Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng

ĐỀ TÀI: XỬ LÝ CHẤT HỮU co TRONG NƯỚC THẢI BẰNG
r
CÔNG NGHỆ MÀNG

-\

Xử lý chât hữu CO' trong nưóc thải băng công nghệ màng
GVHDĩ TS. Phạm Xuan Nui

________________________________•____________________________

Sinh viên thực hiện: 1. Lê Thành Công

2. Hoàng Thị Hồng Châm

3. Nguyễn Thị Duyên
Lớp

: Lọc hóa dầu A-K53

Trường

: Đại học Mỏ-Địa Chất

GVHD

:TS.Phạm Xuân Núi

Nội dung
I. Tính cấp thiết xử lý nước thải

VII.
Ket luận


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui

___________________________________•_____________________________

L Tính cấp thiết xử lý nước thải:
Thách thức về ô nhiễm hữu cơ trong nguồn nưóc ở Việt Nam
Hiện nay, hơn 70% các nhà máy cấp nước ớ Việt Nam sử dụng nước
mặt là nguồn nước chính, phục vụ cho nhu cầu cấp nước sinh hoạt và sản xuất.
Tuy nhiên, ở nhiều nơi, nguồn nước mặt lại là nơi tiếp nhận các loại chất thải
sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp tù' các khu đô thị, khu dân cư, nông thôn,
các làng nghề sản xuất,... với nhiều loại chất ô nhiễm, kể cả các hợp chất hữu
cơ phức tạp, đa dạng, có những dạng tồn tại khó xử lý, làm cho nước có màu
sắc và mùi, vị khó chịu, nguy hiếm cho sức khoẻ con người.
Một số nhà máy nước đã có nhũng biện pháp cố gắng giảm thiểu sự
tồn tại của các hợp chất hữu cơ trong nước sau xử lý và đảm bảo độ an toàn
cho nước sinh hoạt, tuy nhiên còn thiếu những sơ sở khoa học chắc chắn, hiệu
quả xử lý phần lớn chưa cao, còn nhiều vấn đề khó khăn trong giải pháp bổ trí
công trình và trong quản lý vận hành. Oxy hóa sơ bộ nước thô bàng Clo để
giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nguồn nước là biện pháp đang được áp
dụng phổ biến ở nhiều nhà máy nước tại Việt Nam do chi phí thấp, tận dụng
được các công trình sằn có. Tuy nhiên đây không phải là biện pháp hiệu quả
cao đổ loại bỏ các họp hất hữu cơ, bởi có rất nhiều họp chất hũu cơ bền vũng.
Mặt khác, cũng như việc áp dụng phổ biến biện pháp khử trùng bằng Clo, các
biện pháp này còn gây nguy hại đến sức khỏe con người, khi Clo dễ phản ứng
với các chất hữu cơ trong nước tạo thành các phức chất nhóm Trihalomethanes

(THMs), Haloacetic acids (HAAs), là nhưng chất hữu cơ khó bị loại bỏ ra khỏi
nước, có nguy cơ gây ung thư cho người sử dụng nước.
«=> Tìm ra biện pháp xử lý nước hiệu quả nhàm loại bó chất hữu cơ trong
nước là một vấn đề rất cấp thiết, đế đảm bảo chất lượng nước cấp, an toàn
cho sức khoẻ và nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân.

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
2
1


Ngành công nghiệp

Tính cho

Lưu

lượng

nước

chất
hữu
trong
màng
XửXử
lý lý
chất
hữu
cơCO'

trong
nướcnưóc
thảithải
bằngbằng
côngcông
nghệnghệ
màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
___________________________________•_____________________________

II. Tác
nhân gây ô nhiễm
Ví dụ: tính PE của nguồn nước

thải có lưu lượng là 200 m 3/ngày,
cơ bản
nướcmg/
thải
đô thị cũng gần tương tự nước
nồng độThành
BOD5 phần
của nước
thải của
là 1200
L. Lượng BOD5 trung bình do một
người
thải
ra
trong

một
ngày
là
50
g/ngưòi.ngày.
thải sinh hoạt.

1. Các
gây ô thông
nhiễmsốnước
■=> Như
vậy,nguồn
xét
BOD5,
nước thải của nguồn thải này
c. Nước
thải đối
côngvới
nghiệp (industrial
wastewater)\
tương đương với nước thải của một khu dân cư có 4800 người.
Bảng
'litrưng
nước
tliải
trong
số ngành
nguồn
gây
ôlượng

nhiễm
nước
chủ
yếu
phát
từcông
quánghiệp
trình sinh hoạt
Bảng 2Các
Tính
chât/ lu
đặc
của
nước
tlìái
1 sốỊxuất
ngành
công
nghiệp
và hoạt động sản xuất của con người tạo nên (công nghiệp, thủ công nghiệp,
nông ngư nghiệp, giao thông thủy, dịch vụ...). Ô nhiễm nước do các yếu tổ tự'
nhiên (núi lửa, xói mòn, bão, lụt,...) có thể rất nghiêm trọng, nhưng không
thường xuyên, và không phải là nguyên nhân chính gây suy thoái chất lượng
nước toàn cầu. Các nguồn gây ô nhiễm nước thường gặp:
a.

Nước thải sinh hoạt (domestic wastewater):
Là nước thải phát sinh từ các hộ gia đình, bệnh viện, khách sạn, cơ

quan trường học, chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con

người.
-

Dầu mỡ (mg/1)

140
Thành phần CO’ bản của nước thải sinh hoạt: chất hữu cơ chứa
trong nước thải sinh hoạt bao gồm các chất như protein ( 40-50% ) ; hydrat
cacbon ( 40-50%) gồm tinh bột, đường và xenlulo; các chất béo (5-10%) còn
lại là chất dinh dưỡng (photpho, nitơ), chất rắn và vi trùng.
Khác với nước thải sinh hoạt hay nước thải đô thị, nước thải công
nghiệp không có thành phần cơ bản giống nhau, mà phụ thuộc vào ngành sản
Tùy theo mức sống và lối sống mà lượng nước thải cũng như tải
lượng
chấtcụ có
xuất
công các
nghiệp
thê.trong nước thải của mồi người trong một ngày là khác
nhau. Nhìn chung mức sống càng cao thì lượng nước thải và tải lượng thải
càng cao.
Ví dụ: nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm thường chứa
b.
Nước thải đô thị ( municipal wastewater)
lượng lớn các chất hữu cơ; nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngoài các
nước
thành
do sự gộp chung nước thải sinh hoạt ,
chất hữu cơLà
cònloại

có các
kimthải
loạitạo
nặng,
sulftia,...
nước thải vệ sinh và nước thải của các cơ sở thương mại. Nước thải đô thị
được thu gom vào hệ thống cống thải thành phố , đô thị đề xử lý chung.
Người ta thường sử dụng đại lượng PE (population equivalent) để so
sánh một cách
tương
đổi ởmức
ô nhiễm
củacống
nướcthải,
thải khoảng
công nghiệp
Thông
thường
các độ
đô gây
thị có
hệ thống
70 đếnvới
90%
nước
thải
đô thị.
Đạisửlượng
địnhthành
dựa nước

vào lượng
thải
bìnhvào
tổng
lượng
nước
dụng này
của được
đô thịxác
sê trở
thải đô
thịtrung
và chảy
củađường
một người
cống. trong một ngày đối với một tác nhân gây ô nhiễm xác định.
Lóp
Lọc
Hoá
Dầu
A-K53
Lóp
Lọc
Hoá
Dầu
A-K53
4 3


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng

________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui

___________________________________•_____________________________

Ví dụ: sông Sài Gòn đoạn ở Củ Chi, Hóc Môn bị axit hóa chủ yếu do
nước phèn từ đồng bằng sông Cửu Long và phía Tây thành phố Hồ Chí Minh
chuyển đến. Vùng hạ lưu của sông (từ Nhà Bè đến vịnh Ghềnh Rái) bị nhiễm
mặn do nước biển.
Hoạt động của con người cũng góp phần gia tăng mức độ ô nhiễm do
các yếu tố tự nhiên.
Ví dụ: việc cải tạo khu vục Đồng Tháp Mười bàng các biện pháp đào
kênh, mương, chuyền vùng đồng cỏ hoang thành vùng trồng lúa, chính là
nguyên nhân gây gia tăng mức độ axit hóa của các sông Vàm cỏ và Sài Gòn.
Người ta thường chia các nguồn gây ô nhiễm nước thành hai loại là
nguồn điểm và nguồn không điểm:
+ Nguồn không điêm (non—point source): là nguôn gây ô nhiễm
không xác định được cụ thể vị trí, lưu lượng, ví dụ nước chảy tràn ở khu đô
thị, nông thôn, nước mưa bị ô nhiễm,...
+ Nguồn điêm (point source): là nguồn gây ô nhiễm có thê xác định
được vị trí, lun lưọng cụ thể, ví dụ cống thải nước thải đô thị vào sông, hồ,
cống thải nhà máy,... 2
d. Nước chảy tràn (run-off, stormwater•):
2.

Các tác nhân gây ô nhiễm nước

Nước chảy tràn từ mặt đất do mưa, hoặc do thoát nước từ đồng mộng
Hiện tượng tự nhiên (núi lửa, lũ lụt, xâm nhập mặn, phong
hóa...)gây ô nhiễm nước sông, hồ. Nước chảy tràn qua đồng mộng
có có thế

là nguồn
thể là nguyên nhân gây ô nhiễm các nguồn nước, nhưng hoạt động
cuốncủa
theo chất rắn (rác), hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón. Nướccon
chảy tràn
là nguyên
nhân
phôcơbiến
và quan
nhất. Các
độngô nhiễm
qua người
khu dân
cư, đường
phố,
sở sản
xuất trọng
công nghiệp,
có hoạt
thể làm
sinh
hoạt,
nguồn
nước
do
chất
rắn,
dầu
mỡ,
hóa

chất,
vi
trùng.
sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, khai khoáng, xây dựng các công
trình...
của
e. Nước
con người
sông đã
bị ôđưa
nhiễm
ngàydocàng
các yếu
nhiều
to các
tự nhiên:
chất thải vào các nguồn
nước,
gây
suy giảm rõ rệt chất lượng nước tự nhiên ở tất cả các quốc gia trên thế
giới.Nước sông vùng ven biên và có thê ở các vùng khác sâu hơn trong
nội địa cũng có thế bị nhiễm mặn. Nước sông bị nhiễm mặn theo các kênh
Có nhiều loại tác nhân khác nhau gây ô nhiễm nước, để tiện
rạch đưa nước mặn vào các hồ chứa... gây nhiễm mặn các vùng xa bờ biên.

LópLọc
LọcHoá
HoáDầu
DầuA-K53
A-K53

Lóp
56


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
GVHD: TS. Phạm Xuan Nui

2.1. Các ion vô cơ hòa tan
Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là
trong nước biển. Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion
cr,sơ42-, P043-, Na~, K+. Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể
trên còn có thể có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các họp chất của
Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F...
• Các chất dinh dường (N, P)
Muối của nitơ và photpho là các chất dinh dường đối với thực vật, ở
nồng độ thích họp chúng tạo điều kiện cho cây cỏ, rong tảo phát triển.
Amoni, nitrat, photphat là các chất dinh dường thường có mặt trong các
nguồn nước tụ- nhiên, hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người đã làm
gia tăng nồng độ các ion này trong nước tụ- nhiên.
Amoni và amoniac (NH4+, NH3): nước mặt thường chỉ chứa một
lượng nhỏ (dưới 0,05 mg/L) ion amoni (trong nước có môi trường axít) hoặc
amoniac (trong nước có môi trường kiềm). Nồng độ amoni trong nước ngầm
thường cao hon nhiều so với nước mặt. Nồng độ amoni trong nước thải đô thị
hoặc nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm thường rất cao, có lúc lên
đến 100 mg/L. Tiêu chuẩn Môi trường Việt Nam về nước mặt (TCVN
5942-1995) quy định nồng độ tối đa của amoni (hoặc amoniac) trong nguồn
nước dùng vào mục đích sinh hoạt là 0,05 mg/ L (tính theo N) hoặc 1,0 mg/ L
cho các mục đích sử dụng khác.
Nitrat (N03-): là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các chất chứa
nitơ có trong chất thải của người và động vật. Trong nước tự nhiên nồng độ

nitrat thường nhỏ hơn 5 mg/L.
Do các chất thải công nghiệp, nước chảy tràn chứa phân bón từ các
khu nông nghiệp, nồng độ của nitrat trong các nguồn nước có thế tăng cao,
gây ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt và nuôi trồng thủy sản. Trẻ
em uống nước chứa nhiều nitrat có thể bị mắc hội chứng methemoglobin (hội
chứng “trẻ xanh xao”). TCVN 5942-1995 quy định nồng độ tối đa của

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
7


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui ________________
nitrat trong nguồn nước mặt dùng vào mục đích sinh hoạt là 10 mg/ L (tính
theo N) hoặc 15 mg/L cho các mục đích sử dụng khác.
Photphat (P043 ): cũng như nitrat, photphat là chất dinh dường cần
cho sự phát triển của thực vật thủy sinh. Nồng độ photphat trong các nguồn
nước không ô nhiễm thường nhỏ hơn 0,01 mg/ L. Nước sông bị ô nhiễm do
nước thải đô thị, nước thải công nghiệp hoặc nước chảy tràn từ đồng ruộng
chứa nhiều loại phân bón, có thể có nồng độ photphat đến 0,5 mg/ L. Photphat
không thuộc loại hóa chất độc hại đối với con người, nhiều tiêu chuẩn chất
lượng nước không quy định nồng độ tối đa cho photphat. Mặc dù không độc
hại đổi với người, song khi có mặt trong nước ở nồng độ tương đối lớn, cùng
với nitơ, photphat sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng(eutrophication, còn được
gọi là phì dường). Theo nhiều tác giả, khi hàm lượng photphat trong nước đạt
đến mức > 0,01 mg/L (tính theo P) và tỷ lệ P:N:C vượt quá 1:16:100, thì sê gây
ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. Từ eutrophication bắt nguồn từ tiếng Hy
Lạp, có nghĩa là “được nuôi dưõng tốt”. Phú dưỡng chi tình trạng của một vục
nước đang có sự phát triển mạnh của tảo. Mặc dầu tảo phát triển mạnh trong
điều kiện phú dường có thề hồ trợ cho chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái nước,

nhưng sự bùng nổ của tảo sẽ gây ra những hậu quả làm suy giảm mạnh chất
lượng nước. Hiện tượng phú dường thường xảy ra với các hồ, hoặc các vùng
nước ít lưu thông trao đổi. Khi mới hình thành, các hồ đều ở tình trạng nghèo
chất dinh dường (oligotrophic) nước hồ thường khá trong. Sau một thời ian, do
sự xâm nhập của các chất dinh dưỡng từ nước chảy tràn, sự phát triên và phân
hủy của sinh vật thủy sinh, hồ bắt đầu tích tụ một lượng lớn các chất hữu cơ.
Lúc đó bắt đầu xảy ra hiện tượng phú dưỡng với sự phát triển bùng nổ của tảo,
nước hồ trở nên có màu xanh, một lượng lớn bùn lắng được tạo thành do xác
của tảo chết. Dần dần, hồ sẽ trở thành vùng đầm lầy và cuối cùng là vùng đất
khô, cuộc sống của động vật thủy sinh trong hồ bị ngừng trệ.
Sulfat (S042~) Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước
phèn, thường có nồng độ sulfat cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
8


Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
chuyến hóa tạo ra sulíit và axit sulíuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê
tông, ơ nồng độ cao, sulfat có thê gây hại cho cây trồng.
Clorua (CO Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước
thải. Clorua kết họp với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước.
Nguồn nước có nồng độ clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho
cây trồng, giảm tuổi thọ của các công trình bàng bê tông,... Nhìn chung
clorua không gây hại cho sức khởe con người, nhưng clorua có thể gây ra vị
mặn của nước do đó ít nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt.
Các kim loại nặng Pb, Hg, Cr, Cd, As, Mn,...thường có trong nước
thải công nghiệp. Hầu hết các kim loại nặng đều có độc tính cao đối với con
người và các động vật khác.

2.2.

Các chất hữu cơ:

Dựa vào khả năng có thê bị phân hủy dưới tác dụng của vi sinh vật,
các chất hữu cơ có trong nước thường được chia thành hai loại:
• Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học (các chất tiêu thụ oxy)
Cacbonhydrat, protein, chất béo...thường có mặt trong nước thải sinh
hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp chế biến thực phâm là các chất
hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học. Trong nước thải sinh hoạt, có khoảng 60 80% lượng chất hữu cơ thuộc loại dễ bị phân hủy sinh học. Có thê biêu diễn
quá trình phân hủy các chất hữu cơ loại này trong sơ đồ sau:
Phân hủy hiếu khí:
/'■'11

1

»

Chat hưu cơ —* \

ũi hoa tan ti‘0iì£ Ituoc . ỴI /~\ I /■''/'"'V
s i n h u ì h ' ---------*

1

»

1

H2O + CO2 + năng lượim

Vi sinh vật lấy oxy trong nước để phân hủy chất hữu cơ làm suy giảm
oxy trong nước.
Phân hủy kỵ khí:

Chất hữu cơ ỵismhvậtb.’khị_^ CH4 + axit hữu cơ
Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
9


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
GVHD: TS. Phạm Xuan Nui
Chất hữu cơ dỗ bị phân hủy sinh học thường ảnh hưởng có hại đến các nguồn
lợi thủy sản, vì khi bị phân hủy các chất này sẽ làm giảm oxy hòa tan trong
nước, dẫn đến chết tôm cá.
• Các chất hữu cơ bền vững:
Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị
vi sinh vật phân hủy trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn
lưu lâu dài trong môi trường và tích lũy sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có
khả năng tích lũy sinh học, nên chúng có thê thâm nhập vào chuồi thức ăn và
từ đó đi vào cơ thể con người.
Các chất polychlorophenol (PCPs), polychlorobiphenyl (PCBs:
polychlorinated biphenyls), các hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (PAHs:
polycyclic aromatic hydrocarbons), các hợp chất dị vòng N, hoặc
hợp chất hữu cơ bền vừng. Các chất này thường có

o

là các

trong nước thải công nghiệp, nước chảy tràn tù’ đồng ruộng (có chứa nhiều
thuốc trừ sâu, diệt cỏ, kích thích sinh trưởng...). Các họp chất này thường là
các tác nhân gây ô nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ
trong môi trường.
- Nhóm hợp chất phenol :
Phenol và các dẫn xuất phenol có trong nước thải của một số ngành
công nghiệp (lọc hóa dầu, sản xuất bột giấy, nhuộm,...). Các hợp chất loại
này làm cho nước có mùi, gây tác hại cho hệ sinh thái nước, sức khỏe con
người, một số dẫn xuất phenol có khả năng gây ung thư (carcinogens).
TCVN 5942-1995 quy định nồng độ tối đa của các họp chất phenol trong
nước bề mặt dùng cho sinh hoạt là 0,001 mg/L.
Nhóm hóa chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) hữu cơ:
Hiện nay có hàng trăm, thậm chí hàng ngàn các loại HCBVTV đang
được sản xuất và sử dụng để diệt sâu, côn trùng, nấm, diệt cỏ. Trong số đó,
phần lớn là các hợp chất hữu cơ, chúng được chia thành các nhóm:

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
10


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
GVHD: TS. Phạm Xuan Nui
+ Photpho hữu cơ (malathion, metyl parathion,...)

+ Clo hữu cơ (lindane, aldrin, dieldrin, DDT, 2,4-D, 2,4,5-T,...)

+ Cacbamat (carbaryl, cacboíiưan...)

+ Phenoxyaxetic (2,4-D, 2,4,5-T,...)

+ Pyrethroid tông hợp (allethrin, fenvalerate,...)
Hầu hết các chất này có độc tính cao đối với con người và động vật.
Nhiều chất trong số đó, đặt biệt là các clo hữu Cơ, bị phân hủy rất chậm trong
môi trường, có khả năng tích lũy trong Cơ thể sinh vật và con người. Nhiều
trong số các HCBVTV là tác nhân gây ung thư.
TCVN 5942-1995 quy định nồng độ tối đa cho phép của tống các
HCBVTV trong nước bề mặt là 0,15 mg/L, riêng với DDT là 0,01 mg/L.
- Nhóm họp chất dioxin (Dioxins):
Dioxin là hai nhóm hợp chất tạp chất sinh ra trong quá trình sản xuất
các hợp chất hữu cơ clo hóa. Dioxin cùng được tạo thành khi đốt cháy các
họp chất clo hóa ở nhiệt độ thấp (dưới 1000°C).
Hai nhóm hợp chất này là polychlorinated dibenzo-p-dioxins
(PCDDs) (Hình 3.1 Oa) và polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) (Hình
3.10b).
Nhóm PCDD có 75 chất, trong đó có một hợp chất được gọi là
dioxin, đó là hợp chất 2,3,7,8-tetrachlorodibenz-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD)
(Hình 3.10c). Nhóm PCDF có 135 chất.
Độc tính của các hợp chất dioxin rất khác nhau. Độc nhất trong các
họp chất loại này là hợp chất có tên gọi là dioxin đã nêu trên. Các chất ít độc
nhất
là Hoá
các chất
có chứa một đến ba nguyên tử clo thay thế. Tuy đã có
Lóp
Lọc
Dầu chỉ
A-K53
11

Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
sự cố này, nhưng 36.000 người dân trong khu vực lại sống sót, 193 người bị
nhiễm độc nặng và mắc hội chứng chloracne (một chứng bệnh rối loạn da).
Nhưng cuối cùng sau 10 năm, chỉ còn một trường hợp không chữa trị khỏi
chứng chloracne.

(c). 2,3,7,8— tetrachlorodibenzo— p—
dioxin
(Dioxin hoặc 2,3,7,8-TCDD hoặc

Hình 3.10. Công thức cấu tạo của các nhóm dioxin và chất dỉoxin(TCDD)
Nhóm hợp chất polychlorinateđ biphenyl (PCBs):
PCB là nhóm hợp chất có từ 1 đến 10 nguyên tử clo gắn vào các vị
trí khác nhau của phân tử biphenyl. Có thê có đến 209 hợp chất thuộc loại
này. Công nghiệp thường sản xuất được các hỗn hợp chứa nhiều loại PCB
khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện, trong đó thông thường có một ít tạp chất
dioxin. PCBs bền hóa học và cách điện tốt, nên được dùng làm dầu biến thế
và tụ điện, ngoài ra chúng còn được dùng làm dầu bôi tron, dầu thủy lực, tác
nhân truyền nhiệt...

3'____2'

2

3

‘Qrữ
5'

6'

6

5

Hình 3.11. Cấu trúc của phân tú biphenyl
(mỗi vị trí được đánh số có thể có một nguyên tử clo thế vào tạo thành các phân tử PCB)

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
12


Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
Đen khoảng thập niên 1960, người ta đã phát hiện ra nguy cơ ô
nhiễm PCBs từ các ngành công nghiệp. PCBs lúc đó đã có mặt gần như khắp
nơi, đặc biệt là nguy cơ tích lũy PCB trong mô mỡ động vật. Trong mô mỡ
của nhiều loại động vật có vú ở biển có chứa nồng độ PCBs lớn gấp mười
triệu lần nồng độ PCBs trong nước.
Những năm cuối thập niên 1970, việc sản xuất PCBs bắt đầu bị đình
chỉ ở hầu hết các nước. PCBs có thê làm giảm khả năng sinh sản, giảm khả
năng học tập của trẻ em; chúng cũng có thể là các tác nhân gây ung thư. Tuy
vậy, cũng như các dioxin, bằng chứng về tác hại của PCBs cũng chưa rõ ràng
lắm, do nồng độ của chúng trong môi trường thường rất nhỏ và tác hại lại có
xu hướng diễn ra sau một thời gian đủ dài.
- Nhóm hợp chất hydrocacbon đa vòng ngưng tụ (polynuclear aromatic
hydrocarbon,PAHs)
Các hợp chất PAH thường chứa hai hay nhiều vòng thơm. PAH là
sản phấm phụ của các quá trình cháy không hoàn toàn như: cháy rừng, cháy

thảo nguyên, núi lửa phun trào (quá trình tự nhiên); động cơ xe máy, lò nung
than cốc, sản xuất nhựa asphalt, sản xuất thuốc lá,nướng thịt,... (quá trình
nhân tạo).

Chrysene

Bcnzo(a)pyrenc

Hình 3.12. Chrysence và benzo(a)pyrene là các h(/p chất thuộc nhóm PAHs
Các PAH thường gây hại khi tiếp xúc với liều lượng nhỏ trong một
thời gian dài, nhưng lại không gây hại đáng kê nếu chỉ dùng một liều lượng
lớn trong một lần. Trong số các hợp chất PAH, có 8 hợp chất được xem là13


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
GVHD: TS. Phạm Xuan Nui
các tác nhân gây ung thư. Thông thường, thực phẩm hằng ngày là nguồn đưa
PAHs chính vào cơ thể người (95%), thuốc lá, rau không rủa sạch, ngũ cốc
chưa được tinh chế, thịt cá xông khói là các nguồn đưa một lượng đáng kể
PAHs vào cơ thể.
2.3.

