Nghiên cứu sử dụng phương pháp keo tụ để xử lý COD của dịch thải từ công đoạn ủ hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme

i

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
o0o




NGUYỄN THỊ NGỌC
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐỂ
XỬ LÝ COD CỦA DỊCH THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN Ủ
HOA CÚC VẠN THỌ BẰNG VISCOZYME

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG


GVHD: TS. HOÀNG THỊ HUỆ AN


Nha Trang, tháng 07 năm 2013
i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường và thầy cô giảng viên
Viện Công nghệ sinh học và môi trường đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, cung cấp
cho tôi những kiến thức và kĩ năng cần thiết trong suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm bộ môn hóa đã
tạo điều kiện tốt nhất về dụng cụ và trang thiết bị trong quá trình tôi thực hiện đồ án tốt

nghiệp.
Đặc biệt, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS. Hoàng Thị
Huệ An đã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết giúp đỡ tôi trong việc nâng cao kiến
thức, rèn luyện kỹ năng thực hành và tạo mọi điều kiện về trang thiết bị, vật tư cho tôi
tiến hành nghiên cứu.
Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ và đóng góp cho tôi
nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tốt nghiệp này.

Nha trang, tháng 6 năm 2013
Nguyễn Thị Ngọc
ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH vii
DANH MỤC BẢNG ix
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT xi
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3
1.1 Tổng quan về hoa cúc vạn thọ và enzyme Viscozyme 3
1.1.1 Phân loại và đặc điểm hình thái hoa cúc vạn thọ 3
1.1.2 Giới thiệu về enzyme Viscozyme 4
1.1.3 Quy trình xử lý hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme 5
1.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 6
1.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học 6
1.2.1.1 Song chắn rác 7
1.2.1.2 Lưới lọc 7
1.2.1.3 Lắng cát 7

1.2.1.4 Các loại bể lắng 8
1.2.1.5 Tách dầu mỡ 8
1.2.1.6 Lọc cơ học 8
iii

1.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý và hóa học 10
1.2.2.1 Trung hòa 10
1.2.2.2 Phương pháp tuyển nổi 11
1.2.2.3 Phương pháp hấp phụ 13
1.2.2.4 Phương pháp trích ly 15
1.2.2.5 Phương pháp trao đổi 17
1.2.2.6 Phương pháp làm thoáng và chưng bay hơi 19
1.2.2.7 Phương pháp oxi khử 20
1.2.3 Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học 21
1.3 Lý thuyết về phương pháp keo tụ 24
1.3.1 khái niệm 24
1.3.2 Cơ chế đông tụ và keo tụ 24
1.3.3 Các chất keo tụ 26
1.3.3.1 Keo tụ với muối nhôm 26
1.3.3.2 Keo tụ với polyaluminium chlorid (PAC) 27
1.3.3.3 Keo tụ với muối sắt 28
1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ 29
1.4 Giới thiệu một số công trình xử lý COD bằng phương pháp keo tụ 31
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
2.1 Đối tượng nghiên cứu, hóa chất và dụng cụ 33
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 33
2.1.2 Hóa chất sử dụng 33
iv

2.1.3 Thiết bị và dụng cụ 34

2.2 Cơ sở của quá trình tối ưu hóa theo phương án trực giao cấp hai 35
2.3 Phương pháp nghiên cứu 37
2.3.1 Phương pháp đo pH 37
2.3.2 Phương pháp đo độ đục 37
2.3.3 Phương pháp phân tích COD (TCVN 6491 – 1999) 37
2.3.4 Tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng liều lượng và pH của các loại phèn
đến hiệu suất xử lý COD 38
2.3.4.1 Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC và pH đến hiệu suất xử lý COD 39
2.3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O) và pH
đến hiệu suất xử lý COD 41
2.3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn sắt Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O và pH đến
hiệu suất xử lý COD 42
2.3.5 Tiến hành thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất xử
lý COD 44

2.3.6 Thiết kế thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm tối ưu hóa 45
2.3.6.1 Thiết kế thực nghiệm tối ưu hóa 45
2.3.6.2 Tiến hành thí nghiệm tối ưu hóa 46
2.3.7 Tiến hành thí nghiệm Jartest 47
2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 48
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49
3.1 Kết quả nghiên cứu các thông số đầu vào của nước thải 49
v

