Xử lý sulfua và crom trong nước thải thuộc da bằng phương pháp hóa học

Trong nước thải thuộc da, hàm lượng sulfua và crom tương đối cao, là 2 yếu tố độc hại hàng đầu cần được xử lý. Để sử dụng phương pháp sinh học, trước hết cần áp dụng một số phương pháp hóa học như oxy hóa, sử dụng hóa chất xử lý nước thải để loại bỏ 2 chất này ra khỏi nước thải là việc làm cần thiết. Người ta đã thực hiện một loạt thí nghiệm để nghiên cứu, đánh giá về hiệu quả khử sulfua và crom trong nước thải thuộc da bằng phương pháp hóa học. Kết quả như thê nào? mời các bạn đọc bài viết dưới đây.

Giới thiệu phương pháp

Nước thải từ quá trình thuộc da có độ màu cao, hàm lượng chất rắn lơ lửng và tổng chất rắn lớn, hàm lượng các chất hữu cơ cao. Thời gian xả nước thải giữa các công đoạn liên tiếp nhau thường rất dài (12 -24 giờ). Ngoài ra, hàm lượng sulfua (công đoạn tẩy lông) và Crom (III) (công đoạn thuộc Crom) trong dòng thải hỗn hợp thường cao hơn nhiều lần ngưỡng giới hạn để có thể sử dụng phương pháp sinh học để xử lý nước thải. Do đó áp dụng phương pháp hóa học để khử sulfua có trong nước thải của công đoạn tẩy lông ngâm vôi và Crom có trong nước thải từ công đoạn thuộc Crom được xem phương pháp xử lý tối ưu.

Đối với khử sulfua thì nhiều chuyên gia trong ngành đã đánh giá phương pháp oxy hóa dùng oxy không khí có sử dụng xúc tác là phương pháp đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp nhất. Sau đó là phương pháp sử dụng phèn sắt. Cụ thể vào năm 1991, Mesdaghinia A. R. và Yousefi Z. (Iran) đã nghiên cứu sử dụng oxy trong không khí để oxy hóa sulfua trong nước thải thuộc da với xúc tác MnSO₄ và NiSO₄ [5]. Phương pháp này đã được Hiệp hội Nghiên cứu công nghiệp da thuộc Vương quốc Anh (British Leather Manufacturer Research Association) áp dụng trong xử lý nước thải thuộc da.

Còn để xử lý lượng Crom trong nước thải thuộc Crom thì phần lớn các nghiên cứu đều thực hiện theo hướng kết tủa Crom ở dạng hydroxyt [Cr(OH)₃] để thu hồi tái sử dụng. Các hóa chất được sử dụng để kết tủa Crom gồm: NaOH, NaHCO₃, Na₂CO₃, Ca(OH)₂, Mg(OH)₂, MgO. Năm 2001, tác giả Beleza V. M. (Bồ Đào Nha) đã nghiên cứu động học của quá trình khử Crom trong nước thải thuộc da bằng bùn thải của quá trình sản xuất acetylen (gọi tắt là bùn acetylen). Về bản chất, quá trình này là quá trình kết tủa Crom(III) hydroxyt bằng vôi bột Ca(OH)₂.

Để có thể đánh giá được hiệu quả khử sulfua và crom trong nước thải thuộc da bằng các phương pháp hóa học, người ta đã thực hiện tiến hành các thí nghiệm để đánh giá, kiểm chứng và lựa chọn những điều kiện thích hợp nhất để có thể áp dụng được trong xử lý nước thải thuộc da ở Việt Nam.

Đánh giá hiệu quả xử lý sulfua và crom trong nước thải thuộc da bằng phương pháp hóa học

Đối với nghiên cứu khử sulfua trong nước thải tẩy lông ngâm vôi

–  Phương pháp kết tủa bằng muối sắt: do nước thải tẩy lông ngâm vôi có hàm lượng sulfua rất cao (580 – 656 mg/L) nên phương pháp kết tủa bằng muối sắt là không khả thi về mặt kỹ thuật

–  Phương pháp oxy hóa dùng oxy của không khí: ngay cả khi hàm lượng sulfua khá lớn (656 mg/L), chỉ sau 3,5 giờ cấp khí liên tục với tỷ lệ 0,9 L/L nước thải/ phút, sulfua đã được khử hoàn toàn. Để rút ngắn thời gian oxy hóa, quá trình oxy hóa bằng oxy của không khí có thể kết hợp bổ sung xúc tác là MnSO₄.H₂O. Kết quả cũng cho thấy: ở hàm lượng MnSO₄.H₂O là 250 mg/L và lưu lượng khí là 0,45 L/L nước thải/phút trong 7 giờ hay ở hàm lượng 300 mg/L MnSO₄.H₂O và lưu lượng khí là 0,9 L/L nước thải/phút trong 2 giờ, sulfua đã được khử hoàn toàn.

Đối với nghiên cứu khử Crom trong nước thải thuộc Crom:

– Phương pháp kết tủa hóa học. Các tác nhân kết tủa được sử dụng là: Xút NaOH, NaOH kết hợp với A101, Ca(OH)₂, Ca(OH)₂ kết hợp với A101, MgO và hỗn hợp MgO/Ca(OH)2 (tỷ lệ ¼). Kết quả nghiên cứu lựa chọn các tác nhân kết tủa cho thấy:

+ Do hàm lượng Crom quá cao (4097 mg/L) nên NaOH, NaOH kết hợp với A101, Ca(OH)₂ có thể kết tủa được Crom nhưng bông keo tụ xốp, tỷ trọng nhỏ nên rất khó lắng. Vì vậy, việc tách bùn ra khỏi nước sau xử lý rất khó khăn. Việc sử dụng các tác nhân trên là không khả thi về mặt kỹ thuật.

+ Hiệu quả khử Crom của MgO cao: dung tích bùn tạo ra là nhỏ nhất (chiếm 14,75% thể tích nước thải), để kết tủa hoàn toàn 1 g Crom III trong nước thải cần 2,4 g MgO

+ Ca(OH)₂ kết hợp với chất trợ keo tụ A101 cũng cho kết quả khả quan. Với hàm lượng Ca(OH)₂ là 10 g/L, Crom trong nước thải ở nồng độ Crom III = 4097 mg/L được kết tủa hoàn toàn. Chất trợ keo tụ A101 giúp tăng khả năng lắng của bùn, liều lượng A101 sử dụng cho 1 m³ nước thải là 2,5 g.

Kết luận: Dù sử dụng bất kì phương pháp nào để xử lý nước thải cũng cần được thực hiện dưới sự hưỡng dẫn, giám sát của các chuyên gia, kỹ thuật viên có kinh nghiệm để hiệu quả đạt được sau xử lý là tốt nhất.