xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học

BÁO CÁO THỰC TẬP
Đề tài
Xử lý nước thải bằng phương
pháp hóa học
1
MỤC LỤC
BÁO CÁO THỰC TẬP 1
Đề tài 1
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 1
MỤC LỤC 2
LỜI MỞ ĐẦU
Nước là nguồn tài nguyên quý giá và cần được bảo vệ. Ngày nay, hoạt động công
nghiệp đang diễn ra mạnh mẽ và nhanh chóng, dân số gia tăng … làm tăng nguy
cơ ô nhiễm môi trường và đặc biệt là nuồn tài nguyên nước. Do đó, cần bảo vệ, sử
dụng hợp lý nguồn nước hiện có. Phương pháp xử lý cuối đường ống vẫn là
phương pháp được nhiều doanh nghiệp chấp nhận. Có nhiều phương pháp xử lý
nước trong đó có phương pháp hóa học.
Phương pháp hóa học làm sạch nguồn nước bao gồm trung hóa, oxy hoá-khử và
kết tủa. Tất cả đều liên quan đến tác chất do đó chi phí lớn.Vì thế phương pháp này
để loại các chất hòa tan và trong hệ thống cấp nước khép kín.
2
NỘI DUNG
A- Xử lý nước bằng phương pháp trung hòa
Mục đích: nước thải chứa các axit vô cơ hay kiềm như nước thải của nhiều lĩnh vực
thì cần trung hòa để đưa độ pH của dung dịch nước thải về pH 6.5-8.5. Việc lựa chọn
các chất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải
Việc lựa chọn phương pháp trung hòa tùy vào thể tích và nồng độ nước thải
1. Trung hòa bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải kiềm
Ứng dụng: sử dụng khi trên KCN có nước thải của 1 số nhà máy chứa axit và một số
nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh
khuấy hoặc không có cánh khuấy ( khuấy trộn bằng không khí ).

Ví dụ : xử lý nước thải xi mạ
3
2. Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải
Ứng dụng : trung hòa nước thải có tính axit.
Hóa chất sử dụng là : NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Tuy nhiên tác chất rẻ nhất là sữa
vôi Ca(OH)
2
5-10%. Đôi khi trung hòa người ta sử dụng các chất thải khác nhau.
Ví dụ : xử lý nước thải có axit sunfuaric người ta dùng xỉ của hợp kim sắt – crom,
luyên thép và luyện gang.
Tác chất được chọn phụ thuộc vào thành phần và nồng độ nước thải. Có 3 dạng nước
thải có tính axit:
- Nước thải có tính axit yếu : axit cacbonic
- Nước chứa axit mạnh và muối kim loại này dễ tan trong nước như : HCl, HNO
3
…
- Nước chứa axit mạnh nhưng muối khó tan trong nước như : H
2
SO
4
…
Khi trung hòa nước thải chứa axit sunfuric bằng sữa vôi dễ gây lắng cặn làm tắc
nghẽn thành ông , nên cần rửa chúng bằng nước sạch và cho thêm vào nước thải chất
làm mềm nước hoặc tăng vận tốc dòng nước.
Để trung hòa nước thải có tính kiềm người ta sử dụng các axit hoặc khí axit, ví dụ xử
lý nước thải nhà máy bia…
3. Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa
Vật liệu lọc : đá vôi, magiezit, đá hoa cương, đôlômit…Dùng thiết bị lọc đứng có kích
thước hạt CaCO
3

, hoặc đôlômit kích thước 30-80mm, chiều cao lớp lọc 0,85-1,2m,
4
vận tốc không được lớn hơn 5m/s và thời gian tiếp xúc không nhỏ hơn 10 phút.Vận
tốc trong thiết bị nằm ngang là 1-3 m/s.
4. Trung hòa nước thải chứa kiềm bằng cách dùng khí thải-khói từ lò đốt
Ứng dụng : để trung hòa nước thải chứa kiềm,có thể dùng khí thải chứa CO
2
,SO
2
…
Việc dùng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà tăng hiệu suất làm
sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại
Ưu điểm :
- Độ hòa tan CO
2
kém nên mức độ nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dd được
trung hòa cũng giảm xuống
- Tác động ăn mòn và độc hại nhỏ hơn ion khác
- Giảm chi phí cho quá trình trung hòa
Ví dụ : sử dụng khói lò hơi để trung hòa nước thải dệt nhuộm
CO
2
+ H
2
O + 2NaOH => Na
2
CO
3
+ 2H
2

