Quy Trình Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Hóa Học

Quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học là giải pháp được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp hiện nay nhờ khả năng loại bỏ nhanh các chất ô nhiễm, kim loại nặng và cặn lơ lửng. Phương pháp này sử dụng các loại hóa chất chuyên dụng để tạo phản ứng xử lý, giúp nâng cao hiệu quả làm sạch nước thải trước khi xả ra môi trường. Vậy quy trình xử lý nước thải bằng hóa học thường bao gồm những công đoạn nào?

Nội dung bài viết:

1. Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học là gì?

Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học là quá trình sử dụng các loại hóa chất để loại bỏ tạp chất, chất ô nhiễm, kim loại nặng hoặc điều chỉnh tính chất của nước thải trước khi xả ra môi trường. Dưới đây là một số phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học phổ biến:

1.1. Trung hòa nước thải

Trung hòa nước thải là quá trình điều chỉnh độ pH của nước thải về khoảng phù hợp thông qua việc bổ sung hóa chất có tính axit hoặc bazơ nhằm giảm tính axit hoặc tính kiềm của nước thải trước khi đưa sang các công đoạn xử lý tiếp theo hoặc xả thải ra môi trường.

Nguyên lý cơ bản của phương pháp trung hòa đó chính là phản ứng hóa học xảy ra giữa axit + kiềm, giữa muối + axit (hoặc kiềm) được gọi là các tác nhân trung hòa.

Các tác nhân trung hòa, bao gồm các chất sau:

Đối với nước thải chứa axit thì sử dụng NaOH, KOH, Na2CO3, NH4OH, CaCO3, MgCO3, vôi,…
Đối với nước thải chứa kiềm nên sử dụng H2SO4, HNO3, HCl, muối axit
Đối với nước thải nhiễm kim loại nặng thì sử dụng CaO, CaOH, Na2CO3, NaOH.

Trung hòa nước thải

Các tác nhân ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trung hòa:

Dựa vào lưu lượng nước thải
Dựa vào nồng độ axit hoặc kiềm trong nước thải
Nồng độ pH, nhiệt độ, nồng độ chất ô nhiễm

Các phương pháp trung hòa:

Trộn lẫn nước thải chứa axit hoặc nước thải chứa kiềm với nhau
Tiến hành bổ sung các chất hóa học có tính axit hoặc tính kiềm để trung hòa nước thải
Dùng các vật liệu lọc có tính kiềm hoặc axit để trung hòa nước thải
Dùng khí thải để trung hòa nước vừa giảm lượng khí gây ô nhiễm (đặc biệt khí CO2) vừa tiết kiệm chi phí đầu tư.

1.2. Phương pháp tạo kết tủa

Nước thải là một thành phần hỗn hợp, trong đó các kim loại nặng như Cu, Pb, Ni, Mg,… là một trong những chất cần được loại bỏ hoàn toàn. Hai quá trình kết tủa cơ bản bao gồm kết tủa cacbonate canxi và hydroxit.

Trong đó, mỗi kim loại sẽ thích hợp với từng nồng độ pH khác nhau; vì thế cần xác định nồng độ pH trong nước thải để quá trình kết tủa diễn ra thuận lợi hơn.

Cơ chế hoạt động: tiến hành thêm các hóa chất để các chất hòa tan hoặc chất rắn lơ lửng trong nước kết tủa và sau đó được xử lý qua quá trình lắng cặn.

Các loại hóa chất kết tủa thường dùng

Phèn nhôm

Phản ứng xảy ra: Al₂(SO₄)₃.18H₂O + 3Ca(HCO)₃ = 3CaSO₄ + 2Al(OH)₂ + 6CO₂ + 18H₂O

Sulfate sắt và vôi: sunfate không sử dụng riêng lẻ mà kết hợp trực tiếp với vôi để tạo phản ứng kết tủa.

