Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm

ình hiếu khí và kị khí. _ Ao ổn định chất thải hiếu khí: là loại ao cạn cỡ 0,3-0,5m được thiết kế sao cho ánh sáng mặt trời thâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát triển tảo do hoạt động quang hợp để tạo oxy. Điều kiện không khí bảo đảm từ mặt ao đến đáy ao. _ Ao ổn định chất thải kỵ khí: là loại ao sâu không cần oxy hòa tan cho hoạt động vi sinh. Ở đây các loại vi sinh kỵ khí và vi sinh tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu cơ thành mêtan và CO2. Như vậy các ao này có khả năng tiếp nhận khối lượng lớn chất hữu cơ và không cần quá trình quang hợp tảo. Ao ổn định chất thải tùy nghi là loại ao hoạt động theo cả quá trình kỵ khí và hiếu khí. Ao thường sâu từ 1-2m, thích hợp cho việc phát triển tảo và các vi sinh tùy nghi. Ban ngày khi có ánh sáng, quá trình xảy ra trong ao là hiếu khí. Ban đêm ở lớp đáy ao quá trình chính là kỵ khí. Ao ổn định chất thải tùy nghi thường được sử dụng nhiều hơn hai loại trên. Ngoài ba loại ao trên, theo phương pháp “ ao ổn định chất thải ” người ta còn kết hợp với các loại ao nuôi cá, ao thủy thực vật ( ao rau muống, lục bình ). Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải, ta nên kết nối các loại ao với nhau. I.2. Các phương pháp thiếu khí ( anoxic ): Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrit hóa sẽ xảy ra. Oxy được giải phóng từ nitrat sẽ oxy hóa chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành. NO3- vi sinh NO2- + O2 O2 Chất hữu cơ N2 + CO2 + H2O Trong hệ thống xử lý theo kỹ thuật bùn hoạt tính sự khử nitrit hóa sẽ xảy ra khi không tiếp tục thông khí. Khi đó oxy cần cho hoạt động của vi sinh giảm dần và việc giải phóng oxy từ nitrit sẽ xảy ra. Theo nguyên tắc trên, phương pháp thiếu khí ( khử nitrit hóa ) được sử dụng để loại nitơ ra khỏi nước thải. I.3. Các phương pháp kỵ khí: Phương pháp xử lý kỵ khí dùng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong phần cặn của nước thải bằng vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kỵ khí. Hai cách xử lý yếm khí thông dụng là: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 35 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào _ Lên men acid thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân ( như acid béo, đường ) thành các acid và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng thành khí cacbonic. _ Lên men metan: Phân hủy các chất hữu cơ thành metan ( CH4 ) và khí cacbonic ( CO2 ). Việc lên men metan nhạy cảm với sự thay đổi pH, pH tối ưu cho quá trình từ 6,8-7,4. Thí dụ về phản ứng metan hóa: CH3COOH Methanosarcina CH4 + CO2 2 CH2(CH2)COOH M.Suboxydans CH4 + 2CH3COOH +C2H5COOH + CO2 + 2 H2O + CO2 Các phương pháp kỵ khí thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp và chất thải từ chuồng trại chăn nuôi ( trang 80-84, [11]). II. Các phương pháp hóa lý: Làm sạch sinh học chỉ được ứng dụng trong trường hợp cần loại ra khỏi nước các chất hữu cơ, nếu các chất bẩn có nguồn gốc vô cơ thì phương pháp này không phù hợp. Các phương pháp hóa lý được ứng dụng để xử lý nước thải gồm lọc, đông tụ và keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, siêu lọc, thẩm tách và điện thẩm tách,…Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt phân tán lơ lửng ( rắn và lỏng ), các khí tan những chất vô cơ và hữu cơ hòa tan. Việc ứng dụng các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải có những ưu điểm sau: _ Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học; _ Hiệu quả xử lý cao hơn; _ Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn; _ Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn; _ Có thể tự động hóa hoàn toàn; _ Không cần theo dõi hoạt động của sinh vật; _ Có thể thu hồi các chất khác nhau. II.1. Lọc qua song chắn rác ( xử lý sơ bộ ): Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 36 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Đối tượng xử lý là rác thải loại lớn ( như: giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẫu đá, gỗ và các vật thải khác ), chúng thường được tách ra để khỏi gây tắc nghẽn đường ống. Người ta dùng lưới làm bằng các thanh kim loại được đặt nghiêng một góc 60÷750. Rác thải được lấy ra bằng cào cơ giới. Đối với rác có kích cỡ nhỏ hơn người ta có thể dùng rây ( trang 29, [3]). Đây là hình thức xử lý sơ bộ. Mục đích của quá trình là loại tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước tự nhiên lẫn nước thải ( trang 74, [13]). II.2. Lắng tụ: Được dùng để lắng các tạp chất tan thô ra khỏi nước thải ( sinh hoạt và công nghiệp ). Lắng tụ diễn ra dưới tác dụng của trọng lực. Để lắng người ta sử dụng bể lắng cát, bể lắng và bể lắng trong. • Bể lắng cát: Được dùng để loại sơ bộ chất bẩn khoáng và hữu cơ ( 0,2- 0,25mm ) ra khỏi nước thải. Bể lắng cát ngang là hồ chứa có tiết diện ngang là tam giác hoặc hình thang. Chiều sâu bể lắng cát 0,25-1m. Vận tốc chuyển động của nước không quá 0,3m/s. Bể lắng cát dọc có dạng hình chữ nhật, tròn, trong đó nước chuyển động theo dòng từ dưới lên với vận tốc 0,05m/s. • Bể lắng ngang: Bể lắng ngang là bể hồ chứa hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời. Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể. Chiều sâu của bể lắng H=1,5-4 m, chiều dài L=( 8-12 )xH, chiều rộng B=3-6 m. Bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15000m3/ngày đêm. Hiệu quả bể lắng 60%. • Bể lắng đứng: Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ ( hoặc tiết diện vuông ) có đáy chóp. Nước thải được cho vào theo ống trung tâm. Sau đó nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn. Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên, vận tốc nước là 0,5-0,6m/s. Chiều cao vùng lắng 4-5m. • Bể lắng hướng tâm: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 37 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Bể lắng hướng tâm là bể lắng tròn. Nước trong đó chuyển động từ tâm ra vành đai. Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớn hơn 20.000m3/ngày đêm. • Bể lắng dạng bảng: Ở bên trong bể lắng dạng bảng có các bản đặt nghiêng và song song với nhau. Nước chuyển động giữa các bản, còn cặn trượt xuống vào bình chứa. • Bể lắng trong: Bể lắng được sử dụng để làm sạch tự nhiên và để làm trong nước thải công nghiệp. Người ta thường sử dụng bể lắng trong với lớp cặn lơ lửng trong đó người ta cho nước với chất đông tụ đi qua đó ( trang 87-89, [11]). II.3. Lọc: Lọc được dùng để xử lý nước thải, để tách các loại tạp chất nhỏ ra khỏi nước thải mà bể lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có các loại phin lọc dùng vật liệu lọc dạng tấm hoặc dạng hạt. Vật liệu dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng, thau,… và cả các loại vải khác nhau ( thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp ). Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc ( trang 95, [15]). Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than cốc, sỏi, đá nghiền thậm chí cả than gỗ ( trang 95, [15]). Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất của cột chất lỏng hay áp suất cao trước vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc. Các phin lọc làm việc sẽ tách các phần tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khó lắng khỏi nước. Các phin lọc làm việc không hoàn toàn dựa vào nguyên lí cơ học. Khi nước qua lớp lọc dù ít hay nhiều cũng tạo ra lớp màng trên mặt các hạt vật liệu lọc, màng này là màng sinh học. Do vậy, ngoài tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán ra khỏi nước, các màng sinh học cũng biến đổi các chất hòa tan trong nước thải nhờ quần thể các vi sinh vật có trong màng sinh học. Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc dần dần bít các khe hở của lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngưng chảy. Do đó, trong quá trình làm việc, người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên, và cho nước thải đi từ dưới lên trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc ( trang 96-97, [15]). Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 38 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào II.4. Đông tụ và keo tụ: a. Đông tụ: Hỗn hợp phân tán nhỏ được loại ra khỏi nước bằng phương pháp đông tụ. Đông tụ là phương pháp xử lý nước bằng tác chất nhằm hình thành các phân tử lớn từ các phân tử nhỏ. Phần tử các chất đục mang điện tích âm. Việc loại các chất này nhờ các chất đông tụ là tạo thành muối từ các chất kiềm và axit yếu. Chất đông tụ trong nước tạo thành các bông hydroxit kim loại, lắng nhanh trong trường trọng lực. Các bông này có khả năng hút các hạt keo và hạt lơ lửng kết hợp với chúng. Các chất này tham gia vào phản ứng trao đổi với ion nước và hình thành các tạp chất có phối trí phức tạp ( trang 51, [11]). Quá trình thủy phân các chất đông tụ và 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+ ( trang 120, [13]). Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối nhôm hoặc muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Đây là hai loại hóa chất rất thông dụng trong xử lý nước cấp nhất là xử lý nước sinh hoạt ( trang 138, [20]). Các muối nhôm gồm có: Al2(SO4)3.18 H2O, NH4Al(SO4)2.12 H2O, NaAlO2. Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12 H2O, Trong đó được sử dụng rộng rãi nhất là Al2(SO4)3 vì Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp, hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng pH= 5÷7,5 ( trang 121, [13] ). _ Trong phần lớn các trường hợp, người ta dùng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỉ lệ ( 10:1 )÷( 20:1 ). Phản ứng xảy ra như sau: 6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12 H2O ↔ 8 Al(OH)3 ↓ + 3 Na2SO4 Việc sử dụng hỗn hợp này cho phép tăng hiệu quả của quá trình làm trong nước, tăng khối lượng và tốc độ lắng của các bông keo tụ, mở rộng khoảng pH tối ưu của môi trường. Al2(OH)5Cl có độ axit thấp dùng làm sạch nước có độ kiềm yếu nhờ phản ứng: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 39 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Al2(OH)5Cl + Ca(HCO3)2 → 4 Al(OH)3↓ +CaCl2 + 2CO2↑ Các muối sắt Fe2(SO4)3. 2 H2O, Fe2(SO4)3. 3 H2O, FeSO4. 7 H2O và FeCl3 cũng thường được dùng làm chất đông tụ ( trang 121, [13]). Dùng FeCl3 để loại photphat: FeCl3 + 6 H2O + PO43- → FePO4 + 3 Cl- + 6 H2O Tạo bông keo qua phản ứng: FeCl3 + 6 H2O → Fe(OH)3↓ + 3 HCl Fe2(SO4)3 + 6 H2O → 2 Fe(OH)3↓ + 3 H2SO4 Các muối sắt thường được dùng làm chất đông tụ vì có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: _ 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. Nhưng các muối sắt có nhược điểm là chúng tạo thành các phức hòa tan nhuộm màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ ( trang 285, [13] ). Trong quá trình tạo bông keo của hiđroxit nhôm hoặc sắt, người ta thường thêm các chất trợ đông như: tinh bột, các ete, xenlulozơ,…, với liều lượng 1-5mg/l, hay chất trợ đông tụ tổng hợp nhất là polyarylamit nhằm giảm liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo ( trang100, [15]). b. Keo tụ: Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. c. Keo tụ điện hóa: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 40 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Keo tụ không có tác chất hay keo tụ điện hóa diễn ra bằng cách dẫn nước qua các tấm nhôm được xếp cách nhau 10-20 mm. Bản chất của quá trình là hòa tan anot của các tấm nhôm được nối lần lượt với các cực dương và cực âm của nguồn điện có cường độ cao và hiệu điện thế thấp. Khi đó ion nhôm sẽ chuyển vào nước và tạo thành hydroxit. Ưu điểm của quá trình này là hình thành và lắng nhanh các sợi bông dai và không cần điều chỉnh pH. Nhược điểm của nó là chi phí điện năng cao. Phương pháp này có thể được dùng để xử lý nước phù sa ở các tỉnh thuộc đồng bằng Sông Cửu Long, nhưng do mạng lưới điện chưa được lắp đặt đầy đủ và chi phí điện cao nên còn bị hạn chế. II.5. Tuyển nổi: Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt nước. Sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt. Ngoài ra, quá trình này còn để tách các chất hòa tan như các hoạt động bề mặt (trang 100, [15]). Trong công nghiệp, tuyển nổi được áp dụng để xử lý chất khoáng, tái sinh nguyên liệu từ nước rửa, làm sạch nước thải, xử lý bùn và thu hồi khoáng sản quí. Trong xử lý nước cấp, quá trình tuyển nổi được kết hợp với quá trình keo tụ tạo bông, đặc biệt là đối với chất mùn và tảo sau quá trình keo tụ tạo bông được tách ra khỏi nước bằng tuyển nổi ( trang 85, [20] ). Phương pháp này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên trên mặt nước. Khi nổi lên các bọt khí tập hợp thành bông hạt đủ lớn, rồi tạo thành một lớp bọt chứa nhiều hạt bẩn ( trang 100, [15]). Tuyển nổi bọt nhằm tách các hạt lơ lửng không tan và một số chất keo hoặc hòa tan ra khỏi pha lỏng. Kĩ thuật này có thể dùng cho xử lý nước thải đô thị và nhiều lĩnh vực công nghiệp như: chế biến dầu béo, dệt thuộc da, chế biến thịt, v.v… ( trang 100, [15] ). Ngoài ra, tuyển nổi ion và phân tử là một phương pháp mới để tách các chất tan ra khỏi nước, được sử dụng trong những năm gần đây ( trang 74, [10] ). Hiệu suất của phương pháp tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bong bóng khí, kích thước các tạp chất trong nước thải. Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 ÷ 30µm, kích thước hạt tạp chất là 0,2 ÷ 1,5µm ( trang 33, [3] ). Có nhiều phương pháp tuyển nổi để xử lý nước thải: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 41 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào 1. Tuyển nổi từ sự tách không khí từ dung dịch; 2. Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ giới; 3.Tuyển nổi nhờ các tấm xốp; 4. Tuyển nổi bằng phương pháp tách phân đoạn bọt; 5. Tuyển nổi hóa học, sinh học và ion; 6. Tuyển nổi điện. Phương pháp này có ưu điểm là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi, chi phí đầu tư và vận hành không lớn, hiệu quả xử lý cao, thiết bị đơn giản, thu cặn có độ ẩm nhỏ và có thể thu hồi tạp chất trong cặn. Ngoài ra, nước thải được xử lý bằng phương pháp tuyển nổi sẽ được thông khí, giảm được hàm lượng chất hoạt động bề mặt, chất dễ bị oxy hóa. [Tuyển nổi từ sự tách không khí từ dung dịch: Phương pháp này được áp dụng để làm sạch nước thải chứa hạt ô nhiễm rất mịn. Bản chất của phương pháp này là tạo dung dịch quá bão hòa không khí. Khi giảm áp suất các bọt không khí sẽ tách ra khỏi dung dịch và làm nổi chất bẩn. Tùy thuộc vào biện pháp tạo dung dịch quá bão hòa, người ta chia ra: tuyển nổi chân không, áp suất và bơm dâng ( trang 91, [11]). [ Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí: Sự phân tán khí trong máy tuyển nổi được thực hiên nhờ bơm turbin kiểu cánh quạt, đó là đĩa có cánh quay hướng lên trên. Thiết kế kiểu này được ứng dụng để xử lý nước có nồng độ các hạt lơ lửng cao ( lớn hơn 2 g/l ). Khi quay cánh quạt trong chất lỏng xuất hiện một số lượng lớn các dòng xoay nhỏ và được phân tán thành các bọt khí có kích thước xác định, mức độ phân tán càng cao bọt khí càng nhỏ quá trình càng hiệu quả. Tuy nhiên, nếu vận tốc quay cao sẽ làm tăng đột ngột dòng chảy rối và có thể phá vỡ tổ hợp hạt - khí, do đó làm giảm hiệu quả xử lý ( trang 92, [11]). [ Tuyển nổi nhờ các tấm xốp: Phương pháp này có ưu điểm là: kết cấu buồng nổi đơn giản, chi phí năng lượng thấp. Khuyết điểm: các bọt mau bị bẩn và dễ bị bịt kín, khó cho vật liệu có lỗ giống nhau để tạo bọt khí nhuyễn và có kích thước bằng nhau. Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 42 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lỗ xốp, áp suất không khí, lưu lượng không khí, thời gian tuyển nổi, mực nước trong thiết bị tuyển nổi ( trang 93, [11]). [. Xử lý bằng phương pháp tách phân đoạn bọt ( tách bọt ): Phương pháp tách phân đoạn bọt dựa trên sự hấp phụ chọn lọc một hay nhiều chất tan trên bề mặt bọt khí nổi lên trên xuyên qua dung dịch. Quá trình này ứng dụng để loại chất hoạt động bề mặt ra khỏi nước thải, nó tương tự quá trình hấp phụ trên chất rắn. Trong quá trình phân riêng, bọt tạo thành có nồng độ chất tan hoạt động bề mặt khá cao. Việc tách nó ra khỏi bọt rất khó khăn. Vì vậy, trong đa số các trường hợp nó là chất thải. Như vậy, quá trình xử lý nước thải khỏi chất hoạt động bề mặt bằng phương pháp tách bọt có nhược điểm: _ Tạo thành chất ngưng giàu chất hoạt động bề mặt, bị phân hủy chậm. _ Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt trong nước thải tăng hiệu quả xử lý giảm. Do đó, người ta đề nghị phương pháp xử lý chất hoạt động bề mặt kết hợp với phương pháp tách bọt rồi xử lý bức xạ, loại trừ hoàn toàn chất thải dạng bọt. Theo sơ đồ này, chất thải chứa chất hoạt động bề mặt được cho liên tục vào tháp. Không khí cũng được sủi bọt vào thùng này. Bọt tạo thành trong tháp được đưa qua thiết bị bức xạ, chiếu bằng tia γ. Nhờ đó, chất hoạt động bề mặt bị phân hủy còn bọt ngưng tụ. Theo sơ đồ khác, bọt không đi ra khỏi tháp mà bị phân hủy ngay trên đỉnh tháp bằng tia γ . Phương pháp này cho phép xử lý nước thải có nồng độ chất hoạt động bề mặt cao. Tuy nhiên, sự phân hủy hoàn toàn chất hoạt động bề mặt thành H2O và CO2 không kinh tế. Thích hợp nhất là phân hủy chúng thành các chất dễ bị oxy hóa sinh học [ Các phương pháp tuyển nổi khác: Đó là tuyển nổi hóa học, sinh học và ion. a. Tuyển nổi hóa học: Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 43 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Trong quá trình xử lý nước có thể diễn ra các quá trình hóa học với sự phát sinh các khí như: O2, CO2, Cl2,…Bọt của các khí này có thể kết dính với các chất lơ lửng không tan và đưa chúng lên lớp bọt. Nhược điểm của phương pháp này là tiêu hao nhiều tác chất. b. Tuyển nổi sinh học: Phương pháp này được ứng dụng để nén cặn từ bể lắng đợt I khi xử lý nước thải sinh hoạt. Trong phương pháp này cặn được đun nóng bằng hơi nước đến 35-550C và nhiệt độ này được giữ cả ngày đêm. Do hoạt động của các vi sinh vật, các bọt khí sinh ra và mang các hạt cặn lên lớp bọt, ở đó chúng được nén và khử nước. Bằng cách này, trong vòng 5-6 ngày đêm độ ẩm của cặn có thể giảm đến 80% và đơn giản hóa quá trình xử lý cặn tiếp theo. c. Tuyển nổi ion: Quá trình này được tiến hành như sau: người ta cho không khí và chất hoạt động bề mặt vào nước thải. Chất hoạt động bề mặt trong nước tạo thành các ion có điện tích trái dấu với điện tích của ion cần loại ra. Không khí ở dạng bọt có trách nhiệm đưa chất hoạt động bề mặt cùng chất bẩn lên lớp bọt. Phương pháp này có thể áp dụng để tách ra khỏi nước các kim loại ( Mo, W, V, Pt, Ce, Re,…) quá trình hiệu quả khi nồng độ ion thấp 10-3-10-2 mol.ion/l. Trong trường hợp cần tiến hành đồng thời quá trình tuyển nổi và oxi hóa chất ô nhiễm, nên bão hòa nước bằng không khí giàu oxi hoặc ozone. Để hạn chế quá trình oxi hóa thì thay không khí bằng khí trơ ( trang 93, [11]). [Tuyển nổi điện: Biện pháp này dựa trên nguyên tắc: khi có dòng diện một chiều qua nước thải, ở một trong các điện cực ( catot ) sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả nước thải khí được bão hòa bởi các bọt khí đó sẽ kéo theo các chất bẩn không tan khác nổi lên bề mặt nước. Ngoài ra, nếu trong nước thải còn chứa nhiều chất bẩn khác là các chất điện phân thì dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi các thành phần hóa học và tính chất của trạng thái các tạp chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hóa khử…. xảy ra. Trong nhiều trường hợp những thay đổi có lợi cho qua trình xử lý nước thải và trong những trường hợp khác cần phải điều khiển các quá trình đó để đạt được hiệu suất xử lý một loại chất bẩn nào đó. Khi sử dụng các điện cực tan ( sặt hoặc nhôm ) thì ở cực anot sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại: Kết quả sẽ có các cation ( nhôm hoặc sắt )chuyển vào nước. Những cation này sẽ cùng nhóm hydroxyl tạo thành hydroxit là những chất keo tụ phổ biến trong thực tế xử lý nước thải. Do đó, trong không Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 