O (pH~11)
Na
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O => 2NaHCO
3
(pH~8)
B- Xử lý nước bằng phương pháp oxy hóa
Mục đích : trong quá trình oxy hóa, các chất ô nhiễm độc hại chứa trong nước thải sẽ
chuyển thành chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước
Ưu điểm : làm sạch nước
Khuyết điểm : Phương pháp này yêu cầu chi phí hóa chất lớn, vì thế nó chỉ được ứng
dụng khi chất ô nhiễm không thể loại được bằng phương pháp khác. Ví dụ xử lý
xianua, hợp chất tan của Asen…
Chất oxy hóa mạnh nhất là flo nhưng tính ăn mòn mạnh nên không sử dụng trong thực
tế
Thế oxy hóa của một số chất oxy hóa
Chất oxy hóa Thế oxy hóa Chất oxy hóa Thế oxy hóa
F 3.0 KMnO
4
1.7
OH
-
2.8 ClO
2

1.5
O
3
2.1 Cl
2
1.4
H
2
O
2
1.8
5
Xử lý chất thải bằng chất oxy hóa
Chất oxy hóa Loại chất thải
Ozone -
Không khí (oxy khí
quyển)
Sulfite (SO
3
-2
), Sulfide (S
-2
), Fe
+2
Khí Chlor Sulfide, Mercaptans
Khí chlor và xút Cyanide (CN
-
)
Chloride dioxide Cyanide, thuốc trừ sâu (Diquat, Paraquat)
Hypochlorite natri Cyanide, chì

Hypochlorite canxi Cyanide
Permanganate kali Cyanide, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất hữu cơ có lưu
huỳnh, Rotenone, formaldehyde
Permanganate Mn
Hydrogen peroxide Phenol, cyanide, hợp chất lưu huỳnh, chì
Năng lực oxy hóa tương đối của các chất oxy hóa của các chất oxy hóa ( so với
Cl2)
Chất oxy hóa Năng lực oxy hóa Chất oxy hóa Năng lực oxy hóa
6
tương đối tương đối
F 2.23 HbrO 1.17
Gốc OH
-
2.06 Cl
2
O
2
1.15
Nguyên tử oxy 1.78 HClO 1.10
H
2
O
2
1.31 Cl
2
1.00
Gốc perhyroxyl 1.25 Br
2
0.80
MnO

4
-
1.24 I
2
0.54
1- Oxy hóa bằng Clo và các hợp chất của Clo
Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khi Clo tác dụng với nước tạo thành
axit hypoclorit (HOCl) có tác dụng diệt trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt
trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên
trong của tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.
Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau:
Hoặc có thể ở dạng phương trình phân ly:
Cl
2
+ H
2
O H
+
+ OCl
-
+ Cl
-
Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau:
Ca(OCl)
2
+ H
2
O CaO + 2HOCl
2HOCl 2H+ + 2OCl
-

Mật độ Clo : 3.17g/l dung dịch. Theo TCXD –33: 1985: Lượng Clo dư ở đầu mạng
lưới tối thiểu 0,5 mg/l
Theo TCXD –33: 1985:Lượng Clo dư ở cuối mạng lưới tối thiểu 0,05mg/l và không
lớn hơn mức có mùi khó chịu.
Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo
a- Phạm vi ứng dụng
Thiết bị dữ trữ clo lỏng phải được kiểm tra và đảm bảo tùy theo số lượng sản phẩm dữ
trữ, do vậy phải tôn trọng quy định hướng dẫn cho thiết bị đã phân loại.
7
Nước Javel ( hypoclorit natri ) đặc biệt được dùng khi có lý do an toàn dự trữ, ta có
thể dùng khí Clo. Hypoclorit canxi có một hàm lượng Clo hoạt tính rất cao và được
dùng trước hết ở vùng không có nguồn cấp khí Clo, cũng không có dung dịch hyporit
natri
b- Bể tiếp xúc
Thời gian tiếp xúc chủ yếu liên quan đến mục đích sử dụng, cần đạt tới 2h. Điều quan
trọng là trộn dung dịch chứa clo với nước xử lý nước một cách nhanh chóng và hoàn
hảo
Các bể tiếp xúc cần phải sắp xếp để tránh tất cả nối tắt dòng chảy do 1 phần nước
chảy qua bể quá nhanh không đủ tiếp xúc cần thiết nhỏ nhất
2- Oxy hóa bằng hydroperoxit
Hydroperoxit H
2
O
2
là một chất lỏng không màu và có thể trộn lẫn với nước ở bất kỳ tỉ
lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa
lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa…Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1 mg/l
Trong môi trường axit và kiềm,H
2
O

2
được phân hủy
2H
+
+ H
2
O
2
+ 2e  2H
2
O
2OH
-
+ H
2
O
2
+ 2e  H
2
O + 2O
2-
Trong môi trường axit, H
2
O
2
chyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO
2
thành HNO
3
,

