Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

MỞ ĐẦU

Trang 1


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Nước thải mực in sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con
người, tác động trực tiếp đến các loài thủy sinh bởi các kim loại nặng và dung môi
hữu cơ. Các chất này sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm và môi trường đất nếu
không được xử lý triệt để trước khi được thải vào nguồn tiếp nhận. Từ đó, các chất
độc thấm trong đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thực vật được trồng trên đất và con
người ăn phải các thực vật này sẽ bị tích lũy độc chất vào trong cơ thể và gây bệnh.
Chính vì những ảnh hưởng nghiêm trọng trên mà nước thải mực in cần được
xử lý triệt để trước khi được xả vào nguồn tiếp nhận. Mặt khác, nước thải mực in
khó xử lý bằng phương pháp sinh học. Do đó, phương pháp xử lý hóa lý bằng keo
tụ tạo bông dựa trên các loại hóa chất keo tụ sẽ được lựa chọn để giải quyết bài toán
này.
Nếu thực hiện phương pháp xử lý hóa lý bằng keo tụ tạo bông đạt hiệu quả
cao thì sẽ dừng lại việc thí nghiệm. Ngược lại, sẽ tiến hành xử lý theo phương pháp
oxy hóa bằng hệ Fenton.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
•

Xác định các thông số vận hành, quá trình keo tụ tạo bông cho các loại

phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan.

•

Chọn lựa loại hóa chất keo tụ trong năm loại trên phù hợp để xử lý nước
thải mực in đạt hiệu quả cao nhất.

•

Tính toán chi phí vận hành cho các loại hóa chất keo tụ (phèn nhôm, phèn
sắt, PAC, FAC và Chitosan).

3. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm.
• Đối tượng nghiên cứu: loại nước thải được xử lý là nước thải mực in tại
Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu.

Trang 2


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• Xác định pH tối ưu của phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC và Chitosan.
• Xác định lượng hóa chất keo tụ tối ưu của năm loại: phèn nhôm, phèn sắt,
PAC, FAC và Chitosan.
• So sánh ý nghĩa kinh tế, ý nghĩa kỹ thuật và ý nghĩa môi trường của phèn
nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan.
• So sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC và

Chitosan.
• Lựa chọn loại hóa chất keo tụ tốt nhất để xử lý với nước thải mực in của
công ty Nanu.
5. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI
5.1. Ý NGHĨA KHOA HỌC
• Xác định được các thông số phù hợp để chọn lựa loại hóa chất keo tụ để xử
lý nước thải mực in đạt hiệu quả tốt nhất.
• Xác định được quy trình công nghệ xử lý nước thải mực in hiệu quả.
5.2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN
• Giúp giải quyết vấn đề xử lý nước thải mực in đối với môi trường.
• Giải quyết được các bài toán về tính kỹ thuật, tính kinh tế và tính môi trường
trong phương pháp keo tụ tạo bông để xử lý nước thải mực in.

Trang 3


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG
NGHIÊN CỨU

Trang 4


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN IN NANU
• Tên doanh nghiệp: Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu.
• Địa chỉ trụ sở chính: Số 2/7, ấp 3, xã Xuân Thới Sơn, huyện Hóc Môn, Thành
phố Hồ Chí Minh.
• Địa điểm kinh doanh: Số 2/7, ấp 3, xã Xuân Thới Sơn, huyện Hóc Môn,
Thành phố Hồ Chí Minh.
• Điện thoại: 08. 62595929.
• Ngành nghề kinh doanh: in ấn.
• Giấy chứng nhận đăng ký kinh doanh số: 4102064633 do Sở Kế Hoạch & Đầu
Tư Thành phố Hồ Chí Minh cấp.
1.2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN TẠI CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU
HẠN IN NANU

Bán Thành Phẩm (áo,
quần, mũ nón…)
Làm phim
Mực in,
dung môi hữu cơ

Làm khuôn in và pha
mực
Dán bán thành phẩm lên
khuôn in
In
Sấy khô
Trang 5


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,

FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Ép (tạo hình)
Kiểm phẩm
Tẩy rửa khuôn in

Nước thải mực in

Lò hấp khuôn
Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ in của Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In
Nanu
Chú thích đường mũi tên:
: Hóa chất.
: Nước thải.
1.3. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
Nguyên liệu đầu vào là mực, màu, dung môi. Sau khi có mẫu duyệt, pha mực
cho đúng màu của mẫu để tiến hành sản xuất đại trà. Dán bán thành phẩm lên bàn
in, thực hiện từng công đoạn in để hoàn thành sản phẩm. Sấy khô tại bàn in rồi
chuyển lên máy sấy băng chuyển để ổn định mặt in. Sản phẩm sẽ được ép để hình in
được đẹp hơn. Cuối cùng tổ kiểm phẩm sẽ kiểm tra chất lượng trước khi xuất trả
bán thành phẩm cho khách hàng.
Kiểm tra bán thành phẩm: sau khi nhận bán thành phẩm từ khách hàng, tiến
hành kiểm tra số lượng, chất lượng cũng như thông số kỹ thuật.
Làm phim và khuôn: bộ phận thiết kế và kỹ thuật phối hợp làm phim và khuôn
in cho sản xuất hàng loạt.
Dán bán thành phẩm: công nhân cho một lớp keo mỏng lên bàn in, sấy qua
một lần và dán bán thành phẩn lên bàn in theo đúng khuôn rập sẵn có trên bàn in.
Sấy khô: cho máy sấy bàn sấy qua bán thành phẩm một lần sau đó chuyển qua
máy sấy băng tải để ổn định mặt hình in cũng như đảm bảo độ chín của mực in.
Trang 6

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Ép tạo hình: công đoạn này sẽ làm cho sản phẩm đẹp hơn, rõ nét hơn ở hình in
và cố định hình in trên sản phẩm.
Kiểm phẩm: tổ kiểm tra thực hiện việc kiểm tra chất lượng sản phẩm sau in và
đóng gói sản phẩm đạt trước khi xuất trả khách hàng.
Rửa khuôn in: khuôn in được tẩy rửa để chuẩn bị sản xuất mẫu mới hoặc lưu
kho để tái sử dụng. Toàn bộ nước thải rửa khuôn in được đưa về hệ thống xử lý
nước thải của công ty.
1.4. NGUỒN PHÁT SINH, ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH
IN TẠI CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN IN NANU
1.4.1. Nguồn phát sinh nước thải
• Nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt phát sinh từ quá trình sinh hoạt của nhân viên, công nhân
trong xưởng in. Loại nước thải này bị ô nhiễm bởi các chất lơ lửng (SS), các chất
hữu cơ (BOD), các chất dinh dưỡng (N, P) và vi khuẩn gây bệnh như: Coliform,
E.coli…
Các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt chủ yếu: Carbonhydrate, Protein,
Lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy. Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxy
hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ nói trên thành CO 2, N2, H2O,
CH4…
Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn có một lượng chất rắn lơ lửng có khả
năng gây hiện tượng bồi lắng cho các nguồn tiếp nhận nó khiến chất lượng nước tại
những nguồn này xấu đi. Các chất dinh dưỡng như N, P có nhiều trong nước thải
sinh hoạt chính là các yếu tố gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa.
Vì vậy, cơ sở xây dựng bể tự hoại nhằm xử lý lượng nước thải này trước khi
xả vào nguồn tiếp nhận. Nguồn tiếp nhận nước thải là hệ thống cống thoát nước thải

chung.
• Nước thải sản xuất

Trang 7


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Nước thải sản xuất là nước thải từ công đoạn rửa khuôn in. Loại nước thải này
ô nhiễm các thông số sau: pH, SS, độ màu, độ đục, BOD5, COD.
Tổng lưu lượng nước thải sản xuất được ước tính khoảng 20 m 3/ngày. Toàn bộ
lượng nước thải này được thu gom vào hệ thống xử lý nước thải sản xuất của xưởng
để xử lý trước khi xả vào cống góp chung thoát nước thải khu vực.
• Nước mưa chảy tràn
Bản thân nước mưa ít làm ô nhiễm môi trường. Khi chưa xây dựng, nước mưa
sẽ tiêu thoát bằng nhiều nhánh nhỏ chảy ra hệ thống thoát nước hoặc phần lớn thấm
trực tiếp xuống đất. Ngoài ra, nước mưa chảy tràn trên mặt đất tại khu vực cuốn
theo các chất cặn bã và đất cát xuống hệ thống thoát nước, nếu không có biện pháp
tiêu thoát tốt, sẽ gây nên tình trạng ứ đọng nước mưa, gây tắc nghẽn hệ thống tiêu
thoát nước, tạo ảnh hưởng xấu đến môi trường.
1.4.2. Nguồn gây ô nhiễm không khí
• Nguồn phát sinh khí thải
Trong quá trình hoạt động của xưởng, nguồn phát sinh khí thải do các máy
móc thiết bị là không có. Mà khí thải được phát sinh chủ yếu trong các quá trình sau
đây:
Ô nhiễm không khí do phương tiện vận chuyển giấy nguyên liệu, bán thành
phẩm đến và đi trước xưởng. Chủ yếu là các loại xe ô tô, xe tải nhẹ và các loại xe
gắn máy. Nhiên liệu sử dụng của các loại phương tiện trên chủ yếu là xăng, dầu
diesel. Các nhiên liệu này khi đốt cháy sẽ sinh ra khói thải chứa các chất ô nhiễm

không khí. Các thành phần ô nhiễm trong khói thải trên chủ yếu là SO x, NOx, COx,
Cacbuahydro, Aldehyde và bụi. Nguồn gây ô nhiễm do giao thông vận tải không tập
trung và không thường xuyên nên khó quản lý.
Ô nhiễm không khí do bụi phát sinh trong quá trình khuân vác nguyên liệu và
bán thành phẩm trong quá in và vận chuyển bán thành phẩm lên xe. Tuy nhiên
lượng bụi phát sinh trong các công đoạn này là không đáng kể và tải lượng rất nhỏ.

Trang 8


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Ô nhiễm không khí do mùi, hơi dung môi: hơi dung môi là chất ô nhiễm đáng
chú ý trong quá trình in ấn. Các dung môi hữu cơ có thể tan trong mỡ cũng như có
thể tan tốt trong nước, đồng thời chúng có thể chuyển hóa sinh học trong cơ thể
người. Nhưng dung môi tan trong mỡ, khi đi vào cơ thể người thì chúng tích tụ
trong các mô mỡ bao gồm cả hệ thần kinh. Những dung môi tan trong nước khi tiếp
xúc với da, các dung môi này hòa tan vào tuyến mồ hôi và đi vào cơ thể, rồi sau đó
chúng có thể phân bố khắp nơi trên cơ thể. Tất cả các dung môi trên đều có một đặc
tính chung là hấp thụ nhanh trong phổi. Có nhiều loại dung môi hữu cơ gây ngộ độc
cho người và động vật như: Benzene, Toluene, Xylene…(Độc học môi trường cơ
bản, Lê Huy Bá – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh năm
2006).
Trong quá trình hoạt động in ấn của cơ sở, ô nhiễm do mùi và hơi dung môi
phát sinh trong quá trình mực in được hòa trộn cùng với một số dung môi trong máy
in. Do đó công nhân điều khiển máy in cần phải có phương tiện bảo hộ lao động
đầy đủ khi thao tác với máy để tránh xảy ra các hiện tượng nhiễm độc do hơi dung
môi. Tuy lượng hơi dung môi và mùi phát sinh là chưa đến ngưỡng gây ngộ độc
nhưng để hạn chế đến mức thấp nhất gây hại cho công nhân và bảo vệ môi trường

cơ sở đã thiết kế bố trí các quạt thông gió nhà xưởng.
• Nguồn phát sinh tiếng ồn và độ rung
Tiếng ồn và độ rung được phát sinh trong quá trình vận hành máy móc.
Ngoài ra tiếng ồn và độ rung còn phát sinh trong quá trình vận chuyển nguyên liệu
và bán thành phẩm đi và đến trước xưởng.
Tiếng ồn và rung động cũng là yếu tố có tác động lớn đến sức khỏe con
người. Tác hại của tiếng ồn là gây nên những tổn thương cho các bộ phận trên cơ
thể. Trước hết là cơ quan thính giác chịu tác động trực tiếp của tiếng ồn làm giảm
độ nhạy của tai, thính lực giảm sút gây nên bệnh nghề nghiệp. Ngoài ra, tiếng ồn
gây ra các chứng đau đầu, ù tai, chóng mặt, buồn nôn, rối loạn thần kinh, rối loạn
tim mạch, các bệnh về hệ thống tiêu hóa. Cơ sở đã áp dụng một số biện pháp hạn
chế các ảnh hưởng tiêu cực của tiếng ồn đến sức khỏe người lao động.

Trang 9


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Công nhân thường xuyên tiếp xúc với môi trường này nên về lâu dài có thể
ảnh hưởng đến sức khỏe, năng suất lao động của công nhân. Do đó, trong thời gian
đến cơ sở sản xuất sẽ có hướng đầu tư máy móc thiết bị mới để hạn chế được tiếng
ồn và độ rung tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân làm việc và không gây ảnh
hưởng đến khu vực dân cư xung quanh. Tuy nhiên nguồn phát sinh tiếng ồn trong
nhà xưởng và khu vực trước xưởng là rất thấp không vượt quá tiêu chuẩn cho phép
theo tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp được ban hành kèm theo quyết định số
3733/2002 QĐ-BYT ngày 10/10/2002 của Bộ Y tế (≤ 85 dBA).
1.4.3. Nguồn phát sinh chất thải rắn và chất thải nguy hại
• Ô nhiễm do chất thải rắn sản xuất
Chất thải rắn trong quá trình sản xuất bao gồm: giẻ lau mực và dung môi, bao

