Công ty xử lý nước
Công ty xử lý nước thải nhà máy giấy
1 Nguồn gốc chất thải
Trong các công đoạn của công nghệ tái chế giấy, nước thải công đoạn ngâm, tẩy, nghiền trong tái chế giấy chiếm khoảng 50% tổng lượng thải, chưa nhiều hóa các loại chấtnhư xút, nước sạch Javen, phèn, nhựa thông, phẩm màu, xơ sợi. nước thải thường chứa nhiều bột giấy, lượng cặn có thể lên tới 300 - 600 mg/l. Theo các kết quả khảo sát cho thấy, nước thải ngành sản xuất tại các làng nghề có COD, BOD5, SS vượt TCVN từ hàng chục đến vài trăm lần.
Đối với nước thải khó tái chế làng nghề chế biến giấy (chủ yếu là tái chế giấy để làm giấy vệ sinh), dòng dịch đen không nhiều trong dòng thải chung.
- các chất ô nhiễm trong quá trình sản xuất giấy.
- Nhiệt và hơi quá nhiệt từ công đoạn ngành sản xuất năng lượng
- Dầu khoáng thải ra từ các hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa
- Dịch đen chứa hoá các chất nấu bột, lignin, hemicellulose và các hợp chất hữu cơ khác có trong nguyên vật liệu gỗ, tre nứa, rơm ....
- Dịch tẩy bột giấy khi tẩy bột bằng Clo và dẫn xuất Clo, chứa nhiều hợp các loại chất độc cho gây hại môi trường thuỷ quyển trong đó đáng chú ý là hợp các chất hữu cơ clo hoá, các chất màu.
- Khí thải chủ yếu chứa các hợp chất sulphua như H2S, mercaptan (các loại metyl sulphua) từ quá trình nấu bột và đặc biệt là quá trình trong lò đốt dịch đen thu hồi xút; và khí thải thông thường do đốt than: CO, SO2, NOx
Bột giấy phế thải gây đục gây hại môi trường nước nhận từ quá trình thải nước thải khó tái chế thu hồi xơ sợi ít hiệu quả cũng như các hợp các loại chất mang mầu trong nước thải xử lý kém hiệu quả gây ảnh hưởng đến chất lượng vật lý của nước sạch đôí với thuỷ sinh. Bùn vôi thải từ quá trình thu hồi xút từ lò thu hồi gây ra bụi và chất thải rắn
Tuy nhiên cũng không phải tất cả các chất thải đều có thể dẫn đến sự cố gây hại môi trường gây thiệt hại về gây hại môi trường . Có thể thống kế chất ô nhiễm chủ yếu nhất của quá trình ngành sản xuất bột giấy và xeo giấy từ một dây chuyền điển hình để từ đó áp dụng phương pháp luận tính mức thiệt hại. các chất ô nhiễm chủ yếu gồm:
- Các hợp các loại chất hữu cơ clo hoá
- Clo và dẫn xuất clo
- Các hợp các loại chất Sulphua (H2S, mercaptan)
- Các hợp chất mang mầu
- các loại chất xơ sợi gây đục
- Dầu khoáng
- Bùn vôi
- các loại chất ô nhiễm không khí thông thường từ đốt nhiên liệu hoá thạch (CO, NOx, SO2)
Xét về phương diện nước thải khó xử lý , người ta đã thống kê rằng 2/3 tải lượng BOD và 80-90% các hợp các loại chất mang mầu đều từ công đoạn tẩy trắng bột giấy. Đối với nước thải khó xử lý từ phân xưởng tẩy, các hợp các loại chất hữu cơ clo hoá là những hợp các loại chất gây chú ý nhất về mặt gây hại môi trường đối với công nghiệp giấy. Chúng được gọi chung là TOCl. TOCl lầ những hợp các loại chất hữu cơ rất khó phân huỷ trong ô nhiễm môi trường và gây ra những tác hại lâu dài cho hệ thuỷ sinh. Trongngành sản xuất giấy tái sinh, nhu cầu dùng nước sạch từ 5 đến 300 m3/tấn sản phẩm, lượng các loại chất thải COD từ 20 -30 kg/tấn sản phẩm.