CN
-
thành CNO
-
trong môi trường kiềm.
Trong dung dịch loãng , quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra chậm, nên cần có xúc
tác kim loại có hóa trị thay đổi ( Fe
2+
,Cu
2+
,…) để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sử dụng
H
2
O
2
một cách độc lập thì hiệu quả phân hủy các CHC rất hạn chế. Hiệu quả đó tăng
rất mạnh khi kết hợp H
2
O
2
với một số tác nhân khác như: Fe
2+
, Fe
3+
, ozone hoặc bức
xạ cực tím ( ultraviolet - UV). Tổ hợp Fe
2+
/ H
2
O

2
được gọi là tác nhân Fenton; còn
Fe
3+
/H
2
O
2
– tác nhân tương tự Fenton. Xúc tác Fe
2+
có thể dùng ở dạng muối tan (xúc
tác đồng thề) hoặc ở dạng hấp phụ trên chất mang rắn (xúc tác dị thể).
Hệ chất Fenton ( dung dịch H
2
O
2
,xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc
hại.Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH khoảng 3-5 với có mặt xúc
tác Fe,Mn
2+,
Cr
3+
và H
2
O
2
.
Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau:
Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH
Fe

2+
+ H
2
O
2
→ Fe
3+
+ HO¯ + OH với k
2
= 76 mol
-1
s
-
1

8
Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe
2+
Fe
3+
+ H
2
O
2
→ Fe
2+
+ H
+
+ HO
2

 với k
3
< 3x10
-3
mol
-1
s
-
1

Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa CHC.
Ở nhiệt độ bình thường, phản ứng thường xảy ra với tốc độ nhanh, hằng số tốc độ
khoảng 10
7
-10
10
. Ở pH thấp, phản ứng 1sẽ thuận lợi hơn, và phản ứng oxy hóa CHC
sẽ tốt hơn do số lượng gốc OH tăng hơn. Nói chung, phản ứng Fenton xảy ra tốt ở pH
< 4.
Với tác nhân tương tự Fenton (H
2
O
2
/ Fe
3+
), trước tiên xảy ra phản ứng khử Fe
3+
thành Fe
2+
sau đó sẽ xảy ra phản ứng Fenton như ở trên.

So sánh đặc điểm của một số hóa chất sử dụng cho quá trình oxy hóa
Đặc diểm Đặc điểm mong muốn
đạt được
Chlorine Sodium
hypochloride
Calcium
hypochloride
Chlorine
dioxide
Bromine
chloride
Ozone UV
Độc tính
đối với vi
sinh vật
Độc tính cao ở
nồng độ cao
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
Độ hòa
tan
Phải hòa tan
trong nước hoặc
mô
Thấp Cao Cao Cao Thấp Cao N/A
Độ bền Ít giảm tính diệt
khuẩn theo thời
gian
Bền Hơi không
ổn định
Tương đối

bền
không bền
sx khi cần
Hơi không
ổn định
không bền
sx khi cần
sx khi cần
Không
độc đối
với sv bậc
cao
Độc đối với vsv,
không độc với
người và động
vật
Rất độc với
sv bậc cao
Độc Độc Độc Độc Độc Độc
Tính đồng
nhất trong
dung dịch
- Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất Đồng nhất N/A
Tác dụng
với cá
chất khác
Chỉ tác dụng với
vi khuẩn không
tác dụng với chất
hữu cơ

Oxy hóa
chất hữu cơ
Chất oxy hóa
mạnh
Chất oxy hóa
mạnh
Cao Oxy hóa
chất hữu cơ
Oxy hóa chất
hữu cơ
-
Độc tính
ở các
nhiệt độ
khác nhau
Giữ được độ độc
ở khoảng biến
thiên của nhiệt
độ môi trường
Cao Cao Cao Cao Cao Cao Cao
Độ ăn Không ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn Ăn mòn N/A
9
mòn kim loại mạnh mạnh mạnh
Khả năng
khử mùi
Có khả năng khử
mùi khi khử
trùng
Cao Trung bình Trung bình Cao Trung bình Cao -
3- Oxy hóa bằng piroluzit MnO

2
Quá trình tiến hành bằng cách lọc nước thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong
thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được
sử dụng rộng rãi để oxy hóa As III thành hóa trị V.
4- Ozon hóa
Oxy hóa nước bằng ozon cho phép khử màu ,vị lạ và tiệt trùng nước.Bằng phương
pháp này ta có thể xử lý sản phẩm dầu mỏ, sunfuahydric, các hợp chất Asen, chất hoạt
hóa bề mặt, xianua, thuốc nhuộm…
Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ - 119, ozon hóa
lỏng và có màu xanh đậm.
Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l , nồng độ tối
đa cho phép trong khu vực làm việc là 0.0001 mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có dộ
bền cao, trong không khí, nó phân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong
dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh.
Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng độ hòa
tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó.
Tác động của Ozon diễn ra theo 3 hướng khác nhau :
- Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của phân tử oxy
- Liên kết toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa với sự hình thành ozonua
- Tác động xúc tác cho quá trình oxy hóa bằng oxy, có trong không khí chứa ozon
a- Ozone phản ứng trực tiếp với chất tan
10
Ozone khi hòa tan vào nước sẽ tác dụng với CHC (P), tạo thành dạng oxy hóa của
chúng theo phương trình động học sau:
d[P]/dt = k
P
[P][ O
3
] (5)
Nhưng phản ứng trực tiếp của ozone với CHC có tính chọn lọc, tức là ozone chỉ phản

