Chế tạo mô hình keo tụ tạo bông ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƢỜNG

CHẾ TẠO MƠ HÌNH KEO TỤ TẠO BƠNG ỨNG DỤNG
XỬ LÝ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: ThS. TRỊNH DIỆP PHƢƠNG DANH

Bình Dƣơng, Tháng

Năm


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

CHẾ TẠO MƠ HÌNH KEO TỤ TẠO BƠNG ỨNG
DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP
Mã số:
Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài

Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS Nguyễn Thanh Bình

Th.S Trịnh Diệp Phương Danh

Bình Dương, Tháng

Năm


MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................ i
DANH MỤC BẢNG............................................................................................... iii
CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................................ v
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 2
3. Cách tiếp cập ......................................................................................................... 2
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 2
4.1. Đối tƣợng ....................................................................................................... 2
4.2. Phạm vi .......................................................................................................... 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc .............................. 3
1.1.1. Ngoài nƣớc ............................................................................................. 3
1.1.2. Trong nƣớc ............................................................................................. 4
1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải ...................................................... 5
1.2.1. Công nghệ xử lý lý học (Lƣơng Đức Phẩm, 2009) ................................ 5
1.2.2. Công nghệ xử lý hóa học (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009) .......... 9
1.2.3. Công nghệ xử lý sinh học ..................................................................... 12
1.3. Tổng quan phƣơng pháp hóa lý ................................................................... 13

1.3.1. Trung hòa nƣớc thải (Nguyễn Hữu Phú, 2003) ................................... 13
1.3.2. Phƣơng pháp tuyển nổi ......................................................................... 17
1.3.3. Phƣơng pháp hấp phụ (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2009) ............. 18
1.3.4. Phƣơng pháp trao đổi ion (Nguyễn Hữu Phú, 2003) ........................... 19
1.3.5. Phƣơng pháp keo tụ tạo bông ............................................................... 20
CHƢƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 25
2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................... 25
2.1.1. Chế tạo và hƣớng dẫn vận hành mơ hình Keo tụ tạo bơng .................. 25
2.1.2. Thí nghiệm và khảo sát xác định pH tối ƣu ......................................... 25
2.1.3. Xác định hiệu quả xử lý nƣớc thải theo nồng độ tối ƣu ....................... 25
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 25
2.2.1. Thu thập thông tin, số liệu ................................................................... 25
2.2.2. Phƣơng pháp chuyên gia ...................................................................... 25
2.2.3. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá............................................................. 25
2.3.4. Tổng hợp, xử lý phân tích số liệu ........................................................ 26
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................ 27
i


3.1. Tính tốn các bể .......................................................................................... 27
3.1.1. Bể keo tụ .............................................................................................. 27
3.1.2. Bể tạo bông .......................................................................................... 29
3.1.3. Bể lắng ngang....................................................................................... 30
3.1.4. Bể thu (Bể điều hòa) – bể gom ............................................................ 32
3.1.5. Bể hóa chất ........................................................................................... 32
3.2. Sơ đồ cơng nghệ, thuyết minh và kết quả vận hành mơ hình...................... 32
3.2.1. Sơ đồ công nghệ và thuyết minh .......................................................... 32
3.2.2. Kết quả vận hành mơ hình ................................................................... 34
3.3. Thí nghiệm và khảo sát xác định pH tối ƣu của một số nƣớc thải công
nghiệp dệt nhuộm và xi mạ ................................................................................ 37

3.3.1. Hiệu quả xử lý với nƣớc thải dệt nhuộm ............................................. 37
3.3.2. Hiệu quả xử lý với nƣớc thải xi mạ ..................................................... 41
3.4. Xác định hiệu quả xử lý nƣớc thải theo nồng độ tối ƣu với nƣớc thải dệt
nhuộm ................................................................................................................. 47
3.4.1. Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải dệt nhuộm ....................................... 47
3.4.2. Xác định loại PAC phù hợp với nƣớc thải nghiên cứu ........................ 48
3.4.3. Xác định pH tối ƣu của PAC nghiên cứu............................................. 49
3.4.4. Xác định liều lƣợng PAC tối ƣu .......................................................... 49
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 51
1. Kết luận .......................................................................................................... 51
2. Kiến nghị ........................................................................................................ 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 52
Phụ lục bài báo ................................................................................................... 55
Phụ lục thiết bị và dụng cụ thí nghiệm ............................................................... 56

