nghiên cứu xử lý nước cấp bằng công nghệ pac (powdered activated carbon) kết hợp lọc màng (tt)

1

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC CẤP BẰNG CÔNG NGHỆ PAC KẾT HỢP LỌC
MÀNG

WATER TREATMENT STUDY BY COMBINATION OF PAC TECHNOLOGICAL
AND MEMBRANE FILTRATION

Tác giả : Nguyễn Tiến Văn
Ngô Thị Hồng Vân
Lớp : 09MT111
Trường : Đại Học Lạc Hồng
Khoa : Công Nghệ Sinh Học Và Môi Trường

TÓM TẮT
Xã hội ngày một phát triển, chất lượng cuộc sống được nâng cao, nhu cầu sử dụng
nước sạch của người dân ngày càng tăng. Nhưng thực tế cho thấy việc xử lý nước cấp còn tốn
rất nhiều chi phí quy trình công nghệ phức tạp, hiệu quả xử lý chưa cao, biện pháp phổ biến
đang được áp dụng hiện nay là sử dụng clo để khử trùng nước nhưng đó chưa thật sự là
phương pháp an toàn và hiệu quả nhất. Việc nghiên cứu xử lý nước cấp bằng phương pháp
PAC kết hợp lọc màng là một phương pháp mới đang được nghiên cứu trên nhiều nước. Với
công nghệ xử lý nước cấp bằng phương pháp này đã cho thấy những ưu điểm nổi bật. Từ kết
quả đạt được, nhóm nghiên cứu thấy rằng phương pháp này hoàn toàn khả quan. Đơn giản
được quy trình xử lý nước truyền thống hiện nay đang áp dụng.
Trong luận văn nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu với đối tượng là: chất keo
tụ là phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3

5%, vật liệu hấp phụ là than hoạt tính PAC, màng vi lọc MF để xử
lý nước sông Đồng Nai thông qua các chỉ tiêu: pH, TSS, độ màu, BOD
5
, COD, E.Coli,
Coliform…
Sau khi vận hành mô hình các kết quả cho thấy:
 E.Coli, độ màu và TSS được xử lý triệt để.
 Hiệu suất xử lý BOD
5
: 92%.
 Hiệu suất xử lý COD: 96.3%
 Hiệu suất xử lý tổng coliform: 99.76%
Với kết quả đạt được ở trên cho thấy “công nghệ xử lý nước cấp bằng phương pháp
PAC kết hợp lọc màng” rất khả quan về các phương diện kỹ thuật, chi phí đầu tư, chi phí vận
hành, mô hình sản xuất. Đảm bảo chất lượng nước cấp, an toàn sức khỏe, nâng cao chất
lượng sống cho người dân.
ABSTRACT
The social is more developing, the quality of life is increased, Human‘s need of clean
water is higher. In the other hand, the problem of supply water cost so much money cause of
complex technical process. The effective is not good. The comment measure nowadays is
using chlorine to sterilize water but this way is still not the best effective and safe methods.
Research of supplying water by PAC methods combined filtration is a new method which is
2

researching in many countries. With this sterilize water Technique in this way brings
outstanding advantages. From these results, Research Department sees that this method is
perfectly positive. Additionally, it leans the traditional sterilize water that we are using.
In research essay, team which researches this method use objects: the flocculation
materials is aluminum Al
2

(SO
4
)
3
5 percent, adsorption materials is adtivated carbon PAC,
Microfiltration (commonly abbreviated to MF) to sterilize water of Dong Nai River through
targets: PH, TSS, color, BOD5, COD, E.Coli, Coliform…
After operation this scale, the results we received:
- E.Coli, color and TSS are solved perfectly
- BOD5‘s performance treatment: 92%
- COD‘s performance treatment: 96.3%
- Total Colifom‘s performance: 99.76%
With these results we see that “The technique of solving supplying water by PAC
methods combined filtration” is positive about technical aspect, investment cost, operation
fee, production scale. Ensure quality of water supplying, healthy and enhance human life
quality.
1. Đặt vấn đề
Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ở Việt Nam sử dụng nước mặt là nguồn nước
chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất. Tuy nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước
mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp từ các khu đô thị,
khu dân cư, nông thôn, các làng nghề sản xuất, với nhiều loại chất ô nhiễm, làm cho nước có
màu sắc và mùi, vị khó chịu, nguy hiểm cho sức khoẻ con người.
Một số nhà máy nước đã có những biện pháp cố gắng giảm thiểu sự tồn tại của các hợp chất
ô nhiễm trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn cho nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu
những sơ sở khoa học chắc chắn, hiệu quả xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn
trong giải pháp bố trí công trình và trong quản lý vận hành. Oxy hóa sơ bộ nước thô bằng Clo để
giảm hàm lượng chất ô nhiễm trong nguồn nước là biện pháp đang được áp dụng phổ biến ở
nhiều nhà máy nước tại Việt Nam do chi phí thấp, tận dụng được các công trình sẵn có. Tuy
nhiên đây không phải là biện pháp hiệu quả cao để loại bỏ các hợp hất ô nhiễm, bởi có rất nhiều
hợp chất gây ô nhiễm bền vững. Mặt khác, cũng như việc áp dụng phổ biến biện pháp khử trùng

bằng Clo, các biện pháp này còn gây nguy hại đến sức khỏe con người.
Với nghiên cứu xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng có thể đem lại
hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm trong nước đảm bảo chất lượng nước cấp, an toàn cho sức khỏe và
nâng cao chất lượng cuộc sống, giảm thiểu chi phí xử lý góp phần tăng trưởng kinh tế xã hội đất
nước.










3

2. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Thành phần và tính chất nước mặt sử dụng nghiên cứu
Bảng 2.1: Thành phần nước mặt nghiên cứu
Đặc tính
Nồng độ
Đơn vị
pH
6.5-8

TSS
40
mg/l
Độ màu

56
Pt - Co
BOD
5

5.5 - 6
mg/l
COD
68
mg/l
Tổng số coliform

9.2×10
2

MPN/100ml
Escherichia coli
1.3×10
2

MPN/100ml
Hàm lượng amoni
1.0
mg/l
(nguồn: PTN khoa CNSH – MT)
2.2. Nội dung thực hiện
2.2.1. Khảo sát quá trình keo tụ
 Mô hình keo tụ gồm:
 Máy khuấy từ
 Becher 1000 ml

Hình 2.1: Mô hình keo tụ
 Các thí nghiệm khảo sát:
 So sánh hiệu quả các loại phèn.
 Xác định giá trị pH tối ưu cho quá trình keo tụ
 Xác định liều lượng phèn tối ưu cho quá trình keo tụ
 Xác định vận tốc khuấy tối ưu cho quá trình keo tụ
4






Bể lắng

Nước ra

Bể
phả
n
ứng




 Xác định thời gian khuấy tối ưu cho quá trình keo tụ
 Xác định thời gian lắng tối ưu cho quá trình keo tụ
2.2.2. Khảo sát quá trình hấp phụ
 Các thí nghiệm khảo sát:
 Xác định giá trị pH tối ưu cho quá trình hấp phụ
 Xác định liều lượng PAC tối ưu cho quá trình hấp phụ
 Xác định thời gian khuấy tối ưu cho quá trình hấp phụ
 Xác định thời gian lắng tối ưu cho qua trình hấp phụ
2.2.1. Mô hình PAC kết hợp lọc màng
 Gồm:
 Hai bình chứa có thể tích 10 lít và 25 lít
 Một bể lắng có thể tích 10 lít
 Một cột lọc có chiều dài 60 cm, đường kính Ø 90
 Một máy khuấy xáo trộn
 Một bơm chìm
 Một dàn đỡ

Hình 2.2: Mô hình PAC kết hợp lọc màng
Sử dụng các thông số trong bảng 2.2 để tiến hành chạy mô hình PAC kết hợp lọc màng.
Bảng:2.2: Thông số tiến hành chạy mô hình PAC kết hợp lọc màng
Thông số
Đơn vị
Giá trị
Liều lượng than
g/L
0.5
Thời gian phản ứng
phút
30
Thời gian lắng
phút
20
Lưu lượng bơm qua cột lọc MF

L/h
17
Nước sau quá trình xử lý sẽ được phân tích các chỉ tiêu theo quy chuẩn QCVN 02/BYT.