ứng với một số loại CHC nhất định. Sản phẩm của các quá trình ozone hóa trưc tiếp
các chất vòng thơm bằng ozone thường là các axit hữu cơ hoặc các muối của chúng.
b- Ozone phản ứng với chất tan theo cơ chế gốc
Theo José L. Sotelo và các đồng sự, khi tan vào nước tinh khiết, ozone sẽ phân hủy
tạo thành gốc OH theo phản ứng kiểu dây chuyền. Từ các phản ứng đó, sau một số
phép biến đổi, các tác giả đã thiết lập được phương trình tốc độ phân hủy ozone như
sau:
d[O
3
] /dt = k
A
[O
3
] + k
B
[OH¯ ]
1/2
[O
3
]
3/2

Trong đó, k
A
= 2 k
22
; k
B
= 2k
25

( k
23
/ k
26
)
1/2
Theo biểu thức trên, ở môi trường kiềm, sự phân hủy ozone tăng. Thực nghiệm cho
thấy, khi oxy hóa các hợp chất đa vòng thơm (PAH) chỉ bằng một mình ozone, hiệu
quả tốt khi pH = 7 – 12.
· Như vậy, CHC có thể bị phân hủy bởi ozone theo cả hai cơ chế: trực tiếp và gốc.
Khi đó, phương trình động học chung của quá trình đó biểu diễn như sau :
d[P]/dt = k
d
[O
3
][P] + k
id
[OH&][P]
Trong vế phải của phương trình (18), số hạng thứ nhất thể hiện mức độ phản ứng trực
tiếp của ozone với CHC thông qua hệ số k
d
. Số hạng thứ hai thể hiện mức độ phản
ứng gián tiếp của nó với CHC thông qua gốc OH& thông qua hệ số k
id
.
c- Tổ hợp ozone/H
2
O
2

Trước tiên xảy ra phản ứng giữa ozone và H
2
O
2
, ( trong môi trường kiềm sẽ tồn tại ở
dạng HO
2
¯ ) với k
32
= 2,8. 10
6
M
-1
s
-1
như sau:
O
3
+ HO
2
¯ ® HO
2
& + O
3
¯ ® ® OH&
Nhưng nếu nồng độ trong dung dịch quá lớn ( > 0,02M ), H
2
O
2
lại có tác dụng ức chế

phản ứng của ozone với CHC.
Phản ứng tiến hành với hệ ozone/ H
2
O
2
sẽ thuận lợi khi môi trường hơi kiềm. Nhưng
nếu môi trường kiềm quá cao thì lại có sự tăng phản ứng cạnh tranh khử gốc bởi ion
HO
2
¯ .
d- Tổ hợp ozone/UV
Theo Beltrán và Malato, một mình bức xạ UV không có tác dụng làm giảm COD và
TOC ( Total organic compound ) của nước thải nhiễm các CHC. Nhưng khi kết hợp
nó với ozone hoặc H
2
O
2
lại cho kết quả rất tốt. Khi đó, trong dung dịch nước, dưới tác
dụng của bức xạ UV, xảy ra phản ứng phân hủy ozone và H
2
O
2
tạo thành gốc
OH.
Ngoài ra, dưới tác dụng của bức xạ UV thích hợp, các CHC thường chuyển từ trạng
thái cơ bản lên trạng thái kích thích. Ở trạng thái kích thích, chúng rất dễ tham gia vào
các phản ứng, đặc biệt là phản ứng oxy hóa – khử.
Beltrán đã tổng hợp lại, kết hợp tất cả các yếu tố: ozone, UV, H
2
O

2
. Một CHC có thể
bị phân hủy đồng thời theo các con đường sau: ozone hóa trực tiếp, gốc OH&, quang
hóa trực tiếp. Điều đó được thể hiện bởi phương trình tốc độ phân hủy CHC (P), r
P
,
như sau:
r
P
= - dC
p
/dt = F
P
F
P
I
hp
+ k
P
C
OZ
C
P
+
k
OH.P
C
OH
C
P