44 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào gian các điện cực sẽ diễn ra quá trình tạo bông keo tụ và tạo các bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng như quá trình keo tụ chất bẩn, quá trình hấp phụ, kết dính…. diễn ra mạnh và hiệu suất tuyển nổi cao hơn. Cường độ của tất cả quá trình quá trình phụ thuộc vào các yếu tố sau: _ Thành phần hóa học nước thải. _ Vật liệu các điện cực ( tan hoặc không tan ). _ Các thông số của dòng điện: điện thế, cường độ, điện trở suất…. Đối với các trạm tuyển nổi điện có công suất lớn thì nên xây dựng hai ngăn gồm một ngăn điện cực ( ngăn keo tụ ), và một ngăn tuyển nổi ( trang 78-81, [10]). II.6. Hấp phụ: Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này thường không phân hủy bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất này bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này là hợp lí hơn cả ( trang 132-133, [13] ). Trong xử lý nước thải công nghiệp, hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải khỏi thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất hữu cơ vòng thơm, chất hoạt động bề mặt, thuốc nhuộm, màu hoạt tính ( trang 33, [3] ). Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét, silicagen, keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải sản xuất như: xỉ, mạt sắt,…Trong số này, than hoạt tính là được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai dạng: hạt và bột đều được dùng để hấp phụ. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ. Lượng chất này tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước. Phương pháp này có khả năng hấp phụ được 58-95% các chất hữu cơ và màu. Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính đến là phenol, alkylbenzen, sunfonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm. Đã có những ứng dụng dùng than hoạt tính để hấp phụ thủy ngân và những thuốc nhuộm khó phân hủy, nhưng tốn kém và làm cho quá trình không kinh tế. Để loại bỏ các kim loại nặng, các chất hữu cơ, vô cơ độc hại, người ta dùng than bùn để hấp phụ và nuôi bèo tây trên mặt hồ ( trang 100, [15] ). Đề tài nghiên cứu khoa học Trang 45 Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào Phương pháp hấp phụ có tác dụng tốt trong việc xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ, các kim loại nặng và màu. Để loại bỏ các kim loại nặng, các chất vô cơ và hữu cơ độc hại hiện nay người ta có thể sử dụng than bùn hoặc một số loại thực vật nước như lục bình. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải và có thể thu hồi các chất này. Xử lý nước hấp phụ có thể tái sinh, tức thu hồi và tận dụng chất thải; phân hủy và tiêu hủy chất thải cùng với chất hấp phụ II.7. Trao đổi ion: Trao đổi ion là quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi ion chứa nó bằng các ion khác có trong dung dịch. Bằng cách này người ta có thể loại đi một số ion trong dung dịch nước. Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim loại như: Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg, Cd, V, Mn,…, cũng như các hợp chất của asen, photpho, xyanua và các chất phóng xạ, khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các chất có giá trị và đạt mức độ làm sạch cao. Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi để tách muối trong xử lý nước và nước thải. • Cơ sở của quá trình trao đổi ion: Trao đổi ion theo tỉ lệ tương đương và trong phần lơn các trường hợp là phản ứng thuận nghịch. Phản ứng trao đổi ion xảy ra do hiệu số thế hóa học của các ion trao đổi. Phương trình trao đổi tổng quát có dạng:( trang 143, [13]) mA + RmB ↔ RmA + mB ( trang 37, [19]). Quá trình trao đổi ion có thể tiến hành qua một số giai đoạn sau: 1. Vận chuyển các ion A từ trong dòng chất lỏng đến mặt ngoài màng biên bao quanh hạt ionit. 2. Khuếch tán các hạt qua lớp biên. 3. Vận chuyển các ion qua bề mặt phân chia pha vào hạt nhựa. 4. Khuếch tán ion A vào trong hạt đến bề mặt phân chia pha. 5. Phản ứng trao đổi ion A và B. 6. Khuếch