Các phương pháp Oxy hóa trong xử lý nước thải

Phương pháp oxy hóa bằng oxy trong không khí được ứng dụng rộng rãi để xử lý sunfua trong nước thải của một số ngành công nghiệp như nhà máy giấy xenlulo, công nghiệp chế biến dầu mỏ, lọc hóa dầu,….Bên cạnh đó, các phương pháp oxy hóa tiên tiến và phương pháp oxy hóa điện hóa cũng được ứng dụng rộng rãi. Mời Quý bạn đọc cùng Hợp Nhất lần lượt tìm hiểu từng phương pháp cụ thể qua bài viết bên dưới nhé.

1. Phương pháp oxy hóa bằng oxy trong không khí

Dưới đây là nội dung cơ bản về phương pháp oxy hóa bằng oxy trong không khí

1.1. Quá trình oxy hóa bằng oxy trong không khí

Quá trình oxy hóa hidrosunfua (HS-)và sunfua lưu huỳnh (S2-) xảy ra qua nhiều giai đoạn nối tiếp nhau:

S2- --- > S --- > S12O62---- > S2O32- ---> SO3- --- >SO4-

Trong quá trình oxy hóa, hóa trị của lưu huỳnh thay đổi từ -2 đến +6.

Khi oxy hóa hydro sunfua và sunfat thành thiosunfat, pH của dung dịch giảm và khi oxy hóa sunfua thành sunfit và sunfat, pH hầu như không thay đổi.

Khi tăng nhiệt độ và áp suất, tốc độ phản ứng và mức độ oxy hóa sunfua và hidrosunfua sẽ tăng. Theo lý thuyết thì để oxy hóa 1g sunfua cần 1g oxy.

1.2. Sơ đồ nguyên lý công nghệ oxy hóa sunfua bằng oxy trong không khí

Theo đó, nguyên lý oxy hóa sunfua bằng oxy trong không khí diễn ra như sau:

• Đầu tiên, nước thải công nghiệp chứa sunfua được dẫn vào bể tiếp nhận nước thải. Sau đó máy bơm sẽ bơm nước thải đến thiết bị trao đổi nhiệt và đến tháp oxy hóa. Không khí được cung cấp từ dưới lên tháp oxy hóa.
• Tiếp theo, nước thải chứa sunfua sau oxy hóa được dẫn qua thiết bị làm lạnh và theo đường ống đến các công trình xử lý tiếp theo.

2. Phương pháp oxy hóa tiên tiến

Ngày nay, người ta thường nói đến những phương pháp xử lý nước thải bằng AOPs (Advanced Oxidation Process), gọi là quá trình oxy hóa tiên tiến. Phương pháp này nhằm sử dụng những loại hóa chất có khả năng oxy hóa mạnh như: TiO2, O3, H2O2 hoặc kết hợp chúng với nhau để xử lý nước thải. Đặc điểm của những chất oxy hóa mạnh này là điều kiện phản ứng cụ thể, sẽ sinh ra gốc OH- tự do, có khả năng phân hủy những chất hữu cơ có cấu trúc bền vững.

Quá trình oxy hóa bằng O3 + H2O2

Các điều kiện của phản ứng oxy hóa bằng O3 + H2O2 cũng tương tự như quá trình ozon hóa. Tác nhân O3 + H2O2 có khả năng tạo ra gốc OH* nhiều hơn so với ozone  hóa vì vậy đẩy mạnh quá trình phản ứng. Theo tài liệu thu thập thì khi sử dụng tác nhân O3 + H2O2 phản ứng sẽ nhanh hơn và mạnh hơn khoảng 2 lần so với chỉ sử dụng ozon, điều kiện pH tối ưu khoảng 7,5 – 8, tỷ lệ O3 + H2O2 là 2 : 1 tính theo mol. Các phản ứng của quá trình oxy hóa bằng O3 + H2O2 được trình bày dưới đây:

2O3 + H2O2 --- >2HO* + 3O2

Công trình nghiên cứu sử dụng H2O2 kết hợp Ozone đối với nước thải sản xuất nước hoa quả cannery sau xử lý UASB đã đưa ra kết luận: mặc dù sau xử lý UASB, hàm lượng COD đã giảm xuống còn 315 – 450mg/l, tuy nhiên cần phải áp dụng công trình xử lý kết hợp ozone với H2O2 mới đạt được hàm lượng COD giảm xuống nhỏ hơn 75mg/l.

Ở nước ta, trong một số năm gần đây tại Viện Công nghệ Môi trường, Viện Khoa học – Công nghệ Việt Nam và Khoa Dệt, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm và đã bước đầu đạt được một số kết quả. Gần đây, năm 2012, quá trình ozon hóa, quá trình fenton (Oxy hóa bằng H2O2 kết hợp Fe2+) và quá trình peroxon (oxy hóa bằng ozon kết hợp H2O2) đã được nghiên cứu để xử lý nước thải dệt nhuộm và đạt được kết quả bước đầu khả quan.

3. Phương pháp oxy hóa điện hóa

- Phương pháp oxy hóa điện hóa được dùng để xử lý nước thải với mục đích phân hủy (khử độc) các chất độc trong nước thải hoặc thu hồi cặn quý (kim loại quý) trên các điện cực anot.

- Phương pháp này được sử dụng để xử lý nước thải chứa kim loại nặng như: niken, bạc, đồng,…

- Chẳng hạn trên cực catot có thể thu hồi được đồng (60 – 70%) trong nước thải chứa các hợp chất đồng xyanua bằng cách oxy hóa  điện hóa.

- Điện phân các dung dịch chứa sắt sunfat và axit sunfuric tự do bằng màng trao đổi ion sẽ phục hồi tới 80 – 90% axit sunfuric và thu được bột sắn với lưu lượng 20 – 50 kg/m3 dung dịch.

- Nếu xử lý bằng phương pháp điện phân, nước hoàn toàn có thể dùng lại để chuẩn bị các dung dịch công nghệ, và dung dịch axit sunfuric có thể dùng lại cho quá trình điện phân sau.

Trên đây là một số phương pháp oxy hóa đã và đang được ứng dụng trong xử lý các loại nước thải có đặc tính khác nhau. Bài viết hy vọng là nguồn tham khảo bổ ích đến Quý bạn đọc và để tìm hiểu thêm các phương pháp xử lý nước thải khác, Quý bạn đọc có thể để lại câu hỏi hoặc đóng góp ý kiến nội dung bài viết. Công ty xử lý nước thải Hợp Nhất luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn. Xin cảm ơn!

Có thể bạn quan tâm: Phương pháp Pemanga kali trong xử lý nước