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Ứng dụng của các cơng trình và thiết bị để xử lý cơ học (lý học) .............. 8
Bảng 2. Ứng dụng q trình xử lý hóa học ............................................................. 10
Bảng 3. Độ kiềm của một số hóa chất thƣờng sử dụng trong q trình trung hịa . 15
Bảng 4. Các hóa chất thƣờng sử dụng để trung hòa nƣớc thải ............................... 17
Bảng 6. Các mức tốc độ và thời gian khuấy ........................................................... 34
Bảng 7. Kết quả xác định thời gian khuấy tối ƣu ................................................... 34
Bảng 8. Số lần thí nghiệm và thời gian khuấy ........................................................ 35
Bảng 9. Kết quả xác định tốc độ khuấy tối ƣu........................................................ 35
Bảng 10. Các mức thời gian lắng cần nghiên cứu .................................................. 36
Bảng 11. Kết quả xác định thời gian lắng tối ƣu .................................................... 36
Bảng 12. Kết quả phân tích mẫu nƣớc thải nghiên cứu .......................................... 37

Bảng 13. Kết quả xác định loại phèn phù hợp cho nƣớc thải thí nghiệm ............... 37
Bảng 14. Xác định pH tối ƣu đối với loại phèn đã lựa chọn .................................. 38
Bảng 15. Xác định lƣợng phèn tối ƣu đối với loại phèn đã lựa chọn. .................... 39
Bảng 16. Đánh giá hiệu quả xử lý mẫu nƣớc thải tại điều kiện tối ƣu ................... 40
Bảng 17. Các thông số đầu vào của mẫu nƣớc ....................................................... 41
Bảng 18. Thí nghiệm xác định loại phèn tối ƣu ..................................................... 41
Bảng 19. Lƣợng hố chất cho vào Lần thí nghiệm nƣớc thải khi xác định loại phèn
tối ƣu ....................................................................................................................... 42
Bảng 20. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD .................................... 42
Bảng 21. Thí nghiệm xác định pH tối ƣu ............................................................... 43
Bảng 22. Lƣợng hoá chất và kết quả khi xác định pH tối ƣu ................................. 44
Bảng 23. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định pH tối ƣu 44
Bảng 24. Tiến hành xác định lƣợng phèn tối ƣu..................................................... 46
Bảng 25. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định lƣợng phèn
tối ƣu ....................................................................................................................... 46
Bảng 26. Kết quả phân tích các thông số đầu vào của mẫu nƣớc thải ................... 47
Bảng 27. Một số loại PAC sử dụng trong thí nghiệm ............................................ 48
Bảng 28. Kết quả xác định chất keo tụ PAC phù hợp cho nƣớc thải nghiên cứu. . 48
Bảng 29. Kết quả xác định pH tối ƣu. .................................................................... 49
Bảng 30. Liều lƣợng PAC tối ƣu. ........................................................................... 50

iii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp ................. 22
Hình 2. Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực các hạt rắn ........... 22
Hình 3. Hình thành bơng cặn theo cơ chế hấp phụ bắc cầu bởi các polymer ......... 24
Hình 4. Bảng vẽ thiết kế bể keo tụ tạo bơng ........................................................... 27
Hình 5. Chi tiết cánh khuấy .................................................................................... 27

Hình 6. Bảng vẽ thiết kế bể lắng ngang .................................................................. 31
Hình 7. Bảng vẽ thiết kế tấm chắn đầu ra của bể lắng ngang ................................. 32
Hình 8. Sơ đồ cơng nghệ mơ hình pilot hóa lý keo tụ - tạo bơng ........................... 33
Hình 9. Đồ thị thể hiện T%, COD và độ màu các loại phèn nghiên cứu. .............. 38
Hình 10. Đồ thị xác định pH tối ƣu dựa vào T %, COD và độ màu....................... 39
Hình 11. Đồ thị xác định lƣợng phèn tối ƣu dựa vào T %, COD và độ màu. ........ 40
Hình 12. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD...................................................... 40
Hình 13. Hiệu quả xử lý COD khi xác định loại phèn tối ƣu ................................. 43
Hình 14. Hiệu quả xử lý COD khi xác định pH tối ƣu ........................................... 45
Hình 15. Hiệu quả xử lý COD khi xác định lƣợng phèn tối ƣu .............................. 47

iv


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD

: Nhu cầu oxi sinh học

COD

: Nhu cầu oxi hóa học

ĐHDLHP

: Đại học Dân lập Hải Phịng

SS

: Chất rắn lơ lửng

V/p

: Vịng/phút

VSV

: Vi sinh vật

KCN-CCN

: Khu cơng nghiệp - Cụm công nghiệp

v


TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
Đơn vị: Khoa Tài nguyên Mơi trƣờng

