tháng 9 22, 2019
1. Mục đích
Thành phần nước thải của từng ngành công nghiệp khác nhau thì khác nhau. Ví dụ như nhà máy chế biến thực phẩm thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ, các ngành công nghiệp xi mạ chủ yếu là kim loại nặng, thậm chí trong cùng một nhà máy nước thải ở mỗi công đoạn sản xuất khác nhau thì cũng khác nhau. Trong nhiều ngành công nghiệp có chứa axit hoặc kiềm. Một số loại nước thải có độ axit rất cao (nước thải từ nhà máy sản xuất giấy). Nước thải này có khả năng ăn mòn vật liệu của các công trình xử lý rất cao, phá vỡ các quá trình sinh hóa trong các công trình sinh học và các tác hại khác. Để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực ở các công trình thoát nước và tránh cho các quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch trong hồ, sông không bị phá hoại. Thường để giải quyết vấn đề này nước thải cần phải được xử lý bằng cách trung hòa. Trung hoà cũng để tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý tiếp theo, đặc biệt là xử lý sinh học.
Thường nước thải công nghiệp bị ô nhiễm bởi các axit vô cơ: H2SO4, HCl, HNO3,...các axit hữu cơ: CH3COOH, H2CO3,...
Phản ứng trung hòa là phản ứng hóa học xảy ra giữa một chất có tính axit và một chất có tính bazơ dẫn đến việc làm mất tính đặc trưng của hai chất đó.
H+ + OH- = H2O
Bảng 1: Một số phương pháp trung hòa có thể lựa chọn để trung hòa nước thải chứa axit
Ghi chú:
+ : Phương án chọn.
0 : Không nên
- : Cân nhắc.
Phương châm đầu tiên là tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit và kiềm. Thực tế được coi là trung hòa nếu hỗn hợp có pH từ 6,4 đến 8,5.
Chế độ thải nước có kiềm và axit của các nhà máy xí nghiệp rất khác nhau. Nước thải chứa axit thường được thải một cách đều đặn ngày đêm và có nồng độ nhất định. Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tùy theo chế độ công nghệ. Do đó nước thải kiềm phải xây dựng bể điều hòa. Thể tích của nó phải đủ để chứa lượng nước thải có kiềm trong ngày đêm. Từ bể điều hòa nước thải có kiềm được xả một cách đều đặn vào ngăn phản ứng. Ở đó nhờ khuấy trộn chung với ngăn axit nên quá trình trung hòa được thực hiện.
Sự cân đối về nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm được xác định theo từng chu kỳ, chẳn hạn một ngày đêm.
b) Trung hòa nước thải bằng cách cho thêm hóa chất
Nếu nước thải chứa nhiều axit hay kiềm tới mức không thể trung hòa bằng cách trộn lẫn chúng với nhau được thì phải cho thêm hóa chất.
Phương pháp này thường dùng để trung hòa axit. Hóa chất trung hòa thường là phế liệu công nghiệp địa phương hoặc các hóa chất khác. Khi chọn hóa chất cần phải căn cứ vào đặc tính của nước thải, nồng độ của nước và xem xét muối tạo thành khi trung hòa có thể lắng cặn được không hay ở dạng hòa tan.
Có ba loại nước thải chứa axit.
Để trung hòa axit hữu cơ thường dùng vôi tôi (dung dịch vôi 5 - 10%) hoặc dung dịch vôi tôi với nước amoniac NH4OH kỹ thuật 25%. Cho thêm amoniac để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh hóa tiếp theo và giảm được hàm lượng cặn vôi.
Trung hòa các axit mạnh mà muối canxi của chúng dễ tan trong nước có thể dùng bất kỳ loại kiềm nào kể trên.
Trung hòa các axit mạnh, muối canxi của chúng khó tan trong nước và không những ở dạng lắng cặn mà còn đóng một lớp dày trên bề mặt vật liệu, nếu nồng độ cao sẽ làm cản trở quá trình phản ứng.
Liều lượng hóa chất được xác định theo điều kiện trung hòa hoàn toàn axit tự do và lấy lớn hơn so với tính toán. Thực tế thường lấy một phần trọng lượng vôi cho 1,5 trọng lượng H2SO4, một phần trọng lượng vôi cho một phần trọng lượng HCl và HNO3.
Để trung hòa nước thải chứa axit với lưu lượng nhỏ 200 m3/ngđ có thể dùng dung dịch xút, xô đa. Khi dùng các loại dung dịch kiềm này, chỉ cần một lượng nhỏ cũng đảm bảo yêu cầu trung hòa vì các phản ứng diễn ra nhanh.
Với công suất của trạm trên 5 tấn/ngày đêm theo axit sunfuric thì dùng vôi lò lợi hơn.
Đối với trạm có lượng axit chảy vào hệ thống thoát (khoảng dưới 5 - 7 tấn/ngày đêm) hợp lý nhất là trung hòa bằng vôi sữa.