3.2 Kết quả nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng liều lượng và pH của các loại phèn đến
hiệu suất xử lý COD 49
3.2.1 kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC và pH đến hiệu suất xử lý
COD 49
3.2.1.1 Kết quả thí nghiệm 1 49
3.2.1.2 Kết quả thí nghiệm 2 51
3.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O)
và pH đến hiệu suất xử lý COD 53
3.2.2.1 Kết quả thí nghiệm 3 53
3.2.2.2 Kết quả thí nghiệm 4 55
3.2.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn sắt (Fe
2
(SO

4
)
3
.7H
2
O ) và
pH đến hiệu suất xử lý COD 57
3.2.3.1 Kết quả thí nghiệm 5 57
3.2.3.2 Kết quả thí nghiệm 6 59
3.2.4 So sánh hiệu suất xử lý COD của PAC, phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O), phèn
sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O) 61
3.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu quả xử lý COD 63
3.4 Kết quả thí nghiệm tối ưu hóa 65
3.4.1 kết quả thực nghiệm theo bảng kế hoạch thực nghiệm tối ưu 65

3.4.2 Xây dựng mô hình hồi quy cấp hai 66
3.4.3 Kiểm tra tính tương thích của mô hình 67
3.4.4 Kết quả tối ưu hóa 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74
vi

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ quy trình xử lý hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme 5
Hình 1.2: Cơ chế quá trình đông tụ 25

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ PAC đến hiệu suất xử lý COD 51
Hình 3.2: Nước thải sau khi cho PAC vào và chưa tiến hành khuấy trộn 52
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ PAC 53
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O) đến
hiệu suất xử lý COD 55
Hình 3.5: Nước thải sau xử lý bằng phèn nhôm (Al
2
(SO

4
)
3
18 H
2
O) 56
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O) 57
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O ) đến
hiệu suất xử lý COD 59
Hình 3.8: Nước thải sau xử lý bằng phèn sắt (Fe
2
(SO
4

)
3
.7H2O) 60
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H2O ) 61
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD của PAC,
phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18 H
2
O), phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O) 62
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất xử lý COD 64

Hình 3.12: Đồ thị biểu diễn tương quan giữa hiệu suất xử lý COD theo thực nghiệm
với hiệu suất xử lý COD theo mô hình 69
Hình 3.13: Biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ PAC, pH đến hiệu suất xử lý COD khi
thời gian lắng là 0,5 giờ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14: Biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ PAC, pH đến hiệu suất xử lý COD khi
thời gian lắng là 4 giờ 72
viii

Hình 3.15: Biểu diễn mối quan hệ giữa nồng độ PAC, pH, đến hiệu suất xử lý COD khi
thời gian lắng là 7,5 giờ 73





ix

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH nước thải 10
Bảng 1.2: Các quá trình sinh học dùng trong xử lý nước thải 22

Bảng 2.1: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAC đến
hiệu suất xử lý COD khi giữ nguyên giá trị pH 39
Bảng 2.2: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý
COD khi giữ nguyên giá trị nồng độ PAC 40
Bảng 2.3: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng phèn nhôm
đến hiệu suất xử lý COD khi giữ nguyên giá trị pH 41
Bảng 2.4: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý
COD khi giữ nguyên giá trị nồng độ phèn nhôm 42
Bảng 2.5: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng phèn sắt

đến hiệu suất xử lý COD khi giữ nguyên giá trị pH 43
Bảng 2.6: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý
COD khi giữ nguyên giá trị nồng độ phèn sắt 44
Bảng 2.7: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu
suất xử lý COD 45
Bảng 2.8: Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.9: Bảng thiết kế thực nghiệm tối ưu 46

Bảng 3.1: Thành phần và tính chất của nước thải sử dụng trong nghiên cứu 49
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC đến hiệu suất xử lý COD
50
x

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ PAC 52
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng Phèn nhôm đến hiệu suất xử lý
COD 54
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O) 56
Bảng 3.6: kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt (Fe
2
(SO

