Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải mía đường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
ĐỀ TÀI:

ỨNG DỤNG BỂ TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN
KẾT HỢP VỚI BỂ SINH HỌC MÀNG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG

Cán Bộ Hướng Dẫn:

Sinh Viên Thực Hiện:

LÊ HOÀNG VIỆT

Nguyễn Việt Đức

B1205043

Trần Tố Uyên

B1205123

Cần Thơ, tháng 6 năm 2016


Luận văn tốt nghiệp

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
Cần Thơ, Ngày 03 tháng 06 năm 2016
Cán bộ hướng dẫn

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

i


Luận văn tốt nghiệp

LỜI CẢM TẠ
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài “Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể
sinh học màng xử lý nước thải sản xuất mía đường” với sự hướng dẫn của thầy
Lê Hoàng Việt, chúng tôi hoàn thành đúng tiến độ và học hỏi thêm nhiều kinh
nghiệm quý báu. Để hoàn thành đề tài chúng tôi đã cố gắng rất nhiều kể từ khi bắt
đầu thực hiện đến lúc kết thúc đề tài. Bên cạnh sự cố gắng của đó, chúng tôi đã
nhận được sự hỗ trợ, động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô và bạn bè. Nhân đây
chúng tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến:
Gia đình chúng tôi đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để hỗ trợ, động viên chúng tôi
trong suốt thời gian thực hiện đề tài.
Thầy Lê Hoàng Việt đã tận tình chỉ bảo, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu
cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành tốt đề tài.
Quý thầy cô trong khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên nói chung, thầy cô
bộ môn Kỹ thuật Môi trường nói riêng đã tận tình giúp đỡ chúng tôi trong suốt thời
gian qua.
Nhà máy sản xuất mía đường Phụng Hiệp, Hậu Giang và công ty TNHH Hộp Xanh
đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện đề tài.
Các bạn lớp Kỹ thuật Môi Trường K38, đặc biệt là những bạn làm luận văn cùng
chúng tôi đã chia sẽ, hỗ trợ và động viên chúng tôi trong suốt thời gian làm luận
văn.
Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã cố gắng hoàn thành tốt đề tài nhưng
do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi những sai sót. Kính
mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện

Trần Tố Uyên

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

Nguyễn Việt Đức

ii


Luận văn tốt nghiệp

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Nước thải sản xuất mía đường có nồng độ chất rắn lơ lửng, COD, BOD5, tổng nitơ,
phosphor và độ đục cao nên biện pháp xử lý hiệu quả là xử lý sinh học, do đó công
đoạn xử lý sơ bộ có hiệu suất loại bỏ COD, BOD và chất rắn lơ lửng thích hợp để
đầu ra đạt yêu cầu vào hệ thống xử lý sinh học. Vì vậy đề tài: “Ứng dụng bể tuyển
nổi điện phân kết hợp với bể sinh học màng xử lý nước thải sản xuất mía đường”
được tiến hành nhằm xử lý nước thải, bảo vệ môi trường khỏi tác động từ quá trình
sản xuất mía đường. Đồng thời góp phần tìm ra phương pháp xử lý thích hợp, khả
thi về mặt kỹ thuật – kinh tế cho nhà máy sản xuất mía đường.
Đề tài được tiến hành với các thí nghiệm định hướng xác định các thông số vận
hành cho thí nghiệm chính thức trên mô hình bể tuyển nổi điện phân và lựa chọn
thời gian lưu thích hợp cho bể sinh học màng. Các thông số ảnh hưởng đến quá
trình tuyển nổi điện phân và bể sinh học màng được lựa chọn dựa trên 2 tiêu chí là
hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm cao và lợi ích về kinh tế. Vận hành chính thức bể
tuyển nổi điện phân với các thông số góc nghiêng điện cực là 45o, diện tích bản điên
cực S=504cm2, khoảng cách điện cực d=2cm, thời gian lưu θ=30 phút và hiệu điện
thế U=12V, cho hiệu suất loại bỏ độ đục và COD lần lượt là 69,44% và 38,58%, do
hiệu suất xử lý chưa cao nên thêm quá trình keo tụ hóa học trước bể tuyển nổi điện

phân với pH = 7,5, liều lượng PAC = 240mg/L và polymer anion A110 là 5mg/L
giúp tăng hiệu quả loại bỏ độ đục, SS, COD, BOD5, TKN, TP lần lượt là 99,24%,
94,27%; 57,74%; 58,51%; 88,07% và 98,39%. Sau quá trình tuyển nổi DO trong
nước tăng lên giúp giảm chi phí vận hành cho hệ thống xử lý sinh học phía sau.
Nước thải sau khi qua bể tuyển nổi điện phân được đưa vào bể sinh học màng giá
thể di động để lựa chọn thời gian lưu thích hợp xử lý nước thải mía đường. Trong
thời gian lưu 10 giờ, 8 giờ và 6 giờ thì thời gian lưu 8 giờ được chọn với hiệu suất
loại bỏ COD, BOD5, TKN và TP lần lượt là 97,12%, 97,96%, 33,28% và 40%. Các
chỉ tiêu SS, COD, BOD5, TKN và TP đầu ra của thí nghiệm xử lý nước thải sản
xuất mía đường bằng bể tuyển nổi điện phân kết hợp bể sinh học màng đều đạt loại
A QCVN 40:2011/BTNMT.
Từ kết quả thí nghiệm trên, nhận thấy rằng bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ
hóa học và bể sinh học màng có thể ứng dụng vào thực tế để xử lý nước thải sản
xuất mía đường.

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

iii


Luận văn tốt nghiệp

LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan luận văn được hoàn thành dựa trên kết quả nghiên cứu của
chúng tôi và các số liệu, kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận
văn nào trước đây.
Cần Thơ, ngày 03 tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Trần Tố Uyên

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

Nguyễn Việt Đức

iv


Luận văn tốt nghiệp

MỤC LỤC
XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ............................................................. i
LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................. ii
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ................................................................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... iv
MỤC LỤC .................................................................................................................. v
DANH SÁCH BẢNG .............................................................................................. viii
DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................. x
DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................. xiii
CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2
2.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG
................................................................................................................................. 2
2.1.1 Quy trình sản xuất ...................................................................................... 2
2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất mía đường ................................. 6
2.2 PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI........................................................................ 6
2.2.1 Khái niệm bể tuyển nổi .............................................................................. 6
2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi ..................................................... 6

2.3 CÁC LOẠI BỂ TUYỂN NỔI ........................................................................... 7
2.3.1 Tuyển nổi theo trọng lượng riêng (hay “bẫy dầu mỡ”) ............................. 7
2.3.2 Tuyển nổi bằng khí..................................................................................... 7
2.4 TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN .............................................................................. 7
2.4.1 Khái niệm về tuyển nổi điện phân ............................................................. 7
2.4.2 Cơ chế quá trình tuyển nổi điện phân ........................................................ 8
2.4.3 Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân ........ 8
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân.......................... 9
2.4.5 Quá trình tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ điện hóa ............................. 9
2.5 BỂ SINH HỌC MÀNG GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR) ................................ 12
2.5.1 Giới thiệu về công nghệ sinh học màng giá thể di động .......................... 12
2.5.2 Các loại giá thể ......................................................................................... 13
2.5.3 Lớp màng biofilm..................................................................................... 14
2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến công nghệ sinh học màng .............................. 15
2.5.5 Ứng dụng công nghệ sinh học màng ........................................................ 16
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

v


Luận văn tốt nghiệp
2.5.6 Những thuận lợi và hạn chế của công nghệ ............................................. 17
CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................................................... 19
3.1 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .............................................................................. 19
3.2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ...................... 20
3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ............................................. 23
3.3.1 Bể tuyển nổi điện phân............................................................................. 23
3.3.2 Bể sinh học màng giá thể di động (MBBR) ............................................. 26
3.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN PHÂN TÍCH CÁC CHỈ TIÊU ........ 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 29
4.1 NHẬN XÉT THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI NHÀ MÁY
SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG PHỤNG HIỆP, HẬU GIANG ................................ 29
4.1.1 Quan sát đặc tính lý học và đo DO .......................................................... 29
4.1.2 Đặc tính hóa học....................................................................................... 29
4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM BỂ TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN ........................... 29
4.2.1 Thí nghiệm 1: xác định góc nghiêng điện cực thích hợp ......................... 29
4.2.2 Thí nghiệm 2: xác định mật độ dòng điện thích hợp ............................... 31
4.2.3 Thí nghiệm 3: xác định khoảng cách điện cực thích hợp ........................ 34
4.2.4 Thí nghiệm 4: xác định thời gian lưu nước thích hợp.............................. 36
4.2.5 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm định hướng về quá trình keo tụ ..................... 38
4.2.6 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng
phương pháp tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học ............................... 42
4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH THỜI GIAN LƯU THÍCH HỢP CHO
MÔ HÌNH BỂ SINH HỌC MÀNG GIÁ THỂ DI ĐỘNG (MBBR) .................... 46
4.3.1 Thí nghiệm 1: thời gian lưu 10 giờ .......................................................... 48
4.3.2 Thí nghiệm 2: thời gian lưu 8 giờ ............................................................ 52
4.3.3 Thí nghiệm 3: thời gian lưu 6 giờ ............................................................ 55
4.3.4 Kết luận thí nghiệm chọn thời gian lưu bể MBBR .................................. 58
4.4 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN CẢI TIẾN CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC
THẢI HIỆN TẠI ................................................................................................... 58
4.4.1 Nhận xét về bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học ................... 59
4.4.2 Nhận xét về bể MBBR ............................................................................. 60
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 61
5.1 KẾT LUẬN..................................................................................................... 61
5.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 61
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

vi

Luận văn tốt nghiệp
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 62
PHỤ LỤC A ............................................................................................................. 64
PHỤ LỤC B.............................................................................................................. 65
PHỤC LỤC C ........................................................................................................... 70
PHỤC LỤC D ........................................................................................................... 72

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

vii


Luận văn tốt nghiệp

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Kết quả quan trắc định kì nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm của nhà máy sản
xuất mía đường Phụng Hiệp Hậu Giang .................................................................... 6
Bảng 2.2 Thông số các loại giá thể Anox Kaldnes .................................................. 13
Bảng 2.3 So sánh thông số thiết kế của sinh học màng với các công nghệ khác ..... 18
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của giá thể nhựa S20-4 ................................................ 22
Bảng 3.2 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu tại Khoa Môi trường
và Tài Nguyên Thiên Nhiên – Đại Học Cần Thơ .............................................. 28
Bảng 3.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu tại Trung tâm phân tích ................... 28
Bảng 4.1 Thông số vận hành thí nghiệm xác định góc nghiêng điện cực thích hợp....
.................................................................................................................................. 30
Bảng 4.2 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với
góc nghiêng điện cực khác nhau............................................................................... 30

Bảng 4.3 Thông số vận hành của thí nghiệm xác định mật độ dòng điện thích hợp ...
.................................................................................................................................. 32
Bảng 4.4 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với
diện tích bản điện cực khác nhau.............................................................................. 32
Bảng 4.5 Khối lượng nhôm tan với các diện tích bản điện cực khác nhau ở thời gian
lưu 25 phút ................................................................................................................ 33
Bảng 4.6 Lượng điện cần để xử lý 250m3 nước thải/ngày của nhà máy .................. 34
Bảng 4.7 Thông số vận hành của thí nghiệm xác định khoảng cách giữa các điện
cực thích hợp ............................................................................................................ 34
Bảng 4.8 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với
khoảng cách giữa các điện cực khác nhau ................................................................ 35
Bảng 4.9 Thông số vận hành thí nghiệm xác định thời gian lưu nước thích hợp .... 37
Bảng 4.10 Hiệu quả xử lý nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với
thời gian lưu nước khác nhau ................................................................................... 37
Bảng 4.11 Thông số nước thải đầu vào .................................................................... 39
Bảng 4.12 Độ đục, pH và độ dẫn điện tương ứng với liều lượng PAC sử dụng ...... 39
Bảng 4.13 Độ đục nước thải tương ứng với pH khác nhau ...................................... 40
Bảng 4.14 Nồng độ COD và độ đục tương ứng với liều lượng polymer anion A110
khác nhau .................................................................................................................. 40
Bảng 4.15 Các thông số vận hành bể tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học .....
.................................................................................................................................. 42
Bảng 4.16 Nồng độ nước thải sản xuất mía đường trước và sau phương pháp tuyển
nổi điện phân kết hợp với keo tụ hóa học ở thời gian lưu 30 phút ........................... 42
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

viii


Luận văn tốt nghiệp

Bảng 4.17 Công suất hoạt động và giờ ép mía vào 3 ngày tiến hành thí nghiệm .... 44
Bảng 4.18 Kết quả phân tích COD trong 3 ngày liên tục để theo dõi sự ổn định của
bể MBBR ở thời gian lưu 10 giờ .............................................................................. 47
Bảng 4.19 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi
lắng bể MBBR thời gian lưu 10 giờ ......................................................................... 49
Bảng 4.20 Các điều kiện vận hành của mô hình ở thời gian lưu nước 8 giờ ........... 52
Bảng 4.21 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi
lắng của bể MBBR thời gian lưu 8 giờ..................................................................... 52
Bảng 4.22 Số liệu 3 ngày phân tích BOD đầu vào bể MBBR thời gian lưu 8h ....... 54
Bảng 4.23 Các điều kiện vận hành của bể MBBR ở thời gian lưu nước 6 giờ ........ 55
Bảng 4.24 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải đầu vào và đầu ra sau khi
lắng của bể MBBR thời gian lưu 6 giờ..................................................................... 56
Bảng 4.25 So sánh lượng dưỡng chất cần bổ sung vào 250m3 nước thải sản xuất
trong 1 ngày cho bể sinh học ở thời gian lưu 8 giờ giữa có sử dụng và không sử
dụng tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học .................................................... 60

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

ix


Luận văn tốt nghiệp

DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ ép mía .............................................................................. 3
Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa ........... 4
Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ kết tinh đường trắng......................................................... 5
Hình 2.4 Bể tuyển nổi điện phân ................................................................................ 8
Hình 2.5 Mô tả quá trình xử lý của bể sinh học màng giá thể di động .................... 12

Hình 2.6 Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M và Natrix-O ...................... 13
Hình 2.7 AnoxKaldnesTM – bể sinh học màng độc lập .......................................... 16
Hình 2.8 HybasTM – quy trình kết hợp bể bùn hoạt tính và bể sinh học màng ..... 16
Hình 2.9 LagoonGuardTM – quy trình hồ sinh học ................................................. 17
Hình 2.10 BasTM – quy trình kết hợp..................................................................... 17
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy đường Phụng Hiệp, Hậu
Giang ........................................................................................................................ 19
Hình 3.2 Nước thải sản xuất mía đường của Nhà máy đường Phụng Hiệp, tỉnh
Hậu Giang ........................................................................................................ 20
Hình 3.3 Sơ đồ và thông số mô hình bể tuyển nổi điện phân................................... 21
Hình 3.4 Điện cực bằng nhôm .................................................................................. 21
Hình 3.5 Sơ đồ kích thước của bể sinh học màng giá thể di động và bể lắng ......... 22
Hình 3.6 Giá thể nhựa S20-4 .................................................................................... 23
Hình 3.7 Sơ đồ thí nghiệm bể tuyển nổi điện phân .................................................. 24
Hình 3.8 Sơ đồ nghiệm bể sinh học màng ................................................................ 27
Hình 4.1 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với góc nghiêng điện
cực 45o, 60o, 90o........................................................................................................ 30
Hình 4.2 Độ đục nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi điện phân với
góc nghiêng điện cực khác nhau............................................................................... 31
Hình 4.3 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi
điện phân với góc nghiêng điện cực khác nhau........................................................ 31
Hình 4.4 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện tích các
điện cực 336 cm2, 420 cm2, 504 cm2 ........................................................................ 33
Hình 4.5 Độ đục của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với diện
tích bản điện cực khác nhau ..................................................................................... 33
Hình 4.6 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi
với diện tích bản điện cực khác nhau ....................................................................... 33
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

x


Luận văn tốt nghiệp
Hình 4.7 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với khoảng cách
giữa các điện cực là 1cm, 2cm, 3cm......................................................................... 35
Hình 4.8 Độ đục của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với
khoảng cách điện cực khác nhau .............................................................................. 35
Hình 4.9 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi
với khoảng cách điện cực khác nhau ........................................................................ 35
Hình 4.10 Nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi với thời gian lưu
nước là 25 phút, 30 phút, 35 phút ............................................................................. 37
Hình 4.11 Độ đục nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi ở các thời
gian lưu khác nhau .................................................................................................... 38
Hình 4.12 Nồng độ COD của nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển nổi ở
các thời gian lưu khác nhau ...................................................................................... 38
Hình 4.13 Độ đục, độ dẫn điện và pH của nước thải sản xuất mía đường trước và
sau thí nghiệm Jar-test ở liều lượng PAC khác nhau ............................................... 39
Hình 4.14 Độ đục nước thải trước và sau thí nghiệm Jar-test tương ứng với pH khác
nhau .......................................................................................................................... 40
Hình 4.15 Độ đục và nồng độ COD trước và sau thí nghiệm Jar-test tương ứng với
liều lượng polymer anion A110 sử dụng .................................................................. 41
Hình 4.16 Nước thải sản xuất mía đường đầu vào, sau khi keo tụ hóa học và đầu ra
bể tuyển nổi điện phân .............................................................................................. 43
Hình 4.17 Nồng độ các chỉ tiêu nước thải sản xuất mía đường trước và sau tuyển
nổi điện phân kết hợp keo tụ hóa học ....................................................................... 43
Hình 4.18 Hiệu suất xử lý nước thải sản xuất mía đường của phương pháp tuyển nổi
điện phân kết hợp keo tụ hóa học ............................................................................. 43
Hình 4.19 Bọt khí sinh ra từ quá trình tuyển nổi điện phân ở thí nghiệm định hướng
và thí nghiệm chính thức .......................................................................................... 44

Hình 4.20 Giá thể trước và sau khi hình lớp màng sinh học .................................... 47
Hình 4.21 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển
nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 10 giờ ............................................. 49
Hình 4.22 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu
ra sau khi lắng bể MBBR ở các thời gian lưu 10 giờ ............................................... 50
Hình 4.23 Hiệu quả xử lý của bể MBBR sau khi lắng đối với nước thải sản xuất mía
đường ở thời gian lưu 10 giờ .................................................................................... 50
Hình 4.24 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển
nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 8 giờ ............................................... 53
Hình 4.25 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu
ra sau khi lắng của bể MBBR ở các thời gian lưu 8 giờ .......................................... 53

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

xi


Luận văn tốt nghiệp
Hình 4.26 Hiệu quả xử lý của bể MBBR sau khi lắng đối với nước thải sản xuất mía
đường ở thời gian lưu 8 giờ ...................................................................................... 53
Hình 4.27 Nước thải mía đường trước khi qua bể tuyển nổi, sau khi qua bể tuyển
nổi và sau xử lý của bể MBBR ở thời gian lưu 6 giờ ............................................... 56
Hình 4.28 Nồng độ các chỉ tiêu trong nước thải sản xuất mía đường đầu vào và đầu
ra sau khi lắng của bể MBBR ở các thời gian lưu 6 giờ .......................................... 56
Hình 4.29 Hiệu suất xử lý của bể MBBR đối với nước thải sản xuất mía đường ở
thời gian lưu 6 giờ .................................................................................................... 57
Hình 4.30 Sơ đồ cải tiến công nghệ xử lý nước thải nhà máy đường Phụng Hiệp,
Hậu Giang ................................................................................................................. 59

