Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
PHẦN III: CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ
NƯỚC Ô NHIỄM Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
31

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Trong thành phần nước ô nhiễm có chứa nhiều loại tạp chất nhiễm bẩn có
tính chất khác nhau: từ các loại chất không tan, đến các chất ít tan và những
hợp chất tan trong nước. Xử lý nước ô nhiễm là loại bỏ các tạp chất đó, làm
sạch nước và có thể đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa vào tái sử dụng. Để đạt
được những mục đích
đó chúng ta thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp
chất để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp ( trang 93, [15]).

Thông thường có các phương pháp xử lý sau:

Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học gồm các phương pháp sau:
_ Phương pháp hiếu khí.
_ Phương pháp kỵ khí.
_ Phương pháp thiếu khí.
Tùy điều kiện cụ thể như địa hình, tính chất và khối lượng nước thải, khí
hậu, mặt b
ằng nơi cần xử lý, kinh phí cho phép với công nghệ thích hợp, người
ta sẽ chọn một trong những phương pháp trên hay kết hợp với nhau ( trang 80,
[11]).
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
32

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Các phương pháp này có những ưu điểm sau:
_ Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ tương đối
rộng.
_ Hệ thống có thể tự điều chỉnh theo phổ các chất nhiễm bẩn và nồng
độ của chúng.
_ Thiết kế và trang thiết bị đơn giản.
Đồng thời chúng cũng có những nhược điể
m sau:
_ Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng khá tốn kém.
_ Phải có chế độ công nghệ làm sạch đồng bộ và hoàn chỉnh.
_ Các chất hữu cơ khó phân hủy cũng như các chất vô cơ có độc tính
ảnh hưởng đến thời gian và hiệu quả làm sạch. Các chất có độc tính tác động
đến quần thể sinh vật nói chung và trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất xử lý
của quá trình.
_ Có thể phải làm loãng nước thả
i có nồng độ chất bẩn cao, như vậy sẽ
làm tăng lượng nước thải và cần diện tích mặt bằng rộng.

vi sinh vật
H
2
O + CO
2
+ NH
3
.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
33

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào

Tổng cộng: Chất hữu cơ + O
2 H
2
O + CO
2
+ NH
3
+
…
Trong phương pháp hiếu khí amoniac cũng được loại bỏ bằng oxy
hóa nhờ vi sinh tự dưỡng ( quá trình nitrit hóa ).

2 NH
4

+
+ 2 O
2
Vi sinh
NO
3
-
+ 2 H
+
+ H
2
O +
Năng lượng.
( giảm pH )
Điều kiện thích hợp cho quá trình là: pH= 5,5 - 9,0, oxy hòa tan lớn hơn
hoặc bằng 0,5 mg/l, nhiệt độ 5-40
0
C.
b. Kỹ thuật xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí:
¾ Kỹ thuật bùn hoạt tính:
Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải đô thị và
công nghiệp. Theo cách này, nước thải được đưa ra bộ phận chắn rác, loại rác,
chất rắn được lắng, bùn được tiêu hủy và làm khô.
Một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính là phương pháp
“thông khí tăng cường” gần đây được sử dụng tại nhiều nước phát triển dưới
tên gọi là “mương oxy hóa”. Trong hệ thống này có thể bỏ qua các giai đọan
lắng bước một và tiêu hủy bùn. Tuy nhiên quá trình này lại cần biện pháp thông

). 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.
NO
3
-

vi sinh
NO
2
-
+ O
2

O
2

Chất hữu cơ
N
2
+ CO
2
+ H
2
O
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,

2 CH
2
(CH
2
)COOH
M.Suboxydans
CH
4
+ 2CH
3
COOH
+C
2
H
5
COOH + CO
2

+ 2 H
2
O + CO
2
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

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 đi
ều 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 ch
ứa 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
15000m
3
/ngày đêm. Hiệu quả bể lắng 60%.
• Bể lắng đứng:
Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ ( hoặc tiết diện vuông ) có đáy

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 mặ
t 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 li
ệu 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 ph
ải 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

+ H
+

⇒ Me
3+
+ 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: Al
2
(SO
4
)
3
.18 H
2
O, NH
4
Al(SO
4
)
2
.12 H
2

và
Al
2
(SO
4
)
3
theo tỉ lệ ( 10:1 )÷( 20:1 ). Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO
2
+ Al
2
(SO
4
)
3
+ 12 H
2
O ↔ 8 Al(OH)
3
↓ + 3
Na
2
SO
4
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.
Al
2

. 2 H
2
O, Fe
2
(SO
4
)
3
. 3 H
2
O, FeSO
4
. 7 H
2
O và
FeCl
3
cũng thường được dùng làm chất đông tụ ( trang 121, [13]).
Dùng FeCl
3
để loại photphat:
FeCl
3
+ 6 H
2
O + PO
4
3-
→ FePO
4

_ 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 H
2
S.
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
liề
u 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 củ

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 h
ạt 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
r
ộng 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 dị
ch:
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

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 ho
ạt 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 h
ợp 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 H
2
O và CO
2
không kinh tế. Thích hợp nhất là phân hủy chúng thành

i. 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 s
ẽ 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 trườ
ng 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 n

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 hấ
p 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 hi
ệu 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

Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
46

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
7. Chuyển ion B qua bề mặt phân chia pha đến mặt trong
màng biên.
8. Khuếch tán ion B qua màng.
9. Khuếch tán ion B vào trong dòng lỏng.
( trang 103, [11]).
• Các chất trao đổi ion (nhựa trao đổi ion ):
Các chất có khả năng trao đổi ion được gọi là các ionit. Tùy theo
loại trao đổi mà nhựa có tên là cationit hay anionit. Ngoài ra do khả năng trao
đổi với các ion H
+
hay có nhóm OH
-
mà nó sẽ có tính axit hay bazơ. Nhìn chung
cấu tạo của các chất trao đổi ion gồm hai phần: phần gốc và phần mang nhóm
ion được trao đổi.
Một số chất trao đổi ion: zeolic, silicagen, than đá,…( trang 37,
[3]).
II.8.
Thẩm thấu ngược:
Là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới một áp suất
cao hơn áp suất thẩm thấu ( trang 153, [13]).
• Cơ chế của quá trình:
Có nhiều cơ chế giải thích quá trình thẩm thấu ngược. Một trong
những cơ chế đó giải thích như sau: màng bán thấm không có khả năng hòa
tan. Nếu như chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hoặc lớn hơn
một n

_ Cả siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất,
động lực của quá trình và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua, giữ
lại một số cấu tử khác.
_ Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được
sử dụng để tách dung dịch có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm
thấu nhỏ ( như vi khuẩn, tinh bột, protêin,
đất sét,…). Còn thẩm thấu ngược
thường được sử dụng để khử các vật liệu có khối lượng phân tử thấp và có áp
suất thẩm thấu cao.
_ Siêu lọc thường được sử dụng để khử đất sét, vi sinh vật, các
chất thực vật, tách nước cho bùn .
_ Cơ chế của quá trình siêu lọc hoàn toàn khác so với cơ chế của
quá trình thẩm thấu ngược. Chất tan bị giữ trên màng lọc vì kích thướ
c phân tử
của chúng lớn hơn đường kính lỗ xốp hoặc do ma sát phân tử với thành lỗ xốp
của màng. Quá trình này phức tạp hơn nhiều.
Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm
đặc và phân tách các chất hòa tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Ví dụ theo
sơ đồ dưới đây, thì sau quá trình siêu lọc ta nhận được phần đậm đặc chứa các
chất hữ
u cơ, còn trong quá trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc
của các chất vô cơ và nước sạch.

Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
48

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào

các axit, lignin từ nước thải của sản xuất giấy, crôm từ nước thải của mạ điện (
trang 161-162, [13]).
II.11.
Các phương pháp điện hóa :
Người ta sử dụng quá trình oxy hóa cực anot và khử của catot,
đông tụ điện,…để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán lớn.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
49

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dòng
điện một chiều đi qua nước thải.
_ Các phương pháp điện hóa cho phép lấy từ nước thải các sản
phẩm có giá trị bằng các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, tự động hóa mà
không cần sử dụng các tác nhân hóa học. Các phương pháp này còn được
dùng để xử lý nước thải chứ
a nhiều xyanua trong công nghệ mạ điện.
_ Nhược điểm chính của các phương pháp này là tiêu hao năng
lượng điện nặng lớn.
Tuy nhiên, việc làm sạch nước thải bằng các phương pháp này
có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục.
II.11.1.
Oxy hóa của anot và khử của catot:
_ Trong thùng điện phân, trên điện cực dương diễn ra quá trình
oxy hóa điện hóa ( các ion cho anot điện tử ), còn trên catot điện cực âm diễn ra
sự kết hợp các điện tử ( phản ứng khử ), ( trang 106, [11] ).
_ Các quá trình này được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi
các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, các amin, alcol, các alđêhit, hợp chất nitơ,
thuốc nhuộm azo, sunfit, mecaptan,…. Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các
chất trong nước thải bị

+ N
2
+
2H
2
O.
+ Quá trình phá hủy xyanua xảy ra do sự oxy hóa điện hóa ở anot
và oxy hóa bằng clo được giải phóng ở anot từ sự phân tách NaCl được mô tả
như sau :
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
50

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
Cl
-
- 2e → Cl
2
CN
-
+ Cl
2
+ 2OH
-
→ CNO
-
+ 2Cl
-
+
H
2

O
_ Các ion sunfit ở pH=7 bị oxy hóa tới sunfit. Khi pH nhỏ hơn lưu
huỳnh có thể được tạo thành. Oxy hóa phenol khi có clorua trong nước ( khi
hàm lượng phenol không lớn ) xảy ra theo các phản ứng sau:
4 OH
-
- 4 e → 2 H
2
O + O
2
2 H
+
+ 2 e → H
2
2 Cl
-
- 2 e → Cl
2
Cl
2
+ H
2
O → HClO + HCl
HClO + OH
-
→ H
2
O + ClO
-
12 ClO

2+
, As
2+
và Cr
2+
. Quá trình khử của
catot đối với các kim loại nặng xảy ra như sau:
Me
n+
+ ne → Me
Ở đây các kim loại bám trên catot và có thể thu hồi chúng.
_ Phản ứng khử hợp chất Crom:
Cr
2
O
7
2-
+ 14 H
+
+ 12e → 2 Cr + 7 H
2
O
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
51

Một số phương pháp xử lý nước ô nhiễm Phan Anh Đào
_ Để xử lý nước thải chứa một số, kim loại nặng, người ta tiến
hành quá trình làm sạch nước thải khỏi các ion Pb
2+
, Cd

4
NO
2
→ N
2
+ 2 H
2
O ( trang 162-165,
[13] ).
II.11.2.
Tuyển nổi điện:
Trong quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp này, việc
tách các hạt lơ lửng là nhờ các bọt khí tạo thành trong điện phân nước. Ở anot
là nhờ các bóng khí oxy, còn ở catot là hyđro. Khi sử dụng các điện cực tan (
sắt hoặc nhôm ) thì ở catot sẽ diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Kết quả là sẽ
có các cation ( sắt hoặc nhôm ) chuyển vào nước cùng với nhóm hyđroxyl tạo
thành hyđroxit là những chất keo tụ phổ biến trong thực t
ế xử lý nước thải. Do
đó, không gian các điện cực sẽ đồng thời diễn ra quá trình tạo bông keo tụ và
tạo bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng như quá trình keo tụ
chất bẩn, quá trình hấp phụ, dính kết,…, diễn ra mạnh, hiệu suất tuyển nổi cao
hơn ( trang 78-79, [10] ).
II.11.3.
Đông tụ điện:
Để làm sạch nước thải công nghiệp chứa các tạp chất phân tán
trong nước có độ bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử
dụng điện cực bằng Al. Dưới tác dụng của dòng điện xảy ra quá trình hòa tan
các điện cực, dẫn đến các cation nhôm chuyển vào nước gặp nhóm hydrôxyl
tạo thành hydrôxit của các kim loại đó ở dạng bông và quá trình đông tụ xảy ra
mãnh liệt.

