí làm cho dòng nước thải chuyển động theo quỹ đạo tròn và xoắn ốc quanh trục theo hướng dòng chảy. Bể lắng cát có sục khí cần có chiều sâu ít nhất bằng 2m. Thông dụng nhất là bể lắng cát loại ngang. c) Các loại bể lắng - Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng nhỏ hơn 0.2mm có sẵn trong nước thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Bể lắng có nhiều loại khác nhau và hiện thông dụng hơn cả là các bể lắng liên tục. - Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bể lắng đứng. Trong xử lý nước thải công nghiệp, bể lắng ngang có thể xây dựng một bậc hoặc nhiều bậc. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 37 d) Tách các tạp chất nổi Trong các loại nước thải chứa dầu, mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Đó là những chất nổi, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước. Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho phép xả nước thải chứa dầu, mỡ vào nguồn tiếp nhận nước vì chúng tạo thành một lớp màng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khan cho quá trình hấp thụ oxy của không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nước bị cản trở. Mặt khác, dầu mỡ trong nước thải là một nguyên liệu có thể chế biến và dùng lại trong sản xuất và công nghệ. Vì vậy, nước thải dầu mỡ với hàm lượng 100 mg/l trở lên trước khi xử lý phải qua bể tách dầu mỡ. Loại các tạp chất nổi khỏi mặt nước, thực chất cũng giống như lắng các chất rắn, chỉ khác là trong trường hợp này khối lượng riêng của hạt nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, do đó hạt sẽ nổi lên. 1.1.4. Lọc - Lọc dùng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khi không thể loại bỏ được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn. - Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị lọc là phải có hiệu suất tách tạp chất cao và tốc độ lọc lớn nhất - Lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao. 1.1.5. Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén Người ta tách còn các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành quá trình lắng chúng dưới tác dụng của các lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy ly tâm. 1.2. Các phương pháp hóa lý a) Keo tụ - Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10 mm thường không thể tự lắng mà tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn này phải sử dụng biện pháp cơ học kết hợp 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 dính kết các hạt cặn lơ Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 38 lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Các bông cặn mới sẽ dễ dàng lắng xuống dưới bể lắng. - Để thực hiên quá trình keo tụ, người ta thường cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm (), phèn sắt , () hoặc . Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.  Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ → Al(OH)3 Al3++ 3H2O Al(OH)3 + 3H + Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân: - pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân. - pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất. - pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt. Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20-40oC, tốt nhất 35-40oC. Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng  Phèn sắt: gồm sắt (II) và sắt (III):  Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thành Fe(OH)2. Fe2++ 2H2O Fe(OH)2 + 2H + Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3 - pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn. - Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4.  Phèn Fe (III): Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H + Ảnh hưởng của độ pH - Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5. - Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5  So sánh phèn sắt và phèn nhôm: - Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3 - Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 39 - Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6 - Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù. - Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm. - Phèn sắt ăn mòn đường ống. b) Hấp phụ Phương pháp hấp phụ được xem là phương pháp ưu việt nhất. Sử dụng phương pháp này sẽ xử lý được triệt để, có thể loại bỏ hầu hết các chất vô cơ và hữu cơ, loại cả màu sắc lẫn mùi vị, không để lại ô nhiễm phụ sau xử lý, thu gom và kiểm soát hoàn toàn chất thải - 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. - Chất bị hấp phụ sẽ đi từ pha lỏng (hoặc pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ chất bị hấp thụ trong dung dịch đạt cân bằng. - Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, sỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm. Giới thiệu về than hoạt tính: - Than hoạt tính là chất hấp phụ đầu bảng, có phổ sử dụng rất rộng. Nó có khả năng hấp phụ cả chất vô cơ lẫn hữu cơ, các chất phân cực và không phân cực, đặc biệt là các chất hữu cơ có phân tử lớn. - Than hoạt tính khử màu, khử mùi rất tốt. Sau khi sử dụng có thể tái sinh. - Than hoạt tính được dùng để :  Lọc nước uống hoặc nước công nghiệp với độ tinh khiết cao.  Xử lý nước thải công nghiệp khi nước thải nhà máy này không thể phâ hủy ngay bằng vi sinh vật được, hay trong đó có chứa chất hữu cơ độc hại.  Xử lý bậc III đối với nước thải đã qua xử lý nhưng vẫn còn các chất trơ với vi sinh vật, để giảm chỉ số COD xuống đến đạt tiêu chuẩn quy định.  Than hoạt tính có thể ở dạng bột hoặc hạt.  Than hạt thường có thêm các chất phụ gia và các chất kết dính lại được nén ép thành từng viên nên khả năng hấp phụ kém hơn than bột.  Than hạt chủ yếu được dùng như lớp lọc, có thể lọc ngược hoặc lọc xuôi. Khả năng hấp phụ của than hạt phụ thuộc rất nhiều vào thời gian lưu của nước qua bể lọc. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 40 c) Trao đổi ion  Phương pháp này dựa trên cơ sở lợi dụng khả năng có thể trao đổi ion của một số hợp chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo gọi là ionit. Những hợp chất có khó khả năng trao đổi cation gọi là cationit, những hợp chất có khả năng trao đổi anion gọi là anionit.  Một cationit thường dùng để làm mềm nước (loại ion Ca2+, M2+) là zeolit có nguồn gốc tự nhiên, có thành phần là Na2Al2Si2O8.xH2O, ion Na ở trong mạng lưới tinh thể zeolit có khả năng di chuyển ra trong dung dịch nước nhường chỗ lại cho các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+ có trong nước. Như vậy trong dung dịch nước chỉ còn ion Na+.  Bằng phương pháp nhân tạo, người ta đã chế ra các loại nhựa không tan trong nước nhưng khi có mặt trong dung dịch chúng có khả năng trao đổi cation, đó là các phân tử hữu cớ chứa nhóm axit, có công thức chung là RCOOH. Cơ chế trao đổi ion: 2RCOOH + CaSO4 Ca(RCOO)2 + H2SO4 2RCOOH + NaCl NaRCOO + HCl  Cũng bằng phương pháp nhân tạo, người ta đã chế ra một loại nhựa có khả năng trao đổi ion. Đó là các phân tử hữu cơ chứa nhóm bazơ, có công thức chung là RNH3OH. Cơ chế trao đổi ion : RNH3OH + H2SO4 (RNH3)2SO4 + 2H2O RNH3OH + HCl RNH3Cl + H2O  Với việc lựa chọ những nhựa trao đổi ion thích hợp, người ta có thể loại hết tất cả các cation và anion có trong nước, làm cho nước trở nên tinh khiết Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Mn, Ni, Hg ... cũng như các hợp chất của As, P, , chất phóng xạ. Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng. d) Tuyển nổi Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục 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 hạt cặn nhỏ Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 41 hơn khối lượng riêng của nước thì cặn sẽ theo bọt khí nổi lên mặt nước và ta có thể vớt các hạt cặn cùng với bọt khí ra. e) Phương pháp điện hóa Nước thải có thể làm sạch các tạp chất hòa tan hoặc phân tán nhờ tác dụng của dòng điện một chiều xảy ra quá trình oxi hóa ở điện cực dương (anot) và khử ở điện cực âm (catot). Phương pháp điện hóa cho phép lấy ra từ nguồn nước thải các sản phẩm có giá trị bằng sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hóa, có thể không cần hoặc ít cần hóa chất thông thường. Hiệu suất của phương pháp điện hóa được tính bằng các yếu tố như mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu suất theo dòng điện.  