Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm sinh học làm tăng khả năng xử lý Cr trong nước thải xi mạ

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Hệ: Đại Học (CQ, LT, B2, VLVH)
Họ và tên sinh viên: Võ Văn Trung
MSSV : 107111196………………………… Lớp: 07DSH02
Địa chỉ : 129/1 Bình Quới, P 27, Q Bình Thạnh
E-mail :
Ngành : Công Nghệ Sinh Học
Chuyên ngành : Môi Trường Và Công Nghệ Sinh Học
Tên đề tài:’’ Nghiên cứu ứng dụng các chế phẩm sinh học làm tăng khả năng xử lí
Crom trong nước thải xi mạ’’

Giảng viên hướng dẫn: Th s Vũ Hải Yến

LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp được hoàn thành sau bốn năm học tại Trường Đại Học Kỹ Thuật
Công Nghệ TP.HCM. Để hoàn thành tốt được luận văn này, em chân thành cảm ơn
quý thầy cô đã cố gắng truyền đạt cho em những kiến thức quý báu.
Đặt biệt trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp, em đã được sự hướng dẫn, giúp đỡ
chỉ bảo ân cần của cô Th.S Vũ Hải Yến. Mặc dù rất bận rộn với công việc , xong cô
luôn dành thời gian giúp đỡ em trong mọi khó khăn. Em xin cảm ơn và biết ơn sâu sắc
tình cảm ,công sức mà cô đã dành cho em.
.
Cũng trong dịp này em cũng cảm ơn sâu sắc đến thầy Thành, Thầy Dũng đã tạo mọi
điều kiện để em dung các dụng cụ cũng như các hóa chất trong phòng thí nghiệm . Em
cũng cảm ơn các bạn học cùng lớp đã giúp đỡ em hoàn thành tốt bài luận văn này.
Em cũng gửi lời biết ơn sâu sắc đến ông, bà, me, anh chị em trong nhà đã tạo mọi điều
kiện cũng như theo dõi việc học của em, để em có được kết quả ngày hôm nay.
Sinh viên
VÕ VĂN TRUNG
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
KLN : Kim loại năng

TP. HCM : Thành Phố Hồ Chí Minh
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
BOD : Biochemical Oxygen Demand
COD : Chemical Oxygen Demand
EDTA : Ethylenediaminetetraacetic acid
IARC : International Agency for Research on Cancer
SHA : Secure Hash Algorithm
EM : Chế phẩm sinh học BIO – EMS
DW : Chế phẩm sinh học BIO – DW
CL : Chế phẩm Active Cleaner
HH : Hỗn hợp gồm 3 chế phẩm
RCBD : Randomized Complete Block Desig.
ĐHKTCN : Đại học Kỹ Thuật Công Nghệ
DANH MỤC CÁC BẢNG
12
45
DANH MỤC HÌNH ẢNH
35
46
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1
1.3.Nội dung nghiên cứu 3
1.4.Phương pháp nghiên cứu: 4
1.4.1Phương pháp thực nghiệm 4
1.7.Phạm vi đề tài: 5
1.8.Phương hướng mở rộng của đề tài 5
1.9.Cấu trúc đồ án 5
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGÀNH XI MẠ 6
2.1 Tổng quan về ngành xi mạ 6
2.1.1 Tổng quan về xi mạ 6

2.1.3 Đặc tính của nước thải ngành xi mạ 9
2.4 Các phương pháp xi mạ 18
2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 21
Xạ khuẩn (Actinomycetes) : 29
CHƯƠNG 3 : VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37
3.1 Vị trí địa lí, thời gian và khí hậu khu vực tiến hành thí nghiệm 37
3.4 Phương thức lấy mẫu và xử lý mẫu 46
3.4.1 Lấy mẫu và xử lý mẫu ban đầu 46
3.5 Phương pháp phân tích: 46
6.1 Kết luận 87
6.2 Kiến nghị 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO 89
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Ngày nay chất lượng cuộc sống con người đang được nâng cao rất nhiều nhờ
vào sự phát triển của khoa học kĩ thuật với nhiều ngành sản xuất được đẩy mạnh. Kinh
tế phát triển cũng làm nảy sinh nhiều nhu cầu vật chất của con người, từ đó các ngành
công nghiệp không ngừng được phát minh và đưa vào hoạt động sản xuất. Nhưng cũng
từ đó phát sinh ra một vấn đề mới mà con người cần giải quyết. Đó là vấn đề môi
trường. Vấn đề đó ngày càng lớn hơn và hiện nay đã ở mức báo động. Chính vì thế
việc cân bằng giữa kinh tế và môi trường là bài toán khó cần sự hợp tác tham gia của
tất cả mọi người trên thế giới.
Xi mạ là một trong những ngành sản xuất thiết yếu nhưng gây ra sự ô nhiễm môi
trường. Hiện nay, ngày càng nhiều phân xưởng xi mạ được mở ra nhằm đáp ứng nhu
cầu thị trường. Thế nhưng hầu như các nhà quản lý chỉ quan tâm đến vấn đề lợi nhuận
trong khi đó rất xem nhẹ, hoặc gần như không hề lưu tâm đến vấn đề môi trường. Các
phân xưởng xi mạ không bố trí các công trình xử lý nứơc thải mà thải thẳng ra ngoài
môi trường.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, hơn 80% nước thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ không

