Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Ví dụ: oxy hóa Fe
2+
, Mn
2+
tạo thành kết tủa hyđroxit hay đioxit
permanganat không tan:
2 FeSO
4
+ H
2
SO
4
+ O
3
→ Fe
2
(SO
4
)
3
+ H
2
O +
O
2
MnSO
4
+ O
3
+ 2 H

3
trong môi trường kiềm như sau:
NH
3
+ 4

O
3
→ NO
3
-
+ 4 O
2
+ H
2
O + H
+
III.2.6. Làm sạch bằng khử:
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý các hợp chất
thủy ngân, crom, asen. Trong phương pháp này, hợp chất thủy ngân vô cơ
được khử đến thủy ngân kim loại và tách ra khỏi nước nhờ lắng, lọc hoặc keo
tụ. Các hợp chất thủy ngân đầu tiên được oxy hóa phân hủy, sau đó các cation
thủy ngân được khử đến kim loại. Để khử thủy ngân và các hợp chất của chúng
có thể dùng sunfat sắt, hydroxit natri, bột sắt, H
2
S, bột nhôm,…
Phương pháp phổ biến để khử asen là cho nó lắng dưới dạng các
hợp chất khó tan, còn các hợp chất chứa crom hóa trị 6 người ta khử nó đến
crom hóa trị 3 và cho nó lắng dưới dạng hydroxit trong môi trường kiềm. Chất
khử có thể là than hoạt tính, sunfat sắt, bisunfat natri, hydro, dioxit lưu huỳnh,

3+
+ 3OH
- → Cr(OH)
3
Sử dụng sunfat sắt sẽ thu được kết quả tốt.
Trong môi trường axit:
2 CrO
3
+ 6 FeSO
4
+ 6 H
2
SO
4
→ 3 Fe
2
(SO
4
)
3
+ Cr
2
(SO
4
)
3


2-
.
III.3. Loại các ion kim loại nặng:
Các ion kim loại nặng như thuỷ ngân, crom, cadimi, kẽm, chì,
đồng, niken, asen được loại ra khỏi nước thải bằng phương pháp hoá học. Bản
chất của phương pháp này là chuyển các chất tan trong nước thành không tan,
bằng cách thêm tác chất vào và tách chúng ra dưới dạng kết tủa.
Chất phản ứng dùng là hydroxit canxi và natri, cacbonat natri, sulfit
natri, các chất thải khác nhau như xỉ sắt – crom chứa: CaO – 51,3%, MgO –
9,2%, SiO
2
– 27,4%, Cr
2
O
3
– 4,13%, Al
2
O
3
– 7,2%, FeO – 0,73%.
a. Xử lý hợp chất thuỷ ngân:
Nước thải bị ô nhiễm thuỷ ngân và các hợp chất thuỷ ngân được
tạo thành trong sản xuất clo, NaOH, trong các quá trình điện phân dùng điện
cực thuỷ ngân, do sản xuất thuỷ ngân, điều chế thuốc nhuộm, các hidrocacbon,
do sử dụng thủy ngân làm chất xúc tác. Thuỷ ngân trong nước có thể tồn tại ở
dạng kim loại, các hợp chất vô cơ: oxit, clorua, sunfat, sunfua, nitrat, xianua (
Hg(CN)
2
), thioxanat ( Hg(NCS)
2

2
O, FeSO
4
.
7H
2
O…
Các hợp chất thuỷ ngân trước tiên bị phân huỷ bằng oxy hoá (
bằng khí clo ), sau khi loại clo dư, cation thuỷ ngân được khử đến Hg kim loại
hoặc chuyển sang dạng sunfua khí, rồi loại cặn.
b. Xử lý các hợp chất kẽm, đồng, niken, chì, cadimi, coban:
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
57
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Muối các kim loại này, hoá chất chứa trong nước thải tuyển
quặng, luyện kim, chế tạo máy, chế biến kim loại, hoá chất, dược phẩm, chế
biến sơn, dệt…
Xử lý nước thải chứa muối kẽm bằng natri hydroxit:
Zn
2+
+ OH
-
→ Zn(OH)
2
Khi pH= 5,4 hydroxit kẽm bắt đầu lắng. Khi pH= 10,5 bắt đầu tan
các hydroxit kẽm lưỡng tính. Do đó, quá trình xử lý cần tiến hành với pH= 8-9.
Khi sử dụng sođa ta có phản ứng:
2 ZnCl
2
+ 2 Na

