khảo sát và so sánh hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng các hóa chất khác nhau

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.6 MB, 93 trang )

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BÔ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

---------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƢỜNG

KHẢO SÁT VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC THẢI
THỦY SẢN BẰNG CÁC HÓA CHẤT KHÁC NHAU

Cán bộ hƣớng dẫn:

Sinh viên thực hiện:

Ts. Nguyễn Võ Châu Ngân

Lƣơng Thị Diễm Thúy
MSSV: 1110868 K37

Cần Thơ, 11/2014

Luận văn tốt nghiệp Đại học

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

5% giữa các mẫu. Kết quả cho thấy sử dụng PAC kết hợp với polymer thì hiệu quả
xử lý cao hơn khi sử dụng PAC kết hợp với gel nhƣng giá thành cao hơn, liều lƣợng
sử dụng các hóa chất không chênh lệch nhiều. Gel xử lý độ đục khá tốt hiệu suất xử
lý cao.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

ii

Luận văn tốt nghiệp Đại học

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, em luôn nhận đƣợc sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt
tình từ ngƣời thân, thầy cô và bạn bè.
Nhân đây em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến những ngƣời đã giúp đỡ em tận tình
trong quá trình làm luận văn:
Lời cảm ơn chân thành đến cha mẹ, những Ngƣời đã sinh ra và nuôi dƣỡng con
nên ngƣời, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho con trong quá suốt trình học tập
Lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Võ Châu Ngân và thầy Nguyễn Xuân
Hoàng, ngƣời Thầy đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và luôn dành sự động viên,
khích lệ tinh thần cho em.
Nhân đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô thuộc Bộ môn Kỹ
thuật Môi trƣờng đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lãnh đạo và nhân viên của Nhà máy chế
biến thủy sản Panga Mê Kông đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời
gian thực hiện đề tài.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn thân thiết đến tất cả bạn bè, những ngƣời đã
luôn sát cánh cùng em, sẵn sàng giúp đỡ, động viên em trong quá trình thực

hiện luận văn.
Cuối lời, con mong cha mẹ mãi là điểm tựa vững chắc cho con. Chúc quý thầy cô
luôn dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống.

Cần thơ, ngày

tháng

năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lƣơng Thị Diễm Thúy

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

iii

Luận văn tốt nghiệp Đại học

MỤC LỤC
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN ............................................................. i
TÓM TẮT ĐỀTÀI....................................................................................................... i
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................. ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iv
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................... vi
DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .......................................................................... ix
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU ........................................................................................ 1

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ .............................................................................................. 1
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ..................................................................................... 2
CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................... 3
2.1

THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN ..... 3

2.2

TÁC ĐỘNG CỦA NƢỚC THẢI THỦY SẢN ............................................ 5

2.3

CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI THỦY SẢN ....................... 6

2.3.1

Phƣơng pháp xử lý cơ học...................................................................... 6

2.3.2

Các phƣơng pháp xử lý hóa học và hóa lý ............................................. 6

2.3.3

Các phƣơng pháp xử lý sinh học ............................................................ 7

2.4 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KEO
TỤ TẠO BÔNG ................................................................................................... ...7
2.4.1

Khái niệm ............................................................................................... 7

2.4.2

Quá trình keo tụ ...................................................................................... 7

2.4.3

Bản chất của các hạt keo trong nƣớc...................................................... 9

2.4.4

Cơ chế của quá trình keo tụ .................................................................. 10

2.4.5

Phƣơng pháp keo tụ .............................................................................. 13

2.4.6

Các chất keo tụ ..................................................................................... 13

2.4.7

Các yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất keo tụ ......................................... 16

2.4.8

Trợ keo tụ ............................................................................................. 19

2.4.9

Một số hiệu quả của quá trình keo tụ ................................................... 20

CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...................................................... 22
3.1

THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ............................................... 22

3.2

ĐỐI TƢỢNG THÍ NGHIỆM...................................................................... 22

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

iv

Luận văn tốt nghiệp Đại học

3.3

PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU................................................................ 22

3.3.1

Vật liệu thí nghiệm ............................................................................... 22

3.3.2

Phƣơng tiện thí nghiệm ........................................................................ 22

3.4

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 23

3.4.1

Bố trí thí nghiệm .................................................................................. 23

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ CỦA NƢỚC
THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN PANGA MÊKÔNG ....................... 31
4.2

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM JARTEST ......................................................... 32

4.2.1

Thí nghiệm 1: định hƣớng xác định liều lƣợng PAC và thời gan lắng 32

4.2.2 Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hƣởng của pH đến hiệu quả xử lý độ đục
và COD, qua đó xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ .............................. 35
4.2.3

Thí nghiệm 3: xác định liều lƣợng PAC thích hợp kết hợp polymer ... 37

4.2.4

Thí nghiệm 4: xác định liều lƣợng PAC thích hợp kết hợp gel ........... 38

4.2.5

Thí nghiệm 5: Xác định liều lƣợng polymer thích hợp với PAC ........ 39

4.2.6

Thí nghiệm 6: xác định liều lƣợng Gel thích hợp với PAC ................. 43

CHƢƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 49
5.1

KẾT LUẬN ................................................................................................. 49

5.2

KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 50
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 55

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

v

Luận văn tốt nghiệp Đại học

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Đặc trƣng ô nhiễm nƣớc thải chế biến thủy sản.......................................... 3
Bảng 2.2 Thành phần nƣớc thải chế biến thủy sản ..................................................... 4
Bảng 2.3 Thống kê khả năng có thể đạt đƣợc khi xử lý bằng quá trình keo tụ .......... 8
Bảng 2.4 Ƣu và nhƣợc điểm của các chất đông tụ - keo tụ ...................................... 14
Bảng 2.5 Đặc điểm lý hóa của các chất keo ............................................................ 15
Bảng 2.6 pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ ...................................... 20
Bảng 2.7 So sánh hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm có và không sử dụng hóa chất .... 21
Bảng 2.8 Mức độ keo tụ của FeCl3 ở pH = 7,5, liều lƣợng 800 mg/L .................... 21
Bảng 2.9 Mức độ keo tụ của PAC ở pH = 8,5, liều lƣợng 900 mg/L ..................... 21
Bảng 3.1 Phƣơng pháp phân tích các thông số......................................................... 23
Bảng 0.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nƣớc thải ...................................... 32