Điện phân dung dịch Khi có 2 điện cực cùng nhúng trong một dung dịch và cho dòng điện một chiều đi qua, tại cực dương (anot) các ion âm sẽ cho electron nghĩa là xảy ra quá trình oxi hóa điện hóa; ngược lại tại cực âm (catot) các ion dương sẽ nhận electron, nghĩa là xảy ra phản ứng khử. Sơ đồ bể điện phân Quá trình điện phân đã được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, cac andehyt, hợp chất nitơ Trong quá trình oxi hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn toàn tạo thành CO2, NH3 và nước, hay tạo thành các Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 42 chất đơn giản hơn và không độc hai có thể tách â bằng phương pháp khác. Dưới đây là ví dụ minh họa cho các quá trình xử lý điện hóa. - Oxy hóa ở anot của xyanat xảy ra theo phản ứng sau: CNO- + 2H2O → NH4 + + CO3 2- - Hoặc oxy hóa đến mức tạo thành khí nitơ: 2CNO- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N2 + 2H2O - Trường hợp bổ sung thêm NaCl, khí clo được giải phóng ở anot sẽ oxy hóa xyanua: 2Cl- - 2e → Cl2 CN- + CL2 + 2OH - → CNO- + 2Cl- + H2O 2CNO- + 4OH- +3Cl2 → 2CO2 + N2 + 6Cl - + 2H2O - Sunfoxyanua được phân hủy theo phản ứng sau: CNS- + 10OH- - 8e → CNO- + SO4 2- + 5H2O - Khử crom hóa trị VI (Cr2O7 2-): Cr2O7 2- + 14H+ + 12e → 2Cr + 7H2O - Khử NH4NO3: NH4NO3 + 2H + + 2e → NH4NO2 + H2O NH4NO2 → N2 + 2H2O - Có thể oxy hóa phenol nhờ oxy mới sinh ngay trong quá trình điện phân: 2H+ + 2e → H2 4OH- - 4e → 2H2O + O2 C6H5OH + 14O → 6CO2 + 3H2O - Các hợp chất halogen hữu cơ độc hại sẽ được chuyển thành các hợp chất hữu cơ ít độc hại hơn khi không còn liên kết với halogen: Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 43 RCL + 2e + H+ → R – H + Cl-  Đông tụ điện Khi sử dụng các điện cực không tan có thể xảy ra quá trình đông tụ do hiện tượng sinh điện và phóng điện của hạt mang điện trên các điện cực, phá vỡ điện cực solvat ( hiện tượng chất tan lien kết với phân tử nước) làm cho một số chất trước đây hòa tan được nhờ hiện tượng solvat hóa thì nay kết tủa trở lại. Nhờ quá trình này có thể làm sạch nước chứa hầm lượng các hạt keo của các chất ô nhiễm. Khi sử dụng các điện cực tan, ví dụ như sắt hay nhôm thì các cation sắt hay nhôm sẽ phản ứng với nước tạo thành các hydroxyt của các kim loại này ở dạng bông và quá trình đông tụ sẽ được tạo ra. Sơ đồ hệ thống thiết bị đông tụ bằng điện Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 44 1.3. Phương pháp hóa học 1.3.1. Phương pháp trung hòa Mục đích: nước thải chứa axit vô cơ hay kiềm cần được trung hòa để đưa độ pH về khoảng 6.5 đến 8.5 trước khi thải. Việc lựa chọn các chất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học. a) Trung hòa bằng trộn nước thải axit với nước thải kiềm Ứng dụng: sử dụng trên nước thải của một số nhà máy chứa axit và một số nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh khuấy hoặc không có cánh khuấy (khuấy trộn bằng không khí). Ví dụ: xử lý nước thải xỉ mạ. b) Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải.  Ứng dụng: trung hòa nước thải có tính axit.  Tác nhân hóa học sử dụng: NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Đôi khi người ta sử dụng nhiều chất thải khác nhau. Ví dụ: xử lý nước thải có axit sunfuric người ta dung xỉ của hợp kim sắt-crom, luyệ thép, luyện gang  Các chất được chọn phụ thuộc vào thành phần và nồng độ nước thải. Có 3 dạng nước thải có tính axit: - Nước thải có tính axit yếu: Axit cacbonic. - Nước thải chứa axit mạnh nhưng muối dễ tan trong nước như: HCl, HNO3 - Nước chứa axit mạnh nhưng muối khó tan trong nước như: H2SO4 Khi trung hòa nước thải chứa axit sunfuric bằng sữa vôi dễ gây lắng cặn làm tắc nghẽn thành ống, nên cần rửa chúng bằng nước sạch và cho thêm vào nước thải chất làm mềm