còn xí nghiệp g
ần đó có nước thải là kiềm: Cả hai loại nước thải này đều không
chứa các cấu tử gây ô nhiễm khác ( trang 169, [13]).
_ Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học:
Để trung hòa nước axit , có thể sử dụng các tác nhân hóa học như
NaOH, KOH, Na
2
CO
3
, nước amoniac NH
4
OH, CaCO
3,
MgCO
3
, đolomit (
CaCO
3
. MgCO
3
) và xi măng. Tác nhân rẻ nhất là sữa vôi 5 đến 10% Ca(OH)
2
,
tiếp
đó là sođa và NaOH ở dạng phế thải . Đôi khi người ta sử dụng các chất
thải khác nhau của sản xuất để trung hòa nước thải.
Để trung hòa nước thải kiềm người ta sử dụng các axit khác nhau
hoặc khí thải mang tính axit như CO
2
,SO

để trung hòa nước thải kiềm có nhiều ưu điểm với
việc dùng H
2
SO
4
hay HCl và cho phép giảm rất đáng kể chi phí cho quá trình
trung hòa. Do độ hòa tan CO
2
kém nên mức nguy hiểm do oxy hóa quá mức
các dung dịch được trung hòa cũng giảm xuống, các ion CO
3
2-
được tạo thành
có ứng dụng nhiều hơn so với ion SO
4
2-
, Cl
-
, ngoài ra tác động ăn mòn và độc
hại của ion CO
3
2-
trong nước nhỏ hơn các ion

SO
4
2-
, Cl
-
(trang 174,[13]).

hóa học, do đó oxy hóa hóa học chỉ được dùng để loại
các tạp chất gây nhiểm bẩn trong nước mà không thể tách bằng phương pháp
khác như khử xyanua hay hợp chất hòa tan của As (trang 175,[13]).
III.2.1. Oxy hóa bằng Clo :
Clo và các chất chứa Clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất,
thường được dùng để tách hydrosunfua, hydrosunfit, các hợp chất chứa
metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi chất thải.
Ví dụ: Quá trình tách xyanua ra khỏi nước thải được tiến hành ở môi
trường kiềm (pH = 9 ). Xyanua có thể b
ị oxy hóa tới N
2
và CO
2
theo phương
trình sau:
CN
-
+ 2 OH
-
+ Cl
2
→ CNO
-
+ 2Cl
-
+ H
2
O
2CNO
-

2
thể hiện rõ chức năng oxy hóa, còn
trong môi trường kiềm là chức năng khử. Trong môi trường axit, H
2
O
2
chuyển
Fe
2+
thành Fe
3+
, HNO
2
thành HNO
3
, SO
3
2-
thành SO
4
2-
, CN
-
bị oxy hóa trong
môi trường kiềm ( pH= 9÷12 ) thành CNO
-
.
Đề tài nghiên cứu khoa học Trang
54


4 Fe
2+
+ O
2
+ 2 H
2
O → 4 Fe
3+
+ 4 OH
-
Fe
3+
+ 3 H
2
O → Fe(OH)
3
↓ + 3 H
+

_ O
2
trong không khí còn được dùng để oxy hóa sunfua trong
nước thải của các nhà máy giấy, chế biến dầu mỏ và hóa dầu. Quá trình oxy
hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra như sau:
S
-2
→ S → S

3
+ MnO
2
+ H
2
SO
4
→ H
3
AsO
4
+
MnSO
4
+ H
2
O
Khi tăng nhiệt độ ( nhiệt độ tối ưu 70-80
0
) thì mức oxy hóa tăng.
Quá trình oxy hóa này thường được tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp
vật liệu MnO
2
hoặc trong thiết bị có khuấy trộn với vật liệu đó ( trang 178, [13] ).
III.2.5. Ozon hóa:
Oxy hóa bằng ozon cho phép các tạp chất nhiễm bẩn, màu, mùi vị
lạ đối với nước, hay có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ,
H
2
S, các hợp chất của As, chất hoạt động bề mặt, xyanua, chất nhuộm,