được xử lý. Chính nguồn thải này đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi
trường nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng
Nai. Ước tính, lượng chất thải các loại phát sinh trong ngành công nghiệp xi mạ trong
những năm tới sẽ lên đến hàng ngàn tấn mỗi năm. Điều này cho thấy các khu vực ô
nhiễm và suy thoái môi trường ở nước ta sẽ còn gia tăng nếu không kịp thời đưa ra các
biện pháp hữu hiệu.
1
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Trong nội bộ Đồ án này chưa có điều kiện tính toán cụ thể chi phí để xây dựng và vận
hành trạm xử lý trên. Tuy nhiên cần nhấn mạnh rằng, dù chi phí ban đầu có thể là đáng
kể nhưng lợi ích môi trừong mà nó đem lại về lâu dài là rất lớn và rất đáng để đầu tư.
Chính vì vậy việc thuyết phục các nhà quản lý thấy được tầm quan trọng của việc bảo
vệ môi trường cũng như làm mọi người dân nói chung hiểu điều đó là một công việc
mà các nhà môi trường học cần hướng tới.
Qua thực tế trong những năm gần nay cho thấy, Việt Nam là một nước có tốc
độ phát triển kinh tế cao trong khu vực. Bên cạnh sự phát triển mạnh mẽ của quá trình
công nghiệp hóa đất nước, chất thải công nghiệp cũng ngày một gia tăng về khối
lượng, đa dạng về chủng loại gây ảnh hưởng xấu đến môi trường cũng như sức khỏe
của con người, đòi hỏi con người phải có nhận thức đúng đắn và đầu tư thích đáng
cho vấn đề xử lý nhằm phát triển kinh tế song song với việc bảo vệ môi trường sống
của chính mình.
Ngày nay nước thải của ngành xi mạ phát sinh không nhiều, nồng độ các chất hữu
cơ thấp nhưng hàm lượng các kim loại nặng lại rất cao. Chúng là độc chất tiêu diệt
các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất lý hoá của nước, tạo ra
sự tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn. Ngoài ra còn ảnh hưởng
đến chất lượng cây trồng, vật nuôi, canh tác nông nghiệp, làm thoái hoá đất do sự
chảy tràn và thấm của nước thải.Nước thải từ các quá trình xi mạ kim loại, nếu không
được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đường trực tiếp hay gián tiếp sẽ tồn
đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh nghiêm trọng như viêm loét da, viêm

đường hô hấp, ung thư,
Để giảm bớt đi những thiệt hại đáng kể đó đã có nhiều biện pháp xử lý được đạt
ra nhưng nó lại rất tốn kém và không hiệu quả về kinh tế vì vậy phương pháp là dùng
2
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
các chế phẩm sinh học để làm tăng khả năng xử lí Crom trong nước thải xi mạ ,nhưng
nó có thật sự xử lý được hay không,có đem lại hiệu quả kinh tế không thì chúng ta
hãy cùng nhau tìm hiểu đề tài”NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÁC CHẾ PHẨM
SINH HỌC LÀM TĂNG KHẢ NĂNG XỬ LÍ CROM TRONG NƯỚC THẢI XI
MẠ “Những biện pháp hóa học đã cho thấy khả năng tạo ra các sản phẩm phụ độc
hại và kém hiệu quả về mặt kinh tế. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng một
số chế phẩm sinh học làm tăng hiệu quả xử lý Crôm Cr
6+
trong nước thải xi mạ”
được thực hiện với mục đích tìm ra một giải pháp hiệu quả và kinh tế, thân thiện với
môi trường
1.2. Mục tiêu đề tài:
• Xác định nồng độ Crom thích hợp để vi sinh vật sống
• Xác định ở thời gian lưu nước bao lâu thì hiệu quả xử lí là tốt nhất
• Ở nồng độ bao nhiêu thì vi sinh vật xử lí tốt nhất.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu về đặc tính hóa học, dạng tồn tại của Cr trong nước thải xi mạ, ảnh
hưởng của nước thải xi mạ đến môi trường
Nghiên cứu một chế phẩm sinh học trên thị trường, các chủng vi sinh vật và phạm
vi sử dụng
Thiết lập mô hình xử lý Cr bằng 3 chế phẩm sinh học : Cleaner, Bio- EMS, Bio-
DW.
Xác định nồng độ Cr tối đa vi sinh vật xử lý được
So sánh hiệu quả giữa các chế phẩm sinh học

