xử lý nước thải

Xử lý nước thải sơn

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Giới thiệu các phương pháp xử lý đối với nước thải sản xuất sơn

Phương pháp keo tụ – tạo bông.

Do đặc điểm của nước thải ngành sản xuất sơn là hàm lượng SS và COD thường rất cao nên việc sử dụng phương pháp keo tụ tạo bông sẽ đạt hiệu quả xử lý cao.

Cơ chế của quá trình đông keo tụ: các hạt cặn lơ lửng trong nước đều mang điện tích âm hoặc dương. Với các hạt rắn có nguồn gốc silic, các hợp chất hữu cơ đều có điện tích âm. Các hạt mang điện tích âm này sẽ hút các ion trái dấu. Một số ion trái dấu đó sẽ bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyển động cùng hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt. Xung quanh lớp ion trái dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết là các ion trái dấu, nhưng chúng bị hút bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dương ở bên trong. Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và các lớp chuyển động gọi là thế zeta hay thế điện động. Nếu như điện tích âm thực là điện tích đẩy và thêm vào đó tất cả các hạt còn có lực hút tĩnh điện – lực Van der Waals – do cấu trúc phân tử các hạt. Tổng của hai loại điện tích này là điện tích đẩy thực hay là một hàng rào năng lượng cản trở các hạt rắn liên kết với nhau. Như vậy mục tiêu của keo tụ là làm giảm thế zeta, tức là giảm chiều cao hàng rào năng lượng này tới giá trị tới hạn sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách thêm các ion có điện tích dương  (các hydroxyt sắt và nhôm). Khi thế cân bằng điện động bị phá vỡ, các thành phần mang điện tích sẽ dính kết với nhau bàng liên kết phân tử và điện tử, tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tụ do. Các tổ hợp trên gọi là các bông keo. Khi lắng xuống các bông keo này sễ hấp thụ các chất màu và các chất khó phân huỷ sinh học tạo thành bùn. Hiệu quả keo tụ phụ thuộc vào hoá trị ion, chất keo tụ mang điện tích trái dấu và điện tích của hạt. Hoá trị ion càng lớn thì hiệu quả keo tụ càng cao.

Quá trình phân huỷ các chất keo tụ tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau:

Me3+ + HOH  →  Me(OH)2+   + H+

Me(OH)2+ + HOH → Me(OH)+2 + H+

Me(OH)+2 + HOH → Me(OH)3 + H+

Me3++ 3HOH → Me(OH)3   + 3H+

Các chất keo tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, có thể kết hợp thêm sữa vôi.

Các loại hoá chất keo tụ

Phèn nhôm Al2 ( SO4)3.18H2O

Cần có độ kiềm trong nước để tạo bông hydroride.

Al2( SO4)3 .18H2O + 3Ca(HCO3)2 →2Al(OH)3 +3CaSO4 + 18H2O + 6CO2 Al3+  + 3H2O = Al(OH)3  + 3H+

pH tối ưu từ 4,5 đến 8.

Nếu nồng độ kiềm trong nước thải quá thấp sẽ không đủ khử H+ sinh ra . Có thể dùng NaOH, KOH, Na2CO3 , Ca(OH)2

Phèn sắt FeSO4.7H2O

2FeSO4  .7H2O + 2Ca(OH)2 +0.5O2 → 2Fe(OH)3 + 2CaSO4 + 13H2O

Để phản ứng xảy ra pH phải tăng tới khoảng 9,5 và quá trình ổn định hoá cần lượng vôi dư.

Phèn sắt FeCl3

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 →  2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

pH tối ưu từ 4 ÷12. Bông cặn tạo thành dày, ổn định nhanh.

Các muối sắt sử dụng làm chất đông keo tụ có ưu điểm hơn muối nhôm

Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp.

Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn.

Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành  phần muối.

Có thể khử được mùi vị khi có H2S.

Tuy nhiên trong thực tế muối nhôm được ứng dụng rộng rãi vì khả năng hoà tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 – 7,5.

Để tăng cường quá trình tạo bông keo hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các chất trợ đông. Việc sử dụng các chất trợ đông cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ thường dùng nhất là các polyacylamit.

