Các tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt và nước thải ngành công nghiệp giấy

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................................4
Phần I: TỔNG QUAN...............................................................................................................5
I. NƯỚC THẢI...........................................................................................................................5
1. Định nghĩa...........................................................................................................................5
2. Phân loại nước thải.............................................................................................................5
II. NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY VÀ NƯỚC THẢI BỀ MẶT.................................................5
1. Nước thải ngành giấy..........................................................................................................5
1.1. Ngành công nghiệp giấy..................................................................................................5
1.2. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải trong ngành giấy..........................6
2. Nước thải bề mặt ................................................................................................................7
III. MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC THẢI...............................................8
1. Các chỉ tiêu vật lý .............................................................................................................8
1.1. Độ đục..............................................................................................................................8
1.2. Độ màu.............................................................................................................................8
1.3. Độ cứng của nước............................................................................................................8
1.4. Hàm lượng chất rắn trong nước.......................................................................................9
1.5. Mùi, vị của nước..............................................................................................................9
1.6. Độ phóng xạ trong nước................................................................................................10
2. Các chỉ tiêu hóa học .........................................................................................................10
2.1. Hàm lượng Oxy hịa tan DO (Dissolved Oxygen).........................................................10
2.2. Nhu cầu Oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)......................................10
2.3. Nhu cầu Oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)............................................11
2.4. Độ pH của nước.............................................................................................................12
3. Các chỉ tiêu vi sinh ...........................................................................................................12
4. Các tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt và nước thải ngành công nghiệp giấy. 13
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI ..................................................................13
1. Các phương pháp cơ học...................................................................................................13
1.1. Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn.................................................................................13

1.2. Lưới lọc..........................................................................................................................14
1.3. Lắng...............................................................................................................................14
1.4. Lọc.................................................................................................................................14
1.5. Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén................................15
1.5.1. Xyclon thủy lực...........................................................................................................15
1.5.2. Máy ly tâm..................................................................................................................15
2. Các phương pháp hóa lý...................................................................................................15
2.1. Đơng tụ và keo tụ...........................................................................................................15
2.2. Tuyển nổi.......................................................................................................................17
2.3. Hấp phụ..........................................................................................................................19
2.3.1. Than hoạt tính.............................................................................................................19
2.3.2. Khống Bentonit.........................................................................................................20
2.3.3. Khống Diatomit.........................................................................................................20
2.4. Trao đổi ion....................................................................................................................20
2.5. Các phương pháp điện hóa.............................................................................................22
2.5.1. Điện phân dung dịch...................................................................................................22
2.5.2. Đông tụ điện................................................................................................................23
2.5.3. Tuyển nổi bằng điện....................................................................................................23
3. Các phương pháp hóa học.................................................................................................24
3.1. Phương pháp trung hịa..................................................................................................24
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp
3.2. Oxy hóa khử...................................................................................................................25
4. Các phương pháp sinh học................................................................................................26
4.1. Phương pháp hiếu khí....................................................................................................27
4.2. Phương pháp yếm khí....................................................................................................27

Phần II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM..................................................................29
I. Các phương pháp kiểm tra chất lượng nước .........................................................................29
1. Phương pháp đo độ màu của nước....................................................................................29
1.1. Dụng cụ và hóa chất.......................................................................................................29
1.2. Cơ sở phương pháp........................................................................................................29
1.3.Các bước tiến hành..........................................................................................................29
1.3.1. Chuẩn bị dung dịch.....................................................................................................29
1.3.2. Cách đo mật độ quang và kết quả...............................................................................30
2. Phương pháp đo độ đục.....................................................................................................32
2.1. Cơ sở phương pháp........................................................................................................32
2.2. Dụng cụ và hóa chất.......................................................................................................32
2.3. Cách tiến hành................................................................................................................33
3. Xác định nhu cầu oxy hóa học – COD.............................................................................34
3.1. Dụng cụ và hóa chất.......................................................................................................34
3.2. Cơ sở phương pháp........................................................................................................34
3.3. Cách tiến hành................................................................................................................35
3.4. Tính kết quả...................................................................................................................35
4.Xác định độ pH..................................................................................................................35
II. Các phương pháp thực nghiệm xử lý nước thải...................................................................36
1. Phương pháp xử lý nước thải sử dụng phèn nhôm...........................................................36
2. Phương pháp xử lý nước thải sử dụng phèn sắt...............................................................37
3. Phương pháp xử lý nước thải sử dụng hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt..........................38
Phần III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................................40
I.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ GIẤY.......................................................40
1.Xử lý bằng AlCl3.6H2O......................................................................................................40
1.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O.........................................40
1.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................42
1.3.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ....................43
2.Xử lý bằng Fe2(SO4)3.xH2O...............................................................................................44
2.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O...................................45