4
)
3
.7H
2
O) đến hiệu
suất xử lý COD 58
Bảng 3.7: kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
lượng phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O) 60
Bảng 3.8: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất xử lý COD 63
Bảng 3.9: Kết quả thực nghiệm theo bảng kế hoạch thực nghiệm tối ưu 65
Bảng 3.10: Các hệ số hồi quy thu được từ thực nghiệm 66
Bảng 3.11: So sánh hiệu suất xử lý COD theo thực nghiệm và theo mô hình cấp 2 68
Bảng 3.12: So sánh giá trị tính toán và thực nghiệm tại điều kiện tối ưu 70
Bảng 3.13: Kết quả phân tích một số chỉ tiêu đầu ra 70

xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


Từ viết tắt

Tên đầy đủ

COD

Nhu cầu oxy hóa học

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

BOD
5

Nhu cầu oxy sinh học

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

v/w

Thể tích/khối lượng

1

MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề
Hiện nay, nhu cầu con người ngày càng đòi hỏi đáp ứng cao hơn trong vấn đề
sức khỏe,ăn uống và chăm sóc sắc đẹp.
Chính vì vậy, Lutein – một sắc tố carotenoid màu vàng có nguồn gốc tự nhiên-
hiện đang được quan tâm ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp chất màu thực phẩm
nhằm thay thế cho một số chất màu tổng hợp màu vàng có nguy cơ gây bệnh ung thư
cho con người, ngoài khả năng tạo màu, Lutein còn có tác dụng chống tia cực tím, mặt
khác nó còn có tác dụng hỗ trợ điều trị và phòng chống suy thoái võng mạc do tuổi già,
hỗ trợ ngăn ngừa bệnh thoái hóa điểm vàng, đục thủy tinh thể, giúp cải thiện thị lực đối
với những người làm việc nhiều với máy tính hay tiếp xúc nhiều với ánh sáng cường
độ cao.
Vì vậy, việc nghiên cứu chiết xuất chất màu Lutein từ hoa cúc vạn thọ đang
được tiến hành. Trong quá trình chiết xuất Lutein thì công đoạn ủ hoa cúc vạn thọ đã
tạo ra một lượng nước thải có hàm lượng COD rất cao.
Trên nền tảng kiến thức đã học từ nhà trường và muốn vận dụng vào thực tế
nên em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử dụng phương pháp keo tụ để xử lý COD
của dịch thải từ công đoạn ủ hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme”. Nhằm mục đích
nắm bắt kiến thức, kinh nghiệm từ quá trình thực tập và tìm ra điều kiện tối ưu của chất
keo tụ để cho hiệu suất xử lý COD cao nhất.
Mục tiêu nghiên cứu
 Tiến hành các thí nghiệm như xác định loại phèn, liều lượng phèn, pH nhằm xác
định các yếu tố tối ưu cho quá trình.
 Sử dụng phần mềm Modde 5.0 để xác định điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý.
2

Nội dung nghiên cứu
 Đánh giá một số chỉ tiêu môi trường của dịch thải từ công đoạn ủ hoa cúc vạn
thọ bằng viscozyme.
 Xây dựng quy trình thích hợp để xử lý COD của dịch thải nói trên bằng biện
pháp keo tụ.
 Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả xử lý dịch thải bằng quy trình đã xây dựng.
Phương pháp nghiên cứu
 Thực hiện các thí nghiệm kiểm chứng khả năng xử lý COD của một số chất keo
tụ vô cơ.
 Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng các điều kiện tối ưu hóa cho chất keo tụ vô cơ
được chọn.
 Xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel và Modde 5.0.
Phạm vi nghiên cứu
 Thí nghiệm được tiến hành trên quy mô phòng thí nghiệm tại phòng thí nghiệm
bộ môn Hóa.
 Sử dụng thí nghiệm Jartest để tiến hành kiểm chứng các điều kiện tối ưu hóa.
Đối tượng nghiên cứu
Mẫu nước thải dùng để tiến hành thí nghiệm là mẫu nước thải lấy từ công đoạn
ủ hoa cúc vạn thọ bằng viscozyme.


3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về hoa cúc vạn thọ và enzyme Viscozyme [3]
1.1.1 Phân loại và đặc điểm hình thái hoa cúc vạn thọ
Cúc vạn thọ (Tagetes) là một loài hoa có nguồn gốc từ Trung Mỹ và đã trở
thành cây hoa không thể thiếu tại mọi khu vườn Bắc Mỹ, cây rất thích hợp với khí hậu
khô và nóng của Mexico và Nam Mỹ. Cây được nhà thám hiểm hernando Cortess đưa
về trồng khắp nơi Địa Trung Hải, rồi mọi nơi trên thế giới.

