Lọc nước Chuyên dụng
Phương Pháp Điện Hóa và quá trình xử lý nước thải
Th3
Phương pháp điện hóa được sử dụng phổ biến để xử lý loại nước thải chứa lượng chất hữu cơ đặc trưng bởi màu sắc và không dễ phân hủy bởi quá trình sinh học tự nhiên, chẳng hạn như nước thải từ ngành dệt may, nhà máy giấy, chất thải sinh hoạt. Đây là biện pháp vật lý hóa học nhằm tái chế và làm sạch nước thải.
Mời các bạn cùng tìm hiểu thêm về những nguyên lý cơ bản và cách thức hoạt động cơ bản của phương pháp này qua những thông tin sẽ được cung cấp sau.
1. Phương pháp điện hóa xử lý nước thải là gì?
Phương pháp điện hóa xử lý nước thải là một trong những công nghệ tiên tiến hiện nay thường được áp dụng để làm sạch nước thải công nghiệp.
Cơ chế hoạt động của phương pháp này là sử dụng nguyên lý điện phân để phá hủy các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ trong nước thải thông qua các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt các điện cực anode và catode.
Cụ thể, trong quá trình điện phân, ở các điện cực:
- Trên cực âm (catode): Nước bị khử thành ion OH- và H2.
- Trên cực dương (anode): Nước bị oxy hóa thành O2, H+ và electron.
Electron tạo thành dòng điện đi từ catode đến anode. Các ion OH- và H+ phản ứng với nhau tạo thành H2O.
Hơn nữa, trong quá trình này còn sinh ra các chất oxy hóa mạnh như ion hypochlorite (ClO-) và axit hypochlorous (HClO) có khả năng oxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ trong nước thải.
Nhờ vậy mà các chất độc hại trong nước thải sẽ bị phân hủy hoàn toàn thành các sản phẩm đơn giản hơn như khí carbon dioxide, nước và các muối vô hại. Sau đó nước sạch sẽ được thải ra môi trường.
2. Quy trình xử điện hóa
Quá trình điện hóa nước thải gồm 3 giai đoạn khác nhau:
2.1. Keo tụ điện hoá
Giai đoạn keo tụ điện hóa là bước đầu tiên trong quy trình điện hóa xử lý nước thải. Bước này sử dụng keo chứa các hạt kim loại nano (như Ag, Cu) có khả năng dẫn điện cao làm chất xúc tác.
Keo tụ được cho vào bể xử lý cùng với nước thải cần xử lý. Khi áp điện trường xoay chiều từ bên ngoài, electron sẽ di chuyển trên bề mặt các hạt kim loại theo chiều của trường điện. Điều này tạo ra sự khác biệt về điện thế giữa các bề mặt hạt, kích hoạt phản ứng oxy hóa và khử.
Qua các phản ứng hóa học diễn ra tại bề mặt hạt kim loại, các chất ô nhiễm trong nước thải như chất hữu cơ, dầu mỡ, phenol, phân hủy thành các sản phẩm đơn giản hơn như CO2, ion kim loại, muối vô cơ. Giai đoạn này giúp loại bỏ khoảng 50-70% tải ô nhiễm ban đầu, đem lại hiệu quả xử lý cao cho các bước tiếp theo.
2.2. Oxy hóa điện hóa
Giai đoạn oxy hóa là giai đoạn tiếp theo sau khi sử dụng keo tụ điện hóa.
Trong giai đoạn này, nước thải từ bước trước được dẫn vào bể xử lý, sau đó áp điện thế giữa cực dương và cực âm. Ở cực dương, quá trình phân ly nước xảy ra, tạo thành các gốc hydroxyl (OH) và clo (Cl) rất mạnh.
Các gốc này sẽ oxy hóa các chất ô nhiễm hữu cơ còn lại trong nước thải thành các sản phẩm đơn giản hơn như CO2, H2O, ion nitrat, sunfat,… Quá trình này loại bỏ khoảng 20-30% tải ô nhiễm.
Bên cạnh đó, một số chất ô nhiễm khác như kim loại nặng cũng bị khử thành dạng ion kim loại ở cực âm. Sau khi kết thúc, nước thải đã đạt độ tinh khiết cao hơn so với bước đầu, việc xử lý tiếp theo sẽ dễ dàng và hiệu quả hơn.
2.3. Tuyển nổi điện hoá
Giai đoạn tuyển nổi là giai đoạn cuối cùng trong quy trình điện hóa xử lý nước thải.
Tại giai đoạn này, nước sau khi đã được xử lý qua hai bước trước sẽ được dẫn vào bể tuyển nổi có lắp đặt điện cực dương và âm. Khi áp điện thế, các hạt cặn lơ lửng còn tồn tại trong nước sẽ bị ion hóa.
Do có độ dương điện cao hơn nên các ion dương sẽ di chuyển về phía cực âm, các ion âm di chuyển về phía cực dương theo tác dụng của trường điện. Qua đó, các hạt bụi, cặn lơ lửng được tách ra khỏi nước.
Giai đoạn này loại bỏ khoảng 10-15% tải ô nhiễm còn lại, đạt độ tinh khiết rất cao cho nước thải sau xử lý, đáp ứng yêu cầu xả ra môi trường.
3. Những đặc điểm nổi bật của phương pháp điện hóa nguồn nước
- Không cần phụ gia hóa học, chỉ sử dụng năng lượng điện. Quá trình xử lý diễn ra trực tiếp trên bề mặt điện cực.
- Có thể xử lý được các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ, kể cả chất khó phân hủy sinh học. Tỷ lệ loại bỏ cao, đạt trên 90%.
- Thiết bị đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp so với các phương pháp khác.
- Quá trình vận hành liên tục, tốc độ xử lý nhanh.
- Có thể tái sử dụng nước thải sau xử lý hoặc xả thải ra môi trường đạt tiêu chuẩn.
- Tiêu thụ năng lượng thấp, thân thiện với môi trường.
- Dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh quá trình xử lý.
Đây là phương pháp có nhiều triển vọng trong xử lý các nguồn nước thải công nghiệp và sinh hoạt.
4. Ứng dụng của công nghệ điện hóa
Có một số ứng dụng chính của phương pháp điện hóa trong xử lý nước và môi trường:
- Xử lý nước thải công nghiệp: Nước thải chứa chất hữu cơ và độc từ các ngành dệt may, giấy, thực phẩm, hóa chất…
- Xử lý nước thải sinh hoạt: Nước thải đô thị, khu công nghiệp, bệnh viện có chứa chất hữu cơ, kim loại nặng.
- Xử lý nước sạch: Loại bỏ các chất còn lại trong nước sau xử lý sơ cấp để đạt chuẩn nước uống.
- Điện phân nước: Tách nước thành oxy và hydro bằng điện phân.
- Xử lý môi trường: Xử lý chất thải rắn, khí thải, nước ô nhiễm chứa phenol, cyanide trước khi xả ra môi trường.
- Xử lý nước biển, nước sông bị ô nhiễm: Loại bỏ các chất độc, dinh dưỡng thừa để bảo vệ môi trường nước.
5. Kết luận
Phương pháp điện hóa đang dần khẳng định vai trò quan trọng của mình trong lĩnh vực xử lý nước thải hiện nay.
Với khả năng loại bỏ cao hơn 90% các chất ô nhiễm, kể cả những chất khó phân hủy khác, phương pháp điện hóa giúp đáp ứng yêu cầu xử lý ngày càng cao về môi trường.
Đồng thời, tính ưu việt về đơn giản, linh hoạt trong vận hành, tiết kiệm chi phí so với các phương pháp truyền thống khiến điện hóa trở thành lựa chọn hàng đầu trong nhiều dự án xử lý nước thải hiện nay.
Việc ứng dụng rộng rãi phương pháp này sẽ góp phần bảo vệ môi trường, đảm bảo an toàn vệ sinh và phát triển bền vững. Do vậy, tầm quan trọng của phương pháp điện hóa đối với xử lý nước thải ngày càng được khẳng định.