Việc chuẩn bị dung dịch vôi sữa với nồng độ 10% CaO được thực hiện trong các thùng dung dịch. Các thùng được trang bị máy khuấy trộn quay với tốc độ không dưới 40 vòng/phút. Ngoài ra người ta còn dùng không khí nén hoặc bơm để khuấy trộn.
Việc đưa dung dịch vào nước thải tiến hành nhờ bơm hoặc các thiết bị định lượng. Các thiết bị định lượng phải đưa vào chung một khối với đo pH, để đảm bảo cho trạm trung hòa làm việc tốt và liên tục. Để vận chuyển dung dịch công tác người ta dùng các ống polyetylen và bơm chịu axit. Tốc độ chuyển động các dung dịch trong ống phải không dưới 1,5 m/s.
Tất cả các thiết bị của trạm trung hòa (hóa chất, thiết bị tôi vôi, thiết bị chuẩn bị vôi sữa và định liều lượng) phải đặt trong một nhà. Để khuấy trộn hóa chất vào nước thải người ta dùng bất kỳ loại bể trộn nào.
Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất trong bể phản ứng không quá 5 phút. Nếu lượng nước thải không lớn người ta dùng những bể trung hòa kiểu tiếp xúc (tức là làm việc gián đoạn theo định kỳ). Nếu lưu lượng nước thải khá lớn, dùng bể trung hoà hoạt động liên tục.
Để tách các hỗn hợp không tan canxi cacbonat và những hydroxit kim loại nặng trong nước thải, sau khi trung hòa có thể dùng loại bể lắng bất kỳ với thời gian lưu nước trong bể là 2 giờ. Thời gian lắng có thể giảm bằng cách cho các chất trợ đông tụ (như polyacrylamit) nhưng phải tuân theo những điều kiện tối ưu về liều lượng, độ pH của nước,...
c) Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa
Nước thải: để trung hòa nước thải chứa HCl, HNO3 kể cả axit sunfuric với hàm lượng dưới 5 g/l và không chứa muối kim loại, người ta có thể dùng phương pháp lọc liên tục.
Vật liệu lọc: đá vôi, đá hoa cương,... kích thước các vật liệu lọc 3 - 8 cm.
d) Dùng khí thải - khói từ lò hơi để trung hòa nước thải chứa kiềm
Khí từ ống khói lò hơi đã cháy thường chứa khoảng 14% CO2. Khí CO2 khi tan trong nước sẽ tạo thành axit cacbonic (acid yếu). Vì vậy người ta thường dùng khí này thổi vào nước thải chứa kiềm để trung hòa theo phản ứng sau:
CO2 + H2O => H2CO3
H2CO3 + 2 NaOH => Na2CO3 + H2O
H2CO3 + Na2CO3 + H2O => 2NaHCO3 + H2O
Thiết bị thường là quạt đặt trong ống khói, ống dẫn khí thải đưa về sục khí thải, thiết bị lọc để khử sunfua và giữ lại các hạt than chưa cháy, các chụp khuếch tán từ ống khói vào nước thải. Khí thải từ ống khói tác dụng với khí hydro sunfua từ nước thải. H2S cần được cháy, hấp phụ và giữ lại trước khi thổi vào khí quyển để tránh gây độc hại môi trường.
Ghi chú:
+ : Phương án chọn.
0 : Không nên
- : Cân nhắc.
2. Các phương pháp trung hòa
a) Trung hòa giữa nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềmPhương châm đầu tiên là tính đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại nước thải chứa axit và kiềm. Thực tế được coi là trung hòa nếu hỗn hợp có pH từ 6,4 đến 8,5.
Chế độ thải nước có kiềm và axit của các nhà máy xí nghiệp rất khác nhau. Nước thải chứa axit thường được thải một cách đều đặn ngày đêm và có nồng độ nhất định. Nước thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tùy theo chế độ công nghệ. Do đó nước thải kiềm phải xây dựng bể điều hòa. Thể tích của nó phải đủ để chứa lượng nước thải có kiềm trong ngày đêm. Từ bể điều hòa nước thải có kiềm được xả một cách đều đặn vào ngăn phản ứng. Ở đó nhờ khuấy trộn chung với ngăn axit nên quá trình trung hòa được thực hiện.
Sự cân đối về nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm được xác định theo từng chu kỳ, chẳn hạn một ngày đêm.
b) Trung hòa nước thải bằng cách cho thêm hóa chất
Nếu nước thải chứa nhiều axit hay kiềm tới mức không thể trung hòa bằng cách trộn lẫn chúng với nhau được thì phải cho thêm hóa chất.
Phương pháp này thường dùng để trung hòa axit. Hóa chất trung hòa thường là phế liệu công nghiệp địa phương hoặc các hóa chất khác. Khi chọn hóa chất cần phải căn cứ vào đặc tính của nước thải, nồng độ của nước và xem xét muối tạo thành khi trung hòa có thể lắng cặn được không hay ở dạng hòa tan.