Loài hoa cúc vạn thọ Châu Phi
Tên khoa học là Tagetes erecta, tiếng Anh gọi là African Marigold. Đây
thường là giống hoa vạn thọ cây cao nhất và hoa cũng to nhất. Đáng kể nhất hiện nay là
loại hoa kép, to nở tròn xoe, không cồi gọi là Ánh Nguyệt (Moonlight), cây cao chừng
40 cm và mọc dày khít nhau. Trổ hoa sớm như các giống hoa vạn thọ lai. Một loài vạn
thọ Châu Phi có hoa kép to và cây cao hơn, khoảng 50-70 cm, hạt đem gieo thường cho
nhiều hoa màu sắc khác nhau, từ cam đến vàng, vàng kim, vàng chanh, vàng bơ. Tên
gọi chung là Gold-n Vanilla. Các loài khác của giống này là Golden Age, cây cao hơn
75cm và Doublon, cây cao đến 1,5 m và hoa rất to đường kính 12,5 cm.
Loài hoa cúc vạn thọ Pháp
Tên khoa học là Tagetes patula, tiếng Anh gọi là French Marigold. Loài nay
thường thấp hơn loài Châu Phi, hoa nhỏ hơn. Người dân Âu Mỹ hay trồng các giống
hoa đơn một lớp, cánh hoa dài, có cồi.
Ví dụ: Giống Oai Vệ : cây lùn, cao khoảng 30 cm, hoa vàng đơn, cánh sọc nâu
hay sọc màu gõ đỏ, cồi vàng, khiến mọi người chú ý. Cây sống ở những nơi có khí hậu
nóng như đồng bằng nước ta, cây có thể cao hơn 60 cm. Giống Kỳ Hoa Sọc Đỏ: thân
cao đến 75 cm, giống như Oai Vệ, nhưng sọc đỏ. Đối với loài này, cây mọc khít, thân
lùn, chỉ cao chừng 20 cm, hoa có đường kính 4 - 5 cm, chỉ cần gieo hạt sau 6 tuần là đã
4

trổ hoa. Hoa có nhiều màu sắc khác nhau, có ba màu được ưa thích là vàng, đỏ lửa và
vàng kim. Loài lùn Naughty Marietta, chỉ cao 25 cm, hoa đơn, cánh bên trong điểm vết
nâu. Loài Mắt Cọp (Tiger Eyes), cao 30 - 35 cm là một giống vạn thọ lạ vì cánh đơn đỏ
huyết ở viền bìa ngoài hoa, còn bên trong nở như là cúc vàng cam. Loài Nữ Hoàng,
hoa nở tựa hoa trà mi, hải đường, cây lùn 25 - 30 cm.
Loài vạn thọ nhỏ
Tên khoa học là Tagetes tenuifolia hay Tagetes signata. Cây nhỏ, hoa đơn
cánh, có cồi và nhỏ 1 - 2 cm. Loài Stafire Mix hay trồng ở Âu Mỹ, lá thơm mùi chanh
bưởi, dễ nhận thấy mùi này khi trời nắng nóng.
Loài lai American Marigold

Hoa của loài lai Antigua Yellow có màu vàng tươi, hoa kép to 7 - 8 cm, trồng ở
làng hoa Gò Vấp, Việt Nam. Sau 60 ngày gieo hạt đã ra hoa, hoa nở liên tiếp nhiều
tháng, thời gian có hoa lâu nhất trong các loài hoa cúc vạn thọ. Cây mọc khít và cao 30
- 50 cm, còn gọi là Inca lùn.
Loài lai Inca Hybrid hoa kép và rất to, 10 - 13 cm. Cây cao 50 - 70 cm, ra hoa
sớm và vụ hoa kéo dài, vẫn còn hoa khi các loài hoa cúc vạn thọ khác đã tàn. Chịu
nhiệt độ đến 39-40
0
C.
Giống tam nhiễm lai triploid, thuộc nhóm Solar series F1 là giống phối hợp cây
lùn của cúc vạn thọ pháp và hoa kép to của cúc vạn thọ Châu phi, vừa chịu lạnh vừa
chịu nóng.
1.1.2 Giới thiệu về enzyme Viscozyme
Viscozyme L. được sử dụng trong đề tài là sản phẩm của hãng Novozyme (Đan
Mạch), bao gồm các enzyme hoạt động: Cellulase, hemicellulase, xylanase.
Đặc tính của sản phẩm Viscozyme:
5

- Màu sắc: nâu;
- Trạng thái vật lý: lỏng;
- Chất bảo quản: kali sorbet;
Viscozyme là sản phẩm từ chủng nấm mốc Aspergillus aculeatus. Viscozyme
chứa các carbohydrase có thể làm phân hủy cellulose và hemicelluloses, thành phần
chủ yếu của thành tế bào thực vật, nơi ngăn ngừa mất nước và duy trì tính toàn vẹn của
tế bào trong thành tế bào, do đó giúp làm tăng khả năng chiết các chất có bên trong tế
bào.
+ Xylanase: là một enzyme có tác dụng phá vỡ hemicelluloses - một trong
những thành phần chủ yếu của thành tế bào.
+ Hemicellulase: có tác dụng phá vỡ các thành phần của thành tế bào, chủ yếu
là hemicelluloses.

