thiết kế cải tạo hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công ty liên doanh dệt sai gòn – joubo công suất 720m3 ngày đêm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

THIẾT KẾ CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI DỆÂT NHUỘM CÔNG TY LIÊN
DOANH DỆT SAI GÒN – JOUBO
CÔNG SUẤT 720M3/NGÀÊM

i


Mục lục
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH..............................................................................i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA......................................................................................i
KHOA MÔI TRƯỜNG............................................................................................................i
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC......................................................................................i
THIẾT KẾ CẢI TẠO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆÂT NHUỘM CÔNG
TY LIÊN DOANH DỆT SAI GÒN – JOUBO......................................................................i
CÔNG SUẤT 720M3/NGÀÊM...........................................................................................i
Mục lục..............................................................................................................................................ii
Danh mục các bảng.........................................................................................................................iv
Danh mục các chữ viết tắt................................................................................................................v

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU..............................................................................................................1
1.1 GIỚI THIỆU.................................................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU....................................................................................................................................1
1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN...............................................................................................................1
1.4 PHẠM VI......................................................................................................................................1

1.4.1 Địa điểm lấy mẫu............................................................................................................1
1.4.2 Địa điểm tiến hành thí nghiệm.......................................................................................2
1.4.3 Vận hành trên hệ thống thực tế :...................................................................................2

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN.......................................................................................................3
2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM.....................................................................................3
2.1.1 Qui trình cơng nghệ tổng qt........................................................................................3
2.1.2 Các chất gây ơ nhiễm chính trong nước thải của cơng nghiệp dệt nhuộm..................4
2.1.3 Thuốc nhuộm..................................................................................................................7
2.1.4 Các chất trợ sử dụng trong tiền xử lý - nhuộm và hồn tất........................................10
2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT.................................................................................................................10
2.2.1 Lý thuyết keo tụ............................................................................................................10
2.2.2 Q trình xử lý sinh học...............................................................................................18
2.3 CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHM VIỆT NAM VÀ THỂ GIỚI.........................21
2.3.1 Trong nước...................................................................................................................21
2.3.2 Nước ngồi...................................................................................................................24
2.4 GIỚI THIỆU VỀ CƠNG TY LIÊN DOANH DỆT SÀI GỊN-JOUBO.........................................26
2.4.1 Tóm tắt hoạt động của cơng ty.....................................................................................26
2.4.2 Nguồn gây ơ nhiễm......................................................................................................28
2.4.3 Khả năng gây cháy nổ..................................................................................................32
2.4.4 Phương án xử lý nước thải hiện có.............................................................................33

CHƯƠNG 3 : PHƯƠNG PHÁP LUẬN.....................................................................................37
3.1 THÍ NGHIỆM JARTEST............................................................................................................37
3.1.1 Mục đích.......................................................................................................................37
3.1.2 Mơ hình, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm...................................................................37
3.1.3 Nội dung:.......................................................................................................................37
3.1.4 Trình tự thí nghiệm :.....................................................................................................38
3.2 THÍ NGHIỆM BÙN HOẠT TÍNH HIẾU KHÍ...............................................................................38
3.2.1 Mục đích.......................................................................................................................38

3.2.2 Mơ hình, hóa chất và dụng cụ thí nghiệm...................................................................39
3.2.3 Nội dung nghiên cứu và trình tự thí nghiệm................................................................39
ii


3.3 THEO DÕI HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CÔNG SUẤT 400M3/NGÀY ĐÊM.....................41

CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN.........................................................43
4.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM JARTEST...........................................................................................44
4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG BÙN HOẠT TÍNH HIẾU
KHÍ..........................................................................................................................................48
4.2.1 Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải nhuộm đen sau keo tụ........................................48
4.2.2 Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải nhuộm đen thô bằng bùn hoạt tính hiếu khí......49
4.2.3 Kết quả thí nghiệm xử lý nước thải nhuộm xanh thô đã trung hòa bằng bùn hoạt tính
hiếu khí.......................................................................................................................50
4.2.4 KẾT QUẢ VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÔNG SUẤT 400M3/NGÀY ĐÊM......................51
4.3 THẢO LUẬN KẾT QUẢ.............................................................................................................53

CHƯƠNG 5 : ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ & TÍNH TOÁN................................................55
5.1 ĐÁNH GIÁ.................................................................................................................................55
5.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ...........................................................................................................55
5.3 CỞ SỞ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ..........................................................................................55
5.3.1 Cơ sở từ công nghệ hiện tại........................................................................................55
5.3.2 Cơ sở từ vận hành thử hệ thống 400m3/ngày đêm và từ các thí nghiệm.................56
5.4 THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ..................................................................................................58
5.4.1 Đối với nước thải nhuộm xanh.....................................................................................58
5.4.2 Đối với nước thải nhuộm đen......................................................................................58
5.5 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ................................................................................59
5.5.1 Lưu lượng tính toán......................................................................................................59
5.5.2 Bể điều hòa...................................................................................................................59

5.5.3 Bể trộn nhanh...............................................................................................................60
5.5.4 Bể tạo bông...................................................................................................................64
5.5.5 Bể lắng 1.......................................................................................................................68
5.5.6 Bể Aerotank..................................................................................................................72
5.5.7 Bể nén bùn....................................................................................................................81
5.5.8 Máy ép bùn dây đai......................................................................................................84
5.5.9 Tính bơm.......................................................................................................................85
5.6 TÍNH KINH TẾ...........................................................................................................................86
5.6.1 Mô tả các công trình, thiết bị........................................................................................86
5.6.2 Tính kinh tế...................................................................................................................90
Kết luận...........................................................................................................................................93
Kiến nghị.........................................................................................................................................94
Phụ Lục...........................................................................................................................................95
Tài liệu tham khảo..........................................................................................................................97

iii


Danh mục các bảng
Bảng 2.1 Một số xí nghiệp có qui mô lớn...................................................................................3
Bảng 2.2 Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm:........................5
Bảng 2.3 Đặc tính nước thải sản xuất của xí nghiệp dệt nhuộm hàng bông............................6
Bảng 2.4 Đặc tính nước thải một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam.....................................6
Bảng 2.5 Một số tên gọi của các thuốc nhuộm đang dùng trong thực tế ở nước ta và trên thế
giới.
8
Bảng 2.6 Một số chất trợ trong quá trình nhuộm và hoàn tất..................................................10
Bảng 2.7 Vi khuẩn tồn tại trong quá trình bùn hoạt tính..........................................................20
Bảng 2.8 Thành phần nước thải công ty Thái Tuấn................................................................21
Bảng 2.9 Nhu cầu nguyên liệu sản xuất..................................................................................26