2.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................46
2.3.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ....................47
3.Xử lý kết hợp giữa phèn nhôm & phèn sắt........................................................................49
3.1.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả năng keo tụ........................49
3.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................51
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ...................52
II.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC HỒ BA MẪU............................................................................54
1.Xử lý bằng AlCl3.6H2O......................................................................................................54
1.1. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O........................................54
1.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................55
1.3.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ....................57
2.Xử lý bằng Fe2(SO4)3.xH2O...............................................................................................58
2.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O...................................58
2.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................60
2.3.Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất trợ keo đến khả năng keo tụ..................................61
3.Xử lý kết hợp giữa phèn nhơm & phèn sắt........................................................................62
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp
3.1.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả năng keo tụ........................62
3.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................63
3.3.Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất trợ keo đến khả năng keo tụ..................................64
III.KẾT QUẢ XỬ LÝ NƯỚC SÔNG TÔ LỊCH......................................................................66
1.Xử lý bằng AlCl3.6H2O......................................................................................................66
1.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ AlCl3.6H2O.........................................66
1.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................67
1.3.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ....................69

2.Xử lý bằng Fe2(SO4)3.xH2O...............................................................................................70
2.1.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ Fe2(SO4)3.xH2O...................................70
2.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................71
2.3.Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất trợ keo đến khả năng keo tụ..................................73
3.Xử lý kết hợp giữa phèn nhôm & phèn sắt........................................................................74
3.1.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ phèn sắt/phèn nhôm đến khả năng keo tụ........................74
3.2.Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng keo tụ...........................................................75
3.3.Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo PA đến khả năng keo tụ.........................76
KẾT LUẬN...............................................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................78
PHỤ LỤC..................................................................................................................................80

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU
Đất nước ta đang trong thời kì Cơng nghiệp hóa –Hiện đại hóa, các hoạt
động sản xuất và q trình đơ thị hóa diễn ra mạnh mẽ. Nước ta cũng là nước
đơng dân, tuy nhiên trình độ nhận thức và ý thức về bảo vệ môi trường là chưa
cao. Cùng với đó cơ sở vật chất cịn thiếu thốn, lạc hậu nên dẫn đến tình trạng ô
nhiễm môi trường trầm trọng, ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của đất nước
và sức khỏe của người dân.
Đây không chỉ là vấn đề của riêng Việt Nam mà là một vấn đề nóng của
thế giới, thách thức lớn đối với mọi quốc gia. Điển hình của nó là tình trạng
nguồn nước sạch đang có nguy cơ bị cạn kiệt. Do đó yêu cầu cấp thiết đặt ra là
cần phải nghiên cứu, tìm kiếm các biện pháp hiệu quả để xử lý nước thải và làm

sạch nước.
Chính vì vậy nên em quyết định chọn đề tài: “Sử dụng phèn nhôm và phèn
sắt để xử lý nước thải nhà máy giấy và một số nguồn nước bề mặt”.

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Phần I
TỔNG QUAN
I. NƯỚC THẢI
1. Định nghĩa
Nước thải là loại nước được thải ra sau quá trình sinh hoạt & sản xuất của
con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng.
2. Phân loại nước thải
Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh.Đó
cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc cơng nghệ xử lý.
Theo đó có các loại nước thải sau [6]:
 Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, công sở,
trường học, các trung tâm thương mại…
 Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy, xí nghiệp đang
hoạt động. Trong đó có cả nước thải sinh hoạt song nước thải công
nghiệp là chủ yếu.
 Nước thấm qua: là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều
cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành
của hố ga.
 Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên.

 Nước thải đô thị: chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của 1
thành phố, là hỗn hợp các loại nước thải trên.
II. NƯỚC THẢI NGÀNH GIẤY VÀ NƯỚC THẢI BỀ MẶT
1. Nước thải ngành giấy
1.1. Ngành công nghiệp giấy
Giấy là nhu cầu cần thiết trong cuộc sống của con người, phục vụ cho
nhiều mục đích khác nhau như: giấy viết, giấy gói, giấy in, giấy sinh hoạt…
Giấy được sản xuất chủ yếu từ nguồn thực vật, đặc biệt là từ gỗ, bằng
nhiều phương pháp khác nhau. Đồng thời ngành công nghiệp giấy cũng là ngành
gây ra nhiều tác động về mặt môi trường.
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

1.2. Các nguồn phát sinh nước thải và đặc tính nước thải trong ngành
giấy
a) Các nguồn phát sinh nước thải chính trong nhà máy sản xuất giấy [6]
 Dòng thải rửa nguyên liệu: gồm các chất hữu cơ hòa tan, đất đá, thuốc
bảo vệ thực vật, vỏ cây…
 Dịng thải của q trình nấu và rửa sau nấu: chứa phần lớn các chất hữu
cơ hòa tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi. Dịng thải có màu tối
nên thường được gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khơ vào
khoảng 25÷35%, tỉ lệ giữa chất hữu cơ và vơ cơ là 70:30.
 Dịng thải từ cơng đoạn tẩy bằng phương pháp hóa học và bán hóa: chứa
các hợp chất hữu cơ, lignin hịa tan và hợp chất tạo thành của những chất
đó với chất tẩy ở dạng độc hại. Dịng thải này có độ màu, giá trị BOD và
COD cao.

