Tách Protein trong nước thải giết mổ bằng phương pháp kết tủa và keo tụ

71
Tạp chí Hóa học, T. 43 (1), Tr. 71 - 75, 2005
Tách protein trong nớc thải giết mổ bằng
phơng pháp kết tủa và keo tụ
Đến Tòa soạn 12-3-2004
Trần Mai Phơng, Lê Văn Cát
Viện Hóa học, Viện Khoa học v$ Công nghệ Việt Nam
Summary
Slaughter house wastewater containes a high content of COD and protein, which contributes
a main contaminants in wastewate. Before biological treatment, the reduction of COD and
protein would improve and make the treatment process easily. Protein and COD removal is
carried out by precipitation-coagulation method by using cationic polymer or by PAC and ferric
salt with anionic polymer as flocculant.

I - Đặt vấn đề
Giết mổ gia súc l loại hình dịch vụ cung
cấp thực phẩm hng ngy cho x! hội song hoạt
động ny cũng gây ô nhiêm môi tr)ờng nghiêm
trọng do mùi, n)ớc thải. N)ớc thải lò mổ có
mu nâu đó, rất giu các chất hữu cơ (proteinn,
lipit, các axit amin, các axit hữu cơ, peptit...) v
một l)ợng chất rắn đáng kể không tan [4]. Để
tách protein ra khỏi n)ớc thải, ng)ời ta th)ờng
sử dụng các ph)ơng pháp nh) trao đổi ion, kết
tủa, keo tụ hay ph)ơng pháp vi sinh [1 - 3].
Trong bi báo ny chúng tôi trình by một
số kết quả nghiên cứu tách protein bằng ph)ơng
pháp kết tủa v keo tụ với mục đích thu hồi v
giảm nhẹ cho khâu xử lý sau đó.
II - Thực nghiệm
Keo tụ v kết tủa protein trong n)ớc thải

đ)ợc thực hiện với polyme C310H (keo tụ
d)ơng) hoặc với FeCl
3
hoặc poly nhôm clorua
(PAC) với chất trợ keo tụ dạng âm A 101. Hiệu
quả tách protein đ)ợc đánh giá thông qua COD
v hm l)ợng protein tr)ớc v sau khi xử lý.
- pH đ)ợc đo trên máy đo pH metler Toledo
MP220.
- COD đ)ợc xác định bằng ph)ơng pháp đo
quang sau khi cho chất hữu cơ phản ứng với
K
2
Cr
2
O
7
trong môi tr)ờng axit, ở 150
o
C với xúc
tác l AgSO
4
v các chất loại trừ ảnh h)ởng của
clo v HgSO
4
, thời gian phản ứng 2 giờ. B)ớc
phá mẫu ny thực hiện trên máy COD-Reactor
[5].
- Protein đ)ợc xác định thông qua phân tích
N có trong protein (protein = 6,25 ì N-protein).

Tr)ớc khi phân tích N-protein, mẫu đ)ợc cho
thêm dung dịch đệm photphat vo v ch)ng cất
để tách hết NH
3
có trong mẫu, tiếp đó dùng
dung dịch KMnO
4
trong môi tr)ờng kiềm để
phá protein thnh NH
3
rồi ch)ng cất NH
3
tạo
thnh. NH
3
thu đ)ợc xác định bằng ph)ơng pháp
đo quang với thuốc thử Nessler [5].
Liều l)ợng polyme C310H sử dụng để keo
tụ nằm trong khoảng từ 2 đến 40 mg/l. Liều
l)ợng PAC v FeCl
3
cao nhất tới 400 mg/l.
Trong tr)ờng hợp sử dụng FeCl
3
, do quá trình
thủy phân mạnh nên pH của n)ớc giảm, vì vậy
tr)ớc khi kết tủa v keo tụ có đ! điều chỉnh pH
(đến 8-9) sao cho pH cuối cùng có giá trị lớn
hơn 6. Khi sử dụng PAC v FeCl
3

có bổ sung
thêm một l)ợng chất ổn định trợ keo tụ A 101 l
4 mg/l nhằm thúc đẩy quá trình keo tụ.
72
III - Kết quả v) thảo luận
1. Đánh giá ảnh hởng của nồng độ polyme
C 310H lên hiệu quả xử lý COD v' protein
của nớc thải giết mổ
ảnh h)ởng của nồng độ polyme C310H lên
hiệu quả xử lý COD v protein của n)ớc thải
giết mổ đ)ợc biểu diễn qua các thông số COD,
protein tr)ớc v sau keo tụ đ)ợc trình by ở
bảng 1 v đồ thị 1.
Bảng 1: N)ớc thải giết mổ tr)ớc v sau keo tụ
Nồng độ polyme, mg/l 0 4 8 10 20 40
COD, mgO
2
/l 3795,0 3650,0 3590,0 3565,0 3360,0 3154,0
Protein, mg/l 1729,7 1711,3 1674,3 1651,9 1591,9 1520,4
0 10 20 30 40