Dầu mỡ:
Dầu mờ là chất khó tan trong nước nhưng tan được trong các dung

môi hữu cơ. Dầu mờ có thành phần hóa học rất phức tạp. Dầu thô có chứa
hàng ngàn phân tử khác nhau, nhưng phần lớn là các hydrocacbon có số
cacbon từ 4 đến 26. Trong dầu thô còn có các hợp chất lưu huỳnh, nitơ, kim
loại. Các loại dầu nhiên liệu sau tinh chế (dầu DO, FO) và một số sản phẩm
dầu mỡ khác còn chứa các chất độc như PAHs, PCBs,... Do đó, dầu mỡ

thường có độc tính cao và tương đối bền trong môi trường nước. Độc tính và
tác động của dầu mỡ đến hệ sinh thái nước không giống nhau mà phụ thuộc
vào loại dầu mờ.
Hầu hết các loại động thực vật đều bị tác hại của dầu mờ. Các loại
động thực vật thủy sinh dễ bị chết do dầu mờ ngăn cản quá trình hô hấp,
quang hợp và cung cấp năng lượng.
Tuy nhiên, một số loại tảo lại kém nhạy cảm với dầu mỡ, do đó trong
điều kiện ô nhiễm dầu mờ, nhiều loại tảo lại phát triển mạnh. Giao thông
thủy, khai thác và đặc biệt việc vận chuyên dầu thô là nguồn gây ô nhiễm dầu
mỡ chủ yếu đối với môi trường nước.
2.4.

Các chất có màu:

Nước nguyên chất không có màu, nhưng nước trong tự nhiên thường
có màu do các chất có mặt trong nước như:

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
14


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
GVHD: TS. Phạm Xuan Nui
Màu thực của nước tạo ra do các chất hòa tan hoặc chất keo có trong
nước. Màu biểukiến của nước (apparent color) do các chất rắn lơ lửng trong
nước gây ra. Ngoài các tác hại có thể có của các chất gây màu trong nước,
nước có màu còn được xem là không đạt tiêu chuẩn cảm quan, gây trở ngại
cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau.

2.5.

Các chất gây mùi vị:

Nhiều chất có thế gây mùi vị cho nước. Trong đó, nhiều chất có hại
cho sức khỏe con người cũng như gây các tác hại khác đến động thực vật và
hệ sinh thái nước như:
+ Các chất hữu cơ từ nước thải đô thị, nước thải công nghiệp,
+ Các sản phẩm của quá trình phân hủy xác động thực vật,
+ Dầu mờ và các sản phẩm dầu mỏ,...
Cũng như các chất gây màu, các chất gây mùi vị có thể gây hại cho
đời sống động thực vật và làm giảm chất lượng nước về mặt cảm quan.
Tuy nhiên, một số chất khoáng có mặt trong nước tạo ra vị nước tự
nhiên, không thể thiếu được trong nước uống sạch, do chúng là nguồn cung
cấp các chất vi lượng cần thiết cho cơ thể con người. Khi hàm lượng các chất
khoáng này thấp hoặc không có, nước uống sẽ trở nên rất nhạt nhẽo.

2.6.

Các vi sinh vật gây bệnh (pathogens):
Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước ảnh hưởng xấu đến

mục đích sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này có the truyền hoặc
gây bệnh cho người. Vi sinh vật gây bệnh vốn không tự' phát sinh trong nước,
chúng cần có vật chủ để sổng ký sinh, phát triển và sinh sản.
Một số sinh vật gây bệnh có thể sổng một thời gian khá dài trong

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
15

Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui ________________

• Vi khuẩn
Vi khuẩn là các vi sinh vật đơn bào, có cấu tạo tế bào, nhung chua có
cấu trúc nhân phức tạp, thuộc nhóm prokaryotes và thường không màu. Vi
khuẩn là dạng sống thấp nhất có khả năng tụ’ tổng hợp nguyên sinh chất từ
môi trường xung quanh. Các loại vi khuấn gây bệnh có trong nước thường
gây các bệnh về đường ruột, như dịch tả (cholera, do vi khuẩn Vibrio
comma), bệnh thương hàn (typhoid, do vi khuẩn Salmonella typhosa),...

• Vi rút
Vi rút là nhóm vi sinh vật chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước rất
bé, có thể đi qua được màng lọc vi khuẩn. Cho đến nay, vi rút là cấu trúc sinh
học nhỏ nhất được biết đến, chỉ có thể thấy được vi rút qua kính hiển vi điện
tử. Vi rút có mang đầy đủ thông tin về gien cần thiết giúp cho quá trình sinh
sản và là nhừng vật ký sinh cần phải sống bám vào tế bào sinh vật chủ (từ vi
khuẩn đến tế bào động vật, thực vật) . Vi rút có trong nước có thể gây các
bệnh có liên quan đến chứng rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám,
viêm gan,... Thông thường khử trùng bàng các quá trình khác nhau trong giai
đoạn xử lý nước có thể diệt được vi rút. Nhưng hiệu quả cụ thể của quá trình
khử trùng chưa được đánh giá đúng mức đối với vi rút, do kích thước vi rút
quá nhở và chưa có phương pháp kiểm tra nhanh đề phân tích.

• Động vật đơn bào (protozoa)
Động vật đơn bào là dạng động vật sống nhỏ nhất, cơ thể có cấu tạo
đơn bào nhưng có chức năng hoạt động phức tạp hơn vi khuẩn và vi rút.
Động vật đơn bào có thê sông độc lập hoặc ký sinh, có thê thuộc loại gây
bệnh hoặc không, có loại có kích thước rất nhỏ, nhưng cùng có loại kích
thước lớn có thể nhìn thấy được. Các loại động vật đơn bào dễ dàng thích

nghi với điều kiện bên ngoài, nên chúng tồn tại rất phô biến trong nước tự
nhiên, nhưng chỉ có một số ít thuộc loại sinh vật gây bệnh.
Trong diều kiện môi trường không thuận lợi, các loại dộng vật don
bào thường tạo lớp vỏ kén bao bọc (cyst), rất khó tiêu diệt trong quá trình
khử trùng.

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53

16


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui ________________
Vì vậy, thông thường trong quá trình xử lý nước sinh hoạt cần có
công đoạn lọc để loại bó các động vật đon bào ở dạng vỏ kén này.

• Giun sán (helminths)
Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay
nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này. Phân
người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước. Nước là môi trường vận
chuyển giun sán quan trọng. Tuy nhiên, các phương pháp xử lý nước hiện
nay có thể tiêu diệt giun sán rất hiệu quả. Người thường sử dụng hoặc tiếp
xúc với các loại nước chưa xử lý có thể có nguy cơ nhiễm giun sán.
Các sinh vật chỉ thị cho sinh vật gây bệnh Việc phân tích nước để
phát hiện toàn bộ các sinh vật gây bệnh thường rất mất thời gian và công sức.
Thông thường, người ta chi thực hiện một phcp kiềm nghiệm cụ thể nào đó
để xác định sự có mặt của một sinh vật gây bệnh xác định, khi có lý do để
nghi ngờ về sự có mặt của chúng trong nguồn nước. Khi cần kiểm tra thường
kỳ chất lượng nước, người ta sử dụng các sinh vật chỉ thị.
Các sinh vật chỉ thị là các sinh vật mà sự hiện diện của chúng biểu thị

cho thấy nước đang bị ô nhiễm các sinh vật gây bệnh, đồng thời phản ảnh sơ
bộ bản chất và mức độ ô nhiễm. Một sinh vật chỉ thị lý tưởng phải thỏa mãn
các điểm sau:
(1) có thể sử dụng cho tất cả các loại nước,
(2) luôn luôn có mặt khi có mặt sinh vật gây bệnh,
(3) luôn luôn không có mặt khi không có mặt sinh vật gây bệnh,
(4) có thê xác định được dễ dàng thông qua các phép kiếm nghiệm,
không bị ảnh hưởng cản trở do sự có mặt của các sinh vật khác trong nước,
(5) không phải là sinh vật gây bệnh, do đó không có hại cho kiểm
nghiệm viên. Trong thực tế, hầu như không thê tìm được sinh vật chỉ thị nào
hội đủ các điều kiện nêu trên. Hầu hết các sinh vật gây bệnh có trong mặt
nước thường xuất phát tù' nguồn gốc phân người và dộng vật. Do dó, bất kỳ
sinh vật nào có mặt trong đường ruột của người và động vật và thỏa mãn các
điều kiện nêu trên đều có thể dùng làm sinh vật chỉ thị. Tổng coliíòrms (total

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53

17


XửXử
lý chất
hữu
CO'cơ
trong
thải
bằng
công
nghệ
màng

lý chất
hữu
trongnưóc
nước
thải
bằng
công
nghệ
màng
________________GVHD:
TS TS.
Phạm
Xuan
Nui Nủi
________________
______________GVHD:
Phạm
Xuân

Khái quát về chất hữu cơ trong nước thải:

coliíòrms), fecal coliforms, fecal strcptococci, và clostridium períringens,
thường là các sinh vật chỉ thị được dùng để phát hiện sự ô nhiễm phân của
nước.
Trongcủa
số nước
đó, nhóm
Đặc (liêm
thải tổng coliíòrm (total coliíòrm group) bao gồm
Escherichia coli, Enterobacter aerogenes, Citrobacter írucndii,... thường

được sử dụng nhất. Total coliíòrms thường được dùng để đánh giá khá năng
bị ô nhiễm phân của nước uổng. Fecal coliíòrms được dùng để đánh giá các
loại nước sông, suối bị ô nhiễm, nước cổng, nước hồ bơi,... Ở các nước vùng
ôn đới Escherichia coli (E. coli) là loại chiếm ưu thế trong đường ruột người,
trong lúc đó ở các nước vùng nhiệt đới E. coli không phải là loại vi khuấn
chủ yếu trong ruột người.
Vì vậy, total coliíòrm là test thường được dùng để phát hiện khả
năng ô nhiễm phân các nguồn nước ở vùng nhiệt đới. Fecal streptococci,
cũng là loại vi khuẩn đường ruột, nhưng có nhiều trong động vật hơn ở
người.
Do đó, tỷ số của Fecal coliíòrms và Fecal streptococci (FC/FS) có thê
Trong
nướchaythải
tồnđộng
tại nhiều
tạp tỷchất
hữu cơ
cho biết nước
đangnước
bị ô thiên
nhiễmnhiên
phân và
người
phân
vật. Khi
số này
lớn hơn hoặc bàng 4,0, nước được xem là bị ô nhiễm phân người. Khi tỷ số
nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, các loại
này nhỏ hơn 0,7, thì nước được xem là bị ô nhiễm phân động vật. Sinh vật
(vi khuẩn)

thịphẩm,....chất
thường đượcthải
xáccủa
địnhngười
bàngvà
2 phương
pháp:
phụ giachỉ
thực
động vật,....
+ Phương
íilter,các
haydạng
cònhòa
gọi tan,
là phương
Các họppháp
chất lọc
hữu màng
cơ có (membrane
thê tồn tại dưới
keo, không

pháptan,bay
MF, kếthơi,
quảkhông
biểu diễn
khuẩn/100
mL),không hủy,...Phần lớn các chất
baybàng

hơi, sốdễviphân
hủy, khó
hữu cơ trong nước đóng vai trò là cơ chất đối với vi sinh vật. Nó tham gia vào
+ dinh
Phương
pháp
MPN
Probable
Number, hay còn gọi là
quá trình
dưỡng
và tạo
năng (Most
lượng cho
vi sinh vật.
phương pháp lên men ống nghiệm, kết quả biểu diễn bàng số MPN/100 mL).
Xác định riêng rẽ từng loại chất hữu cơ là rất khó và tón kém, vì vậy
người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ. Các thông sổ thường được
chọn là: TOC, DOC, COD; BO
Trong nước thải đô thị và một số loại nước thải công nghiệp, các chất
hữu cơ chủ yếu là cacbon hydrat (CHO)
Việc xác định riêng biệt các thành phần hữu cơ riêng biệt là khó

LópLóp
LọcLọc
HoáHoá
DầuDầu
A-K53
A-K53
18 19

chất
hữu
trong
nưóc
thải
bằng
công
nghệ
màng
XửXử
lý lý
chất
hữu
cơCO'
trong
nước
thải
bằng
công
nghệ
màng
GVHD:
TS.
Phạm
Xuan
Nui
______________GVHD:
TS.

Phạm
Xuân
Nủi

VLCác phương pháp xử lỷ nước thải nói chung:

Nhu cầu oxy hóa sinh hóa BOD là lượng oxy yêu cầu đổ vi khuẩn oxi
hóa các chất hũu cơ có trong nước thải. Trong thời gian 5 ngày đầu với 20°c
các viXử
khuẩn
hiếu khí
oxy bao
hóa gồm
các chất
CBOD,
sau đó
lý nước
thảisửlàdụng
một oxy
quá đểtrình
việchữu
kết cơhợp
một hoặc
trongphương
điều kiện
nitrit,
hoạt /động
nhiều
phápdưvậtoxy
lý ,các

hóaloại
họcvi, khuẩn
sinh học
hoặcnitrat
hồn bắt
họpđầu
đê tách
phân để
oxy
hóaô các
họptrong
phầnnước
nitơ thành
hủy
chất
nhiễm
thải. nitrit và nitrat NBOD.
Giữa đại lượng COD, BOD có mối quan hệ với nhau và liên hệ theo
một tỉ lệ phụ thuộc vào loại nước thải, nước nguồn và cả trong quá trình xử
(^Xưđc tháTv^)

lý.

Máy nghiên rác ‘

Song chân rác

******

/Thái cát

Sản phoi cát

Bé lảng cát

Bé lirg cát lần I

#****?-

Còng trinh xữ lý cận
Còng trinh lâm kho cân

Márg trộn
Ghi
chú:
Đữòng rrữdc

Kh'
Bé tiép xúc

i đầxưỊv)
Nứdt thai

Lóp
Lọc
Hoá
Dầu
A-K53
Lóp
Lọc
Hoá

Dầu
A-K53
2120


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui

___________________________________•_____________________________

1. Phương pháp hóa học :
Là phương pháp dùng các chất hóa học để chuyển đối các tính chất
của các chất ô nhiễm thành các chất dễ loại bỏ và tách ra khỏi nước. Phương
pháp này thường có chi phí vận hành cao, hiệu quả loại bó chất ô nhiễm ra
khỏi nước lớn. Trong phương pháp này các hóa chất ( dạng khí, lỏng hoặc rắn )
được bổ sung trực tiếp vào nước thải.
■=> Ta có 4 phương pháp cơ lý - hóa học thường được dùng để xử lý
nước thải:
o Phương pháp lắng và keo tụ
o

Phương

o

Phương

pháp
pháp

hấp

phụ

trung

hòa

o Phương pháp dùng chất oxy hóa
2. Phương pháp sinh học :
Là phương pháp ứng dụng vi sinh vật tham gia vào quá trình làm
sạch nước thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy. Là một cơ thê sống, nên
các vi sinh vật này đòi hỏi phải được cung cấp đầy đủ dường chất cũng như
môi trường sống tốt nhất ( không có chất độc ). Chất thải ( các chất hữu cơ)
được tách ra khỏi nước bằng các phản ứng enzyme trong tế bào vi sinh vật.
Phương pháp này về cơ bản chia làm 2 loại như sau:
o
Phương
pháp
xử
lý
kỵ
khí:
o
Phương
pháp
xử
lý
hiếu
khí:

a. Phương pháp xử lý kỵ khí:
Sử dụng vi sinh vật kỵ khí , thường được áp dụng đối với nước thải
có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan cao. Hoạt động trong môi trường không có
oxy.
Trong quá trình xử lý kỵ khí, hai nhóm vi khuẩn kỵ khí dị dường
tham gia vào 2 giai đoạn phân hủy để phân hủy trên 90% chất hữu cơ trong

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
22


Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
nước thải thành các sản phâm trung gian (thường là các axít hữu cơ và rượu),
sau đó thành mêtan và cacbonic.

V/ khuân mètan
Các axít hừu cơ

So với phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí có các un điểm sau:

+ Tạo ra sản phâm mêtan, có thê dùng làm nhiên liệu
+ Tạo ra ít bùn thải (chỉ bằng 10% so với xử lý hiếu khí).

b. Phương pháp xử lý hiếu khí:
Sử dụng vi sinh vật hiếu khí, thường được áp dụng đối với nước thải
có hàm lượng chất hữu cơ hòa tan thấp. Hoạt động trong môi trường cấp oxy
liên tục.
Trong quá trình xử lý hiếu khí, các vi khuấn hiếu khí dị dưỡng (lấy
cacbon từ các họp chất hữu cơ) oxy hóa khoảng 1 /3 các họp chất hữu cơ tan

hoặc dạng keo trong nước thành các sản phẩm cuối đơn giản (C0 2 + H20) và
chuyển hóa 2/3 lượng chất hữu cơ còn lại thành tế bào vi sinh vật mới, phần

Châthừncơ + 02 -> C02 + H20 + tẻ bào mới
Trong điều kiện hiếu khí, vi khuẩn tự dưỡng (lấy cacbon từ các họp
chất vô cơ) có thê chuyên các họp chất hữu cơ có chứa nitơ thành nitrat qua
các phản ứng sau:

Chất hừu cơ chửa N -> NH3 (phàn hủy)
NH3 + 02

!

Vi khuân
Vi khuân
rũtrat Tìitrat
hóa y hóa
NO

—

Nitrat hóa

Niĩrat hóa

> NO3"

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
23

Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
Nitrat tạo thành không thê chuyên hóa thành dạng khác, trừ khi môi
trường chuyên sang điều kiện kỵ khí (chỉ có oxy liên kết trong hệ), lúc này vi
khuân dị duỡng sẽ chuyên NO3- tạo thành N2:

NO3-

> NO,- N2 (đề niti-at hóa)

r>*>>«*>

Cũng trong điều kiện kỵ khí, SO42 bị khử thành khí H2S có mùi thối:
gQ 2-

Vi khuân khu sioìfat ^

Sàng lọc Sơ bộ, , ,

3.

£

,

Phương pháp xử lý cặn :
Là xử lý các chất thải tạo thành trong quá trình xử lý cơ
học,

hóa

học,

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
24


r

-\

Xử lý chât hữu CO' trong nưóc thải băng công nghệ màng
GVHDĩ TS. Phạm Xuan Nui

________________________________•____________________________

4.

Phương pháp khử trùng :
Khử trùng trước khi xả ra nguồn (trạm trộn Clor, máng trộn , bể tiếp

xúc

V.

Các

phương

pháp

xử

lý

chất

hữu

cơ

trong

nước thải:
Trên thế giới, có nhiều giải pháp xử lý chất hừu cơ trong nguồn nước
như: keo tụ tăng cường, tuyển nổi, lọc tăng cường, lọc màng, ozon hóa, brom
hóa, vv... Phổ biến nhất vẫn là công nghệ hấp phụ bằng than hoạt tính, hay,
gần đây, là hấp phụ tăng cường bằng than hoạt tính kết hợp với ozon hóa
trước đó (quá trình hấp phụ + lọc sinh học BAC).
Trong điều kiện Việt Nam, hầu hết các nhà máy nước với nguồn
nước mặt áp dụng công nghệ xử lý truyền thống: keo tụ - lắng - lọc - khử
trùng.
Để tránh việc đầu tư xây mới một nhà máy nước với công nghệ hiện
đại, giải pháp cải tạo, nâng cao chất lượng xử lý của các nhà máy nước, sử
dụng chất hấp phụ là than hoạt tính trên cơ sở dây chuyền công nghệ và các
công trình xử lý nước hiện có là một hướng đi khả thi.
Than hoạt tính là chất hấp phụ phổ biến, đã được áp dụng lâu đời
trong xử lý nước để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu Cơ tự nhiên (NOMs), các
chất ô nhiễm vô Cơ, các chất hữu cơ tổng hợp khó phân hủy như phenols,

thuốc trù’ sâu, chất tẩy rửa,...
Than hoạt tính được chế tạo từ nhiều nguồn vật liệu như gỗ, gáo
dừa, nhựa than đá, ... Những nguyên liệu này được hóa than từ từ ở nhiệt độ
cao trong chân không, sau đó được hoạt hóa ở nhiệt độ 700-1 200°c (tùy
thuộc vào vật liệu) trong điều kiện không có oxy. Quá trình này tạo nên loại
vật liệu hấp phụ xốp, với rất nhiều lỗ, hang nhỏ li ti, bề mặt gồ ghề, với diện
tích bề mặt tiếp xúc lớn, có tác dụng hấp phụ và giữ các tạp chất trong nước.