Về phương diện khí thải: Mặc dù các chất ô nhiễm thông thường như bụi, SOx , NOx, CO... Là rất phổ biến trong công nghiệp giấy. Tuy nhiên để đơn giản ở đây chỉ xét ba đơn các loại chất cụ thể là Cl2, tổng Sulphua (ở gây hại môi trường khí) và Clorua Phenol (C6H4OHCl) có trong các chất thải khi xảy ra sự cố môi trường: Cl2 trong khí thải của hoặc là nhà máy điện phân ngành sản xuất xút-clo dùng cho tẩy giấy, hoặc là trong công đoạn tẩy bột giấy bằng khí Cl2; các hợp các loại chất Sulphua sản sinh từ tất cả các quá trình, nhưng chủ yếu là từ nồi nấu và giai đoạn chưng bốc trước khi đưa vào lò thu hồi xút; Clorua phenol được thải ra do rò rỉ dịch tẩy.
Bạn cũng có thể tham khảo bài viết về xử lý nước thải chế biến cà phê mà chúng tôi đã giới thiệu tới bạn đọc.
2. Thành phần các loại nước thải
- nước thải trắng: tạo ra từ quá trình xeo giấy (chiếm 80% tổng lượng nước thải sản xuất). nước thải khó xử lý này có pH =10 đến 11, COD từ 1.800 đến 3.000 mg/l, SS từ 30 đến 400 mg/l, BOD từ 1200 đến 2100 mg/l, N=2,4 đến 11,8 mg/l…. Độ màu thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào loại giấy nhuộm và công nghệ sản xuất. Nhìn chung, thành phần nước uống trắng phụ thuộc vào loại thiết bị, loại giấy, loại phụ gia, hoá chất…
- nước thải rò rỉ là loại nước thải khó tái chế tách từ bột giấy trên sân chứa bột giấy thành phẩm. Tính chất giống nước thải trắng nhưng độ màu cao hơn, pH nằm khoảng 7-8, độ màu khoảng 1000 Pt-Co.
- nước thải vệ sinh từ các thiết bị máy móc công nghệ. Lưu lượng nước thải loại này không lớn, mang tính chất gián đoạn, chứa các màu hoà tan và dung môi pha màu.
- nước uống mưa bị nhiễm bẩn: Là loại nước uống mưa thêm và chảy qua các bãi chứa nguyên liệu đầu vào như giấy vụn, bìa các tông. Thành phần và nồng độ các chất bẩn trong nước sạch mưa này thay đổi rất nhiều phụ thuộc vào lượng mưa rơi trên khu vực.
3. Nguyên tắc xử lý
Mô tả:
Dòng hỗn hợp nước thải khó xử lý thu gom từ các xưởng sản xuất nằm phân tán trong khu vực làng nghề được thu gom bởi hệ thống cống chung dẫn tới trạm xử lý. Từ đây, nước thải khó tái chế được dẫn qua các khâu xử lý sau:
+ Tiền xử lý: Tách loại rác, cát từ hệ thống cống chung bằng hệ thống song chắn rác cố định, cơ khí và hệ thống bể tách rác, tách cặn và các loại chất nổi.
+ Xử lý cơ học: Gồm có các bước Trung hòa và Keo tụ tách cặn.
- Trung hòa: Do trong quá trình ngành sản xuất có sử dụng xút và các chất tẩy rửa, đồng thời quá trình tẩy mực in, đánh mầu cho giấy cũng thải vào nước uống rất nhiều loại hóa các chất khác nhau, do vậy có thể làm pH trong nước thải khó xử lý thay đổi rất lớn. Để đảm bảo cho các khâu xử lý hóa sinh hóa học phía sau, nước thải khó xử lý cần được kiểm soát và cân bằng pH.
