Các quá trình hóa lý trong xử lý nước thải - Phương pháp loại bỏ các tạp chất trong nước Fe, Mn, No3, thuốc trừ sâu, chất hữu cơ tổng hợp

Click to edit Master title style Click to edit Master text styles Second level Third level Fourth level Fifth level 12/6/2011 ‹#›  PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎCÁC TẠP CHẤT TRONG NƯỚCFe, Mn, NO3, thuốc trừ sâu, chất hữu cơ tổng hợp.  (REMOVAL OF SPECIFIC CONSTITUENTS) TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP: 09CMT ĐỀ TÀI NHÓM 13: Nguyễn Thị Tú Anh 0922005 Phan Lê Hà An 0922007 Nguyễn Thị Bích 0922015 Lưu Thị Khánh Hiền 0922081 Nguyễn Ngọc Mai 0922145 Vũ Thị Minh Ngọc 0922166 Phạm Kim Oanh 0922183 Phạm Thị Ánh Phước 0922198 Nguyễn Hoàng Yến 0922315 2 -GVHD: Dương Hữu Huy-Thực hiện: 3  REMOVAL OF SPECIFIC CONSTITUENTS Tài liệu tham khảo: 1.WATER AND WASTEWATER ENGINEERING Design Principles and Practice (Mackenzie L. Davis, Ph.D., P.E., BCEE) 2.XỬ LÝ NƯỚC CẤP_nxb xây dựng (TS. NGUYỄN NGỌC DUNG) 3. ADVANCES IN NITRATE REMOVAL, David Elyanow, and Janet Persechino 4. Guidance Document: NITRATE TREATMENT ALTERNATIVES FOR SMALL WATER SYSTEMS June 2005, Washington State Department of Health A. XỬ LÝ SẮT VÀ MANGAN I. GIỚI THIỆU CHUNGII. CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ SẮT VÀ MANGAN TRONG NƯỚC1. Loại bỏ sắt1.1 Loại bỏ sắt bằng phương pháp làm thoáng1.2 Loại bỏ sắt bằng phương pháp dùng hóa chất1.3 Các phương pháp loại bỏ sắt khác2. Công nghệ khử sắt trong nước ngầm3. Loại bỏ mangan2.1 Loại bỏ mangan bằng phương pháp làm thoáng2.2 Các phương pháp loại bỏ mangan khác B. XỬ LÍ NITRATE I. NGUỒN GỐC NITRATEII. ẢNH HƯỞNG CỦA NITRATE ĐẾN SỨC KHỎEIII. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ NITRATE 1.Trao đổi ion (Ion Exchange) 2.Màng lọc RO (Reverse Omosis) 3.Điện thẩm tách (Electrodialysis) 4.Phương pháp xử lí khác C. XỬ LÍ CHẤT HỮU CƠ NHÂN TẠO VÀ HỢP CHẤT HỮU CƠ DỄ BAY HƠI TRONG NƯỚC THẢI GIỚI THIỆU CHẤT HỢP CHẤT HỮU CƠ TỔNG HỢP GIỚI THIỆU VỀ HẤP PHỤ. XỬ LÍ CHẤT HỮU CƠ TỔNG HỢP TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ BẰNG THAN HOẠT TÍNH. I. GIỚI THIỆU CHUNG Dạng tồn tại của sắt trong nước: Nước mặt: hợp chất Fe3+, thường là Fe(OH)3 không tan ở dạng keo hay huyền phù, hoặc ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp ít tan. Hàm lượng sắt trong nước mặt thường không lớn và sẽ được khử trong quá trình làm trong nước. Nước ngầm: các muối Fe2+ hòa tan như: bicarbonate Fe(HCO3)2; sulfate FeSO4. Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đều trong các lớp trầm tích dưới sâu. Ảnh hưởng của sắt tới chất lượng nước: làm cho nước có mùi tanh, có màu vàng, áo quần và đồ dùng bị ố vàng. Trong nước ngầm, mangan thường tồn tại ở dạng Mn2+ hòa tan hoặc có thể ở dạng keo không tan. Khi Mn2+ bị oxy hóa sẽ chuyển về dạng Mn3+ và Mn4+ ở dạng hydroxyde kết tủa. 8 I. GIỚI THIỆU CHUNG II. CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎSẮT VÀ MANGAN 9 Các phương pháp khác Dùng hóa chất Làm thoáng CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG Làm thoáng: làm giàu oxy cho nước và đuổi CO2 ra khỏi nước. Nguyên tắc: Fe(HCO3)2 → 2HCO3- + Fe2+ 4Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3 + 8H+ H+ + HCO3- → H2O + CO2 Các yếu tố ảnh hưởng: pH, độ kiềm , CO2, O2, hàm lượng sắt của nước ngầm, nhiệt độ, thời gian phản ứng, thế oxy hóa khử tiêu chuẩn Eo. ĐỘ pH 4Fe2+ + O2 + 10H2O  4Fe(OH)3 + 8H+ H+ + HCO3- → H2O + CO2 pH của nước nguồn thấp, quá trình oxy hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ sẽ xảy ra rất chậm. CO2 được giải phóng làm giảm pH của nước. Xảy ra nhanh chóng và triệt để khi độ pH của nước sau làm thoáng phải đạt được 7-7.5. Nâng độ pH: kiềm hóa nước hoặc có biện pháp tăng hiệu quả đuổi CO2 tự do ra khỏi nước. 11 ĐỘ KIỀM 12 Độ kiềm càng lớn, lượng CO2 tự do trong nước càng nhỏ thì độ pH của nước càng cao. Độ kiềm trong nước do trong nước có nhiều muối bicarbonate, các muối này không bền vững, dễ dàng tách ra CO2 tự do. Độ kiềm của nước sau khi khử sắt có thể tính theo công thức: Ki=Kio - 0.036CFe2+ mgđl/L CO2 Sinh ra trong quá trình khử sắt Làm chậm tốc độ của quá trình oxy hóa Fe2+ và thủy phân Fe3+ thành Fe(OH)3. Bị loại bỏ nhờ các công trình làm thoáng. 13 CÁC SƠ ĐỒ XỬ LÝ CỤ THỂ Sơ đồ 1: làm thoáng đơn giản và lọc Sơ đồ 2: giàn mưa- lắng tiếp xúc- lọc Sơ đồ 3: thùng quạt gió- lắng tiếp xúc- lọc Sơ đồ 4: ejecter thu khí hoặc máy nén khí- bình trộn khí- lọc áp lực 14 Sơ đồ 1: làm thoáng đơn giản và lọc 15 Sơ đồ 2: giàn mưa- lắng tiếp xúc- lọc 16 Sơ đồ 3: thùng quạt gió- lắng tiếp xúc- lọc 17 Sơ đồ 4: ejecter thu khí hoặc máy nén khí- bình trộn khí- lọc áp lực 18 LOẠI BỎ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁPDÙNG HÓA CHẤT Dùng chất oxy hóa mạnh 2 Fe(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2  2Fe(OH)3 + CaCl2 + 6CO2 Fe(HCO3)2 + NaHCO3 + ClO2  Fe(OH)3 + NaClO2 + 3CO2 3Fe(HCO3)2 + KMnO4 + 2H2O  3Fe(OH)3 + MnO2 + KHCO3 + 5CO2 Phản ứng xảy ra nhanh hơn, pH môi trường thấp hơn (pH<6). 19 LOẠI BỎ SẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁPDÙNG HÓA CHẤT Dùng vôi: Trường hợp nước có oxy hòa tan: vôi được coi như chất xúc tác: 4Fe(HCO3)2 + O2 + 2H2O + 4Ca(OH)2 4Fe(OH)3 + 4Ca(HCO3)2 Trường hợp nước không có oxy hòa tan: 4Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 FeCO3 + CaCO3 + H2O Sắt được khử đi dưới dạng FeCO3 chứ không phải hydroxide sắt. 20 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỬ SẮT KHÁC Khử sắt bằng điện phân Khử sắt bằng trao đổi cation Khử sắt bằng phương pháp vi sinh vật Khử sắt trong lòng đất 21 LOẠI BỎ MANGAN BẰNGPHƯƠNG PHÁP LÀM THOÁNG Căn cứ vào hàm lượng và dạng tồn tại của mangan trong nước ngầm, có thể chia thành 3 sơ đồ khử mangan bằng phương pháp làm thoáng như sau Sơ đồ 1: làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng cưỡng bức - lắng tiếp xúc - lọc một lớp vật liệu lọc. Sơ đồ 2: làm thoáng tự nhiên hoặc làm thoáng cưỡng bức - lắng tiếp xúc - lọc một hoặc 2 lớp vật liệu lọc. Sơ đồ 3: làm thoáng cưỡng bức – lắng tiếp xúc – lọc 2 bậc. LOẠI BỎ MANGAN BẰNG CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC Phương pháp dùng hóa chất: sử dụng các chất oxy hóa mạnh như: chlorine, ozone, kali permanganate, để oxy hóa Mn2+ thành Mn4+. Mn(HCO3)2 + Ca(HCO3)2 + Cl2  MnO2 + CaCl2 + 2H2O + 4CO2 Mn(HCO3)2 +2NaHCO3 + 2ClO2  MnO2 + 2NaClO2 + 2H2O +4CO2 3Mn(HCO3)2 + 2KMnO4  5MnO2 + 2KHCO3 + 2H2O + 4CO2 LOẠI BỎ MANGAN BẰNGCÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC Phương pháp sinh học Cấy một loại VSV có khả năng hấp thụ mangan trong quá trình sinh trưởng lên bề mặt lớp vật liệu lọc. Xác VSV sẽ tạo thành lớp màng mangan oxide trên bề mặt hạt vật liệu lọc. Lớp màng này có tác dụng xúc tác quá trình khử mangan. B. XỬ LÍ NITRATE Nguồn gốc nitrate: Con người tạo ra nguồn ô nhiễm nitrate lớn nhất thông qua các hoạt động nông nghiệp: Sử dụng phân bón hóa học hoặc hữu cơ Chăn nuôi Thải nước và rác không qua xử lí Hệ thống bể phốt tự hoại. Công nghiệp: nhà máy cán thép, phân bón, sản xuất thuốc nổ, mỏ, nhà máy giấy, nhà máy sản xuất thực phẩm II. Ảnh hưởng của nitrate đến sức khỏe Hội chứng xanh da ở trẻ nhỏ (blue baby syndrome) Tiêu chuẩn EPA:10 mg NO3-N/l, Quy chuẩn1329 /2002/BYT/QÐ: 50 mg/L. Hình thành Nitrosaminesgây ung thư trên động vật III. Phương pháp xử lí nitrate 1. Trao đổi ion (Ion Exchange)  Bể nước muối Nhựa IX Nước thô Nước muối (Brine)/ Nước rửa (Rinse Water)/ Chất thải rửa ngược (Backwash Waste) Nước rửa (Rinse Water)/ Rửa ngược (Backwash) Điều chỉnh pH Nước đã xử lí 1. Trao đổi ion (Ion Exchange)  1. Trao đổi ion (Ion Exchange)  2. Màng lọc RO (Reverse Omosis) Bể cân bằng Tiền lọc Màng lọc RO Nước thải Bơm cao áp Dòng cô đặc Điều chỉnh pH/Alk Chất chống đóng cặn Nước đã xử lí 2. Màng lọc RO (Reverse Omosis) 2. Màng lọc RO (Reverse Omosis)  3. Điện thẩm tách (Electrodialysis) Tiền lọc Buồng điện thẩm tách Nước thô Chất chống đóng cặn Dòng cô đặc Nước đã xử lí Điều chỉnh pH Điện thẩm tách đảo chiều EDR 3. Điện thẩm tách (Electrodialysis) 3. Điện thẩm tách (Electrodialysis)  4. Phương pháp xử lí khác NO3- + Zn + H+ + H2NSO3H  N2 + SO42- + Zn2 + 2H2O Hàm lượng nitrat đầu vào: 17 - 85g/l, nitrat sau khi xử lý: 13 mg/l (3 mg/l nitơ) Ưu điểm: Xử lý được nước thải có nồng độ muối cao hay với các nồng độ nitrat rất khác nhau Nhiệt độ và độ pH khác nhau. Bột kẽm được thu hồi và tái sử dụng. Các thiết bị rẻ tiền: thùng chứa bằng PE tỷ trọng cao, buồng điện phân bằng PVC. Hiệu quả với nồng độ nitrat từ hàng chục gam/lit đến vài ppm. HỢP CHẤT HỮU CƠ TỔNG HỢP Được tìm thấy chủ yếu trong: Các sản phẩm dầu khí (ví dụ, benzen, toluene, xylene). Dung môi, chất tẩy nhờn, và trung gian (ví dụ, tetrachlorethylene và methylene chloride). Các sản phẩm khử trùng  phụ như trihalomethanes. Hấp phụ Định nghĩa: là quá trình loại bỏ các tạp chất trong nước bằng cách cho chúng hút bám lên một bề mặt chất hấp phụ pha rắn, lỏng khác. Cơ chế hấp phụ Gồm 3 giai đoạn chính Xử lí chất hữu cơ tổng hợptrong nước thải Phương pháp hấp phụ Thiết bị lọc sử dụng lớp đệm cố định Đặc tính thiết bị lọc than hoạt tính: 1, Hiệu quả lọc hút tốt, chiếm ít diện tích 2, Sử dụng đơn giản, thuận tiện. 3, Tuổi thọ nguyên liệu lọc lâu dài, dùng thuận tiện. 4, có khả năng tái dụng than hoạt tính ƯU ĐIỂM QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ • Phương pháp hấp phụ có khả năng làm sạch cao. Chất hấp phụ sau khi sử dụng đều có khả năng tái sinh; điều này đã làm hạ giá thành xử lý và đây cũng là ưu điểm lớn nhất của phương pháp này. • Hiệu quả xử lý của phương pháp này đạt khoảng 80 ÷ 95% , đây là hiệu quả làm sạch rất cao CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE 46