Bảng 2.10 Danh mục máy móc thiết bị xưởng sản xuất mới..................................................27
Bảng 2.11 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt............................................29
Bảng 2.12 Thành phần tính chất nước thải của nhà máy.......................................................30
Bảng 2.13 Hệ số ô nhiễm do đốt dầu FO.................................................................................31
Bảng 2.14 Tải lượng ô nhiễm khi đốt dầu FO..........................................................................31
Bảng 2.15 Thành phần tính chất nước thải sản xuất cũ..........................................................36
Bảng 4.16 Thành phần mẫu đầu vào nước thải nhuộm đen...................................................43
Bảng 4.17 Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu lần1, lượng phèn 2000 mg/l.....................44
Bảng 4.18 Kết quả xử lý nước thải nhuôm đen sau keo tụ theo thời gian..............................48
Bảng 4.19 Kết quả xử lý nước thải nhuôm đen thô theo thời gian..........................................49
Bảng 4.20 Kết quả xử lý nước thải nhuôm xanh thô theo thời gian........................................50
Bảng 4.21 Kết quả theo dõi vận hành hệ thống.......................................................................51
Bảng 5.22 Motour – hộp số có sẵn trên thị trường..................................................................61
Bảng 5.23 Bác giá trị G trộn nhanh :........................................................................................62
Bảng 5.24 Các loại cánh khuấy :..............................................................................................62
Bảng 5.25 Kích thước bể trộn nhanh và cánh khuấy turbin 6 cánh phẳng.............................63
Bảng 5.26 Các thông số ngăn trộn nhanh : (chiều cao dự trữ 0,4m)......................................64
Bảng 5.27 Các thông số thiết kế bể tạo bông..........................................................................68
Bảng 5.28 Bảng các thông số thiết kế đặc trưng cho bể lắng tròn (ly tâm) :..........................68
Bảng 5.29 Các thông số thiết kế bể lắng ly tâm :....................................................................72
Bảng 5.30 Thành phần tính chất nước thải vảo bể Aerotank..................................................73
Bảng 5.31 Các kích thước điển hình của bể aerotank xáo trộn hoàn toàn:............................75
Bảng 5.32 Thông số thiết bị khuếch tán khí dạng đĩa............................................................80
Bảng 5.33 Các thông số của bể Aerotank................................................................................81
Bảng 5.34 Catalog thiết bị lọc ép băng tải...............................................................................84
Bảng 5.35 Mô tả các công trình...............................................................................................86
Bảng 5.36 Mô tả các thiết bị.....................................................................................................88
Bảng 5.37 Bảng giá các thiết bị máy móc................................................................................90
Bảng 5.38 Bảng giá xây dựng..................................................................................................91
Bảng 5.39 Thống kê hóa chất sử dụng....................................................................................91

iv


Danh mục các hình
Hình 2.1 Qui trình công nghệ tổng quát của nhà máy dệt nhuộm.............................................4
Hình 2.2 Phần tử keo âm với lĩnh vực tĩnh điện học................................................................11
Hình 2.3 Thế năng tương tác giữa các hạt keo.......................................................................12
Hình 2.4 Một số phương pháp xử lý hiếu khí...........................................................................19
Hình 2.5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải nhà máy dệt Thái Tuấn....................22
Hình 2.6 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công ty Đông Nam..............................................23
Hình 2.7 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Xí nghiệp Vicotex Bảo Lộc..................................23
Hình 2.8 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty Stork Aqua Hà Lan................................24
Hình 2.9 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải Công ty Niederfrohna Đức..................................25
Hình 2.10 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất...............................................................................27
Hình 2.11 Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại 3 ngăn có ngăn lọc.........................................................33
Hình 2.12 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải cũ........................................................34
Hình 4.13 Biến thiên độ màu theo pH......................................................................................44
Hình 4.14 Hiệu quả khử màu theo pH.....................................................................................44
Hình 4.15 Biến thiên độ đục theo pH.......................................................................................44
Hình 4.16 Hiệu quả khử đục theo pH.......................................................................................44
Hình 4.17 Biến thiên độ màu theo Cphèn................................................................................45
Hình 4.18 Hiệu quả khử màu theo Cphèn...............................................................................45
Hình 4.19 Biến thiên độ đục theo Cphèn.................................................................................45
Hình 4.20 Hiệu quả khử đục theo Cphèn................................................................................45
Hình 4.21 Biến thiên độ màu theo pH......................................................................................46
Hình 4.22 Hiệu quả xử lý theo pH............................................................................................46
Hình 4.23 Biến thiên độ đục theo pH.......................................................................................46
Hình 4.24 Hiệu quả khử COD theo pH....................................................................................46
Hình 4.25 Biến thiên độ màu theo Cphèn................................................................................47

Hình 4.26 Biến thiên COD theo Cphèn....................................................................................47
Hình 4.27 Hiệu quả xử lý theo Cphèn......................................................................................47
Hình 4.28 Biến thiên độ đục theo Cphèn.................................................................................47
Hình 4.29 Hiệu quả xử lý COD nước thải nhuộm đen thô theo thời gian lưu nước...............48
Hình 4.30 Hiệu quả xử lý COD nước thải nhuộm đen sau keo tụ theo thời gian lưu nước...49
Hình 4.31 Hiệu quả xử lý COD nước thải nhuộm xanh thô theo thời gian lưu nước.............50
Hình 4.32 Biến thiên COD và màu ở đầu ra theo thời gian.....................................................52
Hình 4.33 Sự thay đổi COD theo từng giai đoạn xử lý............................................................53

Danh mục các chữ viết tắt
TP.HCM

Thành phố Hồ Chí Minh

VNĐ

Việt Nam Đồng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

v


CBCNV

Cán bộ công nhân viên

COD

Chemical Oxyzen Demand

BOD5

Biological Oxyzen Demand

SS

Suspended Solid

TS

Total Solid

MLVSS

Mixed Liquor Volatile Suspended Solids

MLSS

Mixed Liquor Suspended Solids

SVI

Sludge Volume Index

ngđ

Ngày đêm

KL

Khối lượng

h

Giờ

vi


Chương 1: Mở Đầu

CHƯƠNG 1 : MỞ ĐẦU
1.1 GIỚI THIỆU
CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN DỆT SÀI GÒN-JOUBO tọa lạc 191 Bùi
Minh Trực, Phường 6, Quận 8, Thành Phố Hồ Chí Minh là một công ty liên doanh
nước ngoài hoạt động trong lĩnh vực sản xuất các loại vải jean dành cho tiêu thụ trong
và ngoài nước. Công ty đã đầu tư phát triển thêm một dây chuyền dệt nhuộm mới
nhằm đẩy mạnh sản xuất. Song song với việc phát triển sản xuất, môi trường vấn đề
cũng là một vấn đề rất đáng quan tâm. Do được đầu tư thêm vào sản xuất, lượng chất
thải rắn, nước thải và khí thải của công ty cũng tăng theo nên việc đầu tư vào công
nghệ xử lý chất thải cũng rất quan trọng. Hiện hệ thống nước thải hiện có của công ty
chưa theo kịp với sự phát triển của sản xuất nên việc nâng cấp là hết sức cần thiểt
nhằm giúp công ty đáp ứng được các tiêu chuẩn thải.

1.2

MỤC TIÊU

Xác định các thông số vận hành và thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm trên cơ
sở sử dụng lại.

1.3 NỘI DUNG LUẬN VĂN
 Thí nghiệm jartest xác định pH và liều lượng phèn tối ưu đối với nước thải nhuộm
đen thô.
 Thí nghiệm xử lý sinh học đối với nước thải nhuộm đen thô,nước thải nhuộm đen
sau khi qua xử lý hóa lý, nước thải nhuộm xanh thô.
 Đề xuất công nghệ xử lý và thiết kế nâng cấp hệ thống xử lý nước thải trên co sở sư
dụng lại.

1.4 PHẠM VI
1.4.1 Địa điểm lấy mẫu
Mẫu nước thải nhuộm được lấy trực tiếp tại CÔNG TY DỆT SÀI GÒN-JOUBO
TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN 191 Bùi Minh Trực, Phường 6, Quận 8, Tp. Hồ Chí
Minh

1


Chương 1: Mở Đầu

1.4.2 Địa điểm tiến hành thí nghiệm
Các thí nghiệm được tiến hành tại Phòng Thí Nghiệm Môi Trường của Trường Đại học
Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh , trên các mô hình jartest và mô hình bùn hoạt
tính hiếu khí.
1.4.3 Vận hành trên hệ thống thực tế :
Hệ thống xử lý hiện có của công ty với công suất 400m3/ngày đêm.

2


Chương 2: Tổng Quan

CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN
2.1 GIỚI THIỆU VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM
Ngành dệt nhuộm với khâu nhuộm và hoàn tất vải của mình đã và đang là một nguồn
gây ô nhiễm môi trường khá mạnh cả về lượng cũng như về chất. Ước tính lượng nước
thải thải ra từ các công đoạn nhuộm vải rất lớn, từ 12-300 m3/tấn vải
Nước thải ngành nhuộm rất đa dạng và phức tạp. Theo tính toán các hóa chất sử
dụng trong công đoạn nhuộm như: phẩm nhuộm, chất hoạt động bề mặt, chất điện ly,
chất ngấm, chất tạo môi trường, hồ, men, chất oxy hóa…Có hàng trăm loại hoá chất
đặc trưng và như trên đã trình bày, nhiều loại hóa chất này hòa tan dưới dạng ion cùng
với các kim loại nặng đã làm tăng thêm tính độc hại của nước thải ngành nhuộm làm
ảnh hưởng lâu dài đến môi trường và sức khỏe con người. hơn nữa, thành phần và tính
chất nước thải ngành nhuộm hoàn toàn không ổn định, nó thay đổi theo công nghệ và
mặt hàng vì vậy việc xác định thành phần và tính chất của nước thải không dễ dàng.
Bảng 2.1 Một số xí nghiệp có qui mô lớn
Tên công ty

Khu vực

1

Dệt 8/3

2

Nhu cầu ( Tấn sợi/ năm)

Peco

PE

Hà Nội

4000

1500

Dệt Hà Nội

Hà Nội

4000

5200

3

Dệt Nam Định

Nam Định

7000

3500

4

Dệt Huế

TT.Huế

1500

2500

200

5

Dệt Nha Trang

K Hoà

4500

4500

100

6

Dệt Đông Nam

TpHCM

1500

3000

7

Dệt Phong Phú

TpHCM

3600

1400

8

D. Thành Công

TpHCM

1500

2000

2690

9

Dệt Việt Thắng

TpHCM

2400

1200

394

80
1300
50

600

Nguồn cung cấp: Tổng Công Ty Dệt May Việt Nam ( Kế hoạch 1997 – 2010)

2.1.1 Qui trình công nghệ tổng quát
3

Visco

H.chất

Co

465


Chương 2: Tổng Quan

Hình 2.1 Qui trình công nghệ tổng quát của nhà máy dệt nhuộm

2.1.2 Các chất gây ô nhiễm chính trong nước thải của công nghiệp dệt

nhuộm
4


Chương 2: Tổng Quan

Các tạp chất tách ra từ vải sợi như dầu mỡ, các hợp chất chứa nitơ, pectin, các chất bụi
bẩn dính vào sợi (trung bình chiếm 6% khối lượng xơ sợi).
Các hóa chất sử dụng trong quy trình công nghệ như hồ tinh bột, H 2SO4,
CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2, Na2CO3, Na2SO3… các loại thuốc nhuộm, các chất
trợ, chất ngấm, chất cầm màu, chất tẩy giặt. Lượng hóa chất sử dụng đối với từng loại
vải, từng loại màu thường khác nhau và chủ yếu đi vào nước thải của từng công đoạn
tương ứng.
Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm là sự dao động rất
lớn về lưu lượng và tải lượng các chất ô nhiễm, nó thay đổi theo mùa theo, mặt hàng
sản xuất và chất lượng của sản phẩm. Nhìn chung nước thải từ các cơ sở dệt nhuộm có
độ kiềm khá cao, độ màu và hàm lượng các chất hữu cơ, tổng chất rắn cao. Đặc tính
nước thải và các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm được thể hiện
theo bảng dưới:

Bảng 2.2 Các chất gây ô nhiễm và đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm:
Công đoạn

Chất ô nhiễm trong nước thải

Đặc tính của nước thải

Hồ sợi, giũ

hồ

Tinh bột, glucose, carboxy metyl xelulo, polyvinyl
alcol, nhựa, chất béo và sáp

BOD cao (30 đến 50% tổng sản
lượng BOD)

Nấu tẩy

NaOH, chất sáp và dầu mỡ, soda, silicat natri và xơ
sợi vụn

Độ kiềm cao, màu tối, BOD cao
(30% tổng BOD)

Tẩy trắng

Hypoclorit, hợp chất chứa clo, NaOH, AOX, axit…

Độ kiềm cao, chiếm 5% BOD.

Làm bóng

NaOH, tạp chất

Độ kiềm cao, BOD thấp (dưới 1%
tổng BOD)

Nhuộm

Các loại thuốc nhuộm, axit axetic và các muối kim
loại

Độ màu cao, BOD cao và dầu mỡ

Hoàn thiện

Vết tinh bột, mỡ động vật, muối

Kiềm nhẹ, BOD thấp, lượng nhỏ.

(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân)

5


Chương 2: Tổng Quan

Bảng 2.3 Đặc tính nước thải sản xuất của xí nghiệp dệt nhuộm hàng bông
Các thông số

Đơn vị

Giá trị nhỏ nhất

Giá trị trung bình

Giá trị cực đại

pH

-

8,5

-

10,3

C

25

27

38

COD

mg O2/l

420

650

1.400

BOD5

mg O2/l

80

180

500

TOC

mg/l

100

202

350

Tổng photpho

mg/l

26

50

80

mg/l

750

810

1.050

S2-

mg/l

< 0,1

< 0,1

0,18

Cl-

mg/l

400

800

1.650

AOX

mg/l

0,5

0,8

1,2

Crom

mg/l

< 0,01

0,015

0,034

Nikel

mg/l

< 0,1

< 0,1

0,4

o

Nhiệt độ

SO4

2-

(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân)

Hàm lượng các chấ thải gây ô nhiễm trong nước thải của từng loại cơ sở của từng
loại hình công nghệ và trong loại sản phẩm thường khác nhau và thay đổi từ cơ sở này
sang cơ sở khác, cũng như thay đổi lớn trong ngày tại một cơ sở sản xuất.Các giá trị
này phải được đo và lấy mẫu phân tích cho từng cơ sở cũng như các thời điểm khác
nhau đối với một cơ sở. Thí dụ về đặc tính nước thải của một xí nghiệp dệt nhuộm mặt
hàng bông dệt kim với lượng nước thải 70 – 180 m3/tấn sản phẩm như bảng trên.
Bảng 2.4 Đặc tính nước thải một số xí nghiệp dệt nhuộm ở Việt Nam
Hàng bông
dệt thoi

Hàng pha
dệt kim

Hàng pha
dệt kim

Dệt len

Sợi

Nước thải

m3/tấn vải

394

264

280

114

236

pH

-

8 – 11

9 – 10

9 – 10

9

9 – 11

TS

mg/l

400 – 1000

950 – 1380

800 – 1100

420

800 – 1300

BOD5

mg O2/l

70 – 135

90 – 220

120 – 400

120 – 130

90 – 130

COD

mg O2/l

150 – 380

230 – 500

570 – 1200

400 – 450

210 – 230

Độ màu

Pt – Co

350 – 600

250 – 500

1000–1600

260 - 300

(Nguồn: Giáo trình công nghệ xử lý nước thải – Trần Văn Nhân)

Thành phần nước thải công nghiệp dệt rất đa dạng, bao gồm các chất gây ô nhiễm
dạng hữu cơ (thuốc nhuộm, tinh bột, tạp chất…) và dạng vô cơ (các muối trung tính,
các chất trợ nhuộm…)

6


Chương 2: Tổng Quan

Ảnh hưởng của các chất gây ô nhiễm trong nước thải ngành dệt nhuộm tới nguồn

tiếp nhận có thể tóm tắt như sau:
 Độ kiềm cao làm tăng độ pH của nước. nếu pH > 9 sẽ gây độc hại với các loài thủy
sinh, gây ăn mòn các công trình thoát nước và hệ thống xử lý nước thải.
 Muối trung tính làm tăng hàm lượng tổng chất rắn TS. Lượng thải lớn gây ra tác hại
đối với các loài thủy sinh do làm tăng áp suất thẩm thấu, ảnh hưởng tới quá trình
trao đổi chất của tế bào.
 Hồ tinh bột biến tính làm tăng BOD, COD của nguồn nước, gây tác hại đối với đời
sống thủy sinh do làm giảm lượng oxy hòa tan trong nguồn nước.
 Độ màu cao do lượng thuốc nhuộm dư đo vào nước thải gây màu cho dòng tiếp
nhận, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp của các loài thủy sinh, ảnh hưởng xấu tới
cảnh quan. Các chất độc như sunfit, kim loại nặng, hợp chất halogen hữu cơ (AOX)
có khả năng tích tụ trong cơ thể sinh vật với hàm lượng tăng dần theo chuỗi thức ăn
trong hệ sinh thái nguồn nước, gây ra một số bệnh mãn tính hay ung thư đối với
người và động vật.
 Hàm lượng ô nhiễm các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm oxy hòa tan trong nước, ảnh
hưởng tới sự sống của các loài thủy sinh.
2.1.3 Thuốc nhuộm
Các loại thuốc nhuộm
Pigment Là một số thuốc nhuộm hữu cơ không hoà tan và một số chất vô cơ có màu
như các bôxit và muối kim loại. Thông thường Pigmemt được dùng trong in hoa.
Thuốc nhuộm Azo: Loại thuốc nhuộm này hiện nay đang được sản xuất rất nhiều,
chiếm trên 50% lượng thuốc nhuộm.
Đây là loại thuốc nhuộm có chứa một hay nhiều nhóm Azo : - N = N - . nó có các loại
sau:
 Thuốc nhuộm phân tán : là những hợp chất màu không tan trong nước nên thường
nhuộm cho loại sơ tổng hợp ghét nước.
 Thuốc nhuộm hoàn nguyên : là những hợp chất màu hữu cơ không tan trong nước ,
có dạng R = C = O . Khi bị khử sẻ tan mạnh trong kiềm và hấp phụ mạnh vào sơ ,
loại thuốc nhuộm này cũng dễ bị thủy phân và oxy hoá về dạng không tan ban đầu.
 Thuốc nhuộm bazơ : là những hợp chất màu có cấu tạo khác nhau, hầu hết là các

muối clorua, oxalate hoặc muối kép của các bazơ hữu cơ. Khi axít hoà tan, chúng
phân li thành các cation mang màu và anion không mang màu.
7


Chương 2: Tổng Quan

 Thuốc nhuộm axít : khi hoà tan trong nước, bắt màu vào xơ trong môi trường axit .
Thuốc này thường dùng để nhuộm len và tơ tằm.
 Thuốc nhuộm trực tiếp: là những hợp chất màu hoà tan trong nước , có khả năng tự
bắt màu vào xơ xenlulozơ nhờ các lực hấp phụ trong môi trường trung tính hoặc
kiềm.
 Thuốc nhuộm hoạt tính: là những hợp chất màu mà trong phân tử có chứa các nhóm
nguyên tử có thể thực hiện các mối liên kết hoá trị với xơ.
Thuốc nhuộm lưu huỳnh: Là những hợp chất màu không tan trong nước và một số
dung môi hữu cơ nhưng tan trong môi trường kiềm. Chúng được sử dụng rộng rải
trong công nghiệp dệt để nhuộm vải từ xơ xenlulo, không nhuộm được len và tơ tằm vì
dung dịch nhuộm có tính kiềm mạnh.
Bảng 2.5 Một số tên gọi của các thuốc nhuộm đang dùng trong thực tế ở nước ta và
trên thế giới.
Thuốc nhuộm

Thành phần

Trực tiếp

Thuốc nhuộm, muối, sodium carbonate, chất hoạt động bề mặt, chất càng hóa
và phân tán…

Hoạt Tính

(Phản ứng)

Thuốc nhuộm, NaOH, Sodium phosphate, NaHCO3, Chất càng hóa và phân
tán, urê, chất hoạt động bề mặt.

Thuốc nhuộm
Acid

Thuốc nhuộm, (NH4)2SO4, giấm, H2SO4, chất hoạt động bề mặt, chất càng
hóa và phân tán…

Thuốc nhuộm
cẩn màu acid

Thuốc nhuộm, giấm, sodium bichromate, chất hoạt động bề mặt, chất càng
hóa và phân tán…

Thuốc nhuộm muối
phức kim loại

Thuốc nhuộm, H2SO4, Natri acetate, (NH4)2SO4, chất hoạt động bề mặt, chất
càng hóa và phân tán…

Thuốc nhuộm
Cationic

Thuốc nhuộm, natri acetate, Na2CO3, amonium acetate, chất hoạt động bề
mặt…

Sulfur

Thuốc nhuộm, Na2SO3, Na2CO3, chất càng hóa và phân tán…

Thuốc nhuộm
Naphthol

Thuốc nhuộm, NaOH, HCl, NaNO3, CH3COONa, chất hoạt động bề mặt…

Thuốc nhuộm
phân tán

Thuốc nhuộm, chất mang, hydrosulfite, chất hoạt động bề mặt.

Tính độc hại của phẩm nhuộm
Các loại phẩm nhuộm đều có chứa các kim loại nặng và các chất hữu cơ độc hại, tuy
nhiên có một số loại gây phản ứng độc trực tiếp khi tiếp xúc. Các loại phẩm nhuộm
này thường được gọi là phẩm nhuộm AZO.

8


Chương 2: Tổng Quan

Phẩm nhuộm AZO được ưa chuộng vì chúng dễ mua, dễ bảo quản đặc biệt là giá
thành rẻ, độ ăn màu cao, quá trình nhuộm ngắn và dễ dàng.
Ảnh hưởng của chúng lên con người trong quá trình nhuộm cũng như tiếp xúc với
dòng thải của chúng:
 Hơi bốc lên từ dung dịch nhuộm có thể gây ngộ độc cho người, làm đau đầu, buồn
nôn.
 Khi thuốc nhuộm tiếp xúc trực tiếp trên da, chúng có thể gây rát.

 Nếu thâm nhập vào cơ thể, gây tổn thương các cơ quan nội tạng và gây ung thư.
 Đối với trẻ em, liều lượng gây độc nhỏ hơn và ảnh hưởng mạnh hơn. Khi bị nhiễm
độc thuốc nhuộm, trẻ hay có cảm giác buồn ngủ, đau đầu, chóng mặt buồn nôn, thiếu
tập trung.Với liều lượng lớn, trẻ có thể mất cảm giác ngon miệng, yếu tứ chi thậm
chí gây tử vong.
 Đối với thai nhi có thể chậm phát triển, hỏng xương, mù hoặc thậm chí gây tử vong.
Các thuốc nhuộm độc tính thường chứa nhóm AZO trong phân tử của chúng như
các chất tạo màu. Trong quá trình nhuộm, phần AZO tách ra và tạo thành các amine
thâm nhập vào các chất hữu cơ gây độc tính.
Một vài amine có chứa các kim loại nặng đính trên nó như kẽm, đồng, Cadmium
được sử dung như các chất tạo màu cho nhuộm vải. Các kim loại nặng khi thâm nhập
vào cơ thể sẽ được giữ lại trong đó và gây ảnh hưởng về lâu dài.
Các aimine kim loại nặng sẽ bám vào sợi vải mà không bị mất đi trong quá trình
giặt. Ở đây chúng có cơ hội thâm nhập vào cơ thể qua nhiều đường khác nhau như hô
hấp, tiêu hóa…

9


Chương 2: Tổng Quan

2.1.4 Các chất trợ sử dụng trong tiền xử lý - nhuộm và hoàn tất
Bảng 2.6 Một số chất trợ trong quá trình nhuộm và hoàn tất.
Tên
SUMORL
NEOCRYSTAL

Mã hiệu
CK-1
170

Công dụng
Giặt, tiền xử lý và tẩy trắng các loại vải đặc biệt cho cotton.
Chất càng hoá và phân tán tiền xử lý (môi trường kiềm).

NEORATE

PH-150

Chất ổn định H2O2 khi tẩy trắng.

TEXPORT

D-900

Chất bôi trơn chống gãy mặt và làm mềm cotton.

NEOSRYSTAL

200-VN

Đều màu và càng hóa trong nhuộm Hoạt Tính, Trực Tiếp

LIPOTAL

RK-VN

Chất giặt sau nhuộm Hoạt Tính, Cotton.

NEOFIX

R-525

Cầm màu sau nhuộm Hoạt Tính, Cotton, Trực Tiếp.

SUNMORL

SR-VN

Giặt tiền xử lý, làm trắng , tẩy dầu máy, dầu silicone cho các
loại vải: Polyester, Nylon, vải Spandex tổng hợp, Cotton.

SUNSOLT

RM-340

Đều màu, phân tán cho Polyester.

TEXPORT

D-600

Chất chống nhăn, chống gãy mặt.

TEXPORT

SN-10

Chất kháng khí, tăng ngẩm màu cho vải dệt có mật độ dày.

SUNSOLT

LM-17

Chất sửa lỗi vải nhuộm không đều màu cho PES.

SUNMORL

RC-1

Chất giặt khử sau nhuộm PES.

NICEPOLE

PR-99

Tăng ngấm, làm mềm vải, kháng tĩnh điện.

2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.2.1 Lý thuyết keo tụ
Hạt keo là những phần tử nhỏ có kích cỡ từ 10 -6 đến 10-3 , không có khả năng lắng bởi
trọng lực vì hạt keo có diện tích bề mặt lớn nên có xu hướng hấp phụ các chất như các
phân tử nước và ion cho nên các hạt keo sẽ lớn dần hay có thể tích điện với môi trường
nước xung quanh.Trong môi trường nước chia ra 2 loại keo.
Hệ keo kị nước:
Hệ keo kị nước phần lớn là các chất vô cơ chứa điện tích bề mặt và có khả năng
chuyển động trong điện trường, tốc độ keo tụ rất nhanh khi đưa vào hệ một chất điện li
và đạt tốc độ keo tụ tối đa với một nồng độ chất điện li tới hạn nào đó. Độ bền của hệ
keo chủ yếu là do điện tích của bề mặt hạt keo quyết định. Hệ keo có tính bền được là
do hạt keo cùng loại tích điện cùng dấu sinh ra tương tác tĩnh điện. Đồng thời với lực

đẩy tĩnh điện, các hạt keo cũng hút lẫn nhau do lực tương tác phân tử Valder Walls.
Chỉ khi lực đẩy tĩnh điện vượt trội so với lực hút phân tử thì các hạt keo không hoặc ít

10


Chương 2: Tổng Quan

có điều kiện tạo thành tập hợp lớn. Lực đẩy của hệ keo tăng khi khoảng cách của
chúng được giảm. Quá trình đẩy do lực tĩnh điện xuất hiện khi lớp khuếch tán của
chúng tiếp cận lẫn nhau và xen phủ vào nhau. Khi có mặt chất điện li lạ trong dung
dịch, độ dày của lớp khuếch tán bị co lại làm giảm khoảng cách giữa chúng. Sự co lại
của lớp khuếch tán phụ thuộc vào cường độ ion của chất điện li, hóa trị lớn, nồng độ
cao có tác động làm co mạnh lớp khuếch tán.

Hình 2.2 Phần tử keo âm với lĩnh vực tĩnh điện học

Ψmax

ΨA- ΨR

0

ΨR

Hút

Năng lượng tương tác

Cường độ ion thấp

đẩy

Song song với quá trình đẩy do lực tĩnh điện, khi hai hạt keo tiến sát gần nhau đến một
khoảng cách nhất định chúng sẽ hút nhau do lực hấp phụ phân tử. Lực tương tác
Valder Walls phụ thuộc vào bản chất của hạt keo, mật độ của chúng, và không phụ
thuộc vào thành phần hóa học của dung dịch nước.