 Dòng thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy: chứa chủ yếu các xơ sợi
mịn, bột giấy ở dạng lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm
màu, cao lanh.
 Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dịng chảy tràn: có hàm lượng
các chất lơ lửng và các hóa chất rơi vãi.
 Nước ngưng của q trình cơ đặc trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ
dịch đen. Mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, cơng
nghệ sản xuất.
b) Đặc tính nước thải ngành giấy
Những chất ơ nhiễm chủ yếu có trong nước thải của nhà máy giấy:
 Vật huyền phù: là những hạt chất rắn khơng chìm trong nước, bao gồm
các chất vô cơ, cát, bụi, quặng… hoặc những chất hữu cơ như dầu, cặn
hữu cơ. Nhiều vật huyền phù xả xuống nguồn nước dần dần sẽ hình thành
các bãi sợi, tạo ra q trình lên men, từ đó tiêu hao oxy hòa tan trong
nước, tác động tới sự sống còn của các vi sinh vật trong nước.

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

 Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải: là những thành phần nguyên liệu với
số lượng tương đương đã tan trong quá trình tạo bột xeo giấy dễ sinh hóa
phân giải, bao gồm các vật có lượng phân tử thấp (chất bán sợi, metanol,
axit caperic…). Những chất này sẽ bị oxy hóa, do đó cũng tiêu hao oxy
hòa tan trong nước, gây hại cho các vi sinh vật.
 Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải: bắt nguồn chủ yếu từ chất đường
phân tử lớn và lignin trong nguyên liệu sợi. Những chất này thường có

màu, do đó ảnh hưởng đến sự chiếu rọi của ánh sáng vào nguồn nước.
Những vật chất này cũng có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị
hấp thu.
 Các vật chất có độc: loại này có rất nhiều trong nước thải của công nghiệp
giấy như colophan và axit béo khơng bão hịa trong dịch đen, dịch thải
của đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút
Bên cạnh các vật chất độc hại trên, nước thải của ngành công nghiệp giấy
có thể làm ảnh hưởng nhiều đến trị số pH của nguồn nước, hoặc làm ngăn cản
ánh sáng, tác động đến q trình quang hợp, từ đó gây ra sự mất cân bằng sinh
thái trong môi trường nước
2. Nước thải bề mặt [11]
Nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các ao, đầm, hồ chứa, sông
suối…
Do kết hợp từ các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với
khơng khí nên các đặc trưng của nước mặt là:
 Chứa khí hịa tan, đặc biệt là oxy
 Chứa nhiều chất rắn lơ lửng, riêng trường hợp nước chứa trong các ao
đầm, hồ do xảy ra quá trình lắng cặn nên chất rắn lơ lửng cịn lại trong
nước có nồng độ tương đối thấp và chủ yếu ở dạng keo.
 Có hàm lượng chất hữu cơ cao.
 Có chứa nhiều loại tảo.
 Chứa nhiều vi sinh vật
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

III. MỘT SỐ THÔNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA NƯỚC THẢI

1. Các chỉ tiêu vật lý [11]
1.1. Độ đục
Nước ngun chất là mơi trường trong suốt, có khả năng truyền sáng tốt.
Nhưng khi trong nước có tạp chất huyền phù, cặn rắn lơ lửng, các vi sinh vật,
hóa chất hịa tan thì khả năng truyền ánh sáng của nước giảm đi. Dựa vào đó
người ta xác định độ đục của nước.
Nước có độ đục cao là nước chứa nhiều tạp chất, do đó khả năng truyền
ánh sáng qua nước giảm.
Có nhiều phương pháp xác định độ đục của nước:
 Đo bằng ống đo độ đục Jackson: đơn vị là JTU.
 Đo bằng máy đo độ đục Nephel: đơn vị là FTU.
Theo TCVN, độ đục được dặc trưng bằng chiều sâu lớp nước thấy được,
gọi là độ trong, ở độ sâu đó người ta có thể đọc được hang chữ tiêu chuẩn. Đối
với nước sinh hoạt, độ đục phải > 30cm.
1.2. Độ màu
Nước ngun chất khơng màu. Nước có màu là do các chất bẩn hòa tan
trong nước tạo nên. Các chất hữu cơ gây màu trong nước thường có nguồn gốc
từ thực vật sống trong nước hoặc đã phân hủy trong nước, các chất bào mòn từ
đất đá, nước thải sinh hoạt và công nghiệp.
Các phương pháp xác định độ màu có thể là so sánh với dung dịch chuẩn
trong ống Nessler, thường dùng dd K2PtCl6 + CaCl2, 1 mg/l K2PtCl6 bằng 1 đơn
vị chuẩn màu.
1.3. Độ cứng của nước
Là đại lượng biểu thị hàm lượng các ion canxi, magie có trong nước.
Nước có độ cứng cao có tác hại là ion Ca 2+, Mg2+ phản ứng với các axit béo tạo
ra các hợp chất khó hịa tan, trong sinh hoạt gây lãng phí xà phịng, trong sản
xuất các muối canxi, magie kết tủa gây trở ngại cho q trình sản xuất
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50

Đồ án tốt nghiệp

Khi tính theo hàm lượng CaCO3 trong nước, người ta có thể chia ra làm 3
loại:
 Nước mềm: chứa < 50mg CaCO3/l
 Nước thường: chứa đến 150mg CaCO3/l
 Nước cứng: chứa > 300mg CaCO3/l
1.4. Hàm lượng chất rắn trong nước
Chất rắn trong nước gồm có chất rắn vơ cơ (các muối hịa tan, chất rắn
khơng tan như huyền phù, đất cát…) và chất rắn hữu cơ (gồm có các vi sinh vật,
vi khuẩn, động vật, tảo và các chất rắn hữu cơ vô sinh, phân rác, chất thải công
nghiệp…)
Các khái niệm:
 Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TTS: là trọng lượng khơ tính
bằng miligam của phần cịn lại sau khi bay hơi 1 lit mẫu nước trên nồi
cách thủy rồi sấy khô ở 103 oC tới khi trọng lượng không đổi, đơn vị
(mg/l).
 Cặn lơ lửng SS: là phần trọng lượng khơ tính bằng miligam
của phần cịn lại trên giấy lọc khi lọc 1 lit mẫu nước qua phễu sấy khô
ở 103 oC - 105 oC tới khi trọng lượng khơng đổi (mg/l).
 Chất rắn hịa tan DS: bằng hiệu giữa tổng lượng cặn lơ lửng
TSS và cặn lơ lửng SS:
DS = TSS - SS
 Chất rắn bay hơi VS: là phần mất đi khi nung ở 550 oC trong
một thời gian nhất định. Phần mất đi là phần chất rắn bay hơi, phần
còn lại là chất rắn không bay hơi .
1.5. Mùi, vị của nước
Các chất khí và các chất hịa tan trong nước làm cho nước có mùi vị. Các

chất gây mùi vị có thể chia thành 3 nhóm:
 Các chất gây mùi vị có nguồn gốc vô cơ: NaCl, MgSO 4, Cl2, ClO2,
H2S…
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

 Các chất có nguồn gốc hữu cơ trong chất thải công nghiệp: dầu mỡ,
phenol…
 Các chất gây mùi từ các q trình sinh hóa, các hoạt động của vi
khuẩn, rong tảo như: CH3-S-CH3, C12H22O, C12H18O2…
1.6. Độ phóng xạ trong nước
Nước nhiễm phóng xạ do sự phân hủy phóng xạ trong nước thường có
nguồn gốc từ các nguồn nước thải.
Phóng xạ gây nguy hại cho cuộc sống nên độ phóng xạ trong nước được
xem như một chỉ tiêu quan trọng về chất lượng nước.
2. Các chỉ tiêu hóa học [6]
2.1. Hàm lượng Oxy hịa tan DO (Dissolved Oxygen)
Oxy hòa tan trong nước phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ,
đặc tính của nguồn nước bao gồm các thành phần hóa học, vi sinh, thủy sinh.
DO là lượng Oxy (tính bằng mg) có trong 1 lit mẫu nước ở 1 điều kiện
nhiệt độ, áp suất nhất định.
Để xác định DO trong nước người ta dùng phương pháp iot hay còn gọi là
phương pháp Winkler. Phương pháp này dựa vào q trình oxy hóa: Mn 2+
Mn4+ trong mơi trường kiềm và Mn4+ có khả năng oxy hóa: I- I2 trong mơi
trường axit. Do đó lượng I2 được giải phóng tương đương với lượng oxy hịa tan
có trong nước. Lượng I2 được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dd

Na2S2O3
2.2. Nhu cầu Oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)
BOD là lượng oxy cần thiết để vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ ở điều
kiện hiếu khí.
Trong mơi trường nước khi q trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi
khuẩn sử dụng oxy hịa tan. Vì vậy xác định tổng lượng oxy hịa tan cần thiết
cho q trình phân hủy sinh học là cơng việc quan trọng để đánh giá ảnh hưởng
của một dòng thải đối với nguồn nước.
Phương trình tổng quát:
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Chất hữu cơ + O2