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

vi

Luận văn tốt nghiệp Đại học

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo ..................................................................... 10
Hình 2.2 Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp ................ 11
Hình 2.3 Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực trên các hạt rắn .. 11
Hình 3.1 Mẫu nƣớc thải đƣợc lấy tại cống ra của phân xƣởng fillet........................ 22
Hình 3.2 Bộ Jartest Lovibond ................................................................................... 23
Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hƣớng chọn liều lƣợng chất keo tụ .............. 25
Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Jartest xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ
bằng PAC .................................................................................................................. 26
Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lƣợng chất keo tụ thích hợp kết

hợp với polymer........................................................................................................ 27
Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lƣợng chất keo tụ thích hợp kết
hợp với gel ................................................................................................................ 28
Hình 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lƣợng polymer ............................... 29
Hình 3.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lƣợng gel ........................................ 30
Hình 4.1 Biểu đồ ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC đến hiệu suất loại bỏ COD .. 33
Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC đến hiệu suất loại bỏ độ đục 34
Hình 4.3 Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất loại bỏ COD ......................................... 35
Hình 4.4 Ảnh hƣởng của pH đến hiệu suất loại bỏ độ đục ...................................... 36
Hình 4.5 Hiệu quả loại bỏ COD sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L
polymer ..................................................................................................................... 37
Hình 4.6 Hiệu quả loại bỏ độ đục sau keo tụ bằng PAC, cố định 0,5 mg/L
polymer ..................................................................................................................... 37
Hình 4.7 Biểu đồ loại bỏ COD sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L gel ...........
.................................................................................................................................. 38
Hình 4.8 Biểu đồ loại bỏ độ đục sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L gel .........
.................................................................................................................................. 39
Hình 4.9 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại
bỏ COD ..................................................................................................................... 40
Hình 4.10 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại
bỏ độ đục .................................................................................................................. 41
Hình 4.11 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại
bỏ photpho ................................................................................................................ 42
Hình 4.12 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến Ph................. 43
SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

vii

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Hình 4.13 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại
bỏ ni-tơ...................................................................................................................... 43
Hình 4.14 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại
bỏ SS ......................................................................................................................... 44
Hình 4.15 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ
COD .......................................................................................................................... 45
Hình 4.16 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ
độ đục ....................................................................................................................... 46
Hình 4.17 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ
photpho ..................................................................................................................... 47
Hình 4.18 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ
SS .............................................................................................................................. 48
Hình 4.19 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến pH ........................ 48
Hình 4.20 Ảnh hƣởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ
nitơ ............................................................................................................................ 49

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

viii

Luận văn tốt nghiệp Đại học

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
COD
ĐV
SS
Ntổng

nhu cầu oxy hóa học
đầu vào
chất rắn lơ lửng
nitơ tổng

Ptổng

photpho tổng

QCVN

quy chuẩn Việt Nam

TCVN

tiêu chuẩn Việt Nam

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

ix

Luận văn tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Với vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa pha chút ôn đới, địa hình đa

dạng trải dài từ Bắc vào Nam, đƣờng bờ biển dài, sông ngòi chằng chịt… tất cả
những điều đó tạo điều kiện cho Việt Nam phát triển ngành nuôi trồng thủy sản.
Nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy sản là một ngành kinh tế quan trọng của Việt
Nam, đem lại nguồn lợi không nhỏ vào sự phát triển kinh tế của đất nƣớc. Vị trí của
xuất khẩu thủy sản Việt Nam khá vững chắc và hiện nằm trong 10 nƣớc có giá trị
thủy sản xuất khẩu hàng đầu thế giới. Theo thống kê của Tổng Cục Hải quan, tổng
xuất khẩu thủy sản cả nƣớc năm 2013 đạt 6,7 tỷ USD, tăng 9,6% so với năm 2012.
Trong đó đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một vùng có thế mạnh về chế biến
và xuất khẩu thủy sản đem lại lợi nhuận kinh tế đáng kể cho Việt Nam nói chung và
của ngƣời dân nuôi trồng thủy sản nói riêng, với 606.000 ha mặt nƣớc nuôi thủy sản
cùng giá trị xuất khẩu hàng tỉ USD mỗi năm (Tổng Cục Thủy sản, 2013).
Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mang lại thì sự phát triển của ngành chế biến
thủy sản (CBTS) cũng làm cho vấn đề ô nhiễm môi trƣờng ngày càng lớn. Ngành
chế biến thủy sản tác động đến môi trƣờng với những đặc trƣng cơ bản nhƣ khí thải
gây ô nhiễm môi trƣờng bởi những mùi hôi phát sinh từ nguồn phế thải đƣợc lƣu trữ
trong quá trình sản xuất. Chất thải rắn từ các dây chuyền chế biến thủy sản gồm
đầu, xƣơng, vây, nội tạng mực và cá… Nƣớc thải trong sản xuất chế biến (chiếm 85
- 90% tổng lƣợng nƣớc thải) từ hoạt động rửa nguyên liệu, chế biến… Trong các
nguồn phát sinh ô nhiễm từ dây chuyền chế biến thủy sản thì nƣớc thải là nguồn gây
ô nhiễm nghiêm trọng nhất vì đổ vào môi trƣờng lƣợng nƣớc thải lớn có nồng độ ô
nhiễm cao do tiếp nhận nguồn protein và lipid từ mực, tôm, cá. Theo kết quả điều
tra thì các chế biến đông lạnh có lƣợng nƣớc thải lớn hơn các nhà máy chế biến khô,
nƣớc mắm, đồ hộp (Tổng Cục Thủy sản, 2014).
Trong quá trình chế biến thủy sản, sự khác biệt trong nguyên liệu thô và sản phẩm
cuối liên quan đến sự khác nhau trong quá trình sản xuất, dẫn đến tiêu thụ nƣớc
khác nhau (cá da trơn 5 - 7 m3/tấn sản phẩm; tôm đông lạnh 4 - 6 m3/tấn sản phẩm;
surimi 20 - 25 m3/tấn sản phẩm; thủy sản đông lạnh hỗn hợp 4 - 6 m3/tấn sản phẩm
…). Mức độ ô nhiễm của nƣớc thải từ quá trình chế biến thủy sản thay đổi rất lớn
phụ thuộc vào nguyên liệu thô (tôm, cá, cá mực, bạch tuộc, cua, nghiêu, sò…), sản
phẩm, thay đổi theo mùa vụ, và thậm chí ngay trong ngày làm việc. Đặc biệt đối với

dây chuyền chế biến tra thì nồng độ các chất ô nhiễm này rất cao: pH từ 6,5 - 7,0,
SS từ 500 - 1.200 mg/L, COD từ 800 - 2.500 mgO2/L, BOD5 từ 500 - 1.500 mgO2/
L, tổng N từ 100 - 300 mg/L, tổng P từ 50 - 100 mg/L, dầu và mỡ 250 - 830 mg/L.
Nƣớc thải có khả năng phân hủy sinh học cao thể hiện qua tỉ lệ BOD/COD, tỷ lệ
này thƣờng dao động từ 0,6 đến 0,9. Đặc biệt, đối với nƣớc thải phát sinh từ chế
biến cá da trơn có nồng độ dầu và mỡ rất cao từ 250 đến 830 mg/L (Tổng Cục Môi
trƣờng, 2009). Nƣớc thải sơ chế thủy sản là loại nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu
cơ cao có khả năng phân hủy sinh học cao (Lâm Minh Triết et al., 2006).
Chính lý do trên, đề tài “Khảo sát và so sánh hiệu quả xử lý nước thải thủy sản
bằng các hóa chất khác nhau” đƣợc thực hiện nhằm nghiên cứu công đoạn tiền xử
SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

1

Luận văn tốt nghiệp Đại học

lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản, giảm độ màu và SS để nƣớc thải đầu ra đạt
chuẩn xả thải.
1.2.

MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Mục tiêu chung: đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải thủy sản bằng các hóa chất khác
nhau.
Mục tiêu cụ thể:
-

Nghiên cứu xác định các thông số vận hành (độ pha loãng, nồng độ chất keo tụ,
pH… ).

-

Giảm hàm lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải phát sinh từ quy trình chế
biến nhƣ độ màu, SS và nồng độ COD từ đó làm giảm chi phí cho hệ thống xử
lý nƣớc thải, đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cho nhà máy.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

2

Luận văn tốt nghiệp Đại học

CHƢƠNG 2. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1

THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Nƣớc thải sản xuất bẩn có thể chứa các loại tạp chất khác nhau, có loại chứa chất
bẩn chủ yếu là vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ. Đa số các loại nƣớc
thải sản xuất đều chứa hỗn hợp các chất bần (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).
Theo Lâm Minh Triết (2006), công nghiệp chế biến thủy sản là một trong các ngành
phát triển khá mạnh ở khu vực phía Nam. Bên cạnh những lợi ích đạt đƣợc về kinh
tế - xã hội, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trƣờng bức xúc.
Nƣớc thải thủy sản có thành phần ô nhiễm vƣợt quá tiêu chuẩn thải cho phép nhiều
lần, đây là một trong những ngành công nghiệp có tải lƣợng ô nhiễm cao. Với đặc
tính dòng thải giàu chất hữu cơ, nitơ, photpho, các phụ phế phẩm phân hủy tạo mùi
hôi khó chịu… gây mất cảm quan và mỹ quan cho cộng đồng, ảnh hƣởng đến sức

khỏe con ngƣời, nguy hiểm cho môi trƣờng và sinh thái.
Nƣớc thải ngành chế biến thủy sản chứa phần lớn các chất thải hữu cơ có nguồn gốc
từ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo. Trong nƣớc thải
chứa các chất nhƣ cacbonhydrat, protein, chất béo… khi xả vào nguồn nƣớc sẽ làm
suy giảm nồng độ ô-xy hòa tan trong nƣớc do vi sinh vật (VSV) sử dụng ô-xy hòa
tan để phân hủy các chất hữu cơ. Các chất rắn lơ lửng làm cho nƣớc đục hoặc có
màu, làm hạn chế độ sâu tầng nƣớc đƣợc ánh sáng chiếu xuống gây ảnh hƣởng đến
quá trình quang hợp của tảo, rong rêu… Các chất dinh dƣỡng (N, P) với nồng độ
cao gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng nguồn nƣớc, rong tảo phát triển làm suy giảm chất
lƣợng nguồn nƣớc. Các VSV đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong
nguồn nƣớc là nguồn ô nhiễm đặc biệt. Con ngƣời trực tiếp sử dụng nguồn nƣớc
nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho con ngƣời
nhƣ bệnh lỵ, thƣơng hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đƣờng tiết niệu, tiêu chảy cấp tính…
Nồng độ ô nhiễm của nƣớc thải tinh thủy sản thể hiện cụ thể ở bảng sau.
Bảng 2.1 Đặc trƣng ô nhiễm nƣớc thải chế biến thủy sản
Thông số

Khoảng giá trị

BOD (mg/L)

300 - 2000 (1000)

COD (mg/L)

500 - 3000 (1500)

Cặn không tan (mg/L)

200 - 1000 (500)

TN (mg/L)

50 - 200 (100)

TP (mg/L)

10 - 100 (30)
(Nguồn: Lê Văn Cát, 2007)

Hầu hết các loại hình công nghệ CBTS đều có nhu cầu sử dụng nƣớc khá lớn cho
nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm. Tất cả những công
đoạn này phát sinh một lƣợng lớn nƣớc thải trong quá trình sản xuất. Lƣu lƣợng thải
của một cơ sở chế biến thủy sản xấp xỉ 90% lƣợng nƣớc cấp hàng ngày với điều
kiện tách triệt để nguồn nƣớc mƣa. Cũng có cùng nhận định về lƣu lƣợng Lâm
SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

3

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Minh Triết (2013) cho rằng “Lƣu lƣợng nƣớc thải đƣợc tính trên một đơn vị khá
lớn, thƣờng từ 30 - 80 m3 nƣớc thải cho một tấn thành phẩm”.
Tổng lƣợng nƣớc thải công nghiệp CBTS ƣớc tính trong năm 2004 vào khoảng 27,1
triệu m3. Theo quy mô và cơ cấu sản phẩm, lƣợng nƣớc thải từ CBTS đông lạnh lớn
hơn rất nhiều so với các nhóm sản phẩm khác, chiếm tới 61,2% tổng lƣợng thải và
có đủ thành phần tính chất đặc trƣng cho nƣớc thải của ngành CBTS.
Theo Lê Văn Cát (2007), dựa trên các sản phẩm tiêu thụ, chế biến thủy sản có thể
phân loại:

-

Sản xuất hàng đông lạnh

-

Sản xuất đồ hộp

-

Sản xuất hàng khô, ƣớp, tẩm gia vị

-

Sản xuất hàng từ dạng xay nhuyễn

-

Chế biến thức ăn gia súc

Mức độ ô nhiễm dòng nƣớc thải của CBTS biến động rất mạnh phụ thuộc vào sản
phẩm chế biến, sản phẩm chế biến thay đổi theo mùa, vụ thậm chí ngay trong ngày
làm việc. Theo Chowdhury et al. (2010) chất hữu cơ trong nƣớc thải CBTS thƣờng
có nồng độ cao: BOD5 từ 1200 - 6000 mg/L, COD từ 3.000 - 10000 mg/L. Nitơ và
photpho có mặt trong nƣớc thải CBTS với thành phần nhỏ nhƣng các chất rắn lơ
lửng khá cao từ 2000 - 3000 mg/L.
Trong quá trình chế biến thủy sản, sự khác biệt trong nguyên liệu thô và thành phẩm
liên quan đến sự khác nhau trong quá trình sản xuất, dẫn đến tiêu thụ nƣớc khác
nhau. Do sự phong phú và đa dạng về loại nguyên liệu và sản phẩm nên thành phần
và tính chất nƣớc thải công nghiệp chế biến các loại thủy sản cũng hết sức đa dạng

và phức tạp.
Bảng 2.2 Thành phần nƣớc thải chế biến thủy sản
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ
Tôm đông lạnh

Cá da trơn (cá
tra, cá basa)

Thủy sản đông
lạnh hỗn hợp

pH

-

6,5 - 9,0

6,5 - 7,0

5,5 - 9,0

SS

mg/L

100 - 300

500 - 1.200

50 - 194

COD

mgO2/L

800 - 2.000

800 - 2.500

694 - 2.070

BOD5

mgO2/L

500 - 1.500

500 - 1.500

391 - 1.539

N tổng

mg/L

50 - 200

100 - 300

30 - 100

P tổng

mg/L

10 – 120

50 - 100

3 - 50

Dầu mỡ

mg/L

-

250 - 830

2,4 - 100

(Nguồn: Tổng Cục Môi trường, 2009)

Dựa vào Bảng 2.2 cho thấy thành phần nƣớc thải phát sinh từ ngành chế biến thủy
sản có nồng độ COD, BOD5, chất rắn lơ lửng, tổng nitơ và tổng photpho cao. Nƣớc

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

4

Luận văn tốt nghiệp Đại học

thải có khả năng phân thủy sinh học cao thể hiện qua tỉ lệ BOD/COD dao động từ
0,6 đến 0,9. Đặc biệt đối với nƣớc thải phát sinh từ chế biến cá da trơn có nồng độ
dầu và mỡ rất cao từ 250 đến 830 mg/L. Nồng độ photpho trong nƣớc thải chế biến
tôm rất cao có thể lên đến trên 120 mg/L.
2.2

TÁC ĐỘNG CỦA NƢỚC THẢI THỦY SẢN

Nƣớc thải sản xuất trong ngành CBTS chiếm khoảng 85 - 90% tổng lƣợng nƣớc thải
và chủ yếu đƣợc tạo ra từ các quá trình sau:
-

Nƣớc rửa trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm

-

Nƣớc vệ sinh nhà xƣởng, trang thiết bị, dụng cụ

-

Từ các thiết bị công nghệ nhƣ nƣớc giải nhiệt, nƣớc ngƣng

Tùy thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu

cầu về chất lƣợng sản phẩm mà nƣớc thải từ các nguồn phát sinh có sự khác biệt về
thành phần, tính chất, lƣu lƣợng cũng nhƣ chế độ thải nƣớc. Nƣớc thải từ chế biến
sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản xuất agar đƣợc tạo ra gần nhƣ
liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là từ xử lý nguyên liệu
và chế biến sản phẩm. Nƣớc thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử lý
nguyên liệu. Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn
tạo ra nhiều nƣớc thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc. Riêng đối
với sản xuất bột cá, còn phát sinh một lƣợng nƣớc thải có hàm lƣợng hữu cơ rất cao
từ công đoạn ép cá. Nƣớc thải sinh hoạt tại các cơ sở chế biến thủy sản thƣờng
chiếm từ 10 - 15% tổng lƣợng nƣớc thải, đƣợc phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho
nhu cầu ăn, uống, tắm, rửa, vệ sinh… của ngƣời lao động.
Nƣớc thải CBTS thƣờng chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở dạng
keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải. Nƣớc thải
thƣờng có mùi khó chịu, độc hại do quá trình phân hủy sinh học. Thành phần không
tan và dễ lắng chủ yếu là các mảnh vụn xƣơng thịt, vây, vẩy… và còn có các tạp
chất vô cơ nhƣ cát, sạn… Để đánh giá hiện trạng nƣớc thải ngành chế biến thủy sản
một cách đúng đắn cần tìm hiểu về tính chất nguyên liệu, các thành phần cấu tạo
nên nguyên liệu thủy sản.
-

Nƣớc: chiếm tỷ lệ khá lớn từ 60 - 80% trọng lƣợng cơ thể động vật thủy sản và
tồn tại ở hai dạng chủ yếu là nƣớc tự do và nƣớc liên kết.

-

Protit: là thành phần chính trong tổ chức cơ thịt động vật chiếm 15 - 25% trọng
lƣợng phần thịt ăn đƣợc. Quá trình phân giải protit diễn ra rất nhanh dƣới tác
dụng xúc tác đặc hiệu của các nhóm enzym. Ở các loại thủy sản quá trình này
diễn ra rất nhanh khiến nguyên liệu dễ bị hƣ hỏng, ƣơn thối sau khi đánh bắt.

-

Lipit: trong cơ thể nguyên liệu thủy sản luôn luôn tỷ lệ nghịch với lƣợng nƣớc
và thƣờng dao động trong khoảng 0,7 - 8% phần thịt ăn đƣợc. Lipit không tan
trong nƣớc, chứa nhiều axit béo không no, cấu tạo mạch dài, không đông đặc ở
nhiệt độ thƣờng và dễ bị ô-xy hóa gây hiện tƣợng ôi hóa tạo ra các mùi khó chịu.

-

Enzim: ở động vật thủy sản có hoạt tính sinh học mạnh kết hợp với cơ thịt mềm,
lỏng lẻo, chứa nhiều nƣớc do đó làm tăng khả năng phân giải gây ra dễ hƣ hỏng,
ƣơn thối sản phẩm và phát sinh các mùi độc hại.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

5

Luận văn tốt nghiệp Đại học

-

Chất khoáng: khá phong phú, trong đó chiếm một lƣợng tƣơng đối lớn là các
chất Ca, P, Fe, Na, K, I, Cl. Vitamin chủ yếu là các loại A, D, B trong đó hàm
lƣợng vitamin A, D lớn hơn nhiều so với động vật trên cạn.

-

Nitơ: là một thành phần có trong chất chiết trong tổ chức cơ thịt các loại thủy
sản, khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi tanh, hôi thối nhƣ Amoniac,

Trimetylamin, Ure, Sunfua-hydro.

Ảnh hƣởng của ngành chế biến thủy sản đến môi trƣờng có sự khác nhau đáng kể,
không chỉ phụ thuộc vào loại hình chế biến, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố
khác nhƣ quy mô sản xuất, sản phẩm, nguyên liệu đầu vào, mùa vụ, trình độ công
nghệ sản xuất, trình độ tổ chức quản lý sản xuất… trong đó yếu tố kỹ thuật, công
nghệ và tổ chức quản lý sản xuất có ảnh hƣởng quyết định đến vấn đề bảo vệ môi
trƣờng của từng doanh nghiệp. Một số tác động đặc trƣng của ngành chế biến thủy
sản gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng có thể kể đến nhƣ sau:
-

Ô nhiễm không khí: mùi hôi phát sinh từ việc lƣu trữ các phế thải trong quá
trình sản xuất, khí thải từ các máy phát điện dự phòng. Trong các nguồn ô nhiễm
không khí, mùi là vấn đề chính đối với các nhà máy chế biến thủy sản.

-

Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ quá trình chế biến bao gồm các loại đầu vỏ
tôm, vỏ nghêu, da/mai mực, nội tạng mực và cá…

-

Nƣớc thải sản xuất trong chế biến thủy sản chiếm 85 - 90% tổng lƣợng nƣớc
thải, chủ yếu từ các công đoạn nhƣ rửa trong xử lý nguyên liệu, chế biến, hoàn
tất sản phẩm, vệ sinh nhà xƣởng và dụng cụ, thiết bị, và nƣớc tải sinh hoạt.

Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm, nƣớc thải là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng
đến môi trƣờng bởi phát sinh thể tích nƣớc thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nếu
không đƣợc xử lý thích hợp.
2.3

CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI THỦY SẢN

2.3.1 Phƣơng pháp xử lý cơ học
Phƣơng pháp này thƣờng là giai đoạn sơ bộ trong quá trình xử lý nƣớc thải sản xuất.
Phƣơng pháp này dùng để loại các tạp chất không tan (còn gọi là các tạp chất hữu
cơ) trong nƣớc. Các tạp chất này có thể dạng vô cơ hay hữu cơ.
Các phƣơng pháp cơ học thƣờng dùng là lọc qua lƣới; lắng; xic-lon thủy lực; lọc
qua lớp vật liệu cát và quay ly tâm (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).
2.3.2 Các phƣơng pháp xử lý hóa học và hóa lý
Phƣơng pháp này đƣợc dùng để thu hồi các chất quý hoặc để khử các chất độc hoặc
các chất ảnh hƣởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này (Trần Hiếu
Nhuệ, 2001).
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), phƣơng pháp hóa học - sử dụng các hóa chất cho vào
nƣớc thải - tạo phản ứng hóa học giữa hóa chất cho vào với các chất bẩn trong nƣớc
thải. Kết quả tạo thành các chất kết tủa hoặc chất tan nhƣng không độc. Điển hình
của các phƣơng pháp hóa học là phƣơng pháp trung hòa nƣớc thải chứa kiềm hoặc
axit, phƣơng pháp keo tụ và phƣơng pháp oxy hóa - khử.
SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

6

Luận văn tốt nghiệp Đại học

2.3.3 Các phƣơng pháp xử lý sinh học
Phƣơng pháp này thƣờng dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan hữu cơ
(đôi khi cả vô cơ) khỏi nƣớc thải. Phƣơng pháp này dựa vào khả năng sống của
VSV. Chúng sử dụng các chất hữu cơ có trong nƣớc thải làm nguồn dinh dƣỡng
nhƣ cacbon, nitơ, photpho, kali…

Trong quá trình dinh dƣỡng các VSV sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và sinh
năng lƣợng nên sinh khối của nó tăng lên.
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) ngƣời ta phân biệt hai giai đoạn, chúng diễn ra với tốc
độ khác nhau:
-

Giai đoạn hấp phụ các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan (dạng hữu cơ và vô cơ)
lên bề mặt tế bào VSV.

-

Giai đoạn phân hủy các chất đã hấp phụ và qua màng vào trong tế bào VSV. Đó
là các phản ứng sinh hóa (ô-xy hóa và khử).

2.4
TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP KEO
TỤ TẠO BÔNG
2.4.1 Khái niệm
Ngô Xuân Trƣờng et al. (2008) cho rằng keo tụ - kết bông là một trong những hình
thức xử lý nƣớc thải làm các chất lơ lửng và các chất keo kết tủa lại thành những hạt
cặn có kích thƣớc lớn hơn hoặc kết thành những bông cặn và có thể loại ra khỏi
nƣớc bằng cách để lắng hoặc lọc chậm. Nhờ keo tụ nƣớc trở nên trong hơn và các vi
trùng gây bệnh bám vào các hạt sẽ bị khử đi.
Jarvis (2005) trích dẫn từ Cornwell và Bishop (1983), Gregory et al. (1997) cho
rằng đông tụ là quá trình làm thay đổi tính chất của các hạt keo về phƣơng diện hóa
học, qua đó giúp chúng có thể tiến đến gần nhau hơn và tạo thành các hạt keo có
kích thƣớc lớn hơn.
Trong khi đó, keo tụ đƣợc định nghĩa là quá trình liên kết các hạt lơ lửng có kích
thƣớc nhỏ thành những hạt có kích thƣớc lớn hơn. Thông thƣờng keo tụ là giai đoạn
tiếp theo của quá trình đông tụ nhằm liên kết các hạt keo đã bị phá vỡ trạng thái ổn

định để tạo thành các bông cặn có kích thƣớc và khối lƣợng phân tử lớn hơn từ đó
có thể tự lắng đƣợc nhờ trọng lực (Tripathy và De, 2006).
2.4.2 Quá trình keo tụ
Keo tụ là quá trình nhằm loại bỏ các chất không hòa tan và các hạt keo kim loại
nặng tạo thành từ quá trình kết tủa. Các hạt keo kim loại nặng là các hạt keo rất nhỏ
mang điện tích do đó chúng tạo lực đẩy lẫn nhau làm cho quá trình tạo bông lắng rất
khó xảy ra. Quá trình keo tụ là quá trình làm mất tính ổn định của các hạt keo bằng
cách trung hòa điện tích của chúng làm mất lực đẩy lẫn nhau của chúng để chúng có
thể kết với nhau thành bông cặn (Nguyễn Văn Phƣớc, 2010).
Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) bằng cách sử dụng quá trình keo tụ ngƣời ta còn
có thể tách đƣợc hoặc làm giảm các thành phần có trong nƣớc nhƣ kim loại nặng,
các chất bẩn lơ lửng, các anion PO43-… cải thiện độ đục và màu sắc của nƣớc.
SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

7

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Bảng 2.3 Thống kê khả năng có thể đạt đƣợc khi xử lý bằng quá trình keo tụ
Các thành phần trong nƣớc
Các chất vô cơ:
- Độ đục
- Chất rắn lơ lửng

Khả năng tách tối đa
+++
+++

-

Photphat (PO43-)
Nitrat (NO3-)
Amon NH4+
Clorua (Cl-)
Sunfat (SO4-)
Florua (F-)

+++
0
0
-, 0, +
tùy hóa chất
++

-

Sắt
Mangan
Nhôm
Đồng
Kẽm
Coban
Niken
Vanadi
Asen
Cadimi
Crôm
Chì
Selen

Thủy ngân
Bari
Xianua (CN-)

+++
+
+++
+++
++
0
0
+++
+++
++, +++
0, +
+++
+++
++
+
0

Các chất hữu cơ:
- Màu
- Mùi
- COD (theo O2)
- TOC (theo C)
- BOD (theo O2)
- Phenol (C6H5OH)
- Cacbon mạch vòng
- Hóa chất bảo vệ thực vật (Parathion, BHC, Dieldrin)

+++
0, +
+++
+++
+++
0
++
+, ++

Các vi sinh vật:
- Vi-rút
- Vi trùng
- Tảo

+++
+++
++

(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

8

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Ghi chú:

0: không giảm
+: từ 0 đến 20%
++: từ 20 đến 60%
+++: trên 60%

Theo Nguyễn Văn Phƣớc (2010) quá trình keo tụ - tạo bông cặn diễn qua 4 bƣớc:
-

Nếu cần thiết phải cho CaCO3 hay Ca(HCO3)2 vào nƣớc để tăng độ kiềm của
nƣớc, điều này tạo điều kiện để cho quá trình keo tụ xảy ra mà không cần tăng
pH của nƣớc

-

Cho chất keo tụ và trợ keo tụ vào

-

Khuấy trộn nhanh để phân tán đều chất keo tụ trong dug dịch

-

Thêm chất keo tụ, khuấy chậm để các hạt có thể kết lại với nhau thành bông cặn

Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) để thực hiện một quá trình keo tụ ngƣời ta phải
tiến hành các bƣớc sau đây:
-

Định lƣợng và hòa trộn chất keo tụ, nhiệm vụ của bƣớc này là đƣa đủ số lƣợng
chất keo tụ cần thiết vào trong nƣớc cần xử lý và hòa trộn đồng đều chúng trong

hệ thống

-

Phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo, chất gây đục trong nƣớc

-

Tạo ra bông keo tụ kích thƣớc nhỏ hơn nhờ gradient vận tốc lớn để cho các chất
keo bông nhỏ tạo thành

-

Tạo ra bông keo tụ lớn nhờ gradient vận tốc nhỏ để tách các hạt cặn ra khỏi
nƣớc, có thể cần hoặc không cần chất keo tụ

2.4.3 Bản chất của các hạt keo trong nƣớc
Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), Trịnh Xuân Lai (2011),
trong nƣớc và nƣớc thải tồn tại 2 loại keo chính là keo kỵ nƣớc và keo ƣa nƣớc.
-

Keo ƣa nƣớc (hydrophilic nhƣ tinh bột, protein ở dạng hòa tan…): có khả năng
kết hợp với các phân tử nƣớc tạo thành vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt
mang điện tích bé và dƣới tác dụng của các chất điện phân không bị keo tụ, do
đó keo ƣa nƣớc trở nên bền vững và khó bị loại bỏ hơn.

-

Keo kỵ nƣớc (hydropholic nhƣ các hạt sét, các hydroxide kim loại…): là hạt
không kết hợp với các phân tử nƣớc của môi trƣờng để tạo ra vỏ bọc hydrat, các

hạt keo riêng biệt mang điện tích lớn, và khi điện tích này đƣợc trung hòa thì độ
bền của hạt keo bị phá vỡ. Quá trình keo tụ hệ keo kỵ nƣớc thƣờng không thuận
nghịch, quá trình diễn ra tới khi keo tụ hoàn toàn các hạt keo. Chúng đóng vai
trò quan trọng trong quá trình xử lý nƣớc và nƣớc thải bằng phèn.

Tuy nhiên nƣớc cũng có thể tác dụng với các hạt keo kỵ nƣớc ở mức nào đó, một số
phân tử nƣớc thƣờng bị hấp phụ vào bề mặt các hạt keo kỵ nƣớc, tuy vậy phản ứng
giữa những hạt keo ƣa nƣớc và nƣớc luôn diễn ra ở tốc độ nhanh hơn.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

9

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Một yếu tố quan trọng tạo nên tính ổn định của các hạt keo là sự hiện diện của điện
tích bề mặt. Điện tích bề mặt đƣợc hình thành bởi nhiều cách khác nhau tùy theo
thành phần của nƣớc thải và hạt keo.
Điện thế

Lớp ion đối khuếch
tán

Mặt trƣợt

Hạt keo mang điện
tích âm

Thế zeta ξ

Lớp ion đối cố
định

Khoảng cách

Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo
(Nguồn: Hoàng Văn Huệ, 2002)
Theo Hoàng Văn Huệ (2002) khả năng dính kết tạo bông keo tụ tăng lên khi điện
tích cả hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng 0. Chính vì vậy
lực tác dụng lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trò chủ yếu
trong keo tụ. Lực hút phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng
cách tạo nên những chuyển động khác nhau đƣợc tạo ra do quá trình khuấy trộn.
2.4.4 Cơ chế của quá trình keo tụ
Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2002) cơ chế của quá trình keo tụ có thể giải thích
bằng mô hình hai lớp theo Hình 2.2. Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong
dung dịch sẽ hút lấy các ion trái dấu. Một số các ion trái dấu bị hút chặt vào hạt rắn
đến mức chúng chuyển động cùng hạt rắn, do đó chúng tạo thành một mặt trƣợt.
Xung quanh các ion trái dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết là các
ion trái dấu, nhƣng chúng bị hút bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị
trƣợt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích
âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích dƣơng ở lớp bên trong. Hiệu số điện năng
giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là thế zeta (ξ) hay thế điện động. Khác
với thế nhiệt động E (là hiệu số điện thế giữa bề mặt hạt và chất lỏng). Thế zeta phụ
thuộc vào E và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định lực tĩnh điện đẩy của
các hạt là lực cản trở lực dính kết giữa các hạt rắn với nhau.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

10

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Mặt trƣợt
Lớp ion trái dấu bên ngoài
Lớp ion trái dấu bên trong

Hạt mang điện tích âm

Hình 2.2 Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp
(Nguồn: Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002)

Hình 2.3 Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực trên các hạt rắn
(Nguồn: Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002)

Nếu nhƣ điện tích âm thực là điện tích đẩy và thêm vào đó tất cả các hạt còn có lực
hút tĩnh điện - lực Van der Waal - do cấu trúc phân tử của các hạt, tổng hai điện tích
này là điện tích đẩy thực hay một hàng rào năng lƣợng cản trở các hạt rắn liên kết
lại với nhau. Nhƣ vậy mục tiêu của keo tụ là làm giảm thế zeta tức làm giảm chiều
cao hàng rào năng lƣợng này tới mức tới hạn sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn
nhau bằng cách cho vào thêm các ion có điện tích dƣơng. Nhƣ vậy trong đông tụ
diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích.
Hiệu quả của đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đông tụ mang điện tích trái
dấu với điện tích của hạt. Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

11

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) và Davis (2010) cho rằng quá trình đông tụ - keo tụ
diễn ra theo các cơ chế sau:
-

Cơ chế nén lớp điện tích kép: hai phần tử keo có điện tích bề mặt giống nhau khi
lại gần chúng sẽ đẩy nhau do lực đẩy tĩnh điện. Việc bổ sung các muối kim loại
có khả năng thủy phân sẽ tạo ra các ion trái dấu, các ion này sẽ làm tăng mật độ
điện tích trong lớp điện tích kép, gây giảm thế điện động zêta và làm giảm lực
tĩnh điện. Mặt khác, giữa các phần tử tồn tại một lực hút tĩnh điện, khi mật độ
các ion trái dấu trong dung dich tăng lên đến một mức độ nào đó thì lực hút Van
der Walls sẽ thắng lực đẩy tĩnh điện, các hạt keo sẽ xích lại gần nhau hơn, kết
dính và tạo thành bông keo tụ. Trong quá trình nén lớp điện tích kép, lực ion và
điện tích của các ion trái dấu giữ vai trò quan trọng.

-

Cơ chế hấp phụ và trung hòa điện tích: các hạt keo hấp phụ lên bề mặt các ion
dƣơng trái dấu làm thay đổi điện tích bề mặt tạo nên sự trung hòa điện tích, phá
vỡ trạng thái bền vững của hệ keo. Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt
song song với cơ chế nén lớp điện tích kép nhƣng cơ chế hấp phụ mạnh hơn.

-

Cơ chế hấp phụ bắc cầu: khi sử dụng các hợp chất cao phân tử (polymer), nhờ
cấu trúc mạch dài, các đoạn phân tử polymer hấp phụ lên bề mặt các hạt keo, tạo
ra cầu nối các hạt keo lại với nhau, hình thành bông keo tụ có kích thƣớc lớn
làm tăng tốc độ lắng của các hạt keo (Hình 2.4).

Hình 2.4 Hình thành bông cặn theo cơ chế hấp phụ bắc cầu bởi các polymer
(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2003)

Cơ chế kết tủa cùng lắng: trong quá trình keo tụ, các ion kim loại hóa trị cao nhƣ
Al3+, Fe3+ tạo ra các sản phẩm thủy phân khác nhau nhƣ Fe(OH)2+, Fe(OH)2+,
Fe(OH)3, Fe(OH)4-,Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+,Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3, Al(OH)4, Al(OH)24+, Al(OH)45+,… Ở một giá trị pH thích hợp sẽ hình thành các kết tủa
hydroxide của sắt hoặc nhôm. Các kết tủa này sẽ hấp phụ lên bề mặt các hạt keo,
cặn bẩn, các chất vô cơ, chất hữu cơ lơ lửng và hòa tan trong nƣớc và kéo các hạt
này cùng lắng.

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

12

Luận văn tốt nghiệp Đại học

2.4.5

Phƣơng pháp keo tụ

Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) cho rằng trong công nghệ xử lý nƣớc bằng phƣơng
pháp keo tụ ngƣời ta thƣờng sử dụng:
-

Phƣơng pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản:
o Bản chất của phƣơng pháp là cho vào nƣớc các chất điện ly ở dạng ion đơn
giản ngƣợc dấu. Khi nồng độ các ion ngƣợc dấu tăng lên thì càng có nhiều
ion đƣợc chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép, dẫn tới việc giảm
điện thế zeta, đồng thời lực đẩy tĩnh điện cũng giảm đi.

o Nhờ chuyển động Brown, các hạt keo với điện tích nhỏ khi va chạm dễ kết
dính bằng lực hút phân tử Van der Walls, tạo nên các bông cặn lớn hơn. Khi
kích thƣớc của bông cặn đạt đến 1µm thì chuyển động Brown hết tác dụng.
Nếu muốn tăng kích thƣớc bông cặn lên nữa thì cần phải tác động (khuấy
trộn) để các cặn xích lại gần nhau hơn.

-

Phƣơng pháp keo tụ dùng hệ keo ngƣợc dấu:
o Trong quá trình này ngƣời ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị 3, còn gọi
là phèn nhôm hoặc sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hóa chất rất thông
dụng trong xử lý nƣớc cấp, nhất là xử lý nƣớc sinh hoạt.
o Các muối này đƣợc đƣa vào nƣớc dƣới dạng dung dịch hòa tan, trong dung
dịch chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau:
Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42FeCl3 → Fe3+ + 3Cl-

Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt ta thấy có khả năng tạo ra ba loại
bông cặn sau:
-

Loại thứ nhất là tổ hợp của các hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động zeta,
loại này chiếm số ít.

-

Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và
trung hòa về điện tích. Loại này không có khả năng kết dính và hấp phụ trong
quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lƣợng không đáng kể.

-

Loại thứ ba đƣợc hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các
anion có trong nƣớc nên bông cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp thụ
các chất bẩn trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn. Trong xử lý nƣớc
bằng keo tụ, loại bông cặn thứ ba chiếm ƣu thế và có tính quyết định hiệu quả
keo tụ nên các điều kiện ảnh hƣởng đến sự hình thành bông cặn loại này đƣợc
quan tâm hơn cả.