nước hoặc tăng vận tốc dòng nước. Để trung hòa nước thải có tính kiềm người ta sử dụng các axit hoặc khí axit, ví dụ xử lý nước thải nhà máy bia c) Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 45 - Vật liệu lọc: đá vôi, manhêtit, đá hoa, đôlômit, đá phấn và các chất thải rắn như xỉ và xỉ tro. Vật liệu được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30 đến 80 mm. Quá trình có thể tiến hành trong thiết bị lọc – trung hòa đặt nằm ngang hoặc đứng. - Người ta dùng các thiết bị lọc này để trung hòa nước axit có nồng độ axit không qúa 1.5 mg/l và không chứa muối kim loại nặng. - Khi chiều cao của lớp vật liệu lọc bằng 0.85m đến 1.2m thì vận tốc không được lớn hơn 5 m/s và thời gian tiếp xúc không dưới 10 phút. Vận tốc nước thải trong thiết bị nằm ngang là 1m/s đến 3m/s. d) Trung hòa bằng các khí axit Để trung hòa nước thải kiềm, sử dụng khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O3 Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại. 1.3.2. Phương pháp oxy hóa và khử  Mục đích: trong quá trình oxy hóa, các chất ô nhiễm độc hại chứa trong nước thải sẽ chuyển thành chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước  Ưu điểm: làm sạch nước.  Nhược điểm: Phương pháp này yêu cầu phí hóa chất lớn, vì thế nó chỉ được ứng dụng khi chất ô nhiễm không thể loại được bằng phương pháp khác. Ví dụ xử lý xianua, hợp chất Asen Chất oxy hóa mạnh nhất là flo nhưng tính ăn mòn mạnh nên không đước sử dụng trong thực tế. a) Oxy hóa bằng clo và các hợp chất của clo  Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khí Clo tác dụng với nước tạo thành axit hypoclorit (HClO) có tác dụng khử trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.  Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O HClO + HCl HClO H+ + ClO-  Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl)2 + H2O CaO +2 HOCl Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 46 2HOCl 2H+ + OCl-  Mật độ Clo: 3.17g/l dung dịch. Theo TCXD -33: 1985: Lượng clo dư ở đầu mạng lưới tối thiểu là 0.5mg/l  Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo  Phạm vi ứng dụng - Thiết bị dự trữ Clo phải được kiểm tra và đảm bảo tùy theo số lượng sản phẩm dự trữ, do vậy phải tôn trọng quy định hướng dẫn của thiết bị đã phân loại - Nước Javel đặc biệt được dùng khi có lý do an toàn dự trữ, ta có thể dùng khí clo. Hypoclorit canxi có một hàm lượng Clo hoạt tính rất cao và được dùng trước hết ở vùng không có nguồn cấp khí Clo, cũng không có dung dịch Javel.  Bể tiếp xúc:  Thời gian tiếp xúc chủ yếu lien quan đến mục đích sử dụng, cần đạt tới 2h. Điều quan trọng là trộn dung dịch chứa clo với nước xử lý một cách nhanh chóng và hoàn hảo.  Các bể tiếp xúc cần phải sắp xếp để tránh tất cả nối tắt dòng chảy do 1 phần nước chảy qua bể quá nhanh không đủ tiếp xúc cần thiết. b) Oxy hóa bằng Hydroperoxit - Hydroperoxit (H2O2) là một hợp chất lỏng không màu và có thể trộn với nước ở bất ki tỉ lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1mg/l. - Trong môi trường axit và kiềm H2O2 bị phân hủy Môi trường axit: 2H+ + H2O2 + 2e → 2H2O Môi trường kiềm: 2OH- + H2O2 - 2e → 2H2O + 2O 2- - Trong môi trường axit, H2O2 chuyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO2 thành HNO3, CN - thành CNO- trong môi trường kiềm. - Trong dung dịch loãng, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra chậm, nên cần có xúc tác kim loại có hóa trị thay đổi (Fe2+, Cu2+) để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sử dụng H2O2 một cách độc lập thì hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ rất hạn chế. Hiệu quả đó tăng rất mạnh khi kết hợp H2O2 với một số tác nhân khác như: Fe 2+, Fe3+, ozone hoặc bức xạ cực tím. Tổ hợp Fe2+/H2O2 được gọi là tác nhân Fenton. Xúc tác Fe2+ có thể dùng ở dạng muối tan xúc (tác đồng thể) hoặc ở dạng hấp phụ trên chất mang rắn (xúc tác dị thể). Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 47 Hệ chất Fenton (dung dịch H2O2 xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc hại. Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH 3-5 với có mặt xúc tác Fe, Mn2+, Cr3+, H2O2. Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau: - Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH* Fe2+ + H2O2 → Fe 3+ + OH- + OH* với k2 = 76 (mol -1.s) - Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe2+ Fe3+ + H2O2 → Fe 2+ + H+ + HO2 * với k3 = 3.10 -3 (mol-1.s) Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa chất hữu cơ. c) Oxy hóa bằng piroluzit MnO2 Quá trình tiến hành bằng cách lọc mước thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được sử dụng rộng rãi để oxy hóa As hóa trị III thành hóa trị V. H2AsO3 + MnO2 + H2SO4 → H2AsO4 + MnSO4 + H2O d) Ozon hóa Oxy hóa nước bằng ozon cho phép đồng thời khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị lạ và mùi đối với nước. Quá trình ozon hóa có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, hydrosunfua (H2S), các hợp chất Asen, chất hoạt hóa bề mặt, xianua, chất nhuộm Trong xử lý nước bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn bị chết nhanh hơn so với xử lý nước bằng clo vài nghìn lần. Ozon có thể oxy hóa cả các chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước thải. Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ -119, ozon hóa lỏng và có màu xanh đậm. Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l, nồng độ tối đa cho phép trong khu vự làm việc là 0.0001mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có độ bền Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 48 cao, trong không khí, nó pân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh. Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng tốc độ hòa tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó. Tác động của ozon trong quá trình oxy hóa có thể diễn ra theo ba hướng: - Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của một nguyên tử oxy - Kết hợp toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa tạo thành ozonua - Tăng cường xúc tác của tác động oxy hóa của oxy trong không khí bị ozon hóa. Ví dụ: Ozon hóa các hợp chất kim loại FeSO4 + H2SO4 + O3 → Fe2(SO4)3 + 3H2O + O2 MnSO4 + O3 + H2O → H2MnO4 + O2 + H2SO4 H2MnO4 + 3O3 → HMnO4 + 3O2 + H2O Ozon hóa H2S H2S + O3 → H2O + SO2 3H2S + $O3 → 3H2SO4 Ozon hóa ammoniac NH3 + 4O3 → NO3 - + 4O2 + H2O + H + e) Oxy hóa bằng oxy trong không khí Oxy hóa bằng oxy không khí dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau: 4Fe2+ + O2 + H2O → 4Fe 3+ + 4OH- Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H + Quá trình oxy hóa được tiến hành bằng sự thông gió qua nước trong các tháp phun mưa. Ở các nhà máy giấy, oxy của không khí được sử dụng để oxy hóa sunfua trong nước thải. Quá trình oxy hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hóa trị của lưu huỳnh từ -2 đến +6: S2- → S → S6O6 2- → S2O3 2- → SO3 2- → SO4 2- f) Các phương pháp oxy hóa khác - Kali permangannat, chất này tương đối đắt dùng xử ly sơ bộ để loại bỏ magan, sắt hòa tan trong nước. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 49 - Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư nhỏ nhất là 1(g/m3). - Bức xạ tử ngoại: bước sóng từ 200-300 (nm), sinh ra từ đèn chứa hoi thủy ngân, ứng dụng trong xử lý nước uống ở mạng ống ngắn và bảo dưỡng tốt. - Bức xạ ion: dùng để bảo quản thực phẩm. 1.3.3. Phương pháp khử Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để tách Hg, Cr, As,... ra khỏi nước thải. a) Khử bằng hydroperoxit Không chỉ oxy hóa, người ta còn dùng H2O2 để khử lý clo trong nước H2O2 + Cl2 O2 + 2HCl H2O2 + NaClO NaCl + H2O b) Khử Thủy ngân Thủy ngân trong các hợp chất vô cơ được khử thành kim loại và tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng, lọc, keo tụ. Để khử Hg người ta có thể dùng sunfua sắt, hydroxit natri, bột sắt, H2S c) Khử Asen Asen trong nước thải dưới dạng các phân tử oxy hoặc ở các dạng anion AsS2-, phương pháp phổ biến nhất. Trước hết cần oxy hóa Asen II thành Asen