+ CO
3
2-
→ (CuOH)
2
CO
3
↓
Có thể dùng feroxianua kali để tách đồng và các ion kim loại nặng
ra khỏi nước. Để loại đồng và cadimi cho nước thải tiếp xúc với SO
2
hoặc các
sunfit và bột kim loại như kẽm, sắt. Khi đó kim loại khử sunfit thành sunfua,
cùng với kim loại nặng hình thành sunfua khó tan.
Xử lý niken bằng hydroxit, cacbonat:
Ni
2+
+ 2 OH
-
→ Ni(OH)
2
↓
2 Ni
2+
+ 2 OH
-
+ CO
3
2-
→ (NiOH)

2
CO
3
↓
Pb
2+
+ CO
3
2-
→ PbCO
3
↓
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
58
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Hydroxit chì bắt đầu lắng ở pH= 6.
Xử lý coban và cadimi trong nước thải bằng sữa vôi đạt kết quả tối
đa. Nước thải có thể chứa nhiều kim loại khác nhau, chúng thường được loại
đồng thời bằng canxi hydroxit. Lắng đồng thời vài kim loại khác nhau có hiệu
quả tốt hơn so với khi lắng từng kim loại do hình thành tinh thể hỗn hợp và hấp
phụ kim loại trên bề m
ặt pha rắn.
Xử lý nước thải bằng kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng
đến đại lượng thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Khi độ sạch yêu cầu cao
hơn thì phương pháp này không đáp ứng. Để làm sạch hơn xử lý nước thải
bằng sunfua natri, vì độ hoà tan của các sunfua kim loại thấp hơn của các
hidroxit và cacbonat rất nhiều. Quá trình lắng sunfua diễn ra khi pH thấp hơn so
với khi l
ắng hydroxit và cacbonat. Để loại kim loại cũng có thể sử dụng pirit hạt
hoặc bột, sunfua các kim loại không độc.

năm trước đây. Loài thực vật này có khả năng chứa được tới 22g asen/kg thân
cây, đồng thời có khả năng sinh trưởng rất nhanh và khỏe mạnh.
Trên những vùng đất không bị ô nhiễm, hàm lượng asen trong
dương xỉ thay đổi từ 11,8-64 phần triệu. Tuy nhiên, những cây dương xỉ mọc
trong vùng đất ô nhiễm tại miền Trung Florida l
ại có nồng độ cao từ 1.442-7.526
phần triệu. Asen tập trung phần lớn trên những chiếc lá xanh dạng dải hay lá
hình lược của dương xỉ.
Dương xỉ diều hâu xuất xứ từ châu Phi, châu Á và Australia. Hiện
nay chúng đã thích nghi được với các vùng đất ấm hơn ở châu Mỹ.
Ông Mark Elless thuộc Công ty Hệ thống Edenspace cùng các
đồng sự đã phân tích một thử nghiệm công dụng của loại dương xỉ này bằng
cách đ
o đạc thời gian và lượng asen mà chúng hút được. Kết quả là trong 24
giờ, loại cây này đã giảm được tới 200 microgram asen trong mỗi lít nước.
Những cây này có thể được sử dụng nhiều lần.
Không giống như một số phương pháp loại bỏ asen khác, phương
pháp lọc sinh học này không tạo ra các chất thải hóa học giàu asen khó xử lý.
Thay vào đó, chất nhựa được ép ra từ thân cây dương xỉ này có ¾ là asen, có
thể chiết xuất ra để dùng trong công nghi
ệp.
Ông Andrew Maharg, một chuyên gia nghiên cứu về khả năng hấp
thụ chất asen của cây cối tại Đại học Aberdeen (Anh) cho rằng "đây là một công
nghệ thú vị". Nhưng ông cho rằng công nghệ này sẽ có tác dụng tốt nhất nếu
được sử dụng để lọc nước với quy mô nhỏ tại các nước đang phát triển.
Nguồn nước sinh hoạt và tưới tiêu được lấy từ tầng nước ngầ
m bị
nhiễm độc asen hiện đang là một mối đe dọa sức khỏe lớn tại Bangladesh và
Ấn Độ. Khi nguồn nước bị nhiễm độc này được dùng để tưới tiêu, chất độc sẽ
theo nước nhiễm vào ngũ cốc, hoa màu. Theo ước tính, có khoảng ba nghìn

3+
+ 4 OH
-

Fe
3+
+ 3 H
2
O → Fe(OH)
3
↓
+ 3 H
+
Nếu trong nước có ion bicacbonat:
4 Fe
2+
+ 8 HCO
3
-
+ O
2
+ 2 H
2
O → 4 Fe(OH)
3

↓
+
8 CO
2

3
)
2
+ KMnO
4
+ 2 H
2
O → 3 Fe(OH)
3

↓
+ 5 CO
2
+ MnO2
+ KHCO
3

Nếu sắt ở dạng các hợp chất hữu cơ hoặc keo thì ta ứng dụng
phương pháp ozon hoá.
e. Xử lý các hợp chất mangan:
Các hợp chất mangan chứa trong nước thải nhà máy luyện kim,
chế tạo máy và hoá chất. Khi nồng độ mangan lớn hơn 0,05 mg/l nước có màu
tối. Loại mangan ra khỏi nước có thể ứng dụng các phương pháp sau:
_ Xử lý bằng permanganat kali.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
61
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_ Sục khí với sự vôi hoá.
_ Lọc nước qua cát mangan hoặc cation mangan.
_ Ozon hoá, clo hoá hoặc oxy hoá bằng dioxit clo.

IV. Phương pháp hóa sinh:
Phương pháp hóa sinh xử lí nước thải dựa trên khả năng của vi sinh sử
dụng đối với các chất này làm chất dinh dưỡng trong hoạt động sống - các chất
hữu cơ đối với vi sinh là nguồn cacbon. Phương pháp vi sinh được ứng dụng
để loại các chất hữu cơ hoà tan và một số hữu cơ ra khỏi nước thải sinh hoạt
và nước thải công nghiệp.
Khi tiếp xúc với các chất hữu c
ơ vi sinh phân huỷ chúng một phần thành
nước, khí cacbonic, ion nitric và ion sulfat…. Phần khác tạo thành khối sinh học.
Sự phân hủy chất hữu cơ được gọi là oxy hóa sinh học.
Có hai phương pháp xử lý sinh hóa là hiếu khí và yếm khí. Phương pháp
hiếu khí dựa vào việc sử dụng nhóm vi sinh hiếu khí, đối với hoạt động của của
chúng cần có dòng oxy cố định và nhiệt độ 20 – 40
0
C. Khi thay đổi chế độ oxy
và nhiệt độ thì thành phần và khối lượng vi sinh thay đổi. Trong xử lý hiếu khí
các vi sinh được cất trong bùn hoạt tính hoặc trong màng sinh học. Các phương
pháp yếm khí diễn ra không cần oxy, chúng được ứng dụng chủ yếu để khử
chất cặn độc.
Bùn hoạt tính là hệ keo vô định hình, khi pH = 4 – 9 thì nó có điện tích
âm. Thành phần bùn hoạt tính của hệ thống xử lý nước thải nhà máy than cốc
có công thức C
97
H
199
O
53
N
28
S

