Nghiên cứu xác định các thông số thích hợp để xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp hóa lý với chất keo tụ là phèn nhôm và phèn sắt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

---\[---

HUÊ MINH THẮNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ
THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ VỚI CHẤT KEO TỤ
LÀ PHÈN NHÔM VÀ PHÈN SẮT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

An Giang, 05/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

---\[---

HUÊ MINH THẮNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ
THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ VỚI CHẤT KEO TỤ
LÀ PHÈN NHÔM VÀ PHÈN SẮT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

GVHD: Ths. Phan Trường Khanh
GVPB: Ths. Hồ Liên Huê
Ths. Nguyễn Trần Thiện Khánh

An Giang, 05/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

Z@Y
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ
RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ VỚI CHẤT KEO TỤ LÀ PHÈN NHÔM VÀ
PHÈN SẮT

Z@Y
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Sinh viên thực hiện đề tài: Huê Minh Thắng
Lời nhận xét của giảng viên hướng dẫn:
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
Long Xuyên, ngày…..tháng…..năm 2011
Ký xác nhận của giảng viên hướng dẫn
……………………..
Ths. Phan Trường Khanh


LỜI CẢM ƠN
#"
Qua 4 năm học đại học và qua 4 tháng nghiên cứu làm luận văn tốt
nghiệp em đã được sự chỉ dạy tận tình tận tình của các thầy cô. Những kiến
thức kinh nghiệm mà em nhận được qua sự truyền đạt của thầy cô là vô cùng
quý báu đối với em. Bằng tất cả tấm lòng của mình em xin bày tỏ lòng biết ơn
đến:
Thầy Phan Trường Khanh, thầy đã dành nhiều thời gian quý báo để
hướng dẫn rất tận tình kỹ lưỡng, giải đáp những thắc mắc, khó khăn mà em
dấp phải trong quá trình làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn môi trường, tập
thể lớp DH8MT đã động viên, khích lệ và giúp đỡ trong suốt thời gian làm
luận văn.
Đây là lần đầu tiên có cơ hội tiếp cận công việc nghiên cứu khoa học và
với khoảng thời gian ngắn nên em còn gặp rất nhiều khó khăn, nhưng được sự
động viên giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bạn bè đã giúp
em có thêm nghị lực để tiếp tục nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này. Qua
đó, em có điều kiện tiếp thu những kiến thức mới, những phương pháp nghiên

cứu khoa học vô cùng quý báo cho bản thân.
Trong quá trình thực hiện khóa luận không thể không tránh khỏi những
sai sót, em xin ghi nhận những nhận xét, đóng góp ý kiến của quý thầy cô để
đề tài của em được hoàn thiện với chất lượng tốt hơn.
Em xin chân thành cám ơn!


Khóa luận tốt nghiệp 

MỤC LỤC

Chương 1: GIỚI THIỆU .................................................................................1
U

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................2
U

2.1. Tổng quan về bãi rác Bình Đức...............................................................2
2.1.1. Vị trí và quy mô của bãi rác .............................................................2
2.1.2. Hiện trạng môi trường tại bãi rác Bình Đức....................................2
2.2. Tổng quan về nước rác ............................................................................3
2.2.1. Định nghĩa về nuớc rỉ rác.................................................................3
2.2.2. Nguồn gốc phát sinh nước rác..........................................................3
2.2.3. Thành phần và tính chất nước rác....................................................4
2.4. Tình hình xử lý nước rác ........................................................................6
2.4.1. Tình hình xử lý nước trên thế giới ....................................................6
2.4.2. Tình hình xử lý nước rác ở Việt Nam ...............................................8
2.5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rác ....................................11
2.5.1. Phương pháp cơ học.......................................................................11
2.5.2. Phương pháp hóa lý........................................................................11

2.5.3. Phương pháp sinh học ....................................................................14
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................18
U

3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................18
3.2. Thời gian nghiên cứu.............................................................................18
3.3. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................18
3.4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................18
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu .......................................................18
3.6. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................18
3.6.1. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ..........................................18
3.6.2. Bố trí thí nghiệm .............................................................................22
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

i


Khóa luận tốt nghiệp 

3.6.3. Phương pháp đánh giá số liệu:.......................................................24
Chương 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ...........................................................25
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................42
5.1. Kết luận .................................................................................................42
5.2. Kiến nghị ...............................................................................................43

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

ii

Khóa luận tốt nghiệp 

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Quy mô của bãi rác Bình Đức............................................................ 2
Hình 2.2: Hiện trạng bãi rác Bình Đức .............................................................. 2
Hình 2.3: Nước rỉ rác ......................................................................................... 3
Hình 2.4: Nước rỉ rác ......................................................................................... 4
Hình 2.5: Hệ thống xử lý nước rác V................................................................. 7
Hình 2.6: Công nghệ xử lý nước rác ở bãi rác Gò Cát....................................... 8
Hình 2.7: công nghệ xử lý nước rác................................................................... 9
Hình 2.8: Các phuơng pháp sinh học làm sạch nuớc thải ................................ 15
Hình 2.9: Thiết bị Jartest.................................................................................. 16
Hình 3.1: Xác định COD.................................................................................. 19
Hình 3.2: Đo NH4+ ........................................................................................... 21
Hình 3.3: Sục khí trước khi chạy Jartest .......................................................... 22
Hình 3.4: Thiết bị Jartest.................................................................................. 23
Hình 4.1: Giá trị pH của các nghiệm thức ....................................................... 25
Hình 4.2: Kết quả xử lý COD của các nghiệm thức ........................................ 27
Hình 4.3: Kết quả đo SS của các nghiệm thức................................................. 29
Hình 4.4: Kết quả đo NH4+của các nghiệm thức ............................................. 31
Hình 4.5: Kết quả đo SS................................................................................... 33
Hình 4.6: Kết quả đo COD............................................................................... 34
Hình 4.7: Kết quả đo SS .................................................................................. 35
Hình 4.8: Kết quả đo COD............................................................................... 36

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

iii


Khóa luận tốt nghiệp 

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần và tính chất nước rác điển hình ..................................... 5
Bảng 2.2: Mối liên hệ giữa tỷ số COD/TOC, BOD/COD và tuổi thọ của bãi
rác với hiệu suất khử chất hữu cơ từ nước rác ................................................... 6
Bảng 2.3: Mối liên hệ giữa tính chất nước thải và các giải pháp xử lý ............. 7
Bảng 4.1: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức
.......................................................................................................................... 26
Bảng 4.2: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD (mg/l) trung bình của 3 lần
thí nghiệm......................................................................................................... 28
Bảng 4.3: Kết quả kiểm định Duncan giá trị SS (mg/l) trung bình của 3 lần thí
nghiệm.............................................................................................................. 30
Bảng 4.4: Kết quả kiểm định Duncan Nồng độ NH4+ (mg/l) trung bình của 3
lần thí nghiệm................................................................................................... 32
Bảng 4.5: Kết quả phân tích chạy mô hình với thể tích thùng 60 lít ............... 33
Bảng 4.6: Kết quả phân tích khi chạy trên thiết bị Jartest ở liều lượng 1g của 3
lần lặp lại .......................................................................................................... 33
Bảng 4.7: Hiệu suất xử lý của hai lần chạy mô hình theo thời gian khác nhau
.......................................................................................................................... 38
Bảng 4.8: Kết quả loại bỏ đồng(mg/l).............................................................. 39
Bảng 4.9: Kết quả loại bỏ Cadimi (mg/l)......................................................... 39
Bảng 4.10: Kết quả loại bỏ chì (mg/l).............................................................. 40
Bảng 4.11: Đơn giá các hóa chất...................................................................... 40
Bảng 4.12: Tổng tiền khi xử lý 60 lít nước rỉ rác............................................. 41

Bảng 4.13: Đơn giá các hóa chất...................................................................... 41

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

iv


Khóa luận tốt nghiệp 

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

BOD5: Nhu cầu oxy sinh học
COD: Nhu cầu oxy hóa học
SS: Hàm lượng chất rắn lơ lửng
QCVN: Quy chuẩn Việt Nam
BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường
CV%: Hệ số biến động (%)
NT1: Nghiệm thức 1 (mẫu đối chứng)
NT2: Nghiệm thức 2 (mẫu nước rỉ rác cho vào 0,5g vôi)
NT3: Nghiệm thức 3 (mẫu nước rỉ rác cho vào 1g vôi)
NT4: Nghiệm thức 4 (mẫu nước rỉ rác cho vào 1,5g vôi)
NT5: Nghiệm thức 5 (mẫu nước rỉ rác cho vào 2g vôi)

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

v

Khóa luận tốt nghiệp 

Chương 1: GIỚI THIỆU

Phát triển kinh tế - xã hội luôn gắn liền với những bất cập vấn đề về
môi trường nhất là về rác thải. Ngày nay, rác thải đang là mối đe dọa của mỗi
quốc gia, mỗi thành phố. Cũng như các nước đang phát triển trên thế giới, ở
nước ta rác thải chiếm một khối lượng lớn với các thành phần phức tạp đã gây
ra những áp lực nặng nề đến môi trường, việc xử lý rác tại các bãi chôn lấp
làm giảm đáng kể ô nhiễm do rác thải sinh ra. Tuy nhiên, trong quá trình chôn
lấp không thể tránh khỏi những phát sinh như nước rò rỉ, khí sinh học từ bãi
rác, côn trùng gây bệnh truyền nhiễm, mùi hôi,… Trong số đó, nước rỉ rác là
nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất và là một trong những vấn đề nan giải đang
được sự quan tâm của toàn xã hội.
Chất thải rắn sinh hoạt thường có nhiều thành phần khác nhau, từ các
chất hữu cơ dễ phân huỷ đến các chất hữu cơ khó phân huỷ, từ các chất không
nguy hại đến các chất nguy hại,…kết quả là nước rỉ rác cũng có nhiều thành
phần phức tạp gây khó khăn cho việc xử lý. Thêm vào đó là nồng độ các chất
ô nhiễm có trong nuớc rỉ rác thường rất cao, chúng thay đổi theo từng bãi chôn
lấp và chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Vì thế khiến cho việc xử
lý nước rỉ rác gặp nhiều khó khăn và trở ngại.
Việc nghiên cứu các công nghệ xử lý nước rỉ rác đã và đang được thực
hiện nhưng kết quả nước sau xử lý thì COD không đạt. Các phương pháp xử
lý hóa học được áp dụng đối nước rác như: keo tụ bằng muối FeCl3, Al2(SO4)3,
PAC lọc màng, hấp phụ cũng được áp dụng để xử lý nước rác nhưng cũng
đem lại một kết quả nhất định, tuy nhiên hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm chưa
được triệt để, các thiết bị lọc màng khi sử dụng rất hay bị nghẹt và không ổn
định.
Vì vậy, để có thể xử lý đồng thời các chất có hại, SS, N-NH4, COD, Cu,
Pb, Cd có trong nước rỉ rác, chúng tôi tiến hành thực hiện “Nghiên cứu xác

định các thông số thích hợp để xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp hóa lý
với chất keo tụ là phèn nhôm và phèn sắt” là rất cần thiết góp phần bảo vệ
môi trường, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững.

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

1


Khóa luận tốt nghiệp 

Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về bãi rác Bình Đức
2.1.1. Vị trí và quy mô của bãi rác
Rác sau khi thu gom được
chuyển về bãi rác Bình Đức. Bãi
rác Bình Đức nằm tại phường
Bình Đức, cách trung tâm thành
phố Long Xuyên 9km về hướng
Tây Bắc, cách quốc lộ 91
khoảng 700km. Vị trí bãi rác
cách nhà dân khoảng 500m.
Diện tích bãi rác cũ: 2,2
ha hoạt động từ năm 1983 –
2000 thì đóng cửa.

Hình 2.1: Quy mô của bãi rác Bình Đức

Diện tích của bãi rác mới: 3,5 ha hoạt động từ năm 2000 đến nay và
theo dự kiến thì trong năm 2010 thì đóng cửa.
2.1.2. Hiện trạng môi trường tại bãi rác Bình Đức

Hình 2.2: Hiện trạng bãi rác Bình Đức
Qua quá trình khảo sát tại bãi rác và khu vực xung quanh bãi rác, vấn
đề gây ô nhiễm môi trường mà người dân trong khu vực và vùng lân cận dễ
nhận thấy chủ yếu là do mùi và ruồi, đồng thời tại đây còn tồn đọng một lượng

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

2


Khóa luận tốt nghiệp 

lớn nước rò rỉ không được xử lý cũng góp phần gây ô nhiễm nghiêm trọng
nguồn nước trong khu vực.
2.2. Tổng quan về nước rác
2.2.1. Định nghĩa về nuớc rỉ rác

Hình 2.3: Nước rỉ rác
Nuớc rỉ rác là nuớc bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ
rác chảy vào tầng đất duới của bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt động của bãi
chôn lấp nuớc rỉ rác hình thành chủ yếu do nuớc mưa và nuớc ép ra từ các lỗ
rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén.
2.2.2. Nguồn gốc phát sinh nước rác
Nước rỉ từ rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp.
Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây:

- Nước từ phía trên bãi chôn lấp, độ ẩm của rác, nuớc từ các vật liệu
phủ, nuớc từ bùn nếu việc chôn bùn được cho phép. Việc mất đi của nước
được tích trữ trong bãi rác bao gồm nước tiêu thụ trong các phản ứng hình
thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc hơi theo khí và nuớc thoát ra từ đáy
bãi chôn lấp (nước rò rỉ).
- Nước từ chất thải rắn: lượng nước đưa vào bãi chôn lấp để tạo ẩm cho
rác.
- Nước có từ các quá trình phân hủy rác sinh ra.
- Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn
lấp
- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

3


Khóa luận tốt nghiệp 

Hình 2.4: Nước rỉ rác
- Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác
- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác
- Nước mưa rơi xuống khu vực chôn lấp rác trước khi được phủ đất và
trước khi ô rác đóng lại
- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp sau khi ô rác đầy
(Trần Hiếu Nhuệ &ctv, 2001)
2.2.3. Thành phần và tính chất nước rác
Ngoài phụ thuộc rất lớn vào bản chất của rác thì thành phần và tính chất
của nước rác còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Thời gian lưu trữ (tuổi của bãi rác)

- Điều kiện khí hậu
- Cách quản lý, chế độ vận hành
- Độ nén, độ dày của lớp rác, loại bãi chôn lấp rác.
- Các hoạt động sinh học, hóa học, độ ẩm, nhiệt độ, pH,…
Ở những bãi rác mới, nước rác thường có pH thấp (4,5 – 6) nhưng nồng
độ BOD5, COD, TOC và kim loại nặng cao, còn ở những bãi rác cũ thì pH cao
hơn (6,5 – 7,5), nồng độ các chất ô nhiễm thấp do đã trải qua một quá trình
phân hủy tự nhiên. Thông qua tỉ số BOD5/COD người ta có thể đánh giá khả
năng phân hủy sinh học của nước rác đó. Thường thì những bãi rác lâu năm tỉ
số BOD5/COD thấp hơn nhiều so với bãi rác mới. Ngoài ra, những bãi rác
chứa các chất vô cơ và kim loại nặng khá cao, còn nước rác sinh ra từ các bãi
chôn lấp sinh hoạt thì chứa các hàm lượng chất ô nhiễm sinh học và hàm
lượng vi sinh cao.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

4


Khóa luận tốt nghiệp 

Bảng 2.1: Thành phần và tính chất nước rác điển hình
Thành phần

Giá trị, mg/l
Bãi mới

Bãi lâu năm
(trên 10 năm)

Khoảng

Trung bình

BOD

2000 - 20000

10000

100 - 200

TOC

1500 - 20000

6000

80 - 160

COD

3000 – 60000

18000

100 - 500

Chất rắn hòa tan

10000 – 55000

10000

1200

Tổng chất rắn lơ lửng

200 – 2000

500

100 -400

Nitơ hữu cơ

10 -800

200

80 -120

Amoniac

10 – 800

200

20- 40

Tổng lượng photpho

5 – 100

30

5 - 10

Othophotpho

4 - 80

20

5 - 10

Độ kiềm theo CaCO3

1000 - 10000

3000

200 - 8000

pH

4,5 – 7,5

6

6,6 - 9

Nitrat

5 - 40

25

5 -10

Độ cứng theo CaCO3

300 - 25000

3500

200 - 500

Canxi

50 – 7200

3000

100 – 400

Magie

50 – 15000

250

50 – 200

Sunfat

50 – 1825

300

20 – 50

clorua

200 – 5000

500

100 – 400

Tống sắt

50 - 5000

60

20 - 200

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

5


Khóa luận tốt nghiệp 

2.4. Tình hình xử lý nước rác
2.4.1. Tình hình xử lý nước trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có 3 xu hướng xử lý nước rác:
+ Xử lý sơ bộ nước rác để tuần hoàn, tái sử dụng trong nông nghiệp.
+ Xử lý sơ bộ nước rác để đưa vào hệ thống cống rãnh.
+ Xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn cho phép thải nguồn tiếp nhận.

Bảng 2.2: Mối liên hệ giữa tỷ số COD/TOC, BOD/COD và tuổi thọ của bãi
rác với hiệu suất khử chất hữu cơ từ nước rác
Đặc trưng nước rác

Hiệu quả xử lý của quá trình

COD/TOC

>2,8

2-2,8

<2

BOD/COD

>0,5

0,1-0,5

<0,1

Tuổi thọ bãi chôn lấp

Mới (<5 năm)

Trung bình

Cũ

(5-10 năm)

(>10 năm)

COD (mg/l)

>10000

500 -10000

>500

Xử lý sinh học

Tốt

Khá

Kém

Kết tủa hóa học (với vôi)

Kém

Khá

Kém

Oxi hóa hóa học Ca(ClO)2 Kém

Khá

Khá

O3

Kém

Khá

Khá

Thẩm thấu ngược

Khá

Tốt

Tốt

Hấp phụ than hoạt tính

Kém

Khá

Tốt

Nhựa trao đổi ion

Kém

Khá

Khá

( Nguồn: Chian and De Walle,1977)

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

6


Khóa luận tốt nghiệp 

Bảng 2.3: Mối liên hệ giữa tính chất nước thải và các giải pháp xử lý

Tính chất nước thải

Hiệu quả giải pháp

BOD/COD

COD
(mg/l)

Sinh học

Keo tụ

Thẩm thấu Than hoạt
ngược
tính

>0,5

>10000

Tốt

Xấu

Trung bình Xấu

0,1 – 0,5

2000

10000

- Trung
bình

Khá Tốt

Tốt

Trung
bình

<0,1

<2000

Xấu

Trung
bình

Tốt

Trung
bình

(Nguồn: QASIM, 1994)
Một số hệ thống xử lý nước rác của bãi chôn lấp rác sinh hoạt ở Mỹ
Công nghệ xử lý bao gồm kết tủa hydroxyde, xử lý sinh học và cuối
cùng xử lý bằng lọc nhiều lớp. Quá trình xử lý sinh học ở đây chủ yếu là dùng

để khử N- amonia (99%) và COD (91%).
NaOH
Nước
rác vào

Bể lọc
cát

vôi

Bể điều hòa hết
lớp tách amonia

Bể tiếp
xúc

Polime và chất
keo tụ

Bể
trộn

Bể tạo
bông

Than
hoạt tính

Lọc ép

H2SO4
Bể
lắng

Bể lọc

Bể trung
hòa

SBR

Bể nén
bùn

Bể lưu bùn

Hình 2.5: Hệ thống xử lý nước rác

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

H3PO4

7


Khóa luận tốt nghiệp 

2.4.2. Tình hình xử lý nước rác ở Việt Nam
Ở nước ta việc tìm công nghệ xử lý nước rác đã và đang thực hiện, rất

có nhiều đơn vị thiết kế các công nghệ khác nhau. Tuy nhiên, vẫn chưa có
công nghệ nào có thể xem là đảm bảo về mặt hiệu quả và kinh tế nhất.
Sau đây là một số công nghệ xử lý nước rác được áp dụng tại Việt
Nam:

Bùn
dư

Bùn tuần
hoàn

Vào

Khử
cứng

UASB

Aerobic
1

Anoxic
1

Anoxic
2

Lắng

Oxic 2

Khí

Khí
Tuần hoàn dòng Nitrat

Ra
Lọc cát

Na2CO3

Bể keo tụ kết hợp

Polymer H2SO4

FeCl2

Hình 2.6: Công nghệ xử lý nước rác ở bãi rác Gò Cát

Nước rỉ rác sau khi qua lớp tháp khử cứng, đi qua bể kị khí UASB để
khử COD. Sau đó nước rỉ rác qua cụm bể Anoxic 1 và Aerobic 1 để tiếp tục
khử COD còn lại, nitrat hóa (ở Aerobic 1) và khử nitrat kết hợp (ở Anoxic 1).
Bể Anoxic 2 là giai đoạn Aerobic 2 nhằm tách khí N2 sinh ra từ bể Anoxic 2.
Bùn lắng ở bể lắng được tuần hoàn về bể Anoxic 1. Nước rỉ rác được khử
màu đồng thời làm giảm lượng COD khó phân hủy 1 lần nữa ở bể keo tụ - tạo
bông và kết hợp lắng. Bông cặn nhỏ khó lắng sẽ được giữ lại ở bể lọc cát.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

8

Khóa luận tốt nghiệp 

H2SO4 được sử dụng để đưa pH về mức thích hợp cho quá trình keo tụ xảy ra
tốt hơn. Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn sắt (FeCl3) và chất trợ keo tụ
polymer. Trước khi lọc cát, pH được đưa lên giá trị trung hòa bằng dung dịch
Na2CO3. Tuy nhiên, trong thực tế quá trình vận hành hệ thống xử lý vẫn không
đạt tiêu chuẩn quy định.

Nước rác

Bể chứa

Bể trộn keo tụ

Bể lắng 1

Bể lắng

Bể phân hủy kị khí

Không khí

Bể SBR

Bể lắng

Hệ thống lọc áp lực

Bùn sinh học

Hệ thống chôn lấp
công nghiệp

Hệ thống lọc Nano

Thải ra môi trường

Hình 2.7: Công nghệ xử lý nước rác

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

9


Khóa luận tốt nghiệp 

2.4. Tổng quan về quá trình keo tụ tạo bông
2.4.1. Huyền phù và chất keo
Nước chứa nhiều hợp chất được chia làm ba loại
z Chất huyền phù lơ lửng
Các chất này có nguồn gốc vô cơ (cát, đất sét, bùn phù sa) hay hữu cơ
(các sản phẩm của sự phân hủy các chất của thực vật hay động vật). Ở các hợp
chất này có thêm các vi sinh như vi khuẩn, thực vật nổi, tảo và virus. Các chất
này tạo nên độ đục và màu sắc của nước.
z Chất keo
Đó là các chất huyền phù có cùng nguồn gốc như trên, nhưng có kích
thước nhỏ hơn mà quá trình lắng hết sức chậm. Chúng cũng tạo nên độ đục và

màu sắc của nước.
z Chất hòa tan
Nói chung chúng là các anion hoặc cation. Một bộ phận các chất hữu
cơ cũng có dạng hòa tan. Người ta cũng thấy cả khí (như O2, CO2, H2S…).
z Vai trò của sự đông tụ và kết bông
Phương pháp đông tụ và kết bông dễ dàng loại bỏ huyền phù và chất
keo. Quá trình này thực hiện trước khi tách pha rắn-lỏng: Lắng gạn, tuyển nổi
hay lọc.
Loại bỏ các chất hòa tan đối với mỗi chất cần có cách xử lý riêng, cần
hoặc không cần đông tụ-kết bông, thậm chí cả việc tách pha rắn - lỏng (Trung
tâm đào tạo ngành nước và môi trường, 1999).
2.4.2. Khái niệm quá trình keo tụ
Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó
các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết
với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách
chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi
(Nguyễn thị thu thủy, 2000).
2.4.3. Phá bền của các hạt keo huyền phù
Nói chung, các chất ở trạng thái huyền phù có kích thước khác nhau.
Một số có kích thước và mật độ đủ lớn để có thể dễ dàng bị sa lắng. Một số có
kích thước đủ nhỏ (10-8- 10-5 m), được gọi là huyền phù keo, trong những điều
kiện thuân lợi, chúng có thể kết tụ lại với nhau thành các tổ hợp (cụm) hạt lớn
hơn, có thể lắng gạn được . Sự tổ hợp đó rất ít khi tự xảy ra một cách tự nhiên
trong nước vì hiệu ứng tương tác đẩy tĩnh điện giữa chúng (bề mặt hạt keo
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

10

Khóa luận tốt nghiệp 

mang điện), các điện tích cung dấu cản trở sự tiếp xúc giữa các hạt (Nguyễn
hữu phú, 2001).
2.5. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước rác
Do nước rác có thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy, do đó phương
pháp sinh học được xem là rất hiệu quả, đặc biệt là hiệu quả về kinh tế. khi các
biện pháp sinh học không mang lại hiệu quả thì người ta thường dùng các
phương pháp xử lý bậc cao đó là phương pháp xử lý hóa học và phương pháp
xử lý hóa lý hoặc kết hợp các phương pháp lại với nhau nhằm xử lý triệt để
hơn. Và các phương pháp xử lý nước rác đó là:
2.5.1. Phương pháp cơ học
Quá trình xử lý cơ học (tiền xử lý) thường áp dụng ở các giai đoạn đầu
của công trình. Tùy vào tính chất, hàm lượng, lưu lượng nước thải, mức độ
làm sạch mà ta áp dụng các quá trình:
3 Điều hòa: Điều hòa lưu lượng trên dòng thải và ngoài dòng thải
3 Chắn rác: Các mảnh vụn được loại bỏ bằng các lưới chắn rác.
3 Lắng: Các chất lơ lửng và bông cặn được loại bỏ do trọng lực.
3 Tuyển nổi: Tạo ra các bọt khí kết hợp các hạt nhỏ đưa lên mặt nước
và loại bỏ.
3 Khử khí: Nước và không khí tiếp xúc với nhau trong các dòng nước
chảy để đuổi amoniac và một số khí khác
3 Lọc: SS và độ đục được loại bỏ
3 Bay hơi: Phụ thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm, gió,…
2.5.2. Phương pháp hóa lý
Các hóa học và hóa lý là các quá trình hóa học và hóa lý diễn ra giữa
chất bẩn với tác chất được thêm vào. Các phản ứng diễn ra:
-

Phản ứng trung hòa

-

Phản ứng oxy hóa khử

-

Phản ứng chất độc hại,…

Xử lý hóa học và hóa lý là giai đoạn cần thiết trước khi tiến hành xử lý
sinh học, tuy nhiên trong một số trường hợp xử lý hóa – lý có thể tiến hành sau
xử lý sinh học nhằm mục đích xử lý triệt để.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

11


Khóa luận tốt nghiệp 

Ï Sục khí bay hơi
Sục khí bay hơi là một quy trình đẩy khí đi xuyên qua nước ngầm hay
nước mặt ô nhiễm để loại bỏ các hóa chất có hại. Không khí tác động đến hóa
chất để biến đổi từ chất lọng sang chất khí (bay hơi). Sau đó, không khí được
thu lại và làm sạch. Sục khí bay hơi thường được sử dụng để xử lý nước ngầm
như là một phần của quá trình bơm và là một biện pháp để xử lý (EPA, 2001).
Ï Phương pháp oxy hóa nâng cao
Oxy hóa học là phương pháp xử lý được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ
và kết tủa kim loại. Nó dựa trên phản ứng oxy hóa khử. Quá trình oxy hóa
nâng cao (AOP) được phát hiện bởi Glaze et at (1987) như là “quy trình xử lý

nước có nhiệt độ và áp suất gần với môi trường, mà nó bao gồm việc sinh ra
gốc hydroxil với số lượng đủ ảnh hưởng đến độ tinh khiết của nước”.
• Ưu điểm của việc sử dụng tác nhân oxy hóa nâng cao
- Tỉ lệ phản ứng nhanh
- Tiềm năng giảm độc chất và khả năng khoáng hóa hoàn toàn của các
chất hữu cơ đã xử lý.
- Không cô đặc nước thải đối với việc xử lý thêm nữa với các phương
pháp khác như lọc bằng màng.
- Không taọ ra sản phẩm đòi hỏi phải xử lý tiếp như “việc mất than” từ
sự hấp phụ than hoạt tính.
- Không tạo ra bùn như quy trình hóa lý hoặc sinh học (bùn thải sinh
học).
•

Nhược điểm của việc sử dụng tác nhân oxy hóa nâng cao
- Đòi hỏi vốn lớn
- Phức tạp nên cần được tính toán gây ra các ứng dụng đặc biệt.

Ï Phương pháp đông tụ kết tủa
Đông tụ là quá trình thô hóa các hạt phân tán và chất nhũ tương.
Phương pháp đông tụ hiệu quả nhất khi sử dụng để tách các hạt keo phân tán
có kích thước 1-100µm.
Trong xử lý nước thải, sự đông tụ diễn ra dưới ảnh hưởng của chất bổ
sung gọi là chất đông tụ. Chất đông tụ trong nước tạo thành các bông hydroxit
kim loại, lắng nhanh trong trường trọng lực. Các bông này có khả năng hút các
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

12

Khóa luận tốt nghiệp 

hạt keo và hạt lơ lững kết hợp với nhau. Bởi vì các hạt keo có điện tích âm yếu
còn các hạt bông đông tụ có điện tích dương yếu nên giữa chúng có sự hút lẫn
nhau.
Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp giữa chúng.
Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hóa lý và giá thành
của nó, nồng độ tạp chất trong nước, pH và giá thành phần muối của nước.
Các muối nhôm thường làm chất đông tụ là Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,
Al(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O.Trong số đó, phổ biến
nhất là sunphat nhôm. Nó hoạt động hiệu quả khi pH = 5-7,5. Sunphat nhôm
tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ. Nó được sử dụng ở dạng khô
hoặc dạng dung dịch 50% (Nguyễn Văn Phước, 2000).
 Muối nhôm
Phản ứng tạo bazơ , khi thêm ion Al3+ vào nước tạo ra một sự kết tủa
hydroxit mhôm cùng với giải phóng một số axit:
Al3+ + 3 H2O ↔ Al(OH)3↓ + 3 H+
Độ axit này có thể phản ứng với một vài loại chất hòa tan, đặc biệt đối
với các ion bicacbonat:
HCO3- + H+ ↔ H2O + CO2
Độ axit này có thể được bù khi thêm các chất làm đông tụ bằng cách
liên kết một bazơ (xút, vôi, cacbonat natri):
Al3+ + 3 OH- ↔ Al(OH)3↓
Sunphat nhôm
Al2(SO4)3 + 6H2O ↔ 2Al(OH)3↓ + 3 SO42- + 6CO2
Al3+ + HnPO4-(3-n) ↔ AlPO4 +nH+
Liều lượng: Lọc trong nước mặt tùy theo chất lượng nước 10 đến
150g/m3 dưới thương phẩm rắn Al2(SO4)3.18H2O. Trong xử lý nước thải từ 50
đến 300g/m3 (Sổ tay xử lý nước, 2005).

 Muối sắt
Nguyên lý phản ứng cũng như các muối nhôm
Fe3+ + 3H2O ↔ Fe(OH)3↓ + 3H+
Fe3+ + HnPO4-(3-n) ↔ FePO4 + nH+
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

