ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TẠI TỔNG CÔNG TY PHONG PHÚ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TẠI
TỔNG CÔNG TY PHONG PHÚ

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

LÊ THỊ KIỀU HOANH

NGÀNH:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

KHÓA:

2006 -2010

TP HCM, tháng 07/2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM TẠI
TỔNG CÔNG TY PHONG PHÚ

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

K.s LÊ THỊ LAN THẢO

LÊ THỊ KIỀU HOANH
MSSV: 06127046

TP HCM, tháng 07/2010


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
ĐH NÔNG LÂM TPHCM

KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN
Khoa:

MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Ngành:

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Họ và tên:

LÊ THỊ KIỀU HOANH

Khóa học:

2006 - 2010

MSSV: 06127046

1) Tên đề tài: “Ứng dụng các phương pháp hóa lý trong xử lý nước thải Dệt Nhuộm
tại Tổng công ty Phong Phú”
2) Nội dung khóa luận:
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh
học bằng các phương pháp keo tụ sử dụng phèn Nhôm, phèn Sắt bằng thiết bị
Jatest.
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh
học bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (hệ Fenton).
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh
học bằng phương pháp oxi hóa bằng tia UV.
Trên cơ sở kết quả các thí nghiệm trên, đánh giá, so sánh khả năng xử lý của các
phương pháp đã sử dụng.
3) Thời gian thực hiện:

Bắt đầu: 03/2010

Kết thúc: 06/2010

4) Họ tên giáo viên hướng dẫn: K.s Lê Thị Lan Thảo
Nội dung và yêu cầu KLTN đã được thông qua Khoa và Bộ môn
Ngày ….tháng ….năm 2010

Ngày …. tháng …. năm 2010

Ban chủ nhiệm Khoa

Giáo viên hướng dẫn
Lê Thị Lan Thảo


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt 4 năm học tại trường em đã nhận được rất nhiều kiến thức từ giáo viên
giảng dạy trong trường. Không những kiến thức về chuyên ngành mà còn cả kiến thức
xã hội, kiến thức giúp em vào đời, …Nay em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô
đã tận tình dạy bảo và truyền đạt kiến thức cho em ngay từ khi bước chân vào trường
Đại học Nông Lâm Tp.HCM.
Để hoàn thành khóa luận này không thể nhắc tới cô Lê Thị Lan Thảo đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo về kiến thức và kinh nghiệm trong suốt thời gian tiến hành và hoàn
thành đề tài ngay những ngày đầu khi bắt tay vào việc nghiên cứu. Xin chân thành cảm
ơn cô, cảm ơn cô rất nhiều ạh!
Bên cạnh đó em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô khoa Môi trường và Tài
Nguyên, anh chị công tác tại phòng thí nghiệm Trung tâm Công nghệ Quản lý Môi
trường  Tài nguyên, trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM đã tạo điều kiện tốt nhất
cũng như hỗ trợ kinh nghiệm trong suốt quá trình tiến hành đề tài.
Ngoài ra, tôi xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo Tổng công ty Phong Phú và các
nhân viên của công ty đặc biệt là trung tâm xử lý nước thải đã giúp đỡ, tạo điều kiện

thuân lợi để tôi có thể lấy mẫu theo đúng những yêu cầu cần thiết.
Các bạn 06MT ơi! Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả các bạn đã cùng tôi suốt 4 năm
học tai trường. Một gia đình đã luôn động viên, bên cạnh, giúp đỡ tôi vượt qua những
khó khăn trong học tâp, những buồn vui trong cuộc sống của quảng đời sinh viên.
Nhất là những lúc tôi bị bệnh. Cảm ơn rất nhiều!!
Cuối cùng con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến công ơn sinh thành và nuôi dưỡng của
ba má và người thân đã cố gắng tạo mọi điều kiện thuận lợi, chia sẽ mọi khó khăn
cùng tôi trong suốt thời gian vừa qua. Con vô cùng biết ơn ba má - luôn là điểm tựa
vững chắc của con, đặc biệt mỗi khi con vấp ngã.
Do hạn chế về thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên đề tài không thể
tránh nhiều sai sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý quý giá của quý thầy cô và bạn
bè để đề tài có thể hoàn chỉnh hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng các phương pháp hóa lý trong xử lý nước Dệt
Nhuộm tại Tổng công ty Phong Phú” có nội dung xoay quanh việc nghiên cứu nước
thải đã qua công đoạn xử lý sinh học của công ty nhằm nâng cao hiệu suất xử lý và cải
thiện môi trường. Nghiên cứu được thực hiện trên các phương pháp xử lý sau:
1. Phương pháp keo tụ hóa học bằng phèn Al2(SO4)3.18H2O và phèn FeSO4.7H2O
2. Phương pháp oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton
3. Phương pháp oxi hóa bằng tia UV và kết hợp H2O2/UV
Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp điều kiện vận hành các quá trình cùng với các
nhu cầu hóa chất cho qui trình xử lý. Các yếu tố này có thể hỗ trợ cho việc lựa chọn
qui trình xử lý trong công tác xây dựng hoặc nâng cấp trạm xử lý cho tổng công ty
Phong Phú.

ii

MỤC LỤC
Mục lục

Trang

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. ii
DANH MỤC BẢNG .......................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH...................................................................................................... vii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... viii
Chương 1 .........................................................................................................................1
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .................................................................................2
1.3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................2
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .....................................................2
1.5. TÍNH KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN ................................................2
Chương 2 .........................................................................................................................4
TỔNG QUAN..................................................................................................................4
2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM ........................................................4
2.1.1. Quy trình sản xuất chung ...............................................................................4
2.1.2. Tính chất chung của nước thải dệt nhuộm .....................................................5
2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ DÙNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI ............................................................................................................................5
2.2.1. Phương pháp keo tụ........................................................................................5
2.2.1.1. Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông.............................................................5
2.2.1.2. Những chất keo tụ thường được sử dụng ................................................5
2.2.1.3. Các yếu tố ảnh hường đến quá trình keo tụ tạo bông ..............................6

2.2.2. Phương pháp oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton ............................................6
2.2.2.1. Cơ chế hoạt động của hệ Fenton đồng thể ..............................................6
2.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng ..............................................................................6
2.2.3. Phương pháp UV, H2O2/ UV .........................................................................7
2.2.3.1. Quá trình quang phân trực tiếp ................................................................7
2.2.3.2. Quá trình quang phân gián tiếp – oxi hóa nâng cao bằng H2O2/UV .......7
2.3. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ............................................7
2.4. TIÊU CHUẨN SO SÁNH ...................................................................................7
2.5. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỆT NHUỘM ...........................................................8
Chương 3 .........................................................................................................................9
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................9
3.1. Sơ ĐỒ chung vỀ phương phÁP luẬn ..................................................................9
3.2. Phương phÁp thÍ nghiỆm ...................................................................................11
3.2.1. Thí nghiệm A – Keo tụ hóa học ...................................................................11
3.2.1.1. Yêu cầu thí nghiệm................................................................................11
3.2.1.2. Mục đích thí nghiệm..............................................................................11
3.2.1.3. Vị trí tiến hành .......................................................................................11
iii


3.2.1.4. Mô hình và dụng cụ thí nghiệm.............................................................12
3.2.1.5. Hóa chất sử dụng ...................................................................................12
3.2.1.6. Quy trình thực hiện................................................................................12
3.2.2. Thí nghiệm B – Oxi hóa bằng hệ Fenton .....................................................13
3.2.2.1. Yêu cầu thí nghiệm................................................................................14
3.2.2.2. Mục đích thí nghiệm..............................................................................14
3.2.2.3. Vị trí tiến hành .......................................................................................14
3.2.2.4. Mô hình thí nghiệm ...............................................................................14
3.2.2.5. Hóa chất sử dụng ...................................................................................14
3.2.2.6. Quy trình thực hiện................................................................................14

3.2.3 Thí nghiệm C – Oxi hóa bằng UV, UV/H2O2 ...............................................16
3.2.3.1. Yêu cầu thí nghiệm................................................................................17
3.2.3.2. Mục đích thí nghiệm..............................................................................17
3.2.3.3. Vị trí tiến hành .......................................................................................17
3.2.3.4. Mô hình thí nghiệm ...............................................................................17
3.2.3.5. Hóa chất sử dụng ...................................................................................17
3.2.3.6. Quy trình thực hiện................................................................................17
3.3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ THWUCJ NGHIỆM ...........19
Chương 4 .......................................................................................................................20
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................................................20
4.1. MÔ TẢ TOÀN BỘ CÁC THÍ NGHIỆM ...........................................................20
4.2. THÍ NGHIỆM A: ...............................................................................................21
4.2.1. Thí nghiệm A1: Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu theo pH ban đầu .21
4.2.2. Thí nghiệm A2: Thí nghiệm xác định pH tối ưu khi cố định lượng phèn ...24
4.2.3. Thí nghiệm A3: Thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu ............................26
4.3. THÍ NGHIỆM B: ................................................................................................29
4.3.1. Thí nghiệm B1: Thí nghiệm xác định pH tối ưu ..........................................29
4.3.2. Thí nghiệm B2’: Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ Fe2+: H2O2 tối ưu .....................30
4.3.3. Thí nghiệm B4: Thí nghiệm xác định khả năng xử lý của hệ Fenton ..........32
4.4. THÍ NGHIỆM C: ...............................................................................................33
4.5.1. Thí nghiệm D1 – Xác định pH tối ưu ..........................................................33
4.5.2. Thí nghiệm C2 – Xác định thời gian tối ưu .................................................35
4.5.3. Thí nghiệm C3 –Xác định pH tối ưu (có mặt H2O2) – phản ứng H2O2/UV 36
4.5.4. Thí nghiệm C4 – Xác định lượng H2O2 tối ưu .............................................37
4.5.5. Thí nghiệm C5: Xác định khả năng xử lý của thí nghiệm ...........................39
Chương 5 .......................................................................................................................42
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................42
5.1. KẾT LUẬN.........................................................................................................42
5.2. KIẾN NGHỊ ........................................................................................................44
5.2.1. Kiến nghị thí nghiệm....................................................................................44

5.2.2. Kiến nghị thực tế ..........................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1: Các phản ứng chủ yếu trong quá trình Fenton ................................................6
Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn so sánh .........................................................................................8
Bảng 3.1: Phương pháp xác định các thông số thí nghiệm ...........................................19
Bảng 4.1. Bảng mô tả các thí nghiệm ............................................................................20
Bảng 4.2: Ký hiệu các thí nghiệm trong thí nghiệm keo tụ tạo bông............................21
Bảng 4.3: Kết quả thí nghiệm A1N1 ............................................................................21
Bảng 4.4: Kết quả thí nghiệm A1N2 ............................................................................21
Bảng 4.5: Kết quả thí nghiệm A1N3 .............................................................................21
Bảng 4.6: Kết quả thí nghiệm A1S1 .............................................................................22
Bảng 4.7: Kết quả thí nghiệm A1S2 .............................................................................22
Bảng 4.8: Kết quả thí nghiệm A1S3 .............................................................................22
Bảng 4.9: Kết quả thí nghiệm A2N1 ............................................................................24
Bảng 4.10: Kết quả thí nghiệm A2N2 ..........................................................................24
Bảng 4.11: Kết quả thí nghiệm A2N3 ..........................................................................24
Bảng 4.12: Kết quả thí nghiệm A2S1 ...........................................................................24
Bảng 4.13: Kết quả thí nghiệm A2S2 ...........................................................................24
Bảng 4.15: Kết quả thí nghiệm A3N1 ..........................................................................26
Bảng 4.16: Kết quả thí nghiệm A3N2 ..........................................................................26
Bảng 4.17: Kết quả thí nghiệm A3N3 ...........................................................................26

Bảng 4.18: Kết quả thí nghiệm A3S1 ............................................................................27
Bảng 4.19: Kết quả thí nghiệm A3S2 ............................................................................27
Bảng 4.20: Kết quả thí nghiệm A3S3 ............................................................................27
Bảng 4.21: Kết quả thí nghiệm A – Các giá trị tối ưu ...................................................29
Bảng 4.22: Ký hiệu các thí nghiệm trong thí nghiệm oxi hóa bằng hệ Fenton .............29
Bảng 4.23: Kết quả thí nghiệm B1.1 .............................................................................29
Bảng 4.24: Kết quả thí nghiệm B1.2 .............................................................................29
Bảng 4.25: Kết quả thí nghiệm B1.3 .............................................................................29
Bảng 4.26: Kết quả thí nghiệm B2’1 .............................................................................30
Bảng 4.28: Kết quả thí nghiệm B2’3 ............................................................................31
Bảng 4.29: Kết quả thí nghiệm B4.1 ............................................................................32
Bảng 4.30: Kết quả thí nghiệm B4.2 ............................................................................32
Bảng 4.31: Kết quả thí nghiệm B4.3 ............................................................................32
Bảng 4.32: Kết quả thí nghiệm B – Các giá trị tối ưu ...................................................33
Bảng 4.33: Ký hiệu các thí nghiệm trong thí nghiệm oxi hóa bằng UV .......................33
Bảng 4.34: Kết quả thí nghiệm C1.1 ............................................................................33
Bảng 4.35: Kết quả thí nghiệm C1.2 ............................................................................33
Bảng 4.36: Kết quả thí nghiệm C1.3 ............................................................................34
Bảng 4.37: Kết quả thí nghiệm C2.1 ............................................................................35
Bảng 4.38: Kết quả thí nghiệm C2.2 ............................................................................35
Bảng 4.39: Kết quả thí nghiệm C2.3 ............................................................................35
Bảng 4.40: Kết quả thí nghiệm C3.1 ............................................................................36
v


Bảng 4.41: Kết quả thí nghiệm C3.2 ............................................................................36
Bảng 4.42: Kết quả thí nghiệm C3.3 ............................................................................36
Bảng 4.43: Kết quả thí nghiệm C4.1 ............................................................................37
Bảng 4.44: Kết quả thí nghiệm C4.2 ............................................................................38
Bảng 4.45: Kết quả thí nghiệm C4.3 ............................................................................38

Bảng 4.46: Kết quả thí nghiệm C5.1 ............................................................................39
Bảng 4.47: Kết quả thí nghiệm C5.2 ............................................................................39
Bảng 4.48: Kết quả thí nghiệm C5.3 ............................................................................39
Bảng 4.49: Kết quả thí nghiệm C – Các giá trị tối ưu ...................................................39
Bảng 4.50: Ước tính hóa chất sử dụng cho các phương pháp .......................................39

vi


DANH MỤC HÌNH
Hình

Trang

Hình 2.1: Quy trình sản xuất chung của ngành dệt nhuộm .............................................4
Hình 3.1: Sơ đồ chung phương pháp luận nghiên cứu của đề tài ..................................10
Hình 3.2: Trình tự thí nghiệm của thí nghiệm keo tụ hóa học ......................................11
Hình 3.3: Trình tự thí nghiệm của thí nghiệm oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton .........13
Hình 3.4: Mô hình thí nghiệm hấp phụ bằng than hoạt tính ....... Error! Bookmark not
defined.
Hình 3.5: Trình tự thí nghiệm thí nghiệm oxi hóa bằng UV, kết hợp H2O2/UV ..........17
Hình 4.1: Thí nghiệm A1N ............................................................................................22
Hình 4.2: Thí nghiệm A1S ............................................................................................23
Hình 4.3: Thí nghiệm A2N: Sự biến thiên độ màu, COD theo pH ...............................25
Hình 4.4: Thí nghiệm A2S: Sự biến thiên độ màu, COD theo pH ................................25
Hình 4.5: Thí nghiệm A3N ............................................................................................27
Hình 4.6: Thí nghiệm A3S ............................................................................................27
Hình 4.7: Thí nghiệm B1: Sự biến thiên độ màu, COD theo pH ..................................29
Hình 4.8: Thí nghiệm B2’: Sự biến thiên độ màu, COD theo lượng H2O2 ...................31
Hình 4.9: Thí nghiệm C1: Sự biến thiên độ màu, COD theo pH ..................................34

Hình 4.10: Thí nghiệm C2: Sự biến thiên độ màu, COD theo thời gian chiếu đèn ......35
Hình 4.11: Thí nghiệm C3: Sự biến thiên độ màu, COD theo pH khi có H2O2 ............37
Hình 4.12: Thí nghiệm C4: Sự biến thiên độ màu, COD theo nồng độ H2O2...............38
Hình 5.1: Hiệu quả xử lý theo các phương pháp hóa lý được nghiên cứu ....................43

vii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BOD

Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxi sinh hóa

CHC

Chất hữu cơ

COD

Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxi hóa học

EC

Hiệu suất xử lý màu

ECOD

Hiệu suất xử lý COD

OH*

Gốc tự do hydroxyl

Oxh

Oxi hóa

QCVN

Qui chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TN

Thí nghiệm

TOC

Total organic cacbon – Tổng Carbon hữu cơ

XLNT

Xử lý nước thải

viii

Chương 1: Mở đầu

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghiệp dệt may Việt Nam trong những năm qua luôn có sự tăng trưởng
lớn, nó đã đem lại giá trị thặng dư góp phần vào tăng trưởng kinh tế xã hội. Công nghệ
dệt sợi, nhuộm in hoa ngày càng phát triển và hiện đại, kéo theo lượng nước sử dụng
cần cho ngành này ngày càng tăng. Do đó, lượng nước thải xả ra ngày càng nhiều và
tiềm ẩn một nguy cơ ô nhiễm lớn;
Nhìn chung, ngành công nghiệp dệt may bên cạnh những lợi thế tạo ra lợi
nhuận nhưng cũng là ngành tạo ra lượng chất thải tương đối lớn, nhất là nước thải từ
quá trình dệt nhuộm. Nếu lượng nước thải này không qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt
tiêu chuẩn quy định thì môi trường bị ảnh hưởng ngày càng nặng nề;
Nguyên liệu chủ yếu của ngành Dệt may Việt Nam là bông và xơ sợi tổng hợp
polyester, các loại sợi khác được sử dụng không nhiều như: acrylic, nylon, tơ tằm,
len,..... Ngoài ra ngành Dệt may còn sử dụng một phần phụ liệu như hóa chất, thuốc
nhuộm, chât phụ trợ... Ô nhiễm môi trường nước là vấn đề cấp bách đối với các nhà
máy, công ty dệt nhuộm. Công đoạn in, nhuộm và hoàn thiện sản phẩm sử dụng rất
nhiều nước, nhiều loại hoá chất, thuốc nhuộm, chất tẩy rửa và đặc biệt là có chứa
nhiều hợp chất khó phân hủy sinh học. Chính vì thế sau công trình sinh học các chất
này vẫn còn tồn tại trong nước thải đặc biệt là COD và độ màu. Hiện nay, đại đa số
các nhà máy dệt nhuộm sử dụng công nghệ xử lý sinh học bằng quá trình bùn hoạt
tính. Tuy nhiên việc đảm bảo nước thải đầu ra thỏa mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn
hiện hành QCVN 13:2008 nhất là giá trị cho phép về COD và độ màu vẫn chưa thực
hiện được. Vì thế, việc nghiên cứu để tìm ra các biện pháp xử lý bổ sung thích hợp sau
công đoạn xử lý sinh học là một việc làm cần thiết để nâng cao hiệu quả xử lý nước
thải dệt nhuộm đảm bảo các tiêu chuẩn xả thải và bảo vệ môi trường sinh thái

Trang 1

Chương 1: Mở đầu

Đây là lý do tôi chọn đề tài ”Ứng dụng các phương pháp hóa lý trong XLNT
Dệt Nhuộm tại Tổng công ty Phong Phú” quy mô phòng thí nghiệm. Kết quả từ nghiên
cứu sẽ đưa ra các phương pháp khả thi cùng với thông số vận hành đi kèm nhằm đáp
ứng các nhu cầu hiện tại của doanh nghiệp.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm đã qua xử lý sinh học bằng các phương
pháp hóa lý: thí nghiệm keo tụ sử dụng phèn Al2(SO4)3.18H2O, phèn FeSO4.7H2O; oxi
hóa nâng cao với hệ phản ứng Fenton; oxi hóa bằng tia UV, UV/H2O2 với quy mô
phòng thí nghiệm.
1.3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh học
bằng các phương pháp keo tụ sử dụng phèn Nhôm, phèn Sắt bằng thiết bị Jatest.
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh học
bằng phương pháp oxi hóa nâng cao (hệ Fenton).
 Xác định hiệu quả khử màu và COD của nước thải dệt nhuộm sau xử lý sinh học
bằng phương pháp oxi hóa bằng tia UV.
Trên cơ sở kết quả các thí nghiệm trên, đánh giá, so sánh khả năng xử lý của các
phương pháp đã sử dụng.
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
 Nghiên cứu thực hiện trên qui mô phòng thí nghiệm. Các thí nghiệm được tiến
hành tại phòng thí nghiệm Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường  Tài
nguyên - Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM.
 Các thông số ô nhiễm được tiến hành theo dõi và phân tích: pH, COD, độ màu.
 Thời gian nghiên cứu được thực hiện từ tháng 03/2010 đến tháng 06/2010


Nghiên cứu thực hiện với nước thải được lấy sau xử lý sinh học tại Tổng công ty
Phong Phú - Phường Tăng Nhơn Phú B, Quận 9, Tp. Hồ Chí Minh.

1.5. TÍNH KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN
 Đề tài được thực hiện trên cơ sở khoa học của các phương pháp xử lý hóa lý phù
hợp với nội dung nghiên cứu.
 Nghiên cứu được thực hiện trên nước thải thực tế được lấy từ trạm xử lý của công
ty đang hoạt động nên đảm bảo tính thực tiễn của đề tài.
Trang 2


Chương 1: Mở đầu

 Các thí nghiệm sử dụng các loại hóa chất cụ thể trên thị trường nên có khả năng áp
dụng cao vào thực tế.
 Ngoài ra, nghiên cứu còn cung cấp các thông số hữu ích cho quá trình xây dựng,
nâng cấp các hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm hiện hành. Điển hình như liều
lượng hóa chất cần thiết để xử lý 01 đơn vị độ màu trong một đơn vị thể tích nước
thải là một thông số hỗ trợ cho quá trình tính toán, thiết kế các hệ thống xử lý nước
thải.
 Bên cạnh đó, nghiên cứu còn đưa ra các điều kiện vận hành tối ưu cho các quy
trình xử lý thuộc phạm vi đề tài nghiên cứu.
Nhìn chung, đề tài vừa có cơ sở khoa học xác định vừa có khả năng áp dụng cao vào
thực tế nhằm nâng cao khả năng xử lý nước thải dệt nhuộm, giảm chi phí xử lý thiệt
hại và các sự cố môi trường, cũng như hạn chế ngăn ngừa tình trạng ô nhiễm.

Trang 3


Chương 2: Tổng quan

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM
2.1.1. Quy trình sản xuất chung (Chi tiết xem tại phụ lục I, phần I.1)
Được minh họa cụ thể qua hình 2.1
Chuẩn bị
nguyên liệu

Chuẩn bị sợi
nguyên liệu
Hồ sợi

Dệt
Xử lý vải

Dệt vải
Giũ hồ
Nấu và giặt

Làm bóng

Tẩy trắng

Nhuộm - In
Hoàn tất

Giặt
Nhuộm

In hoa
Cầm màu

Giặt
Hoàn tất
Hình 2.1 : Quy trình sản xuất chung của ngành dệt nhuộm
SVTH: Lê Thị Kiều Hoanh

Trang 4


Chương 2: Tổng quan

2.1.2. Tính chất chung của nước thải dệt nhuộm
(chi tiết xem tại phụ lục I, phần I.2)
Nước thải ngành dệt nhuộm có tính chất chung sau
 pH có tính kiềm : pH = 9 - 12
 Ô nhiễm chất hữu cơ (COD, BOD5) và các chất khó phân hủy
 Ô nhiễm kim loại nặng
 Độ dẫn điện cao
 Độ màu cao
2.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ DÙNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI
(chi tiết xem tại phụ lục II)
2.2.1. Phương pháp keo tụ
Xử lý bằng phương pháp keo tụ tạo bông là một phương pháp xử lý hóa lý thường
áp dụng đối với nước thải có COD cao, SS lớn, khó lắng, hàm lượng kim loại cao. Keo
tụ tạo bông là cho vào nước một loại hoá chất gọi là chất keo tụ có thể đủ làm cho các
hạt rất nhỏ, mịn kết hợp với nhau tạo thành những bông cặn lớn và nặng có thể tách
khỏi nước bằng phương lắng trọng lực

2.2.1.1. Cơ chế quá trình keo tụ tạo bông
 Nén ép làm giảm độ dày lớp điện tích kép
 Hấp phụ và trung hòa điện tích
 Kết dính và cùng lắng
 Hấp phụ và tạo liên kết bắt cầu giữa các hạt keo.
2.2.1.2. Những chất keo tụ thường được sử dụng
 Al2(SO4)3. 18H2O
 Al2(OH)nCl6-n)m
 PAC
 FeSO4. 7H2O
 Fe2(SO4)3
 FeCl3

Trang 5


Chương 2: Tổng quan

2.2.1.3. Các yếu tố ảnh hường đến quá trình keo tụ tạo bông
 pH
 Lượng dùng chất keo tụ
 Nhiệt độ nước
 Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ
 Tạp chất trong nước
 Môi chất tiếp xúc
2.2.2. Phương pháp oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton
Hệ tác nhân Fenton là một hỗn hợp gồm các ion sắt hóa trị 2 và hydrogen peroxit
H2O2, chúng tác dụng với nhau sinh ra các gốc tự do hydroxyl *HO, còn ion Fe2+ bị
oxi hóa thành ion Fe3+.
2.2.3.1. Cơ chế hoạt động của hệ Fenton đồng thể

Phản
ứng

Bảng 2.1: Các phản ứng chủ yếu trong quá trình Fenton
Hằng số tốc độ phản
Phương trình phản ứng
Theo tác giả
ứng, kl.mol-1.s-1

2.1

Fe2+ + H2O2  Fe3+ + *HO + OH-

63

2.2

Fe2+ + H2O2  Fe2+ + H+ + *HO2

≤ 3x10-3

Pignatello, 1992

2.3

*HO + Fe2+  OH- + Fe3+

3x108

Dorfman, 1973

2.4

*HO + H2O2  H2O + *HO2

3,3x107

Butxon, 1988

2.5

Fe2+ + *HO2  Fe3+ + HO2-

1,2x106

Rush, 1985

2.6

Fe2+ + *HO2  Fe2+ + O2 + H+

2x103

Rush, 1985

2.2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng
 pH
 Nhiệt độ
 Thời gian phản ứng
 Các anion vô cơ

 Loại ion sắt
 Tỉ lệ Fe2+:H2O2 và liều lượng hóa chất sử dụng

Trang 6

Gallard, 1998


Chương 2: Tổng quan

2.2.3. Phương pháp UV, H2O2/ UV
2.2.4.1. Quá trình quang phân trực tiếp
Dưới tác dụng của bức xạ UV, các chất ô nhiễm trong nước có thể hấp thu trực tiếp
quang năng này, chuyển sang trạng thái bị kích thích (RXkt¬1) có năng lượng cao và
sau đó bị phân hủy. Các quá trình quang phân trực tiếp có thể xảy ra các kiểu sau nay:
RX + hv  RXkt
RXkt 

(R*…..*X)  R* + *X
(R*…..*X)  RX

RXkt 

(R*…..*X)  R+ + XRx* + O2  RX+* + O2-*

2.2.4.2. Quá trình quang phân gián tiếp – oxi hóa nâng cao bằng H2O2/UV
Quá trình UV oxi hóa nhằm tạo ra gốc tự do hydroxyl *OH thông qua quá trình
quang phân H2O2 dưới tác dụng của bức xạ UV. Nhờ khả năng oxi hóa cao của các
gốc *OH nên quá trình oxi hóa các chất ô nhiễm được xảy ra với tốc độ cao với mức
độ khoáng hóa xảy ra gần như hoàn toàn. Quá trình này được gọi chung là quá trình

UV oxi hóa, là quá trình thực hiện oxi hóa chất ô nhiễm thông qua gốc hydroxyl *OH.
2.3. CÁC NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
(chi tiết xem tại phụ lục II, phần II.4)
2.4. TIÊU CHUẨN SO SÁNH
Trong nội dung luận văn, tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945:2005 về tiêu chuẩn
thải của các ngành công nghiệp và qui chuẩn kĩ thuật quốc gia về công nghiệp dệt may
QCVN 13:2008 của Bộ Tài Nguyên và Môi Trường là cơ sở đánh giá hiệu quả xử lý
của các phương pháp. Sau đây là bảng tóm tắt các giá trị cho phép xả thải theo qui
định của nhà nước:

Trang 7


Chương 2: Tổng quan

Thông số

o

Nhiệt độ
pH
Độ Màu (ở pH=7)
COD

Bảng 2.2 : Tiêu chuẩn so sánh
Giá trị giới hạn
Đơn vị
TCVN 5945:2005
QCVN 13:2008
tính

Cột A
Cột B
Cột A
Cột B
C

40

40

40

40

-

6-9

5,5-9

6-9

5,5-9

Pt-Co

20

50

50

150

mgO2/L

50

80

50

150

2.5. TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỆT NHUỘM
(chi tiết xem tại phụ lục III)

Trang 8


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứud

Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. SƠ ĐỒ CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP LUẬN
 Nội dung và phương pháp nghiên cứu được trình bày tóm tắt trên sơ đồ Hình 3.1,
nghiên cứu bao gồm 4 thí nghiệm:
 Keo tụ hóa học với phèn Al2(SO4)3.18H2O và phèn FeSO4.7H2O: tìm pH và
lượng phèn tối ưu để khử màu và COD.
 Oxi hóa bằng hệ Fenton: tìm điều kiện hoạt động tối ưu cho hệ (pH, tỉ lệ

Fe2+:H2O2) và đánh giá khả năng xử lý của hệ.
 Oxi hóa bằng tia UV: tìm điều kiện hoạt động tối ưu cho đèn UV công suất
14W (pH, thời gian chiếu đèn, lượng H2O2 tối ưu); và đánh giá khả năng xử lý
của UV.
 Mỗi thí nghiệm được thực hiện qua 3 bước:
 Lựa chọn nguồn nước thải và lấy mẫu phù hợp
 Tiến hành thí nghiệm nhiều lần, lấy số liệu trung bình để giảm thiểu sai số
 Phân tích và xử lý số liệu

Trang 9


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứud

Lựa chọn nguồn nước thải phù hợp
Lấy mẫu nước thải
Phân tích thông số ô nhiễm ban đầu
(pH, COD, độ màu)

Thí nghiệm A
Keo tụ hóa học
(phèn Fe, Al)

- pH tối ưu
- Lượng phèn tối ưu
- Khả năng xử lý

Thí nghiệm B
Oxi hóa bằng hệ
Fenton

- pH tối ưu
- Tỉ lệ Fe2+:H2O2
tối ưu
- Khả năng xử lý

Phân tích, đánh giá và so sánh các phương pháp
KẾT LUẬN

Hình 3.1: Sơ đồ chung phương pháp luận nghiên cứu của đề tài
Trang 10

Thí nghiệm C
Oxi hóa bằng UV,
UV/H2O2

- pH tối ưu
- Thời gian tối ưu
- Lượng H2O2 tối ưu
- Khả năng xử lý


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

3.2. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3.2.1. Thí nghiệm A – Keo tụ hóa học
Thí nghiệm keo tụ được minh họa cụ thể qua hình 3.2
Thí nghiệm A
Thí nghiệm keo tụ hóa học

Thí nghiệm A1

Xác định lượng phèn
t/ư theo pH ban đầu

Thí nghiệm A2
Xác định pH t/ư
 Cố định hàm phèn
 Thay đổi pH của mẫu

Thí nghiệm A3
Xác định lượng phèn t/ư
 Cố định pH của mẫu
 Thay đổi lượng phèn

Thí nghiệm A1.N
Sử dụng phèn Nhôm

Thí nghiệm A2.N
Sử dụng phèn Nhôm

Thí nghiệm A3.N
Sử dụng phèn Nhôm

Thí nghiệm A1.S
Sử dụng phèn Sắt

Thí nghiệm A2.S
Sử dụng phèn Sắt

Thí nghiệm A3.S
Sử dụng phèn Sắt

Lượng phèn tối ưu
(theo pH mẫu ban đầu)

pH tối ưu

Lượng phèn tối ưu
(theo pH tối ưu)

Hình 3.2: Trình tự thí nghiệm của thí nghiệm keo tụ hóa học
3.2.1.1. Yêu cầu thí nghiệm
 Xác định pH tối ưu đối với phèn Al2(SO4)3.18H2O, phèn FeSO4.7H2O.
 Xác định liều lượng phèn tối ưu ứng với pH tối ưu trên.
3.2.1.2. Mục đích thí nghiệm
Xác định pH tối ưu và lượng phèn tối ưu để hiệu quả keo tụ là lớn nhất đối với phèn
Al2(SO4)3.18H2O, phèn FeSO4.7H2O.
3.2.1.3. Vị trí tiến hành
Quá trình thí nghiệm được tiến hành tại Phòng thí nghiệm Trung tâm Công nghệ và
Quản lý Môi trường  Tài nguyên - Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM

Trang 11


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

3.2.1.4. Mô hình và dụng cụ thí nghiệm
Thiết bị gồm máy jartest gắn 6 cánh khuấy quay cùng tốc độ. Cánh khuấy có dạng
turbine gồm hai bản mỏng nằm cùng một mặt phẳng thẳng đứng. Cánh khuấy đặt trong
6 Beakers dung tích 1 lít chứa cùng một lượng nước cho một đợt thí nghiệm.
3.2.1.5. Hóa chất sử dụng

 Dung dịch phèn FeSO4.7H2O 10%, phèn Al2(SO4)3.18H2O 10%
 H2SO4 20%, NaOH 10%
3.2.1.6. Quy trình thực hiện
a. Thí nghiệm A1: Xác định lượng phèn tối ưu, không thay đổi pH mẫu
 Bước 1: Lấy 500 ml mẫu nước vào 6 cốc.
 Bước 2: Cho vào các cốc một lượng phèn khác nhau với độ lệch về lượng cách
đều.
 Bước 3: Đặt vào mô hình và cho khuấy ở tốc độ 100 vòng/phút trong 1 phút.
 Bước 4: Sau đó, chỉnh tốc độ khuấy xuống 15 vòng/phút trong vòng 15 phút.
 Bước 5: Để lắng tĩnh trong 30 phút.
 Bước 6: Lấy mẫu nước trong phân tích COD và đo độ màu.
 Bước 7: Hàm lượng phèn tối ưu được xem xét từ khả năng xử lý màu và COD
b. Thí nghiệm A2: Xác định pH tối ưu
 Bước 1: Tương tự bước 1 TN A1
 Bước 2: Cho vào mỗi cốc một lượng phèn cố định: lượng phèn này được lấy
bằng cách từ từ cho phèn vào cốc nước thải (giữ pH ban đầu) và khuấy liên tục
mà tại lượng phèn đó bắt đầu xuất hiện bông cặn
 Bước 3: Phân chia cách khoảng pH và dùng NaOH hay H2SO4 để chỉnh pH tới
các giá trị mong muốn trong khoảng sau:
Đối với phèn Al2(SO4)3.18H2O, pH cách đều trong khoảng 3÷8
Đối với phèn FeSO4.7H2O, pH cách đều trong khoảng 2÷7
 Bước 4, bước 5, bước 6, bước 7 tiến hành lần lượt tương tự các bước 3, bước 4,
bước 5, bước 6 TN A1.
 Bước 8: Giá trị pH tối ưu được xem xét từ khả năng xử lý màu, COD

Trang 12


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

c. Thí nghiệm A3: Xác định lượng phèn tối ưu
 Bước 1: Tương tự bước 1 TN A1
 Bước 2: Cho vào các cốc một lượng phèn khác nhau với độ lệch về lượng cách
đều.
 Bước 3: Dùng NaOH hoặc H2SO4 chỉnh pH về giá trị pH tối ưu xác định từ
TN A2.1
 Bước 4, bước 5, bước 6, bước 7 tiến hành lần lượt tương tự các bước 3, bước 4,
bước 5, bước 6 TN A1.
 Bước 8: Xác định hàm lượng phèn tối ưu từ khả năng xử lý màu và COD.
3.2.2. Thí nghiệm B – Oxi hóa bằng hệ Fenton
Quá trình thí nghiệm Oxi hóa bằng hệ Fenton được minh họa cụ thể qua hình 3.3
Thí nghiệm B
Oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton

Thí nghiệm B1
Thay đổi pH
Cố định FeSO4.7H2O và H2O2
Thí nghiệm B2
Thay đổi FeSO4.7H2O
Cố định pH và lượng H2O2

Thông số thu được

pH tối

Tỉ lệ Fe2+:H2O2
tối ưu

Thí nghiệm B3
Thay đổi H2O2

Cố định pH và lượng FeSO4.7H2O
Thí nghiệm B4
Cố định pH, FeSO4.7H2O và H2O2

Khả năng xử lý
(mgH2O2/L)

Hình 3.3: Trình tự thí nghiệm của thí nghiệm oxi hóa nâng cao bằng hệ Fenton

Trang 13


Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

3.2.2.1. Yêu cầu thí nghiệm
Xác định liều lượng H2O2 tối ưu ứng với pH tối ưu và lượng phèn tối ưu.
3.2.2.2. Mục đích thí nghiệm
Xác định pH tối ưu, lượng phèn tối ưu, lượng H2O2 tối ưu để hiệu quả keo tụ là lớn
nhất đối với phản ứng Fenton.
3.2.2.3. Vị trí tiến hành
Tương tự thí nghiệm A
3.2.2.4. Mô hình thí nghiệm
Tương tự như mô hình thí nghiệm Jartest keo tụ hóa học trên
3.2.2.5. Hóa chất sử dụng
 H2SO4 20%, NaOH 10%
 Hóa chất tạo hệ Fenton đồng thể: FeSO4.7H2O 10%, H2O2 10%
 Hóa chất xác định hàm lượng H2O2 dư: H2SO4 20%, KI 1%, dung dịch
Ammoniummolybdate, hồ tinh bột 1%, Na2S2O3 0,02N.
3.2.2.6. Quy trình thực hiện
a. Thí nghiệm B1: Xác định pH tối ưu

 Bước 1: Cho vào mỗi beaker 500ml nước thải
 Bước 2: Điều chỉnh pH trong khoảng: 2 ÷ 4,5
 Bước 3: Cho vào mỗi beaker một lượng phèn FeSO4.7H2O 10% cố định
 Bước 4: Tiếp tục cho vào mỗi cốc một lượng H2O2 cố định
(Lượng FeSO4.7H2O và H2O2 được tính dựa vào tỉ lệ mol Fe2+: H2O2 = 0,7:10,
thuộc khoảng 0,3÷1:10)
 Bước 5: Đặt các beaker vào thiết bị jarterst, chỉnh tốc độ khuấy 100 vòng với
thời gian khuấy 1 phút. Tiếp tục điều chỉnh tốc độ khuấy 15 vòng với thời gian
khuấy 15 phút.
 Bước 6: Sau đó đem chỉnh pH của mỗi dung dịch về khoảng pH=7,0 để chuyển
tất cả Fe2+ thành Fe3+ và kết tủa dưới dạng bông cặn Fe(OH)3.
 Bước 7: Để lắng tĩnh trong 30 phút
 Bước 8: Phân tích độ màu, COD
 Bước 9: Xác định pH tối ưu tương ứng với mẫu có COD, độ màu thấp nhất.

Trang 14