.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
62
Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Chất khô của bùn hoạt tính chứa 70 – 90% hữu cơ và 10 – 30% vô cơ.
Chất nền trong bùn hoạt tính có thể đến 90% là phần chất rắn của rêu tảo và
các phần rắn khác nhau.
IV.1.
Xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên:
Các quá trình xử lý sinh học có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên và
trong các công trình nhân tạo. Trong điều kiện tự nhiên việc xử lý xảy ra trên
các cánh đồng tưới, cánh đồng lọc và các ao sinh học. Các công trình nhân tạo
là các bể thông khí (aerotank) và các thiết bị lọc sinh học. Kiểu công trình xử lý
được chọn phụ thuộc vào vị trí nhà máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp nước, thể
tích nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thành phần và nồ
ng độ chất ô nhiễm.
Trong các công trình nhân tạo, các quá trình xử lý xảy ra lớn hơn trong điều
kiện tự nhiên.
a) Cánh đồng tưới:
Đó là khu đất được chuẩn bị riêng biệt để sử dụng đồng thời hai
mục đích: Xử lý nước thải và gieo trồng. Xử lý nước thải trong điều kiện tự
nhiên diễn ra dưới tác dụng của hệ vi thực vật dưới đất, mặ
t trời, không khí và
dưới ảnh hưởng của thực vật.
Trong đất, cánh đồng tưới có vi khuẩn, men, nấm, rêu tảo, động vật
nguyên sinh và động vật không xương sống. Nước thải chứa chủ yếu là vi
khuẩn. Trong lớp đất tích cực xuất hiện sự tương tác phức tạp của các vi sinh
vật có bậc cạnh tranh.
Số lượng vi sinh vật trong cánh đồng tưới phụ thuộc vào thời tiết
trong năm. Vào mùa đông, số lượng vi sinh vật nhỏ hơn rất nhiều so với mùa

ại: ao thông khí tự nhiên và ao nhân tạo. Ao thông khí tự nhiên không
sâu (0,5 – 1m) được sưởi nóng bằng mặt trời và các vi sinh vật nước. Để hoạt
động bình thường cần phải đạt pH tối ưu và nhiệt độ không thấp hơn 6
o
C. Kích
thước ao phải bảo đảm thời gian lưu cần thiết của nước thải và vận tốc oxy hóa
được đánh giá theo BOD của chất phân huỷ chậm nhất.
IV.2.
Xử lý nước thải trong công trình nhân tạo:
Việc xử lý nước thải trong điều kiện nhân tạo được tiến hành trong bể
thông khí (aerotank) hoặc thiết bị sinh học.
a) Xử lý trong bể thông khí:
Aerotank là bể chứa bằng beton cốt sắt được thông khí. Quá trình
xử lý trong aerotank diễn ra theo dòng nước thải được sục khí và trộn với bùn
hoạt tính.
Nước thải được đưa vào bể lắng, để tăng cường sự lắng các hạt lơ
lửng có th
ể đưa vào một phần bùn hoạt tính, sau đó nước trong đi vào bể ổn
định - thông khí sơ bộ, đưa thêm vào đây một phần bùn hoạt tính từ bể lắng
đợt II. Ở đây nước thải được sục khí trong 15 – 20 phút. Trong trường hợp cần
thiết có thể đưa thêm chất dinh dưỡng vào bể này. Từ bể ổn định nước thải
được đưa vào bể aerotank, trong đó bùn hoạt tính được tuần hoàn t
ừ ngăn.
Các quá trình sinh học được xảy ra trong aerotank được chia thành
2 giai đoạn:
1. Hấp thụ các chất hữu cơ trên bề mặt bùn hoạt tính và khoáng
hoá các chất dễ bị oxy hoá với sự tiêu thụ mãnh liệt oxy.
2. Oxy hóa bổ sung các chất khó bị oxy hóa, tái sinh bùn hoạt tính.
Ở giai đoạn này oxy hóa tiêu thụ chậm.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang