THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT MÔI TRƯỜNG NGÀNH NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI

Ngày 04 tháng 05 năm 2010

Ứng dụng bộ điều khiển sc100 và sensor pH/ORP trong xử lý nước thải chứa Cr (VI)

Bài viết này nhằm giới thiệu hệ thống xử lý chất thải chứa crom (VI) trong công nghiệp xi mạ. Các phương pháp xử lý và ứng dụng cơ bản được mô tả cùng với các thiết bị đo đạc tự động phù hợp với hệ thống.

Ứng dụng

Trong ngành xi mạ, mạ điện kim loại là chủ yếu. Quy trình này làm tăng tính chất chống ăn mòn, điều chỉnh kích thước cho quy trình làm sạch và cải thiện chất lượng lớp bao bọc. Sau khi mạ điện hoàn tất, các phần đã xi mạ được nhúng vào nước trong một hay nhiều bể rửa. Do đó nước rửa từ các bể này bị ô nhiễm dung dịch mạ rất cao và phải được thay thường xuyên. Đây chính là một vấn đề gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng bởi vì nước trong các bể rửa này có chứa crom độc hại nồng độ cao. Việc giảm bớt ô nhiễm từ nước thải loại này gồm việc thu hồi vật liệu thô hay giảm tổng số trong hệ thống xử lý nước thải.

Xử lý

Nước rửa với chất thải crom thường được xử lý qua 2 giai đoạn (hình 1). Ở giai đoạn đầu tiên, Cr (VI) được chuyển sang dạng không ổn định hơn là Cr (III). Trong bước chuyển tiếp này, Cr (III) sẽ liên kết tự do với hydroxit trong giai đoạn thứ hai của quy trình xử lý. Kết quả là chất kết tủa không độc hại, Cr(OH)3 sẽ được hình thành.

Bước 1:

Phương pháp xử lý thông dụng nhất để khử Cr(VI) xuống thành Cr(III) bằng cách sử dụng chất khử như sunfua dioxit (SO2), natri bisunfit (NaHSO3) hay natri-meta bisunfit (Na2S2O5). Phản ứng hóa học dưới đây mô tả phản ứng xảy ra khi sử dụng sunfua dioxit

3SO2 + 2H2CrO4 + 3H2O ↔Cr2(SO4)3 + 5H2O

Phản ứng này xảy ra nhanh khi pH trong khoảng 2 đến 3. Thời gian lưu có thể giảm thiểu bằng các giữ pH của nước thải trong mức này. Có thể thực hiện được điều này bằng cách sử dụng bộ điều khiển pH để bổ sung một dung dịch axit chẳng hạn như axit sunfuaric (H2SO4)

Sau khi đạt đến ngưỡng pH thích hợp, một điểm ORP (điện thế oxy hóa khử) được thiết lập. Thông thường, cài đặt mức ORP từ 200 đến 300 mV. Giá trị ORP tuyệt đối sẽ khác nhau theo từng quy trình và theo sự thay đổi của pH.

Lưu ý: khi nâng lên mỗi 150mV có thể làm thay đổi 1 đơn vị pH. Do đó kiểm soát chặt pH là rất quan trọng trong suốt giai đoạn này. Điểm cài đặt ORP thực phải được xác định cho từng trường hợp cụ thể.

Khi phản ứng kết thúc, sẽ thấy giá trị ORP đột ngột giảm xuống (20 đến 50 mV).

Bước 2:

Sau khi kết thúc phản ứng ở bước 1, canxi hydroxit Ca(OH)2, hay còn gọi là vôi, được cho vào nước thải với liều lượng được xác định thông qua một bộ điều khiển đo pH thứ hai để làm tăng pH và duy trì ở mức pH 8 hay cao hơn. Việc kiểm soát này là cần thiết giúp cho sự kết tủa crom hydroxit xảy ra. Chất kết tủa sau đó có thể được tách ra dễ dàng và được thải bỏ an toàn. Phương trình dưới đây mô tả phản ứng kết tủa diễn ra:

Cr2(SO4)3+3Ca(OH)2↔2Cr(OH)3+3CaSO4

Nhược điểm chính của phương pháp xử lý này là yêu cầu phải giảm pH của nước thải xuống 2-3 để đảm bảo cho tốc độ khử diễn ra nhanh chóng. Nước thải sau đó được trung hòa trước khi xả thải. Các bước này sẽ tiêu tôn nhiều hóa chất và do đó cũng làm gia tăng lượng bùn thải với các chất kết tủa không phản ứng.

Thiết bị đo lường

Trong hệ thống xử lý 2 bước như hình 1 mô tả, hệ thống yêu cầu phải sử dụng 2 bộ điều khiển pH và một bộ điều khiển ORP. Các bộ điều khiển phải có chức năng điều khiển mở/tắt (on/off) và điều khiển tỷ lệ (proportional) với dải chết (deadband) có thể điều chỉnh được. Bộ điều khiển cũng phải có rờ-le alarm để báo động cho người vận hành khi hệ thống hoạt động nằm ngoài điều kiện bình thường.

Một bộ điều khiển hoàn chỉnh do Hach cung cấp gồm:

Hai bộ controller Model sc100™: LXV401.52.02002

• Hai sensor đo pH (Insertion pH Sensor): Model DPD2P1

• Một sensor đo ORP (Insertion ORP Sensor): Model DRD2P6

• Ba bộ khung gắn Sensor (Mounting Hardware Assembly): MH434A00B


Kết luận
Bởi vì mỗi dòng thải sẽ có đặc tính riêng nên đầu ra cần được phân tích cẩn thận để đảm bảo ứng dụng đúng đắn hệ thống xử lý.

Không có nhận xét nào: