Nghiên cứu xử lý nước thải chứa kim loại nặng (cr, ni) bằng mùn cưa kết hợp với hệ thống đất ngập nước nhân tạo

L I CAM OAN
Tên tôi là: Ch Th Thùy Linh

Mã s h c viên: 138440301020

L p: 21KHMT21
Chuyên ngành: Khoa h c Môi tr

ng

Mã s : 60520320

Khóa h c: 21 đ t 2
Tôi xin cam đoan quy n lu n v n đ

c chính tôi th c hi n d

is h

ng

d n c a TS. Bùi Th Kim Anh và PGS.TS. Bùi Qu c L p v i đ tài nghiên c u
trong lu n v n “Nghiên c u x lý n

c th i ch a kim lo i n ng (Cr, Ni) b ng mùn

c a k t h p v i h th ng đ t ng p n

c nhân t o”.

ây là đ tài nghiên c u m i, không trùng l p v i các đ tài lu n v n nào

tr

c đây, do đó không có s sao chép c a b t kì lu n v n nào. N i dung c a lu n

v nđ

c th hi n theo đúng quy đ nh, các ngu n tài li u, t li u nghiên c u và s

d ng trong lu n v n đ u đ

c trích d n ngu n.

N u x y ra v n đ gì v i nôi dung lu n v n này, tôi xin ch u hoàn toàn trách
nhi m theo quy đ nh./.
NG

I VI T CAM OAN


L IC M

N

L i đ u tiên c a lu n v n này tôi xin chân thành c m n TS. Bùi Th Kim
Anh, phòng Th y sinh h c Môi tr

ng, Vi n Công ngh Môi tr

PGS.TS Bùi Qu c L p, b môn Khoa h c Môi tr
L i. Th y Cô đã t n tình h

ng, tr

ng

ng và

i h c Th y

ng d n và giúp đ tôi trong su t quá trình th c

hi n lu n v n.
Tôi c ng xin chân thành c m n các anh ch phòng Th y sinh h c Môi
tr

ng, Vi n Công ngh Môi tr

ng, đã nhi t tình ch b o và t o m i đi u

ki n cho tôi trong su t quá trình làm lu n v n.
Dù đã có nhi u c g ng, song do n ng l c còn h n ch nên trong lu n v n
này c a tôi ch c ch n không th tránh kh i thi u sót. Tôi mong nh n đ
ki n đóng góp c a các Th y Cô và các b n đ lu n v n này đ

c hoàn ch nh

h n.
Tôi xin chân thành c m n!
Hà N i, ngày 01 tháng 06 n m 2015
H c viên cao h c

Ch Th Thùy Linh

cý


M CL C
M

U .....................................................................................................................2

DANH M C HÌNH ....................................................................................................3
DANH M C B NG ...................................................................................................4
CH

NG 1: T NG QUAN CÁC V N

NGHIÊN C U ...................................4

1.1. T ng quan v kim lo i n ng .................................................................................4
1.1.1. Ngu n g c phát sinh kim lo i n ng và nh h
tr

ng c a nó đ i v i môi

ng ................................................................................................................4

1.1.2. Các ph

ng pháp x lý ô nhi m kim lo i n ng ....................................11

1.2. Khái quát v s d ng mùn c a trong x lý n

c th i ch a kim lo i n ng ........17

1.2.1. Quá trình th y phân mùn c a ................................................................18
1.2.2. Tình hình s d ng các h p ch t h u c khác nhau đ làm ngu n
Cacbon và ch t kh trong x lý n

c th i ch a KLN và giàu sunfat...............20

1.2.3. S d ng mùn c a nh ch t h p ph sinh h c đ x lý n
1.3. Tình hình nghiên c u

n

c ................21

c ngoài ...................................................................22

1.3.1. S d ng mùn c a đ x lý KLN .............................................................22
1.3.2. S d ng công ngh đ t ng p n
1.4. Tình hình nghiên c u

c nhân t o (Constructed wetland) ......24

Vi t Nam .....................................................................25

1.4.1. S d ng mùn c a đ x lý KLN ...........................................................25
1.4.2. Tình hình s d ng công ngh đ t ng p n

CH

NG 2: V T LI U VÀ PH

c nhân t o đ x lý KLN ..26

NG PHÁP NGHIÊN C U ............................28

2.1. V t li u nghiên c u ............................................................................................28
2.1.1. Mùn c a ..................................................................................................28
2.1.2. Th c v t th y sinh: Cây S y ...................................................................28
2.1.3. á, cát, s i… ...........................................................................................29
2.2.

a đi m nghiên c u ..........................................................................................29

2.3. Ph

ng pháp nghiên c u....................................................................................29

2.3.1. Ph

ng pháp đi u tra, kh o sát ...............................................................29

2.3.2. Nghiên c u k th a các tài li u liên quan ...............................................30


2.3.3. Ph

ng pháp phân tích đánh giá trong phòng thí nghi m. .....................30

2.3.4. S d ng các ph

ng pháp b trí thí nghi m logic đ đánh giá nh h

ng

c a các y u t liên quan đ n hi u qu x lý kim lo i n ng. .............................31
2.3.5. Thi t k h modul x lý và xác đ nh các thông s công ngh c a quy
trình ...................................................................................................................33
CH

NG 3: K T QU VÀ TH O LU N ............................................................40

3.1. Hàm l

ng KLN trong n

c th i t i làng ngh c kim khí Phùng Xá, Th ch

Th t, Hà N i. .............................................................................................................40
3.2. K t qu nghiên c u quá trình th y phân c a mùn c a trong PTN.....................41
3.2.1 S bi n đ ng c a COD trong môi tr
3.2.2 Hàm l

ng r

ng ................................................38

u etylic, methanol, axetic axit theo th i gian thí nghi m 39

3.3. Kh n ng x lý ô nhi m Cr, Ni trong n

c c a mùn c a

quy mô PTN. ........40

3.3.1. Thí nghi m so sánh hi u qu x lý c a đá vôi, mùn c a và h n h p đá
vôi mùn c a .......................................................................................................40
3.3.2. ánh giá kh n ng x lý h n h p Cr, Ni c a đá vôi và mùn c a theo th i
gian thí nghi m. .................................................................................................45
3.3.3. Xác đ nh li u l

ng mùn c a trong h x lý ..........................................50

3.4. Quy trình công ngh x lý n
th c v t th y sinh

c th i ch a Cr, Ni b ng mùn c a ph i h p v i

qui mô pilot. .............................................................................53

3.4.1. Nhu c u oxi hóa h c (COD – Chemical Oxygen Demand) ....................53
3.4.2. Hi u qu lo i b SO 4 2- ............................................................................55
3.4.3. Hi u qu lo i b Cr6+ ..............................................................................57
3.4.4. Hi u qu x lý Cr3+ .................................................................................59
3.4.5. Hi u qu lo i b Ni2+ ..............................................................................61
K T LU N ...............................................................................................................63
TÀI LI U THAM KH O .........................................................................................69

DANH M C HÌNH
Hình 1.1: S đ dây chuy n công ngh m đi n

6

Hình 1.2: Thành ph n c a g

17

Hình1.3: Công th c hóa h c c a xelulô

18

Hình 1.4: Tác d ng c a t ng enzym trong xenlulô

18

Hình 1.5: Quá trình th y phân xenlulô

19

Hình 1.6 N

24

c th i ADM tr

c x lý (n m 1995) và sau x lý

Hình 2.1: Cây s y (Phragmites australis)

28

Hình 2.2: Hình nh nguyên li u đ u vào

31

Hình 2.3: S đ h th ng k t h p đá vôi và mùn c a

34

Hình 3.1: Hình nh mùn c a tr

38

c và sau 2 tháng th y phân

Hình 3.2:
th th hi n s bi n đ ng COD trong quá trình phân h y xenlulô trong
các thí nghi m.
39
Hình 3.4: Hi u su t x lý Cr3+
gian thí nghi m

n ng đ 20 mg/l (CT1) và 35 mg/l (CT2) theo th i
42

Hình 3.5: Hi u su t x lý Ni2+
gian thí nghi m

n ng đ 20mg/l (CT1) và 35mg/l (CT2) theo th i
43

Hình 3.6: Hi u su t x lý Cr6+,Cr3+, Ni theo n ng đ và th i gian thí nghi m t 0.5
đ n 8h
48
Hình 3.7: Hi u su t x lý Cr6+,Cr3+, Ni theo n ng đ và th i gian thí nghi m t 10h
đ n 72h
49
Hình 3.8: Hi u su t x lý Cr6+ , Cr3+, Ni2+ theo li u l
Hình 3.9: Hàm l

ng mùn c a

ng COD bi n đ ng theo th i gian t i các ch ng c a b x lý

51
53

Hình 3.10: Hàm l

ng sunfat bi n đ ng theo th i gian c a h th ng x lý

Hình 3.11: Hàm l

ng Cr6+ bi n đ ng theo th i gian t i các ch ng c a b x lý 58

Hình 3.12: Hàm l

ng c a Cr3+ bi n đ ng theo th i gian t i các ch ng

60

Hình 3.13: Hàm l

ng c a Ni2+ bi n đ ng theo th i gian t i các ch ng

62

55


DANH M C B NG
B ng 1.1 Kh kim lo i n ng trong b v i bùn ho t tính

13

B ng 3.1 K t qu kh o sát n

36

c th i làng ngh Phùng Xá

B ng 3.2 K t qu phân tích s n ph m c a quá trình trao đ i ch t

40

B ng 3.3 Hi u qu lo i b h n h p Cr, Ni theo th i gian thí nghi m

45

B ng 3.4 Kh n ng lo i b Cr, Ni c a h n h p đá vôi mùn c a theo các li u l
mùn c a.

ng
51


1

M

U

1. Tính c p thi t c a đ tài
Ô nhi m kim lo i n ng (KLN) trong đ t và n
đ i v i nhi u n

c trên th gi i c ng nh

c đang là v n đ tr m tr ng

Vi t Nam. i u này đã và đang thu hút

s quan tâm đ c bi t c a các nhà khoa h c do đây là lo i ô nhi m r t ph c t p, ngày
càng ph bi n và ti m n nhi u nguy c đ i v i s s ng c a sinh v t nói chung và
c a con ng

i nói riêng. T i Vi t Nam, n

c th i c a m t s ngành công nghi p

nh m đi n, luy n kim, s n, khai thác ch bi n crôm, thu c da, khai thác m …
ch a nhi u kim lo i n ng gây ô nhi m môi tr
làng ngh kim c khí ch a hàm l

ng.

c bi t, n

ng KLN, sulfat, nitrat, amoni…r t cao. C n

có kho ng 1450 làng ngh thì 100% các làng ngh đ
môi tr
l

ng. Các làng ngh s d ng l

ng n

c th i c a m t s
c

c đi u tra đ u gây ô nhi m

ng l n hoá ch t và th i ra môi tr

ng kh i

c th i không nh có đ đ c h i cao, ch a nhi u kim lo i n ng nh : Fe,

Cr, Ni, Zn, CN. C th , m i ngày làng ngh c kim khí Phùng Xá, Th ch Th t, Hà
N i

c tính th i ra kho ng 5000m3 n

hàm l

c th i các lo i. Các lo i n

ng Cr, Ni, Pb, Cd, COD, sulfat, nitrate, amoni v
Hi n có nhi u ph

ng pháp đ

ph

t TCCP nhi u l n [6].

c áp d ng đ x lý n

nh hóa h c, hóa lý và sinh h c. M c dù x lý n

c th i này có

c th i nhi m KLN

c th i nhi m KLN b ng các

ng pháp hóa h c và hóa lý (k t t a hóa h c, oxy hóa-kh , trao đ i ion, keo t

t o bông c n, h p ph , x lý đi n hóa, s d ng màng,…) đ t tiêu chu n môi tr
cho phép nh ng các ph

ng

ng pháp này đ u có chi phí x lý cao do s d ng hóa ch t,

v t li u đ t ti n, đ ng th i t o ra l

ng c n l n t k t t a kim lo i và hóa ch t t n

d gây ô nhi m th c p cho môi tr

ng. Trong n

hàm l
trong n

ng KLN cao còn có các h p ch t h u c , các ion sulfat, nitrate, amoni,…l n
c và ph

ng pháp hóa lý khó lo i b t p ch t này. Các ph

h c phù h p đ x lý kim lo i trong các ngu n n
c a ph

c th i c a các c s trên ngoài

ng pháp đ t cao khi trong n

ng pháp hoá

c th i công nghi p vì hi u qu

c có n ng đ cao c a kim lo i c n x lý. Tuy

nhiên, trong th c t v n còn nh ng t n t i khi s d ng các ph

ng pháp này. ó là,

do thành ph n ô nhi m c a các dòng th i r t ph c t p, t n t i nhi u y u t c n tr ,


2
nên hi u qu x lý không tri t đ . Do v y, trong th c t , sau khi x lý b ng các bi n
pháp hóa h c l i ph i c n đ n các bi n pháp x lý b sung nh m lo i b n t l
kim lo i v n còn d l i trong n
n

ng

c sau x lý. Do n ng đ d c a kim lo i trong

c là r t nh nên vi c lo i b n t là vô cùng khó kh n. Các ph

ng pháp hóa h c

không còn tác d ng trong khi các bi n pháp sinh h c có th mang l i hi u qu .

S d ng ph

ng pháp sinh h c (s d ng th c v t th y sinh, v t li u h p ph

sinh h c và vi sinh v t đ c hi u) đ x lý ô nhi m KLN có nhi u u đi m nh d
ng d ng, chi phí th p và thân thi n v i môi tr
nhi u n
nh

ng. Ph

c quan tâm nghiên c u và ng d ng trong x lý n

Nh t B n,

ng pháp này đã đ

c th i ô nhi m KLN

c, Thái Lan, Trung Qu c,... Trong nghiên c u này, mùn c a t

các quá trình ch bi n g s đ
hóa sinh h c KLN trong n

c s d ng v i c hai m c đích là h p ph và chuy n

c th i.

Chính vì v y, em l a ch n đ tài “Nghiên c u x lý n

c th i ch a kim

lo i n ng (Cr, Ni) b ng mùn c a k t h p v i h th ng đ t ng p n
đ nghiên c u trong lu n v n th c s c a mình, đây là m t đ i t

c nhân t o”

ng nghiên c u r t

Vi t Nam và trên th gi i. Có th k t h p mùn c a v i h th ng đ t ng p

m i
n

c

c nhân t o đ làm t ng hi u qu x lý kim lo i n ng có trong n

c th i.

2. M c đích c a đ tài
-

ánh giá hi n tr ng ô nhi m Cr, Ni,... trong n

c th i c a làng ngh c kim khí

Phùng Xá, Th ch Th t, Hà N i.
-

Nghiên c u quy trình công ngh x lý n

c th i ch a Cr, Ni b ng mùn c a ph i

h p v i th c v t th y sinh.
3. Các ti p c n và ph
-

Ph

ng pháp nghiên c u

ng pháp đi u tra kh o sát: Th c hi n vi c đi u tra, kh o sát ngu n th i gây

ô nhi m Cr, Ni,... c a làng ngh c kim khí Phùng Xá, Th ch Th t, Hà N i.
-

Ph

ng pháp t ng h p và k th a: Nghiên c u k th a các tài li u liên quan đ n

mùn c a và th c v t dùng đ x lý ô nhi m KLN.
-

Ph

ng pháp phân tích và đánh giá s li u:

ánh giá hàm l

ph

ng pháp quang ph h p th nguyên t và đo quang. Phân tích đánh giá m t

ng KLN b ng


3
s các ch tiêu COD, H 2 S, m t s ch t h u c hòa tan trong n
-

ph

ng pháp phân tích thông d ng hi n hành.

Ph

ng pháp th c nghi m khoa h c: S d ng các ph

logic đ đánh giá nh h
lo i n ng. Các ph

c... theo các

ng pháp b trí thí nghi m

ng c a các y u t liên quan đ n hi u qu x lý kim

ng pháp xác đ nh m t s thông s công ngh c a quy trình

(t c đ dòng ch y, th i gian l u, hi u su t x lý, các thông s thi t k b x lý...).
-

Ph

ng pháp l y ý ki n chuyên gia: xin ý ki n đóng góp t các th y cô, nh ng

ng

i có liên quan và hi u bi t v l nh v c nghiên c u.

4. K t qu d ki n đ t đ
-

c

ánh giá v hi n tr ng ô nhi m Cr, Ni... trong n

c th i t i làng ngh c kim

khí Phùng Xá, Th ch Th t, Hà N i.
-

Báo cáo phân tích k t qu nghiên c u v quá trình th y phân c a mùn c a trong
phòng thí nghi m qua t ng ngu n vi sinh v t s d ng.

-

ánh giá hàm l

ng Cr, Ni và mùn c a ban đ u lên hi u qu x lý ô nhi m

quy mô phòng thí nghi m.
-

Xây d ng đ

c quy trình công ngh x lý n

c th i ch a Cr, Ni b ng mùn c a

ph i h p v i th c v t th y sinh. ánh giá hi u qu x lý KLN c a quy trình.


4

CH
1.1.

NG 1: T NG QUAN CÁC V N

NGHIÊN C U

T ng quan v kim lo i n ng

1.1.1. Ngu n g c phát sinh kim lo i n ng và nh h
tr ng

ng c a nó đ i v i môi

a. Ngu n g c phát sinh kim lo i n ng
Kim lo i n ng trong môi tr

ng đ

c t o ra t hai ngu n ch y u là ngu n t

nhiên (các ho t đ ng c a núi l a, l ng đ ng t khí quy n, s phong hóa c a đá m
và khoáng v t,…) và ngu n nhân t o (ho t đ ng nông nghi p, công nghi p, khai
khoáng, giao thông…). Con ng
lo i n ng trong môi tr

i là nguyên nhân ch y u làm t ng hàm l

ng do quá trình phát th i n

c th i đ c h i không x lý

ho c x lý không đ t yêu c u. M t s n i ô nhi m KLN th
v cn

ng kim

ng g p là

các l u

c g n các khu công nghi p, làng ngh và khu v c khai thác khoáng s n.

 Khu công nghi p:

Các quá trình s n xu t công nghi p, quá trình khai khoáng, quá trình tinh ch
qu ng, kim lo i, s n xu t kim lo i thành ph m... là các ngu n chính gây ô nhi m
kim lo i n ng trong môi tr
đ

ng n

c. Thêm vào đó, các h p ch t c a kim lo i n ng

c s d ng r ng rãi trong các ngành công nghi p khác nh thu c da, cao su, d t,

gi y, luy n kim, m đi n,... c ng là ngu n đáng k gây ô nhi m kim lo i n ng.
• Ngu n phát sinh Crôm:
Crôm nói chung đ
crôm s n xu t đ

c bi t đ n trong các s n ph m m crôm. H u h t, các qu ng

c s d ng trong s n xu t thép không r . Tuy nhiên, crôm kim lo i

là ch t không đ c h i, ch các h p ch t c a crôm d
đ c tính. Trong môi tr

ng n

Trong đó, Cr6+ xu t hi n trong n

c, crôm ch y u xu t hi n d
c th i d

Cr 2 O 7 2- (pH≤ 7). Các h p ch t c a crôm đ
n mòn. Chúng đ

ch n s
-

i d ng ion Cr3+, Cr6+ m i có
i d ng Cr3+, Cr6+.

i d ng các h p ch t CrO 4 2- (pH >7) và
c thêm vào n

c làm l nh đ ng n

c s d ng trong các quá trình s n xu t nh :

T o màu, nhu m
i n c c nhôm và các quá trình m kim lo i và m đi n khác
Trong các ngành công nghi p hóa ch t


5
Trong các ngành công nghi p thì ngành s n xu t ôtô c n nhi u các s n ph m m
crôm nh t. Ngu n g c chính gây ô nhi m crôm trong môi tr
h p ch t crôm đ

ng là vi c th i các

c s d ng trong quá trình m .

Cr3+ xu t hi n trong n

c th i ph n l n là do quá trình kh Cr6+ trong n

công nghi p. Tuy nhiên, trong các n

c th i

c th i m v n có ch a Cr3+ k c khi ch a

kh .
• Ngu n phát sinh Niken:
N

c th i ch a niken ch y u có ngu n g c t n

nghi p m đi n niken th

ng t n t i ch y u d

c th i m đi n, trong công

i d ng mu i niken sunfat, clorua,

hay citrat. Ngoài ra Niken còn có trong m t s các ngành công nghi p sau:
-

Công nghi p s n xu t pin, c quy

-

Công nghi p luy n kim

-

Công nghi p d u m và các s n ph m t d u m

c bi t, trong các công nghi p s n xu t h p kim có ch a niken, theo th ng kê trên
th gi i thì có t i 75% niken đ

c s n xu t là t các s n ph m h p kim nh h p

kim thép, h p kim đ ng - niken, niken kim lo i và các h p kim khác.
 Khu v c khai thác khoáng s n
N

c th i t các khu m khai thác và ch bi n khoáng s n th

ng có kh i l

l n, ch a nhi u ch t ô nhi m nh As, NH 4 +, Pb, Fe, Cr, Zn, NO 3 -, Mn,.... N
này th
tr

ng không đ

ng đ t, n

c x lý, x th ng ra môi tr

c m t và n

Các ngu n gây ô nhi m n
-N

c th i m (n

ng

c th i

ng nên đã tác đ ng x u t i môi

c ng m.
c t các ho t đ ng khai thác khoáng s n th

ng là:

c ng m vào m trong quá trình khai thác).

- Các khu v c bãi th i và bãi chôn l p ch t th i.
- Các dòng ch y mang theo ch t b n t các tuy n đ

ng v n t i.

- Quá trình tuy n khoáng.
-N

c ch y tràn t các vùng khai thác và các công tr

Tính đ c c a các kim lo i n ng trong n

ng.

c không ch ph thu c vào n ng đ

kim lo i mà còn ph thu c vào các nhân t khác nh pH, đ c ng c a n

c, s linh


6
đ ng c a kim lo i, d ng t n t i c a kim lo i… S ô nhi m kim lo i n ng trong
n

c th

ng g n li n v i dòng th i axit m . N ng đ c a các kim lo i n ng trong

n

c th i trên có hàm l

ng cao.

 Các làng ngh tái ch kim lo i:
tài nghiên c u này ch y u t p trung vào ô nhi m kim lo i n ng t n
c a các làng ngh c kim khí.

c th i

tìm hi u v ngu n phát sinh kim lo i n ng, s đ

dây chuy n công ngh c a công ngh xi m , m t trong nh ng ho t đ ng chính gây
ra ô nhi m kim lo i n ng

làng ngh c kim khí là m t nghiên c u c n thi t:

Hình 1.1 S đ dây chuy n công ngh m đi n
Nguyên li u đ u vào:
Kim lo i t chi ti t máy móc, v t d ng gia đình, lon n

c ng t, lon bia, s t v n,

s t thép ph li u, đ ng, pin c quy, lò xo, ng b , v thùng s n, h p hóa ch t, máy
móc c , s t g …


7
Nhiên li u s d ng:
Nhiên li u chính đ

c s d ng là than và th

d u FO. Trong đó, than là nhiên li u đ

ng là than có ch t l

ng th p, c i,

c s d ng nhi u nh t.

Ngoài ra, quá trình làm s ch s n ph m b ng hóa h c và đi n hóa còn s d ng
m t s hóa ch t nh H 2 SO 4 , HCl, NaOH… hay CN- trong quá trình m .
 Nh n xét: D a theo quy trình trên, ta nh n th y đ c tr ng c a n
m là ch a hàm l

c th i ngành

ng cao các KLN nh Cr, Ni, Zn, Cu…tùy theo t ng v t li u

m .
nh h

b.

 nh h

ng c a kim lo i n ng đ n môi tr
ng đ n môi tr

nh h

-

ng

ng:

ng đ n h sinh thái: Các thành ph n kim lo i n ng nh h

t i quá trình sinh tr

ng phát tri n c a ng

ng r t l n

i, đ ng v t và th c v t. V i n ng đ

KLN đ l n, sinh v t có th b ch t ho c b thoái hoá, v i n ng đ nh có th gây
ng đ c mãn tính ho c tích t sinh h c.
nh h

-

ng tr c ti p đ i v i cá và th c n, đ u đ c các sinh v t làm m t các

ngu n phù du đ nuôi cá, gây b nh cho cá và bi n đ i các tính ch t hoá lý c a
n

c. Khi phân tích thành ph n c th c a sinh v t có ti p xúc v i n

kim lo i n ng, các nhà khoa h c đã kh ng đ nh hàm l
n ng trong n
-

nh h

c th i m đi n đã nh h

ng cao c a các kim lo i

ng x u t i c h sinh thái.

ng t i h th ng c ng thoát n

công nghi p có tính axit n mòn các đ

c th i ch a

c, n

c ng m, n

c m t. N

c th i

ng ng d n b ng kim lo i, bê tông. M t

khác, do các quá trình xà phòng hoá t o thành váng ng n c a quá trình thoát n
làm gi m s thâm nh p c a oxi không khí vào n

c,

c th i, c n tr quá trình t làm

s ch. Các ion kim lo i n ng khi thâm nh p vào bùn trong các m

ng thoát n

c

còn c ch ho t đ ng c a các vi sinh v t k khí làm m t kh n ng ho t hoá c a
bùn.
- Ô nhi m n
tràn c a n

c ng m và n

c b m t có th x y ra do quá trình ng m và ch y

c th i m đi n. Ngoài ra, nó còn nh h

ng t i ch t l

ng s n su t


8
nh : làm gi m n ng su t nuôi tr ng, làm h ng đ t, gi m ch t l

ng s n ph m,

bi n đ i đ n h sinh v t, t ng m m b nh [7, 21].
 nh h

ng đ n s c kh e con ng

i:

Các ion kim lo i n ng Pt, Cu, Cr, Ni... có th gây b nh viêm loét d dày, viêm
đ

ng hô h p, b nh ezima, ung th ...
Có 4 lo i b nh có t l m c cao t i nhóm làng ngh c kim khí, tái ch kim lo i

là b nh ph i thông th

ng, b nh tiêu hóa, b nh v m t và ph khoa, b nh ung th

ph i (0,35÷1%) và lao ph i (0,4÷0,6%). T i 7 đi m nghiên c u, các nhà khoa h c
cho th y đ u xu t hi n các tr
nh t là

làng ngh Vân Chàng và T ng Xá (Nam

xúc tr c ti p khi làm vi c, ng
th i, n
Ng

ng h p ung th ph i, t l m c ung th và ch t cao
nh). Ng

i lao đ ng thì ti p

i dân xung quanh thì ch u nh h

ng do khói, khí

c th i phát sinh t các c s .
i dân t i các làng ngh tái ch kim lo i cho bi t, n u r a tay b ng n

c

m a trên mái nhà đ xu ng thì 15 phút sau da s b ph ng r p do axit xút n da và
kim lo i n ng ng m vào. Không khí xung quanh thì ng t ng t và khó th . Khói
xông vào m t gây cay m t, nhi u ng

i ph i đeo kh u trang đi ng do mùi phát ra

t các c s s n xu t.
Không ch có v y, nhi u ph n sinh non ho c con ch t y u, đ c bi t là các ca
đ quái thai có chi u h
c a ng

ng t ng lên trong nh ng n m g n đây. Tu i th trung bình

i dân t i làng ngh c ng th p h n nhi u so v i tu i th trung bình c n

c.

Tr em c ng ch m l n h n so v i n i khác… T nh ng d n ch ng trên có th th y,
s

nh h

ng

ng nghiêm tr ng c a ô nhi m kim lo i n ng t i làng ngh đ n s c kh e

i dân c ng nh v i môi tr

ng t i đ a ph

ng. Chúng ta c n đ a ra bi n pháp

kh c ph c tình tr ng trên, đ m b o s c kh e cho ng

i dân, b o v môi tr

ng,

th c hi n m c tiêu phát tri n b n v ng.
•

nh h

ng c a crôm:

Crôm có s th t 24, thu c phân nhóm ph nhóm VI trong b ng h th ng tu n
hoàn Mendeleev. Crôm là kim lo i n ng màu tr ng b c có ánh xanh, đ c ng r t


9
cao ch u mài mòn t t. Tr ng l

ng nguyên t 52,01. Nhi t đ nóng ch y 1750 ÷

1800oC.

Trong t nhiên crôm có nhi u trong khoáng v t Cromit (FeCrO 3 ), trong m t s
lo i đá xe cpentin (1800mg/kg) đá granit (5mg/l). Trong đ t crôm có hàm l

ng

th p (2 ÷ 6 mg/l).
Trong n

c crôm th

ng

d ng Cr3+ và Cr6+, nh ng Cr3+ th

ng g p h n.

Ngu n g c c a chúng là t ch t th i công nghi p nh : công nghi p m , s n, đ t
nhiên li u hoá th ch, thu c da...V i n ng đ 0,1mg/l crôm đã có tác đ ng x u đ n
các vi sinh v t trong n

c, trong kho ng n ng đ 0,03 ÷ 0,32mg/l chúng kìm hãm

s phát tri n c a t o.
Cr3+ c n thi t cho c th n u thi u nó s không chuy n hoá đ

cđ

ng glucô

và r i lo n m t vài quá trình trao đ i ch t khác. M c đ an toàn ph i dùng t i thi u

là 0,05 ÷ 0,2mg/l.ngày.
Cr6+ có tính đ c cao (h n 100 l n so v i Cr3+). Nguy hi m h n là kh n ng h p
th Cr6+ c a con ng

i c ng t t h n Cr3+. Cr6+ gây đ c cho gan, th n, tim, r i lo n

hô h p. N u nhi m đ c mãn tính có th gây viêm da, loét da. Ng
hít ph i Cr6+ s b ung th .

i v i nh ng ng

i làm vi c trong đi u ki n ph i ti p

xúc v i các h p ch t crôm thì các h p ch t này th
ra b nh viêm da, viêm chàm da d

i hay đ ng v t

ng t đ ng

l p da có th gây

ng ho c n u l p da b rách, x

c s b th m

xung quanh các v t rách đó.
Theo t ch c Y t th gi i (WHO), n ng đ crôm t i đa cho phép trong n
u ng là 0,05mg/l. N ng đ Cr6+ cho phép trong n

c

c th i công nghi p lo i A theo

QCVN 40:2011 là 0,01 – 0,02 mg/l, đ i v i lo i B là 0,04 – 0,05mg/l. V i Cr3+
n ng đ cho phép trong n

c th i công nghi p lo i A theo QCVN 40:2011 là 0,05 –

0,1mg/l; lo i B là 0,5 – 1mg/l [7, 30].
•

nh h

ng c a Niken:

Niken có s th t 28 thu c nhóm VII trong b ng tu n hoàn và có kh i
l

ng nguyên t là 58,7. Niken là kim lo i tr ng, b c, d o, d cán, dát, rèn và đánh

bóng. Tr ng l

ng riêng

20oC là 8,9g/cm3, nhi t đ nóng ch y t 1425 ÷ 1455oC.


10
Niken th

hóa tr II. Trên trái đ t niken n m d

ng t n t i

trong qu ng sunphua đ ng niken. N

b n, t p chung ch y u

i d ng đ ng v

c th i t các khu

công nghi p, các nhà máy luy n kim, m đi n và các khu khai thác m niken đã đ a
vào ngu n n

cm tl

ng niken đáng k . Trong n

trình hoà tan t các thi t b , hàm l
c ng có Ni, l

c sinh ho t (n

c máy) do quá

ng Ni có th đ t 1mg/l. Th c n h ng ngày

ng Ni xâm nh p vào c th t 0,1 ÷ 0,3mg/ngày.

Niken là kim lo i có tính linh đ ng cao trong môi tr

ng n

c, có kh n ng

t o ph c ch t khá b n v i các h p ch t h u c t nhiên ho c t ng h p. Nó đ

c

tích t trong các ch t sa l ng, trong c th th c v t b c cao và m t s lo i th y sinh.
Niken có tính đ c cao v i cá, ph thu c vào ch t l

ng n

30µg/l gây tác h i cho các c th s ng b c th p trong n
i v i gia súc, th c v t, vi sinh v t, Ni đ
còn đ i v i c th ng
Ni nh ng
ki n đ

đó. N ng đ Ni trên

c.

c xem là thành ph n vi l

i đi u đó ch a rõ ràng. nh h

v i Ni là “ch ng ng a Ni”

c

ng ph bi n nh t do ti p xúc

d ng viêm da ch y u x y ra

nh ng ng

i làm m

m c đ nh y c m khác nhau. Ch ng này x y ra r t nhi u trong đi u

m và nhi t đ cao, do da b

m, ch y u

bàn tay và cánh tay. Ng đ c Ni

do hô h p gây khó ch u, bu n nôn, đau đ u n u kéo dài nh h
kinh trung

ng đ n ph i h th n

ng, gan và th n [7].

H p ch t Ni th c s nguy hi m là Cacbonyl Niken (Ni(CO) 4 ) đ
v is l

ng,

c s n sinh

ng l n trong quá trình tinh luy n Ni. Cacbonyl Niken là ch t l ng n ng,

không màu, d th ng hoa

nhi t đ th

ng. Nghiên c u cho bi t s l ng đ ng

Cacbonyl Niken trong đi u ki n m c a d ch ph i đã gây kích ng xung huy t và
ph i. Gi i h n ng

phù n
0,001ppm.

ng đ c trong không khí c a Cacbonyl Niken là

ó là n ng đ bình quân t i đa mà ng

i công nhân có th ti p xúc qua

8 gi làm vi c mà không t n h i t i s c kh e.
N ng đ Ni cho phép trong n

c u ng đ

QCVN 40:2011 n ng đ Ni cho phép v i n

0,1mg/l [9, 30].

c WHO quy đ nh là 20µg/l. Theo
c th i công nghi p lo i A và B là


11
1.1.2. Các ph
a. Ph
Ph

ng pháp x lý ô nhi m kim lo i n ng

ng pháp hoá, lý h c

ng pháp hóa - lý h c bao g m: trao đ i ion, th m th u ng

c, k t t a, trung

hòa, keo t t o bông c n, x lý đi n hóa, s d ng màng…Trong đó, ph
trung hòa và k t t a th
ch a đ

ng đ

c ng d ng th c t còn m t s ph

m i ch nghiên c u
N

ng pháp này

quy mô phòng thí nghi m.

ng pháp trung hòa
c th i s n xu t c a nhi u làng ngh c kim khí có ch a axit ho c ki m.

ng n ng a hi n t
ng

ng pháp khác

c ng d ng r ng rãi vì các ch tiêu kinh t k thu t còn th p, tri n khai

công ngh khó kh n, có nhi u thông s nên khó đi u khi n, các ph
• Ph

ng pháp

ng xâm th c và tránh cho các quá trình sinh hóa trong b m ,

i ta ph i ti n hành trung hòa các lo i n

c th i đó, làm cho m t s mu i kim

lo i n ng l ng xu ng và tách ra. Trong các lo i n
coi là đã trung hòa. Có nhi u ph
tr c ti p n

c th i n u pH = 6,5÷8,5 thì đ

c

ng pháp trung hòa nh : trung hòa b ng cách tr n

c th i ch a axit và ki m. Trong b m ch y u là có ch a axit nên khi

trung hòa c n cho thêm ki m, đ trung hòa các lo i axit vô c có th dùng b t k
lo i ki m nào có ion OH- đ trung hòa các lo i axit h u c th
5÷10%) ho c dung d ch vôi tôi v i n
ki n cho quá trình sinh hóa gi m đ
VD:

cl

ng dùng vôi tôi (t

c amoniac NH 4 OH 25% s t o thêm đi u
ng c n vôi.

H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = CaSO 4 + 2H 2 O
H 2 SO 4 + CaCO 3 = CaSO 4 + CO 2 + H 2 O
H 2 SO 4 + NaOH = NaHSO 4 + H 2 O
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 4 + H 2 O

Ph
n

ng pháp trung hòa h u nh áp d ng r ng rãi và có tính kh thi cho x lý

c th i ch a kim lo i n ng trong các phân x

đi n đ u có tính axit ho c bazo vì v y tr
ng

ng m đi n.

c khi th i ra h th ng thoát n

i ta dùng vôi đ trung hòa axit ho c bazo đ m đ c.

• Ph

ng pháp kh k t t a

a s dung d ch m
c thì


12
Trong x lý n

c th i ch a kim lo i n ng Cr, Ni…ng

Cr+6 v Cr+3, sau đó tách Cr+3

d ng axit k t t a. Ph

i ta th

ng ph i kh

ng pháp này bao g m ba giai

đo n:
-

Giai đo n đi u ch nh pH

-

Giai đo n kh

-

Giai đo n k t t a
Giai đo n đi u ch nh pH đ

sao cho pH = 2- 3,

c th c hi n b ng cách b sung axit vào n

c th i

đi u ki n này s kh Cr+6 thành Cr+3 có hi u qu r t cao. Th c

t , ng

i ta th

ng dùng n

c th i có n ng đ axit cao đ trung hòa v i dòng th i

c n x

lý crôm đ gi m giá thành x lý, th

ng dùng nh ng ch t kh : Na 2 S,

Na 2 SO 3 , NaHSO 3 , FeSO 4 , khí SO 2 , Na 2 S 2 O 3 …
ti t ki m trong công đo n k t t a ng
niken v i n

c t y r a là dung d ch ki m

i ta th

ng tr n l n dòng th i có ch a

công đo n khác đ đ a pH = 10÷11,

đi u ki n này k t t a niken s đ t hi u qu cao h n.
NiSO 4 + Ca(OH) 2 = Ni(OH) 2 + CaSO 4
Vi c x lý các ion kim lo i n ng Cr, Ni…đ u có chung giai đo n k t t a các
hidroxit kim lo i
tr

ng, ng

i ta đi u ch nh đ pH c a n

c th i sau x lý b ng cách t n d ng dung

công đo n t y r a chi ti t b ng dung d ch axit đ tính đ n ch tiêu kinh t .

d ch
Ph

pH = 9÷11. Nh v y, đ đ m b o pH c a dòng th i ra môi

ng pháp kh k t t a r t ph bi n trong x lý n

c th i m đi n vì kh tr c ti p

các ion kim lo i đ c h i đ c bi t v i ion Cr có hi u qu làm s ch đ n 99%. Ch tiêu
kinh t phù h p, tri n khai công ngh khá đ n gi n và đ t hi u qu công su t cao,
cho phép tái s d ng n

c đã x lý. Các thông s công ngh ít nên r t d đi u

khi n. N

c th i sau khi x lý đ t lo i B TCVN 5945/1995 (đ m b o ch tiêu th i ra

ngu n n

c m t c a h th ng thoát n

• Ph

c chung).

ng pháp trao đ i ion

Trao đ i ion là m t trong nh ng ph
qu t

ng đ i cao và có th thu đ

ng pháp đã đ

c áp d ng vì nó có hi u

c các s n ph m có giá tr v kinh t .


13
B n ch t c a quá trình là s trao đ i l n nhau c a các ion có cùng đi n tích trên
b m t ch t r n và trong dung d ch khi ti p xúc v i nhau. Các ch t này g i là các
ionit (không tan trong n

c). Trong đó, các ch t có kh n ng hút ion d

ng g i là

cationit (mang tính ki m).
Ph n ng trao đ i ion x y ra do hi u s th hóa c a các ion trao đ i:
mA + RmB

mRA + B

ng l c c a quá trình này gi ng nh quá trình h p ph các ch t t dung d ch. T c
đ c a quá trình do c ch khuy ch tán quy t đ nh (thi t b gián đo n)
b. Ph
X lý n

ng pháp sinh h c
c th i ch a kim lo i n ng b ng bi n pháp sinh h c d a trên nguyên t c

s d ng m t s loài th c v t, vi sinh v t và m t s ch t có ngu n g c sinh h c đ
h p ph , h p th và chuy n hóa sinh h c KLN trong n
Theo nghiên c u, hi n nay ng

i ta đã tìm đ

c th i.

c r t nhi u loài th c v t, vi sinh

v t và ch t h p ph sinh h c có kh n ng x lý kim lo i n ng t t.

áng chú ý có

m t s vi sinh v t có th tích l y kim lo i n ng t hàng ch c đ n hàng tr m l n so
v i hàm l
tr

ng có trong môi tr

ng trong môi tr

1/3 tr ng l

ng. Ch ng h n nh Pseudomonas fluorosen sinh

ng t ng h p có Pb(COOH) 2 thì l

ng Pb tích lu đ

cđ n

ng khô. Vi khu n Bacillus có kh n ng h p th 178 mg Cr/g sinh kh i

khô.
B ng 1.1 Kh kim lo i n ng trong b v i bùn ho t tính.[21]
N

c th i vào

N

c th i ra

Crôm

2,2mg/l

0,9mg/l

ng

0,5mg/l

0,1mg/l

K m

0,7mg/l

0,4mg/l

S d ng bùn ho t tính (sinh kh i vi sinh v t) đ thu gom kim lo i n ng c ng
là m t trong nh ng bi n pháp x lý n
ho t tính

c th i sinh ho t ch a kim lo i n ng. Bùn

b th c p có thành ph n gi ng v i axit humic mà axit này có nhi u

nhóm ch c n ng n i v i kim lo i. Khi qua h th ng x lý, các ion này s b gi l i


14
trong bùn. Tuy nhiên, ban đ u kim lo i n ng th

ng gây đ c v i h sinh hóa hi u

khí c ng nh k khí c a bùn ho t tính, khi đã thích nghi vi sinh v t có kh n ng ch u
đ

c n ng đ KLN t
Ph

ng đ i cao.

ng pháp sinh h c đ

c coi là ph

ng pháp kinh t , thân thi n v i môi

tr

ng, thích h p cho vi c x lý

th

ng là công đo n sau cùng c a quá trình x lý n

pháp này là n

nh ng n i có hàm l

ng N, P, các nguyên t vi l

c a các tác nhân sinh h c. S d ng ph
• Ph

c th i.

c đi m c a ph

ng

c th i ph i có n ng đ kim lo i n ng nh h n 60mg/l và ph i b

sung đ ch t dinh d
h n các ph

ng kim lo i n ng th p và

ng c n thi t cho s phát tri n

ng pháp sinh h c đòi h i th i gian nhi u

ng pháp khác vì c n th i gian l u dài.

ng pháp h p ph và h p th sinh h c
H p ph và h p th sinh h c (biosorption and bioabsorption): H p ph và

h p th kim lo i b ng nguyên li u sinh h c nh th c v t th y sinh (t o, bèo cái, rau
mu ng, rau ng ...) hay v t li u sinh h c (sinh kh i c a n m, t o, vi khu n và các
ph li u c a công nghi p lên men, ch bi n th y s n, s n xu t nông nghi p...).
ây là ph

ng pháp đ

c s d ng r ng rãi cho phép x lý n

c th i ch a

m t ho c nhi u lo i ô nhi m khác nhau c khi n ng đ các ch t ô nhi m trong n
r t th p, khi đó dùng các ph

ng pháp khác thì hi u su t x lý n

c

c r t th p (th m

chí không đ t) và chi phí cao.
K thu t h p ph sinh h c th

ng đ

c nhi u tác gi s d ng. Các v t li u

sinh h c có ngu n g c t sinh kh i t o, n m, vi khu n... đ
thu h i kim lo i n ng. Ch ng h n nh đ i v i t o, ng

c s d ng đ h p ph

i ta th y r ng s h p thu

sinh h c các ion kim lo i n ng nh t o t t h n so v i s k t t a hoá h c
thích nghi v i s thay đ i pH và n ng đ kim lo i n ng, t t h n ph
đ i ion và th m th u ng

c

kh n ng

ng pháp trao

kh n ng nh y c m v i s hi n di n c a ch t r n l

l ng, các ch t h u c và s hi n di n c a các kim lo i khác. Tuy nhiên, đ thu n
ti n cho quá trình x lý và thu gom KLN, sinh kh i t o th
ch t mang (silicagel, polyacryamide, polyvinyl...).

ng đ

c c đ nh v i

ã có nhi u nghiên c u v kh

n ng c đ nh t bào vi t o lên các ch t mang khác nhau. Có nghiên c u cho th y khi


15
c đ nh t bào t o Chlorella vulgaris lên ch t mang alginate, ph c h p này có kh
n ng h p thu Cu nhanh chóng (v i h n 90% ion Cu trong dung d ch đ

c h p th

trong vòng 3 gi ). Hay s d ng ch ph m AlgaSORB (c ng là t sinh kh i t o
Chlorella vulgaris) có kh n ng x lý n

c th i ch a KLN có n ng đ t 1 ÷

100mg/l v i n ng su t x lý t i 380 lít/phút [9].
Th c v t thu sinh c ng có kh n ng tích l y kim lo i n ng. Chúng có th
hút, gi , h p th kim lo i n ng qua t ng ph n ho c toàn b c th nh thân, r c a
chúng.

u đi m c a th c v t thu sinh là t c đ t ng sinh kh i nhanh, b r phát

tri n m nh và đ

c coi nh là b l c các ch t vô v và h u c r t t t. M t khác

trong quá trình quang h p th c v t thu sinh s d ng CO 2 và làm t ng l
hòa tan trong môi tr

ng n

ng ôxy

c th i c n thi t cho quá trình nitrat hoá và ôxy hóa

hi u khí các KLN c ng nh các ch t h u c khác. Kim lo i n ng th

ng đ

c

chuy n vào th c v t thu sinh t các lông r đ n h th ng m ch r và t đó t i các
c quan c a cây. Quá trình trao đ i h p th x y ra v i t c đ l n trong giai đo n r
sinh tr

ng và phát tri n m nh.
Có r t nhi u loài th c v t thu sinh có kh n ng tích lu kim lo i n ng nh

bèo tây, bèo cái, rong đuôi chó, lau s y... V i m i lo i th c v t và kim lo i khác
nhau thì kh n ng tích l y c ng khác nhau trong các b ph n c a cây. Ví d , cà
chua h p th và tích l y Pb, Cd, As, Zn ch y u

trong r và m t ph n trong qu .

Trong khi đó, r cây c i c tích l y các kim lo i này ít h n trong lá.
B ng th c nghi m, m t s tác gi đã ch ng minh vai trò quan tr ng c a th c
v t thu sinh trong vi c tích l y vào c th c a chúng các KLN khác nhau. Ch ng
h n cây Bèo l c bình có kh n ng h p th Pb, Cr, Ni, Fe, Zn trong môi tr

ng n

c

th i m đi n. Trong khi cây Rong đuôi chó và Bèo t m l i có kh n ng gi m thi u
đ

c Fe, Cu, Pb và Zn trong n

c h B y M u. M t lo i th c v t n i trên m t n

– cây Najas graminea Del., đã đ

c các nhà khoa h c

c

ài Loan s d ng đ x lý

Cu, Zn, Pb, Cd. ây là lo i th c v t có kh n ng h p th KLN m nh, đ c bi t là v i
Pb, d nuôi tr ng và thu ho ch. M t loài th y sinh v t khác là Rau Mu ng (Ipomea
aquatica Firsk), có kh n ng tích l y Cu, Ni, Cr và Zn. Qua h th ng r , rau mu ng


16
có n ng tích l y 0,552mg Cu; 0,213 mg Ni; 0,090mg Cr và 0,009mg Zn trên 1 gam
n ng đ kim lo i là 5mg/l [21].

sinh kh i khô trong vòng 48 gi

Các ch t h p ph đ tách các kim lo i n ng trong n

c th i m đi n oxit

nhôm, than ho t tính, mùn c a, zeoxit… Khi ch t h p ph đã bão hòa ng
ti n hành h p ph (tái sinh). Ph
c và màu.
-

ng pháp này h p ph đ

i ta ph i

c 85 – 95% các ch t h u

i v i kim lo i n ng nh Ni, Cr, Cu… thì kh n ng h p ph là:

Kh Cr6+ b ng ôxit nhôm đ t hi u su t h p ph cao (90%) và tái sinh ôxit nhôm
b ng HCl. Dung l

ng h p ph t i pH = 4 - 6 là 11,7mg/l. Th c nghi m ch ng

t r ng có th lo i b 97% mu i Cr3+ và Cr6+ trong n

c th i b ng h p ph b i

than ho t tính t c đ h p ph ion t ng lên theo qui lu t s m v i s gi m pH,
than ho t tính h p ph t t h n r t nhi u l n khi n ng đ Cr th p nh t (Cr6+ lo i
b 97,4%), Cr3+ lo i b 99,3%.
-

Mùn c a khi h p ph bão hòa các ion kim lo i đ
có th thu h i đ
này đ

c thu gom, s y khô và đ t thì

c kim lo i, m t c a r , d ki m, ng d ng nhi u. Ph

ng pháp

c các nhà khoa h c L.a.Vorapano và SG.Rupanopskaisi hoàn thi n. Hai

nhà khoa h c này ti n hành v i dung d ch ban đ u đ thí nghi m kalibicrômat,
(n ng đ Cr 52mg/cm3). N ng đ kim lo i đ

c xác đ nh b ng máy so màu và

ki m tra đ ki m, đ axit c a dung d ch b ng máy đo pH.
• Chuy n hóa sinh h c
Chuy n hóa sinh h c (biotransformation): Chuy n hóa sinh h c là quá trình
kh các ion kim lo i n ng hóa tr cao, đ c h i v d ng mu i kim lo i b n v ng
thông qua ph n ng tr c ti p v i enzyme hay ph n ng gián ti p v i các s n ph m
trao đ i ch t do vi sinh v t đ c hi u t o ra (Ví d : ion sulfide t o ra trong quá trình
kh

sulfate ph n ng v i ion kim lo i t o k t t a kim lo i d

i d ng sulfide).

Nhi u nhà khoa h c trên th gi i đã nghiên c u và ch ng minh đ
c a vi sinh v t kh sunfat trong x lý n

c th i nhi m KLN.

M , n m 1988-

2000, các tác gi đã ng d ng thành công vi khu n này đ x lý n
Cr6+. Kh n ng lo i b 70mg Zn/l và 2mg Cd/l đã đ
minh ch ng trong mô hình dòng ch y ng

c vai trò

c th i nhi m

c các nhà khoa h c Brazil

c k khí (UASB) [29].


17
Trong nghiên c u này, mùn c a t các quá trình ch bi n g đ

c s d ng

v i c hai m c đích trên là làm nhi m v h p ph và chuy n hóa sinh h c KLN
trong n

c th i.

ây là m t đ i t

ng nghiên c u r t m i

gi i. Có th k t h p mùn c a v i h th ng đ t ng p n
qu x lý KLN trong n
1.2.

c nhân t o đ làm t ng hi u

c.

Khái quát v s d ng mùn c a trong x lý n
Hi n nay, ng

Vi t Nam và trên th

i ta th

c th i ch a kim lo i n ng

ng s d ng mùn c a làm ch t h p ph kim lo i n ng.

V b n ch t, mùn c a có thành ph n chính là xenlulô, thông qua quá trình th y
phân d

i tác d ng c a các enzym nó s chuy n hóa thành glucoz và ti p t c

chuy n hóa thành các ch t h u c có m ch cacbon ng n. M t s nghiên c u đã s
d ng mùn c a t các quá trình ch bi n g v i c hai m c đích là làm nhi m v h p
th và chuy n hóa sinh h c KLN trong n
r tm i

c th i. ây là m t đ i t

ng nghiên c u

Vi t Nam và trên th gi i.

Trong mùn c a, cellulose là h p ch t h u c chi m nhi u nh t sau đó là lignin,
ngoài ra còn m t ph n r t nh các ch t khác. Thông th

ng trong mùn c a có thành

ph n tùy thu c vào t ng lo i g , bi n đ ng nh sau: Lignin: 15 - 20%;

Hemixenlulozo: 25 – 35 %; Xenlulô: 40 - 50%

\

Hình 1.2 Thành ph n c a g


18
1.2.1. Quá trình th y phân mùn c a
Xenlulô là h p ch t h u c có công th c c u t o (C 6 H 10 O 5 ) n, và là thành
ph n ch y u c a thành t bào th c v t, g m nhi u cellobiose liên k t v i nhau. Các
nhóm OH hai đ u m ch có tính ch t hoàn toàn khác nhau, c u trúc t i C1 có tính
kh trong đó OH có tính ch t c a r u.

Hình1.3 Công th c hóa h c c a xenlulô
 Enzym th y phân
Theo nghiên c u c a các tác gi Goksoyr và Eriksen, Bisaria và Ghose, h
enzym th y phân cellulose g m 3 enzym ch y u là Exoglucanase, Endoglucanase
và Beta-glucosidase. S th y phân cellulose là s k t h p c a 3 lo i enzyme trên.
u tiên enzym EG t n công vào gi a xenlulô và gi i phóng các đ u cu i c a
chu i. Ti p sau đó là enzym CBH ti p t c phân c t đ t o s n ph m cu i là
cellobiose. Vi c phân c t cu i cùng t o thành glucose nh vào enzym th 3 glucosidase.

Hình 1.4 Tác d ng c a t ng enzym trong xenlulô


19
M c dù enzyme cellulase đ

c nghiên c u sau các enzyme khác nh protease,

amylase (nh ng n m1980)…nh ng đã đóng vai trò quan tr ng trong nhi u l nh v c
đ i s ng. Enzyme cellulase đ

c ng d ng trong nhi u l nh v c nh x lý ph

ph m nông nghi p, trong các ngành công nghi p nh trong s n xu t bia, ch t t y,
d t, gi y, th c ph m và c trong y d

c…(Kirk et al., 2002), (Cherry và Fidantsef,

2003).
 Các s n ph m chính c a quá trình th y phân mùn c a
• Phân h y xenlulo:
Xenlulô
Phân h y xenlulô
Cellobiose
Th y phân cellobiose
Glucoz

Lactat

CO2

Quá trình lên men

H2

Acetat

Quá trình kh sunfat

CO2

Methanogenesis
SO42H2 S

CO2
Hình 1.5 Quá trình th y phân xenlulô

Me2
MeS (s)

CH4