11
Trong đó, I
hp
là cường độ bức xạ bị hấp phụ bởi dung dịch chất nghiên cứu; F
P
là
phần bức xạ bị chất hấp phụ; F
P
là hiệu suất quang của chất; C
P
là nồng độ chất
trong dung dịch; C
OZ
là nồng độ ozone trong dung dịch; k
P
là hằng số phản ứng trực
tiếp giữa ozone với chất; C
OH
là nồng độ gốc OH& trong dung dịch; k
OH.P
là hằng số
phản ứng giữa gốc OH& với chất.
Trong vế bên phải của (9), hệ số thứ nhất thể hiện tốc độ phản ứng quang hóa trực tiếp
CHC; hệ số thứ hai thể hiện phản ứng ozon hóa trực tiếp CHC; hệ số cuối cùng thể
hiện phản ứng theo cơ chế gốc.
Ví dụ ozon hóa các hợp chất kim loại
Ozon hóa H
2
S

H
2
S + O
3
 H
2
O + SO
2
3H
2
S + 4O
3
 3H
2
SO
4
Ozon hóa amoniac
5- Oxy hóa bằng oxy trong không khí
Oxy hóa bằng oxy trong không khí dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau:
Quá trình oxy hóa được tiến hành làm thoáng bằng dàn mưa, làm thoáng cưỡng bức
12
Khi hàm lượng sắt cao,phương pháp sục khí không cho phép loại chúng hoàn toàn ,
vì thế cần dùng phương pháp hóa học. Chất phản ứng có thể là Clo, clorat, soda…
6- Các phương pháp oxy hóa khác
- Kali permangannat , chất này tương đố đắt dùng xử lý sơ bộ để loại bỏ mangan, sắt
hòa tan trong nước
- Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư
nhỏ nhất là 1g/m3
- Axit monopersunfuric, dùng để oxy hóa các xianua trong nước, dung dịch này bền
vững, được điềuchế từ nước chứa oxy và axit sunfuric

- Cloamin dùng khử trùng, diệt khuẩn chậm hơn clo nhưng hiệu quả lớn do tính ổn
định, không tạo thành haloforme, được điều chế bằng clo và amoniac. Có ích trong
các trường hợp như : hệ thống mạng dẫn dài với thời gian tiếp xúc lớn và nhiệt độ
cao, các kênh có bao che để tránh mùi khó chịu
- Bức xạ tử ngoại : bước sóng từ 200-300 nm, sinh ra từ đèn chứa hơi thủy ngân,
ứng dụng trong xử lý nước uống ở mạng ống ngắn và bảo dưỡng tốt
- Bức xạ ion : dùng bảo quản thực phẩm, dùng chủ yếu phóng xạ Coban
C- Xử lý nước thải bằng phương pháp khử
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để xử lý các chất Hg, Cr, As
1- Khử bằng hydroperoxit
Không chỉ oxy hóa,người ta còn dùng H2O2 để khử clo trong nước
13
2- Khử Thủy ngân
Thủy ngân trong các hợp chất vô cơ được khử thành kim loại và tách ra khỏi nước
nhờ quá trình lắng, lọc, keo tụ. Để khử Hg người ta có thể dùng sunfua sắt, hydroxit
natri, bột sắt, H
2
S, bột nhôm
3- Khử Asen
Asen trong nước thải dưới dạng các phân tử oxy hoặc ở các dạng anion AsS
2-
,phương
pháp phổ biến nhất loại Asen là kết tuả hợp chất chứa As. Trước hết, cần oxy hóa
Asen III thành Asen V, các chất khử là CuCl
2
, clo, bùn, piroluzit. Khi nồng độ Asen
lớn người ta khử các axit Asenic thành axit Aseno, bằng đioxit lưu huỳnh lắng dưới
dạng trioxit asen.
Yếu tố ảnh hưởng : lượng MnO
2

gấp 4 lần lý thuyết,độ axit dung dịch 30-40 mg/l,
nhiệt độ 70-80, thời gian oxy hóa 3 giờ
4- Khử Cr
Với Natrihydosunfit :
Với sắt sunfat
Với natrihydrosunfit
14
Xử lý chất thải bằng chất khử
Chất thải Chất khử
Cr (6) SO
2
, muối sulfite (sodium bisulfite,
sodium metabisulfite, sodium
hydrosulfite), sulfate sắt, bột sắt, bột
nhôm, bột kẽm.
Chất thải có chứa
thủy ngân
NaBH
4
Tetra-alkyl-lead NaBH
4
Bạc NaBH
4
5- Loại Mangan
Loại mangan bằng pemanganat kali
Mn
2+
+ MnO
4-
 MnO

2
+ H
+
15
Hiệu quả cao nhất khi dùng 2 mg KMnO
4
cho 1 mg Mn
2+
,quá trình phụ thuộc vào
pH. Khi pH =9.5 mangan được loại bỏ hoàn toàn.
D- Loại bỏ chất oxy hóa dư
Việc khử có thể dùng phương pháp hóa học hay vật lý
1- Phương pháp hóa học
Thường dùng đioxit lưu huỳnh dưới dạng khí hóa lỏng, đặt trong congten nơ áp suất
SO
2
+ H
2
O  H
2
SO
3
H
2
SO
3
+ NH
2
Cl +H
2

O  NH
4
Cl + H
2
SO
4
Tương tự với đi và clo amin
2- Phương pháp vật lý
Than hoạt tính khử Clo, tác động do hiệu ứng xúc tác, thời gian tiếp xúc trong tháp
khoảng vài phút, hiệu quả khử clo của than hoạt tính giảm với thời gian sau khi bị
nhiễm độc. Kỹ thuật này không được dùng trước khi thẩm thấu ngược và được dùng
nhiều trong sản xuất đồ uống.
E- Xử lý nước thải bằng phương pháp kết tủa
Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các
chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá
trình lắng cặn. Kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủ caconat canxi và kết tủa
hydroxit
Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng, sau đó là
BOD của nước thải khi có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo
mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến một giá trị BOD, SS nào đó trước khi
cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng
sơ và thứ cấp. Các hóa chất thường sử dụng cho quá trình này được liệt kê trong bảng
6.1. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý. Thông
thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại được 80 - 90% TSS, 40 - 70%
BOD
5
, 30 -60% COD và 80 - 90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học thông
thường chỉ loại được 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất hữu cơ.
1- Kết tủa hydroxit
16

Các hóa chất thường sử dụng trong q trình kết tủa
Tên hóa chất Công thức Trọng
lượng phân
Trọng lượng riêng, lb/ft
3
Khô Dung dòch
Phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O
Al
2
(SO
4
)
3
.14H
2
O
666,7
594,3
60 ÷ 75
60 ÷ 75
78 ÷ 80 (49%)
83 ÷ 85 (49%)

Ferric chloride FeCl
3
162,1 84 ÷ 93
Ferric sulfate Fe
2
(SO
4
)
3
Fe
2
(SO
4
)
3
.3H
2
O
400
454
70 ÷ 72
Ferric sulfate
(copperas)
FeSO
4
.7H
2
O 278,0 62 ÷ 66
Vôi Ca(OH)
2

56 theo
CaO
35 ÷ 50
Ghi chú: lb/ft
3
 16,0185 = kg/m
3
Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng
Phèn nhơm: khi được thêm vào nước thải có chứa calcium hay magnesium
bicarbonate phản ứng xảy ra như sau:
Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O + 3Ca(HCO)
3
 3CaSO
4
+ 2Al(OH)
3
+ 6CO
2
+ 18H
2
O
Aluminum hydroxide khơng tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các

chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng tên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo
CaCO
3
) để phản ứng hồn tồn với 10 mg/L phèn nhơm. Do đó nếu cần thiết phải sử
dụng thêm vơi để alkalinity thích hợp.
Vơi: khi cho vơi vào nước thải các phản ứng sau có thể xảy ra
Ca(OH)
2
+ H
2
CO
3
 CaCO
3
+ 2H
2
O
Ca(OH)
2
+ Ca(HCO
3
)
2
 2CaCO
3
+ 2H
2
O
Q trình lắng của CaCO
3

sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng.
17
Sulfate sắt và vôi: trong hầu hết các trường hợp sulfate sắt không sử dụng riêng lẻ mà
phải kết hợp với vôi để tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau:
FeSO
4
+ Ca(HCO
3
)
2
 2Fe(HCO
3
)
2
+ CaSO
4
+ 2H
2
O
Fe(HCO
3
)
2
+ Ca(OH)
2
 2Fe(OH)
2
+ 2CaCO
3
+ 2H

2
O
4Fe(OH)
2
+ O
2
+ 2H
2
O  4Fe(OH)
3
Khi Fe(OH)
3
lắng xuống nó sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng. Trong các phản ứng này
ta cần thêm 3,6 mg/L alkalinity, 4,0 mg/L vôi và 0,29 mg/L oxy.
Ferric chloride: phản ứng xảy ra như sau
FeCl
3
+ 3 H
2
O  Fe(OH)
3
+ 3H
+
+ 3Cl
-
3H
+
+ 3HCO
3
-

 3H
2
CO
3
Ferric chloride và vôi: phản ứng xảy ra như sau
FeCl
3
+ Ca(OH)
2
 3CaCl
2
+ 2Fe(OH)
3
Ferric sulfate và vôi: phản ứng xảy ra như sau
Fe
2
(SO
4
)
3
+ Ca(OH)
2
 3CaSO
4
+ 2Fe(OH)
3