Rào thế năng

ΨA

11

ΨR

Cường độ ion cao

ΨA- ΨR

ΨA

khoảng cách


Chương 2: Tổng Quan

Hình 2.3 Thế năng tương tác giữa các hạt keo
Đối với hệ có cường độ ion thấp, thế năng tương tác tổng có giá trị dương ở vùng có
khoảng cách nằm giữa các hạt keo, tức là lực đẩy chiếm ưu thế. Muốn tiến sát lại gần

nhau và có sự xen phủ của lớp khuếch tán, các hạt keo cần phải có năng lượng lớn hơn
hàng rào thế năng.
Với hệ có cường độ ion cao, tương tác giữa các hạt keo dễ dàng hơn do độ dày của
lớp khuếch tán thấp, giá trị cực đại của thế năng tương tác tổng có giá trị nhỏ, thậm chí
bằng không.
Để tạo điều kiện cho quá trình keo tụ, cần giảm giá trị của hàng rào thế năng bằng
cách đưa vào hệ những chất điện li có hóa trị cao (cường độ ion lớn) hoặc tăng nhiệt
độ ( tăng động năng ) hoặc khuấy trộn tạo điều kiện cho quá trình tạo tập hợp lớn.
Hệ keo ưa nước :
Độ bền của hệ keo ưa nước không chỉ do lực tương tác tĩnh điện mà còn do vỏ hydrat
của hạt keo. Lớp vỏ hydrat gồm hai lớp, lớp đầu được tạo thành do tương tác dipol
định hướng của phân tử nước với bề mặt của hệ keo có liên kết khá bền, tiếp theo là
lớp vỏ có tương tác thấp hơn do chịu chuyển động nhiệt.
Hấp phụ các hợp chất tồn tại trong môi trường trên bề mặt hạt keo ưa nước cũng
làm tăng tính bền do sự che chắn, ngăn cản chúng tiếp xúc với nhau.
Các cơ chế của quá trình keo tụ :
 Nén ép làm giảm độ dày lớp điện kép.
 Hấp phụ và trung hòa điện tích.
 Lôi cuốn, quét cùng với chất kết tủa.
 Hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo

12


Chương 2: Tổng Quan

Các giai đoạn của quá trình keo tụ
Thủy phân

Keo tụ

Keo tụ
perikinetic

Keo tụ
Orthokinetic

Cho chất keo tụ

Làm mất tính ổn
định

Vận chuyển

Vận chuyển

-Phản ứng với nước, ion hóa,
thủy phân,trùng hợp.
-Nén ép giảm độ dày lớp điện
tích kép.
- Hấp phụ ion từ chất keo tụ
trên bề mặt các phân tử.
- Liên kết các ion và phần tử
khác trên bề mặt các phân tử.
-Lôi cuốn hạt keo cùng chất
kết tủa.
- Tạo cầu liên kết giữa các hạt
keo.
- Chuyển khối do khuếch tán
Brown

-Keo tụ cưỡng bức

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ
pH: pH là một yếu tố cực kỳ quan trọng đối với quá trình keo tụ. Thông thừơng, ở pH
thấp các chất hữu cơ mang điện tích âm và pH cao chúng mang điện tích dương.
Ảnh hưởng của pH đến tốc độ đông tụ của dung dịch keo: tốc độ đông tụ của dung
dịch keo và điện thế ξ của nó có quan hệ. Trị số ξ càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt keo
càng yếu. Vì vậy tốc độ đông tụ của nó càng nhanh. Khi điện thế ξ bằng không, nghĩa
là đạt đến điểm đẳng điện, tốc độ đông tụ của nó lớn nhất.
Dung dịch keo hình thành từ hợp chất lưỡng tính, trị số ξ của nó và điểm đẳng điện
chủ yếu quyết định bỡi trị số pH của nước.
Do đó, để đạt được hiệu quả keo tụ là tốt nhất thì phải chọn trị số pH thích hơp cho
từng loại nứơc thải riêng. Trị số pH này gọi là pH tối ưu. Đối với mỗi loại nước khác
nhau sẽ có pH tối ưu khác nhau và không có một phương pháp nào tính toán mà phải
dựa vào thực nghiệm thông qua thí nghiệm Jartest trên từng loại nước thải riêng.

13


Chương 2: Tổng Quan

Liều lượng chất keo tụ: Quá trình keo tụ không phải là một phản ứng hóa học thông
thường, nên lượng chất keo tụ cho vào không thể dựa vào các tính toán để xác định.
Tùy vào loại nứơc khác nhau, tùy vào hàm lượng chất keo mà phải tiến hành thực
nghiệm để xác định trị số pH tối ưu tương ứng với trị số pH tối ưu của nó.
Độ đục ban đầu: Một số loại nước cần keo tụ có độ đục thấp, nghĩa là hàm lượng các
chất lơ lững thấp, khả năng liên kết với các chất keo tụ thấp cho nên hiệu quả keo tụ
không cao. Lúc này phải tạo độ đục ban đầu bằng cách cho thêm các chất trợ koe tụ
như vôi…

Chất hữu cơ: Các chất hữu cơ là mục tiêu keo tụ chính của quá trình keo tụ. Một số
chất hữu cơ hòa tan gây khó khăn cho quá trình keo tụ.
Anion, cation trong nước: Sự có mặt của các ion này trong nước có khả năg làm
giảm tính ổn định của hệ keo, tăng khả năng keo tụ của chúng.
Hiệu ứng khuấy: Trong quá trình keo tụ, một trong những yếu tố quyết định nữa là
tốc độ khuấy trộn được cung cấp. Quá trình keo tụ phải đựơc đảm bảo sự khuấy trộn
thích hợp theo từng giai đoạn riêng biệt giúp cho chất keo tụ tiếp xúc được với hạt keo
và các bông keo tiếp xúc với nhau tạo thành các bông lờn hơn nhằm đạt đến hiệu quả
tạo bông là tốt nhất
Thế năng zeta của hệ: Thế năng ξ của hệ quyết định đến pH tối ưu cho quá trình keo
tụ.
Nhiệt độ keo tụ: Một số chất keo tụ bị ảnh hưởng bỡi nhiệt độ của nước thải. Ở nhiệt
độ quá cao, do chuyển động nhiệt các bông keo tạo thành khó có khả năg lớn, hiệu quả
lắng kém đi.
Các loại chất keo tụ vô cơ
Trong thực tiễn, người ta thường dùng muối sắt ( Fe2+, Fe3+), muối nhôm (Al3+ ), phèn
bùn, polyaluminium chloride (PAC) cùng một số chất trợ keo tụ : oxit silic hoạt tính,
polymer, bentonite, canxi carbonate.
Các chất keo tụ này được cho vào nước thải ở dạng dung dịch hòa tan. Trong dung
dịch, chúng phân ly thành các anion và cation. Nhờ hóa trị cao của các ion kim loại,
chúng có khả năng ngậm nước tạo thành các phức chất hexa mang nhiều điện tích. Tùy
thuộc vào pH môi trừơng mà chúng có khả năng tồn tại ở các điều kiện pH khác nhau.
Muối nhôm :Với phèn nhôm, ở pH quá thấp sẽ tạo thành dạng Al(OH) 2+ và ở pH cao
(trên 8) thì dạng Al(OH)4- sẽ được tạo thành.. Khoảng pH tối ưu phụ thuộc vào tính
chất và nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải.

