Ứng dụng công nghệ xử lý Fluor trong nước thải công nghiệp

Xử lý nước thải chứa Fluor đòi hỏi công nghệ xử tối ưu và nhiều công đoạn khác nhau. Đòi hỏi người vận hành phải có hiểu biết và lựa chọn con công nghệ xử lý hợp lý. Bài viết này hãy cùng Biogency tìm hiểu những ứng dụng công nghệ xử lý Fluor trong nước thải công nghiệp hiện nay có những ưu nhược điểm nào. Đâu là công nghệ được ứng dụng phổ biến trong xử lý nước thải công nghiệp chứa Fluor? 

Fluor trong nước thải

Fluor là một nguyên tố hóa học có ký hiệu là F và số hiệu nguyên tử là 9. Đây là halogen nhẹ nhất và tồn tại dưới dạng chất khí rất độc, màu vàng nhạt ở điều kiện tiêu chuẩn.

Fluor có trong nước thải của nhà máy sản xuất kính, thép, nhôm, nhà máy sản xuất thuốc

trừ sâu, nhà máy phân bón (phân lân) và một số nhà máy sản xuất hoá chất và mạ điện.

Nước thải chứa fluor được tạo ra trong quá trình ăn mòn axit flohydric bán dẫn. Axit flohydric cũng được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp pin mặt trời và mạ điện kim loại. Nồng độ điển hình của Fluor trong các loại nước thải này có thể nằm trong khoảng từ 100 mg/L đến hơn 10.000 mg/L.

Nói chung, nếu nước thải có thể được xả vào hệ thống, thì giới hạn là dưới 10 mg/L. Nhỏ hơn 5 mg/L nếu nước thải ra môi trường thủy sinh hay nước thải chăn nuôi. 

Điều đáng chú ý khi bổ sung fluor (0,5 mg/L – 0,6 mg/L) vào nước uống có thể ngăn ngừa bệnh răng miệng hiệu quả. Tuy nhiên, quá nhiều florua có hại cho sức khỏe con người và có thể gây nhiễm trùng cơ xương (bệnh xương). Theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia và quy định kiểm tra, giám sát chất lượng nước sạch sử dụng cho mục đích sinh hoạt thì chỉ tiêu fluor giới hạn tối đa cho phép là 0,5mg/L.

So sánh hiệu quả xử lý Fluor trong nước thải của các phương pháp

+ Keo tụ tạo bông (canxi florua (CaF2)) 

+ Phương pháp hấp phụ

+ Trao đổi ion,

+ Các quy trình dựa trên màng như thẩm thấu, pha đảo ngược và tách điện. 

Nước thải công nghiệp có chứa hàm lượng Fluor cao thường được xử lý bằng phương pháp kết tủa và keo tụ CaF2. Hấp phụ, trao đổi ion và thẩm thấu ngược được sử dụng phổ biến hơn trong xử lý nước uống và xử lý Fluor cuối cùng.

Sau đây là tóm tắt những ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp loại bỏ Fluor này:

Công nghệ	Ưu điểm	Nhược điểm
Keo tụ tạo bông (tạo kết tủa CaF2)	• Phương pháp thường được thực hiện thông qua việc sử dụng vôi sống (Ca(OH)2 ) hoặc canxi clorua (CaCl2 ) để tạo kết tủa canxi florua (CaF2) đến giới hạn hòa tan của nó. Tiếp theo là quá trình keo tụ bằng nhôm để giảm thêm Fluor. • Giúp loại bỏ các chất gây ô nhiễm khác như axit, silica, và các kim loại nặng (cadmium, đồng, crom, chì, thủy ngân và kẽm).	• Hai quá trình phản ứng riêng biệt với thời gian lưu nước lâu. • Kết tủa CaF2 và Al (OH) 3 tạo thành các hạt mịn, mất nhiều thời gian để lắng, đòi hỏi phải có thể tích bể lắng lớn. • Sử dụng quá liều lượng vôi và các chất keo tụ, dẫn đến chi phí hóa chất cao và mất thời gian xử lý lượng bùn ướt dư thừa.
Hấp phụ & trao đổi ion	• Có sẵn nhiều lựa chọn chất hấp phụ, chẳng hạn như alumin hoạt tính, than hoạt tính biến tính, hydroxyapatite, zeolit, than. • Giảm nồng độ Fluor xuống 1 mg/L. • Phù hợp nhất để loại bỏ Fluor ở nồng độ thấp.	• Do tiêu thụ nhiều chất hấp phụ và chi phí tái sinh nhựa trao đổi ion cao, nên không hiệu quả về chi phí đối với nước thải công nghiệp có chứa nồng độ Fluor cao. • pH hoạt động giới hạn trong khoảng từ 5 đến 8. Các anion khác (ví dụ, clorua, nitrat, sunfat) có trong nước thải sẽ làm giảm hiệu quả loại bỏ Fluor.
Thẩm thấu ngược & tách điện	• Giảm Fluor xuống 1 mg/L. • Loại bỏ các chất bẩn khác bao gồm tổng chất rắn hòa tan. • Mức tiêu thụ hóa chất ở mức tối thiểu. • Nhỏ gọn hơn và tự động hóa cao hơn so với các tùy chọn khác.	• Màng không tương thích với axit flohydric hoặc axit fluorosilicic trong nước thải. • Có thể gây tắc màng bởi các chất vô cơ và hữu cơ khác trong nước thải. • Thường yêu cầu có thêm giai đoạn tiền xử lý.