Nồng độ polyme, mg/l

Đồ thị 1: Sự biến thiên COD v protein của n)ớc thải giết mổ tr)ớc vo
sau keo tụ với các nồng độ polyme khác nhau

Từ bảng 1 v đồ thị 1 cho thấy, hiệu quả loại bỏ COD v protein khi keo tụ bằng polyme
C310H rất thấp, ở nồng độ polyme l 2 mg/l đ! xuất hiện keo tụ nh)ng với nồng độ polyme 40 mg/l
thì hiệu suất xử lí COD v protein cũng mới chỉ đạt t)ơng ứng l 16,9% v 12,1%. Kết quả trình by
ở bảng 2.

Bảng 2: ảnh h)ởng của nồng độ polyme lên hiệu suất xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ
Nồng độ polyme, mg/l 4 8 10 20 40
Hiệu suất xử lý COD, % 3,8 5,4 6,1 11,5 16,9
Hiệu suất xử lý protein, % 1,1 3,2 4,5 8,0 12,1
2. Đánh giá ảnh hởng của nồng độ v' khả
năng kết tủa PAC v' phèn sắt khi sử dụng
kết hợp PAC với A101 v' phèn sắt kết hợp
với A101 để kết tủa v' keo tụ
ảnh h)ởng của nồng độ PAC v phèn sắt
lên hiệu quả xử lý COD v protein của n)ớc thải
giết mổ đ)ợc thể hiện qua thông số COD,
protein tr)ớc v sau keo tụ. Kết quả trình by ở
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
COD, mgO
2
/l; protein, mg/l
73
bảng 3 v đồ thị 2. Trong các thí nghiệm, nồng độ polyme A 101 đều bằng 4 mg/l.
Bảng 3: N)ớc thải giết mổ r)ớc v sau keo tụ khi sử dụng phèn sắt v PAC
kết hợp với polyme A101
PAC kết hợp với A101 Phèn sắt kết hợp với A101
Nồng độ

PAC, mg/l
COD, mgO
2
/l Protein, mg/l
Nồng độ phèn
sắt, mg/l
COD, mgO
2
/l Protein, mg/l
0 2155 583,8 0 2155 583,8
100 1890 526,1 100 1575 446,0
150 1730 474,4 150 1140 304,3
200 1555 436,9 200 845 240,7
300 1275 361,7 300 405 123,1
400 1075 312,4 400 585 -
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Nồng độ phèn sắt hoặc PAC, mg/l
Đồ thị 2: Sự biến thiên COD v protein của n)ớc thải giết mổ tr)ớc v sau keo tụ ở
các nồng PAC v phèn sắt khác nhau

Từ bảng 3 v đồ thị 2 cho thấy, dùng phèn
sắt kết hợp với polyme A101 cho hiệu quả xử lý
COD v protein tốt hơn gấp 2,5 lần so với sử
dụng PAC kết hợp với polyme A101 (xem bảng
4). Tuy nhiên, khi sử dụng phèn sắt với liều
l)ợng cao (nồng độ phèn sắt l 300 mg/l v 400
mg/l) thì pH giảm mạnh gây hiện t)ợng khó keo
tụ. Nh) vậy, ở nồng độ muối sắt lớn, pH của hệ
phải đ)ợc điều chỉnh.
3. Đánh giá ảnh hởng của pH khi sử dụng

phèn ở nồng độ 300, 400 mg/l kết hợp với
polyme A101 ở nồng độ 4 mg/l
ảnh h)ởng của pH lên hiệu quả xử lý COD
v protein của n)ớc thải giết mổ đ)ợc thể hiện
qua các thông số COD, protein tr)ớc v sau khi
keo tụ đ)ợc trình by ở bảng 5 v 6.
Kết quả ở bảng 5 v 6 cho thấy, hiệu quả
tách COD v đặc biệt đối với protein tăng đáng
kể khi liều l)ợng muốn sắt tăng. Tuy nhiên hiệu
quả giảm khi pH tăng, ví dụ với cùng liều l)ợng
muối sắt l 300 mg/l, pH sau kết tủa l 6,51 v
7,60 còn hiệu quả tách protein l 83,1% v
44,0%. Đối với protein, để tạo thnh dạng hợp
chất kết tủa đ)ợc với ion sắt(III), cần phải tồn
2500
2000
1500
1000
500
0
COD (PAC)
protein (PAC)
COD (phèn sắt)
protein (phèn sắt)