13


Khóa luận tốt nghiệp 

Ion sắt làm cho nước xử lý có màu
Clorua feric (lỏng, đôi khi kết tinh)
2Fe2+ + 6HCO3- ↔ 2Fe(OH)3↓ + 6Cl- + 6CO2
Liều lượng: Nước mặt lọc trong từ 5 đến 150g/m3 clorua feric rắn (sổ tay
xử lý nước, 2005).
 Vôi
Thornton và Blanc (1973) đã nghiên cứu việc sử dụng phèn nhôm và
vôi để keo tụ và kết tủa nước rỉ ở bãi chôn lấp rác chưa đến 2 năm tuổi và
thấy rằng vôi có khả năng loại bỏ chất rắn lơ lửng và màu tốt hơn phèn nhôm.
Ngoài ra quá trình keo tụ còn loại bỏ Mg, Ca, Fe và một ít chất hữu cơ. Việc
gia tăng pH của nước rỉ từ rác khi chúng ta cho vôi vào dẫn đến việc tạo thành
các hydroxit kim loại không tan. Các bông cặn hỗ trợ việc lắng các hạt keo.
Chian và Dewalle (1976) đã chứng minh rằng vôi có khả năng loại bỏ
chất hữu cơ vết (có phân tử lượng lớn hơn 50000) có trong nước rỉ rác của các
bãi rác mới.
Các nghiên cứu việc xử lý nước rỉ rác từ bãi rác công nghiệp chứa
nhiều nhũ tương của Slater et at (1983) đã chứng minh rằng việc sử dụng vôi
cho hiệu quả tốt hơn phèn nhôm, FeCl3 và MgO. Vôi giúp loại bỏ độ đục, dầu,

kim loại và chất rắn lơ lửng, ngoài ra Slater còn nghiên cứu việc sử dụng các
polyme để hỗ trợ quá trình lắng. Sau quá trình keo tụ bởi vôi, pH của nước
thải tăng lên đến 12, để trung hòa và kết tủa Canxi người ta sử dụng CO2.
Liều lượng vôi sử dụng trong các nghiên cứu của Thornton và Slater là
1-1,5g/l, hiệu quả của phương pháp này là 20-40%, kim loại nặng khoảng
90%, màu, chất rắn lơ lửng và độ đục giảm từ 70-90%.
2.5.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng khả năng sống
và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Các
vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để
tạo ra năng lượng. Xây dựng tế bào sinh trưởng và sinh sản, do đó khối lượng
sinh khối được tăng lên. Phương pháp sinh học thường được sử dụng để loại
bỏ các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ. Đối với các chất vô cơ
chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử chất sulfit, muối amon,
nitrat tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Cho đến ngày nay người ta đã
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

14


Khóa luận tốt nghiệp 

biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên
nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Giải pháp xử lý bằng biện
pháp sinh học có thể được xem là tốt nhất trong các phương pháp vì:
-

Chi phí thấp

-

Có thể xử lý được các độc tố

-

Xử lý được N-NH3.

-

Tính ổn định cao.

Do vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong quá trình xử lý sinh học nên
căn cứ vào tính chất, hoạt động và môi trường sống của chúng ta có thể chia
phương pháp sinh học thành phương pháp hiếu khí và phương pháp kị khí.
- Các loại hình công nghiệp xử lý nuớc thải bằng phương pháp sinh học
Luơng Đức Phẩm (2002) đã phân các phuơng pháp sinh học xử lý
nước thải ra làm các loại như sau:
Các phương pháp sinh học xử lý nuớc thải

Hiếu khí

Bùn
hoạt
tình

Đĩa
quay
sinh
học

Màng
lọc
sinh
học

Thiếu khí

Ao
ổn
định
nuớc
thải

Khử
nitrat

Kị khí (anaerobic)

Bể lọc
kị khí
UASB

Bể
kị
khí

Hình 2.8: Các phuơng pháp sinh học làm sạch nuớc thải

- Ứng dụng các quá trình xử lý sinh học

Các quá trình xử lý sinh học trên thường được ứng dụng để:

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

15


Khóa luận tốt nghiệp 

+ Khử các chất hữu cơ trong nước thải, thường biểu hiện bằng COD, BOD,
TOC.
+ Khử nitrat
+ Nitrat hóa
+ Khử phospho
+ Ổn định chất thải
2.6. Tổng quan về phương pháp jartest
Phương pháp này được dùng trong phòng thí nghiệm để xác định các điều
kiện tối ưu của sự keo tụ - tủa bông.
2.6.1. Mô tả phương pháp
Thiết bị được sử dụng nói chung gồm một máy khuấy, có trang bị bộ
biến đổi tốc độ. Mỗi cánh khuấy ứng với một bình có thể tích 1 lít ( có khắc độ
phân chia thể tích đến 1 lít).
Mỗi một bình được đổ đầy một thể tích nước nguyên khai như nhau.
Sau đó, tiến hành:

Hình 2.9: Thiết bị Jartest

1. Cho chất keo tụ vào bình đồng thời khuấy mạnh (100 – 200 v/ phút)
trong 2 – 3 phút (đôi khi có thể dài hơn) và điều chỉnh pH (việc này có thể làm

trước khi đưa chất keo tụ vào). Đây là giai đoạn keo tụ

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

16