2.4.6 Các chất keo tụ
Theo Nguyễn Văn Phƣớc (2010) và Hoàng Văn Huệ (2002), chất đông tụ dùng
trong xử lý nƣớc và nƣớc thải là muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng.
Theo Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), các chất keo tụ sử dụng trong
xử lý nƣớc hay nƣớc thải thƣờng có những đặc điểm sau:

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

13

Luận văn tốt nghiệp Đại học

-

Là muối kim loại hóa trị 3 hay các polymer đã đƣợc kiểm chứng là chất keo tụ
hiệu quả cao.

-

Không độc hay tạo ảnh hƣởng xấu cho ngƣời

-

Tạo thành các sản phẩm có độ hòa tan thấp hay không hòa tan ở pH thƣờng gặp
của nƣớc thải (bảo đảm để lại ít dƣ lƣợng nhất)

Các chất keo tụ thƣờng đƣợc sử dụng là Al2(SO4)3.FeSO4 (kết tinh), Fe2(SO4)3,
FeCl3, Ca(OH)2.
Bảng 2.4 Ƣu và nhƣợc điểm của các chất đông tụ - keo tụ
Hóa chất

Ƣu điểm

Nhƣợc điểm

Aluminum sulfate
Al2 (SO4)3.18H2O

Dễ bảo quản và sử dụng, sử dụng
phổ biến, tạo ít bùn hơn khi sử
dụng vôi, hiệu quả nhất ở pH 6,5
÷ 7,5

Tạo thêm muối hòa tan trong
nƣớc, chỉ hiệu quả trong một
khoảng pH nhỏ

Sodium Aluminate
Na2Al2O4

Hiệu quả khi xử lý nƣớc cứng,

liều lƣợng sử dụng thấp

Sử dụng kết hợp với phèn, giá
thành cao, không hiệu quả với
nƣớc mềm

Polyalumium Chloric
Al13(OH)20(SO4)2.Cl15

Trong một vài trƣờng hợp bông
cặn tạo thành dày hơn và dễ lắng
hơn so với sử dụng phèn nhôm

Ít phổ biến

Ferric Sulfate
Fe2(SO4)3

Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 6 và pH =
8,8 ÷ 9,2

Tạo muối hòa tan trong nƣớc,
cần thêm alkalinity

Ferric Chlorua FeCl3.6H2O

Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 11

Tạo thêm muối hòa tan trong
nƣớc, tiêu thụ lƣợng alkalinity

gấp 2 lần phèn nhôm

Ferrous Sulfate
FeSO4.7H2O

Không nhạy cảm với pH nhƣ vôi

Tạo thêm muối hòa tan trong
nƣớc, cần bổ sung alkalinity và
oxy

Vôi Ca(OH)2

Đƣợc sử dụng phổ biến và rất
hiệu quả; có thể không tạo thêm
muối trong nƣớc thải sau xử lý

Rất phụ thuộc vào pH, tạo lƣợng
bùn lớn, sử dụng quá liều sẽ cho
chất lƣợng nƣớc đầu ra thấp

(Nguồn: US Army of Engineer, 2001)

Bảng 2.5 Đặc điểm lý hóa của các chất keo tụ
Tên hóa chất

Công thức

Trọng lƣợng
phân tử

Trọng lƣợng riêng, kg/m3
Khô

Dung dịch
1249 - 1281 (49%)

Aluminum sulfate Al2(SO4)3.18H2O

666,7

961 - 1201

Al2(SO4)3.14H2O

594,3

961 - 1201

FeCl3

162,1

1330 - 1362 (49%)
Ferric chloride

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

1346 - 1490

14

Luận văn tốt nghiệp Đại học

Ferric sulfate

Fe2(SO4)3
Fe2(SO4)3.3H2O

Ferrous sulfate

FeSO4.7H2o

Vôi

Ca(OH)2

400
454

1121 - 1153

278,0

993 - 1057

56 theo CaO

561 - 801

(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

Phèn nhôm khi đƣợc thêm vào nƣớc thải phản ứng xảy ra nhƣ sau:
-

Hòa tan:
Al2(SO4)3 + 12H2O → 2Al(H2O)63+ + 3SO42-

-

Thủy phân:
Al(H2O)63+ + H2O → Al(H2O)5(OH)2+ + H3O+
Al(H2O)5(OH)2+ + H2O → Al(H2O)4(OH)2+ + H3O+
Al(H2O)4(OH)2+ + H2O → Al(H2O)3(OH)3 + H3O+
Al(H2O)3(OH)3 + H3O+ → Al(H2O)4(OH)4- + H3O+

-

Polymer hóa:
Quá trình đƣa phèn nhôm vào nƣớc thải tạo các phức Al6(OH)153+, Al7(OH)174+,
Al8(OH)204+, và Al13(OH)345+.
Khi đƣa phèn nhôm vào nƣớc thải nó còn phản ứng với alkalinity của nƣớc thải
để tạo thành Al(OH)3.
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 <=> 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O
Khi đƣa phèn nhôm vào nƣớc thải nó còn phản ứng với alkalinity của nƣớc thải
để tạo thành Al(OH)3.
Aluminum hydroxide không tan và tạo bông cặn có độ nhớt cao, nó lắng xuống
với vận tốc chậm, kết dính với các hạt keo và chất rắn lơ lửng và kéo các hạt này
lắng theo nó. Trong phản ứng trên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính

theo CaCO3) để phản ứng hoàn toàn với 10 mg/L phèn nhôm. Do đó nếu cần
thiết phải sử dụng thêm vôi để bổ sung đủ lƣợng alkalinity cho quá trình (Lê
Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).

Ferric sulfate đƣa vào nƣớc thải phản ứng xảy ra nhƣ sau:
-

Hòa tan: Fe2(SO4)3 + 12H2O → Fe(H2O)63+ + 3SO42-

-

Thủy phân: Fe(H2O)63+ + H2O → Fe(H2O)5(OH)2+ + H3O+

-

Polymer hóa: tạo thành Fe2(OH)24+
Ferric sulfate cũng tác dụng với alkalinity trong nƣớc để tạo thành Fe(OH)3
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 <=> 3CaSO4 + 2Fe(OH)3 + 6CO2 + 6CO2
Trong trƣờng hợp không đủ alkalinity có thể thêm vôi vào nƣớc thải và phản
ứng xảy ra nhƣ sau:
Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 <=> 3CaSO4 + 2Fe(OH)3

SVTH: Lƣơng Thị Diễm Thúy (1110868)

15

khảo sát và so sánh hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng các hóa chất khác nhau

Trích đoạn

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về