- Phân tích hàm lượng crom có trong nước thải mà vi sinh vật có thể sống
- Xác định ngưỡng độ gây chết vi sinh vật
- Thu kết quả sau khi xử lí và tiến hành phân tích
3
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
1.4. Phương pháp nghiên cứu:
Để hoàn thành tốt các nôi dung đã nêu, cần tiến hành các phương pháp sau:
1.4.1 Phương pháp thực nghiệm
Thí nghiệm 1:Thích nghi vi sinh vật
Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ Cr tối ưu mà vi sinh vật có khả năng xử lý ở các
nồng độ 1, 2, 4, 6, 10mg.
Thí nghiệm 3:Khảo sát thời gian lưu nước tối ưu ở mức 5 ngày.
- Các phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu để xác định thành phần đặc trưng có
trong mẫu nước thải xi mạ
- Phương pháp so sánh (So sánh với TCVN, so sánh với chất thải đầu vào,….)
- Phương pháp phân tích tổng hợp và lồng ghép trong việc viết báo cáo.
- Phương pháp xử lý số liệu thống kê
1.4.2 Phương pháp luận:
Dựa vào việc Cr cũng là 1 nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho vi sinh vật, đề tài
nghiên cứu khả năng thích nghi và ngưỡng chịu đựng của vi sinh vật trong môi
trường có nồng độ Cr cao.
Hầu như KLN điều tồn tại trong nước ở dạng ion.Chúng phát sinh từ nhiều nguồn khác
nhau trong đó chủ yếu là nghành công nghiệp nặng xử lý cho các nghành công nghiệp
nặng ngày nay là điều rất cấp bách và cần thiết.
1.5. Đối tượng nghiên cứu :
Xử lý nước thải chứa Cr bằng chế phẩm….
- Chế phẩm sinh học của công ty Vi Sinh Môi Trường, chế phẩm Cleaner
- Nước thải chứa Crom
- Thời gian nghiên cứu.

1.6. .Ý nghĩa đối với khoa học và thực tiễn:
Ý nghĩa khoa học:
- Tìm ra ngưỡng chịu đựng Cr tối đa của vi sinh vật trong các chế phẩm sinh học
trên thị trường hiện nay
- Góp phần :
• Chứng thực được khả năng xử lý nước thải xi mạ của các vi sinh vật
4
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
• Khi đã chứng thực được, tiến hành xây dụng mô hình xử lý tối ưu nhất.
1.7. Phạm vi đề tài:
-Không gian: đề tài tiến hành Quận Bình Thạnh, TP HCM
-Thời gian bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 6./2011
1.8. Phương hướng mở rộng của đề tài
-Mở rộng nghiên cứu với nhiều loại nước thải.
-Mở rộng nghiên cứu với nhiều chế phẩm sinh học khác nhau.
- Mở rộng nghiên cứu với nhiều loại KLN.
1.9. Cấu trúc đồ án
-Chương 1: Mở Đầu
-Chương 2: Tổng quan ngành xi mạ
-Chương 3: Vật liệu và phương pháp
-Chương 4: Kết quả nghiên cứu
-Chương5: Đánh giá và thảo luận
-Chương 6: Kết luận- kiến nghị- tài liệu tham khảo
5
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGÀNH XI MẠ
2.1 Tổng quan về ngành xi mạ
2.1.1 Tổng quan về xi mạ

Nước thải nghành xi mạ chứa thành phần rất độc đối với con người, sinh vật và
môi trường.Nó phát sinh chủ yếu từ quá trình tẩy rửa .vì nó là công đoạn cần thiết để
tránh quá trình lão hóa chất của bề mặt vật liệu khi đưa từ bể này sang bể khác .tăng độ
bám dính của lớp mạ.Do đó, tổng lượng nước tiêu thụ sẻ rất lớn, đồng nghỉa với lượng
nước thải ra sẻ mang nhiều chất độc hại cần xử lý.
Nước thải từ xưởng xi mạ có thành phần đa dạng về nồng độ và
pH biến đổi rộng từ rất axit 2-3, đến rất kiềm 10-11. Đặc trưng chung của nước
thải ngành mạ là chứa hàm lượng cao các muối vô cơ và kim loại nặng. Tuỳ
theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô nhiễm có thể là Cu, Zn, Cr, Ni,… và cũng
tuỳ thuộc vào loại muối kim loại được sử dụng mà nước thải có chứa các độc tố
như xianua, sunfat, amoni, crômat,… Các chất hữu cơ ít có trong nước thải xi
mạ, phần chủ yếu là chất tạo bông, chất hoạt động bmặt … nên BOD, COD
thường thấp và không thuộc đối tượng xử lý. Đối tượng xử lý chính là các ion
vô cơ mà đặc biệt là các muối kim loại nặng như Cr, Ni, Cu, Fe,Zn,…
Nước thải nên tách riêng thành 3 dòng riêng biệt:
- Dung dịch thải đậm đặc từ các bể nhúng, bể ngâm.
- Nước rửa thiết bị có hàm lượng chất bẩn trung bình (muối kim loại, dầu mỡ
và xà phòng,…
- Nước rửa loãng.
Để an toàn và dễ dàng xử lý, dòng axit crômic và dòng cyanide
nên tách riêng. Chất gây ô nhiễm nước thải xi mạ có thể chia làm vài nhóm sau:
o Chất ô nhiễm độc như cyanide CN
-
, Cr (VI), F
-
,…
6
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
o Chất ô nhiễm làm thay đổi PH như dòng axit và

kiềm
o Chất ô nhiễm hình thành cặn lơ lửng như hydroxit,
cacbonat và photphat
o Chất ô nhiễm hữu cơ như dầu mỡ, EDTA …
Các cuộc khảo sát cho thấy các quá trình
trong ngành xử lý kim loại khá đơn giản và tương tự nhau. Nguồn chất thải
nguy hại phát sinh từ quá trình làm mát, lau rửa và đốt cháy dầu. Xử lý kim loại
đòi hỏi một số hoá chất như axit sunfuric, HCl, xút,…để làm sạch bề mặt kim
loại trước khi mạ. Thể tích nước thải được hình thành từ công đoạn rửa bề mặt,
làm mát hay làm trơn các bề mặt kim loại khá lớn, gây ô nhiễm nguồn nước và
ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng.
Bảng 2.1 Thành phần và đặc tính nước thải cơ sở xi mạ ở TPHCM.
Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ TCVN
5945-1995
Cột B Cột C
pH - 2-3 5,5-9,0 -
Đồng(Cu) mg/l 15-2000 1,0 5,0
Sắt(Fe) mg/l 1-50 5,0 10,0
SO4
-
mg/l 400 25 38
Kẽm(Zn) mg/l 20-150 1,0 5,0
Niken(Ni) mg/l 5-85 1,0 2,0
Cro6m(Cr
6+
) mg/l 1-100 0,1 0,5
Bảng trên cho thấy nước thải ô nhiễm chủ yếu do các chất kiềm, axit và kim loại
nặng Crôm và Niken,Đồng, Kẽm ,Sắt.
7
SVTH: VÕ VĂN TRUNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
2.1.2 Công đoạn xi mạ
Công nghệ xử lý bề mặt (xi mạ) thường bao gồm các công đoạn sau:
- Bề mặt của vật liệu cần mạ phải được làm sạch để lớp mạ có độ bám dính cao
và không có khuyết tật. Để làm sạch bề mặt trước hết phải tẩy rửa lớp mỡ bảo
quản trên bề mặt bằng cách tẩy rửa với dung môi hữu cơ hoặc với dung dịch
kiềm nóng. Dung môi thường sử dụng là loại hydrocacbon đã được clo hoá như
tricloetylen, percloetylen. Dung dịch kiềm thường là hỗn hợp của xút, soda,
trinatri photphat, popyphotphat, natri silicat và chất hoạt động bề mặt (tạo nhũ).
- Hoạt hoá bề mặt của vật liệu mạ bằng cách nhúng chúng vào dung dịch axit
loãng (H
2
SO
4
, HCl), nếu mạ với dung dịch chứa xianua (CN) thì chúng được
nhúng vào dung dịch natri xianua.
- Giai đoạn mạ được tiến hành sau đó, dung dịch mạ ngoài muối kim loại còn
chứa axit hoặc kiềm đối với trường hợp mạ có chứa xianua.
Sau từng bước, vật liệu mạ đều được tráng rửa với nước. Một số dung dịch mạ
có các thành phần chủ yếu sau:
o Dung dịch chì: axit + muối chì (II) dạng borflorua hoặc silicoflorua.
o Dung dịch chì- thiếc: axit, muối chì, thiếc (II) dạng borflorua.
o Dung dịch đồng hun: dung dịch xianua trong đó đồng nằm trong phức
xianua và thiếc trong phức hydroxo. Ngoài ra dung dịch còn chứa xianua tự
do (NaCN).
o Dung dịch cadmi: axit + cadmi dạng muối sunfat. Thông dụng hơn là
dung dịch cadmi dạng phức xianua và xianua tự do.
o Dung dịch crôm: axit crômic và axit sunfuric.
8
SVTH: VÕ VĂN TRUNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
o Dung dịch vàng: dung dịch xianua, vàng nằm trong phức NaAu(CN)
2
và
xianua tự do. Có thể sử dụng phức vàng-sunfit.
o Dung dịch đồng: axit + đồng sunfat hoặc đồng borflorua.
o Dung dịch đồng xianua (phức) và xianua tự do, dung dịch đồng dạng
polyphotphat và muối amoni.
o Dung dịch niken: muối niken sunfat, clorua và axit yếu (axit boric) hoặc
dung dịch niken trên nền của axit amonisulfonic.
o Dung dịch bạc: dung dịch bạc xianua hoặc dung dịch bạc thisunfat.
o Dung dịch kẽm: phức kẽm xianua và xianua tự do hoặc kẽm sunfat,
clorua với axit boric hoặc muối amoni làm chất đệm.
Một ví dụ về công nghệ xi mạ phụ tùng xe đạp và xe máy ở thành phố Hồ Chí
Minh:
Nguyên liệu  ngâm HCl  thùng quay NaOH  mài cát  nấu NaOH (tẩy bề
mặt)  mạ Niken  mạ Crôm  ly tâm  sấy khô  thành phẩm.
2.1.3 Đặc tính của nước thải ngành xi mạ
Nước thải trong các cơ sở xi mạ chứa thành phần rất độc hại đối với con người, sinh
vật và môi trường. Trong đó, nước thải sinh ra chủ yếu từ quá trình tẩy rửa sản phẩm,
bình thường cần đến 2m3 cho 1m2 sản phẩm (Hoàng, 2001). Vì rửa là công đoạn rất
cần thiết nhằm tránh hóa chất từ bể này theo vật liệu sang bể khác, tăng độ dính bám
của lớp mạ, loại bỏ hết hóa chất khỏi sản phẩm để đảm bảo vẻ đẹp và độ bền cho hàng
hóa. Như vậy, trong công nghệ xi mạ, rửa là một khâu quan trọng quyết định lương
nước tiêu thụ cho sản xuất cũng như tải lượng chất ô nhiễm tải ra môi trường. Do đó,
tổng lượng nước tiêu thụ sẽ rất lớn, đồng thời lượng nước thải mang nhiều hóa
chất độc hại cần xử lý cũng không nhỏ.
9
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN

Nước từ xưởng mạ thải ra có thành phần rất đa dạng, nồng độ lại thay đổi rất rộng, pH
cũng biến động luôn từ axit đến trung tính hoặc kiềm. Tuy nhiên, nước thải từ xưởng
mạ được phân riêng làm 3 loại: nước thải kiềm – axit, nước thải crom và nước thải
xyanua.
- Nước thải kiềm- axit: chứa các loại axit như H2SO4, HCL, HNO3, HF hoặc các
loại kiềm như NaOH, Na2CO3. Ngoài ra, trong dòng nước thải này còn chứa
các kim loai như Fe, Cu, Ni, Zn…và các loại muối của chúng. Giá trị pH trong
dòng nước thải này dao động 1-2 đến 12- 14.
- Nước thải xyanua: ngoài CN tự do còn có phức xyanua, các chất hữu cơ và một
số tạp chất cơ học. Nồng độ xyanua dao động từ 5-300mg/l, nồng độ tổng các
kim loại khoảng 30-70mg/l, giá trị ph> 7. Nước thải xyanua gặp nước thải axit
hay nước thải crom (có lẫn axit) sẽ sing ra khí HCN rất độc, vì vậy cần phải
được tách riêng.
- Nước thải crom: ngoài thành phần chính là Cr6+ còn có Fe, Ni, Cu, Zn…
H2SO4, HCL,H NO
3
, tạp chất cơ học. nồng độ tổng các chất ô nhiễm trong
nước thải dao động trong khoảng 30-300mg/l, giá trị pH từ 1-7. Nước thải crom
đặc có thể xử lý dễ dàng và triệt để hơn, vì vậy không nên pha loãng chúng
bằng nước thải axit hoặc nước thải khác.
Ngoài ra trong nước thải còn chứa lẫn cả dầu mỡ, chất huyền phù, đất cát, gỉ
sắt,… các dung dịch cũ, hỏng… Các chất hữu cơ thường có rất ít tronh nước
thải xi mạ, chỉ có số ít chất tạo bóng, chất hoạt đông bề mặt…
Như vậy, đặc trưng chung của nước thải ngành xi mạ là chứa hàm lượng cao
các muối vô cơ và kim loại nặng. Tùy theo kim loại của lớp mạ mà nguồn ô
10
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
nhiễm chính có thể là đồng, kẽm, niken và cũng tùy thuộc vào từng loại muối
kim loại sử dụng mà nước thài chứa các độc tố khác như Xyanua, muối

Sunphat, Cromat, Amoni.
Bảng 2.2 Nguồn và thành phần gây ô nhiễm trong nước thải xi mạ
Nguồn thải Thành phần gây ô nhiễm
Quay bóng
ướt
Nước thải axit Sunfuaric, các chất hoạt động bề mặt
Tẩy dầu mỡ Các chất dầu mỡ, dung môi
Tẩy gỉ Dung dịch axit
Mạ Niken Nước thải chứa kim loại nặng, muối Niken, muối Florua, axit Boric,
axit Sunfuaric
Mạ Crom Nước thải có chứa cromat, axit sunfuaric, axit cromic
(Nguồn: Thùy Trang, 2005)
Nhìn chung, đặc tính của nước thải công nghiệp xi mạ của các nhà máy trên thế
giới không ổn định. Tùy thuộc vào công nghệ sản xuất mà có các ion đặc trưng,
với mỗi công nghệ như mạ Đồng, Kẽm, Niken hay Crom,… thì nồng độ đặc
trưng của các ion trong nước thải rất cao. Với điều kiện như vậy, khi xử lý nước
thải ta nên tách nước thải thành các công đoạn nhằm đưa ra phương pháp xử lý
phù hợp
2.2 Ô nhiễm môi trường của nước thải xi mạ:
2.2.1 Ảnh hưởng đến môi trường:
- Là độc chất đối với cá và thực vật nước
- Tiêu diệt các sinh vật phù du, gây bệnh cho cá và biến đổi các tính chất lí hoá
của nước, tạo ra sự tích tụ sinh học đáng lo ngại theo chiều dài chuỗi thức ăn.
Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy, với nồng độ đủ lớn, sinh vật có thể bị
chết hoặc thoái hóa, với nồng độ nhỏ có thể gây ngộ độc mãn tính hoặc tích tụ
sinh học, ảnh hưởng đến sự sống của sinh vật về lâu về dài.
11
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
- Ảnh hưởng đến đường ống dẫn nước, gây ăn mòn, xâm thực hệ thống cống

