Oxy hóa khử là xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học ứng dụng khá phổ biến trong các hệ thống xử lý nước thải. Phương pháp này chỉ được dùng khi không thể tách các tạp chất ô nhiễm ra khỏi nước thải mà cần đến sự hỗ trợ từ các tác nhân hóa học. Nhờ vậy mà nhiều chất độc hại được chuyển hoá thành các dạng chất ít độc hại hơn sau khi xử lý.
Nguyên lý hoạt động của phương pháp oxy hóa khử để xử lý nước thải
Trong số các phản ứng hoá học, phản ứng oxi hoá khử là phản ứng cho và nhận electron. Quá trình khử là quá trình ngược lại với quá trình oxi hóa vì thế quá trình oxy khử là hai quá trình trong một phản ứng. Nếu có một chất sau phản ứng bị oxi hóa thì chất còn lại sẽ là chất khử. Khả năng mất electron của các chất trong phản ứng càng mạnh thì khả năng bị oxi hoá càng cao.
Một trong những thuốc thử chính sử dụng chất oxy hóa như sau: O3, Cl2, H2O2, Ca(ClO)2, NaClO, CaCl2.2H2O, MnO2, v.v. Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hại hơn và tách ra khỏi nước. Vì quá trình này chỉ dùng khi không thể tách các chất ô nhiễm ra khỏi nước bằng phương pháp khác như asen, xyanua.
Các chất oxi hóa khử được sử dụng phổ biến trong xử lý nước thải
Oxy hóa khử bằng clo
Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là những chất oxi hóa được sử dụng rộng rãi và hiệu quả nhất. Chúng sẽ được sử dụng để tách H2S, dithionite và các hợp chất có chứa metyl sunfua, xyanua và phenol ra khỏi nước thải. Sau quá trình oxy hóa clo, các hóa chất độc hại ô nhiễm đã được tách ra khỏi nước thải, quá trình này sẽ được thực hiện dựa trên phản ứng của clo và nước thải.
Khi clo phản ứng với nước thải, sẽ có các phản ứng sau xảy ra:
Cl2 + H2O -> HOCl + HCl
HClO ⇌ OCl− + H+
Nguồn clo hoạt động cũng có thể là canxi clorat (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyclorua, clorat canxi nhận được theo phương trình sau:
Ca (OH) 2 + Cl2 = CaOCl2 + H2O
Natri hypoclorit được tạo thành khi clo đi qua dung dịch kiềm:
2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O
Và canxi hypoclorit được tạo ra bằng cách clo hóa canxi hiđroxit ở nhiệt độ 25-30℃
2Ca (OH) 2 + 2Cl2 = Ca (ClO) 2 + CaCl2 + 2H2O
Trong số đó, natri clorat (NaClO3) là chất oxi hóa mạnh nên bị phân hủy thành ClO2. Clo dioxit là một chất khí độc có màu vàng lục, mùi nặng hơn clo.
Oxi hóa khử bằng H2O2
H2O2 được dùng để oxi hóa nitrit, anđehit, phenol, xyanua, các chất thải và kiềm theo các phản ứng sau:
2H + + H2O2 + 2e -> 2H2O
2OH- + H2O2 – 2e -> 2H2O + 2O2-
Trong môi trường axit, H2O2 là chất oxi hóa, còn trong môi trường kiềm, nó là chất khử.
Bị oxy hóa bởi oxy trong không khí
Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng sục khí bằng ống mưa, sục khí cưỡng bức để tách sắt khỏi nước cấp:
4Fe2 + + O2 + 2H2O => 4Fe3 + + 4OH-
Fe3 + + 3H2O => Fe (OH) 3 + 3H +
Phương pháp này cũng được sử dụng để oxy hóa sunfua trong nước thải của các nhà máy giấy. Hiệu quả mang đến rất cao và hoạt động một cách dễ dàng, thiếu sót của phương pháp này là thời gian xử lý lâu, chiếm nhiều diện tích.
Oxi hóa khử bằng MnO2
MnO2 thường được dùng để oxy hóa As3 + thành As5 + theo phản ứng sau:
H3AsO3 + MnO2 + H2SO4 -> H3AsO4 + MnSO4 + H2O
Quá trình này thường được thực hiện bằng cách lọc nước thải qua một lớp vật liệu MnO2 hoặc trộn nước thải với vật liệu MnO2.
Ozon hóa
Đây là phương pháp sử dụng ozone (O3) để loại bỏ các tạp chất trong nước, khử màu và loại bỏ mùi tanh, mùi hôi đặc trưng. Phương pháp này có thể loại bỏ phenol, hydrogen sulfide, các hợp chất asen, chất hoạt động bề mặt, xyanua và thuốc nhuộm khỏi nước.
Trong xử lý bằng ozon, cả hợp chất hữu cơ và vô cơ đều bị phân hủy và nước được khử trùng. Vi khuẩn bị tiêu diệt nhanh hơn so với clo.
Ảnh hưởng của ozon xảy ra theo ba hướng:
- Sự oxi hóa trực tiếp có sự tham gia của nguyên tử oxi.
- Kết hợp toàn bộ phân tử ozon với chất oxi hóa để tạo thành ozon.
- Tăng cường xúc tác quá trình oxy hóa trong không khí bị ozon hóa
Các chất hữu cơ và khoáng chất sẽ tạo thành kết tủa OH-, H2MnO4 không tan khi bị oxi hóa theo các chuỗi phản ứng sau:
FeSO4 + H2SO4 + O3 => Fe (SO4) 3 + 3H2O + O2
MnSO4 + O3 + H2O => H2MnO3 + O2 + H2SO4
H2MnO3 + 3O3 => HMnO4 + 3O2 + H2O
NH3 + 4O3 => NO3 + 4O2 + H2O + H +
Ưu điểm của phương pháp này là hỗ trợ giảm tối đa COD, BOD trong nước thải. O3 là chất không gây mùi dễ dàng khử màu phenol, xyanua. Khác với phương pháp oxi hóa bằng Clo, phương pháp Ozon hóa ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và độ pH. Nhược điểm thì vốn đầu tư cho phương pháp này khá cao và tiêu thụ điện năng rất lớn.
_______________________________
Qua những chia sẻ trên mong rằng sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách xử lý nước thải bằng phương pháp oxi hóa khử. Để được tư vấn thêm về cách xử lý nước thải với công nghệ sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency theo Hotline: 0909 538 514