14


Chương 2: Tổng Quan

Phản ứng tạo bazơ, khi thêm ion Al +3 vào nước tạo ra kết tủa hydroxit nhôm và tạo
môi trường acid :
Al3+ + 3 H2O ⇔ Al(OH)3 ↓ + 3 H+
Trong môi trường acid, một vài loại chất hòa tan, đặc biệt các ion bicacbonate có thể
phản ứng với H+ tạo ra CO2 và nước :
HCO3- + H+ ⇔ H2O + CO2
Độ acid này có thể được tăng lên khi các chất làm keo tụ liên kết với bazơ (NaOH, vôi,
cacbonate natri )
Al3+ + 3 OH- ⇔ Al(OH)3 ↓
Sunfat nhôm: Độ kiềm phải có trong nước thải để phản ứng với aluminum sulfate để
tạo bông hydroxit. Trong dãy pH thích hợp, độ kiềm thường ở dạng ion bicarbonate.
Phản ứng tạo bông:
Al2(SO4)3.14 H2O + Ca(HCO3)2  2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 14 H2O + 6 CO2
Nếu
nước không đủ độ kiềm để phản ứng với alum thì độ kiềm sẽ được nâng lên bằng cách
cho thêm vôi tôi hoặc canxi hydroxide, NaOH.
Al2(SO4)3.14 H2O + 3 Ca(OH)2  2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 14 H2O
nhôm, pH tối ưu khoảng 4.5 đến 8.0

Đối với phèn

Sự thủy phân của phèn nhôm được minh họa ở hình
Clorua nhôm:
2 AlCl3 + 6 HCO3- ⇔ 2 Al(OH)3 ↓ + 6 Cl- + 6 CO2
Aluminate natri:
Ngược lại với trường hợp trên, nhôm ở đây dưới dạng bazơ
AlO2- + 2 H2O ⇔ 2 Al(OH)3 ↓ + OHNó có thể dịch chuyển các ion bicarbonate và CO2 hòa tan :
NaAlO2 + Ca(HCO3)2 + H2O ⇔ Al(OH)3 ↓ + CaCO3 + Na+ + HCO32 NaAlO2 + 2 CO2 + 4 H2O ⇔ Al(OH)3 ↓ + 2 Na+ + 2 HCO3Polymer nhôm: Dùng polymer nhôm để trung hòa và cũng là cầu kết nối chất keo làm
cho sự keo tụ có hiệu quả hơn. Hơn nữa, dùng polymer cho phép xích lại gần các loại

tinh thể hydroxit nhôm, như bayerite hay gibbsite. Polymer hóa hydroxit nhôm trong
dung dịch tạo ra mần tinh thể, hợp nhất các gốc có dạng Al6(OH)126+ .

15


Chương 2: Tổng Quan

Tồn tại một dãy liên tục các polymer mà độ lớn của chúng tăng với mức độ hydroxyl
hóa ( tỷ số mol R = OH / Al). Polymer hóa trị càng xảy ra sớm, các bông keo tụ càng
xích gần tới cấu trúc tinh thể, nó càng rắn chắc và đặc hơn.
Muối sắt:
Nguyên lí phản ứng:
Fe3+ + 3 H2O ⇔ Fe(OH)3 ↓ + 3 H+
Ion sắt làm cho nước có màu.
Clorua ferric ( lỏng, đôi khi kết tinh )
Phản ứng đơn giản của ferric chloride với độ kiềm bicarbonate để tạo nên sắt (III)
hydroxit:
FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2  2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2
Phản ứng này thường tạo ra bông nặng, dễ lắng. Nếu độ kiềm tự nhiên không đủ cho
phản ứng , thường sử dụng vôi tôi hoặc sữa vôi để tăng pH tới mức Fe 2+ kết tủa dưới
dạng Fe3+:
FeCl3 + 3 Ca(OH)2  2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2
pH tối ưu cho keo tụ từ 4 – 12 . Bông cặn được tạo thành nặng và dễ lắng.
Phèn Fe2(SO4)3:
Fe2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2  2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4

(3 – 13)

Phèn sắt II sulfate (FeSO4): Ferrous sulfate yêu cầu độ kiềm ở dạng hydroxide ion để

tạo phản ứng nhanh. Thông thường, vôi tôi hoặc sữa vôi được sử dụng để tăng pH tới
mức độ mà Fe2+ kết tủa dưới dạng Fe3+. Phản ứng này đòi hỏi oxy hoà tan trong nước.
Trong phản ứng keo tụ này, oxy hoà tan trong nước giảm và Fe 2+ bị oxy hoá thành
Fe3+. Sau đó Fe3+ được lắng dưới dạng Fe(OH)3. Phản ứng diễn ra như sau:
2 FeSO4.7H2O + 2 Ca(OH)2 + ½O2  2 Fe(OH)3 + 2 CaSO4 + 13 H2O (3 – 14)
Để phản ứng xảy ra, pH phải tăng tới khoảng 9.5 và quá trình ổn định hoá cần
lượng vôi dư. Nhìn chung, Ferrous sulfate tạo bông nhanh. Sử dụng Ferrous sulfate kết
hợp với vôi khá hiệu quả và kinh tế.
Ferrous sulfate cũng có thể xử lí bằng Chlo để tạo thành Ferric sulfate và Ferric
chloride. Phản ứng diễn ra như sau:
3FeSO4.7H2O + 1.5 Cl2  Fe2(SO4)3 + FeCl3 + 21 H2O (3 –15 )
Phản ứng này xảy ra ở pH dưới 4, sản phẩm là các loại chất keo tụ rất hiệu quả.