rãnh.
- Ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng, vật nuôi canh tác nông nghiệp, làm thoái
hoá đất do sự chảy tràn và thấm của nước thải.
- Ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải, cần tách riêng nếu không sẽ ảnh
hưởng đến hoạt động của vi sinh vật khi thực hiện xử lý sinh học.
2.2.2 Ảnh hưởng đến con người:
Ô nhiễm kim loại nặng đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, kim loại nặng có khả
năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây hại cho thực vật, động vật và con người.
Điểm khác biệt của kim loại nặng so với các chất ô nhiễm khác là chúng không bị
phân hủy mà tích lũy lại trong môi trường, nhiều nhất là trong đất và bùn đáy.
 Đồng
Đồng được dùng chủ yếu trong quá trình luyện kim (kéo sợi đồng, đồng thanh…), sản
xuất thuốc nhuộm, làm ảnh và trạm trổ điêu khắc.
Đồng là nguyên tố sinh trưởng cho động vật, nó cần thiết cho chức năng của nhiều
protein, lượng đồng đưa vào cơ thể từ thực phẩm vào khoảng 1-3mg/ngày.
Độc tính do lượng đồng vượt mức gây hiếm muộn ở người và động vật. Các muối
đồng gây tổn thương đường tiêu hóa, gan, thận.
 Kẽm
Kẽm thường cùng đi với Cd. Kẽm đóng một vai trò là chất cấu tạo và xúc tác trong
nhiều enzim liên quan đến quá trình đồng hóa năng lượng, trong việc chuyển đổi các
chất. Hiện tượng thiếu kẽm trong con người và động vật biểu hiện có triệu chứng
12
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
biếng ăn, kém phát triển, tổn thương về da và không phát triển giới tính. Còn trong
thực vật, triệu chứng thiếu kẽm đó là cây phát triển cằn cỗi, không cân đối giữa thân
cây và lá, và thường được nhận biết bởi phiến lá nhỏ, có những chấm đỏ tím ở trên lá.
Dung lượng kẽm trong thực vật khác nhau tùy mỗi loài; tùy thuộc vào chức năng của
những yếu tố nhiệt độ, đất và còn phụ thuộc vào loại gen. Mức độ xuất hiện kẽm và sự
phân loại các mô hình lá trưởng thành có thể đưa ra như sau:

Thiếu: Lượng kẽm nhỏ hơn 10 - 20mg/ 1kg.
Đủ: Giữa 25 - 150mg/ 1kg.
Thừa: > 400mg/ 1kg, sẽ gây độc.
Bảng 2.3 Thành phần Zn trong nước thải qua cống rãnh
Thành phần nguyên tố Đất (mg/kg) Nước thải (mg/kg)
USA Europe
zn 10 – 300 1700 2780
Tuy nhiên, nhiều tác giả khác nhau lại đề cập đến những thông số về mức độ xuất hiện
của kẽm trong các loài thực vật khác nhau. Kẽm trong bùn thải có nguồn gốc từ những
hoạt động sản xuất công nghiệp, rác thải đô thị. Trong bùn thải, Zn tồn tại dưới dạng
thể rắn và được tạo thành trong quá trình xử lý nước thải. Lượng Zn trong bùn thải
thường cao gấp nhiều lần Zn trong đất: Từ 700-49000mg/kg (Độc học môi trường, Lê
Huy Bá, 2000).
Kẽm được sử dụng trong sản xuất các hợp kim, thuốc nhuộm, dây cáp, phân bón và
thuốc bảo vệ thực vật.
13
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Các muối kẽm hòa tan đều độc, khi bị ngộ độc sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau
bụng, mạch chậm, co giật…
 Crôm
Crôm được sử dụng trong công nghiệp làm thuốc nhuộm, sơn, mạ, xử lý bề mặt, thuộc
da và tẩy trắng.
Độc tính của crôm khác nhau tùy vào độ oxy hóa của crôm. Crôm III vô hại trong khi
crom IV độc hơn. Các muối crom IV gây ngứa, viêm loét da, chậm phát triển, tổn
thương gan và thận. Crôm IV còn gây đột biến và ung thư cho người.
 Thủy ngân
Thủy ngân là kim loại có thể tạo muối ở dạng ion. Thủy ngân cũng có ở dạng các hợp
chất hữu cơ thủy ngân, sử dụng trong nông nghiệp (thuốc chống nấm) và công nghiệp
(làm điện cực). Thủy ngân còn có trong các chất thải công nghiệp, phân hóa học,…

Hầu hết các kim loại đều tan trong thủy ngân kể cả vàng trừ Fe và Pt. Thủy ngân vô cơ
tác động chủ yếu đến thận, trong khi đó methyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ
thần kinh trung ương.
Xi mạ là ngành có mật độ gây ô nhiễm môi trường cao bởi hơi hóa chất, nước thải
có chứa các ion kim loại nặng, kim loại độc ảnh hưởng tới sức khỏe con người gây
nên nhiều căn bệnh khó chữa, nguy hiểm tới tính mạng. Nước thải từ các quá trình
xi mạ kim loại, nếu không được xử lý, qua thời gian tích tụ và bằng con đường trực
tiếp hay gián tiếp, chúng sẽ tồn đọng trong cơ thể con người và gây các bệnh
nghiêm trọng, như viêm loét da, viêm đường hô hấp, eczima, ung thư,
14
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Trong khuôn khổ của Đồ án này chỉ chú trọng vào tính chất gây ô nhiễm môi
trường của nước thải xi mạ do độc tính của Crôm.
2.2.3 Độc tính của Crôm:
Mặc dù Crôm tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau, chỉ có Cr(III) và Cr(VI) gây ảnh
hưởng lớn đến sinh vật và con người.
2.2.3.1 Đường xâm nhập và đào thải:
Crôm xâm nhập vào cơ thể theo 3 đường: hô hấp, tiêu hóa và qua da. Cr(VI) được
cơ thể hấp thu dễ dàng hơn Cr(III) nhưng khi vào cơ thể Cr(VI) sẽ chuyển thành
dạng Cr(III). Dù xâm nhập vào cơ thể theo bất cứ đường nào, Crôm cũng được hòa
tan trong máu ở nồng độ 0.001mg/ml, sau đó được chuyển vào hồng cầu và sự hòa
tan ở hồng cầu nhanh hơn 10-20 lần. Từ hồng cầu, Crôm được chuyển vào các tổ
chức và phủ tạng. Crôm gắn với Sidero filing albumin và được giữ lại ở phổi,
xương, thận, gan, phần còn lại thì qua phân và nước tiểu. Từ các cơ quan phủ tạng,
Crôm lại được hòa tan dần vào máu, rồi được đào thải qua nước tiểu từ vài tháng
đến vài năm. Do đó nồng độ Crôm trong máu và nước tiểu biến đổi nhiều và kéo
dài.
2.2.3.2 Tác động đến sức khoẻ:
Qua ngiên cứu người ta thấy Crôm có vai trò sinh học như chuyển hóa glucose,

protein, chất béo ở động vật hữu nhũ. Dấu hiệu của thiếu hụt Crôm ở người gồm có
giảm cân, cơ thể không thể loại đường ra khỏi máu, thần kinh không ổn định. Tuy
nhiên với hàm lượng cao Crôm làm giảm protein, axit nucleic và ức chế hệ thống
men cơ bản.
15
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Cr(VI) độc hơn Cr(III). IARC đã xếp Cr(VI) vào nhóm 1, Cr(III) vào nhóm 3 đối
với các chất gây ung thư. Hít thở không khí có nồng độ Crôm (ví dụ axit crômic
hay Cr(III) trioxit) cao (>2μg/m
3
) gây kích thích mũi làm chảy nước mũi, hen
suyễn dị ứng, ung thư (khi tiếp xúc với Crôm có nồng độ cao hơn 100-1000 lần
nồng độ trong môi trường tự nhiên). Ngoài ra Cr(VI) còn có tính ăn mòn, gây dị
ứng, lở loét khi tiếp xúc với da.
2.2.3.3 Nồng độ giới hạn:
US. EPA giới hạn nồng độ tối đa cho phép của Cr(VI) và Cr(III) trong nước uống là
100 μg/l.
Quy định của SHA về nồng độ của Crôm trong không khí tại nơi làm việc là:
Giới hạn tiếp xúc nghề nghiệp cho ngày làm việc 8 giờ, tuần làm việc 40 giờ là
500 μg/m
3
đối với Crôm tan trong nước và 1000 μg/m
3
đối với Crôm kim loại và
muối không tan.
Nồng độ của Crôm trioxit (axit crômic) và các hợp chất của Cr(VI) trong không
khí tại nơi làm việc không cao hơn 52 μg Cr(VI)/m
3
cho ngày làm việc 10 giờ,

tuần 40 giờ.
 NIOSH xem tất cả hợp chất Cr(VI) có tiềm năng gây ung thư nghề nghiệp và
đưa ra giới hạn nồng độ tiếp xúc là 1 μg Cr(VI)/m
3
cho ngày làm việc 10 giờ,
tuần 40 giờ.
2.3 Hiện trạng ô nhiễm môi trường do công nghiệp xi mạ tại Việt Nam:
Kết quả các nghiên cứu gần đây về hiện trạng môi trường ở nước ta cho
thấy, hầu hết các nhà máy, cơ sở xi mạ kim loại có quy mô vừa và nhỏ, áp dụng
công nghệ cũ và lạc hậu, lại tập trung chủ yếu tại các thành phố lớn, như Hà
16
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Nội, Hải Phòng, TP.HCM, Biên Hoà (Đồng Nai) Trong quá trình sản xuất,
tại các cơ sở này (kể cả các nhà máy quốc doanh hoặc liên doanh với nước
ngoài), vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường còn chưa được xem xét đầy đủ hoặc
việc xử lý còn mang tính hình thức, chiếu lệ, bởi việc đầu tư cho xử lý nước
thải khá tốn kém và việc thực thi Luật Bảo vệ môi trường chưa được nghiêm
minh.
Nước thải mạ thường gây ô nhiễm bởi các kim loại nặng, như crôm,
niken và độ pH thấp. Phần lớn nước thải từ các nhà máy, các cơ sở xi mạ
được đổ trực tiếp vào cống thoát nước chung của thành phố mà không qua xử lý
triệt để, đã gây ô nhiễm cục bộ trầm trọng nguồn nước.
Kết quả khảo sát tại một số nhà máy cơ khí ở Hà Nội cho thấy, nồng độ
chất độc có hàm lượng các ion kim loại nặng, như crôm, niken, đồng đều cao
hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép; một số cơ sở mạ điện tuy có hệ thống xử
lý nước thải nhưng chưa chú trọng đầy đủ đến các thông số công nghệ của quá
trình xử lý để điều chỉnh cho phù hợp khi đặc tính của nước thải thay đổi. Tại
TP.HCM, Bình Dương và Đồng Nai, kết quả phân tích chất lượng nước thải của
các nhà máy, cơ sở xi mạ điển hình ở cả 3 địa phương này cho thấy, hầu hết các

