XỬ LÝ NƯỚC THÁI CÔNG NGHIỆP Chương 9 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ NƯỚC Nước đóng vai trò quan trọng trong nhiều quá trình diễn ra trong tự nhiên và trong cuộc sống của con người, Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu, năng lượng, dung môi, chất tải nhiệt, vận chuyển nguyên vật liệu. TÀI NGUYÊN NƯỚC Tổng lượng nước tự nhiên trên trái đất là 1. Trong đó, 97,5% là nước mặn, nước ngọt chỉ chiếm 35 triệu km’, Tuy nhiên, nhu cầu sử dụng nước trên thế giới là 3.900 triệu km? , lớn hơn rất nhiều so với lượng nước ngọt hiện có. Tùy theo độ khoáng, nước được chia thành: nước ngọt (lượng muối <1g/), nước lợ (10- 50 g/l) va nude mudi (>50 g/l).
Trong đó, nước ngọt lại được phan theo ham lượng khoáng: khoáng ít (đến 200mg/)), khoáng trung bình (200-500mg/), khoáng cao (từ 500-1000 mg/l). Khi dùng nguồn nước ty nhiên làm nước cấp, người ta quan tâm đến độ cứng tự nhiên của nước. Độ cứng của nước tự nhiên là sự có mặt của các muối canxi và magié trong nước và được biểu diễn bằng nẵng độ đương lượng mol của ion canxi (Ca” *) va magié (Mg””, Độ cứng được chia ra: độ cứng tổng, cacbonat và không cacbonat. Độ cứng cacbonat gây ra do các bicacbonat canxi và magiê, còn độ cứng không cacbonat là do các sunphat (SO¿”) , clorua (CI), nirat (NÓ3 ) của canxi và magiê.
Độ cứng, tổng là tống cộng của hai độ cứng cacbonat và không cacbonat, 9.2, Ô NHIỀM NƯỚC Do tác động của các hoạt động sống, nước bị nhiễm bẩn bởi các chất khác nhau và bị mm chất lượng. Chất lượng nước thay đổi theo các khuynh hướng sau:. Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi các axit sunfuaric và axit nitit từ khí quyển, tăng hàm lượng sunphat So: ) và nitrat (ÑO3) trong nước. Tăng nỗng độ các lon Ca?” , Mg" ; sử ” trong nước ngầm và nước sông do quá trình rửa trôi, hòa tan các quặng cacbonat và các quặng khác dưới tác động của mưa axit.
Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng nhưPb** sce Hg", As, Zn”” và các lon gốc axit như photphat (Po, "), nitrat (NO3 ), nitrit (NO¿”) „. trong nước tự nhiên. Tăng hàm lượng muối trong nước bể mặt và nước ngầm đo sự xâm nhập của nước thải, xâm nhập từ khí quyển và quá trình rửa trôi chất thải rắn (ví dụ hàm lượng muối 107 trong nước của nhiều sông hàng năm tăng 30-50 mg/l do ti 1000 tan chat thai thanh phố có đến 8 tấn muối tan xâm nhập vào nước ngầm). Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ trong nước, đặc biệt là các chất bền sinh học (chất hoạt động bê mặt, thuốc sát trùng, sản phẩm phân rã của chúng).
Giảm hàm lượng oxi trong nước tự nhiên do các quá trình oxi hóa, và sự hiện diện của chất ky nước gây cẩn trở quá trình hoà tan oxy. Giảm độ trong suốt của nước. Nước tự nhiên bị nhiễm các đồng vị phóng xạ của các nguyên tố hóa học. PHÂN LOẠI NƯỚC THEO MỤC ĐÍCH SU DUNG Trong công nghiệp, người ta chia nước cấp thành nước giải nhiệt, nước công nghệ và nước cấp nỗi hơi.
Nước giải nhiệt là phần nước được dùng cho việc làm nguội các sin phdm ling va khí trong thiết bị truyền nhiệt. Trong trường hợp này, nước không tiếp xúc với dòng vật chất và không bị ô nhiễm mà chỉ bị gia nhiệt. Trong công nghiệp, lượng nước giải nhiệt chiếm khoảng 65-80% lượng nước sử dụng. Nước công nghệ được chia thành nước tạo môi trường, nước rửa và nước phản ứng.