bì (bình chứa) dung môi, mực in. Lượng chất thải rắn sản xuất phát sinh không
nhiều, ước tính khoảng 1 kg/ngày.
• Ô nhiễm do chất thải rắn sinh hoạt
Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh chử yếu từ các hoạt động của công nhân viên
trong cơ sở, bao gồm: các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học như thức ăn thừa, vỏ
trái cây, thực phẩm rau quả bỏ đi, đồ hộp. Ngoài ra còn có bao bì, giấy, túi nilon…
Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ dễ phân hủy.
Do đó nếu lượng chất thải này không được quản lý tốt cũng gây những ảnh hưởng
nhất định đến môi trường trong khu vực sản xuất và khu vực xung quanh xưởng.
• Ô nhiễm do chất thải rắn nguy hại
Các loại chất thải phát sinh từ quá trình hoạt động của xưởng in bao gồm: các
lon mực in sau sử dụng, các giẻ lau chùi máy móc thiết bị dính hóa chất, thùng chứa
các dung dịch hòa trộn mực in, bóng đèn huỳnh quang hỏng…lượng chất thải này
phát sinh trong một tháng ước tính khoảng 1 kg/ngày.
Các loại chất thải này cần có biện pháp quản lý, thu gom hợp lý để đảm bảo
không thải ra môi trường trái phép.
1.4.4. Đặc tính nước thải mực in của công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu
Trang 10


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Nước thải được thải ra chủ yếu từ công đoạn rửa khuôn in. Loại nước thải này
có chứa các thành phần ô nhiễm về các chỉ tiêu như: pH, SS, độ màu, độ đục,
BOD5, COD đều cao hơn chuẩn cho phép theo QCVN 24:2009/BTNMT (cột B).
Tổng lưu lượng nước thải sản xuất được ước tính khoảng 20 m 3/ngày. Toàn bộ
lượng nước thải này được thu gom vào hệ thống xử lý nước thải sản xuất của xưởng
để xử lý trước khi xả vào cống góp chung thoát nước thải khu vực.
Nước thải mực in phát sinh từ quá trình rửa khuôn in có chứa các thành phần

sau: Formaldehyde, Poly vinyl chloride (PVC), kim loại nặng (Pb, Cr6+, Hg, Ni,
Cd), Alkyl phenol ethoxylate (APEO), Organotin.
Ngoài ra, công đoạn pha mực in có sử dụng các loại màu, mực, keo và thành
phần chất kết dính, dung môi hữu cơ điển hình như Xylene đều là chất thải nguy
hại.

• Tính chất vật lý
Gồm các chỉ số ô nhiễm có trong nước thải mực in từ quá trình rửa khuôn in
như các chất rắn, màu, độ đục, mùi đều rất cao (mẫu nước thải mực in này đã được
phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường với các chỉ số trên
và kết quả phân tích tại Viện là đều vượt mức cho phép QCVN 24:2009/BTNMT
(cột B).
S

Thông số

Đơn vị

T
1
2
3
4
5
6

pH
Màu
SS
Độ đục

BOD5
COD

Pt – Co
mg/l
NTU
mgO2/l
mgO2/l

TCVN 6492:1999
SM 2120 C
TCVN 4560:1988
TCVN 6184:1996
Áp kế
ASTM D 1252-88

7

Tổng

MPN /

(*)
TCVN 6187-2:1996

Coliform

100 ml

(*)

T

Phương pháp thử

Trang 11

Kết quả thử

QCVN

nghiệm
QT.10.12.051
5.7
290
183
206
680
1480

24:2009 /

230000

5000

BTNMT
5.5 – 9
70
100

50
100


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
(*): Phương pháp được VILAS công nhận.
Bảng 1.1. Bảng kết quả thử nghiệm mẫu nước thải mực in của Công ty Trách
Nhiệm Hữu Hạn In Nanu đầu vào
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường
Thành phố Hồ Chí Minh ngày 17/12/2010)
• Tính chất hóa học
Nước thải từ quá trình in tại Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu có chứa
các thành phần sau: Formaldehyde, Poly vinyl chloride (PVC), kim loại nặng (Pb,
Cr6+, Hg, Ni, Cd), Alkyl phenol ethoxylate (APEO), Organotin.
Ngoài ra, còn có thành phần chất kết dính, dung môi hữu cơ như Xylene…
đều là chất thải nguy hại.
• Tính chất sinh học
Chỉ số tổng coliform được phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ
Môi Trường với kết quả phân tích là 230000 MPN/100 ml vượt mức cho phép của
chỉ số tổng Coliform theo QCVN 24:2009/BTNMT (cột B).
1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG
Nước thải sản xuất: Nhận biết được sự tác động của nước thải từ công đoạn
rửa khuôn in đến môi trường. Nên chúng tôi đã đề ra phương thức giải quyết để
giảm thiểu sự ô nhiễm, tác động đến nguồn tiếp nhận nước thải và môi trường xung
quanh. Nếu lượng nước thải này không được xử lý tốt thì khi xả vào nguồn tiếp
nhận sẽ ảnh hưởng đến môi trường tại khu vực như: tạo mùi hôi, thấm xuống đất
ảnh hưởng đến nước ngầm, đưa vào đất một số thành phần hoá chất, dung môi độc
hại cho đất. Hay khi dầu mỡ rửa trôi sẽ làm giảm khả năng hấp thụ của oxy trong

