Nghiên cứu xử lý chất màu hữu cơ của nước thải nhuộm bằng phương pháp keo tụ điện hóa

TUYỂN TẬP LUẬN ÁN-LUẬN VĂN KHÓA LUẬN



XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ


1


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Ô nhiễm môi trường là vấn đề đang được nhiều người, nhiều ngành, nhiều quốc
gia quan tâm. Nhiều hội nghị quốc tế cấp cao được tổ chức để cùng nhau tìm giải
pháp, gìn giữ cho chính mình một môi trường trong sạch. Nhiều bằng chứng đã thể
hiện sự “quá tải” của môi trường cũng như cân bằng tự nhiên bị phá vở.
Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nền kinh tế Việt Nam
đã có nhiều khởi sắc, đời sống người dân dần dần được cải thiện. Nhưng đổi lại, nguồn
tài nguyên thiên nhiên cạn kiệt dần, chất thải từ sản xuất công nghiệp ngày càng nhiều,
càng ngày càng khó xử lý…, làm cho môi trường càng ngày càng xấu đi, sức khỏe
cộng đồng và hệ sinh thái bị đe dọa nghiêm trọng.
Sản xuất công nghiệp, thủ công nghiệp đã thải ra môi nhiều chất gây ô nhiểm
môi trường nước, khí và môi trường đất, trong đó có rất nhiều chất thải nguy hại.
Riêng công nghiệp dệt nhuộm đã thải ra môi trường một lượng nước đáng kể chứa
nhiều chất độc hại và chất hữu cơ tạo màu.
Vì vậy, để có một giải pháp môi trường thích hợp là rất cần thiết. Đây là vấn đề
mà các nhà quản lý môi trường, các nhà công nghệ đã và đang hết sức quan tâm
nghiên cứu.
Để góp một phần nhỏ của mình vào công cuộc bảo vệ môi trường, tôi mạnh
dạng chọn đề tài: “Nghiên cứu xử lý chất màu hữu cơ của nước thải nhuộm …bằng
phương pháp keo tụ điện hóa”
Chương 1

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1- Tổng quan khái quát về ngành công nghiệp dệt may Việt Nam, nước thải dệt
nhuộm và thuốc nhuộm sử dụng trong công nghệ dệt nhuộm
1.1.1- Khái quát về ngành công nghiệp dệt may Việt Nam
Là một trong những ngành trọng điểm của nền công nghiệp nước ta, ngành dệt
may Việt Nam hiện nay đang được xem là ngành sản xuất mũi nhọn và có tiềm lực
phát triển khá mạnh. Với những lợi thế riêng biệt như vốn đầu tư không lớn, thời gian
thu hồi vốn nhanh, thu hút nhiều lao động và có nhiều điều kiện mở rộng thị trường
trong và ngoài nước. Ngành cung cấp các mặt hàng thiết yếu cho xã hội, giải quyết
việc làm cho một lực lượng lớn lao động, đồng thời đã mang lại nguồn ngoại tệ lớn từ
xuất khẩu và đóng góp một nguồn thu cho ngân sách Nhà nước. Giá trị sản xuất công
nghiệp của ngành chiếm bình quân trên 9% toàn ngành công nghiệp, kim ngạch xuất
khẩu chiếm 14,6% so với tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước và đã tạo việc làm cho
gần một triệu lao động công nghiệp.
Việt Nam hiện có hơn 1000 nhà máy dệt may, thu hút trên 50 vạn lao động,
chiếm đến 22% tổng số lao động trong toàn ngành công nghiệp. Sản lượng sản xuất
hàng năm tăng trên 10% nhưng quy mô còn nhỏ bé, thiết bị và công nghệ khâu kéo sợi
và dệt vải lạc hậu, không cung cấp được vải cho khâu may xuất khẩu. Những năm qua,
tuy đã nhập bổ sung, thay thế 1.500 máy dệt không thoi hiện đại để nâng cấp mặt hàng
2


dệt trên tổng số máy hiện có là 10.500 máy, thì cũng chỉ đáp ứng khoảng 15% công
suất dệt. Kế hoạch tăng trưởng của ngành công nghiệp dệt may : đạt sản lượng đến 1
tỷ mét vải các loại vào năm 2015, đầu tư tài chính trong 5 năm tới khoảng 3 tỷ USD,
tốc độ tăng trưởng bình quân 17%/năm, kim ngạch xuất khẩu đạt 10-11 tỷ USD/năm,
thu hút trực tiếp 2 triệu lao động tham gia.
Đặc điểm của ngành dệt may là được phân bố và phát triển trên toàn vùng lãnh
thổ của Việt Nam. Tập trung với mật độ cao ở hai thành phố lớn: Hà Nội, Hồ Chí
Minh và các thành phố ở khu vực miền trung như Đà Nẵng, Huế, Nha Trang.

Vì phải sử dụng nhiều lao động, nên ngành dệt may thường được xây dựng cạnh
những khu đông dân cư. Do quá trình đô thị hóa diễn ra nhanh chóng nên có nhiều
doanh nghiệp dệt may hiện nay đang nằm giữa các khu dân cư, khu đô thị lớn. Quá
trình đô thị hóa trong 10 năm qua đã biến những khu công nghiệp dệt may trước đây
nằm bên cạnh khu dân cư thì ngày nay đang nằm ở trung tâm của những khu dân cư
đông đúc. Đặc điểm này làm cho áp lực về ô nhiễm môi trường ngày một gia tăng đối
với các doanh nghiệp dệt may Việt Nam. Sự phân bố quá tập trung, xem kẽ khu dân cư
càng làm tăng thêm phần bức bách sự ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng lớn đến sức
khỏe cộng đồng
1.1.2- Vài nét về nước thải dệt nhuộm
1.1.2.1- Thành phần và tính chất trong nước thải dệt nhuộm
Dệt nhuộm là một trong những ngành đòi hỏi sử dụng nhiều đến nước và hóa
chất. Các kết quả phân tích đặc điểm nước thải cho thấy:
+ Lượng nước thải thường lớn (khoảng 50 đến 300 m3 nước cho 1 tấn hàng dệt)
chủ yếu từ công đoạn dệt nhuộm và nấu tẩy.
+ Dòng thải dệt thay đổi từ ngày này qua ngày khác và thậm chí thay đổi theo giờ ,do
vậy rất khó xác định được đặc tính. Sự biến động đáng kể nhất gồm màu của nước thải
và loại thuốc nhuộm có trong nước thải. Màu đậm của nước thải nhuộm là thành phần
khó xử lý nhất. Dòng nước thải chứa rất nhiều hợp chất như khi phân tích dòng nước
thải từ bốn nhà máy, đã nhận diện được 314 hợp chất, trong số đó có 94 hợp chất xác
định được một phần cấu trúc, và phát hiện thêm 107 hợp chất chưa được biết đến. Các
chất gây ô nhiễm trong dòng thải dệt là các hợp chất hydrocacbon thơm được clo hoá
và các kim loại.
Có thể sử dụng các chỉ số sau để phân loại cường độ của dòng thải từ quá trình
xử lý dệt trong bảng 1.1
Các chỉ số
Nhu cầu ôxy sinh học (mg/l)
Các chất rắn lơ lửng (mg/l)
Nhu cầu ôxy hoá học (mg/l)
Sunphit (mg/l)

Màu (ADMI)
pH

Vải dệt thoi

Vải dệt kim

550
185
850
3
325
7-11

250
300
850
0-2
400
6-9

Nhuộm/Xử lý
hoàn tất sợi
200
50
524
600
7-12
3

Sử dụng nước (l/kg)

297

277

297

+ Nước thải chứa hỗn hợp phức tạp các hoá chất dư thừa (phẩm nhuộm, chất hoạt
động bề mặt, chất điện ly, chất ngậm, chất tạo môi trường, men, chất oxy hoá) dưới
dạng các ion, các kim loại nặng và các tạp chất tách ra từ xơ sợi:
 Nước thải tẩy giặt có pH dao động từ 9 đến 12, hàm lượng chất hữu cơ cao (COD
có thể lên tới 1000 - 3000 mg/l). Ðộ màu của nước thải khá lớn ở những giai đoạn tẩy
ban đầu, hàm lượng cặn lơ lửng đạt giá trị 2000 mg/l.
 Nước thải nhuộm thường không ổn định và đa dạng (hiệu quả hấp thụ thuốc
nhuộm của vải chỉ đạt 60 - 70%, 30 - 40% các phẩm nhuộm thừa ở dạng nguyên thuỷ
hoặc bị phân huỷ ở một dạng khác, do đó nước có độ màu rất cao, COD thay đổi từ 80
đến 18.000 mg/l. Các phẩm nhuộm hoạt tính, hoàn nguyên, thường thải trực tiếp ra
môi trường, lượng phẩm nhuộm thừa lớn dẫn đến gia tăng chất hữu cơ và độ màu.
Bảng 1.2 chỉ ra các đặc tính của dòng thải từ các hoạt động trong quá trình sản
xuất ngành dệt.
Quá trình
Hồ sợi dọc

Rũ hồ
Tẩy trắng

Làm bóng
Nhuộm

In

Xử lý hoàn tất

Thành phần dòng thải
Bản chất
Tinh bột, sáp, xenlulo cacboxylNồng độ BOD và COD cao
(CMC),
polyvinyl
alcohol
(PVA), các chất ngấm.
Tinh bột, CMC, PVA các chấtNồng độ BOD, COD, các chất rắn
béo, sáp và pectin
lơ lửng và các chất rắn hoà tan cao
Natri hypoclorit, clo, hidroxitNồng độ muối và các chất rắn lơ
natri, hydro peroxit, các axit, cáclửng cao.
chất hoạt động bề mặt, natri
silicat, natri phốt phát.
Natri hydroxit, sáp bông
pH cao, BOD thấp, nồng độ các
chất rắn hoà tan cao.
Các thuốc nhuộm, ure, các chấtCó màu đậm, nồng độ BOD cao,
khử, các chất ôxy hoá, axitchất rắn hoà tan, nồng độ các chất
axetic, các chất tẩy rửa, các chấtrắn lơ lửng thấp, kim loại nặng.
ngấm.
Hồ in, ure, tinh bột, gôm, dầu,Mầu đậm, BOD cao, có váng dầu,
các chất tạo màng, các axit, cácchất rắn lơ lửng.
chất hồ, các chất tạo liên kết
ngang, các chất khử, kiềm.

Các muối vô cơ, formaldehit
Kiềm nhẹ, BOD thấp

+ Mức độ ô nhiễm của nước thải dệt nhuộm phụ thuộc rất lớn vào loại và lượng hoá
chất sử dụng, vào kết cấu mặt hàng sản xuất (tẩy trắng, nhuộm, in hoa...), vào tỷ lệ sử
dụng sợi tổng hợp, vào loại hình công nghệ sản xuất (gián đoạn, liên tục hay bán liên
tục), vào đặc tính máy móc thiết bị sử dụng...
1.1.2.2- Các chất rắn trong nước thải dệt nhuộm
4


Chất thải rắn của ngành công nghiệp dệt may bao gồm các loại:
-Xỉ than của lò hơi.
-Các phê liệu như vải vụn, bụi bông, bao bì…
-Các loại hóa chất: thuốc nhuộm, chất tẩy rửa…bị hỏng.
-Các loại phế liệu của ngành cơ khí…
Mỗi năm lượng chất thải rắn khoảng 300-500 ngàn tấn. Lượng chất thải rắn được các
doanh nghiệp chú trọng thu gom, phân loại, một phần được tái sử dụng còn chủ yếu
được chôn lấp. Trong các loại chất thải rắn có khoảng 50 tấn hóa chất thuốc nhuộm
gồm rất nhiều chủng loại khác nhau được nhập về từ thời bao cấp đến nay không thể
đưa vào sản xuất được. Đây là vấn đề khó giải quyết nhất cho những nhà quản lý của
ngành.
1.1.2.3- Các thông số đánh giá chất lượng nước thải dệt nhuộm
Nước thải sau xử lý đạt loại B theo tiêu chuẩn 5945-2005
pH
Màu sắc
BOD
COD
SS
Tổng Nitơ

Tổng Photpho
Colifrom

5,5-9
≤ 50 mg/l
≤ 50 mg/l
≤ 80 mg/l
≤ 100 mg/l
≤ 30 mg/l
≤ 6 mg/l
≤ 5000
(NPN/100ml)

1.1.3- Thuốc nhuộm sử dụng trong
công nghệ dệt nhuộm
1.1.3.1- Cấu trúc của phân tử chất màu
hữu cơ

Theo thuyết mang màu của hợp chất hữu
cơ
(thuyết màu đầu tiên), hợp chất hữu cơ có
màu do chúng chứa các nhóm mang màu trong phân tử, đó là những nhóm nguyên tử
chưa bão hòa hóa trị. Đặc biệt đối với cấu trúc của hợp chất hữu cơ là mạch nguyên tử
cacbon liên kết với nhau bằng những liên kết đôi và đơn xen kẽ :
…-CH=CH-CH=CH-…
Bằng thí nghiệm, người ta cũng đã thấy được điều quan trọng nhất trong ảnh hưởng
của các phần cấu trúc phân tử đến màu của hợp chất. Khi kéo dài mạch của các liên
kết đôi liên hợp dẫn đến sự chuyển từ không màu hay nhạt màu đến các màu sẫm, ví
dụ :
C6H5-(CH=CH)-C6H5 (stinben) : không màu

C6H5-(CH=CH)3-C6H5 (diphenylhexatrien) : vàng
C6H5-(CH=CH)6-C6H5 (diphenyldodecahexaen) : da cam nâu
Những nhóm chức có khả năng gây màu cho chất hữu cơ gọi là các nhóm mang màu,
ví dụ :
nhóm etylen

-CH=CH-

nhóm azo

-N=N-

nhóm nitrozo

-N=O

5


nhóm cacbonyl

=C=O

Ngoài nhóm mang màu cần thiết , khi đưa thêm vào phân tử của chất mang một nhóm
nguyên tử gọi là “nhóm trợ màu” thì màu của hợp chất sẽ sâu hơn và sẽ có khả năng
nhuộm màu cho một số vật liệu thích hợp. Trong các nhóm trợ màu thì quan trọng hơn
cả là : -OH, -NH2, -N(CH3)2, -N(C2H5)2
Như vậy trong các đặc điểm cấu trúc của phân tử chất hữu cơ, những đặc điểm sau có
ý nghĩa đối với sự xuất hiện màu ở chất :
+ Mạch gồm những liên kết đôi và đơn xen kẽ

+ Sự có mặt các nhóm hay các nguyên tử hút hoặc nhường electron của chúng cho hệ
electron chung của phân tử
+ Các nguyên tử trong phân tử cần phải nằm trong một mặt phẳng (hoặc rất gần với
trạng thái này)
1.1.3.2- Phân loại, đặc điểm của thuốc nhuộm
Hiện nay nước ta chưa có công nghệ sản xuất thuốc nhuộm, hầu hết các loại
thuốc nhuộm sử dụng cho ngành dệt nhuộm và các ngành khác đều phải nhập ngoại.
Một vài cơ sở nhỏ trong nước sản xuất các loại bột màu vô cơ, hữu cơ từ nguyên liệu
ngoại nhập
Trong kỹ thuật, người ta phân biệt thuốc nhuộm là những chất mang màu hữu cơ
khi tiếp xúc với vật liệu khác thì có khả năng bắt màu và giữ màu trên vật liệu nhờ các
lực liên kết vật lý và hóa học. Bột màu có thể vô cơ hoặc hữu cơ không tan trong nước,
không có khả năng bám dính vào vật liệu bằng các lực liên kết mà chỉ bằng các lực cơ
học hoặc màng. Đến nay, có hai cách phân loại thuốc nhuộm:
-Theo cấu tạo hóa học: căn cứ những điểm giống nhau trong cấu tạo hóa học của
chúng. Cách phân loại này thường được sử dụng đối với các nhà sản xuất, nghiên cứu.
-Phân loại dựa vào tính chất và kỹ thuật sử dụng thuốc nhuộm. Người sử dụng thường
dùng cách phân loại này
Để có phương án thích hợp xử lý các thuốc nhuộm trong nước thải dệt nhuộm, việc
hiểu rõ các tính chất của các loại thuốc nhuộm là hết sức quan trọng. Theo phân lớp kỹ
thuật, người ta phân thành 2 phân lớp: hòa tan trong nước và không hòa tan
 Thuốc nhuộm hòa tan
-Thuốc nhuộm trực tiếp (direct dyes) :
Là những hợp chất màu hòa tan trong nước, có khả năng tự bắt màu vào một số vật
liệu như : các xơ xenlulo, giấy , tơ tằm…một cách trực tiếp nhờ các lực hấp phụ trong
môi trường trung tính hoặc kiềm. Hầu hết các thuốc nhuộm trực tiếp thuộc về nhóm
azo, có dạng tổng quát là Ar-SO 3Na. Lượng thuốc nhuộm trực tiếp khó hòa tan ở nhiệt
độ dưới 250C, có thể hòa tan tối đa là 40g/l, thường chỉ đạt từ 20-25g/l. Do có khả
năng tự bắt màu, công nghệ nhuộm đơn giản và rẻ nên phẩm màu trực tiếp được sử
dụng trong các lĩnh vực khác nhau: trong ngành dệt, nhuộm giấy, nhuộm da thuộc, chế

mực viết…Về màu sắc, chúng có đủ các gam màu
6


-Thuốc nhuộm axit (acid dyes ) :
Có công thức tổng quát giống như thuốc nhuộm trực tiếp, nhưng phân tử nhỏ hơn
nhiều lần nên khả năng hòa tan trong nước tốt hơn. Chúng bắt màu vật liệu trong môi
trường axit.
Thuốc nhuộm axit cũng có đủ gam màu. Trong môi trường axit, chúng liên kết vào vật
liệu bằng mối liên kết ion theo phương trình tổng quát như sau:
Ar-SO3Na +
Ar1-NH3+Cl- =
Ar-SO3-H3N+-Ar1 + NaCl
Với Ar là ký hiệu gốc thuốc nhuộm, Ar1 là ký hiệu cho vật liệu in hoa.
-Thuốc nhuộm hoạt tính (reactive dyes)
Là những hợp chất màu mà trong phân tử của chúng có chứa các nhóm nguyên tử có
thể thực hiện mối liên kết hóa trị với vật liệu nói chung và xơ dệt nói riêng trong quá
trình nhuộm. Nhờ vậy mà chúng có độ bền màu cao với gia công ướt và nhiều chỉ tiêu
khác nữa. Hầu hết thuốc nhuộm hoạt tính hòa tan tốt trong nước và bắt màu vào vật
liệu trong môi trường kiềm
Thuốc nhuộm hoạt tính có công thức tổng quát : S-Ar-T-X với S là nhóm tạo cho phân
tử thuốc nhuộm có tính tan; Ar là gốc thuốc nhuộm; T là nhóm mang nguyên tử phản
ứng; X là nguyên tử ( nhóm) phản ứng.
-Thuốc nhuộm bazơ-cation (bazic-dyes)
Khác với các loại thuốc nhuộm trên, khi hòa tan trong nước chúng phân ly thành phần
màu mang điện tích dương. Chúng hòa tan tốt trong nước, cường độ màu mạnh và có
đủ các gam màu.
Nhược điểm cơ bản của loại thuốc nhuộm này là chúng kém bền với giặt và ánh sáng,
nên dùng chủ yếu để nhuộm và in giấy các loại, công nghiệp ấn loát và mực in, mây
tre, lụa tơ tằm…

 Thuốc nhuộm không hòa tan trong nước
-Thuốc nhuộm hoàn nguyên không tan (vat dyes)
Là những hợp chất màu hữu cơ không hòa tan trong nước, tuy có cấu tạo hóa
học và màu sắc khác nhau nhưng chúng có chung một tính chất, là đều chứa các nhóm
xeton trong phân tử và có dạng tổng quát là: R=C=O. Khi bị khử, dạng không tan này
sẽ chuyển về dạng lâycô axit, nó chưa tan trong nước nhưng tan trong kiềm và chuyển
thành dạng lâycô bazơ. Do ái lực lớn với xơ và hòa tan trong nước nên nó hấp phụ rất
mạnh vào xơ xenlulo, mặt khác nó lại dễ bị thủy phân và oxi hóa về dạng không tan
ban đầu. Toàn bộ quá trình này được trình bày như sau :
R

C

O

+ [H]

R

C

+ [O]

+ NaOH
OH

R

C

ONa

+H2O

lâycô axit

lâycô bazơ

-Thuốc nhuộm hoàn nguyên tan
Loại thuốc nhuộm này có công thức tổng quát: Ar-CO-SO3Na (Ar là ký hiệu gốc thuốc
nhuộm). Tất cả những thuốc nhuộm loại này đều tan tốt trong nước
7


-Thuốc nhuộm lưu huỳnh (sulfur dyes)
Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số dung môi hữu cơ, nhưng
trong dung dịch kiềm của Na 2S thì nó bị khử để chuyển về dạng lâycô bazơ hòa tan
trong nước. Công nghệ tổng hợp thuốc nhuộm lưu huỳnh không quá phức tạp, giá
thành rẻ
-Thuốc nhuộm phân tán (disperse dyes)
Là những hợp chất màu không tan trong nước do không chứa các nhóm có tính tan
như –SO3Na, -COONa. Độ hòa tan trong nước rất thấp, khoảng 0,2-8 mg/l ở 25 0C.
Trong phân tử có chứa nhóm amin ở dạng tự do hoặc ankyl hóa nên thuốc nhuộm
trung tính hay có tính bazơ yếu
-Thuốc nhuộm picmen
Là những chất màu không hòa tan trong nước, trong các dung môi hữu cơ, không có
ái lực với xơ sợi và các vật liệu khác. Để picmen có thể bám vào vật liệu khi in người
ta phải dùng một chất tạo màng, đó là nhựa cao phân tử bán da tụ được chế sẵn dạng
nhũ tương
-Thuốc nhuộm azô không tan

Trong phân tử có chứa nhóm azô (-N=N-) nhưng không chứa các nhóm tan như
–SO3Na, -COONa nên chúng không hòa tan trong nước. Thuốc nhuộm có màu tươi,
bền với giặt, giá thành thấp, nhuộm và in đơn giản.
1.1.3.3- Cơ chế xuất hiện màu của chất hữu cơ
Khi các bức xạ tử ngoại, khả kiến hay hồng ngoại tác động vào các phân tử hữu
cơ sẽ gây ra một vài hiệu ứng: gây ra sự chuyển động của phân tử nói chung, mà cơ
bản là chuyển động quay của nó; làm tăng năng lượng dao động của các phần riêng
biệt của phân tử; tạo ra năng lượng để chuyển các electron từ mức năng lượng cơ bản
sang mức năng lượng cao hơn (kích thích)
Trong nguyên tử, các electron bên ngoài dễ thay đổi trạng thái hơn, để kích thích
chúng cần những phần năng lượng bé. Có 2 kiểu liên kết cơ bản của các nguyên tử
cacbon trong các phân tử hữu cơ là liên kết σ và liên kết π.
Liên kết σ là liên kết bền, được hình thành do 2 obitan electron của 2 nguyên tử che
phủ nhau, tạo ra một đám mây gồm 2 electron tập trung dọc theo đường thẳng nối liền
hai hạt nhân của hai nguyên tử gần nhau.
Liên kết π được hình thành do sự xen phủ bên của các obitan electron p nằm song song
với nhau. Khi đó hình thành những hệ thống trong đó các electron π có khả năng di
chuyển khá tự do từ nguyên tử này sang nguyên tử khác. Độ linh động của các
electron π giữa hai nguyên tử cacbon cũng đúng đối với những cấu trúc có các liên kết
π giữa cacbon và nitơ, giữa 2 nguyên tử nitơ,…
Sự chuyển sang trạng thái kích thích đi đôi với sự phân bố lại mật độ electron gây
ra sự phân cực phân tử. Do vậy mà hiệu số các mức năng lượng giữa trạng thái cơ bản
8


và trạng thái kích thích giảm xuống. Năng lượng cần để kích thích trở nên bé hơn, tạo
điều kiện cho sự hấp phụ chọn lọc những lượng tử năng lượng ánh sáng có những
bước sóng nằm trong miền phổ của ánh sáng khả kiến. Khả năng phân cực tăng mạnh
khi hai đầu của hệ liên hợp …-CH=CH-CH=CH-… có những nhóm thế làm cho các
electron di chuyển dễ dàng.

Như vậy tất cả những biến đổi cấu trúc nào mà không phá vỡ cấu tạo phẳng của
phân tử và thúc đẩy sự di chuyển hệ electron π của phân tử, sự phân cực của phân tử
và sự xuất hiện cách phân bố cố định các điện tích âm và dương thì đều là cho phân tử
khả kiến, nghĩa là tạo điều kiện cho sự xuất hiện màu.
1.2- Các phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
1.2.1- Phương pháp sinh học
Thực chất của biện pháp sinh học để xử lý nước thải là sử dụng khả năng sống và
hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất bền hữu cơ trong nước thải. Chúng sử
dụng các hợp chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng
lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận được các chất làm vật liệu để xây
dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối được tăng lên. Phương pháp này
thường được sử dụng để làm sạch các loại có chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc các
chất phân tán nhỏ, keo. Do vậy, chúng thường được dùng sau khi loại các tạp chất
phân tán thô ra khỏi nước thải.
Đối với các chất hữu cơ có trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử các
hợp chất sunfit, muối amoni nitrat - tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Sản
phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn sẽ là CO 2,H2O, N2,
SO42-,…Các nghiên cứu cho thấy 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
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học gồm các phương pháp sau:
+ Phương pháp hiếu khí
+ Phương pháp kỵ khí
+ Phương pháp thiếu khí
Tùy điều kiện cụ thể như địa hình, tính chất và khối lượng nước thải, khí hậu, mặt
bằng nơi cần xử lý, kinh phí cho phép với công nghệ thích hợp, người ta sẽ chọn một
trong những phương pháp trên hay kết hợp với nhau
Các phương pháp này có những ưu điểm sau:
+ Có thể xử lý nước thải có phổ nhiễm bẩn các chất hữu cơ tương đối rộng.
+ Hệ thống có thể tự điều chỉnh theo phổ các chất nhiễm bẩn và nồng độ của chúng.
+ Thiết kế và trang thiết bị đơn giản.

Đồng thời chúng cũng có những nhược điểm sau:
+ Đầu tư cơ bản cho việc xây dựng khá tốn kém.
+ Phải có chế độ công nghệ làm sạch đồng bộ và hoàn chỉnh.
+ Các chất hữu cơ khó phân hủy cũng như các chất vô cơ có độc tính ảnh hưởng đến
thời gian và hiệu quả làm sạch. Các chất có độc tính tác động đến quần thể sinh vật nói
chung và trong bùn hoạt tính làm giảm hiệu suất xử lý của quá trình.
9


+ Có thể phải làm loãng nước thải có nồng độ chất bẩn cao, như vậy sẽ làm tăng lượng
nước thải và cần diện tích mặt bằng rộng.
Tuy vậy, các phương pháp sinh học vẫn được dùng phổ biến rộng rãi và tỏ ra
rất thích hợp cho quá trình làm sạch nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy
1.2.1.1- Các phương pháp hiếu khí
a. Nguyên tắc
Phương pháp hiếu khí dùng để loại các chất hữu cơ dễ bị vi sinh phân hủy ra khỏi
nguồn nước. Các chất này được các loại vi sinh hiếu khí oxy hóa bằng oxy hòa tan
trong nước
Chất hữu cơ + O2

vi sinh vật

H2O + CO2 + Năng lượng

Chất hữu cơ + O2

vi sinh vật

Tế bào mới

Tế bào mới + O2 vi sinh vật

H2O + CO2 + NH3

Tổng cộng: Chất hữu cơ + O2

H2O + CO2 + NH3 + …

Trong phương pháp hiếu khí amoniac cũng được loại bỏ bằng oxy hóa nhờ vi sinh tự
dưỡng (quá trình nitrit hóa)
2 NH4+ + 3 O2
2 NO2- + O2

Nitrosomonas

2 NO2- + 4 H+ + 2 H2O + Năng lượng

Nitrobacter

2 NO3-

Tổng cộng: NH4+ + 2 O2 Vi sinh
NO3- + 2 H+ + H2O + Năng lượng
(giảm pH )
Điều kiện thích hợp cho quá trình là: pH = 5,5 - 9,0; oxy hòa tan lớn hơn hoặc bằng
0,5 mg/l, nhiệt độ 5-400C.
b. Kỹ thuật xử lý nước thải theo phương pháp hiếu khí:
b.1. Kỹ thuật bùn hoạt tính
Đây là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải đô thị và công nghiệp.
Theo cách này, nước thải được đưa ra bộ phận chắn rác, loại rác, chất rắn được lắng,

bùn được tiêu hủy và làm khô
Một dạng cải tiến của phương pháp bùn hoạt tính là phương pháp “thông khí tăng
cường” gần đây được sử dụng tại nhiều nước phát triển dưới tên gọi là “mương oxy
hóa”. Trong hệ thống này có thể bỏ qua các giai đọan lắng bước một và tiêu hủy bùn.
Tuy nhiên quá trình này lại cần biện pháp thông khí kéo dài với cường độ cao hơn.
b.2. Ao ổn định nước thải

10


Phương pháp xử lý sinh học đơn giản nhất là kỹ thuật “ổn định nước thải”. Đó là
một loại ao chứa nước trong nhiều ngày phụ thuộc vào nhiệt độ, oxy được tạo ra qua
hoạt động tự nhiên của tảo trong ao. Cơ chế xử lý trong ao ổn định chất thải bao gồm
cả hai quá trình hiếu khí và kị khí.
+ Ao ổn định chất thải hiếu khí: là loại ao cạn cỡ 0,3-0,5m được thiết kế sao cho
ánh sáng mặt trời thâm nhập vào lớp nước nhiều nhất làm phát triển tảo do hoạt động
quang hợp để tạo oxy. Điều kiện không khí bảo đảm từ mặt ao đến đáy ao.
+ Ao ổn định chất thải kỵ khí: là loại ao sâu không cần oxy hòa tan cho hoạt động
vi sinh. Ở đây các loại vi sinh kỵ khí và vi sinh tùy nghi dùng oxy từ các hợp chất như
nitrat, sunfat để oxy hóa chất hữu cơ thành mêtan và CO 2. Như vậy các ao này có khả
năng tiếp nhận khối lượng lớn chất hữu cơ và không cần quá trình quang hợp tảo. Ao
ổn định chất thải tùy nghi là loại ao hoạt động theo cả quá trình kỵ khí và hiếu khí. Ao
thường sâu từ 1-2m, thích hợp cho việc phát triển tảo và các vi sinh tùy nghi. Ban ngày
khi có ánh sáng, quá trình xảy ra trong ao là hiếu khí. Ban đêm ở lớp đáy ao quá trình
chính là kỵ khí.
Ao ổn định chất thải tùy nghi thường được sử dụng nhiều hơn hai loại trên. Ngoài
ba loại ao trên, theo phương pháp “ ao ổn định chất thải ” người ta còn kết hợp với các
loại ao nuôi cá, ao thủy thực vật (ao rau muống, lục bình). Để tăng cường hiệu quả xử
lý nước thải, ta nên kết nối các loại ao với nhau.
1.2.1.2- Các phương pháp thiếu khí (anoxic)

Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrit hóa sẽ xảy ra. Oxy được giải
phóng từ nitrat sẽ oxy hóa chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành.
NO3- vi sinh
NO2- + O2
O2 chất hữu cơ N2 + CO2 + H2O
Trong hệ thống xử lý theo kỹ thuật bùn hoạt tính sự khử nitrit hóa sẽ xảy ra khi
không tiếp tục thông khí. Khi đó oxy cần cho hoạt động của vi sinh giảm dần và việc
giải phóng oxy từ nitrit sẽ xảy ra. Theo nguyên tắc trên, phương pháp thiếu khí (khử
nitrit hóa) được sử dụng để loại nitơ ra khỏi nước thải.
1.2.1.3- Các phương pháp kỵ khí
Phương pháp xử lý kỵ khí dùng để loại bỏ các chất hữu cơ có trong phần cặn của
nước thải bằng vi sinh vật tùy nghi và vi sinh vật kỵ khí
Hai cách xử lý yếm khí thông dụng là:
+ Lên men acid thủy phân và chuyển hóa các sản phẩm thủy phân (như acid
béo, đường) thành các acid và rượu mạch ngắn hơn và cuối cùng thành khí cacbonic.
+ Lên men metan: Phân hủy các chất hữu cơ thành metan (CH 4) và khí
cacbonic (CO2). Việc lên men metan nhạy cảm với sự thay đổi pH, pH tối ưu cho quá
trình từ 6,8-7,4. Thí dụ về phản ứng metan hóa:
CH3COOH Methanosarcina CH4 + CO2
M.Suboxydans
→ CH4 + 2CH3COOH + C2H5COOH + CO2
2CH2(CH3)COOH 
+ H O + CO
Các phương pháp kỵ khí thường được dùng để xử lý nước thải công nghiệp và chất
thải từ chuồng trại chăn nuôi
2

2

11

1.2.2- Các phương pháp hóa lý
Làm sạch sinh học chỉ được ứng dụng trong trường hợp cần loại ra khỏi nước các
chất hữu cơ, nếu các chất bẩn có nguồn gốc vô cơ thì phương pháp này không phù
hợp. Các phương pháp hóa lý được ứng dụng để xử lý nước thải gồm lọc, đông tụ và
keo tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thẩm thấu ngược, siêu lọc, thẩm tách và điện
thẩm tách,…Các phương pháp này được ứng dụng để loại ra khỏi nước thải các hạt
phân tán lơ lửng (rắn và lỏng), các khí tan những chất vô cơ và hữu cơ hòa tan.
Việc ứng dụng các phương pháp hóa lý để xử lý nước thải có những ưu điểm sau:
+ Có khả năng loại các chất độc hữu cơ không bị oxy hóa sinh học
+ Hiệu quả xử lý cao hơn
+ Kích thước hệ thống xử lý nhỏ hơn
+ Độ nhạy đối với sự thay đổi tải trọng thấp hơn
+ Có thể tự động hóa hoàn toàn
+ Không cần theo dõi hoạt động của sinh vật
+ Có thể thu hồi các chất khác nhau
1.2.2.1- Lọc qua song chắn rác (xử lý sơ bộ)
Đối tượng xử lý là rác thải loại lớn (như: giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẫu đá, gỗ và
các vật thải khác), chúng thường được tách ra để khỏi gây tắc nghẽn đường ống.
Người ta dùng lưới làm bằng các thanh kim loại được đặt nghiêng một góc 60÷75 0.
Rác thải được lấy ra bằng cào cơ giới. Đối với rác có kích cỡ nhỏ hơn người ta có thể
dùng rây . Đây là hình thức xử lý sơ bộ. Mục đích của quá trình là loại tất cả các tạp
vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ thống xử lý nước thải như làm tắc
bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện
làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nước tự nhiên lẫn nước thải
.
1.2.2.2. Lắng tụ
Được dùng để lắng các tạp chất tan thô ra khỏi nước thải ( sinh hoạt và công
nghiệp ). Lắng tụ diễn ra dưới tác dụng của trọng lực. Để lắng người ta sử dụng bể

lắng cát, bể lắng và bể lắng trong
• Bể lắng cát
Được dùng để loại sơ bộ chất bẩn khoáng và hữu cơ ( 0,2-0,25mm ) ra khỏi nước
thải. Bể lắng cát ngang là hồ chứa có tiết diện ngang là tam giác hoặc hình thang.
Chiều sâu bể lắng cát 0,25-1m. Vận tốc chuyển động của nước không quá 0,3m/s. Bể
lắng cát dọc có dạng hình chữ nhật, tròn, trong đó nước chuyển động theo dòng từ
dưới lên với vận tốc 0,05m/s.
• Bể lắng ngang
Bể lắng ngang là bể hồ chứa hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng
thời. Nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể. Chiều sâu của bể lắng H=1,5-4
m, chiều dài L=( 8-12 )xH, chiều rộng B=3-6 m. Bể lắng ngang được ứng dụng khi lưu
lượng nước thải lớn hơn 15000m3/ngày đêm. Hiệu quả bể lắng 60%.
12


• Bể lắng đứng
Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ (hoặc tiết diện vuông) có đáy chóp. Nước thải
được cho vào theo ống trung tâm. Sau đó nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy
tràn. Như vậy, quá trình lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên, vận tốc nước là 0,5-0,6m/s.
Chiều cao vùng lắng 4-5m.
• Bể lắng hướng tâm
Bể lắng hướng tâm là bể lắng tròn. Nước trong đó chuyển động từ tâm ra vành
đai. Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu
lượng nước thải lớn hơn 20.000m3/ngày đêm.
• Bể lắng dạng bảng
Ở bên trong bể lắng dạng bảng có các bản đặt nghiêng và song song với nhau.
Nước chuyển động giữa các bản, còn cặn trượt xuống vào bình chứa.
• Bể lắng trong
Bể lắng được sử dụng để làm sạch tự nhiên và để làm trong nước thải công
nghiệp. Người ta thường sử dụng bể lắng trong với lớp cặn lơ lửng trong đó người ta

cho nước với chất đông tụ đi qua đó
1.2.2.3- Lọc
Lọc được dùng để xử lý nước thải, để tách các loại tạp chất nhỏ ra khỏi nước thải
mà bể lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có các loại phin lọc dùng
vật liệu lọc dạng tấm hoặc dạng hạt. Vật liệu dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có
đục lỗ hoặc lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng, thau,… và cả các loại vải
khác nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp). Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ
bền và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc. Vật liệu lọc dạng
hạt là cát thạch anh, than cốc, sỏi, đá nghiền thậm chí cả than gỗ
Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng. Quá trình lọc có
thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất của cột chất lỏng hay áp suất cao trước vách vật
liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc
Các phin lọc làm việc sẽ tách các phần tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khó lắng
khỏi nước. Các phin lọc làm việc không hoàn toàn dựa vào nguyên lí cơ học. Khi nước
qua lớp lọc dù ít hay nhiều cũng tạo ra lớp màng trên mặt các hạt vật liệu lọc, màng
này là màng sinh học. Do vậy, ngoài tác dụng tách các phần tử tạp chất phân tán ra
khỏi nước, các màng sinh học cũng biến đổi các chất hòa tan trong nước thải nhờ quần
thể các vi sinh vật có trong màng sinh học
Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào bề mặt vật liệu lọc dần dần bít các khe hở
của lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngưng chảy. Do đó, trong quá trình
làm việc, người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên, và cho nước thải đi từ
dưới lên trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc
13


1.2.2.4- Đông tụ và keo tụ
a. Đông tụ
Hỗn hợp phân tán nhỏ được loại ra khỏi nước bằng phương pháp đông tụ. Đông
tụ là phương pháp xử lý nước bằng tác chất nhằm hình thành các phân tử lớn từ các
phân tử nhỏ. Phần tử các chất đục mang điện tích âm. Việc loại các chất này nhờ các

chất đông tụ là tạo thành muối từ các chất kiềm và axit yếu. 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 hạt keo và hạt lơ lửng kết hợp với chúng. Các chất này tham gia
vào phản ứng trao đổi với ion nước và hình thành các tạp chất có phối trí phức tạp
Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các
giai đoạn sau:
Me3+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+
Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+
Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)3 + H+
Me3+ + 3HOH ↔ Me(OH)3 + 3H+
Các chất đông tụ thường dùng trong mục đích này là các muối nhôm hoặc muối
sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Đây là hai loại hóa chất rất thông dụng trong xử lý nước
cấp nhất là xử lý nước sinh hoạt
Các muối nhôm gồm có: Al 2(SO4)3.18H2O, NH4Al(SO4)2.12H2O, NaAlO2.
Al2(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O. Trong đó được sử dụng rộng rãi nhất là Al 2(SO4)3 vì
Al2(SO4)3 hòa tan tốt trong nước, chi phí thấp, hoạt động có hiệu quả cao trong khoảng
pH= 5÷7,5
+ Trong phần lớn các trường hợp, người ta dùng hỗn hợp NaAlO2 và Al2(SO4)3 theo tỉ
lệ (10:1 )÷( 20:1). Phản ứng xảy ra như sau:
6NaAlO2 + Al2(SO4)3 + 12 H2O ↔ 8 Al(OH)3 ↓ + 3 Na2SO4
Việc sử dụng hỗn hợp này cho phép tăng hiệu quả của quá trình làm trong nước,
tăng khối lượng và tốc độ lắng của các bông keo tụ, mở rộng khoảng pH tối ưu của
môi trường.
Al2(OH)5Cl có độ axit thấp dùng làm sạch nước có độ kiềm yếu nhờ phản ứng:
Al2(OH)5Cl + Ca(HCO 3)2 → 4 Al(OH) 3↓ +CaCl2+ 2CO2↑
Các muối sắt Fe2(SO4)3.2 H2O, Fe2(SO4)3.3 H2O, FeSO4. 7H2O và FeCl3 cũng
thường được dùng làm chất đông tụ
Dùng FeCl3 để loại photphat:
FeCl3 + 6 H2O + PO43- →
FePO4 + 3 Cl- + 6 H2O

14


Tạo bông keo qua phản ứng:
FeCl3

+ 6 H2O

→ Fe(OH)3↓ + 3 HCl

Fe2(SO4)3 + 6 H2O
→ 2 Fe(OH)3↓ + 3 H2SO4
Các muối sắt thường được dùng làm chất đông tụ vì có nhiều ưu điểm hơn so với
các muối nhôm do:
+ Tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp.
+ Có khoảng giá trị pH tối ưu của môi trường rộng hơn.
+ Độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối.
+ Có thể khử được mùi vị khi có H2S.
Nhưng các muối sắt có nhược điểm là chúng tạo thành các phức hòa tan nhuộm
màu qua phản ứng của các cation sắt với một số chất hữu cơ. Trong quá trình tạo bông
keo của hiđroxit nhôm hoặc sắt, người ta thường thêm các chất trợ đông như: tinh bột,
các ete, xenlulozơ,…, với liều lượng 1-5mg/l, hay chất trợ đông tụ tổng hợp nhất là
polyarylamit nhằm giảm liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và nâng cao
tốc độ lắng của các bông keo
b. Keo tụ
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các hợp chất cao phân tử vào
nước. Khác với quá trình đông tụ, khi keo tụ sự kết hợp diễn ra không chỉ do tiếp xúc
trực tiếp mà còn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử chất keo tụ bị hấp phụ trên các
hạt lơ lửng
c. Keo tụ điện hóa

Keo tụ không có tác chất hay keo tụ điện hóa diễn ra bằng cách dẫn nước qua các
tấm nhôm được xếp cách nhau 10-20 mm. Bản chất của quá trình là hòa tan anot của
các tấm nhôm được nối lần lượt với các cực dương và cực âm của nguồn điện có
cường độ cao và hiệu điện thế thấp. Khi đó ion nhôm sẽ chuyển vào nước và tạo thành
hydroxit. Ưu điểm của quá trình này là hình thành và lắng nhanh các sợi bông dai và
không cần điều chỉnh pH. Nhược điểm của nó là chi phí điện năng cao.
Phương pháp này có thể được dùng để xử lý nước phù sa ở các tỉnh thuộc đồng
bằng Sông Cửu Long, nhưng do mạng lưới điện chưa được lắp đặt đầy đủ và chi phí
điện cao nên còn bị hạn chế
1.2.2.5- Tuyển nổi
Phương pháp tuyển nổi dựa trên nguyên tắc: các phần tử phân tán trong nước có
khả năng tự lắng kém, nhưng có khả năng kết dính vào các bọt khí nổi lên trên bề mặt
nước. Sau đó người ta tách bọt khí cùng các phần tử dính ra khỏi nước. Thực chất đây
là quá trình tách bọt hay làm đặc bọt. Ngoài ra, quá trình này còn để tách các chất hòa
tan như các hoạt động bề mặt
Trong công nghiệp, tuyển nổi được áp dụng để xử lý chất khoáng, tái sinh
nguyên liệu từ nước rửa, làm sạch nước thải, xử lý bùn và thu hồi khoáng sản quí.
Trong xử lý nước cấp, quá trình tuyển nổi được kết hợp với quá trình keo tụ tạo bông,
15


đặc biệt là đối với chất mùn và tảo sau quá trình keo tụ tạo bông được tách ra khỏi
nước bằng tuyển nổi
Phương pháp này được thực hiện nhờ thổi không khí thành bọt nhỏ vào trong
nước thải. Các bọt khí dính các hạt lơ lửng lắng kém và nổi lên trên mặt nước. Khi nổi
lên các bọt khí tập hợp thành bông hạt đủ lớn, rồi tạo thành một lớp bọt chứa nhiều hạt
bẩn
Tuyển nổi bọt nhằm tách các hạt lơ lửng không tan và một số chất keo hoặc hòa
tan ra khỏi pha lỏng. Kĩ thuật này có thể dùng cho xử lý nước thải đô thị và nhiều lĩnh
vực công nghiệp như: chế biến dầu béo, dệt thuộc da, chế biến thịt, v.v…

Ngoài ra, tuyển nổi ion và phân tử là một phương pháp mới để tách các chất tan
ra khỏi nước, được sử dụng trong những năm gần đây. Hiệu suất của phương pháp
tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bong bóng khí, kích thước các tạp chất
trong nước thải. Kích thước tối ưu của bong bóng khí là 15 ÷ 30μm, kích thước hạt tạp
chất là 0,2 ÷ 1,5μm
Có nhiều phương pháp tuyển nổi để xử lý nước thải:
1. Tuyển nổi từ sự tách không khí từ dung dịch;
2. Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ giới;
3.Tuyển nổi nhờ các tấm xốp;
4. Tuyển nổi bằng phương pháp tách phân đoạn bọt;
5. Tuyển nổi hóa học, sinh học và ion;
6. Tuyển nổi điện.
Phương pháp này có ưu điểm là hoạt động liên tục, phạm vi ứng dụng rộng rãi,
chi phí đầu tư và vận hành không lớn, hiệu quả xử lý cao, thiết bị đơn giản, thu cặn có
độ ẩm nhỏ và có thể thu hồi tạp chất trong cặn. Ngoài ra, nước thải được xử lý bằng
phương pháp tuyển nổi sẽ được thông khí, giảm được hàm lượng chất hoạt động bề
mặt, chất dễ bị oxy hóa.
a. Tuyển nổi từ sự tách không khí từ dung dịch
Phương pháp này được áp dụng để làm sạch nước thải chứa hạt ô nhiễm rất mịn.
Bản chất của phương pháp này là tạo dung dịch quá bão hòa không khí. Khi giảm áp
suất các bọt không khí sẽ tách ra khỏi dung dịch và làm nổi chất bẩn.
Tùy thuộc vào biện pháp tạo dung dịch quá bão hòa, người ta chia ra: tuyển nổi
chân không, áp suất và bơm dâng
b. Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí
Sự phân tán khí trong máy tuyển nổi được thực hiên nhờ bơm turbin kiểu cánh
quạt, đó là đĩa có cánh quay hướng lên trên. Thiết kế kiểu này được ứng dụng để xử lý
nước có nồng độ các hạt lơ lửng cao ( lớn hơn 2 g/l ). Khi quay cánh quạt trong chất
lỏng xuất hiện một số lượng lớn các dòng xoay nhỏ và được phân tán thành các bọt khí
có kích thước xác định, mức độ phân tán càng cao bọt khí càng nhỏ quá trình càng
16

hiệu quả. Tuy nhiên, nếu vận tốc quay cao sẽ làm tăng đột ngột dòng chảy rối và có
thể phá vỡ tổ hợp hạt - khí, do đó làm giảm hiệu quả xử lý
c. Tuyển nổi nhờ các tấm xốp
Phương pháp này có ưu điểm là: kết cấu buồng nổi đơn giản, chi phí năng lượng
thấp. Khuyết điểm: các bọt mau bị bẩn và dễ bị bịt kín, khó cho vật liệu có lỗ giống
nhau để tạo bọt khí nhuyễn và có kích thước bằng nhau.
Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lỗ xốp, áp suất không khí, lưu lượng không
khí, thời gian tuyển nổi, mực nước trong thiết bị tuyển nổi
d. Xử lý bằng phương pháp tách phân đoạn bọt (tách bọt)
Phương pháp tách phân đoạn bọt dựa trên sự hấp phụ chọn lọc một hay nhiều
chất tan trên bề mặt bọt khí nổi lên trên xuyên qua dung dịch. Quá trình này ứng dụng
để loại chất hoạt động bề mặt ra khỏi nước thải, nó tương tự quá trình hấp phụ trên
chất rắn.
Trong quá trình phân riêng, bọt tạo thành có nồng độ chất tan hoạt động bề mặt
khá cao. Việc tách nó ra khỏi bọt rất khó khăn. Vì vậy, trong đa số các trường hợp nó
là chất thải. Như vậy, quá trình xử lý nước thải khỏi chất hoạt động bề mặt bằng
phương pháp tách bọt có nhược điểm:
+ Tạo thành chất ngưng giàu chất hoạt động bề mặt, bị phân hủy chậm.
+ Khi nồng độ chất hoạt động bề mặt trong nước thải tăng hiệu quả xử lý giảm.
Do đó, người ta đề nghị phương pháp xử lý chất hoạt động bề mặt kết hợp với
phương pháp tách bọt rồi xử lý bức xạ, loại trừ hoàn toàn chất thải dạng bọt. Theo sơ
đồ này, chất thải chứa chất hoạt động bề mặt được cho liên tục vào tháp. Không khí
cũng được sủi bọt vào thùng này. Bọt tạo thành trong tháp được đưa qua thiết bị bức
xạ, chiếu bằng tia γ. Nhờ đó, chất hoạt động bề mặt bị phân hủy còn bọt ngưng tụ.
Theo sơ đồ khác, bọt không đi ra khỏi tháp mà bị phân hủy ngay trên đỉnh tháp
bằng tia γ . Phương pháp này cho phép xử lý nước thải có nồng độ chất hoạt động bề
mặt cao. Tuy nhiên, sự phân hủy hoàn toàn chất hoạt động bề mặt thành H 2O và CO2
không kinh tế. Thích hợp nhất là phân hủy chúng thành các chất dễ bị oxy hóa sinh

học
e. Các phương pháp tuyển nổi khác
Đó là tuyển nổi hóa học, sinh học và ion.
e.1. Tuyển nổi hóa học
Trong quá trình xử lý nước có thể diễn ra các quá trình hóa học với sự phát sinh
các khí như: O2, CO2, Cl2,…Bọt của các khí này có thể kết dính với các chất lơ lửng
không tan và đưa chúng lên lớp bọt. Nhược điểm của phương pháp này là tiêu hao
nhiều tác chất
e.2. Tuyển nổi sinh học
17


Phương pháp này được ứng dụng để nén cặn từ bể lắng đợt I khi xử lý nước thải
sinh hoạt. Trong phương pháp này cặn được đun nóng bằng hơi nước đến 35-55 0C và
nhiệt độ này được giữ cả ngày đêm. Do hoạt động của các vi sinh vật, các bọt khí sinh
ra và mang các hạt cặn lên lớp bọt, ở đó chúng được nén và khử nước. Bằng cách này,
trong vòng 5-6 ngày đêm độ ẩm của cặn có thể giảm đến 80% và đơn giản hóa quá
trình xử lý cặn tiếp theo.
e.3. Tuyển nổi ion
Quá trình này được tiến hành như sau: người ta cho không khí và chất hoạt động
bề mặt vào nước thải. Chất hoạt động bề mặt trong nước tạo thành các ion có điện tích
trái dấu với điện tích của ion cần loại ra. Không khí ở dạng bọt có trách nhiệm đưa
chất hoạt động bề mặt cùng chất bẩn lên lớp bọt.
Phương pháp này có thể áp dụng để tách ra khỏi nước các kim loại (Mo, W, V, Pt, Ce,
Re,…) quá trình hiệu quả khi nồng độ ion thấp 10-3-10-2 mol.ion/l
Trong trường hợp cần tiến hành đồng thời quá trình tuyển nổi và oxi hóa chất ô
nhiễm, nên bão hòa nước bằng không khí giàu oxi hoặc ozone. Để hạn chế quá trình
oxi hóa thì thay không khí bằng khí trơ
f. Tuyển nổi điện
Biện pháp này dựa trên nguyên tắc: khi có dòng diện một chiều qua nước thải, ở

một trong các điện cực (catot) sẽ tạo ra khí hydro. Kết quả nước thải khí được bão hòa
bởi các bọt khí đó sẽ kéo theo các chất bẩn không tan khác nổi lên bề mặt nước. Ngoài
ra, nếu trong nước thải còn chứa nhiều chất bẩn khác là các chất điện phân thì dòng
điện đi qua sẽ làm thay đổi các thành phần hóa học và tính chất của trạng thái các tạp
chất không tan do có các quá trình điện ly, phân cực, điện chuyển và oxy hóa khử….
xảy ra
Trong nhiều trường hợp những thay đổi có lợi cho qua trình xử lý nước thải và
trong những trường hợp khác cần phải điều khiển các quá trình đó để đạt được hiệu
suất xử lý một loại chất bẩn nào đó
Khi sử dụng các điện cực tan (sặt hoặc nhôm) thì ở cực anot sẽ diễn ra quá trình
hòa tan kim loại: Kết quả sẽ có các cation (nhôm hoặc sắt) chuyển vào nước. Những
cation này sẽ cùng nhóm hydroxyl tạo thành hydroxit là những chất keo tụ phổ biến
trong thực tế xử lý nước thải. Do đó, trong không gian các điện cực sẽ diễn ra quá
trình tạo bông keo tụ và tạo các bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng
như quá trình keo tụ chất bẩn, quá trình hấp phụ, kết dính…. diễn ra mạnh và hiệu suất
tuyển nổi cao hơn.
Cường độ của tất cả quá trình quá trình phụ thuộc vào các yếu tố sau:
+ Thành phần hóa học nước thải.
+ Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan).
+ Các thông số của dòng điện: điện thế, cường độ, điện trở suất….
Đối với các trạm tuyển nổi điện có công suất lớn thì nên xây dựng hai ngăn gồm
một ngăn điện cực (ngăn keo tụ), và một ngăn tuyển nổi
18


1.2.2.6- Hấp phụ
Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm sạch triệt để nước thải khỏi các
chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi trong nước thải
có chứa một hàm lượng rất nhỏ các chất đó. Những chất này thường không phân hủy
bằng con đường sinh học và thường có độc tính cao. Nếu các chất này bị hấp phụ tốt

và khi chi phí riêng lượng chất hấp phụ không lớn thì việc ứng dụng phương pháp này
là hợp lí hơn cả
Trong xử lý nước thải công nghiệp, hấp phụ được ứng dụng để khử độc nước thải
khỏi thuốc diệt cỏ, phenol, thuốc sát trùng, các hợp chất hữu cơ vòng thơm, chất hoạt
động bề mặt, thuốc nhuộm, màu hoạt tính
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét, silicagen, keo nhôm,
một số chất tổng hợp hoặc chất thải sản xuất như: xỉ, mạt sắt,…Trong số này, than
hoạt tính là được dùng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai dạng: hạt và bột đều được
dùng để hấp phụ. Các chất hữu cơ, kim loại nặng và các chất màu dễ bị than hấp phụ.
Lượng chất này tùy thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn
có trong nước. Phương pháp này có khả năng hấp phụ được 58-95% các chất hữu cơ
và màu. Các chất hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính đến là phenol, alkylbenzen,
sunfonic axit, thuốc nhuộm, các hợp chất thơm. Đã có những ứng dụng dùng than hoạt
tính để hấp phụ thủy ngân và những thuốc nhuộm khó phân hủy, nhưng tốn kém và
làm cho quá trình không kinh tế. Để loại bỏ các kim loại nặng, các chất hữu cơ, vô cơ
độc hại, người ta dùng than bùn để hấp phụ và nuôi bèo tây trên mặt hồ
Phương pháp hấp phụ có tác dụng tốt trong việc xử lý nước thải chứa các chất
hữu cơ, các kim loại nặng và màu. Để loại bỏ các kim loại nặng, các chất vô cơ và hữu
cơ độc hại hiện nay người ta có thể sử dụng than bùn hoặc một số loại thực vật nước
như lục bình.
Ưu điểm của phương pháp này là hiệu quả cao, có khả năng xử lý nhiều chất
trong nước thải và có thể thu hồi các chất này. Xử lý nước hấp phụ có thể tái sinh, tức
thu hồi và tận dụng chất thải; phân hủy và tiêu hủy chất thải cùng với chất hấp phụ
1.2.2.7- Trao đổi ion
Trao đổi ion là quá trình tương tác của dung dịch với pha rắn có tính chất trao đổi
ion chứa nó bằng các ion khác có trong dung dịch. Bằng cách này người ta có thể loại
đi một số ion trong dung dịch nước.
Phương pháp này được ứng dụng để làm sạch nước hoặc nước thải khỏi các kim
loại như: Zn, Cu, Cr, Pb, Ni, Hg, Cd, V, Mn,…, cũng như các hợp chất của asen,
photpho, xyanua và các chất phóng xạ, khử muối trong nước cấp, cho phép thu hồi các

chất có giá trị và đạt mức độ làm sạch cao. Vì vậy, nó được ứng dụng rộng rãi để tách
muối trong xử lý nước và nước thải.
a. Cơ sở của quá trình trao đổi ion
19


Trao đổi ion theo tỉ lệ tương đương và trong phần lơn các trường hợp là phản ứng
thuận nghịch. Phản ứng trao đổi ion xảy ra do hiệu số thế hóa học của các ion trao đổi.
Phương trình trao đổi tổng quát có dạng:
mA + RmB ↔ RmA + mB
Quá trình trao đổi ion có thể tiến hành qua một số giai đoạn sau:
1. Vận chuyển các ion A từ trong dòng chất lỏng đến mặt ngoài màng biên bao
quanh hạt ionit.
2. Khuếch tán các hạt qua lớp biên.
3. Vận chuyển các ion qua bề mặt phân chia pha vào hạt nhựa.
4. Khuếch tán ion A vào trong hạt đến bề mặt phân chia pha.
5. Phản ứng trao đổi ion A và B.
6. Khuếch tán ion B bên trong hạt đến bề mặt phân chia pha.
7. Chuyển ion B qua bề mặt phân chia pha đến mặt trong màng biên.
8. Khuếch tán ion B qua màng.
9. Khuếch tán ion B vào trong dòng lỏng.
b. Các chất trao đổi ion (nhựa trao đổi ion)
Các chất có khả năng trao đổi ion được gọi là các ionit. Tùy theo loại trao đổi mà
nhựa có tên là cationit hay anionit. Ngoài ra do khả năng trao đổi với các ion H + hay có
nhóm OH- mà nó sẽ có tính axit hay bazơ. Nhìn chung cấu tạo của các chất trao đổi ion
gồm hai phần: phần gốc và phần mang nhóm ion được trao đổi.
Một số chất trao đổi ion: zeolic, silicagen, than đá,…
1.2.2.8- Thẩm thấu ngược
Là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thấm dưới một áp suất cao hơn áp suất
thẩm thấu

a. Cơ chế của quá trình
Có nhiều cơ chế giải thích quá trình thẩm thấu ngược. Một trong những cơ chế đó
giải thích như sau: màng bán thấm không có khả năng hòa tan. Nếu như chiều dày của
lớp phân tử nước bị hấp phụ bằng hoặc lớn hơn một nửa đường kính mao quản của
màng thì dưới tác dụng của áp suất chỉ có nước sạch đi qua, mặc dù kích thước của
nhiều ion nhỏ hơn kích thước cuả phân tử nước. Lớp hiđrat của các ion này cản trở
không cho chúng đi qua mao quản của màng. Kích thước màng hiđrat của các ion khác
nhau sẽ khác nhau. Nếu chiều dày của lớp phân tử nước bị hấp phụ nhỏ hơn nửa
đường kính mao quản thì các chất hòa tan sẽ chui qua màng cùng với nước.
Ưu điểm của phương pháp thẩm thấu ngược là:
+ Không có pha chuyển tiếp trong tách tạp chất cho phép tiến hành quá trình với
chi phí năng lượng thấp.
20


+ Có thể tiến hành quá trình ở nhiệt độ phòng không có bổ sung hoặc bổ sung ít
hóa chất.
+ Đơn giản trong kết cấu
Nhược điểm của phương pháp thẩm thấu ngược:
+ Năng suất, hiệu quả làm sạch và thời gian làm việc của màng lọc giảm khi nồng
độ chất tan trên bề mặt màng lọc tăng
+ Quá trình hoạt động dưới áp suất cao, do đó cần có vật liệu đặc biệt làm kín thiết
bị.
Thẩm thấu ngược được ứng dụng rộng rãi để tách muối khỏi nước trong hệ thống
cấp nước nhà máy nhiệt điện và các ngành công nghiệp khác ( như công nghiệp bán
dẫn, đèn hình, dược…). Những năm gần đây, phương pháp này được sử dụng để làm
sạch một số nước thải công nghiệp và đô thị
1.2.2.9- Siêu lọc
Cả siêu lọc và thẩm thấu ngược đều phụ thuộc vào áp suất, động lực của quá
trình và đòi hỏi màng cho phép một số cấu tử thấm qua, giữ lại một số cấu tử khác. Sự

khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch
có khối lượng phân tử trên 500 và có áp suất thẩm thấu nhỏ ( như vi khuẩn, tinh bột,
protêin, đất sét,…). Còn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu có
khối lượng phân tử thấp và có áp suất thẩm thấu cao. Siêu lọc thường được sử dụng để
khử đất sét, vi sinh vật, các chất thực vật, tách nước cho bùn
Cơ chế của quá trình siêu lọc hoàn toàn khác so với cơ chế của quá trình thẩm
thấu ngược. Chất tan bị giữ trên màng lọc vì kích thước phân tử của chúng lớn hơn
đường kính lỗ xốp hoặc do ma sát phân tử với thành lỗ xốp của màng. Quá trình này
phức tạp hơn nhiều
Khi sử dụng kết hợp thẩm thấu ngược và siêu lọc có thể làm đậm đặc và phân
tách các chất hòa tan hữu cơ và vô cơ trong nước thải. Ví dụ theo sơ đồ dưới đây, thì
sau quá trình siêu lọc ta nhận được phần đậm đặc chứa các chất hữu cơ, còn trong quá
trình thẩm thấu ngược sẽ nhận được phần đậm đặc của các chất vô cơ và nước sạch.

21


1.2.2.10- Thẩm tách và điện thẩm tách (TT và ĐTT)
Phép thẩm tách là quá trình phân tách chất rắn bằng sử dụng khuếch tán không
bằng nhau qua màng.
Điện thẩm tách được thực hiện bằng cách đặt các màng có tính chọn lọc với
cation và anion luân phiên nhau dọc theo dòng điện. Khi đưa dòng điện vào, các cation
được gắn điện đi qua màng trao đổi cation về một hướng, còn các anion sẽ đi qua
màng trao đổi ion về một hướng khác.
Kết quả là muối giảm trong khoang của một cặp màng và tăng trong khoang bên
cạnh. Nước khi đó có thể đi qua một số màng cho đến khi đạt đến độ mặn cần thiết
theo yêu cầu. Phương pháp thẩm tách đã được dùng để thu hồi axit, muối kim loại và
các hydroxit
Phương pháp điện thẩm tách đã được nghiên cứu như một phương pháp khử nitơ
trong nước thải nông nghiệp, nó cũng được ứng dụng rộng rãi để làm ngọt nước.