5

3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.1. Nghiên cứu xử lý kết hợp
Tiến hành keo tụ với các điều kiện tối ưu. Nước sau khi keo tụ được sử dụng để chạy
mô hình xử lý bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng. Điều kiện tiến hành chạy mô hình
xử lý cho ở bảng 3.1.
Bảng 3.1 : Thông số ban đầu tiến hành chạy mô hình
Thông số
Đơn vị
Giá trị
pH

7
Liều lượng than
g/L
0.5
Thời gian khuấy
phút
30
Thời gian lưu
phút
20
Lưu lượng bơm qua cột lọc MF

L/h
17
3.1.1. Xử lý BOD

5

Sau khi tiến hành chạy mô hình phân tích, mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị BOD
5
ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Bảng giá trị BOD
5
trước và sau xử lý
Tháng
Giá trị BOD
5
chưa xử lý (mg/L)
Giá trị BOD
5
sau xử lý (mg/L)
QCVN
02/BYT
Min
Max
TB
Min
Max
TB
7
4,6
4,9
4,7
0.5
0.8

0.65
-
8
4,8
5,6
5,0
0.4
0.8
0.6
9
4,7
5,2
4,9
0.3
0.7
0.5
10
5,8
7,4
6,8
0.4
0.7
0.55

Biểu đồ 3.1: Biểu đồ thể hiện giá trị BOD
5
theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử
lý

Biểu đồ 3.2 : Biểu đồ thể hiện giá trị BOD
5
theo tháng của nước sông Đồng Nai sau xử lý
bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng
Kết quả biểu đồ 3.2 cho ta thấy được xử lý đáng kể so với giá trị BOD
5
ban đầu. Với
hiệu suất xử lý đạt 92%.
6

3.1.2. Xử lý COD
Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị COD

ở bảng 3.3.
Bảng 3.3: Bảng giá trị COD trước và sau xử lý
Tháng
Giá trị COD chưa xử lý (mg/L)
Giá trị COD sau xử lý (mg/L)
QCVN
02/BYT
Min
Max
TB

Min
Max
TB
7
64
68
66
3
4
3.5
-
8
67
69
68
2
4
3
9
66
70
68
2
5
3.5
10
65
69
67
2

3
2.5
Biểu đồ 3.3: Biểu đồ thể hiện giá trị
COD

theo tháng của nước sông Đồng
Nai chưa xử lý.
Biểu đồ 3.4: Biểu đồ thể hiện giá trị
COD

theo tháng của nước sông Đồng
Nai sau khi xử lý bằng phương pháp
PAC kết hợp lọc màng
Từ biểu đồ 3.4 thấy được xử lý nước cấp bắng phương pháp PAC kết hợp lọc màng đã
giảm giá trị COD từ 80 mg/l xuống 7 mg/L (theo tháng 10). Hiệu suất đạt 96.3%.
3.1.3. Xử lý độ màu
Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị độ màu

ở bảng 3.4.
Bảng 3.4: Bảng độ giá trị màu trước và sau xử lý
Tháng
Độ màu chưa xử lý
(Pt - Co)
Độ màu sau xử lý
(Pt - Co)
QCVN
02/BYT
Min
Max

TB
Min
Max
TB

7
55
57
56
-
-
-
-
8
55
59
57
-
-
-
9
56
58
57
-
-
-
10
57
59

58
-
-
-
7














Biểu đồ 3.5: Biểu đồ thể hiện độ màu

theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý.
Sau khi chạy mô hình dựa vào kết quả từ bảng 3.4 nước sau khi xử lý độ màu đã được
xử lý triệt để.
3.1.4. Xử lý TSS
Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị COD

ở bảng 3.5.
Bảng 3.5: Bảng giá trị TSS trước và sau xử lý

Tháng
Giá trị TSS chưa xử lý (mg/L)
Giá trị TSS sau xử lý (mg/L)
QCVN
02/BYT
Min
Max
TB
Min
Max
TB

7
38.55
42.45
40.55
-
-
-
-
8
38.13
40.11
39.12
-
-
-
9
39.32
41.16

40.24
-
-
-
10
40.30
43.76
42.03
-
-
-


Biểu đồ 3.6: Biểu đồ thể hiện giá trị TSS

theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý.
8

Sau khi chạy mô hình dựa vào kết quả từ bảng 3.5 nước sau khi xử lý độ màu đã được
xử lý triệt để.
3.1.5. Xử lý E.coli
Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị E.coli

ở bảng 3.6.
Bảng 3.6: Bảng giá trị E.coli trước và sau xử lý
Tháng
Giá trị E.coli chưa xử lý
(MPN/100ml)
Giá trị E.coli sau xử lý

(MPN/100ml)
QCVN
02/BYT
Min
Max
TB
Min
Max
TB
7
0.9×10
2
1.5×10
2

1.2×10
2

-

-
-
-
8
1×10
2

1.3×10
2

1.15×10
2

-
-
-
9
0.8×10
2

1.3×10
2

1.05×10
2

-
-
-
10
0.9×10
2

1.4×10
2

1.15×10
2

-

-
-


Biểu đồ 3.7: Biểu đồ thể hiện giá trị E.coli

theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử lý.
Kết quả từ bảng 3.6 cho thấy giá trị E.coli qua xử lý (tháng 10) triệt để so với giá trị
E.coli ban đầu.
3.1.6. Xử lý coliform tổng
Sau khi tiến hành chạy mô hình, phân tích mẫu nước đầu vào và đầu ra thu được kết
quả giá trị coliform tổng

ở bảng 3.7.
Bảng 3.7: Bảng giá trị coliform tổng trước và sau xử lý
Tháng
Giá trị coliform chưa xử lý
(MPN/100ml)
Giá trị coliform sau xử lý
(MPN/100ml)
QCVN
02/BYT
Min
Max
TB
Min
Max
TB
7
7.6×10

2
8.9×10
2

8.25×10
2

1

3
2
50
8
6.8×10
2

9.2×10
2

8×10
2

0.5
4
2.25
9
6.9×10
2

8.5×10

2

7.7×10
2

1.2
4
2.6
10
7.2×10
2

9.6×10
2

8.4×10
2

1
3
2
9

Biểu đồ 3.8: Biểu đồ thể hiện giá trị coliform

theo tháng của nước sông Đồng Nai chưa xử
lý.
Biểu đồ 3.9: Biểu đồ thể hiện giá trị
coliform

theo tháng của nước sông Đồng
Nai sau khi xử lý bằng phương pháp
PAC kết hợp lọc màng.
Kết quả từ biểu đồ 3.9 cho thấy tổng số coliform qua xử lý (tháng 10) giảm 99.76% so
với tổng coliform ban đầu.
3.2. Kết luận chung
Trong phạm vi thí nghiệm, điều kiện tối ưu đặt ra là khả năng xử lý phải hiệu quả nhất.
Các kết quả phải được so sánh với tiêu chuẩn nước sau xử lý nhằm đánh giá khả năng
áp dụng thực tiễn của bài nghiên cứu khoa học, tiêu chuẩn đối chiếu là quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN 02/ BYT).
Bảng tổng kết dưới đây là kết quả tổng hợp các chỉ tiêu đối với xử lý nước cấp trong
quá trình nghiên cứu:
Bảng 3.8: Kết quả tổng hợp sau xử lý nước cấp bằng phương pháp PAC kết hợp lọc màng.
STT
Các chỉ tiêu
Đơn vị
Trước khi
xử lý
Sau khi xử
lý
QCVN
02/ BYT
1
pH

7.17
6.9
6.5 - 8
2
TSS

mg/L
40
-
-
3
Độ màu
Pt - Co
56
-
-
4
BOD
5

mg/L
5.5 - 6
0.55
-
5
COD
mg/L
68
2.5
-
6
E.coli
MPN/100ml
1.3×10
2

-
0
7
Tổng coliform
MPN/100ml
9.2×10
2

2
50
8
Hàm lượng Amoni
mg/L
1
0.2
3
Từ bảng thống kê trên, nhận thấy việc áp dụng phương PAC kết hợp lọc màng cho hiệu
suất xử lý cao. Quy trình xử lý đơn giản, tiết kiệm được chi phí nâng cao hiệu quả kinh tế.
4. KẾT LUẬN
Sau quá trình phân tích mẫu nước đầu vào cho ta thấy nước sông Đồng Nai có một số
chỉ tiêu không đạt so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước sinh hoạt (QCVN
02/BYT) như: COD, BOD5, TSS, độ màu, ecoli, coliform.
Nghiên cứu xử lý bằng phương pháp than hoạt tính (PAC) kết hơp lọc màng làm giảm:
 E.Coli, độ màu và TSS được xử lý triệt để.
×10
2
MPN/ 100 ml

MPN/ 100 ml

10


 Hiệu suất xử lý BOD5: 92%.
 Hiệu suất xử lý COD: 96.3%
 Hiệu suất xử lý tổng coliform: 99.76%
Kết quả nghiên cứu cho thấy việc áp dụng PAC kết hợp với lọc màng có khả năng xử
lý tốt như việc áp dụng theo quy trình xử lý nước cấp thông thường.
Tiếp tục nghiên cứu thêm việc việc áp dụng bể lắng vào mô hình này nhằm xử lý nước
sông theo một quy trình liên tục.
Nghiên cứu thêm quy trình rửa lọc.
Áp dụng phương pháp này vào các công ty xử lý nước cấp với quy mô vừa.

Giáo viên hướng dẫn Tác giả 1 Tác giả 2
(ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên) (ký và ghi rõ họ tên)