V, các chất khử là CuCl2, Clo, bùn, piroluzit. Khi nồng độ Asen lớn người ta khử các axit Asenic thành Aseno, bằng đioxit lưu huỳnh lắng dưới dạng trioxit asen d) Khử Cr - Với Natri hydrosunfit Cr2O7 2- + 3S2- + 14H+ 2Cr3+ + 3S +7H2O - Với sắt sunfat Cr2O7 2- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 1.3.4. Kết tủa Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 50 lắng cặn. Kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa cacbonat canxi và kết tủa hydroxit Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng. sau đó là BOD của nước thải khí có 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 1 giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại bỏ được 80-90% TSS, 40-70% BOD5, 30-60% COD và 80-90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học khác thông thường chỉ loại được 50-70% TSS, 30-40% chất hữu cơ. a) Kết tủa Hydroxit - Các chất thường được sử dụng trong quá trình kết tủa: Phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O, Al2(SO4)3.14H2O), sắt (III) clorua (FeCl3), sắt sunfat (FeSO4.7H2O), vôi (Ca(OH)2) - Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng:  Phèn nhôm: Khi được thêm vào nước thải chứa calcium hay magieum bicabonat phản ứng xảy ra như sau: Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 ↓ + 18H2O Nhôm hidroxit không tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng trên cần thiết phải có 4.5m/l phèn nhôm. Do đó nếu cần thiết phải sử dụng thêm vôi.  Vôi: khi cho vôi vào nươc thải các phản ứng có 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 lơ lửng  Sunfat sắt và vôi: trong hầu hêt các trường hợp sunfat sắt không sử dụng riêng mà phải kết hợp với vôi để tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau: FeSO4 + Ca(HCO3)2 → 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 51 Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2Fe(OH)2 ↓ + 2CaCO3 + 2H2O 4Fe(OH)2 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 ↓  Sắt (III) clorua: các phản ứng xảy ra như sau: FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H + + 3Cl- 3H+ + 3HCO3 - H2O + CO2  Sắt(III) clorua và vôi: phản ứng như sau: 2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2  Sắt(III) sunfat và vôi: phản ứng xảy ra như sau: Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4 Xử lý hợp chất kẽm, đồng, chì, niken, coban. Muối kẽm: Zn2+ +2OH- Zn(OH)2 ZnCl2 + Na2CO3 + H2O NaCl + CO2 + Zn(OH)2CO3 Muối đồng: Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 Nước thải chứa nhiều kim loại thường được lắng đồng thời bằng hydroxit canxi và hiệu quả lắng cao hơn so với lắng từng kim loại. Xử lý bằng tác nhân kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên khi yêu cầu cao hơn thì phương pháp này không đạt yêu cầu. 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. Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 52 Bảng 6: pH thích hợp cho việc kết tủa các kim loại nặng 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 Nhược điểm của phương pháp : hình thành cặn khó tách nước. Ngoài ra nước sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần hoàn. b) Kết tủa CacbornatCanxi  Làm mềm bằng vôi: - Mục đích là khử độ cứng bicacbonat hay độ cứng tạm thời canxi và magie. - Các phản ứng cơ bản: Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 MgCO3 + CaCO3 + 2H2O Cơ chế kết tủa: phản ứng vôi trong nước tho diễn ra rất chậm nếu không có tác chất kết tinh. Thời gian phản ứng kéo dài trong nhiều giờ. Khi muốn loại bỏ cacbonat hoàn toàn trong suốt, thì việc làm mềm bằng vôi phải luôn đi kèm với lọc trong.  Dùng cacbonatnatri:  Khử độ cứng vĩnh viễn thực hiện bằng quy trình cacbonat natri lạnh, có kết hợp hoặc không có kết tủa bicacbonat canxi và magie bằng vôi CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl  Kết tủa bằng xút ăn da: Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 53 Cho phép hạ thấp độ cứng của nước xuống một giá trị bằng 2 lần độ giảm lượng bicacbonat của các ch