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: Chế tạo mơ hình keo tụ tạo bông ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp.
- Mã số:
- Chủ nhiệm: ThS. Trịnh Diệp Phƣơng Danh
- Đơn vị chủ trì: Khoa Tài Ngun Mơi trƣờng
- Thời gian thực hiện: tháng 11/2017 - 11/2018
2. Mục tiêu: Nghiên cứu chế tạo mơ hình Keo tụ tạo bơng ứng dụng xử lý nƣớc thải
công nghiệp, phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học của sinh viên và
giảng viên khoa Khoa Học Tự Nhiên tại trƣờng đại học Thủ Dầu Một.

3. Kết quả nghiên cứu: chế tạo vận hành mơ hình keo tụ tạo bơng, xác định pH, nồng
độ tối ƣu của nƣớc thải dệt nhuộm và xi mạ, phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên
chuyên ngành Môi trƣờng tại Trƣờng Đại học Thủ Dầu Một và phục vụ công tác
nghiên cứu chuyển giao công nghệ của Khoa KHTN trƣờng Đại Học Thủ Dầu Một.
4. Sản phẩm: Báo cáo tổng hợp
5. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:
Báo cáo, tài liệu.
Ngày ………….tháng……… năm…………..

Đơn vị chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

(chữ ký, họ và tên)

(chữ ký, họ và tên)

TS. NGUYỄN THANH BÌNH

ThS. TRỊNH DIỆP PHƢƠNG DANH


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển không ngừng về số lƣợng các KCN-CCN giải quyết đƣợc bài toán về
phát triển kinh tế, giải quyết việc làm, hỗ trợ đắc lực phát triển các thế mạnh của từng
địa phƣơng… nhƣng lại phát sinh nhiều vấn đề nan giải về môi trƣờng. Theo báo cáo
của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, trong số 179 KCN đang hoạt động thì chỉ có 143
KCN đang vận hành hoặc đang xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung. Ƣớc tính
số lƣợng nƣớc thải phát sinh từ 179 KCN này là 622.773m3/ngày.đêm, trong đó các hệ

thống xử lý nƣớc thải tập trung chỉ xử lý đƣợc khoảng 362.450m3/ngày.đêm, đạt
khoảng 58% tổng lƣợng nƣớc thải. Nhƣ vậy, trung bình mỗi ngày có tới 240.000m3
nƣớc thải từ các KCN đƣợc xả thẳng ra môi trƣờng chƣa qua xử lý, gây ô nhiễm môi
trƣờng trầm trọng, đặc biệt là tại các khu vực gần KCN.
Trong và ngồi nƣớc có nhiều cơng nghệ để xử lý nƣớc thải, một trong những mơ
hình có lợi ích tốt trong việc xử lý nƣớc dệt nhuộm là mơ hình Keo tụ tạo bơng, có
nhiều khả năng nhƣ khử độ đục, độ màu của nƣớc cấp, khử độ đục, độ màu, COD,
BOD5, SS của nhiều loại nƣớc thải. Nên việc nghiên cứu, áp dụng mơ hình keo tụ tạo
bơng để xử lý nƣớc thải tại phịng thí nghiệm là rất cần thiết.
Bình Dƣơng là một trong các tỉnh có tốc độ phát triển kinh tế cao chủ yếu phát triển
về công nghiệp, với những thiết bị công nghệ sản xuất hiện đại đã đem lại hiệu quả cao
cho các chủ doanh nghiệp, song bên cạnh những lợi nhuận đem lại trƣớc mắt thì vấn
đề ơ nhiễm từ các ngành cơng nghiệp đang là vấn đề khó khăn cho các xí nghiệp c ng
nhƣ xã hội. Trong nƣớc thải này thƣờng có hàm lƣợng pH trung bình từ 9 – 13, hàm
lƣợng COD, BOD5, COD, SS, độ màu rất cao hơn nữa nƣớc còn chứa cả kim loại
nặng. Để giải quyết vấn đề ơ nhiễm, các nhà máy, xí nghiệp cần phải có hệ thống xử lý
nƣớc thải trƣớc khi thải ra môi trƣờng. Đối với những nhà máy đã có hệ thống xử lý
thì cần phải nâng cấp nhằm đem lại hiểu quả hơn.
Hiện nay có rất nhiều các phƣơng pháp c ng nhƣ thiết bị để xử lý các loại nƣớc
thải cơng nghiệp nhƣ hóa lý, hóa học, sinh học hiếu khí, sinh học k khí,… Việc tìm
ra các phƣơng pháp và hóa chất tối ƣu để xử lý cho từng loại nƣớc thải là điều vô cùng
quan trọng đối với các nhà nghiên cứu. Với những thiết bị khuấy trộn đơn giản nhƣ
máy Jartest ngƣời ta có thể sử dụng để xử lý một số loại nƣớc thải. Với nhu cầu ngày
càng cao, đòi h i việc cải tiến các thiết bị trong phịng thí nghiệm là điều vơ cùng cấp
thiết. Mơ hình Pilot là một công cụ hỗ trợ đắt lực cho việc xử lý các loại nƣớc thải
cơng nghiệp tại phịng thí nghiệm, mơ hình này có khả năng thử nghiệm hoạt động với
nhiều hệ điều kiện khác nhau nhằm tìm ra hệ tối ƣu để áp dụng vào thực tế. Không
những thế ta có thể so sanh đƣa mối tƣơng quan giữa mơ hình và hệ thống xử lý trong
1