môi trường nước, làm suy giảm và cản trở sự trao đổi chất, thậm chí có thể hủy diệt
các cá thể sống dưới nước nếu nồng độ ô nhiễm lớn.
Việc xuất hiện của các kim loại nặng như: Pb, Cr6+, Hg, Ni, Cd sẽ ảnh hưởng
tới môi trường đất từ đó ảnh hưởng đến các loài thực vật. Con người ăn phải các
thực vật này sẽ bị tích lũy sinh học vào trong cơ thể.
Trang 12


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
Đối với chì (Pb): gây ô nhiễm đất, có thể gây ảnh hưởng tới hoạt động của vi
sinh vật trong đất và do đó làm giảm năng suất sinh học của đất. Chì được hấp thụ
bởi thực vật và từ đó làm ô nhiễm dây chuyền thực phẩm và gây hại cho sức khỏe
con người. Độc chất chì làm viêm thận, thấp khớp, tích lũy dần dần trong xương.
Đối với Crôm VI (Cr6+): ảnh hưởng tới môi trường đất, gây độc cho cây trồng
và ảnh hưởng đến sức khỏe con người vì có độc tính cao.
Đối với thủy ngân (Hg): ô nhiễm môi trường đất, tích lũy trong đất và dẫn đến
sự methyl hóa của Hg trong đất.
Đối với dung môi hữu cơ (như Xylene chẳng hạn): khi cơ thể bị nhiễm xylene
thì xylene sẽ chuyển hóa thành methylhippuric acid và dấu hiệu này tìm thấy trong
nước tiểu, khi hít phải hơi xylene thì từ 60 – 65 % được giữ lại ở trong phổi, gây tổn
thương cho phổi. Khi tiếp xúc với xylene thì nó được hấp thụ qua da và đào thải qua
nước tiểu.
1.6. MỘT VÀI NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC
THẢI MỰC IN
Bất kỳ một phương pháp in nào từ in lưới, in typo, in flexo, in ống đồng hay in
offset đều có chất độc hại thải ra môi trường. Tuy nhiên nếu đánh giá theo quy trình
công nghệ sản xuất in (trước in chế bản, in và gia công sau in) thì việc gây ô nhiễm
chính là do các chất thải độc hại tập trung ở công đoạn chế bản và công đoạn in. Xét

về tổng thể, ô nhiễm môi trường do công nghiệp sản xuất in có nhiều dạng: ô nhiễm
do tiếng ồn, ô nhiễm không khí do các dung môi của mực in, hồ dán, xăng dầu mỡ,
ô nhiễm do các chất thải rắn như bản in, giấy in cũng rất lớn. Tuy nhiên nguồn gây
ô nhiễm chủ yếu lại là nước thải của công nghiệp in ở nước ta là rất lớn nhưng lại
chưa được các cơ sở sản xuất in quan tâm giải quyết và cũng ít các công trình khoa
học nghiên cứu trong lĩnh vực này do quy mô nhỏ lẻ và phân tán của các xí nghiệp
in.
Sau đây là một vài nghiên cứu trong nước liên quan đến nước thải mực in như:
• Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu sản xuất mực in gốc nước dùng cho công nghiệp
in vỏ bao ximăng tại Việt Nam năm 2006-2007. Chủ nhiệm đề tài này là Phó
Trang 13


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
giáo sư Trần Văn Thắng - Bộ môn Công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
• Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu xử lý nước thải ngành in bằng phương pháp keo tụ
kết hợp với phương pháp oxy hóa khử năm 2007-2008. Chủ nhiệm đề tài này
là Thạc sĩ Bùi Thị Tuyết Loan - Bộ môn Công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa
học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
• Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu sản xuất mực in phun gốc nước sử dụng chất màu
pigment năm 2008-2009. Chủ nhiệm đề tài này là Tiến sĩ Hoàng Thị Kiều
Nguyên - Bộ môn công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa học - Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội.