Phương pháp này cũng đã được dùng để thu hồi các axit, lignin từ nước thải của sản
xuất giấy, crôm từ nước thải của mạ điện trang 161-162, [13]).
1.2.2.11- Các phương pháp điện hóa
Người ta sử dụng quá trình oxy hóa cực anot và khử của catot, đông tụ điện,…để
làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán lớn.
+ Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên điện cực khi cho dòng điện một chiều đi
qua nước thải.
+ Các phương pháp điện hóa cho phép lấy từ nước thải các sản phẩm có giá trị bằng
các sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, tự động hóa mà không cần sử dụng các tác
22


nhân hóa học. Các phương pháp này còn được dùng để xử lý nước thải chứa nhiều
xyanua trong công nghệ mạ điện.
+ Nhược điểm chính của các phương pháp này là tiêu hao năng lượng điện nặng lớn.
Tuy nhiên, việc làm sạch nước thải bằng các phương pháp này có thể tiến hành gián
đoạn hoặc liên tục
1.2.2.11.1- Oxy hóa của anot và khử của catot:
Trong thùng điện phân, trên điện cực dương diễn ra quá trình oxy hóa điện hóa
(các ion cho anot điện tử), còn trên catot điện cực âm diễn ra sự kết hợp các điện tử
(phản ứng khử)
Các quá trình này được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất
xyanua, sunfoxyanua, các amin, alcol, các alđêhit, hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo,
sunfit, mecaptan,…. Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị
phân rã hoàn toàn thành CO2 , NH3 và nước hay tạo thành các chất không độc và đơn
giản hơn để có thể tách bằng các phương pháp khác.
+ Anot được làm từ các vật liệu không hòa tan khác nhau (Pt, titan, thép không gỉ,
than,….).
+ Catot được làm bằng Mo, hợp kim của Vonfram với sắt hay niken, graphit, thép
không gỉ,…

a.Cơ chế oxy hóa của anot (oxy hóa điện hóa)
+ Oxy hóa anot của xyanua xảy ra theo phản ứng :
CNO- + 2H2O → NH4+ + CO32hay quá trình oxy hóa có thể dẫn đến sự tạo thành nitơ:
2CNO- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N2 + 2H2O.
+ Quá trình phá hủy xyanua xảy ra do sự oxy hóa điện hóa ở anot và oxy hóa bằng
clo được giải phóng ở anot từ sự phân tách NaCl được mô tả như sau:
Cl- - 2e → Cl2
CN- + Cl2 + 2OH- → CNO- + 2Cl- + H2O
2CNO- + 3Cl2 + 4OH- → 2CO2 + N2 + 6Cl- + 2H2O
+ Các sunfoxyanua được phân hủy theo sơ đồ sau :
CNS- + 10OH- - 8e → CNO- + SO42- + 5H2O
+ Các ion sunfit ở pH=7 bị oxy hóa tới sunfit. Khi pH nhỏ hơn lưu huỳnh có thể
được tạo thành. Oxy hóa phenol khi có clorua trong nước (khi hàm lượng phenol
không lớn) xảy ra theo các phản ứng sau:
4OH- - 4e → 2H2O + O2
2H+ + 2e → H2
2Cl- - 2e → Cl2
Cl2 + H2O → HClO + HCl
HClO + OH- → H2O + ClO12ClO- + 6H2O - 12e → 4HCO3- + 8HCl + 3O2
C6H5OH + 14O → 6CO2 + 3H2O
b. Cơ chế khử điện hóa

23


Người ta ứng dụng quá trình khử điện hóa để loại các ion kim loại ra khỏi nước
thải với sự tạo thành cặn, nhằm chuyển các cấu tử gây ô nhiễm thành các hợp chất ít
độc hơn hoặc về dạng dễ tách khỏi nước như cặn, khí. Quá trình này có thể được sử
dụng để làm sạch nước thải ra khỏi các ion kim loại nặng như: Pb 2+, Sn2+, Hg2+, Cu 2+,
As2+ và Cr 2+. Quá trình khử của catot đối với các kim loại nặng xảy ra như sau:

Men+ + ne → Me
Ở đây các kim loại bám trên catot và có thể thu hồi chúng.
+ Phản ứng khử hợp chất Crom:
Cr2O72- + 14H+ + 12e → 2 Cr + 7H2O

+ Để xử lý nước thải chứa một số, kim loại nặng, người ta tiến hành quá trình làm
sạch nước thải khỏi các ion Pb 2+, Cd2+, Hg2+, Cu2+ bằng quá trình khử trên catot được
làm từ hỗn hợp cacbon và lưu huỳnh. Các ion này lắng trên cực ở dạng sunfua hoặc
bisunfua và có thể tách chúng bằng phương pháp cơ học.
+ Quá trình khử NH4NO3 trên điện cực than chì xảy ra như sau:
NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO2 + H2O
NH4NO2 → N2 + 2H2O1
1.1.2.11.2- Tuyển nổi điện
Trong quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp này, việc tách các hạt lơ
lửng là nhờ các bọt khí tạo thành trong điện phân nước. Ở anot là nhờ các bóng khí
oxy, còn ở catot là hyđro. Khi sử dụng các điện cực tan (sắt hoặc nhôm) thì ở catot sẽ
diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Kết quả là sẽ có các cation ( sắt hoặc nhôm ) chuyển
vào nước cùng với nhóm hyđroxyl tạo thành hyđroxit là những chất keo tụ phổ biến
trong thực tế xử lý nước thải. Do đó, không gian các điện cực sẽ đồng thời diễn ra quá
trình tạo bông keo tụ và tạo bọt khí, tạo điều kiện để bọt khí bám vào bông cũng như
quá trình keo tụ chất bẩn, quá trình hấp phụ, dính kết,…, diễn ra mạnh, hiệu suất tuyển
nổi cao hơn
1.1.2.11.3- Đông tụ điện
Để làm sạch nước thải công nghiệp chứa các tạp chất phân tán trong nước có độ
bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử dụng điện cực bằng Al.
Dưới tác dụng của dòng điện xảy ra quá trình hòa tan các điện cực, dẫn đến các cation
nhôm chuyển vào nước gặp nhóm hydrôxyl tạo thành hydrôxit của các kim loại đó ở
dạng bông và quá trình đông tụ xảy ra mãnh liệt.
Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị gọn và điều khiển đơn giản không sử
dụng tác nhân hóa học, ít nhạy cảm với sự thay đổi điều kiện tiến hành quá trình làm

sạch, không có các chất độc; bùn cặn có tính chất hóa học và cấu trúc tốt. Nhưng
phương pháp này có nhược điểm là tiêu tốn kim loại và chi phí điện năng cao.
Phương pháp đông tụ điện được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm, hóa
chất, giấy, bột giấy, lọc nước phù sa, phẩm màu phân tán.
1.2.3- Phương pháp hóa học

24


Các phương pháp hóa học dùng trong xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy
hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng các tác nhân hóa học nên là phương
pháp đắt tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và
trong các hệ thống cấp nước khép kín. Đôi khi các phương pháp này được dùng để xử
lý sơ bộ trước xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý
nước thải lần cuối để thải vào nguồn nước
1.2.3.1- Phương pháp trung hòa
Nước thải chứa các axit vô cơ hoặc kiềm cần được trung hòa pH về khoảng 6,5
÷ 8,5 trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho công nghệ xử lý tiếp theo.
Trung hòa nước thải có thể được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau:
Trộn lẫn nước thải axit với nước thải kiềm:
Phương pháp này được sử dụng khi nước thải của xí nghiệp là axit còn xí nghiệp gần
đó có nước thải là kiềm: Cả hai loại nước thải này đều không chứa các cấu tử gây ô
nhiễm khác
Trung hòa bằng bổ sung các tác nhân hóa học:
Để trung hòa nước axit , có thể sử dụng các tác nhân hóa học như NaOH, KOH,
Na2CO3 , nước amoniac NH4OH, CaCO3, MgCO3 , đolomit ( CaCO3 .MgCO3) và xi
măng. Tác nhân rẻ nhất là sữa vôi 5 đến 10% Ca(OH) 2 , tiếp đó là sođa và NaOH ở
dạng phế thải . Đôi khi người ta sử dụng các chất thải khác nhau của sản xuất để trung
hòa nước thải.
Để trung hòa nước thải kiềm người ta sử dụng các axit khác nhau hoặc khí thải mang

tính axit như CO2 ,SO2, NO2,…
 Trung hòa nước thải bằng cách lọc qua vật liệu có tác dụng trung hòa:
Người ta thường dùng các vật liệu như manhêtit (MgCO 3), đolomit , đá vôi, đá hoa,…
và các chất thải rắn như xỉ, xỉ tro làm vật liệu lọc. Quá trình trung hòa được tiến hành
trong các thiết bị lọc - trung hòa đặt nằm ngang hoặc đứng. Các thiết bị lọc này dùng
để trung hòa nước axit có nồng độ không vượt quá 1,5mg/l và không chứa muối của
kim loại nặng.
Trung hòa bằng các khí axit :
Để trung hòa nước thải kiềm, trong những năm gần đây, người ta đã dùng khí thải
chứa CO2 ,SO2, NO2,… Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước
thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại.
Việc sử dụng CO2 để trung hòa nước thải kiềm có nhiều ưu điểm với việc dùng H 2SO4
hay HCl và cho phép giảm rất đáng kể chi phí cho quá trình trung hòa. Do độ hòa tan
CO2 kém nên mức nguy hiểm do oxy hóa quá mức các dung dịch được trung hòa cũng
giảm xuống, các ion CO32- được tạo thành có ứng dụng nhiều hơn so với ion SO 42-, Cl-,
ngoài ra tác động ăn mòn và độc hại của ion CO 32- trong nước nhỏ hơn các ion SO42-,
Cl1.2.3.2- Phương pháp oxy hóa và khử
25