cơ sở đều không đạt tiêu chuẩn nước thải cho phép: hàm lượng chất hữu cơ cao,
chỉ tiêu về kim loại nặng vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép, COD dao động
trong khoảng 320 - 885mg/lít do thành phần nước thải có chứa cặn sơn, dầu
nhớt
Hơn 80% nước thải của các nhà máy, cơ sở xi mạ không được xử lý.
Chính nguồn thải này đã và đang gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường
nước mặt, ảnh hưởng đáng kể chất lượng nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai.
Ước tính, lượng chất thải các loại phát sinh trong ngành công nghiệp xi mạ
17
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
trong những năm tới sẽ lên đến hàng ngàn tấn mỗi năm. Điều này cho thấy các
khu vực ô nhiễm và suy thoái môi trường ở nước ta sẽ còn gia tăng nếu không
kịp thời đưa ra các biện pháp hữu hiệu.
2.4 Các phương pháp xi mạ
Phương pháp xử lý nước thải xi mạ phổ biến nhất là dùng phương pháp hoá học rồi
đến trao đổi ion, phương pháp chưng cất, phương pháp điện thẩm tích. Chọn
phương pháp nào là tuỳ chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cho phép, điều kiện môi trường
địa phương, yêu cầu, mục đích dùng lại hoặc thải thẳng ra môi trường… Chọn
phương pháp nào cũng phải bảo đảm chất lượng môi trường theo TCVN 5945-
1995.
2.4.1 Phương pháp kết tủa:
Quá trình kết tủa thường được ứng dụng cho xử lý nứơc thải chứa kim loại nặng.
Kim loại nặng thường kết tủa ở dạng hydroxit khi cho chất kiềm hóa (vôi, NaOH,
Na
2
CO
3
,…) vào để đạt đến giá trị pH tương ứng với độ hoà tan nhỏ nhất. Giá trị pH
này thay đổi tuỳ theo kim loại. Độ hoà tan nhỏ nhất của Crôm ở pH 7.5 và kẽm là

10.2. Ở ngoài giá trị đó, hàm lượng hoà tan tăng lên.
Khi xử lý kim loại, cần thiết xử lý sơ bộ để khử đi các chất cản trở quá trình kết
tủa. Thí dụ như cyanide và ammonia hình thành các phức với nhiều kim loại làm
giảm hiệu quả quá trình kết tủa. Cyanide có thể xử lý bằng chlorine hoá-kiềm,
ammonia có thể khử bằng phương pháp chlorine hoá điểm uốn (breakthrough
point), tách khí (air stripping) hoặc các phương pháp khác trước giai đoạn khử kim
loại.
Trong xử lý nước thải công nghiệp, kim loại nặng có thể loại bỏ bằng quá trình kết
tủa hydroxit với chất kiềm hóa, hoặc dạng sulfide hay carbonat.
18
SVTH: VÕ VĂN TRUNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS VŨ HẢI YẾN
Một số kim loại như arsenic hoặc cadmium ở nồng độ thấp có thể xử lý hiệu quả
khi cùng kết tủa với phèn nhôm hoặc sắt. Khi chất lượng đầu ra đòi hỏi cao, có thể
áp dụng quá trình lọc để loại bỏ các cặn lơ lửng khó lắng trong quá trình kết tủa.
Đối với Crôm VI (Cr
6+
), cần thiết tiến hành khử Cr
6+
thành Cr
3+
và sau đó kết tủa
với vôi hoặc xút. Hoá chất khử thông thường cho xử lý nước thải chứa Crôm là
ferrous sulphate (FeSO
4
), sodium-meta-bisulfit, hoặc sulfur dioxit. Ferrous sulphate
(FeSO
4
), sodium-meta-bisulfit có thể ở dạng rắn hoặc dung dịch. SO
2

ở dạng khí
nén trong các bình chịu áp. Quá trình khử hiệu quả trong môi trường pH thấp. Vì
vậy các hoá chất khử sử dụng thường là các chất mang tính axit mạnh. Trong quá
trình khử, Fe
2+
sẽ chuyển thành Fe
3+
. Nếu sử dụng meta-bisulfit hoặc sulfur dioxit,
ion SO
3
2-
chuyển thành SO
4
2-
.
Phản ứng tổng quát như sau:
Cr
6+
+ Fe
2+
+ H
+
 Cr
3+
+ Fe
3+
Cr
6+
+ Na
2

S
2
O
3
(hoặc SO
2
) + H
+
 Cr
3+
+ SO
4
2-
Cr
3+
+ 3OH
-
 Cr(OH)
3

Trong phản ứng oxy hoá khử, ion Fe
2+
phản ứng với Cr
6+
, khử Cr
6+
thành Cr
3+
và
oxy hoá Fe

2+
thành Fe
3+
. Phản ứng xảy ra nhanh hơn ở pH nhỏ hơn 3. Axit có thể
được thêm vào để đạt pH thích hợp. Sử dụng FeSO
4
là tác nhân khử có điểm bất lợi
khối lượng bùn sinh ra khá lớn do cặn Fe(OH)
3
tạo thành khi cho chất kiềm hoá
vào. Để thu được phản ứng hoàn toàn, cần thiết phải thêm lượng FeSO
4
dư, khoảng
2.5 lần so với hàm lượng tính toán trên lí thuyết.
Lượng axit cần thiết cho quá trình khử Cr
6+

phụ

thuộc vào độ axit của nước thải
nguyên thuỷ, pH của phản ứng khử và loại hoá chất sử dụng.
Xử lý từng mẻ (batch treatment) ứng dụng có hiệu quả kinh tế, khi nhà máy xi mạ
có lưu lượng nước thải mỗi ngày ≤ 100m
3
/ngày. Trong xử lý từng mẻ cần dùng hai
19
SVTH: VÕ VĂN TRUNG