Trang 14


Khóa luận tốt nghiệp

Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

CHƯƠNG 2
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Trang 15


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Xử lý nước thải mực in bằng phương pháp hóa lý được thực hiện theo hai
cách: keo tụ tạo bông và oxy hóa bằng hệ Fenton.
Xác định và lựa chọn phương pháp hóa lý theo cách keo tụ tạo bông để xử lý
nước thải mực in vì:
• Phương pháp thực hiện đơn giản.
• Chi phí thấp.
• Thực hiện phương pháp này nếu đạt hiệu quả cao thì dừng lại. Ngược lại, sẽ
thực hiện theo cách oxy hóa bằng hệ Fenton.
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1.1. Nguyên lý của quá trình keo tụ tạo bông
2.1.1.1. Hạt keo liên kết
Tuỳ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ, thông thường các hạt cặn trong nước đều
có thể mang điện tích âm hoặc dương. Khi thế cân bằng điện động của nước bị phá
vỡ, các thành phần mang điện tích sẽ kết dính với nhau nhờ lực liên kết phân tử và
lực điện từ, tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion khác nhau,
các tổ hợp tạo thành được gọi là hạt keo. Tuỳ thuộc vào thành phần cấu tạo, các hạt
keo sẽ có những tính chất khác nhau. Người ta có thể chia các hạt keo thành hai

loại: Keo kỵ nước và keo háo nước. Trong kỹ thuật xử lý nước bằng keo tụ, keo kỵ
nước đóng vai trò chủ đạo. Ngoài ra, người còn phân loại theo các dạng sau:
• Keo phân tử là những phân tử lớn (polyme) tạo thành hạt keo.
• Keo phân tán gồm nhiều phân tử phân tán tạo thành hạt keo.

Trang 16


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
• Keo liên kết gồm nhiều phân tử khác nhau liên kết với nhau tạo thành hạt
keo.
• Keo kỵ nước không tan, phân chia thành các hạt nhỏ, không ngậm dầu, nước.
• Keo ngậm nước có khả năng hấp phụ các phân tử nước.
Keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác như phèn
nhôm, phèn sắt. Ban đầu các phân tử mới hình thành liên kết lại với nhau thành các
khối đồng nhất. Nhờ có diện tích bề mặt lớn, các khối này có khả năng hấp thụ chọn
lọc một loại ion nào đó, hoặc có trong thành phần các ion của khối hoặc gần giống
một trong các ion trong khối về tính chất và kích thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion.
Lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong tạo thành hạt keo. Bề mặt nhân keo
mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên đó, có khả năng hút một số ion tự do mang
điện tích trái dấu để bù lại một phần điện tích. Như vậy, quanh khối liên kết phân tử
ban đầu có hai lớp ion mang điện tích trái dấu bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của
hạt keo. Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thường không có đủ điện tích
trung hoà với lớp điện tích bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích
nhất định. Để cân bằng điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hút quanh mình
một số ion trái dấu ở trạng thái khuếch tán.
Nếu hạt keo ở trong trạng thái tĩnh thì điện tích của hạt được bù bởi lớp ion
khuếch tán. Do chuyển động Brown, lớp ion khuếch tán không di chuyển đồng thời

với hạt keo, bởi vì lực liên kết không bền vững. Do đó, hạt keo trong nước luôn là
hạt keo mang điện tích.
Theo lý thuyết về lớp điện tích kép, nếu muốn hạt keo keo tụ thì thế điện động
Zeta cần phải giảm thấp dưới giá trị giới hạn. Do vậy, quá trình keo tụ được xem
như bước đầu tiên trong việc kết hợp các hạt riêng rẽ nhờ việc giảm thế điện động
Zeta. Qúa trình tạo bông keo xảy ra nhờ khuấy trộn và hình thành việc kết hợp các
bông keo nhỏ.
Trong pha phân tán keo, điện tích bề mặt của các hạt keo có ảnh hưởng rất lớn
đến các ion bao quanh. Các ion trái dấu bị thu hút về bề mặt và các đồng ion bị đẩy
ra khỏi bề mặt. Kết hợp hỗn hợp các xu hướng chuyển động nhiệt và hút hoặc đẩy
Trang 17