- Tách cặn: Sau khi được ổn định pH về mức từ 6,5 – 8,5 nước thải khó tái chế được hòa trộn với một loại hóa các loại chất keo tụ nhằm kết dính các cặn lơ lửng có trong nước uống thành các bông có kích thước lớn dần.Tùy vào công nghệ tách cặn được sử dụng như thế nào để có được loại hóa các loại chất keo tụ phù hợp. Sauk hi được hòa trộn và phản ứng với hóa các chất , để tách các bông cặn keo tụ ra khỏi nước uống , trong hệ thống xử lý tái chế giấy, người ta có thể sử dụng 2 phương pháp sau:
* Phương pháp lắng trọng lực: Sử dụng các bể lắng truyền thống để tách cặn, trong đó phần cặn nặng sẽ được kéo xuống đáy bể và bể thu gôm gom nhờ trọng lực, phầnnước trong sẽ đi lên và được thu bởi các máng thu đưa sang các công trình tiếp theo.
* Phương pháp tuyển nổi: Khác với bể lắng truyền thống, phương pháp tuyển nổi tách các bông cặn trong nước sạch bằng cách tạo ra các bọt khí với kích cỡ siêu nhỏ (cỡ micromet), các bọt khí siêu nhỏ này khi kết hợp với các bông cặn tạo thành một hệ khối có khối lượng riêng nhỏ hơn nước sạch , do vậy chúng nổi lên trên mặt nước và được thu gom tách loại ra khỏi nước , phần nước sạch trong, ngược lại so với phương pháp lắng lại được thu ở phần dưới đáy bể hoặc giữa và đưa sang công trình xử lý tiếp theo.
+ Xử lý sinh học . Theo nghiên cứu thành phần của nước thải khó xử lý tái chế giấy, dòng thải hỗn hợp từ nước thải khó tái chế tái chế giấy có các thành phần đặc trưng như BOD5, COD, SS rất lớn, vượt tiêu chuẩn hàng chục đến hàng trăm lần, trong khi các chỉ tiêu dinh dưỡng như T-N, T-P lại hầu như rất thấp, do vậy cần phải tính đến vấn đề bổ sung dinh dưỡng cho nước thải trong Quá trình xử lý phản ứng sinh học . Với các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ tương đối cao, nước thải khó xử lý cần phải xử lý qua hai khâu riêng biệt:
- Xử lý yếm khí: Tạo gây hại môi trường yếm khí, bổ sung một phần dinh dưỡng cho nước thải khó xử lý nhằm xử lý BOD, COD trong nước uống . Đặc trưng của quá trình yếm khí là thời gian lưu nước uống lớn, do vậy kích thước công trình xử lý tăng lên, đồng thời cần phải đảm bảo điều kiện ổn định về nhiệt độ nước thải .
- Xử lý hiếu khí (quá trình bùn hoạt tính): Để đưa các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ về mức tiêu chuẩn cho phép cần phải có Quá trình xử lý hiếu khí. Trong môi trường hiếu khí, cácsinh vật có lơi sử dụng khí hoạt động mạnh sử dụng các loại chất hữu cơ trong nước thải khó xử lý cho quá trình tiến độ, phân ly của mình, điều đó giúp làm giảm mật độ nồng độ hữu cơ trong nước . Khí phải được cấp liên tục, thường xuyên để giúp các sinh vật có lơi hoạt động ổn định. Có rất nhiều phương pháp bùn vi sinh khác nhau có thể được sử dụng như các quá trình bùn vi sinh có lơi trong bể Aeration, Kênh ô xy hóa tuần hoàn, SBR,…
+ Kết thúc: Quá trình này là tập hợp các khâu làm sạch cuối cùng nhằm đảm bảo các chỉ tiêu quy định trong tiêu chuẩn trước khi xả nước thải khó tái chế ra nguồn tiếp nhận ngoài ô nhiễm môi trường . Các khâu bao gồm:
- Lắng thứ cấp: tác ra các cặn lơ lửng, bùn hoạt tính trong nước sạch nhằm đưa chỉ tiêu SS về dưới mức tiêu chuẩn cho phép. Có nhiều loại bể lắng thứ cấp khác nhau, tùy quy mô công suất và mức độ xử lý để có thể lựa chọn công trình thích hợp như hệ bể lắng đứng, lắng ngang, lắng ly tâm, lớp mỏng,…
- Khử trùng: Đáp ứng chỉ tiêu Coliform trong nước thải xả ra môi trường bên ngoài. Tùy quy mô công suất mà người ta có thể sử dụng các phương pháp khử trùng khác nhau như sử dụng hóa các chất Clo – Javen cho trạm có công suất vừa và nhỏ, sử dụng khí Clo hóa lỏng cho trạm có công suất vừa và lớn, sử dụng hệ thống khử trùng bằng tia UV (Cực tím),….