COD, mgO
2
/l; protein, mg/l
74
tại ở dạng tích điện âm v phức sắt (Fe

3+
,
Fe(OH)
2+
, Fe(OH)
2
+
...) cần điện tích d)ơng, ở
vùng pH cao tỷ lệ protein tích điện tích âm tăng
(pK
A
của nhóm axit trong cấu trúc của protein
xấp xỉ 5), nh)ng phức sắt dạng hiđroxo dịch
chuyển về dạng trung hòa hoặc điện tích âm. Vì
vậy khi pH cao, quá trình kết tủa xảy ra không
thuận lợi m chỉ thúc đẩy quá trình keo tụ. Hiệu
quả của quá trình keo tụ có thể trực tiếp quan
sát tại các vùng pH khác nhau.
Bảng 4: ảnh h)ởng của nồng độ PAC v phèn sắt lên hiệu suất xử lý COD v protein
của n)ớc thải giết mổ
PAC kết hợp với A101 Phèn sắt kết hợp với A101
Nồng độ
PAC, mg/l
Hiệu suất xử
lý COD, %
Hiệu suất xử
lý protein, %
Nồng độ phèn
sắt, mg/l
Hiệu suất xử

lý COD, %
Hiệu suất xử
lý protein, %
100 12,3 9,9 100 26,9 23,6
150 19,7 18,8 150 48,5 47,9
200 27,8 25,2 200 60,8 58,8
300 40,8 38,1 300 81,2 78,9
400 50,1 46,5 400 72,9 -
Bảng 5: Hiệu quả xử lý của phèn sắt với A101 khi điều chỉnh pH
Nồng độ phèn
sắt, mg/l
pH tr)ớc keo tụ pH sau keo tụ COD, mgO
2
/l Protein, mg/l
0 6,88 2365 632,9
200 6,88 6,49 897 270,6
7,53 6,42 719 106,9
8,01 6,51 913 179,6
300
8,98 7,60 1079 354,4
8,01 6,15 420 48,1
400
9,03 6,55 613 55,4
Bảng 6: ảnh h)ởng của pH lên hiệu suất xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ
khi sử dụng phèn sắt kết hợp với A101
Nồng độ phèn
sắt, mg/l
pH tr)ớc keo tụ pH sau keo tụ
Hiệu suất xử lý
COD, %

Hiệu suất xử lý
protein, %
200 6,88 6,49 62,1 57,2
7,53 6,42 69,6 83,1
8,01 6,51 61,4 71,6
300
8,98 7,60 54,4 44,0
8,01 6,15 82,2 92,4
400
9,03 6,55 74,1 91,2
75
IV - Kết luận
Từ những kết quả khảo sát về tách protein
trong n)ớc thải giết mổ bằng ph)ơng pháp kết
tủa, keo tụ chúng tôi có thể đ)a ra một số kết
luận nh) sau:
1. Polyme loại C có khả năng kết tủa
protein. Với liều l)ợng 2 mg/l hiện t)ợng kết tủa
bắt đầu xuất hiện, tuy nhiên không hiệu quả khi
tăng liều l)ợng tới 40 mg/l. Điều đó chứng tỏ
polyme loại C chỉ có khả năng kết tủa các thnh
phần không tan trong n)ớc thải.
2. Sử dụng kết hợp muối sắt v PAC với
polyme cho kết quả xử lý tốt hơn, trong đó tổ
hợp giữa muối sắt với A101 cho kết quả tốt hơn
khoảng 2,5 lần so với PAC khi kết hợp với
A101.
3. Khi tăng liều l)ợng muối sắt cần điều
chỉnh pH ở mức sao cho pH vừa đủ để xảy ra
quá trình keo tụ, khi đó hiệu quả tách loại COD

v protein đạt khoảng t)ơng ứng l 82% v
90%.
T)i liệu tham khảo
1. L)ơng Đức Phẩm. Công nghệ xử lý n)ớc
thải bằng biện pháp sinh học. Nxb. Giáo
dục (2002).
2. Lê Văn Cát. Hấp phụ v trao đổi ion trong
kỹ thuật xử lý n)ớc v n)ớc thải. Nxb.
Thống kê H Nội (2002).
3. B. A. Bolto, L. Pawlowski. Wastewater
treatment by ion exchange. J. London,
NewYork (1987).
4. N. L. Nemerov. Theories and practices of
Industrial waste treatment. Publ. Comp.,
London (1961).
5. APHA. Standard methods for the
examination of water and wastewater, 14
th

Ed. Washington D.C. (1970).