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
ion lẫn nhau sẽ tạo ra một lớp trong của bề mặt tích điện của hạt keo và một lớp
ngoài có số đương lượng các ion trái dấu phân bố trong pha khuếch tán tạo ra lớp bề
mặt điện tích kép.
Theo Stern, tác giả phân chia lớp điện tích kép thành hai lớp: lớp điện tích kép
Stern với các ion trái dấu hút nhau rất mạnh trên bề mặt hạt keo và lớp khuếch tán,
có bề dày phụ thuộc vào cường độ ion cùa dung dịch. Điện thế trên bề mặt giữa lớp
ngoài của lớp Stern và lớp trong của lớp khuếch tán được gọi là thế điện động Zeta.
Các lực hút và lực đẩy tĩnh điện được xem như là các lực phân tán tồn tại giữa các
hạt keo. Độ lớn của các lực này thay đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt
và chúng độc lập với cường độ ion của nước. Khả năng ổn định của hạt keo là kết
quả tổng hợp giữa lực hút và lực đẩy. Nếu lực tổng hợp là lực hút thì xảy ra quá
trình keo tụ.
Khi thuỷ phân ion kim loại như Fe3+ hoặc Al3+ bổ sung nhờ nước, quá trình
thuỷ phân xảy ra tức thời và hình thành các phức Hydroxyl. Nồng độ các phức

Hydroxyl phụ thuộc vào nồng độ các ion kim loại và giá trị pH. Các phức Hydroxyl
có mang điện tích và thời gian tồn tại của chúng rất ngắn. Các ion dương bị hấp phụ
trên bề mặt các hạt keo và điện tích bề mặt bị trung hoà do giảm thế điện động Zeta.
Số các ion trái dấu đòi hỏi để trung hoà điện tích bề mặt khá nhỏ so với số các ion
yêu cầu để nén lớp điện tích các nồng độ các ion trái dấu cấn bổ sung tỉ lệ thuận với
nồng độ các hạt keo trong nước và bổ sung dư lượng các ion trái dấu sẽ tạo ra sự tái
ổn định của hệ keo do chuyển đổi nghịch chiều điện tích bề mặt.
Khi năng lượng động học của các hạt keo không đủ để tạo ra sự chuyển động,
huyền phù sẽ trở nên bền vững và bằng biện pháp khuấy trộn hoặc bổ sung các
polyme có khả năng keo tụ, người ta có thể phá vỡ trạng thái cân bằng của hệ làm
cho các hạt keo xích lại gần nhau hơn tăng lực hút giảm lực đẩy và do vậy làm cho
quá trình keo tụ đạt hiệu quả hơn.
Khi sử dụng biện pháp giảm thế điện động Zeta, người ta nhận thấy rằng điện
thế Zeta của hạt keo kỵ nước dao động trong giới hạn 0.05 đến 0.1V. Để lực hút
phân tử thắng được lực đẩy tĩnh điện thi điện thế Zeta phải nhỏ hơn 0.03V và quá
trình keo tụ càng đạt hiệu quả khi điện thế Zeta tiến tới 0. Trạng thái hạt keo khi
Trang 18


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
điện thế Zeta bằng 0 được gọi là trạng thái đẳng điện và trị số pH của hệ ở trạng thái
đẳng điện được gọi là điểm đẳng điện.
2.1.1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông
• Nén lớp điện tích, giảm thế điện động Zeta nhờ ion trái dấu.

Hình 2.1. Mô tả năng lượng tương tác của hệ keo
• Qúa trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt.

Điện
tích
bề
mặt
hạt
keo

+

0

Trang 19


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
100 %

a.

Lượng ion trái dấu cho vào

b.

Lượng ion trái dấu cho vào

Độ
đục
còn lại

75 %
50 %
25 %
0%
Hình 2.2. Mô tả hiệu quả của cơ chế hấp phụ trung hòa điện tích
các ion trái dấu
a. Sự phụ thuộc giữa điện tích bề mặt hạt keo và lượng ion trái dấu đưa vào.
b. Hiệu quả về độ đục thu được theo lượng ion trái dấu đưa vào.
• Hấp phụ - bắc cầu.
Phản ứng 1: Hấp thụ ban đầu với lượng polyme tối ưu

Polyme

Hạt keo

Hạt bị phá vỡ cân bằng

Phản ứng 2: Tạo bông keo

Các hạt bị phá vỡ cân bằng

Hạt bông keo

Phản ứng 3: Hấp phụ thứ cấp polyme
Trang 20


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,

FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Không tiếp xúc với chỗ trống
ở các hạt khác
Hạt bị phá vỡ cân bằng

Hạt tái cân bằng

Phản ứng 4: Hấp phụ ban đầu với dư lượng polyme

Dư lượng polyme

Hạt keo

Hạt ổn định (không chỗ trống)

Phản ứng 5: Phá vỡ bông keo

Hạt bông keo

Khuấy trộn mạnh
hoặc kéo dài

Phản ứng 6: Hấp phụ thứ cấp polyme

Trang 21

Đoạn bông keo

Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Đoạn bông keo

Đoạn bông keo tái ổn định
Hình 2.3. Cơ chế hấp phụ - bắc cầu

• Keo tụ hấp phụ cùng lắng trong quá trình lắng.