+ Cellulase: là một phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân cellulose thông qua
việc thủy phân liên kết 1,4-β-glucoside trong cellulose.
1.1.3 Quy trình xử lý hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme

Hình 1.1: Sơ đồ quy trình xử lý hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme

6

Thuyết minh quy trình:
Cánh hoa cúc vạn thọ sau khi xử lý (tách cuống), cân chính xác G gam cho vào
dụng cụ chứa đựng, đậy kín. Tiến hành xử lý cánh hoa cúc vạn thọ bằng enzyme. Thêm
dung dịch enzyme Viscozyme: nồng độ Viscozyme 1%, pH = 5,5; tỷ lệ Viscozyme:
nguyên liệu là 1:1(v/w). Sau đó, tiến hành ủ trong điều kiện: nhiệt độ 40
0
C, tốc độ lắc
250 rpm, thời gian ủ 5 giờ.
Sau khi nguyên liệu đã xử lý xong với Viscozyme thì tiếp tục các bước tiếp
theo trong quy trình chiết.
1.2 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải [5]
Các loại nước thải đều chứa các loại tạp chất gây nhiễm bẩn có tính chất rất
khác nhau: từ các loại chất rắn không tan, đến các loại chất khó tan và những hợp chất
tan trong nước. Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất đó, làm sạch lại nước và có thể
đưa nước đổ vào nguồn hoặc đưa tái sử dụng. Để đạt được những mục đích đó chúng ta
thường dựa vào đặc điểm của từng loại tạp chất đó để lựa chọn phương pháp xử lý
thích hợp.
Thông thường có các phương pháp xử lý nước thải như sau:
- Xử lý bằng phương pháp cơ học
- Xử lý bằng phương pháp hóa lý và hóa học
- Xử lý bằng phương pháp sinh học
- Xử lý bằng phương pháp tổng hợp

1.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo, như
rơm cỏ, bao bì, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát, sỏi, các vụn gạch ngói… Ngoài ra, còn các
loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tùy theo kích cỡ, các hạt huyền phù
7

được chia thành hạt chất rắn lở lửng có thể lắng được, các hạt rắn keo được khử bằng
đông tụ.
Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp ( trừ hạt
dạng chất rắn keo).
1.2.1.1 Song chắn rác
Nhằm giữ các vật thô, như giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, mẫu đất đá, gỗ… ở trước
song chắn rác. Song làm bằng sắt tròn hoặc vuông, thanh nọ cách thanh kia 1 khoảng
60 - 100m để chắn vật thô và 10 - 25 mm để chắn vật nhỏ, đặt nghiêng theo dòng chảy
một góc 60 - 75
0

Vật tốc dòng chảy thường lấy 0,8 - 1m/s để tránh lắng cát.
1.2.1.2 Lưới lọc
Sau chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn ta
có thể đặt thêm lưới lọc. Các vật thải được giữ lại trên mặt lọc, phải cào lấy ra khỏi làm
tắc dòng chảy.
Người ta còn thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngoài vào hoặc
từ trong ra.
Trước lưới chắn còn có khi lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ các loại tạp
chất.
1.2.1.3 Lắng cát
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát”. Bẫy
cát là các loại bể, hố, giếng…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo
tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh… Nước qua

bể lắng dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và kéo theo một phần
chất đông tụ.
8