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
25


Xử lý chất hữu CO' trong nưóc thải bằng công nghệ màng
________________GVHD: TS Phạm Xuan Nui
Than hoạt tính lọc nước nhờ hai cơ chế chính: (1) lọc cơ học, giữ lại
các hạt cặn trong những lồ rồng nhỏ; (2) hấp phụ các tạp chất hòa tan trong
nước bằng cơ chế hấp phụ bề mặt hoặc trao đổi ion. Sau một thời gian sử
dụng (thời gian này tùy thuộc vào loại và lượng chất ô nhiễm), than hoạt tính
được hoàn nguyên bàng nhiệt hay hóa chất (quá trình oxy hóa hay điện hóa).
Than hoạt tính xử lý nước gồm hai dạng chính: than hoạt tính dạng
bột (PAC) và than hoạt tính dạng hạt (GAC):
+ Than hoạt tính dạng bột (PAC) được đưa vào nước trong quá trình
keo trụi - lắng. Trong quá trình keo tụ, thường kết họp với hóa chất keo tụ
(phèn), bông cặn PAC được hình thành, tiếp xúc và hấp phụ các chất ô nhiễm
hữu cơ trong nước, sau đó các bông keo tụ được loại bỏ ra khỏi nước nhờ quá
trình lắng cặn và lọc. Hạn chế của phương pháp này là đổi với nguồn nước bị
ô nhiễm hữu cơ cao, lượng PAC cần cho vào nước lớn, tốn kém, và nếu sử
dụng biện pháp này thường xuyên sẽ tạo ra lượng cặn lắng lớn. Do đó,
phương pháp này chỉ nên áp dụng trong trường hợp khẩn cấp, khi lượng chất
ô nhiễm hữu cơ trong nước nguồn tăng đột biến, như là quá trình xử lý sơ bộ.

+ Than hoạt tính dạng hạt (GAC) được sử dụng rộng rãi như một
loại vật liệu lọc. Có thể sử dụng GAC trong bề lọc riêng biệt, đặt sau bể lọc
cát thông thường, đổ loại bỏ các chất hữu cơ còn lại trong nước sau bề lọc
cát. Thời gian sử dụng của cột lọc GAC phụ thuộc vào loại và lượng chất ô
nhiễm trong nước. Thông thường, tuổi thọ GAC dùng để xử lý các sản phẩm
phụ của Clo hóa (THMs và HAAs) khoảng 6 - 1 2 tháng, đê xử lý thuốc trừ
sâu, các chất hừu cơ tổng hợp khoảng 1 - 2 năm, để xử lý mùi và vị (từ các
gốc aldehytes, phenols, ...) khoảng 2-5 năm.
Công nghệ xử lý nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ
sinh học và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý triệt
dể, hơn hẳn những biện pháp xử lý hóa lý khác.
Xử lý nước thải bàng công nghệ sinh học đáp ứng mục đích đưa dòng
thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân
Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53

26


Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
hủy theo chu trình sinh học tự nhiên. Kết quả của quá trình xử lý là các chất
thải được chuyến hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch (đủ tiêu chuẩn).
Trong quá trình xử lý này, con người không tác động trực tiếp các
biện pháp lý hóa vào quy trình khép kín, do đó lượng nước thải sau khi xử lý
được đưa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đôi thành phần tính chất.

■=> Từ khi phương pháp màng vỉ sính được chú ý tới là một trong các
biện pháp sinh học để xử lý nước thải, đã có nhiều nguyên cứu về cấu trúc
của màng vi sinh vật. Theo thời gian và sự phát triển của công cụ nghiên cúu,
cấu trúc của màng vi sinh vật ngày càng được sáng tỏ và là cơ sở để mô hình

hóa những quá trình sinh học xảy ra bên trong màng.

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
27


M

Màng vi sinh

Cliắt lò 11 ổ

Khí ►

Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi

VI. Công nghệ màng xử lý chất hữu cơ trong
nước thải:
Màng sinh học là tập họp vi sinh vật ( hiếu khí, kỵ khí và hiếu khí tùy
tiện) phát triên và gắn với các chất mang.
1. Cấu tạo màng vi sinh vật
Màng vi sinh vật có cấu trúc rất phức tạp, cả về cấu trúc vật lý và vi
sinh. Cấu trúc cơ bản của màng vi sinh vật gồm:
+ Vật liệu đệm (đá, sỏi, chất dẻo, than... với nhiều kích cỡ khác
nhau) có bề mặt rắn làm môi truờng dính bám cho vi sinh vật.
+Lớp màng vi sinh vật phát triển dính bám trên bề mặt vật liệu đệm.
Lóp màng vi sinh (microbial films) được chia thành hai lớp: lóp màng nền

vât

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
28


Xử lý chất hữu cơ trong nước thải bằng công nghệ màng
______________GVHD: TS. Phạm Xuân Nủi
Lớp màng vsv còn có thê chia thành hai lớp: lớp màng kị khí bên
trong và lớp màng hiếu khí ở bên ngoài

2. Nguyên lỷ ỉ
Các vi sinh vật chịu trách nhiệm phân hủy các chất hữu cơ phát triển
thành màng (biotĩlm) dính bám hay gắn kết vào các vật liệu trơ nhu đá, xỉ,
sành, sứ, nhựa...

o>
-mICliiiêcli tán

Vùnỉ
kỵ khí
Vùng
hiếu
khí tùy
tiện
Vùng
hiêu
khí

NH3
PƠ4

H2S -+- 202 —> H2SO4
Tế bào 111<3Ì

Xê' bào chết

Bùn đáv

/______
Cliât iittvi ccỉ

Acicỉ hiíti cd.
ntơu

lá—ếmÊầmầầ

}

co2 -+- NHạ H- II2S -4- CII4

Lóp Lọc Hoá Dầu A-K53
29