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

xii


Luận văn tốt nghiệp

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

BOD

Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

COD

Chemical Oxygen Demand

Nhu cầu oxy hóa học

TNĐP

-

Tuyển nổi điện phân

MBBR

Moving bed biofilm reactor

Sinh học màng giá thể di động

DTBĐC

-

Diện tích bản điện cực

KCĐC

-

Khoảng cách giữa các bản điện cực

TGL

-

Thời gian lưu

HĐT

-

Hiệu điện thế

GNĐC

-

Góc nghiêng điện cực

θ

-

Thời gian lưu

d

-

Khoảng cách điện cực

U

-

Hiệu điện thế

S

-

Tổng diện tích điện cực

NTU

Nepholometric turbidity units

Đơn vị đo độ đục

DO

Dissolved Oxygen

Oxy hòa tan

TKN

Total Kjeldahl Nitrogen

Tổng Nitơ Kjeldahl

SS

Suspended Solid

Chất rắn lơ lửng

EC

Electrical Conductivity

Độ dẫn điện

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123

Nguyễn Việt Đức – B1205043

Tiếng Việt

xiii


Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU
Ngành công nghiệp sản xuất mía đường Việt Nam đã có từ lâu đời và bắt đầu hình
thành tại miền Nam Việt Nam từ đầu thế kỷ thứ XX, tập trung nhiều ở miền Trung
và Tây Nam Bộ. Tính đến năm 2012, Việt Nam có khoảng 50 nhà máy đường với
tổng công suất thiết kế 127.600 tấn mía/ngày, sản xuất được hơn 1,45 triệu tấn
đường/năm đã tạo ra nguồn lao động dồi dào và đóng góp không nhỏ vào sự phát
triển kinh tế của đất nước (Hiệp hội Mía đường Việt Nam, 2012).
Quy trình công nghệ sản xuất của nhà máy đường gồm hai giai đoạn chính là: sản
xuất đường thô và sản xuất đường tinh luyện (Sở Tài nguyên và Môi trường Hậu
Giang, 2013) đã tạo ra lưu lượng lớn nước thải có chất hữu cơ hòa tan và chất rắn lơ
lửng cao, mùi và độ đục khá cao. Khi các chất hữu cơ phân hủy gây ra mùi khó
chịu, có thể làm cạn kiệt nguồn oxy trong nước và tạo ra các loại khí như CO 2, H2S,
CH4 làm ô nhiễm không khí, ảnh hưởng đến đời sống của các thủy sinh vật trong
vùng và chất lượng cuộc sống cũng như sức khỏe của người dân quanh khu vực. Do
đó việc xử lý nước thải là rất cần thiết nhằm đảm bảo hoạt động nhà máy mà không
gây ảnh hưởng đến môi trường. Nước thải từ nhà máy sản xuất mía đường chứa
nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học nên phương pháp xử lý sinh học áp dụng có
hiệu quả cao. Tuy nhiên, đối với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao đòi hỏi
công đoạn xử lý sơ bộ có hiệu suất loại bỏ SS, BOD5, COD thích hợp để đầu ra đủ
điều kiện vào hệ thống xử lý sinh học.
Phương pháp tuyển nổi điện phân là giao thoa của ba quá trình: điện phân, tuyển nổi

và keo tụ. Nguyên lý chính: dưới tác dụng của dòng điện các điện cực dương
(thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả
năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong môi trường nước thải, kèm theo đó là
các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở cực âm. Bể tuyển nổi điện phân được
đánh giá có hiệu suất loại bỏ độ đục, SS, COD, BOD5, TKN, TP là khá cao và tăng
DO phù hợp vào bể xử lý sinh học hiếu khí (Hold et al, 2004).
Bể sinh học màng giá thể di động là quá trình xử lý nước thải bằng lớp màng sinh
học. Nguyên lý chính: lớp màng biofilm phát triển tạo thành lớp màng trên giá thể
lơ lửng ngập trong nước thải. Những giá thể này chuyển động được trong bể là nhờ
hệ thống sục khí cung cấp oxy cho nước thải. Bể sinh học màng giá thể di động có
thể được thiết kế để loại bỏ BOD, COD và nitơ từ các dòng nước thải.
Chính những lý do trên, đề tài: “Ứng dụng bể tuyển nổi điện phân kết hợp với bể
sinh học màng xử lý nước thải sản xuất mía đường” được tiến hành nhằm tìm ra
phương pháp xử lý nước thải sản xuất mía đường thích hợp, khả thi về mặt kỹ thuật
– kinh tế, tiết kiệm diện tích xây dựng hệ thống xử lý nước thải cho ngành sản xuất
mía đường.

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

1


Luận văn tốt nghiệp

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG
Ngành sản xuất mía đường là một trong những ngành phát thải nhiều nguồn gây tác
động tiêu cực đến môi trường. Một trong những nguồn gây ô nhiễm của loại hình
này là nước thải từ quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất, nước thải được phát

sinh ở nhiều khâu và mức độ nhiễm bẩn khác nhau. Theo Sở Tài nguyên và Môi
trường tỉnh Hậu Giang (2015) các nguồn phát sinh chủ yếu của các loại nước thải
trong nhà máy mía đường chủ yếu từ các khâu sau:
- Nước thải phát sinh trong công đoạn băm, ép và hoà tan: ở đây, nước dùng
để ngâm và ép đường trong mía và làm mát ổ trục nên nước thải có chứa hàm lượng
chất hữu cơ cao do chứa lượng đường thất thoát và do làm mát ổ trục nên nước thải
bị ô nhiễm dầu nhớt.
- Nước thải phát sinh trong công đoạn làm trong và làm sạch: làm mát lò hơi
và ngưng tụ sau khi cấp nhiệt cho các thiết bị gia nhiệt, cô đặc, nấu đường, làm
nguội máy, làm nguội đường thường dùng với số lượng lớn.
- Nước thải phát sinh trong công đoạn kết tinh và hoàn tất
- Nước thải do dùng làm lạnh các trang thiết bị.
- Rò rỉ mật.
- Nước thải do các nhu cầu khác: Nước thải từ các khu sinh hoạt của công
nhân, phòng thí nghiệm và vệ sinh các trang thiết bị công nghiệp.
2.1.1 Quy trình sản xuất
Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang (2013) sản xuất đường kết tinh
hay còn gọi là đường cát trắng gồm 03 công đoạn chính:
- Công đoạn ép mía:

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

2


Luận văn tốt nghiệp
Mía nguyên liệu

Cân

Bàn lùa
Khoả bằng
Dao băm số 1, 2, 3
Ép 1

Công đoạn làm
sạch nước mía

Ép 2
Ép 3

Ép 4
Nước nóng
Ép 5
Bã mía
Đốt lò hơi
Máy phát điện

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ ép mía
(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

3


Luận văn tốt nghiệp
- Công đoạn làm sạch nước mía (hóa chế):

Nước mía hỗn hợp

Vôi sơ bộ

Gia nhiệt I
Sữa vôi
Hấp thụ SO2 lần 1

Trung hoà

Gia nhiệt lần II

Lắng

Gia nhiệt lần III

Bùn

Lọc chân không

Bốc hơi
Bã bùn

Dịch lọc

Xông SO2 lần 2

Mật chè

Sang nấu đường

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ làm sạch nước mía bằng phương pháp sunfit hóa
(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

4


Luận văn tốt nghiệp
- Công đoạn kết tinh, ly tâm, sấy sàng, đóng bao:
Mật chè

Mật
loãng A

Nấu non A

Nấu non B

Nấu non C

Trợ tinh A

Trợ tinh B

Trợ tinh C

Ly tâm, tách

mật A

Mật
A

Đường thành
phẩm A

Ly tâm, tách
mật B

Mật
B

Đường B

Mật
rỉ

Ly tâm, tách
mật C

Đường C

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ kết tinh đường trắng
(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2013)

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

5


Luận văn tốt nghiệp
2.1.2 Thành phần tính chất nước thải sản xuất mía đường
Nước thải sản xuất mía đường có đặc điểm như sau: lưu lượng lớn và nồng độ
BOD, COD, SS trong nước thải khá cao.
Bảng 2.1 Kết quả quan trắc định kì nồng độ các chỉ tiêu ô nhiễm của nhà máy sản
xuất mía đường Phụng Hiệp Hậu Giang
STT

Thông số

Đơn vị

Kết quả

QCVN
40:2011/BTNMT cột A

1

pH

-

7,2

6-9

2

Nhiệt độ

C

28,6

40

3

SS

mg/L

542

50

4

COD

mg/L

2760

75

5

BOD5

mg/L

2200

30

6

N-NH4+

mg/L

1,2

5

7

N tổng

mg/L

46

20

8

P tổng

mg/L

4,6

4

9

Coliforms

MPN/100ml

9,3x103

3000

10

Dầu mỡ khoáng

mg/L

4,0

5

o

(Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Hậu Giang, 2015)
2.2 PHƯƠNG PHÁP TUYỂN NỔI
2.2.1 Khái niệm bể tuyển nổi
Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2000) tuyển nổi là quá trình tách các hạt rắn trong pha
lỏng khi khối lượng riêng của các hạt này nhỏ hơn khối lương riêng của nước, quá
trình này được tăng cường bằng cách thổi khí vào nước, các hạt lơ lửng sẽ lớn dần
lên nhờ bám vào các bọt khí và nổi lên phía trên do tỷ trọng của bọt khí và cặn bám
lên đó nhỏ hơn tỷ trọng của nước.
2.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình tuyển nổi
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) thực chất của quá trình này là loại bỏ các tạp chất
trong nước thải bằng cách làm cho chúng có thể nổi lên mặt nước. Trong quá trình
tuyển nổi người ta cho những bọt khí li ti, phân tán và bão hòa trong nước, những
chất bẩn sẽ bị các hạt khí bám vào và nổi lên mặt nước, rồi được loại khỏi nước.
Theo Hoàng Văn Huệ & Trần Đức Hạ (2002) quá trình tuyển nổi là sự kết dính giữa
bọt khí và các hạt, khi lực nổi của tập hợp bọt khí và hạt đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên
trên mặt nước, sau đó tập hợp lại thành lớp bọt chứa hàm lượng các hạt tạp chất cao
hơn ban đầu.
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

6


Luận văn tốt nghiệp
2.3 CÁC LOẠI BỂ TUYỂN NỔI
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) bể tuyển nổi được chia thành
2 nhóm chính: (1) bể tuyển nổi theo trong lượng riêng, (2) bể tuyển nổi bằng khí.
2.3.1 Tuyển nổi theo trọng lượng riêng (hay “bẫy dầu mỡ”)

Nước thải chứa dầu mỡ được cho qua một loại bể, trong bể này dầu mỡ sẽ nổi lên
trên do nhẹ hơn nước, sau đó được loại bỏ bằng các thanh gạt (Lê Hoàng Việt &
Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
2.3.2 Tuyển nổi bằng khí
- Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch
- Tuyển nổi chân không
- Tuyển nổi không áp lực
- Tuyển nổi áp lực
- Tuyển nổi với trạm bơm bằng khí nén
- Tuyển nổi điện phân
- Tuyển nổi nhờ phân tán khí qua tấm xốp
- Các phương pháp tuyển nổi khác:
+ Tuyển nổi hóa học.
+ Tuyển nổi sinh học.
+ Tuyển nổi ion.
Nghiên cứu này chỉ áp dụng trên bể tuyển nổi điện phân. Do đó, chỉ có bể tuyển nổi
điện phân là được trình bày chi tiết.
2.4 TUYỂN NỔI ĐIỆN PHÂN
2.4.1 Khái niệm về tuyển nổi điện phân
Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2000) tuyển nổi điện phân là phương pháp dựa trên cơ
sở sự điện ly của nước tạo thành những dòng khí rất nhỏ, các điện cực sử dụng được
đặt ở đáy bể.
Theo Trịnh Lê Hùng (2006) cho rằng quá trình điện phân sinh ra các bọt khí, đó là
do quá trình điện phân nước đi kèm tạo ra khí oxy và hydro ở các điện cực anode và
cathode. Khi các bóng khí này nổi lên, gặp và kéo theo các hạt lơ lửng cùng nổi lên
bề mặt nước. Khi sử dụng các điện cực hòa tan thì xảy ra đồng thời việc tạo bông
keo tụ và các bọt khí, các bông sẽ nổi lên trên và có thể tuyển nổi được.