Trang 22


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Hình 2.4. Tác dụng tạo bông keo của các huyền phù khác nhau phụ thuộc vào
pH, khi sử dụng Al2(SO4)3.18 H2O làm chất keo tụ. Cơ chế cùng lắng xuống
trong quá trình lắng
Đối với hệ phân tán có diện tích bề mặt riêng lớn (bụi trong không khí, bùn,
phù sa trong nước...), các hạt luôn có xu hướng co cụm lại tạo hạt lớn hơn để giảm
năng lượng bề mặt (tương tự hiện tượng giọt nước, giọt thủy ngân luôn tự vo tròn
để giảm diện tích bề mặt). Về nguyên tắc do độ phân tán lớn, diện tích bề mặt riêng
lớn, hạt keo có xu thế hút nhau nhờ các lực bề mặt. Mặt khác do các hạt keo cùng
loại luôn tích điện cùng dấu (đặc trưng bởi thế ξ ) nên các hạt keo luôn đẩy nhau bởi
lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt cùng dấu theo định luật Culông, xu hướng này làm
hạt keo không thể hút nhau để tạo hạt lớn hơn và lắng xuống nhờ trọng lực như
những hạt không tích điện. Như vậy thế ξ càng lớn (hạt keo càng tích điện) thì hệ

keo càng bền (khó kết tủa). Trong trường hợp lý tưởng: nếu thế ξ = 0 thì hạt keo
biến thành cấu tạo tụ điện phẳng, hạt sẽ không khác gì các hạt không tích điện nên
dễ dàng hút nhau để tạo hạt lớn hơn có thể lắng được.

2.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông
• pH của nước thải: quá trình hình thành hạt keo bị ảnh hưởng bởi pH. pH thấp
hoặc cao đều làm tan hạt keo. Ví dụ như: Phèn nhôm (khoảng pH là 5.5-7.5),
phèn sắt III (pH > 3.5, thường hoạt động tốt trong khoảng 5.5-6.5)…, pH còn
ảnh hưởng đối các chất hữu cơ có trong nước thải, ảnh hưởng đến điện tích
hạt keo trong nước và tốc độ keo tụ trong dung dịch keo.

Trang 23


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in
• Lượng chất keo tụ: quá nhiều thì hạt keo tái bền, quá ít thì không đủ để keo
tụ.
• Nhiệt độ: nhiệt độ cao thì phèn dễ vỡ, nhiệt độ thấp thì phèn xốp khó lắng,
khoảng nhiệt độ tốt nhất là từ 20 – 400C.
• Tốc độ khuấy trộn: quá trình keo tụ cần tốc độ khuấy trộn thích hợp, để hòa
tan phèn cần tốc độ khuấy trộn cao, để keo tụ tạo bông cần tốc độ khuấy trộn
thấp. Khuấy chậm sẽ làm phèn vón cục, nếu khuấy nhanh sẽ làm tốn năng
lượng và vỡ bông phèn. Khuấy nhanh 100 vòng/phút trong 2 phút và khuấy
chậm 10 vòng/phút trong 3 phút.
• Tạp chất trong nước: khi trong nước chứa một lượng lớn chất hữu cơ cao
phân tử thì nó có thể hấp phụ trên bề mặt dung dịch keo để bảo vệ dung dịch
keo làm cho hạt keo khó keo tụ dẫn đến hiệu quả keo tụ thấp, hệ keo trong
nước phải thích hợp với hệ keo mới cho vào để có thể kết tủa.

• Môi chất tiếp xúc: Các thành phần chất lơ lửng vừa keo tụ vừa hỗ trợ cho
quá trình keo tụ, thành phần môi chất chẳng hạn như bông keo có sẵn sẽ góp
phần thúc đẩy quá trình keo tụ tạo bông.

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội
dung

Khảo sát khả năng keo tụ tạo
bông với phèn nhôm

Trang 24


Khóa luận tốt nghiệp
Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC,
FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Xác định pH tối
ưu

Khảo sát khả năng keo tụ tạo
bông với phèn sắt (III)
Khảo sát khả năng keo tụ tạo
bông với FAC
Khảo sát khả năng keo tụ tạo
bông với PAC

Xác định lượng

hóa chất keo tụ
tối ưu

Khảo sát khả năng keo tụ tạo
bông với Chitosan
Tính kỹ thuật
Đánh
giá hiệu
quả xử
lý

Tính kinh tế

Tính môi trường
2.3. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Bộ chỉnh vận tốc khuấy
Đèn

Bộ chỉnh thời gian khuấy
Trang 25

Nút khuấy