- Ngoài ra, tùy vào mức độ xử lý yêu cầu mà người ta còn có thể sử dụng bổ sung một số công trình nhằm làm sạch triệt để nước thải cho mục đích tái sử dụng hoặc xả thải an toàn ra các nguồn tiếp nhận có ý nghĩa quan trọng về du lịch, văn hóa,… Sử dụng hệ thống bể lọc cát, than hoạt tính,… nhằm tác ra các hợp các chất AOX (có thể có). nước thải khó xử lý sau khi qua nước thải chăn nuôi heo này có thể tái sử dụng cho mục đích sản xuất tại các xưởng, xí nghiệp giấy. Tuy nhiên xử lý cấp cao này sẽ khiến chi phí giá thành sản xuất công nghệ xử lý nước thải tăng lên rất nhiều.
Các quy trình xử lý nước thải
1. Xử lý cơ học
Xử lý cơ học nhằm mục đích
- Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng có kích thước lớn (rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, các tạp các chất nổi…) ra khỏi nước thải khó xử lý.
- loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thuỷ tinh.v.v…
- Điều hoà lưu lượng và nồng độ các loại chất ô nhiễm trong nước thải .
- Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các Quá trình xử lý hoá lý và sinh hóa học .
+ Song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác
nước thải khó tái chế dẫn vào công nghệ xử lý nước thải trước hết phải qua song chắn rác hoặc thiết bị nghiền rác. Tại đây, các thành phần rác có kích thước lớn như : vải vụn, vỏ đồ hộp, lá cây, bao nilông, đá cuội,… được giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắt bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas .
Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn. Tùy theo kích thước khe hở, song chắn rác được phân thành loại thô, trung bình và mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm và song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm. Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị cào rác cơ khí.
Thiết bị nghiền rác có thể thay thế song chắn rác, được dùng để nghiền, cắt vụn rác ra các mảnh nhỏ hơn và có kích thước đều hơn, không cần tách rác ra khỏi dòng chảy. Rác vụn này được giữ lại ở công trình phía sau như bể lắng cát, bể lắng đợt 1. Thiết bị này có bất lợi khi rác nghiền chủ yếu là vải vụn vì có thể gây nguy hại đến cánh khuấy, tắc nghẽn ống dẫn bùn, hoặc dính chặt trên các ống khuếch tán khí trogn xử lý sinh hóa học .
+ Bể lắng cát
Bể lắng cát có nhiệm vụ tác ra cát, cuội, xỉ lò hoặc các loại tạp các loại chất vô cơ khác có kích thước từ 0,2 – 2 mm ra khỏi nước thải khó tái chế nhằm đảm bảo an toàn cho bơm khỏi bị cát, sỏi bào mòn, tránh tắc đường ống dẫn và tránh ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau. Bể lắng cát thường có 03 loại : (1) lắng cát ngang; (2) lắng cát thổi khí; (3) lắng cát xoáy.
Trong bể lắng cát ngang dòng chảy theo hướng ngang với vận tốc không vượt quá 0,3 m/s. Trong bể lắng cát thổi khí, khí nén được đưa vào một cạnh theo chiều dài tạo dòng chảy xoắn ốc, cát lắng xuống đáy dưới tác dụng trọng lực. Bể lắng cát xoáy có dạng trụ tròn, nước thải được đưa vào theo phương tiếp tuyến tạo nên dòng chảy xoáy, cát tách khỏi nước lắng xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm.
+ Bể lắng
Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải khó tái chế, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quy trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bể lắng đứng.
Trong bể lắng ngang, dòng nước uống chảy theo phương ngang qua bể với vận tốc không lớn hơn 0,01 m/s và thời gian lưu nước sạch từ 1,5 – 2,5 giờ. Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ dưới lên đến vách tràn với vận tốc 0,5 – 0,6 m/s và thời gian lưu nước uống trong bể dao động trong khoảng 0,75 – 2 giờ.