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

7


Luận văn tốt nghiệp
Cặn
Nước ra

Nước vào

Điện cực
Ống thu bùn

Hình 2.4 Bể tuyển nổi điện phân (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)
Các phản ứng xảy ra ở hai điện cực trong bể tuyển nổi điện phân:
Ở anode: 2H2O – 4e- → O2 + 4H+

(2.1)

Ở cathode: 4H2O + 4e- → 2H2 + 4OH

(2.2)

2.4.2 Cơ chế quá trình tuyển nổi điện phân
Trong bể này có đặt một hệ thống các điện cực ở đáy bể. Dòng điện một chiều sẽ
điện phân dung dịch nước thải tạo nên các bọt khí. Các bọt khí tạo thành trong quá
trình điện phân nước sẽ nổi lên và bám vào các hạt chất rắn lơ lửng, tạo lực nâng
chúng lên bề mặt tạo thành lớp váng để sau đó loại bỏ chúng bằng thanh gạt (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Ngoài ra, nếu trong nước thải chứa nhiều chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi

dòng điện đi qua sẽ làm thay đổi thành phần và tính chất của nước. Trạng thái các
tạp chất không tan do các quá trình điện ly, phân cực, oxy hóa khử,…diễn ra. Trong
nhiều trường hợp quá trình đó có lợi cho xử lý nước thải và một số thì không nên
cần điều khiển các quá trình đó để đạt hiệu suất xử lý một chất bẩn nào đó (Trần
Hiếu Nhuệ, 2001).
2.4.3 Các thông số kỹ thuật ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân
Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) các thông số ảnh hưởng đến thiết kế bể tuyển nổi điện
phân là:
- Thời gian tuyển nổi xác định bằng thực nghiệm: 0,3 – 0,75 h
- Khoảng cách giữa hai tấm điện cực: 15 – 20 mm
- Chiều dày mỗi tấm điện cực: 6 – 10 mm
- Khoảng cách từ hai tấm điện cực ngoài cùng tới tường: 100 mm
Ngoài ra chiều cao của lớp nước công tác, chiều cao các điện cực cũng ảnh hưởng
đến quá trình tuyển nổi.

SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

8


Luận văn tốt nghiệp
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tuyển nổi điện phân
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng hiệu suất quá trình tuyển nổi điện phân:
Kích thước và số lượng các bọt khí từ các bể tuyển nổi điện phân khoảng 100µm và
số lượng khoảng 106 bọt khí cho 1 cm3. Hiệu điện thế ở 10 V và cường độ dòng
điện là 100 A/m2 đủ để tuyển nổi nước thải có nồng độ SS khoảng 10.000 mg/L
(Wang et al., 2010).
Hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi điện phân cũng ảnh hưởng bởi thành phần hóa học
của nước thải đầu vào, các loại nước thải chứa nhiều kim loại nặng, nhiều dầu mỡ

thì hiệu suất xử lý sẽ cao.
Theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) các yếu tố như: pH, loại chất
điện phân, cường độ dòng điện, thời gian lưu cũng ảnh hưởng đến quá trình tuyển
nổi điện phân.
2.4.5 Quá trình tuyển nổi điện phân kết hợp keo tụ điện hóa
Phương pháp này có thể coi như là phương pháp kết hợp giữa keo tụ điện hóa và
tuyển nổi, vì khi sử dụng các điện cực tan (sắt hoặc nhôm) thì ở anode sẽ diễn ra
quá trình hòa tan kim loại. Kết quả sẽ có các cation kim loại (sắt hoặc nhôm)
chuyển vào nước. Những cation đó sẽ cùng nhóm hydroxyl tạo thành hydroxide là
những chất keo tụ phổ biến trong thực tế xử lý nước thải (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).
Keo tụ - tạo bông
Keo tụ và tạo bông là quy trình xử lý có tầm quan trọng trong các hệ thống xử lý
nước và nước thải, trong đó các chất rắn lơ lửng sẽ được tạo điều kiện kết lại với
nhau tạo thành các bông cặn, đến khi đủ lớn sẽ lắng xuống và sau đó được loại bỏ ra
ngoài bằng công đoạn lắng. Sử dụng quá trình keo tụ - tạo bông có thể loại bỏ được
các chất hữu cơ, kim loại nặng và có thể cải thiện được độ màu của nước thải (Lê
Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014).
Keo tụ tạo bông là phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó các hạt
keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo
thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ
dàng bằng các biện pháp lắng hay tuyển nổi. Bằng cách sử dụng quá trình keo tụ
người ta có thể tách được hoặc giảm đi các thành phần có trong nước như: kim loại
nặng, chất bẩn lơ lững, các ion PO43-,.. và có thể cải thiện độ đục, độ màu của nước
(Nguyễn Thị Thu Thủy, 2000).
Keo tụ điện hóa
Keo tụ điện hóa là phương pháp điện hoá trong xử lý nước thải, trong đó dưới tác
dụng của dòng điện các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn
mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong
môi trường nước thải, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở
cực âm (Hold et al., 2004 trích dẫn lại theo Lê Hoàng Việt & Nguyễn Võ Châu

Ngân, 2014).
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

9


Luận văn tốt nghiệp
Nghiên cứu của Holt et al,. (2004) cho rằng keo tụ điện hóa là phương pháp giao
thoa của ba quá trình: điện hoá học, tuyển nổi điện phân và keo tụ.
Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hóa
Theo Babu et al,.(2006) phương pháp keo tụ điện hóa có những đặc điểm sau:
- Dòng điện được sử dụng trong phương pháp keo tụ điện hóa là dòng điện một
chiều.
- Các điện cực thường được sử dụng là nhôm hoặc sắt (có khả năng hòa tan tạo chất
keo tụ). Tùy vào pH và tính chất nước thải ở từng điều kiện cụ thể để quyết định
kim loại cho cực dương và cực âm.
- Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành có
liên hệ chặt chẽ với nhau.
- Hệ điện cực đặt ngập trong nước để đảm bảo khả năng tiếp xúc giữa bọt khí và
chất bẩn là tốt nhất.
- Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào liên
tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ).
- Phản ứng tạo chất keo tụ cần alkalinity, oxy thích hợp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa
- Mật độ dòng điện
Rincón (2011) cho rằng: mật độ dòng điện trực tiếp ảnh hưởng khả năng keo tụ và
tốc độ sinh khí. Ngoài ra, mật độ dòng điện cũng ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình
hòa tan kim loại làm thay đổi khối lượng các điện cực. Hàm lượng kim loại hòa tan
phụ thuộc vào số lượng điện đi qua trong bể.

Mật độ dòng điện được tính bởi công thức:
i = I/S (A/m2)

(2.3)

Trong đó: i: mật độ dòng điện
I: cường độ dòng điện
S: diện tích bản điện cực
Một mối quan hệ đơn giản giữa mật độ dòng điện (A.cm-2) và số lượng các chất (M)
hòa tan (g.Mcm-2) có thể được bắt nguồn từ định luật Faraday:
M=

A It

n F

(2.4)

M: lượng chất được hình thành (g)
t: thời gian điện phân (s)
I: cường độ dòng điện (A)
n: hệ số tỷ trọng trao đổi của electron trong phương trình ô-xy hóa hoặc khử ở điện
cực
F: điện tích của một mol electron, F=95600 (C/mol)
A: khối lượng mol nguyên tử của chất thu được (g)
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

10

Luận văn tốt nghiệp
Theo Babu et al,.(2006) điện năng tiêu thụ có thể được tính theo công thức:
E = (U*I)/(1000*Q)

(2.5)

Trong đó: E là điện năng tiêu thụ (Wh)
U là hiệu điện thế của dòng điện (V)
I là cường độ dòng điện (A)
Q là lưu lượng nước thải (m3/h)
- Ảnh hưởng của độ dẫn điện
Theo Rincón (2011) khi độ dẫn điện thấp hiệu quả xử lý sẽ giảm. Điều này sẽ gia
tăng chi phí xử lý trong khi hiệu quả của điện cực bị hạn chế.
Wang et al,.(2010) cho rằng trong quá trình xử lý để tăng tính dẫn điện của nước thì
nên thêm muối NaCl vào. Vì bổ sung ion Cl- vào các phản ứng điện phân và làm
giảm tác động bất lợi của một số ion khác CO32-, SO42-. Sự hiện diện của 2 ion này
sẽ dẫn đến việc hình thành của các ion Mg2+ và Ca2+ và một số oxide làm giảm hiệu
quả xử lý. Ngoài ra, ion này còn có tác dụng khử trùng nước (Rincón, 2011).
- Ảnh hưởng của vật liệu làm điện cực
Vật liệu làm điện cực trong quá trình này là kim loại có khả năng hòa tan như: Al,
Fe, Cu,… hoặc hỗn hợp của chúng. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào việc lựa chọn vật
liệu làm điện cực.
Hiệu quả xử lý nước thải thủy sản khi dùng nhôm (Al) làm anode cao hơn so với sử
dụng sắt làm anode (Nguyễn Ngọc Anh & Nguyễn Minh Tùng, 2010).
Hiệu quả xử lý nước thải với việc sử dụng điện cực nhôm (Al) làm anode hiệu quả
hơn so với sử dụng đồng (Cu) (Tumsri & Chavalparit, 2011).
Ưu nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa
Rincón (2011) trích dẫn tài liệu của Rajeshwar & Ibanez (1997), đưa ra một số ưu
nhược điểm sau:

- Ưu điểm
+ Trong quá trình điện phân, các hạt keo có kích thước nhỏ và đồng nhất được tạo
ra, chúng dễ dàng di chuyển trong chất thải tạo điều kiện cho đông tụ. Chuyển động
như vậy tránh được rung động cơ học, nếu không kiểm soát được chuyển động này
sẽ phá hủy các chất đã được kết lại sau khi chúng hình thành.
+ Không bắt buộc dùng hóa chất khi vận hành. Tuy nhiên cần theo dõi để thay
điện cực do quá trình điện phân điện cực bị ăn mòn.
+ Hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ cao, hiệu suất lên đến 90% nếu hệ thống được
thiết kế tốt, tạo điều kiện cho quá trình xử lý sinh học sau.
+ Lượng điện tiêu thụ dễ dàng tính toán và kiểm soát.
Trong quá trình vận hành, không cần thường xuyên kiểm tra pH.
+ Thời gian phản ứng ngắn. Tạo bùn ít hơn so với biện pháp thông thường.
SVTH: Trần Tố Uyên – B1205123
Nguyễn Việt Đức – B1205043

11