Các phản ứng xảy ra:

FeSO₄ + Ca(HCO₃)₂ = 2Fe(HCO₃)2 + CaSO₄+ 2H₂O

Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)₃

Phương pháp kết tủa trong xử lý nước thải

Ferric chloride

Các phản ứng xảy ra:

FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

3H+ + 3HCO3- = 3H2CO3

Ferric choloride và vôi

Phản ứng xảy ra: FeCl3 + Ca(OH)2 = 3CaCl2 + 2Fe(OH)3

Ferric sunfate và vôi

Phản ứng xảy ra: Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Fe(OH)3

Hóa chất dùng để khử Photpho trong nước thải

Phèn nhôm

Phản ứng xảy ra: Al+3 + HnPO4(3-n) = AlPO4 + nH+

Ferric

Phản ứng xảy ra: Fe+3 + HnPO4(3-n) = FePO4 + nH+

1.3. Phương pháp oxy hóa khử

Oxy hóa - khử là xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học bằng cách trao đổi các ion trong nước thải. Một chất có khả năng làm mất eletron có chất oxy hóa mạnh, chất còn lại đóng vai trò là chất khử.

Phương pháp này chỉ được dùng khi không thể tách các tạp chất ô nhiễm ra khỏi nước thải mà cần đến sự hỗ trợ từ các tác nhân hóa học. Nhờ vậy mà nhiều chất độc hại được chuyển thành chất ít độc hại hơn.

Xử lý nước bằng phương pháp oxy hóa

Các chất thường sử dụng để oxy hóa: Cl2, O3, HCLO, NaClO, Ca(ClO), CaCl2.2H2O,…

Sử dụng Clo

Clo có đặc tính là chất oxy hóa mạnh, thường dùng để tách khí H2S, hydrosunfit, phenol,…

Quá trình phản ứng diễn ra:

Cl2 + H2O => HOCl + HCl

HOCl <-> H+ +OCl-

Các chất tham gia quá trình khử: FeSO4, H2SO4, SO2, NaHSO3,…

Phương pháp oxy hóa tiên tiến

Xử lý nước bằng phương pháp Ozone hóa

Ozone hóa có tính oxy hóa rất cao, dễ dàng nhường nguyên tử oxy cho các tạp chất hữu cơ. Ozone dùng để khử mùi, H2S, phenol, các chất tẩy, nhuộm,…

Hiện nay, có tới 70% các cơ sở, doanh nghiệp đều tiến hành thi công hệ thống xử lý nước thải đồng bộ phục vụ cho quá trình xử lý nước thải và đảm bảo đưa dự án đi vào hoạt động. Trong đó không thể thiếu xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học được ứng dụng liên tục trong việc xử lý các tạp chất gây ô nhiễm.

2. Quy trình xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

Tùy theo đặc tính nước thải và lưu lượng cần xử lý mà quy trình XLNT ở mỗi nơi có thể thay đổi, dưới đây là quy trình xử lý nước thải xi mạ bằng phương pháp hóa học kết hợp với phương pháp sinh học (thiếu khí - hiếu khí) tại một nhà máy mà Công ty Môi trường Hợp Nhất đã thực hiện:

Thu gom và tách rác thô: Nước thải đầu vào được dẫn qua song chắn rác để loại bỏ rác thô, cặn lớn, bao bì hoặc tạp chất nhằm bảo vệ thiết bị phía sau.
Bể điều hòa nước thải tổng hợp: Bể có chức năng thu gom và điều hòa lưu lượng cũng như nồng độ ô nhiễm của toàn bộ nước thải phát sinh, giúp hệ thống vận hành ổn định và tránh hiện tượng quá tải cục bộ.
Bể điều hòa nước thải xianua: Dùng để lưu chứa và ổn định nước thải chứa xianua trước khi xử lý, đồng thời giúp kiểm soát nồng độ độc chất nhằm đảm bảo hiệu quả cho các công đoạn xử lý hóa học tiếp theo.
Bể điều hòa nước thải niken: Có nhiệm vụ thu gom và điều hòa nước thải chứa kim loại niken, ổn định lưu lượng và nồng độ trước khi tiến hành phản ứng kết tủa kim loại nặng.
Bể điều hòa nước thải tiền xử lý: Giúp cân bằng lưu lượng và chất lượng nước thải trước khi đưa vào cụm xử lý hóa lý, hạn chế biến động tải lượng ô nhiễm.
Bể lắng nước thải niken: Sau quá trình phản ứng hóa học, nước thải được đưa vào bể lắng để tách các bông cặn chứa niken ra khỏi nước, giúp giảm hàm lượng kim loại nặng trong nước thải.
Bể axit hạ pH: Tại đây, hóa chất axit được châm vào để điều chỉnh pH của nước thải về mức phù hợp cho quá trình oxy hóa hoặc phản ứng Fenton phía sau.
Bể chứa sắt II: Bể dùng để lưu trữ dung dịch sắt II (FeSO₄), đây là hóa chất quan trọng trong quá trình phản ứng Fenton nhằm tạo gốc hydroxyl có khả năng oxy hóa mạnh.
Bể Fenton: Diễn ra quá trình oxy hóa nâng cao bằng phản ứng giữa Fe²⁺ và H₂O₂ nhằm phân hủy các hợp chất hữu cơ khó xử lý, màu và chất độc hại trong nước thải.
Bể phản ứng tiền xử lý: Hóa chất keo tụ, tạo bông hoặc trung hòa được châm vào để xử lý sơ bộ nước thải, loại bỏ cặn lơ lửng và giảm tải ô nhiễm trước giai đoạn sinh học.
Bể lắng tiền xử lý: Có chức năng tách các bông cặn phát sinh sau quá trình phản ứng hóa lý, giúp giảm SS và COD trước khi nước thải đi vào các công đoạn tiếp theo.
Bể phản ứng cấp 1 nước thải tiền xử lý: Nhằm trung hòa hoặc kết tủa các chất ô nhiễm, hỗ trợ nâng cao hiệu quả xử lý tổng thể.
Bể lắng 1 nước thải tổng hợp: Nước thải sau phản ứng cấp 1 được đưa qua bể lắng để tách bùn cặn và các chất kết tủa ra khỏi nước.
Bể phản ứng cấp 2 nước thải tiền xử lý: Tiếp tục bổ sung hóa chất nhằm xử lý triệt để các thành phần ô nhiễm còn lại như kim loại nặng, màu hoặc chất hữu cơ khó phân hủy.
Bể lắng 2 nước thải tổng hợp: Có nhiệm vụ lắng tách bông cặn phát sinh sau phản ứng cấp 2, đảm bảo nước thải đạt điều kiện phù hợp để chuyển sang xử lý sinh học.
Bể thiếu khí: Tại đây diễn ra quá trình khử nitrat nhờ hoạt động của vi sinh vật thiếu khí, giúp loại bỏ nitơ trong nước thải và hạn chế hiện tượng phú dưỡng.
Bể hiếu khí: Không khí được cấp liên tục để cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất hữu cơ hòa tan, giảm BOD, COD và amoni trong nước thải.
Bể lắng sinh học: Hỗn hợp nước và bùn vi sinh sau bể hiếu khí được dẫn qua bể lắng để tách bùn sinh học ra khỏi nước sạch. Một phần bùn được tuần hoàn lại hệ thống.
Bể trung gian: Có chức năng lưu chứa tạm thời nước sau xử lý sinh học nhằm ổn định lưu lượng trước khi đưa qua công đoạn lọc hoàn thiện.
Bồn lọc áp lực: Nước thải được lọc qua các lớp vật liệu như cát, sỏi, than hoạt tính nhằm loại bỏ cặn nhỏ, màu, mùi và tạp chất còn sót lại trước khi xả thải.
Bể chứa bùn tổng hợp: Thu gom toàn bộ lượng bùn phát sinh từ các công đoạn xử lý hóa lý và sinh học trước khi đưa sang hệ thống ép bùn hoặc xử lý bùn.
Bể chứa bùn niken: Dùng để lưu chứa riêng phần bùn chứa kim loại nặng niken nhằm phục vụ quá trình quản lý và xử lý chất thải nguy hại theo quy định môi trường.

Phương pháp xử lý nước thải bằng hóa học thường được ứng dụng trong các ngành xi mạ, dệt nhuộm, sản xuất hóa chất, nước thải chứa kim loại nặng hoặc nước thải có độ ô nhiễm cao nhờ khả năng xử lý nhanh và hiệu quả nhiều loại chất ô nhiễm khác nhau.

Trên đây là một số thông tin về xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học. Quý Doanh nghiệp đang có nhu cầu tư vấn, thiết kế, thi công và lắp đăjt hệ thống xử lý nước thải xin vui lòng liên hệ trực tiếp qua số Hotline: 0938.857.768 để được hỗ trợ tư vấn thông tin cụ thể hơn.

Xem thêm: