Quy Trình Và Yếu Tố Ảnh Hưởng Xử Lý Nước Thải Bằng Fenton

Xử lý nước thải bằng Fenton là phương pháp xử lý nước thải có khả năng loại bỏ được các hợp chất hữu cơ độc hại trong nước một cách nhanh chóng và hiệu quả. Vậy, phương pháp này là gì? Hãy tìm hiểu các thông tin về quy trình xử lý nước thải fenton và các yếu tố ảnh hưởng trong bài viết dưới đây để đưa ra lựa chọn phù hợp nhất.

Ứng dụng phương pháp Fenton và các chất oxy hóa bậc cao trong xử lý nước thải

Khái niệm phương pháp oxy hóa bậc cao

Phương pháp oxy hóa bậc cao hay còn gọi là quá trình oxy hóa nâng cao. Đây là những quá trình phân hủy oxy hoá dựa vào gốc tự do hoạt động hydroxyl *OH. Để được tạo ra trong quá trình xử lý với thời gian ngắn.

Gốc hydroxyl được đánh giá là tác nhân oxy hóa. Chúng có khả năng oxy hoá không cần lựa chọn mọi chất hữu cơ. Dù đó là chất khó phân hủy. Từ đó, biến chúng thành các hợp chất vô cơ, các acid vô cơ, acid hữu cơ mạch ngắn, hoặc chất không độc hại.

Công nghệ xử lý nước thải bằng oxy hóa bậc cao thường được ứng dụng trong các hệ thống xử lý nước thải có nồng độ COD lớn. Điều kiện để xảy ra phản ứng oxy hóa bậc cao là phải có chất trung gian có hoạt tính cao.

Phương pháp Fenton

Đây là phương pháp sử dụng tổ hợp H2O2 và muối sắt Fe2+ làm tác nhân cho quá trình oxy hóa diễn ra. Phương pháp này có khả năng xử lý các chất hữu cơ vô cùng mạnh mẽ. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là có thể dẫn tới khoáng hóa hoàn toàn chất hữu cơ thành CO2 và nước. Do đó, cần sử dụng thêm hóa chất để xử lý sản phẩm được sinh ra sau phản ứng Fenton.

Chính vì vậy, nên áp dụng phương pháp Fenton để phân hủy từng phần. Vừa chuyển hóa chất khó phân hủy sinh học thành chất có khả năng phân hủy sinh học rồi tiếp tục quá trình xử lý tiếp theo.

Quy trình xử lý nước thải Fenton

Quá trình Fenton diễn ra như sau:

Điều chỉnh nồng độ pH cho phù hợp

Độ pH có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ phản ứng và ảnh hưởng lớn đến nồng độ ion Fe²⁺ trong dung dịch. Do đó, pH trở thành yếu tố quyết định trực tiếp đến hiệu quả phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải khi sử dụng phương pháp Fenton.

Theo ý kiến của các chuyên gia, khoảng pH lý tưởng để quá trình phản ứng Fenton diễn ra hiệu quả nằm trong khoảng từ 2 đến 4. Tuy nhiên, để tối ưu hóa hiệu suất phản ứng, mức pH lý tưởng nhất là khoảng 2,8, nơi quá trình oxy hóa đạt mức cao nhất. Nó đảm bảo khả năng loại bỏ chất hữu cơ một cách hiệu quả hơn.

Phản ứng oxy hoá

Trong giai đoạn phản ứng oxi hoá diễn ra sẽ hình thành các gốc OH hoạt tính và phản ứng oxi hóa chất hữu cơ. Cơ chế hình thành gốc OH hiện nay có sự thống nhất. Theo đó sẽ hình thành phản ứng như sau:

Fe2+ + H2O2 —--> Fe3+ + OH– + OH *

Gốc *OH sẽ tham gia vào phản ứng oxi hoá các hợp chất hữu cơ. Từ đó, chuyển chất hữu cơ từ dạng cao thành các chất hữu cơ phân tử thấp. Phản ứng như sau:

CHC (cao phân tử) + *HO ——> CHC (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH–

Trung hòa và keo tụ trong xử lý nước thải bằng Fenton

Sau khi phản ứng oxi hóa diễn ra, cần phải nâng nồng độ PH trong bể lên mức lớn hơn 7 để thực hiện quá trình kết tủa Fe3+ vừa mới hình thành trong phản ứng. Phương trình hóa học như sau:

Fe3+ + 3OH– —--> Fe(OH)3.

Lúc này, kết tủa Fe(OH)3 sẽ thực hiện theo cơ chế keo tụ, đông tụ. Đồng thời, hấp phụ một phần chất hữu cơ cao phân tử.

>> Xem thêm: Các Phương Pháp Xử Lý Bùn Thải Được Sử Dụng Phổ Biến

Một số yếu tố ảnh hưởng khi xử lý nước thải bằng Fenton

• Nồng độ sắt: Không có sắt sẽ không thể diễn ra sự hình thành của các gốc hydroxyl. Nếu nồng độ sắt tăng, sự loại trừ của phenol có thể tăng đến điểm nhất định. Tại đó, dù có cho thêm sắt cũng không tăng hiệu quả nữa.

• Dạng sắt: Hầu hết các ứng dụng Fe2+ hay Fe3+ đều có thể sử dụng xúc tác phản ứng. Hàm lượng H2O2 càng nhiều, phản ứng càng nhanh. Tuy nhiên, nếu lượng hệ chất Fenton thấp thì Fe2+ được ưa chuộng hơn. Muối sắt, hay sulfat đều có thể sử dụng được.

• Nồng độ H2O2: Cần có đủ lượng H2O2 để đẩy phản ứng lên đến điểm nhất định. Từ đó, giúp làm giảm nhanh độc tính trong nước thải.

• Nhiệt độ: Nhiệt độ gia tăng thì tốc độ phản ứng Fenton cũng phát triển theo tỷ lệ thuận. Tuy nhiên, nếu nhiệt độ trên 40 - 500°C thì sẽ diễn ra quá trình phân hủy H2O2 nên hiệu quả sử dụng chất này bị suy giảm. Các phản ứng Fenton hiện nay đều xảy ra ở nhiệt độ lý tưởng là 20 - 400°C.

• Độ pH: Trong môi trường axit, quá trình khử Fe3+ thành Fe2+ trở lên dễ dàng hơn. Từ đó, tạo điều kiện để hình thành gốc hydroxyl OH*. Nếu pH cao thì Fe3+ thành Fe(OH)3 Vì vậy, làm giảm quá trình tạo ra Fe2+. Độ pH thích hợp nhất cho phản ứng fenton là <>

Ứng dụng của phương pháp xử lý nước thải bằng Fenton

• Khử mùi: Phản ứng Fenton có hiệu quá tốt trong việc khử mùi nước thải thông qua quá trình oxy hóa H2S, aldehyde, amine, mercaptan.

• Kiểm soát sự ăn mòn: Phương pháp này có thể phân hủy được cả chlorine và hợp chất lưu huỳnh - các axit ăn mòn thường xuất hiện khi ngưng tụ trong thiết bị và bị oxy hóa bởi không khí.

• Khử BOD, COD, kể cả các chất có nồng độ cao, khó phân hủy.

• Oxy hoá chất vô cơ, hữu cơ, kim loại.

• Giải phóng các bọt khí nhỏ đang phân tán trong nước. Xử lý hiệu quả cả váng dầu ở các bể tuyển nổi.

>> Xem thêm: Khử Trùng Nước Thải Và Những Điều Bạn Nên Biết

Kết luận

Trên đây là chia sẻ của các chuyên gia Green Water về xử lý nước thải bằng Fenton. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi mang lại đã giúp các bạn hiểu rõ hơn về quy trình, những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả và khả năng ứng dụng của công nghệ. Nếu bạn còn thắc mắc cần được giải đáp thêm về vấn đề này, hãy liên hệ với chúng tôi ngay nhé.

Thông tin liên hệ:

CÔNG TY TNHH GREEN

Trụ sở Hà Nội: Tầng 2 Tòa J, 226 Vạn Phúc, phường Liễu Giai, quận Ba Đình, Hà Nội

• Điện thoại: 024 3514 8260

• Hotline: 032 844 8880

• Email: admin@greenwater.com.vn

Chi nhánh HCM: 82 Nguyễn Bá Tuyển - Phường 12 - Q.Tân Bình - Tp.Hồ Chí Minh

• Hotline: 0931 112 900

• Email: admin@greenwater.com.vn