Phân tích cách kiểm soát nồng độ pH trong xử lý nước thải
Thuật ngữ pH được sử dụng rộng rãi để thể hiện tính acid hoặc tính kiềm của dung dịch. pH là chỉ số thể hiện nồng độ của ion hydro, hay nói chính xác hơn là nồng độ hoạt tính của ion hydro. pH có vai trò quan trọng trong hầu hết các quá trình của lĩnh vực kỹ thuật môi trường. Trong lĩnh vực cấp nước, pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình keo tụ hóa học, khử trùng, làm mềm và kiểm soát tính ăn mòn của nước.
Trong quá trình xử lý nước thải, nồng độ pH có một ý nghĩa quan trọng. Các công trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, đòi hỏi pH phải được duy trì trong giới hạn tối ưu cho sự phát triển của vi sinh vật. Các quá trình hóa học sử dụng để keo tụ nước thải, làm khô bùn hoặc oxy. Các hợp chất như ion cyanua, thường đòi hỏi pH phải được duy trì trong một giới hạn hẹp.
Ngoài ra, pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng bằng cách tạo bông cặn bằng phèn nhôm. Chính vì thế, trong quá trình vận hành chúng ta cần kiểm tra nồng độ pH thường xuyên. Việc này để điều chỉnh pH phù hợp với quá trình xử lý hóa lý hoặc sinh học đang xảy ra trong hệ thống xử lý nước thải.
Tầm quan trọng của pH nước thải
pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 6.5 – 8.5. Như chúng ta đã biết, môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển là môi trường có pH từ 7 – 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau.
Ví dụ, vi khuẩn Nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4.8 – 8.8, còn vi khuẩn Nitrat với pH từ 6.5 – 9.3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 – 4.
Nước thải sinh học có pH = 7.2 – 7.6. Nước thải công nghiệp có pH rất khác nhau phụ thuộc từng loại công nghiệp. Các xí nghiệp sản xuất có thể thải ra nước thải có tính acid hoặc kiềm rất cao, chẳng những làm cho nguồn nước không còn hữu dụng đối với các hoạt động giải trí như bơi lội, chèo thuyền mà còn làm ảnh hưởng đến hệ thủy sinh vật.
Cách điều chỉnh pH của nước
Khi pH<7, nước có tính axit và có xu hướng ăn mòn các vật bằng kim loại. Khi nước có pH thấp có thể làm cho hệ thống đường ống dẫn nước bị ăn mòn, gây rò rỉ đường ống.
Khi pH>7, nước có tính kiềm và có xu hướng ảnh hưởng đến mùi vị của nước. Vì vậy, cần thiết phải kiểm tra thường xuyên pH của nước.
Các loại hóa chất điều chỉnh pH thường là axit hoặc bazo, vì vậy hóa chất điều chỉnh pH thường có tính ăn mòn cao. Với quy mô lớn, thường dùng bơm định lượng để châm hóa chất. Việc điều chỉnh bơm sẽ được tính toán dựa trên thực tế, cân đổi giữa các tham số: lưu lượng bơm, độ pH, nồng độ dung dịch hóa chất để đảm bảo pH tăng vừa đủ.
Bơm định lượng điều chỉnh pH
Là dòng máy bơm công nghiệp, có ứng dụng bơm các loại hóa chất có khả năng điều chỉnh pH với tính ăn mòn và tính mài mòn cao. Bơm định lượng điều chỉnh pH có ứng dụng chủ yếu trong ngành công nghiệp xử lý nước thải, ngành công nghiệp sản xuất nước sạch, điều hòa pH nước bể bơi, là một trong những giải pháp giúp con người biết được chính xác lượng pH và điều chỉnh tự động cho phù hợp với tiêu chuẩn sử dụng.
Nâng pH của nước bằng Soda (natri cacbonat) và xút NaOH
Natri Cacbonat và xút làm tăng độ pH của nước về gần mức trung tính. Ưu điểm của việc sử dụng là không làm tăng độ cứng của nước nên không phát sinh thêm thiết bị làm mềm nước, tiết kiệm được chi phí cho người dùng.
Khi sử dụng Natri Hydroxit cần đảm bảo duy trì thông gió tốt để tránh hít phải, thêm hóa chất từ từ vào nước và đảm bảo trộn đều. Luôn dùng găng tay, kính bảo hộ, quần áo bảo hộ để tránh cho da và mắt tiếp xúc với hóa chất này.
Nếu có nhiều sắt hoặc vi khuẩn sắt cần được khử trùng có thể kết hợp Chlorine và Natri Cacbonat bằng cách trộn lẫn rồi đưa vào hệ thống cấp nước.
Kali Hydroxit có thể thay thế Natri khi cần thiết, tuy nhiên sử dụng quá liều Kali có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như: buồn nôn, tiêu chảy, yếu cơ và thậm chí làm tim ngừng đập.
Giảm pH của nước bằng axit
Để làm giảm độ kiềm của nước có thể dùng Axit Cacbonic, Axit Clohydric, Axit Sunfuric. Do tính độc hại của axit nên cần hết sức thận trọng khi sử dụng. Nguyên tắc là pha loãng dung dịch axit bằng cách bổ sung axit vào nước từ từ, không bao giờ được thêm nước vào axit.
Soda và Axit HCl
Những vấn đề thường gặp và cách khắc phục khi pH trong nước thải không ổn định
Khi pH trong nước thải không ổn định, thì bể sinh học hiếu khí sẽ có hiện tượng bùn nổi lên trên bề mặt nhiều, vi sinh vật sẽ chết, lắng kém.
Cách khắc phục
Đầu tiên kiểm tra các thông số:
- F/M: thích hợp khoảng 0,2 – 0,6; hạn chế tình trạng pH giảm, bùn nổi, lắng kém.
- Nếu F/M thấp: là do vi khuẩn có cấu trúc đặc biệt – nấm.
- F/M cao: DO thấp, quá tải, bùn đen, lắng kém, có mùi tanh, hiệu quả xử lý thấp.
- BOD/COD > 0,5 => Thích hợp cho phân hủy sinh học. Kiểm tra thường xuyên BOD và COD tránh hiện tượng thiếu tải hoặc quá tải.
- Chất dinh dưỡng: N, P đảm bảo tỉ lệ BOD:N:P = 100:5:1, nếu thiếu, phải bổ sung nguồn từ bên ngoài. Nước thải sinh hoạt, không cần thiết bổ sung N, P
- Các chất độc : Kim loại nặng, dầu mỡ, hàm lượng Cl, Sunfat, N-NH3 cao…
- Oxy hoà tan: Phụ thuộc vào tải lượng hữu cơ và hàm lượng sinh khối. DO thích hợp: 1-2 mgO2/l. Thiếu oxy sẽ làm giảm hiệu quả xử lý, xuất hiện vi khuẩn hình que, nấm, giảm khả năng lắng và ức chế quá trình nitrat hoá.
⇒ Sau khi kiểm tra và khắc phục các thông số trên, thì tiếp tục pha loãng NaOH để điều chỉnh pH trong bể Aerotank.