Cát lắng ở bẫy cát thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra khỏi bể lắng cát, sỏi
được loại bỏ.
Các loại bể lắng cát thông dụng là bể lắng ngang. Thường thiết kế 2 ngăn: một
ngăn cho nước qua, một ngăn cào cát sỏi lắng. Hai ngăn này làm việc luân phiên.
1.2.1.4 Các loại bể lắng
Ngoài lắng cát, sỏi, trong quá trình xử lý cần phải lắng cát loại hạt lơ lửng, các
loại bùn (kể cả bùn hoạt tính)… nhằm làm cho nước trong. Nguyên lý làm việc của các
loại bể này đều dựa trên cơ sở trọng lực.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng: lưu lượng nước thải, thời gian lắng,
thời gian lưu, khối lượng riêng và tải trọng tính theo chất rắn lơ lửng, tải trọng thủy
lực, sự keo tụ các chất rắn, vận tốc dòng chảy trong bể, sự nén bùn đặc, nhiệt độ nước
thải và kích thước bể lắng.
Bể lắng thường bố trí theo dòng chảy, có kiểu hình nằm ngang hoặc hình thẳng
đứng. Bể lắng ngang trong xử lý nước thải công nghiệp có thể là một bậc hoặc nhiều
bậc.
1.2.1.5 Tách dầu mỡ
Nước thải của một số xí nghiệp ăn uống, chế biến bơ sữa, các lò mổ, xí nghiệp
ép dầu… thường có dầu mỡ. Các chất này thường nhẹ hơn nước và nổi trên mặt nước.
Nước thải sau xử lý không có lẫn dầu mỡ mới được phép chảy vào các thủy vực. Hơn
nữa, nước thải có dầu mỡ khi vào xử lý sinh học sẽ làm bịt các lỗ hổng ở vật liệu lọc, ở
phin lọc sinh học và còn làm hỏng cấu trúc bùn hoạt tính trong aeroten.
Ngoài cách làm gạt đơn giản bằng các tấm sợi quét trên mặt nước, người ta chế
tạo các thiết bị tách dầu mỡ, đăt trước dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.
1.2.1.6 Lọc cơ học

9

Lọc được sử dụng trong nước thải để tách các tạp chất nhỏ ra khỏi nước mà bể
lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật liệu
dạng tấm và loại hạt. Vật liệu làm bằng dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ
hoặc bằng lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau… và cả các loại vải khác
nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp). Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền
và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm
chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ.
Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng. Quá trình lọc có
thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cấp trước
vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc.
Các phin lọc làm việc sẽ tách các phân tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khó
lắng khỏi nước. Các phin lọc làm việc hoàn toàn không dựa vào nguyên lý cơ học. Khi
nước qua lớp lọc, dù ít hay nhiều, cũng tạo ra lớp màng trên bề mặt các hạt vật liệu lọc.
Màng này là màng sinh học. Do vậy, ngoài tác dụng tách các tạp chất phân tán ra khỏi
nước, các màng sinh học cũng đã biến đổi các chất hòa tan trong nước thải nhờ quân
thể vi sinh vật có trong màng sinh học.
Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào vật liệu lọc dần dần bịt các khe hở của
lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy. Trong quá trình làm việc
người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên và cho nước rửa đi từ dưới lên
trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc.
Trong xử lý nước thải người ta thường dùng loại thiết bị lọc chậm, lọc nhanh,
lọc kín, lọc hở. Ngoài ra còn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các
máy vi lọc hiện đại. Đặc biệt là cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần túy là lọc cơ
học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của lọc sinh học phát huy nhiều hơn.
Trong xử lý nước thải bằng biện pháp cơ học: chắn rác, lọc cát, loại bỏ dầu, mỡ
nổi, lọc như đã đề cập ở trên, người ta còn dùng xiclon thủy lực để tách tạp chất khó
10

lắng hoặc nén cặn, máy li tâm. Các biện pháp trên đây kèm theo các trang thiết bị thích
ứng đều tùy thuộc vào từng loại nước, yêu cầu xử lí, điều kiện kinh tế của cơ sở.
1.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý và hóa học
Cơ sở của phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình hóa lý
diễn ra giữa chất bẩn và hóa chất cho thêm vào. Các phương pháp hóa học gọi là oxi
hóa, trung hòa, đông keo tụ. Thông thường các quá trình keo tụ thường đi kèm theo quá
trình trung hòa hoặc các hiện tượng vật lí khác. Những phản ứng xảy ra là phản ứng
trung hòa, phản ứng oxi hóa - khử, phản ứng tạo chất kết tủa hoặc phản ứng phân hủy
các chất độc hại.
1.2.2.1 Trung hòa
Nước thải thường có các giá trị pH khác nhau. Muốn nước thải xử lý tốt bằng
biện pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều chỉnh pH về vùng 6,6 – 7,6.
Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, dung dịch kiềm
hoặc oxit kiềm để trung hòa dịch nước thải.
Các hóa chất thường dùng vào mục đích này được giới thiệu ở bảng 1.1
Bảng 1.1: Hóa chất thường dùng để điều chỉnh pH nước thải


Tên hóa chất


Công thức hóa học

Lượng hóa chất cần
thiết tính bằng mg/l để
trung hòa 1mg/l axit
hoặc kiềm tính theo
CaCO
3
(mg/l)

Canxi cacbonat

CaCO
3
1

Canxi oxit

CaO

0,56

Canxi hidroxit

Ca(OH)
2
0,74


11



Tên hóa chất


Công thức hóa học

Lượng hóa chất cần
thiết tính bằng mg/l để

trung hòa 1mg/l axit
hoặc kiềm tính theo
CaCO
3
(mg/l)
Magiê oxit

MgO

0,403

Magiê hidroxit

Mg(OH)
2

0,583

Vôi s
ố
ng dolomit

[ CaO
0,6

MgO
0,4
]

0,497

Vôi tôi dolomit

[(Ca(OH)
2
)
0,6

(Mg(OH)
2
)
0,4
]

0,677

Xút

NaOH

0,799

Soda

Na
2
CO
3

1,059

Axit sulfuric

H2SO4

0,98

Axit clohydric

HCl

0,72

Axit nitric

HNO3

0,63


1.2.2.2 Phương pháp tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất rắn không tan
hoặc tan hoặc lỏng có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền. Nếu sự khác
nhau về tỉ trọng đủ tách, gọi là tuyển nổi tự nhiên.
Trong xử lý nước thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng
và nén bùn cặn. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử
hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi lên bề
mặt, chúng có thể được thu gom bằng bộ phận vớt bọt.
12

Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học
Các trạm tuyển nổi với phân tán không khí bằng thiết bị cơ học được sử dụng
rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết
bị kiểu này thường cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.
Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun,
qua các tấm xốp)
Tuyến nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng để xử
lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm,
tuabin) với các chi tiết chuyển động.
Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp có ưu điểm so với biện
pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, ít tốn
điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính
xâm thực cao. Khuyết điểm của phương pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm xốp,
chụp xốp chống bị tắc làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu
về kích thước các bọt khí.
Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi
không áp, tuyến nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước)
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thước
nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung
dịch (nước thải) bão hòa không khí. Sau đó không khí tự tách ra khỏi dung dịch ở dạng
các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.
Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành: tuyển nổi chân không,
tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước.
Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học
13

Tuyển nổi điện là khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong
điện cực (catot) sẽ tạo ra khí hidro. Kết quả nước thải được bão hòa bởi các bọt khí và
khí nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành các váng bọt bề mặt. Ngoài ra
nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi

qua sẽ làm thay đổi thành phần hóa học và tính chất của nước, trạng thái các chất
không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hóa khử xảy ra.
Cường độ của các quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố:
- Thành phần hóa học nước thải.
- Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan).
- Các thông số của dòng điện: điện thế, cường độ, điện trở suất.
Tuyển nổi sinh học và hóa học
Dùng để cô đặc từ bể lắng đợt 1. Cặn bể lắng đợt 1 được tập trung vào một bể
đặc biệt vào được đun nóng tới nhiệt độ 35- 55
0
C trong vài ngày. Do sinh vật phát triển
làm nên men chất bẩn tạo bọt khí nổi lên, kéo theo cặn cùng nổi lên bề mặt, sau đó gạt
vớt lớp bọt. Kết quả cặn giảm được độ ẩm tới 80%.
1.2.2.3 Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là phương pháp xử lý dựa trên nguyên tắc: chất ô nhiễm tan trong
nước có thể được hấp phụ lên trên bề mặt của một số chất rắn (chất hấp phụ).
Hiện tượng tăng nồng độ chất tan trên bề mặt phân chia giữa 2 pha gọi là hiện
tượng hấp phụ. Hấp phụ có thể diễn ra ở bề mặt biên giới giữa 2 pha lỏng và khí, giữa
pha lỏng và pha rắn.
Phương pháp này thường dùng để loại bỏ hết các chất bẩn hòa tan vào nước mà
phương pháp xử lý sinh học và các phương pháp khác không loại bỏ được với hàm
lượng rất nhỏ. Thông thường đây là các hợp chất hòa tan có độc tính cao hoặc các chất
có mùi vị và màu khó chịu.