CO2 +H2O + tế bào mới + sản phẩm cố định,

BOD biểu thị lượng các chất hữu cơ trong nước có thể phân hủy bằng các
vi sinh vật.
Trong kỹ thuật môi trường, BOD được dùng để:
 Xác định gần đúng lượng Oxy cần thiết để ổn định sinh học các
chất hữu cơ có trong nước thải.
 Xác định kích thước thiết bị xử lý.
 Xác định hiệu suất xử lý một số quá trình.
 Xác định sự chấp thuận tuân theo những quy định cho phép thải
chất thải.
Trong thực tế không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn

toàn chất hữu cơ vì mất quá nhiều thời gian mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết
trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20oC, kí hiệu là: BOD5.
2.3. Nhu cầu Oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)
Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hàm lượng chất hữu cơ có trong
nước thải và mức độ ơ nhiễm nước tự nhiên.
COD được định nghĩa là lượng ôxy cần thiết cho q trình oxy hóa hóa
học các chất hữu cơ trong nước thành CO 2 và nước. Lượng oxy này tương
đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sử dụng
1 tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong mơi trường axit.
Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp bicromat.
Cơ chế của nó theo phương trình phản ứng sau:
Chất hữu cơ + Cr2O72- + H+

CO2 + H2O + 2Cr3+

Luợng Cr2O72- dư được chuẩn độ bằng dung dịch FAS: Fe (NH4)2(SO4)2
và sử dụng dung dịch feroin làm chất chỉ thị. Điểm kết thúc chuẩn độ là điểm
khi dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu nâu đỏ nhạt theo phản ứng
sau:
6 Fe +Cr2O72- +14H+ 6Fe3++2 Cr3++7H2O
Hàm lượng COD tính theo cơng thức:
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

COD= [(A-B).N.8000] / Vml mẫu , [mg/l]
Trong đó: A- Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch trắng, ml

B- Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn cho chuẩn độ dung dịch mẫu, ml.
N- Nồng độ đương lượng dung dich FAS.
8000: hệ số chuyển đổi kết quả sang mg O2/l.
Chỉ số COD biểu thị cả lượng các chất hữu cơ không thể bị ôxy hóa bằng
vi sinh vật.
2.4. Độ pH của nước
Độ pH dùng để đánh giá tính chất kiềm hay axit của một mẫu nước đại
lượng. pH được xác định theo công thức:
pH = -lg [H+]
Tính chất của nước được xác định theo giá trị khác nhau của pH:
 pH < 7: nước có tính axit
 pH = 7: nước có tính trung tính
 pH > 7: nước có tính kiềm
Vai trị của độ pH trong nước có ý nghĩa quan trọng trong các q trình lý
hóa. Ví dụ: khi xử lý nước bằng phương pháp hóa học, q trình chỉ có hiệu quả
tối ưu ở 1 giá trị pH nhất định trong những điều kiện nhất định
3. Các chỉ tiêu vi sinh [6]
Trong nước thiên nhiên có nhiều loại vi trùng, siêu vi trùng, rong tảo và
các loại thủy sinh khác. Tùy theo tính chất, các loại vi sinh trong nước chia
thành 2 nhóm: nhóm vi sinh có hại và nhóm vi sinh vơ hại. Nhóm vi sinh có hại
bao gồm các vi trùng gây bệnh, các loại rong rêu, tảo…nhóm này cần loại bỏ
trước khi sử dụng.
 Vi trùng gây bệnh:
Đó là loại vi trùng trong nước gây bệnh lị, thương hàn, dịch tả, bại liệt …
Xác định sự có mặt của các vi trùng trong nước bằng phương pháp xác định chỉ
số vi trùng đặc trưng. Đặc biệt quan tâm đến vi khuẩn E.coli và chỉ số E.coli, trị
số E.coli. E.coli là một vi khuẩn hiếu khí có nhiều trong phân người và súc vật,
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50

