Trong các công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học, công nghệ Fenton được đánh giá là có hiệu quả và mang lại nhiều ưu điểm. Đặc biệt công nghệ Fenton trong xử lý nước thải còn có khả năng hỗ trợ hiệu quả cho quy trình xử lý sinh học của hệ thống. Cụ thể hơn về công nghệ này hãy cùng Biogency tìm hiểu hơn qua bài viết dưới đây.
Các nội dung chính
Công nghệ Fenton là gì?
Công nghệ Fenton là công nghệ xử lý nước thải sử dụng phương pháp oxy hóa hóa học bậc cao để loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy. Công nghệ Fenton được phân vào nhóm các công nghệ xử lý nước thải theo phương pháp xử lý hóa học, sử dụng tác nhân oxy hóa là Hydrogen Peroxide (H2O2) và muối sắt Fe2+ / Fe3+ nhằm tạo ra các gốc Hydroxyl (gốc •OH) tại chỗ để tiếp tục phân hủy chất hữu cơ (chuyển hóa chúng thành CO2 và nước).
Quy trình xử lý chất ô nhiễm bằng công nghệ Fenton:
Ứng dụng công nghệ Fenton trong xử lý nước thải để loại bỏ chất ô nhiễm khá đơn giản với 3 giai đoạn sau:
- Giai đoạn 1: Cân bằng nồng độ pH trong bể phản ứng. Nồng độ pH trong bể phản ứng đóng vai trò quyết định đến tốc độ phản ứng của bể và nồng độ Fe2+ cần bổ sung vào bể. Độ pH từ 2 – 4 là điều kiện hợp lý để phản ứng Fenton xảy ra, tối ưu là pH = 2.8. Sau khi phản ứng xảy ra, lượng H2O2 và muối sắt Fe2+ dư được loại bỏ bằng cách nâng pH về mức trung tính.
- Giai đoạn 2: Phản ứng oxy hóa xảy ra. Đây là giai đoạn hình thành các gốc •OH hoạt tính và phản ứng oxy hóa các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Phương trình phản ứng ở giai đoạn này là:
Fe2+ + H2O2 —> Fe3+ + OH– + •OH
Sau khi các gốc •OH hoạt tính được hình thành, chúng sẽ tham gia vào quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ khó phân hủy (hợp chất hữu cơ cao phân tử), chuyển chúng thành các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy hơn (hợp chất hữu cơ thấp phân tử). Phương trình phản ứng ở giai đoạn này là:
Hợp chất hữu cơ (cao phân tử) + •OH —> Hợp chất hữu cơ (thấp phân tử) + CO2 + H2O + OH–
- Giai đoạn 3: Trung hòa và keo tụ. Trước khi bước vào giai đoạn trung hòa và keo tụ, pH của bể phản ứng cần được cân bằng trở lại (pH > 7) để tạo ra các kết tủa Fe3+. Phương trình phản ứng ở giai đoạn này là:
Fe3+ + 3OH– —--> Fe(OH)3
Ứng dụng công nghệ Fenton trong xử lý nước thải
Với khả năng phân hủy tốt các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, công nghệ Fenton được ứng dụng để xử lý các loại nước thải có tính chất phức tạp như:
- Nước thải có nồng độ COD cao: Công nghệ Fenton được ứng dụng như một bước xử lý hóa học đầu tiên của quy trình xử lý nước thải (trước giai đoạn xử lý sinh học) để nâng tỷ lệ BOD/COD. Nhiều thực nghiệm đã chứng minh rằng công nghệ Fenton có khả năng giảm nồng độ COD từ 5000-6000 ppm xuống còn <1000 ppm chỉ trong phản ứng chưa đến 1 giờ (nguồn sciencedirect.com).
- Nước thải có độ màu cao (ví dụ nước thải dệt nhuộm): Công nghệ Fenton được ứng dụng để xử lý và loại bỏ độ màu trong nước thải (thường sau giai đoạn xử lý sinh học).
- Nước thải rỉ rác.
- Nước thải có chứa các hợp chất như Phenol, thuốc trừ sâu, dược phẩm và dung môi hữu cơ.
- Nước thải có chứa các hợp chất gây mùi như H2S, Mercaptan, Amin và Aldehyde.
Bên cạnh khả năng phân hủy tốt các hợp chất hữu cơ khó phân hủy, ứng dụng công nghệ Fenton trong xử lý nước thải còn có khả năng oxy hóa các chất vô cơ như oxy hóa Cyanide, NOx, SOx, Nitrites, Hydrazine, Carbonyl Sulfide…; Oxy hóa kim loại như Oxy hóa Sắt II, Mangan, Arsenic, Selenium… và khử trùng, khử độc trong nước thải để gia tăng hiệu quả cho các giai đoạn xử lý sinh học phía sau.
Ưu nhược điểm của công nghệ Fenton trong xử lý nước thải
Ưu điểm:
- Đơn giản, dễ thực hiện. Có thể thực hiện theo từng đợt hoặc liên tục.
- Hóa chất dễ mua, chi phí vốn thấp.
- Xử lý đa dạng các hợp chất hữu cơ khó phân hủy có cấu trúc phức tạp.
- Có thể áp dụng trước hoặc sau giai đoạn xử lý sinh học (tùy theo tính chất nước thải).
Nhược điểm:
- Lượng bùn phát sinh lớn.
- Khó khăn trong việc quản lý H2O2.
- Dễ gây lãng phí nếu không xác định được chính xác liều lượng sử dụng phù hợp với nồng độ chất ô nhiễm cần xử lý.
- Chi phí xử lý có thể bị gia tăng do việc oxy hóa các chất hữu cơ bởi công nghệ Fenton chỉ tạo ra các hợp chất đơn giản là CO2, nước và các ion vô cơ, do đó các giai đoạn xử lý sau sẽ bị thiếu cơ chất, có thể phải tốn thêm nhiều hóa chất làm tăng chi phí xử lý.
Về mặt tổng quan có thể đánh giá rằng công nghệ Fenton là hữu ích trong xử lý nước thải. Thế nhưng, để tối ưu chi phí xử lý, ta chỉ nên áp dụng công nghệ Fenton để phân hủy từng phần, chuyển các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học thành dễ phân hủy sinh học hơn và tiếp tục dùng các công nghệ xử lý sinh học để loại bỏ hoàn toàn các chất ô nhiễm, như vậy sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu chi phí và các chất ô nhiễm cũng sẽ được loại bỏ nhanh chóng hơn mà không gây tổn hại đến môi trường nước tiếp nhận do vấn đề tồn dư chất hóa học gây ra.
Tham khảo:
Để được tư vấn chi tiết hơn về cách kết hợp công nghệ Fenton và công nghệ sinh học trong xử lý nước thải, cũng như các giải pháp sinh học giúp xử lý hiệu quả các chỉ tiêu BOD, COD, TSS và Amoni Nitơ, bạn hãy liên hệ ngay cho Biogency qua HOTLINE 0909 538 514, đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ giải đáp nhanh nhất!
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