Trong quá trình tạo kết tủa CaF2 , vôi được sử dụng để trung hòa bất kỳ axit thải nào trong nước thải Fluor. Với nồng độ Fluor nhỏ hơn 1.000 mg/L, vôi thường được chọn làm nguồn canxi duy nhất để  tạo kết tủa Fluor. Vôi có độ hòa tan thấp, 0,18% trọng lượng vì vậy đối với nước thải có nồng độ florua cao, nó được sử dụng cùng với canxi clorua, có độ hòa tan cao. Việc bổ sung quá nhiều vôi thường dẫn đến tiêu thụ không mong muốn của chất keo tụ nhôm trong bước keo tụ phía dưới và làm tăng lượng bùn.

Sự kết tủa canxi florua có thể làm giảm nồng độ Fluor xuống khoảng 8 – 20 mg/L, tùy thuộc vào tổng nồng độ chất rắn hòa tan trong nước thải. Bước keo tụ thứ hai, sử dụng các chất keo tụ gốc Al, có thể giảm thêm chỉ số Fluor xuống dưới 5 mg/L.

Kết quả xử lý FLUOR trong nước thải công nghiệp bằng phương pháp keo tụ

Vôi được sử dụng để làm chất keo tụ để tạo ra canxi florua kết tủa. Keo tụ bằng vôi ở 

pH = 12 thường khó đóng cặn và xi măng hóa trên bề mặt màng lọc, khó vệ sinh và gây lãng phí nước để rửa sạch. Vì vậy, người ta thường sử dụng phương pháp keo tụ hai giai đoạn để xử lý nước thải chứa FLUOR.

Thông số xử lý	Vôi + CaC03	Vôi
– pH ban đầu	1,5	2,6
đợt lắng 1	5,5	5 ,6 – 6
đợt lắng 2	9,4	9,3
– Nồng độ fluor (mg//)
đầu vào	11100	1490
đầu ra cuối đợt 2	6	9
– Lượng hóa chất
CaC03 g/l	10	0
mg CaCo3/mg F	0.9	0
CaO g/l	24	6,8
mg CaO/mg F	2,2	4,7

Cho vào nước Mg để tạo ra Mg(OH)2 khi kết tủa bông keo tụ hydroxit magie hấp thụ

fluor và giảm hàm lượng fluor trong nước xuống còn 1 mg/l.

– Fluor có thể khử bằng đồng keo tụ với phèn nhôm để giảm hàm lượng xuống còn

0.5 – 2 mg/l ở pH = 6 – 7.

– Fluor còn được khử bằng cách cho lọc nước qua bể lọc có chất hấp thụ là oxit nhôm hoạt

tính ở pH = 5,0 – 5,5 và tái trọng hấp thụ đạt được 12 mgF / 1 gam oxit nhôm hoạt tính.

Hoá chất sử dụng	Nồng độ fluor (mg/l)		Quy mô xử lý
	Đầu vào	Đầu ra
Vôi	1000 – 3000	20	Công nghiệp
Vôi	500- 1000	20- 40	Công nghiệp
Vôi (6 giờ lắng)	200 – 700	6	Công nghiệp
Vôi	45	8	Công nghiệp
Vôi	4 – 20	5,9	Công nghiệp
Vôi	590	80	Công nghiệp
Vôi	57,8	14 – 16	Công nghiệp
Vôi (xử lý 2 bậc)	1460	9	Công nghiệp
Vôi + CaCl2	1460	12	Công nghiệp
Vôi + phèn nhôm	1460	1,5	Công nghiệp
Vôi + phèn nhôm	2020	2,4	Công nghiệp và mô hình
Vôi + vôi xử lý 2 bậc	11.100	6	Công nghiệp

Kết hợp với quy trình xử lý sinh học

Sau khi Fluor trong nước thải được loại bỏ qua quá trình keo tụ, công đoạn tiếp theo sẽ loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải và một số chất vô cơ như H2S, sunfit, amoniac, nitơ,… Vi sinh sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng trong nước thải để phân hủy các chất hữu cơ ô nhiễm. Nói chung, các phương pháp xử lý sinh học có thể được chia thành hai loại:

• Phương pháp kỵ khí: sử dụng các vi sinh vật kỵ khí hoạt động trong điều kiện kỵ khí.
• Phương pháp hiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí hoạt động trong điều kiện cần cung cấp oxy liên tục.

Tốc độ oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng tạp chất và độ ổn định của nước thải chảy vào hệ thống xử lý. Trong mỗi điều kiện xử lý nhất định, các yếu tố chính ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hóa là mô hình động lực học chất lỏng, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, chất dinh dưỡng và các yếu tố vi lượng. Bên cạnh đó nên kết hợp thêm các dòng men vi sinh Microbe-Lift, để tăng hiệu quả xử lý ở giai đoạn này.

Xem thêm: Xử lý nước thải có tính axit

______________________

Mong rằng qua bài viết này các nhà vận hành quy trình xử lý nước thải đã có phương án hữu hiệu trong việc xử lý Fluor trong nước thải của mình. Để được tư vấn thêm về cách xử lý nước thải bằng phương sinh học, xin hãy liên hệ ngay với Biogency qua Hotline: 0909 538 514

Tài liệu tham khảo:

• TRỊNH, Xuân Lai; NGUYỄN, Trọng Dương. Xử lý nước thải công nghiệp. Xây dựng, 2009.
• Fluoride Removal from Industrial Wastewater Using Advanced Chemical Precipitation and Filtration – Saltwork
• KUMARI, Usha; BEHERA, Sushanta K.; MEIKAP, B. C. Defluoridation of synthetic and industrial wastewater by using acidic activated alumina adsorbent: characterization and optimization by response surface methodology. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 2019, 54.1: 79-88.

source https://microbelift.vn/xu-ly-fluor-trong-nuoc-thai-cong-nghiep/