+ Quá trình lọc
Lọc được ứng dụng để tách các tạp các chất có kích thước nhỏ khi không thể loại được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc ít khi sử dụng trong nước thải , thường chỉ sử dụng trong trường hợp nước uống sau xử lý đòi hỏi có các loại chất lượng cao.
Trong các hệ thống xử lý nước thải khó xử lý công suất lớn không sử dụng các thiết bị lọc áp suất cao mà dùng các bể lọc với vật liệu lọc dạng hạt. nguyên liệu lọc thông dụng nhất là cát. Kích thước hiệu quả của hạt cát thường dao động trong khoảng 0,15 mm đến vài mm, kích thước lỗ rỗng thường có giá trị nằm trong khoảng 10 – 100 mm. Kích thước này lớn hơn nhiều so với kích thước của nhiều hạt cặn nhỏ cần tách loại, ví dụ như vi khuẩn (0,5 – 5mm) hoặc vi rút (0,05 mm). Do đó, những hạt này có thể chuyển động xuyên qua lớp vật liệu lọc. Trong quá trình lọc, các cặn bẩn được tách khỏi nước uống nhờ tương tác giữa các hạt cặn và nguyên liệu lọc theo cơ chế sau :
Sàng lọc : Xảy ra ở bề mặt lớp nguyên liệu lọc khi nước uống cần xử lý chứa các hạt cặn có kích thước quá lớn, không thể xuyên qua lớp vật liệu lọc.
Lắng : Những hạt cặn lơ lửng có kích thước khoảng 5 mm và khối lượng riêng đủ lớn hơn khối lượng riêng của nước uống được tách loại theo cơ chế lắng trong các khe rỗng của lớp nguyên vật liệu lọc. Tuy nhiên, quá trình lắng không có khả năng khử các hạt keo mịn có kích thước khoảng 0,001 – 1 mm.
Hấp phụ : Các hạt keo được tách loại theo cơ chế hấp phụ. Quá trình này xảy ra theo hai giai đoạn : chuyển tiếp các hạt trong nước sạch đến bề mặt nguyên vật liệu lọc và sau đó kết dính các hạt vào bề mặt hạt vật liệu lọc. Quá trình này chịu ảnh hưởng của lực hút (hoặc lực đẩy) giữa nguyên vật liệu lọc và các hạt cần tách loại, lực hút quan trọng nhất là lực Van der Waals và lực hút tĩnh điện.
Chuyển hóa phản ứng sinh học : Hoạt tính sinh hóa học của các thiết bị lọc có khả năng dẫn đến sự ôxy hóa chất hữu cơ. Quá trình chuyển hóa sinh hóa học hoàn toàn xảy ra khi nhiệt độ và thời gian lưu nước uống trong thiết bị lọc được duy trì thích hợp. Do đó, trong thiết bị lọc chậm, hoạt tính sinh học đóng vai trò quan trọng hơn trong thiết bị lọc nhanh.
Chuyển hóa hóa học : Các vật liệu lọc còn có khả năng chuyển hóa thành phần hóa học một số các loại chất có trong nước thải như NH4+, sắt, mangan, …
4. Các phương pháp Hóa lý
+ Keo tụ
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 xóa bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp thành phần hóa học , tức là cho vào nước uống 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 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 sạch các chất keo tụ thích hợp như : phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại FeSO4, Fe2(SO4)3 hoặc loại FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.
Dùng phèn nhôm : Khi cho phèn nhôm vào nước chúng phân li thành các ion Al3+, sau đó các ion này bị thủy phân thành Al(OH)3
Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+
Trong phản ứng thủy phân trên, ngoài Al(OH)3 là nhân tố quyết định đến hiệu quả keo tụ được tạo thành, còn giải phóng ra các ion H+. Các ion H+ này sẽ được khử bằng độ kiềm tự nhiên của nước uống (được đánh giá bằng HCO3-). Trường hợp độ kiềm tự nhiên của nước uống thấp, không đủ để trung hòa ion H+ thì cần phải kiềm hóa nước sạch . chất dùng để kiềm hóa thông dụng nhất là vôi (CaO). Một số trường hợp khác có thể dùng sôđa (Na2CO3) hoặc xút (NaOH). Thông thường phèn nhôm đạt hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5,5 – 7,5.
Dùng phèn sắt(II) : Phèn sắt (II) khi cho vào nước sạch phân ly thành Fe2+ và bị thủy phân thành Fe(OH)2
Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+
Fe(OH)2 vừa tạo thành vẫn còn độ hòa tan trong nước uống lớn, khi trong nước sạch có ôxy hòa tan, Fe(OH)2 sẽ bị ôxy hóa thành Fe(OH)3
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
Quá trình ôxy hóa chỉ diễn ra tốt khi pH của nước sạch đạt được trị số từ 8 – 9 và nước phải có độ kiềm cao. Vì vậy, thường dùng loại phèn này khi cần kết hợp vôi làm mềmnước.
Dùng phèn sắt (III) : Phèn sắt (III) loại FeCl3 hoặc Fe2(SO4)3 khi cho vào nước sạch phân ly thành Fe3+ và bị thủy phân thành Fe(OH)3
Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+
Vì phèn sắt (III) không bị ôxy hóa nên không cần nâng cao pH của nước như sắt (II). Phản ứng thủy phân xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5,5 – 6,5.
+ Tuyển nổi
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục 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 không khí vào nước sạch , quá trình tuyển nổi bao gồm các dạng sau :
Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation) : Khí nén được thổi trực tiếp vào bể tuyển nổi để tạo thành các bọt khí có kích thước từ 0,1 – 1 mm, gây xáo trộn hỗn hợp khí – nước uống chứa cặn. Cặn tiếp xúc với bọt khí, kết dính và nổi lên bề mặt.
Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation) : Bão hòa không khí ở áp suất khí quyển, sau đó thoát khí ra khỏi nước sạch ở áp suất chân không. Hệ thống này ít sử dụng trong thực tế vì khó vận hành và chi phí cao.
Tuyển nổi áp lực (Dissolved Air Flotation) : Sục không khí vào nước uống ở áp suất cao (2 – 4 at), sau đó giảm áp giải phóng khí. Không khí thoát ra sẽ tạo thành bọt khí có kích thước 20 – 100 mm.
Công nghệ tuyển nổi áp lực được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghệ xử lý nước thải , bao gồm các ngành:
- công nghệ xử lý nước thải sản xuất giấy và bột giấy
- xóa bỏ dầu mỡ, váng nổi từ nước thải khó tái chế của các khu vực thương mại, nhà hàng, quán ăn tập trung.
- Xử lý nước thải sản xuất thực phẩm , giết mổ gia súc.
Hóa chất keo tụ được sử dụng để tăng kích thước của các chất rắn trong nước uống , tạo điều kiện tiếp xúc giữa bông cặn và bọt khí siêu mịn tạo thành hỗn hợp dễ dàng tách ra khỏi nước sạch bởi lực nổi.
* Ưu điểm của công nghệ Tuyển nổi áp lực trong hệ thống xử lý nước thải giấy:
- Dễ dàng vận hành và có chi phí vận hành thấp.
- Công nghệ tuyển nổi cho hiệu suất tách cặn nhẹ cao hơn so với công nghệ lắng truyền thống nhiều lần, do vậy cho phép tiết kiệm khối tích công trình xử lý.
* Giới hạn
- Công nghệ Tuyển nổi không thể loại bỏ hoàn toàn được các loại chất ô nhiễm hòa tan
- Cần thiết phải xây dựng bể điều hòa để cân bằng lưu lượng nước uống đi vào bể tuyển nổi nhằm đảm bảo sự hoạt động ổn định của công trình
* Đối với thành phần nước thải ngành nghề giấy, nước thải chứa nhiều bột giấy có trọng lượng nhẹ, lơ lửng trong nước uống. Do vậy công nghệ tuyển nổi áp lực kết hợp keo tụ là phương án công nghệ được sử dụng rộng rãi ở trên thế giới và tại Việt Nam.
+ Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải khó xử lý triệt để khỏi các loại chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh hóa học, cũng như khi mật độ nồng độ của chúng không cao và chúng không bị phân hủy bởi vi sinh vật hay chúng rất độc. Hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải khó tái chế khỏi thuốc diệt cỏ, trừ sâu, thuốc sát trùng, phenol, chất hoạt động bề mặt…Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao (80 – 95%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải khó xử lý và đồng thời có khả năng thu hồi các chất này.
Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng. Dung các chất (chất bị hấp thụ) sẽ đi từ pha lỏng (pha khí) đến pha rắn cho đến khi mật độ nồng độ dung các chất trong dung dịch đạt cân bằng. các chất hấp phụ thường sử dụng :
- Than hoạt tính.
- Tro, xỉ, mạt cưa.
- Silicagen, keo nhôm.
4. Các phương pháp thành phần hóa học
+ Phương pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải khó xử lý có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các Quá trình xử lý hóa lý và sinh hóa học :
H+ + OH- ® H2O
Mặt 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 loại chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét rỉ thiết bị máy móc, …
Vôi (Ca(OH)2) thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các nước thải khó xử lý có tính axit, trong khi axit sulfuric (H2SO4) là một chất tương đối rẻ tiền dùng trongxử lý nước thải có tính bazơ.
+ Kết tủa phản ứng hóa học
Kết tủa hóa học thường được sử dụng để loại trừ các kim loại nặng trong nước . Phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để kết tủa các kim loại là tạo thành các hydroxide, ví dụ:
Cr3+ + 3OH- ® Cr(OH)3
Fe3+ + 3OH- ® Fe(OH)3
Phương pháp kết tủa phản ứng hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết tủa với vôi. Soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại dưới dạng hydroxide (Fe(OH)3), carbonate (CdCO3), …Anion carbonate tạo ra hydroxide do phản ứng thủy phân với nước :
CO32- + H2O ® HCO3- + OH-
2.2.2.3. Phương pháp sinh hóa học
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các loại chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải khó tái chế cũng như một số chất vô như : H2S, sulfide, ammonia, … dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật. sinh vật có lơi sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển . Một cách Tổng quan , phương pháp xử lý sinh hóa học có thể phân thành 2 loại :
+ Phương pháp kỵ khí
Sử dụng nhóm sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxy.
Quá trình phân hủy kỵ khí các loại chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, phương trình phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau :
sinh vật
các chất hữu cơ CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới
Một cách khái quát , quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 04 giai đoạn :
- Giai đoạn 1 : Thủy phân, cắt mạch các hợp các chất cao phân tử.
- Giai đoạn 2 : Acid hóa.
- Giai đoạn 3 : Acetate hóa.
- Giai đoạn 4 : Methane hóa.
các chất thải hữu cơ chứa các nhiều hợp các chất cao phân tử như protein, các loại chất béo, carbohydrate, cellulose, lignin, … trong giai đoạn thủy phân sẽ cắt mạch tạo thành các phân tử đơn giản hơn, dễ thủy phân hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acid, carbohydrate thành đường đơn và các loại chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2 . Vi khuẩn methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ các chất nhất định như CO2+ H2 , formate, acetate, methanol, methylamine và CO. Các phương trình phản ứng xảy ra như sau :
4H2 + CO2 ® CH4 + 2H2O
4HCOOH ® CH4 + 3CO2 + 2H2O
CH3COOH ® CH4 + CO2
4 CH3OH ® 3CH4 + CO2 + H2O
4(CH3)3N + H2O ® 9CH4 + 3CO2 + 6H2O + 4NH3
+ Phương pháp hiếu khí
Sử dụng nhóm sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên tục.
Quá trình các công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 03 giai đoạn sau :
Ôxy hóa các loại chất hữu cơ :
Enzyme
CxHyOz + O2 ---> CO2 + H2O + DH
Tổng hợp tế bào mới :
Enzyme
CxHyOz + O2 + NH3 --> Tế bào vi khuẩn (C5H7NO2) + CO2 + H2O – DH
Phân hủy nội bào :
Enzyme
C5H7O2 + O2 --> 5CO2 + 2H2O + NH3 ± DH
Các hình thức xử lý phản ứng sinh học bằng phương pháp kỵ khí và hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình ôxy sinh hóa nên Quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn xử lý phản ứng sinh học tự nhiên.