Loại các ion kim loại nặng
Giá trị pH của quá trình lắng các hydroxit kim loại
Dạng cation Bắt đầu lắng Lắng hoàn toàn

Sắt 2 7.5 9.7
Sắt 3 2.3 4.1
Kẽm 6.4 8.0
Crom
4.9 6.8
Niken
7.7 9.5
Nhôm
4.0 5.2
Cadmi
8.2 9.7
Xử lý hợp chất kẽm, đồng, niken, chì , cadmium, coban
18
Muối kẽm :
Zn
2+
+ 2OH
-
 Zn(OH)
2

ZnCl
2
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O  NaCl +CO

2
+ (ZnOH)
2
CO
3
Muối đồng : Cu
2+
+ OH
-
 Cu(OH)
2
Niken : Ni
2
+ OH
-
 Ni(OH)
2
Chì : Pb
2+
+OH
-
 Pb(OH)
2
,bắt đầu lắng khi pH=6
Nước thải chứa nhiều kim loại thường được lắng đồng thời bằng hydroxit canxi và
hiệu quả lắng cao hơn so với lắng từng kim loại
Xử lý bằng tác nhân kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép
thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên khi yêu cầu cao hơn thì phương pháp
này không đạt yêu cầu
Nhược điểm của phương pháp này là hình thành cặn khó tách nước. Ngoài ra nước

sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần
hoàn.
2- Kết tủa cacbonatcanxi
a- Làm mềm bằng vôi
Mục đích là khử độ cứng bicabonat hay độ cứng tạm thời của canxi và magie.
Các phản ứng cơ bản
Ca(OH)
2
+ Ca(HCO
3
)
2
 2CaCO
3
+ H
2
O
Ca(OH)
2
+ Mg(HCO
3
)
2
 MgCO
3
+ H
2
O
Cơ chế kết tủa
Phản ứng của vôi trong nước thô diễn ra rất chậm nếu không có tác chất kết tinh .

Thời gian phản ứng kéo dài trong nhiều giờ. Khi muốn loại bỏ cacbonat hoàn toàn
trong suốt, thì việc làm mềm bằng vôi phải luôn đi kèm với lọc trong.
b- Dùng cacbonatnatri
Khử độ cứng vĩnh viễn thực hiện bằng quy trình cacbonat natri lạnh, có kết hợp hoặc
không kết tủa bicacbonat canxi và magie bằng vôi
19
CaSO
4
+ Na
2
CO
3
 Na
2
SO
4
+ CaCO
3
CaCl
2
+ Na
2
CO
3
 NaCl + CaCO
3
c- Kết tủa bằng xút ăn da
Cho phép hạ thấp độ cứng của nước xuống một giá trị bằng 2 lần độ giảm hàm lượng
bicacbo nat của các chất kiềm thổ
Ca(HCO

3
)
2
+ NaOH  CaCO
3
+ Na
2
CO
3
+ H
2
O
3- Kết tủa Silic
Thực chất là sự hấp thụ của Silic lên các bông cặn chứa nhiều hydroxit Al, Mg, Fe.
Việc cùng kết tủa thực hiện ở trạng thái lạnh hoặc nóng
a- Kết tủa silic bằng magie
Magie thường xuất hiện ở giếng khoan và kết tủa một phần nhờ silic
b- Khử silic bằng aluminat natri
Phương pháp thực hiện ở quy trình lạnh, liều lượng nhôm được tính bằng Al
2
O
3
có
trong nước lợ từ 2-2.6 mg/mg cho 1 mg silic kết tủa
c- Khử silic bằng clorua sat III
Sử dụng FeCl
3
kết hợp aluminat có thể thu Silic còn lại trong nước từ 0.2-0.3 mg/l,
pH 8.5-9 thay vì còn 1-3mg/l khi dùng riêng aluninat
Chất phản ứng Nhiệt độ pH SiO2 còn lại

Mg/l
MgO 50-55 9.6-10 4-6
NaAlO
2-
30-35 8.6-9.5 5-10
4-Các loại kết tủa khác
a- Sunfat
Kết tủa sunfat được đặt trước khi xả nước hay nước tuần hoàn lại, sunfat được khử
khỏi nước lợ trước khi đem chưng cất
SO
4
2-
+ Ca
2+
+H
2
O  CaSO
4
.2H
2
O
20
Ví dụ ta thu hàm lượng còn lại trong nước
- Từ 2-3g/l SO
4
khi lọc nước muối với CaCl
2
- Từ 1.5-2 g/l SO
4
khi trung hòa nước axit, khơng có CaCl

2
b- Florua
Loại bỏ florua bằng kết tủa được thực hiện ở các loại nước có axit của việc làm sạch
khí đốt của các lò thiêu, luyện nhơm, cũng như nước thải cơng nghiệp chế biến thủy
tinh.
Tác nhân trung hòa là vơi, có thể phức chất CaCl
2
:
F- + Ca
2+
 CaF
2
c- Phốt phat
Hai phương thức kết tủa sử dụng :
- Cho nước thải axit : dùng vơi
Kết tủa dihyrophotphatcanxi ở pH 6-7
2H
3
PO
4
+ Ca(OH)
2
 Ca
3
(PO
4
)
2
+ H
2

O
Kết tủa photphatcanxi III từ pH 9-12
Ca(PO
4
H)
2
+ Ca(OH)
2
 Ca
3
(PO)
4
+ H
2
O
- Nước thải khơng axit : dùng muối Al,Fe
AlPO
4
và FePO
4
là muối ít hòa tan nhưng kết tủa ở dạng keo tủa. Kết tủa tạp chất được
loại bỏ bằng hấp thụ trên bề mặt hydroxit kim loại dư
Các liều lượng phèn nhơm thường sử dụng và hiệu suất khử phospho của nó

Hiệu suất khử
phospho (%)
Tỉ lệ Mole (Al : P)
Khoảng biến thiên Giá trò thường dùng
75 1,25 : 1 ÷ 1,5 : 1 1,4 : 1
21

85 1,6 : 1 ÷ 1,9 : 1 1,7 : 1
95 2,1 : 1 ÷ 2,6 : 1 2,3 : 1
Tóm lại :
Các biện pháp hóa học và các hóa chất sử dụng lấy theo tiêu chuẩn TCXD – 33 : 1985
được lấy như sau :
Chỉ tiêu chất lượng
nước
Phương pháp xử lý
hóa học
Hóa chất sử dụng
Nước có độ đục cao Đánh phèn,xử lý bằng
chất phụ trợ keo tụ
Phèn Al,phèn Fe,chất phụ trợ keo
tụ…
Nước có độ màu cao Clo hóa trước,đánh
phèn,xử lý bằng chất
phụ trợ,keo tụ,ozon hóa
Clo,phèn,chất trợ keo tụ,ozon
Có nhiều chất hữu
cơ và phù du sinh
vật
Kiềm hóa nước Vôi,soda,xut
Độ kiềm thấp Các bon hóa,clo hóa
trước,kèm amoniac
hóa,xử lý bằng kali
Than hoạt tính,clo
lỏng,kalipermanganat,amoniac,ozon
Nước có nhiều muối Khử cacbon,làm mềm Vôi,xoda,phèn,muối ăn,axit
22
cứng bằng vôi,xoda,trao đổi

ion
sunfuric
Hàm lượng muối
cao hơn tiêu chuẩn
Trao đổ ion,điện
phân,chưng cất
Axit sunfuric
Có hydro sunfua Axit hóa ,làm
thoáng,clo hóa,đánh
phèn
Axit sunfuric,soda,xut,vôi
Có nhiều oxy hòa
tan
Liên kết bằng các chất
khử
Sunfat,natri thiosunfat
Nước không ổn định Permanganat ,ozon
hóa,kiềm hóa,photphat
hóa
Vôi,soda,photphat natri
Trị số bão hòa thấp Axit hóa,photphat hóa Axit sunfuric,photphat natri
Nước có vi trùng Clo hóa,ozon hóa Clo, vôi,soda,phèn,kali
permanganat
Nước có nhiều sắt Làm thoáng ,clo
hóa,kiềm hóa,đánh
phèn bằng kali
permanganat,lọc cation
KẾT LUẬN
Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làm cho
nguồn nước tự nhiên bị hao kiệt và ô nhiễm dần. Vì thế, con người phải biết xử lý các

nguồn nước cấp để có đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho mọi nhu cầu sản
xuất công nghiệp và sinh hoạt, cho chính mình và giải quyết hậu quả của chính mình.
Vấn đề xử lý nước nói chung đang trở thành vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và
chính trị của cộng đồng.
Do đó cần có sự chung tay của các cơ quan đoàn thể,doanh nghiệp và công đồng dân
cư vào công cụ bảo vệ nguồn nước nói riêng và bảo vệ môi trường nói chung.Số
mệnh của chúng ta phụ thuộc vào chính chúng ta,đừng để con cháu chúng ta hay thậm
chí chúng ta phải gánh chịu những hậu quả do chúng ta gây nên.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
23
1. Xử lý nước cấp – Nguyễn Ngọc Dung
2. Sổ tay xử lý nước – tập 1 – Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường
3. Xử lý nước thải – PGS.TS Hoàng Văn Huệ
4. Kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp – Nguyễn Văn Phước- Dương Thị Thành-
Nguyễn Thị Thanh Phượng
24