Báo cáo môn Hóa kĩ thuật môi trường
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH
--------*-------
BÁO CÁO
MÔN HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
TP HCM, Tháng 03/2014
MÔN HÓA KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Trường Đại học Bách Khoa TP HCM
TP.HCM --- 2014
Đề tài : Sulphide and phosphorus
Khoa: Môi trường
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Ngọc Quỳnh
Nhóm trưởng: Hoàng Anh Trung
Thành viên nhóm:
Họ Và Tên:
MSSV
1. Hoàng Anh Trung
91304407
91303391
91304126
91304315
91302909
91204708
2. Võ Quốc Sĩ
3. Trần Việt Tiến
4. Lê Thái Triều
5. Trần Tấn Phát
6. Trương Thị Xuân
I. Sulfur
Trong xử lý nước thải, ta thường gặp nhiều nhất hai dạng của lưu huỳnh là sulfide (S2-) và sulfate
2-
(SO4 ).
1. Sulfide (S2-):
1.1 Nguồn gốc:
(hiđro sunfua) là khí không màu, mùi trứng thối, H2S dễ bay hơi hơn so với nước.
H2S xuất hiện trong nước từ những nguồn tự nhiên (vi khuẩn khử sulfate, một số suối nước nóng
cũng thải ra H2S) hoặc được thải ra từ các hoạt động công nghiệp mà phần lớn là hoạt động sản xuất dầu
khí.
H2S trong đất trầm tích có thể khuếch tán vào trong lớp nước mặt bên trên, cũng có thể được trộn
vào cột nước bởi hoạt động sinh học và xáo trộn trầm tích do kéo lưới và các dòng nước mạnh, do gió
hoặc thông khí cơ học. Trong nước, sắt, mangan và các kim loại khác phản ứng với H2S một cách
nhanh chóng để tạo thành sulfide kim loại không tan và kết tủa.
Quan hệ giữa các dạng H2S, HS-, S2- tại các pH khác nhau của dung dịch chứa 10-3 M H2S:
1.2 Tác hại:
Trong không khí, khí H2S rất độc, chỉ cần 0,05 mg H2S trong 1 lít không khí đã gây ngộ độc, chóng
mặt, nhức đầu thậm chí chết nếu thở lâu trong H2S.
Trong nước H2S không có nhiều tác hại với con người, mức H2S trong nước vào khoảng 0.05mg/L
do vậy thường không thể nhận biết được mùi H2S trong nước uống.
1.3Cách xử lý:
Phương pháp xử lý bằng Clo và lọc liên tục:
Oxi hóa là cách thông dụng nhất để để loại bỏ H2S. Trong quá trình này, hóa chất được sử dụng để
phân giải khí H2S thành dạng lưu huỳnh có thể lọc được khỏi nước. Clo thường được sử dụng để làm
chất oxi hóa, chuyển khí H2S sang dạng lưu huỳnh kết tủa (chất rắn màu vàng). Mặc dù không cần thiết
nhưng chất kết tủa này có thể được lọc ra khỏi nước bằng cát hoặc sỏi. Clo có thể được dùng để xử lí
H2S ở bất cứ nồng độ nào nhưng phổ biến nhất là ở nồng độ lớn hơn 6.0 mg/L. Một ống nhỏ được dùng
để bơm một hợp chất của clo (thường là NaClO) ngược dòng nước từ thùng trộn hoặc hệ thống ống dẫn.
Thùng trộn hoặc ống phải có kích cỡ vừa đủ để sự oxi hóa H2S diễn ra trong ít nhất 20 phút. Một bộ lọc
cacbon có thể được dùng để lọc lượng clo dư trong nước đã được xử lí hoặc lượng khí H2S chưa được
oxi hóa.
2-
2. Sulfate (SO4 ):
2.1Nguồn gốc:
Ion Sulfate là một trong những anion thường gặp trong nước tự nhiên. Nó là chỉ tiêu quan trọng
2-
trong nước cấp vì khi hàm lượng SO4 trong nước cao sẽ gây ảnh hưởng đến con người do tính chất tẩy
rửa của Sulfate. Nồng độ giới hạn trong nước là 250 mg/L.
Khi nước chảy qua đất và đá có chứa Sulfate, một phần Sulfate bị hòa tan vào nước. Những loại
2-
khoáng có chứa SO4 gồm MgSO4, Na2SO4, CaSO4.