Áp dụng phương pháp keo tụ có các ưu điểm: Có thể áp dụng khi  nước nguồn dao động, hiệu quả cao hơn lắng sơ bộ, hiệu quả khử độ màu, độ đục rất cao, thiết bị gọn, ít diện tích, hoá chất sử dụng dễ kiếm và có giá thành thấp. Tuy nhiên phương pháp này cũng có khuyết điểm là: hiệu quả xử lý thấp hơn xử lý bằng sinh học, lượng bùn lớn, chiMe(OH)+2 + HOH → Me(OH)3 + H+Me3++ 3HOH → Me(OH)3   + 3H+

Các chất keo tụ thường dùng là các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, có thể kết hợp thêm sữa vôi.

Các loại hoá chất keo tụ

Phèn nhôm Al2 ( SO4)3.18H2O

Cần có độ kiềm trong nước để tạo bông hydroride.

Al2( SO4)3 .18H2O + 3Ca(HCO3)2 →2Al(OH)3 +3CaSO4 + 18H2O + 6CO2 Al3+  + 3H2O = Al(OH)3  + 3H+

pH tối ưu từ 4,5 đến 8.

Nếu nồng độ kiềm trong nước thải quá thấp sẽ không đủ khử H+ sinh ra . Có thể dùng NaOH, KOH, Na2CO3 , Ca(OH)2

Phèn sắt FeSO4.7H2O

2FeSO4  .7H2O + 2Ca(OH)2 +0.5O2 → 2Fe(OH)3 + 2CaSO4 + 13H2O

Để phản ứng xảy ra pH phải tăng tới khoảng 9,5 và quá trình ổn định hoá cần lượng vôi dư.

Phèn sắt FeCl3

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 →  2Fe(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2

pH tối ưu từ 4 ÷12. Bông cặn tạo thành dày, ổn định nhanh.

Các muối sắt sử dụng làm chất đông keo tụ có ưu điểm hơn muối nhôm

Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp.

Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn.

Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành  phần muối.

Có thể khử được mùi vị khi có H2S.

Tuy nhiên trong thực tế muối nhôm được ứng dụng rộng rãi vì khả năng hoà tan tốt trong nước, chi phí thấp và hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH = 5 – 7,5.

Để tăng cường quá trình tạo bông keo hydroxyt nhôm và sắt với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các chất trợ đông. Việc sử dụng các chất trợ đông cho phép hạ thấp liều lượng chất keo tụ, giảm thời gian keo tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo. Các chất trợ keo tụ thường dùng nhất là các polyacylamit ít diện tích, hoá chất sử dụng dễ kiếm  phí vận hành cao.

Phương pháp oxi hóa:

Nước thải nhà máy sơn gồm các chất tạo màng, dung môi, bột màu, các phụ gia, có khả năng gây ô nhiễm với độ phân tán, độ bền nhiệt động học, hoạt tính hóa học khác nhau.Vì vậy nước thải sơn có độ độc rất cao. Một trong những phương pháp được dùng để xử lý nước thải sản xuất sơn đó là phương pháp oxi hóa Fenton. Từ đầu những năm 70 người ta đã đưa ra một quy trình áp dụng nguyên tắc phản ứng Fenton để xử lý ô nhiễm nước thải có độc tính cao mà theo đó hyđro peroxyt phản ứng với sắt (II) sunfat sẽ tạo ra gốc tự do hyđroxyl có khả năng phá hủy các chất hữu cơ. Trong một số trường hợp nếu phản ứng xảy ra hoàn toàn, một số chất hữu cơ sẽ chuyển hóa thành CO2 và nước. Phản ứng Fenton cần có xúc tác và chất oxy hóa. Chất xúc tác có thể là muối sắt II hoặc sắt III, còn chất oxy hóa là hyđro peroxit (H2O2). Phản ứng tạo ra gốc tự do hyđroxyl diễn ra như sau:

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH− + OH·

OH· + Fe2+ → OH− + Fe3+

Fe3+  + H2O2→Fe–OOH2+ + H+ Fe−OOH2+ → HO2· + Fe2+

Fe2+ + HO2· → Fe3+ + HO2− Fe3+ + HO2·→ Fe2+ + H+ + O2 OH· + H2O2 → H2O + HO2·

Các gốc hyđroxyl OH. và perhyddroxyl HOO. mới tạo ra là những chất oxy hóa cực mạnh và tồn tại trong một thời gian rất ngắn. Đặc biệt gốc hyđroxyl (OH.) là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất mà người ta từng biết đến và nó chỉ đứng sau flo mà thôi.

Phản ứng Fenton diễn ra thuận lợi ở nhiệt độ khoảng 5 – 20oC (nếu nhiệt độ

quá cao H2O2 dễ phân hủy) và độ pH nhỏ hơn 3 (nếu cao hơn, FeIII sẽ kết tủa). Trong trường hợp nước thải có độ pH trung hòa, người ta phải dùng một số loại tạo chelat như EDTA, DTPA… để duy trì xúc tác sắt ở trong dung dịch. áp dụng nguyên lý phản ứng Fenton người ta có thể dùng nguồn ánh sáng cực tím hay dùng điện phân cùng kết hợp với H2O2.Trong thực tế để xử lý nước thải ô nhiễm người ta có thể dùng các bình phản ứng hay xử lý tại chỗ. Trong trường hợp xử lý tại chỗ mà nước thải ngấm vào đất thì sau đó phải xúc bỏ phần đất nhiễm bẩn đi để tránh tình trạng các chất bẩn ngấm vào các mạch nước ngầm.

Phương pháp oxi hóa sử dụng phản ứng Fenton đạt hiệu quả phá hủy chất ô nhiễm rất cao. Đối với nước thải ngành sản xuất sơn, hiệu quả xử lý COD đạt khoảng 80%.

Lựa chọn công nghệ xử lý

Do thành phần nước thải sản xuất sơn có thành phần COD và SS cao. Mặt khác, nước thải nhà máy sơn gồm các chất tạo màng, dung môi, bột màu có khả năng gây ô nhiễm với độ phân tán, độ bền nhiệt động học, hoạt tính hóa học khác nhau, có độ độc cao, màu sắc, mùi đặc biệt nên quá trình xử lý cần kết hợp các phương pháp hóa học, hóa lý, và sinh học.

2.1. Yêu cầu công nghệ

Nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn đầu ra theo QCVN 24: 2009/BTNMT (Loại B)

Lưu lượng đầu vào, các chất có trong thành phần nước thải..

Đảm bảo điều kiện mặt bằng và địa chất thủy văn khi xây dựng.

Khả năng đáp ứng thiết bị cho hệ thống xử lý.

Sơ đồ quy trình công nghệ:

5

Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô (nhãn mác, bao bì, …) rồi dẫn vào hố thu gom. Tại đây,  nước thải được bơm tiếp tục sang bể điều hoà để điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm đảm bảo cho các công trình xử lý phía sau. Sau đó, nước thải được dẫn qua bể lắng I nhằm loại bỏ các cặn cứng (cát), cặn lơ lững và các bông cặn, cũng như giảm thiểu một phần BOD5, COD. Tiếp đó nước thải được dẫn sang hệ thống bể keo tụ tạo bông gồm bể trộn và bể tạo bông. Nước thải được bổ sung axit H2SO4 để giảm pH xuống còn 7,5 đảm bảo điều liện tối ưu cho quá trình keo tụ diễn ra. Tại bể trộn, nước thải được châm axit, chất keo tụ phèn nhôm, có bổ sung thêm PAA  (nhằm tăng hiệu suất quá trình lắng), khuấy trộn rồi đi vào bể tạo bông gồm 3 ngăn. Tại bể keo tụ khử được một phần COD, BOD5, và độ màu, độ đục có trong nước thải.

Sau khi qua bể keo tụ thì nước thải được dẫn sang bể lắng cấp I để lắng tách các bông keo. Lúc này hàm lượng COD, BOD5, SS trong nước thải giảm một lượng đáng kể. Tuy nhiên hàm lượng COD vẫn còn cao. Do đó, nước thải tiếp tục được châm axit H2SO4 để làm giảm pH xuống còn 3 nhằm tạo điều kiện thích hợp để đi vào bể oxi hóa bằng hệ chất Fenton nhằm oxi hóa các hợp chất vô cơ, các hợp chất khó phân hủy thành dễ phân hủy tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Lúc này, ta bổ sung thêm chất oxi hóa H2O2 và xúc tác KMnO4 và FeSO4.7H2O để phản ứng oxi hóa diễn ra. Sau đó, nước được dẫn vào bể lắng trung hòa nhằm vừa lắng bùn từ bể oxi hóa vừa đưa pH về trung tính đề đi vào bể Aerotank xử lý các  hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nước thải ra được đi qua bể lắng II để lắng bùn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

Bùn thải từ bể lắng II một phần được tuần hoàn trở lại bể Aerotank, phần còn lại sẽ cùng với bùn thải từ các bể lắng cấp I , keo tụ, và bể oxi hóa được đưa sang bể nén bùn, lọc ép bùn. Tại đây, nước tách bùn được tuần hoàn lại cho vào hố thu  gom

. Bùn từ nước thải sơn có tính độc cao sẽ được mang đi chôn lấp hoặc xử lý bằng phương pháp đốt.

Nước thải từ các công đoạn trong nhà máy được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ các tạp chất thô (nhãn mác, bao bì, …) rồi dẫn vào hố thu gom. Tại đây,  nước thải được bơm tiếp tục sang bể điều hoà để điều hoà lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm đảm bảo cho các công trình xử lý phía sau. Sau đó, nước thải được dẫn qua bể lắng I nhằm loại bỏ các cặn cứng (cát), cặn lơ lững và các bông cặn, cũng như giảm thiểu một phần BOD5, COD. Tiếp đó nước thải được dẫn sang hệ thống bể keo tụ tạo bông gồm bể trộn và bể tạo bông. Nước thải được bổ sung axit H2SO4 để giảm pH xuống còn 7,5 đảm bảo điều liện tối ưu cho quá trình keo tụ diễn ra. Tại bể trộn, nước thải được châm axit, chất keo tụ phèn nhôm, có bổ sung thêm PAA  (nhằm tăng hiệu suất quá trình lắng), khuấy trộn rồi đi vào bể tạo bông gồm 3 ngăn. Tại bể keo tụ khử được một phần COD, BOD5, và độ màu, độ đục có trong nước thải.

Sau khi qua bể keo tụ thì nước thải được dẫn sang bể lắng cấp I để lắng tách các bông keo. Lúc này hàm lượng COD, BOD5, SS trong nước thải giảm một lượng đáng kể. Tuy nhiên hàm lượng COD vẫn còn cao. Do đó, nước thải tiếp tục được châm axit H2SO4 để làm giảm pH xuống còn 3 nhằm tạo điều kiện thích hợp để đi vào bể oxi hóa bằng hệ chất Fenton nhằm oxi hóa các hợp chất vô cơ, các hợp chất khó phân hủy thành dễ phân hủy tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo. Lúc này, ta bổ sung thêm chất oxi hóa H2O2 và xúc tác KMnO4 và FeSO4.7H2O để phản ứng oxi hóa diễn ra. Sau đó, nước được dẫn vào bể lắng trung hòa nhằm vừa lắng bùn từ bể oxi hóa vừa đưa pH về trung tính đề đi vào bể Aerotank xử lý các  hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, nước thải ra được đi qua bể lắng II để lắng bùn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.

Bùn thải từ bể lắng II một phần được tuần hoàn trở lại bể Aerotank, phần còn lại sẽ cùng với bùn thải từ các bể lắng cấp I , keo tụ, và bể oxi hóa được đưa sang bể nén bùn, lọc ép bùn. Tại đây, nước tách bùn được tuần hoàn lại cho vào hố thu  gom. Bùn từ nước thải sơn có tính độc cao sẽ được mang đi chôn lấp hoặc xử lý bằng phương pháp đốt.

 

 

 

Incoming search terms:

  • xử lý nước thải lẫn dung môi
  • xử lý nước thải sơn
  • nông đô nuơc thai sơn sau xu ly hoa ly
  • ưu điểm của phương pháp keo tụ tạo bông
  • thổi ion âm vào nước thải
  • nước thải sơn
  • hệ thống xử lý nước thải sơn
  • cách xử lý nước thải thủ công
  • cach xu ly nuoc thai tao bong nhanh
  • cách xử lý nước thải sơn