Nước tạo môi trường dùng để hòa tan và hình thành bùn khi làm giàu và chế biến quặng, vận chuyển sẵn phẩm và chất thải của sản xuất. Nước rửa dùng để rửa các sản phẩm khí, lỏng, rắn. Nước phần ứng là thành phần có mật trong các tác chất phản ứng. Nước công nghệ tiếp xúc trực tiếp với sản phẩm nên có thế bịô nhiễm.
Nước cấp nồi hơi được dùng để tạo hơi và đun nóng thiết bị, nhà xưởng, sản phẩm. CAC NGUON GAY Ô NHIỄM NƯỚC Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sẩn xuất hoặc chảy qua vùng đất ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành, nước thải được chia thành nước thải sinh hoạt, nước chảy tràn và nước thải công nghiệp. Nước thải sinh hoạt: là lượng nước thải ra do các sinh hoạt thường nhật.
Thông thường, thành phẩn của nước thải sinh hoạt gồm khoảng 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là có hàm lượng các chất hữu cơ không bến sinh học (như cacbonhydrat, protein, m3) cao; chat dinh duéng (photphat, nits); vi trùng; chất rắn và mùi. Nước chảy tràn: được hình thành do mưa và chẩy ra từ đồng ruộng, Chúng bị ô nhiễm bởi hất vô cơ và hữu cơ khác nhau. Nước mưa chấy qua khu vực đân cư, khu ẩn xuất công nghiệp, cuốn theo chất rắn, dầu mỡ, hóa chất, vi trùng.
Còn nước chảy ra từ đồng ruộng mang theo chất rắn, thuốc sát trùng, phân bón. Nước thải công nghiệp: xuất hiện khi khai thác và chế biến các nguyên liệu hữu cơ và vô cơ. Trong các quá trình công nghệ các nguồn nước thải là: a) Nước hình thành do phản ứng hóa học (chúng bị ô nhiễm bởi các tác chất và các sắn phẩm phần ứng). 108 b) Nước ở đạng ẩm tự đo và liên kết trong nguyên liệu và chất ban đâu, được tách ra trong quá trình chế biến.
c) Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm, thiết bị. đ) Dung dịch nước cái. e) Nước chiết, nước hấp thụ. Ð) Nước làm nguội.
g) Các nước khác như: nước bơm chân không, nước từ thiết bị ngưng tụ hòa trộn, hệ thống thu hồi tro ướt, nước rửa bao bì, nhà xưởng, máy móc. Số tượng và thành phân nước thải phụ thuộc dạng sản xuất trình bày trong bang 9. Số lượng và thành phần nước thải của một số ngành sắn xuất Lượng nước thải trên Ngành sắn xuất một tấn sắn phẩm Chấtô nhiễm Nông độ m/tấn ke/m Amoniac - Sau xử lý bling dd déng- amoniac 0,17 Amoniac 0.5 Đồng LÔ Bicacbonat natri <1,0 - Với khí ngưng 1,17 Amoniac 0,8 Metanol va formaldehyt al Dioxit cacbon 0,16 Cachamic 0,45 Amoniac 0,1 Cachamic 1,0 Metanol 1,0 Metanol 2,0 Soda 8,0 - 10 Hạt lở lửng 20-24 Clorua canxi 110-120 Sunphat canxi 0,70-0,80 Nitrat amon. 0,08 Clorua canxi 2,62 (sau khử muối bằng trao đổi ion) Clorua mangan 1,56 Clorua natri 5,46 Super photphat kép Clorua natri 50 - 60 Hidroxit nhôm 0,10 - Sau khi bay hơi axit photphoric 9,06 - 0,08 H;SiF¿ 0,10 Axit photphoric 0,5-0,6 Sunphat canxi 60-70 - Sau khi tạo hạt 0,08-0,12 Hạt lở lửng 35-40 Axit photphoric 3-4 H;SiFs 23-25 Amoni pholphat 16-18 Hat lơ lửng, 0,1-0,2 Nông độ muối 06 Axit clohvdric 12-13 HCI <001 Nitrobcnzen 30-60 Axitsunfuaric, nitro benzen nitritva | 4 9.9 Axil nitril 0,006 Sunphat canxi 3,0 Axit Adipic 80 Nitrat natri 5,0 Oxalat natri 15 109 9.
CÁC CHẤT GÂY Ô NHIỄM NƯỚC Nước thải bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau. WHO hướng dẫn cách phân loại các chất ô nhiễm hóa học nước như sau: 1. Chất hữu cơ không bền sinh học. Các muối vô cơ ít độc, 3.
Sản phẩm dầu mỏ. Các hợp chất dinh dưỡng. Các chất độc đặc biệt bao gồm các kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ tổng hợp khó phân huỷ sinh học. Nước thải nhiều ngành sẵn xuất ngoài các chất hữu cơ và vô cơ hòa tan còn chứa tạp chất keo cũng như tạp chất phân tán lơ lửng thô và mịn.
Sự phân loại chúng theo kích thước pha phân tán được cho trong bắng 9. Phân loại tạp chất theo kích thước hạt | Nhóm | Kích thước mm | Đặc tính Hệ dị thể I. Tap lơ lửng >10" Huyền phù và nhũ tương cũng như vi sinh II Dung dich keo 102.101 Tro và dung địch hợp chất cao phân tử Hệ đồng thể 1H. | Dung dich phân tử 10-102 Khí hòa tan, các chất hữu cơ hòa tan TV.
| Dung dịch ion <I0 Muối, kiểm, axít Đặc điểm lý, hóa và độc tính sinh thái của một số nhóm tác chất ô nhiễm được trình bày tóm tắt dưới đây: 9. Các chất hữu cơ Theo khả năng chịu phân huỷ sinh học, có thể chia chất hữu cơ thành hai loại: - Các chat dé bi phan huỷ sinh học cbonhydrat, protein, chất béo. Đây là chất gây ô nhiễm ng nhất ở các khu dân cư, công nghiệp chế biến thực phẩm. Tác hại cơ bắn của các chất này là làm giảm oxi hòa tan trong nước, dẫn đến sự suy thoái tài nguyên thuỷ sản và giảm chất lượng nước cấp cho sinh hoạt, - Các chất khó phân huỷ sinh học: hydrocacbon vòng thơm, các hợp chất đa vòng ngưng tụ, các clo hữu cơ.
Các chất này có độc tính cao đối với sinh vật và con người. Chúng lại có khả năng tổn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật nên có khả năng gây tác hại lâu dài đến đời sống sinh vật. Các chất hữu cơ chiếm 55% tổng chất rắn, 75% chất rắn lơ lửng, 45% chất rắn hòa tan, Trong thành phần chất hữu cơ từ nước thải khu dân cư có khoảng 40-60% protein, 25- 30% cacbonhydrat, 10% chất béo, 110 Các thông số đánh giá chung các chất hữu cơ Để đánh giá tổng lượng chất hữu cơ trong nước, ta chỉ cần dùng các thông số sau; - Tổng cacbon hữu cơ (TOC): là lệ giữa khối lượng cacbon so với khối lượng hợp chất. Như vậy trị số TOC được tính dựa theo công thức của hợp chất, đơn vị thể hiện là gam hoặc miligam cacbon theo thể tích.
- Như cầu oxi li thuyết (ThOD): là lượng oxi cần để oxi hóa một đơn chất. ThƠD được tính dựa theo phương trình phản ứng và đơn vị thể hiện là gam hoặc miligam oxi theo thể tích. Ví dụ: Tính TOC và ThƠD của quá trình oxi hóa đường: CyoH 201) + 12 02 = 12CO;+ 12H2O Phân tử lượng của duéng M = 342; cacbon C = 12; oxi O2 = 32 1 ¿ TÓC = Ie = 0,421 nghia là có 0,421g cacbon trong Ig đường; nếu dung dịch đường có nông độ 100g/mẺ thì TOC là 42,1g/m”. ThOD = xi = 1,123 nghĩa là để oxi hóa hoàn toàn lg đường phải tiêu tốn 1,123g oxi; nếu dụng dịch đường là 100g/m? thi ThOD 1a 112,3 g/mỶ - Thông số kali pecmanganar: thông số này thể hiện sự oxi hóa của chất hữu cơ bằng chất oxi héa là kali permanganat.
Don vi do la gam KMnO4 tiêu thụ trên một đơn vị thể tích. Thông số này có ưu điểm là quá trình xác định ngắn (độ 1-12 giờ), thường được dùng để đánh giá nước uống, nước sông. Nhược điểm là không phản ánh đây đủ lượng chất hữu cơ, vì chỉ khoáng 60-70% chất hữu cơ bị KMnO¿ phân huỷ.