Có ba loại nước thải chứa axit.
- Nước thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), các muối canxi của chúng dễ tan trong nước.
- Nước thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3), các muối canxi của chúng khó tan trong nước.
- Nước thải chứa các aicd yếu (CH3COOH).
Để trung hòa axit hữu cơ thường dùng vôi tôi (dung dịch vôi 5 - 10%) hoặc dung dịch vôi tôi với nước amoniac NH4OH kỹ thuật 25%. Cho thêm amoniac để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sinh hóa tiếp theo và giảm được hàm lượng cặn vôi.
Trung hòa các axit mạnh mà muối canxi của chúng dễ tan trong nước có thể dùng bất kỳ loại kiềm nào kể trên.
Trung hòa các axit mạnh, muối canxi của chúng khó tan trong nước và không những ở dạng lắng cặn mà còn đóng một lớp dày trên bề mặt vật liệu, nếu nồng độ cao sẽ làm cản trở quá trình phản ứng.
Liều lượng hóa chất được xác định theo điều kiện trung hòa hoàn toàn axit tự do và lấy lớn hơn so với tính toán. Thực tế thường lấy một phần trọng lượng vôi cho 1,5 trọng lượng H2SO4, một phần trọng lượng vôi cho một phần trọng lượng HCl và HNO3.
Để trung hòa nước thải chứa axit với lưu lượng nhỏ 200 m3/ngđ có thể dùng dung dịch xút, xô đa. Khi dùng các loại dung dịch kiềm này, chỉ cần một lượng nhỏ cũng đảm bảo yêu cầu trung hòa vì các phản ứng diễn ra nhanh.
Với công suất của trạm trên 5 tấn/ngày đêm theo axit sunfuric thì dùng vôi lò lợi hơn.
Đối với trạm có lượng axit chảy vào hệ thống thoát (khoảng dưới 5 - 7 tấn/ngày đêm) hợp lý nhất là trung hòa bằng vôi sữa.
Việc chuẩn bị dung dịch vôi sữa với nồng độ 10% CaO được thực hiện trong các thùng dung dịch. Các thùng được trang bị máy khuấy trộn quay với tốc độ không dưới 40 vòng/phút. Ngoài ra người ta còn dùng không khí nén hoặc bơm để khuấy trộn.
 |
| Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT bằng phương pháp trung hòa |
Tất cả các thiết bị của trạm trung hòa (hóa chất, thiết bị tôi vôi, thiết bị chuẩn bị vôi sữa và định liều lượng) phải đặt trong một nhà. Để khuấy trộn hóa chất vào nước thải người ta dùng bất kỳ loại bể trộn nào.
Thời gian tiếp xúc giữa nước thải và hóa chất trong bể phản ứng không quá 5 phút. Nếu lượng nước thải không lớn người ta dùng những bể trung hòa kiểu tiếp xúc (tức là làm việc gián đoạn theo định kỳ). Nếu lưu lượng nước thải khá lớn, dùng bể trung hoà hoạt động liên tục.
Để tách các hỗn hợp không tan canxi cacbonat và những hydroxit kim loại nặng trong nước thải, sau khi trung hòa có thể dùng loại bể lắng bất kỳ với thời gian lưu nước trong bể là 2 giờ. Thời gian lắng có thể giảm bằng cách cho các chất trợ đông tụ (như polyacrylamit) nhưng phải tuân theo những điều kiện tối ưu về liều lượng, độ pH của nước,...
c) Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa
Nước thải: để trung hòa nước thải chứa HCl, HNO3 kể cả axit sunfuric với hàm lượng dưới 5 g/l và không chứa muối kim loại, người ta có thể dùng phương pháp lọc liên tục.
Vật liệu lọc: đá vôi, đá hoa cương,... kích thước các vật liệu lọc 3 - 8 cm.
d) Dùng khí thải - khói từ lò hơi để trung hòa nước thải chứa kiềm
Khí từ ống khói lò hơi đã cháy thường chứa khoảng 14% CO2. Khí CO2 khi tan trong nước sẽ tạo thành axit cacbonic (acid yếu). Vì vậy người ta thường dùng khí này thổi vào nước thải chứa kiềm để trung hòa theo phản ứng sau:
CO2 + H2O => H2CO3
H2CO3 + 2 NaOH => Na2CO3 + H2O
H2CO3 + Na2CO3 + H2O => 2NaHCO3 + H2O
Thiết bị thường là quạt đặt trong ống khói, ống dẫn khí thải đưa về sục khí thải, thiết bị lọc để khử sunfua và giữ lại các hạt than chưa cháy, các chụp khuếch tán từ ống khói vào nước thải. Khí thải từ ống khói tác dụng với khí hydro sunfua từ nước thải. H2S cần được cháy, hấp phụ và giữ lại trước khi thổi vào khí quyển để tránh gây độc hại môi trường.
0 Response to "Phương pháp trung hòa nước thải"
Đăng nhận xét