2.2Tác hại của Sulfate:
2-
Uống nước có hàm lượng SO4 cao có thể làm ta bị tiêu chảy và mất nước. Trẻ sơ sinh thường
nhạy cảm với Sulfate hơn người lớn. Nước có chứa hàm lượng Sulfate lớn hơn 400mg/L không được
dùng cho trẻ sơ sinh.
Nếu nồng độ Sulfate trong nước vượt quá 250mg/L, nước sẽ có vị chát gây khó chịu. Nồng độ
Sulfate cao còn có thể ăn mòn ống nước, cụ thể là ống đồng. Trong khai thác khoáng sản, nước thải
hoặc nước rò rỉ có pH thấp và nồng độ Sulfate cao, do hoạt động của các vi khuẩn và các tác nhân hóa
học, Sulfate sẽ bị oxy hóa thành Acid Sulfuric, đốt nhiên liệu hóa thạch cũng tạo ra một lương SOx vào
không khí, khi thủy phân trong nước mưa sẽ hình thành Acid Sulfuric và gây mưa acid.
2.3Cách xử lý:
Có ba cách loại bỏ sulfate khỏi nước uống: thẩm thấu ngược (Reverse osmosis), chưng cất nước
(Distillation), trao đổi ion (Ion exchange). Các loại máy lọc carbon, máy làm mềm nước sẽ không thể
loại bỏ sulfate ra khỏi nước.
Trong đó, phương pháp trao đổi ion là cách thường dùng nhất để loại bỏ sulfate ra khỏi nước
nhưng không thường dùng để xử lí nước uống trong gia đình.
Nhiều người quen với việc làm mềm nước cứng - một loại hệ thống trao đổi ion. Quá trình này bao
gồm việc đưa nước cứng (nước chứa ion Ca2- và Mg2-) qua một bình chứa loại nhựa đặc biệt được thấm
ion Na-. Các ion gây cứng nước sẽ dính vào nhựa, và ion Na- được thấm vào nước. Quá trình trao đổi
ion để loại bỏ sulfate sử dụng một loại nhựa khác nhưng cũng hoạt động tương tự. Ion sulfate trong
nước đổi chỗ với ion khác trong nhựa, thường là Cl-. Khi nhựa đã đầy sulfate, nó cần được làm sạch
bằng một dung dịch muối.
Hệ thống làm mềm nước không thể loại bỏ sulfate, trong khi hệ thống lọc sulfate lại không thể làm
mềm nước. Một số đơn vị kinh doanh nước dùng cả 2 loại nhựa để loại cả sulfate và làm mềm nước.
Trong trường hợp cả 2 hệ thống được dùng, hệ thống làm mềm nước thường được dùng sau hệ thống
lọc sulfate, và cả 2 đều cần bảo trì sau một thời gian sử dụng
II. Phosphorus
Trong tự nhiên, phosphorus thường ko tồn tại ở dạng đơn chất mà tồn tại ở dạng phosphate
3-
(PO4 )
1. Phosphate
1.1Nguồn gốc
Phosphate thường tồn tại ở các loại quặng hoặc trong cơ thể hữu cơ
Lượng phosphorus trong thức ăn có thể cao đến mức 370mg/100g trong gan, hoặc thấp như trong
dầu ăn thực vật. Một số loại thức ăn giàu phosphorus bao gồm: cá ngừ, cá hồi, gan, trứng, gà, phô
mai…
Ở dạng quặng, phosphate thường tồn tại dưới dặng quặng apatite (tên gọi của một nhóm các loại
quặng phosphate bao gồm hydroxylapatite (Ca5(PO4)3(OH)), fluorapatite (Ca5(PO4)3F) và
chlorapatite (Ca5(PO4)3Cl), trong đó quặng fluorapatite cung cấp nhiều phosphate nhất
1.2. Tác hại
Phosphate là một dưỡng chất thiếu yếu, cơ thể cần lượng phoshphate vào khoảng 800mg/ngày, một
bữa ăn bình thường cung cấp khoảng 1000-2000mg/ngày, tùy thuộc vào thức ăn có giàu phosphate
hay không
Tuy nhiên, tiêu thụ quá nhiều phosphate có thể gây hại cho thận hoặc gây loãng xương. Hoặc thiếu
phosphate (do tiêu thụ thuốc quá nhiều) cũng gây hại đến sức khỏe
Việc khai thác khoáng sản và sử dụng phân bón trong trồng trọt có thể thải ra một lượng lớn
phosphate ra môi trường, gây ảnh hưởng đến vòng tuần hoàn phosphorus và gây ra hiện tượng phú
dưỡng hóa (hiện tượng tảo và bèo phát triển quá nhiều ở khu vực nước có hàm lượng N và P quá
cao, hấp thụ oxi và chắn ánh mặt trời vào nước khiến các loài sinh vật khác không sống được và
còn có thể gây mùi)
1.2Cách xử lý
PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC
Phương pháp kết tủa (Phosphate precipitation)
Phương pháp kết tủa được dùng để loại bỏ phosphate bằng cách thêm các chất gây kết tủa vào nước
thải chứa phosphate. Các ion kim loại thường dùng là nhôm (Al) và canxi (Ca)
Xử lý bằng Canxi:
Người ta thường sử dụng nước vôi (Ca(OH)2). Nước vôi sẽ phản ứng với lượng kiềm có sẵn trong
nước thải để tạo ra Canxi carbonate – sau đó sẽ đc loại bỏ khỏi nước
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 ↔2CaCO3 ↓+ 2H2O
Khi giá trị pH của nước thải vượt quá 10, lượng ion Ca2- sẽ phản ứng với phosphate để tạo ra
hydroxylapatite
3-
10 Ca2+ + 6 PO4 + 2 OH- ↔ Ca10(PO4)6(OH)2 ↓
Vì phản ứng là giữa nước vôi và lượng kiềm trong nước nên lượng nước vôi cần thiết sẽ không
phụ thuộc vào lượng phosphate trong nước mà sẽ phụ thuộc chủ yếu vào lượng kiềm. Lượng nước
vôi cần thiết sẽ vào khoảng 1.5 lần lượng kiềm. Trước bước xử lý tiếp theo hoặc trước khi loại bỏ
kết tủa, phải giảm độ pH xuống bằng hệ thống xử lý dùng carbon dioxide (CO2)
PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC
Phương pháp loại bỏ phosphorus sinh học tăng cường (EBPR – Enhanced Biological Phosphorous
Removal) là một cơ cấu xử lý nước thải được áp dụng cho hệ thống bùn hoạt hóa để loại bỏ
phosphate.
Nhân tố phổ biến trong triển khai hệ thống EBPR là một bình kỵ khí (không có nitrat và oxy) trước
một bình thoáng khí. Dưới những điều kiện này một nhóm vi khuẩn dị dưỡng, được gọi là sinh vật
tích lũy polyphosphate (PAO - polyphosphate-accumulating organisms) được bổ sung một cách có
chọn lọc trong cộng đồng vi khuẩn trong bùn hoạt hóa. Những vi khuẩn này tích tụ một lượng lớn
polyphosphate trong tế bào và nhờ đó quá trình loại bỏ phosphorus sẽ được tăng cường.
Nói chung, mọi vi khuẩn chứa một phần nhỏ (1-2%) phosphorus trong sinh khối do nó có trong
thành phần của tế bào, ví dụ như màng phospholipid và DNA. Do đó khi vi khuẩn trong một đơn vị
xử lý nước thải tiêu thụ các chất dinh dưỡng trong nước thải, chúng phát triển và phosphorus sẽ
được tích lũy vào sinh khối của vi khuẩn. Khi PAOs lớn chúng không chỉ tiêu thụ phosphorus cho
thành phần tế bào mà còn tích lũy một lượng lớn polyphosphate trong tế bào. Tỉ lệ phosphorus của
sinh khối tích lũy phosphorus là 5-7%. Sinh khối này sau đó được tách ra từ nước đã được xử lý ở
cuối của quá trình và phosphorus do đó được loại bỏ. Vì vậy phương pháp dùng các PAOs được
làm giàu bởi quá trình EBPR có thể loại bỏ được một lượng phosphorus nhiều hơn đáng kể so với
các hệ thống bùn hoạt hóa truyền thống.
Nhận xét: Phương pháp sinh học có lợi thế hơn hóa học là sử dụng ít hóa chất hơn do đó giảm được
chi phí, ít độc hại hơn, nhưng chỉ áp dụng được khi nước chứa lượng phosphorus và các thành phần
dinh dưỡng nhiều nhất định.
7 trang
27/04/2022
7940
Bạn đang xem tài liệu "Báo cáo môn Hóa kĩ thuật môi trường", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bao_cao_mon_hoa_ki_thuat_moi_truong.doc
FINAL- Nhom 14 - Thu 6 - Bao cao Hoa ki thuat moi truong 1.pptx
