XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NÂNG CAO CLO

Các quá trình oxy hóa nâng cao hay oxy hóa bậc cao được định nghĩa là những quá trình phân hủy oxy hóa dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH được tạo ra ngay trong quá trình xử lý với thời gian rất ngắn. Một trong những phương pháp được ứng dụng nhiều nhất có thể nói tới phương pháp oxy hóa nâng cao clo.

I. Tổng quan về phương pháp oxy hóa nâng cao clo xử lý nước thải

Từ đầu những năm 1970, các quá trình oxy hóa nâng cao (AOP) đã được sử dụng đáng kể để loại bỏ cả các hợp chất hữu cơ nồng độ thấp và cao từ các nguồn khác nhau như nước ngầm, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp, phá hủy bùn và kiểm soát hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC).

Các quy trình này, mặc dù thường có chi phí đầu tư và chi phí vận hành cao nhưng lại là phương pháp xử lý khả thi duy nhất đối với nước thải có chứa vật liệu chịu lửa, độc hại và không phân hủy.

Trong AOP, các hợp chất hữu cơ có thể được khoáng hóa hoàn toàn thành carbon dioxide và nước, chủ yếu bằng các gốc hydroxyl – tác nhân oxy hóa mạnh thứ hai được tạo ra tại chỗ trong môi trường phản ứng.

Gốc hydroxyl là một tác nhân oxy hóa mạnh, thế oxy hóa của gốc hydroxyl là 2,8V, thế oxy hóa của một số tác nhân oxy hóa thường gặp như:

Một trng những tác nhân có khả năng oxy hóa nâng cao được ứng dụng nhiều nhất có thể kể đến clo và các hợp chất của nó. Sau đây chúng ta sẽ xem xét các cơ chế và ứng dụng của phưong pháp oxy hóa nâng cao clo trong xử lý nước thải.

II. Phương pháp oxy hóa nâng cao Clo xử lý nước

II.1 Phương pháp oxy hóa nâng cao clo – tác nhân Chlorine (Cl₂) và các hợp chất của nó

Chlorine ở dạng muối nguyên tố hoặc hypochlorite là một tác nhân oxy hóa mạnh trong dung dịch nước và được sử dụng trong xử lý nước để khử trùng. Trong các cơ sở xử lý chất thải công nghiệp, chlorine chủ yếu để oxy hóa cyanide (Xyanua).

Chlorine và hypochlorite cũng có thể được sử dụng để oxy hóa các hóa chất gốc phenol, nhưng việc sử dụng chúng bị hạn chế do sự hình thành của chlorophenol độc hại nếu quá trình không được kiểm soát đúng cách

II.2 Phương pháp oxy hóa nâng cao clo – tác nhân Sodium hypochlorite (NaOCl)

Một kỹ thuật chlorination (Clo hóa) thường được áp dụng đó là sử dụng sodium hypochlorite (NaOCl) làm chất oxy hóa. Phản ứng với sodium hypochlorite tương tự như với chlorine ngoại trừ việc không có yêu cầu môi trường kiềm để phá hủy cyanide tự do trong các giai đoạn oxy hóa. 

Xem thêm <<<<<<< Tổng quan về quá trình oxy hóa bậc cao

III. Ứng dụng quá trình oxy hóa nâng cao Clo trong xử lý nước

Thiết bị oxy hóa hóa học thường bao gồm một bể cân bằng, theo sau là hai bể phản ứng, mặc dù phản ứng có thể được thực hiện trong một bể duy nhất. Mỗi bể chứa một bộ điều khiển máy ghi âm điện tử để duy trì các điều kiện cần thiết liên quan đến pH và khả năng oxy hóa khử (ORP).

Trong bể phản ứng đầu tiên, các điều kiện được điều chỉnh để oxy hóa các chất ô nhiễm mục tiêu (như cyanide) thành một sản phẩm trung gian (như cyanate).

Cyanide trong nước thải có thể tồn tại ở dạng hydrogen cyanide (HCN), sodium cyanide (NaCN), Potassium cyanide (KCN)…

Oxy hóa cyanide trong môi trường kiềm trải qua 2 giai đoạn:

• Giai đoạn 1: cyanide → cyanate (CN－ → CNO－)
• Giai đoạn 2: cyanate → nitrogen (ít sử dụng tới gian đoạn này vì tính kinh tế do lượng hóa chất cần gấp 3 – 4 lần giai đoạn 1)

Một số hóa chất thường được dùng tron  xử lý nước thải chứa cyanide được trình bày dưới đây.

• Sử dụng Chlorine (Cl₂) xử lý nước thải chứa cyanide:

Phản ứng giữa chlorine và sodium cyanide (NaCN) như sau:

NaCN + Cl₂ + 2NaOH → NaCNO + 2NaCl + H₂O

2NaCNO + 3Cl₂ + 6NaOH → 2NaHCO₃ +N₂ + 6NaCl + 2H₂O

Sự hình thành của cyanogen chloride (CNCl) trong phản ứng thứ nhất về cơ bản là tức thời. Phản ứng thứ hai là sự hình thành cyanate, được thực hiện nhanh và hoàn toàn ở độ pH từ 10 trở lên, chỉ số ORP trong khoảng 350 – 400mV, thời gian phản ứng trong khoảng từ 30 phút đến 2 giờ.

Các cyanate có thể được phân hủy thành nitơ và carbon dioxide bằng cách clo hóa quá mức, hoặc siêu clo hóa. Quá trình phân hủy do clo hóa quá mức có thể được thực hiện trong khoảng 1 giờ nếu độ pH được điều chỉnh thành 8.0 đến 8.5, chỉ số ORP trong khoảng 600mV.

Quá trình thủy phân bằng acid thường diễn ra ở pH 2. Bởi vì phải cẩn thận để tránh sự giải phóng clorua cyanogen độc hại dưới dạng khí, thủy phân thường không phải là lựa chọn tốt.

• Sử dụng Sodium hypochlorite (NaOCl) xử lý nước thải chứa cyanide :

Phản ứng giữa sodium hypochlorite (NaOCl) và sodium cyanide (NaCN) như sau:

NaCN + NaClO → NaCNO + NaCl

2NaCNO + 3NaOCl + H₂O → 2NaHCO₃ +N₂ + 3NaCl

Một quá trình oxy hóa nâng cao clo thay thế liên quan đến việc sử dụng natri hypochlorite (NaOCl) làm chất oxy hóa. Phản ứng với sodium hypochlorite tương tự như chlorine, ngoại trừ việc không cần đến môi trường kiềm để phá hủy cyanide tự do trong các giai đoạn oxy hóa.

Tuy nhiên, môi trường kiềm lại được yêu cầu để kết tủa phức hợp cyanide kim loại như hydroxide. Phản ứng được thực hiện ở pH 10 và cần ít nhất 15 phút thời gian tiếp xúc để đưa phản ứng đến khi hoàn thành. Sự phá hủy hoàn toàn cyanate đòi hỏi giai đoạn oxy hóa thứ hai với độ lưu giữ khoảng 45 phút ở pH dưới 8,5.

V. Ứng dụng trong khử trùng nước

• Sử dụng Chlorine trong quá trình oxy hóa nâng cao clo

Chlorine (Cl₂): là chất phản ứng thông dụng nhất để khử trùng nước. Chlorine không dùng trực tiếp dưới dạng khí. Trước hết nó được hòa tan vào nước và tác dụng trong nước theo phản ứng:

Cl₂ + H₂O ↔ HClO + HCl

Phản ứng phụ: HClO ↔ ClO^－+ H⁺

Sự cân bằng của phản ứng phụ thuộc vào độ pH:

pH < 2: Chlorine ở dạng phân tử

pH = 5: Chlorine phân tử biến mất, tất cả clo dưới dạng HClO (tác dụng diệt vi khuẩn lớn nhất)

pH > 10: Chlorine ở dạng ion hypochlorite ClO^－

Trong khử trùng

Chlorine cho phép bảo tồn một tỷ lệ chất oxy hóa trong khi sử dụng: tác dụng diệt vi khuẩn khá lớn. Tuy nhiên nó có khả năng tạo ra hợp chất hữu cơ chứa clo (có thể gây ung thư) mà cần tránh trong tất cả các trường hợp.

• Các hợp chất của Chlorine

Chlorine dioxide (ClO₂): phản ứng rất chậm với nước

2ClO₂ + H₂O ↔ ClO₂^－ + ClO₃^－ + 2H⁺

Thích hợp cho oxy hóa một số sản phẩm hữu cơ.

Sodium hypochlorite (NaOCl): tự phân li thành

NaOCl ↔ ClO^－ + Na⁺

Chloramine (NH₂Cl): có khả năng khử trùng nhỏ hơn so với các chất ở trên nhưng ổn định và có thể giữ lại khá lâu trong nước ở nhiệt độ cao.

VI. DỊCH VỤ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI MỚI NHẤT – CÔNG TY HÒA BÌNH XANH

Bạn đang muốn xây dựng hệ thống xử lý nước thải tại ứng dụng phương pháp oxy hóa nâng cao clo ? Bạn đang muốn tìm kiếm một nhà thầu chuyên nghiệp và uy tín ? Đừng lo ngại, Hòa Bình Xanh sẽ giúp bạn tận tình với những dịch vụ chuyên nghiệp nhất.

Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh chuyên cung cấp những dịch vụ về nước thải như sau

• Tư vấn thiết kế thi công xây dựng hệ thống xử lý nước thải trên toàn quốc
• Doanh nghiệp đã có hệ thống xử lý nước thải, nhưng nước thải sau xử lý chưa đạt quy chuẩn hoặc thay đổi lưu lượng nước thải=> Công ty chúng tôi chuyên tư vấn, cung cấp các giải pháp cải tạo nâng cấp công suất của hệ thống xử lý nước thải.
• Doanh nghiệp có hệ thống xử lý nước thải nhưng ít vận hành hoặc không có người đúng chuyên môn vận hành, dẫn đến thiết bị máy móc bị hư hỏng, vi sinh nuôi cấy trong bể sinh học bị sự cố cần tư vấn sửa chữa, nuôi cấy vi sinh, vận hành hệ thống xử lý nước thải hay liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ nhanh nhất đảm bảo hệ thống xử lý đạt yêu cầu khi có cơ quan kiểm tra.

Các giải pháp Công ty Môi trường Hòa Bình Xanh đưa ra dựa trên các tiêu chí đánh giá sau:

• Thiết kế hệ thống xử lý bằng phương pháp hợp khối, tiết kiệm diện tích, thẩm mỹ, vệ sinh và an toàn trong quá trình vận hành
• Tự động hóa công nghệ, công nghệ xử lý thân thiện môi trường nhằm giảm thiểu nhân công và chi phí trong quá trình vận hành
• Áp dụng các công nghệ tiên tiến, đáp ứng sự đa dạng đối với từng ngành nghề sản xuất để khách hàng dễ dàng lựa chọn như công nghệ: MBR, MBBR, Biochip, lọc UF, MF, NF, RO …
• Đa dạng các loại vật liệu, thiết bị xây dựng hệ thống xử lý như: Bê tông, gạch, inox, thép, composite, nhựa … đáp ứng được tất cả các loại nước thải có thành phần ô nhiễm khác nhau
• Nước thải sau xử lý luôn đảm bảo đạt quy chuẩn xả thải, có thể tái sử dụng nước thải cho những mục đích khác nhau
• Giá thành hợp lý, thi công lắp đặt nhanh chóng
• Nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho sản xuất là tiêu chí được ưu tiên
• Đội ngũ nhân viên chuyên nghiệp, có nhiều năm kinh nghiệm đáp ứng được các yêu cầu khắt khe củng những khách hàng khó tính

Quý doanh nghiệp hãy liên hệ tới Công ty TNHH Công nghệ Môi trường Hòa Bình Xanh, Công ty chúng tôi với đội ngũ thạc sỹ, kỹ sư giàu kinh nghiệm đã đầu tư nghiên cứu, đánh giá kỹ lưỡng các công nghệ xử lý và tìm các phương án xử lý chất lượng tốt nhất, chi phí hợp lý và thời gian nhanh nhất.

• Với phương châm: ”Uy tín, chất lượng là hàng đầu” Hòa Bình Xanh mang đến cho quý khách hàng sản phẩm và dịch vụ tốt nhất, đáp ứng nhu cầu cần thiết của quý khách.
• Quý khách hàng có công trình, dự án cần tư vấn, hãy goi ngay qua hotline 0943.466.579 để nhận được sự hỗ trợ nhanh nhất và tận tình nhất

Xem thêm <<<<<<<<  XỬ LÝ AMMONIUM TRONG NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG PHƯƠNG PHÁP ANAMMOX

Xem thêm <<<<<<<< CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AMONI TRONG NƯỚC THẢI

Xem thêm <<<<<<<< QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHỨA AMONI

Xem thêm <<<<<<< PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA BẬC CAO PEROXONE

Xem thêm <<<<<<< Xử lý nước thải bằng phương pháp Fenton – Oxy hóa bậc cao

Xem thêm <<<<<<< Tổng quan về quá trình oxy hóa bậc cao

Xem thêm <<<<<<< PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ XỬ LÝ ĐỘ MÀU VỚI XÚC TÁC THAN HOẠT TÍNH