Đồ án tốt nghiệp

Vì vậy nếu thấy E.coli trong mẫu nước xét nghiệm chứng tỏ mẫu nước đó đã bị
nhiễm phân người hoặc súc vật.
Trị số E.coli là số đơn vị thể tích nước có chứa 1 vi khuẩn E.coli.
Chỉ số E.coli là số lượng vi khuẩn E.coli có chứa trong một lít nước.
Tiêu chuẩn nước cấp cho sinh hoạt ở các nước phát triển quy định trị số
E.coli > hoặc = 100ml, chỉ số E.coli tương ứng là 10.
TCVN quy định chỉ số E.coli của nước sinh hoạt phải < 20.
 Các loại rong tảo:
Các loại rong tảo phát triển trong nước làm cho nước nhiễm bẩn chất hữu
cơ và làm cho nước có màu xanh, ngồi ra nó cịn làm tắc bể lọc, ống dẫn, hệ
thống cấp thốt nước, gây tình trạng thừa hay thiếu oxy trong nước, tạo ra các
chất độc hại cho nước. Nguyên nhân của sự phát triển rong tảo là trong nước có
chứa các chất dinh dưỡng như: NH4+, NH3, N2 … và nhờ ánh sáng chiếu vào
nguồn nước.
Vì vậy để tránh tác hại của rong tảo cần có các biện pháp phịng ngừa sự
phát triển của chúng ngay tại nguồn nước.
4. Các tiêu chuẩn quốc gia về chất lượng nước mặt và nước thải
ngành công nghiệp giấy
Xem phụ lục ở cuối đồ án.
III. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI [6, 11, 14]
1. Các phương pháp cơ học
Là những biện pháp xử lý mà khơng làm biến tính nước thải về phương
diện hóa học và sinh học, thường là giai đoạn đầu, có tác dụng xử lý sơ bộ nước
thải, tăng hiệu quả cho các quá trình xử lý sau.
1.1. Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn
Mục đích là khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận

hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc bơm, đường ống, kênh dẫn.

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Trong xử lý nước thải đô thị thường dùng các song chắn để lọc nước và
dùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại. Còn trong xử lý nước thải công nghiệp
người ta đặt thêm lưới chắn.
1.2. Lưới lọc
Dùng để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá
trị. Lưới có kích thước lỗ từ 0,5-1mm.
Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của
công nghiệp dệt, giấy và da.
1.3. Lắng
Quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra
khỏi nước. Sự lắng các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực.
Trong công nghiệp xử lý nước thải, theo chức năng, các bể lắng được
phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp I và bể lắng trong (cấp II).
 Bể lắng cấp I có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ và các chất rắn
khác.
 Bể lắng cấp II có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải.
Các bể lắng đều phải thỏa mãn yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn
dễ dàng.
Quá trình lắng chịu ảnh hưởng của các yếu tố chính sau: lưu lượng nước
thải, thời gian lắng (thời gian lưu), khối lượng riêng và tải lượng tính theo chất
rắn lơ lửng, tải lượng thủy lực, sự keo tụ các hạt rắn, vận tốc dòng chảy trong bể,

sự nén bùn đặc, nhiệt độ của nước thải và kích thước bể lắng.
1.4. Lọc
Phương pháp lọc được ứng dụng để tách các tạp chất phân tán có kích
thước nhỏ khỏi nước thải mà các bể lắng không loại được chúng. Người ta tiến
hành quá trình tách nhỏ nhờ vách ngăn xốp, cho phép chất lỏng đi qua và giữ
pha phân tán lại. Quá trình lọc xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột
chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách
ngăn.
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Các loại thiết bị để lọc:
 Lọc qua vách lọc
 Bể lọc với lớp vật liệu lọc dạng hạt
 Thiết bị lọc chậm
 Thiết bị lọc nhanh
1.5. Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén
1.5.1. Xyclon thủy lực
Khi chất lỏng chuyển động quay tròn trong các xyclon thủy lực, lực ly
tâm tác dụng lên các hạt làm văng chúng ra thành.
1.5.2. Máy ly tâm
Lọc ly tâm thực hiện nhờ quay tròn huyền phù trong thùng quay, chất
lỏng chui qua lưới lọc hoặc vải lọc và các lỗ trên thân thùng ra ngồi, cịn hạt
rắn được giữ lại trên lưới hoặc vải lọc trên thành thùng.
Lọc ly tâm được ứng dụng để tách huyền phù khi địi hỏi bã có độ ẩm
không cao và cần rửa triệt để.

Lắng ly tâm là quá trình phân riêng huyền phù nhờ lực thể tích của pha
phân tán. Q trình này gồm các q trình vật lý là lắng các hạt rắn (theo nguyên
lý thủy động lực) và nén bã.
2. Các phương pháp hóa lý
2.1. Đông tụ và keo tụ
Các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hịa tan khơng thể tách chúng bằng
phương pháp lắng thong thường. Để tách các hạt rắn đó bằng phương pháp lắng
cần làm tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân
tán liên kết thành tập hợp các hạt nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng. Q
trình đó địi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích của chúng rồi lien kết chúng lại
với nhau.
 Q trình trung hịa điện tích gọi là q trình đơng tụ
 Q trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ hơn gọi là q
trình keo tụ
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Khi thế cân bằng điện động bị phá vỡ các thành phần mang điện sẽ kết
hợp hoặc kết dính với nhau bằng những lực liên kết phân tử và điện tử tạo thành
một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do. Các tổ hợp này gọi là các
hạt bông keo. Theo thành phần cấu tạo, được chia làm 2 loại keo:


Keo kị nước: là loại keo chống lại các phân tử nước



Keo háo nước: là loại keo hấp thụ các phân tử nước như: vi
khuẩn, vi rút…

Trong đó keo kị nước đóng vai trị chủ yếu trong cơng nghệ xử lý nước
thải. Keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác. Ban đầu
các phân tử mới hình thành liên kết lại với nhau tạo thành phần ion của khối
hoặc gần giống một trong các ion trong khối về tính chất và kích thước, tạo
thành lớp vỏ bọc ion, lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong tạo thành
hạt keo.
Cơ chế q trình đơng tụ hồn tồn có thể giải thích bằng mơ hình hai lớp.
Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong nước sẽ hút các ion trái dấu, một
số các ion trái dấu đó bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng chuyển động cùng
với hạt rắn, do đó tạo thành một mặt trượt. Xung quanh lớp ion trái dấu bên
trong này là lớp ion bên ngoài, hầu hết là ion trái dấu nhưng chúng hút bám một
cách lỏng lẻo và dễ dàng trượt ra. Khi các hạt rắn mang điện âm chuyển động
qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dương ở
lớp bên trong hiệu số điện năng giũa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là
thế năng zeta hay thế điện động. Thế zeta phụ thuộc vào E (thế nhiệt động – hiệu
số điện thế bề mặt hạt và chất lỏng) và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác
định lực tĩnh điện đẩy của các hạt và là lực cản trở việc kết dính các hạt rắn với
nhau. Như vậy mục tiêu của đông tụ là giảm thế zeta.
Q trình thủy phân các chất đơng tụ tạo thành bông keo xảy ra theo các
giai đoạn sau:
Me3+

+ HOH ⇌Me (OH)2+ +H+

Me (OH) 2+ + HOH ⇌Me(OH)+ +H+
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

Me (OH) + + HOH ⇌Me(OH)3 +H+
Phản ứng chung:

Me3+

+ HOH ⇌Me (OH) 3 +3H+

Những chất đông tụ thường dùng nhất là các muối nhôm và muối sắt như:
Al2 (SO4)3 .18H2O, NaAlO2, NH4 Al(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2 (SO4)3 .2H2O, Fe2
(SO4)3 .3H2O
Để tăng cường q trình tạo thành bơng keo với mục đích tăng tốc độ
lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ bằng cách cho thêm vào nước thải các
hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ.
Tác dụng của chất trợ đông tụ:
 Cho phép hạ thấp lượng chất đông tụ
 Giảm thời gian quá trình đơng tụ
 Nâng cao tốc độ lắng của các bơng keo
Q trình làm sạch nước thải bằng đơng tụ và keo tụ gồm các giai đoạn:
định lượng, khuấy trộn hóa chất với nước thải, tạo thành bơng keo và lắng bông
keo.
Phương pháp này được dùng để xử lý độ màu, độ đục của nước và nước
thải có chứa các kim loại nặng.
2.2. Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất ở dạng

hạt rắn hoặc lỏng phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng. Trong một
số trường hợp còn dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt.
Trong xử lý nước thải, tuyển nổi được sử dụng để khử các chất lơ lửng và
làm đặc bùn sinh học.
Ưu điểm của phương pháp này là có thể khử hoàn toàn các hạt nhẹ nhỏ
lắng chậm trong thời gian ngắn.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha
lỏng. Các bọt khí này kết hợp với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp
khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước cặn sẽ theo bọt khí nổi lên trên bề

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

mặt. Sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các
hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu.
Khả năng tạo thành tổ hợp tuyển nổi của các hạt-bọt khí, vận tốc của q
trình, độ bền vững của mối dính kết và thời gian tồn tại của tổ hợp trên phụ
thuộc vào bản chất của hạt, vào đặc tính tác dụng tương hỗ của các tác nhân với
bề mặt hạt và khả năng thấm ướt của bề mặt hạt
Trong xử lý nước thải có các phương pháp tuyển nổi sau:
 Tuyển nổi bằng việc tách khơng khí từ dung dịch
 Tuyển nổi phân tán khơng khí bằng phương pháp cơ học
 Tuyển nổi bằng cấp khơng khí qua đầu khuếch tán bằng vật liệu
xốp
 Tuyển nổi bằng điện và tuyển nổi hóa học
Các phương thức cấp khơng khí vào nước và tạo bọt:

 Sục khơng khí vào nước ở áp suất cao, sau đó giảm áp gọi là
tuyển nổi bằng khơng khí hịa tan
 Sục khí ở áp suất khí quyển gọi là tuyển nổi bằng khơng khí
 Bão hịa khơng khí ở áp suất khí quyển sau đó thốt khí ra khỏi
nước ở áp suất chân không gọi là tuyển nổi chân không
Những ưu điểm của phương pháp tuyển nổi:
 Quá trình thực hiện liên tục, có phạm vi ứng dụng rộng rãi
 Vốn đầu tư và chi phí vận hành khơng lớn
 Thiết bị đơn giản
 Có độ lựa chọn tách các tạp chất
 Tốc độ của quá trình tuyển nổi cao hơn q trình lắng và có khả
năng cho bùn cặn có độ ẩm thấp hơn (90-95%)
Phương pháp tuyển nổi được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước thải của
nhiều ngành công nghiệp như: chế biến dầu mỏ, sợi tổng hợp, giấy, da, chế tạo
máy, thực phẩm và hóa chất.

Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

2.3. Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được sử dụng rộng rãi để làm sạch nước thải khỏi
các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong
nước thải chứa hàm lượng nhỏ các chất đó. Những chất này khơng phân hủy
bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao.
Hấp phụ là q trình hút các chất lên trên bề mặt các vật liệu xốp. Vật liệu
xốp gọi là chất hấp phụ.

Qua trình làm sạch nước thải bằng phương pháp hấp phụ được tiến hành ở
điều kiện khuấy trộn liên tục chất hấp phụ với nước hoặc lọc nước thải qua lớp
chất hấp phụ.
Tốc độ quá trình hấp phụ phụ thuộc vào nồng độ , bản chất và cấu trúc
của các chất tan, nhiệt độ của nước, tính chất của các chất hấp phụ.
Trong trường hợp tổng quát, quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:
 Di chuyển chất cần hấp phụ từ nước thải tới bề mặt hạt hấp phụ
(vùng khuếch tán ngoài)
 Thực hiện quá trình hấp phụ
 Di chuyển chất bên trong hạt chất hấp phụ (vùng khuếch tán trong)
Các chất thường dùng làm chất hấp phụ là các chất có bề mặt riêng lớn,
cấu trúc xốp và có độ phân tán cao.
Một số chất thường dùng: than hoạt tính, silicagen, zeolit, keo nhơm, đất
sét, khống diatomit, khống bentonit…
2.3.1. Than hoạt tính
Có bề mặt riêng lớn, hấp phụ cả chất vô cơ và hữu cơ, các chất phân cực
và không phân cực, đặc biệt là các chất hữu cơ có phân tử lớn. Than hoạt tính
khử màu, khử mùi rất tốt. Ngồi ra trên bề mặt của than, các vi sinh vật cịn có
thể tạo màng bám dính như đối với các chất màng khác để tồn tại và phát triển,
góp phần phân giải các chất được than hấp phụ.
Trong công nghệ xử lý nước, than hoạt tính được dùng theo 2 phương
thức là: dạng bột (PAC) và dạng hạt (GAC).
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50


Đồ án tốt nghiệp

 Dạng bột được khuấy trộn với nước, sau đó lọc tách than ra khỏi

nước.
 Dạng hạt được sắp xếp trong cột lọc và cho nước thải chảy qua.
2.3.2. Khống Bentonit
Là khống sét thuộc loại Aluminosilicat, có thành phần hóa học chung là:
Si8(AlxMy)O20, trong đó M là: Ca, Mg, Na.
Có 2 loại chính:
 Bentonit kiềm thổ (Ca, Mg)
 Bentonit kiềm (Na, K)
Bentonit có khả năng hấp phụ như những chất hấp phụ tự nhiên, hấp phụ
hiệu quả các chất ơ nhiễm có nguồn gốc từ hữu cơ.
Bentonit thường được dùng trong việc phân loại dầu mỡ, tẩy dầu mỡ…
Tại Việt Nam, khoáng bentonit phân bố chủ yếu tại Nam Trung Bộ và
Nam Bộ, mỏ có trữ lượng lớn như tại Di Linh -Lâm Đồng.
2.3.3. Khoáng Diatomit
Là loại khống tự nhiên có thành phần chủ yếu là SiO 2 và có thêm Al2O3
cùng một số các oxit khác với hàm lượng nhỏ hơn. Đây là loại khống có cấu
trúc xốp, thường ở trạng thái phân tán cao.
Do có độ xốp lớn nên diatomit có thể được sử dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực khác nhau như: vật liệu cách điện, cách âm, bê tông nhẹ, dung dịch
khoan…
Khi diatomit chứa lớn hơn 90% SiO2, trên 2% Fe 2O3, 3% chất hữu cơ và
có độ ẩm 2% thì nó được dùng làm chất trợ lọc, trợ lắng, làm trong nước, làm
giảm độ cứng của nước sinh hoạt.
Tại Việt Nam, khoáng diatomit có nhiều tại tỉnh Phú Yên.
2.4. Trao đổi ion
Phương pháp trao đổi ion được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước
thải khỏi các kim loại như: Zn, Cu, Ni, Pb, Hg, Cd, Mn ... cũng như các hợp chất
của asen, photpho, xyanua và chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi
Nguyễn Minh Thái

CN Hóa lý-K50