16


Chương 2: Tổng Quan

Phèn Bách Khoa: Là hỗn hợp chất keo tụ được điều chế bằng cách hòa tan bùn đỏ
bằng dung dịch acid sulfuric đậm đặc.
Fe2O3 + 2 H2SO4 + 6 H2O  Fe2(SO4)3.9H2O
Al2O3 + 3 H2SO4 + 15 H2O  Al2(SO4)3 .18 H2O
Thành phần hóa học của bã :
Fe2O3 : 40 -50 %

SiO2 : 1-3 %

Al2O3 : 18 -22 %

TiO2 : 2,5 %

Na2O : 0.01 – 0.03 %
( Số liệu tham khảo từ mẫu Bùn đỏ của nhà máy Hóa chất Tân Bình)

Vì phèn Bách Khoa vừa có Fe3+ vừa có Al3+ nên khi bị thủy phân sẽ tạo ra Fe(OH) 3
và Al(OH)3 kết tủa lôi kéo các phần tử khó lắng với hiệu suất cao.
Vôi: Xử lí nước thải công nghiệp thường dùng vôi với một lượng lớn.Vôi có thể ở
dạng vôi tôi hoặc sữa vôi. Sự có mặt của ion dương Ca 2+ có tác dụng tốt lên cho quá
trình keo tụ do:
 Giảm thế năng zeta của hạt huyền phù.
 Nếu trong hệ có chứa acid humic thì chúng thúc đẩy quá trình hấp phụ của acid đó
trên bề mặt chất huyền phù vì cả 2 đều tích điện âm.
 Khi các acid - huyền phù tích điện âm thì Ca2+ trung hòa bớt một phần điện tích của
chúng tạo điều kiện dễ dàng cho quá trình keo tụ.
 Ca 2+ cùng làm giảm lực tương tác đầy giữa các polimer âm và hạt huyền phù, làm
tăng khả năng tiếp cận của polymer tới bề mặt chất rắn.
 Che chắn bớt lực đẩy giữa chúng
Chất keo tụ hữu cơ ( polymer tự nhiên ) :
Angrinat: angrinat natri nhận được từ việc tách tảo ở biển bằng axit anginic . Thành
phần cấu trúc của polymer này là axit manuromic và guluronic. Khối lượng phân tử từ
102 – 2.105.
Tinh bột: thu được từ khoai tây và ngũ cốc là các polymer glucopyranos phân nhánh
không thẳng hàng, đôi khi phân hủy từng phần (OH -) hay thành các chất dẫn xụất
cacbonxy-etyl-dextronen. Chúng được sử dụng từ 1 đến 10 mg/l với muối nhôm.

17


Chương 2: Tổng Quan

Hóa chất trợ keo tụ
Trong xử lí nước cấp và nước thải, các chất trợ keo tụ đôi khi được dùng để tạo bông
cặn lớn, ổn định nhanh đảm bảo quá trình keo tụ đạt hiệu quả tối ưu. Bản chất của chất
trợ keo tụ là liên kết các bông cặn được tạo thành trong quá trình keo tụ. Chất trợ keo
tụ được dùng để :
 Bổ sung độ kiềm nếu độ kiềm tự nhiên thiếu. Vôi được sử dụng để kiềm hóa nước.
 Polyelectrolytes được dùng để thu được hiệu quả keo tụ tối ưu và những chất trợ keo
tụ này được phân loại theo đặc tính ion của chúng. Có loại anionic, cationic, và
polyampholites thuộc nhóm bao gồm cả anion và cation.
 Thêm độ đục để tăng hiệu quả va chạm của các hạt keo và do đó tăng kết quả keo tụ.
 Điều chỉnh pH: làm giảm pH bằng cách cho thêm acid sulfuric.
So sánh hiệu quả giữa các loại phèn:
Việc lựa chọn loại và liều lượng chất keo tụ cho mỗi nước thải chỉ có thể thực hiện
thông qua thực nghiệm. Các loại phèn có những đặc tính khác nhau nên có thể linh
động ứng dụng trong nhiều trường hợp khác nhau.
Phèn sắt : Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và có khoảng pH tối ưu rộng (4- 12). Đối với
các loại nước thải có thành phần và tính chất thay đổi liên tục thì dùng phèn sắt là có
lợi trên hết. Ngoài ra về sau này, khi các thiết bị trong công nghệ xử lí kém hiệu quả
(đầu dò pH, cánh khuấy …) làm cho việc điều chỉnh pH khó khăn và kém chính xác
thì hiệu quả của phèn sắt cũng không ảnh hưởng nhiều. Phèn sắt còn tốt hơn phèn
nhôm ở điểm dễ lắng hơn do tỉ trọng bông cặn tạo thành lớn hơn. Một hạn chế của
phèn sắt là có màu xấu ảnh hưởng đến mỹ quan.
Phèn nhôm: Khoảng pH hẹp (4.5 – 8), nhiệt độ khoảng 20 – 30 0C là tốt nhất cho quá
trình xử lí. Đối với nước thải có tính chất ổn định thì sử dụng phèn nhôm có hiệu quả
hơn. Phèn nhôm không làm mất vẻ mỹ quan.
Phèn Bách Khoa: Kết hợp cả phèn nhôm và phèn sắt nên tận dụng được ưu điểm của
hai loại phèn và khả năng xử lý một số loại nước thải có thể tốt hơn các loại chất keo
tụ khác.
2.2.2 Quá trình xử lý sinh học
Quá trình xử lý sinh học hiếu khí là quá trình sử dụng các vi sinh oxy hóa các chất hữu

cơ trong điều kiện có oxy.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
Ôxy hóa các chất hữu cơ:
18


Chương 2: Tổng Quan

CxHyOz + O2

Enzyme

→

CO2 + H2O + ∆H

Tổng hợp tế bào mới:
Enzyme
CxHyOz + O2 + NH3    → Tế bào vi khuẩn ( C5H7NO2)+ CO2 + H2O - ∆H

Phân hủy nội bào:
C5H7O2 + O2

Enzyme

→

5 CO2 + 2H2O + NH3 ± ∆H (3-20)

Trong 3 loại phản ứng ∆H là năng lượng được sinh ra hay hấp thu vào. Các chỉ số x, y,

z tuỳ thuộc vào dạng chất hữu cơ chứa cacbon bị oxy hóa.
Aerotank
Aerotank

Sinh
Sinhtrưởng
trưởnglơ
lơ
lửng
lửng

Công
Côngnghệ
nghệ
hiếu
hiếukhí
khí

Hồ
Hồsinh
sinhhọc
họchiếu
hiếu
khí
khí

Hiếu
Hiếukhí
khítiếp
tiếp

xúc
xúc
Xử
Xửlý
lýsinh
sinhhọc
học
theo
theomẻ
mẻ
Lọc
Lọchiếu
hiếukhí
khí

Sinh
Sinhtrưởng
trưởngdính
dính
bám
bám

Lọc
Lọcsinh
sinhhọc
học
nhò
giọt
nhò giọt
Đĩa

Đĩaquay
quaysinh
sinh
học
học

Hình 2.4 Một số phương pháp xử lý hiếu khí
Quá trình hiếu khí sinh trưởng lơ lửng: Aerotank: là công trình xử lý nước thải
có dạng bể được thực hiện nhờ bùn hoạt tính và cấp oxy bằng khí nén hoặc làm
thoáng, khuấy đảo liên tục. Với điều kiện như vậy, bùn được phát triển ở trạng thái
lơ lửng và hiệu suất phân hủy ( oxy hóa) các hợp chất hữu cơ là khá cao.
Bùn hoạt tính là tập hợp những vi sinh vật có trong nước thải, hình thành những
bông cặn có khả năng hấp thu và phân hủy các chất hữu cơ khi có mặt oxy. Các bông
này có mày nâu dễ lắng có kích thước từ 3 đến 5 µm.

19