thực tế.
Vì thế đề tài “Chế tạo mơ hình keo tụ tạo bông ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp”
là rất cần thiết. Nhằm tìm hiểu các thơng số vận hành tối ƣu của mơ hình Keo tụ tạo
bơng. Tiến hành thí nghiệm tìm ra giải pháp tối ƣu nhất để xử lý nƣớc thải bằng một số
loại chất keo tụ khác nhau, đồng thời nghiên cứu nhằm giảm tối đa nồng độ các chất ô
nhiễm trƣớc khi thải ra nguồn tiếp nhận.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Giảng dạy
- Nghiên cứu khoa học:
 Xác định thông số vận hành của mơ hình keo tụ tạo bơng
 Thí nghiệm và khảo sát xác định pH tối ƣu.
 Xác định hiệu quả xử lý nƣớc thải theo nồng độ tối ƣu.
3. Cách tiếp cập
Vận dụng “cơng nghệ xử lý hóa lý - ứng dụng mơ hình Keo tụ tạo bơng trong nghiên
cứu thí nghiệm” (thầy việt – thầy ngân) và “Đề tài nghiên cứu sử dụng mơ hình Keo tụ
tạo bơng.....” (tạp chí xúc tác hấp phụ) cơng tác điều tra thu thập thơng tin, phân tích,
đánh giá các mơ hình trong và ngoài nƣớc.
Kế thừa các tài liệu, số liệu, các đề tài, dự án nghiên cứu khoa học công nghệ có liên
quan...
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tƣợng
Tập trung nghiên cứu mơ hình Keo tụ tạo bông trên hai loại nƣớc thải dệt nhuộm
và xi mạ.
4.2. Phạm vi
Phạm vi nghiên cứu là nƣớc thải công nghiệp dệt nhuộm và xi mạ.

2

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc

1.1.1. Ngoài nƣớc
Smith et.al. (năm 1975) đã sử dụng chất keo tụ Al2(SO4)3 để xử lý nƣớc thải cơng đoạn
trƣớc tẩy của q trình dệt nhuộm. Lƣợng phèn sử dụng là 70-100mg/l, hiệu quả xử lý
đạt đƣợc đối với SS là 95% và BOD5 là 38% (Bùi Thị Vụ, 2012).
Knocke et.al. (năm 1986) đã xử lý màu nƣớc thải cơng đoạn tẩy của q trình dệt
nhuộm bằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4. Khi sử dụng 300mg/l FeCl3 thì hiệu quả xử lý
màu là 95-99%. Khi sử dụng 500mg/l FeSO4 thì hiệu quả xử lý màu là 100% (Azad.
H. S, 1976).
Trong nghiên cứu của Duk Jong Joo, Won Sik Shin và Jeong Hak Choi (năm 2005) đã
tiến hành xử lý nƣớc thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phèn nhôm, phèn sắt và sử
dụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng lƣợng phèn
1g/l thì hiệu quả loại b màu đạt đƣợc nh hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất trợ lắng
thì màu của nƣớc thải đƣợc loại hầu nhƣ hồn toàn. Hiệu quả xử lý tăng khi tăng lƣợng
chất trợ lắng. Ngồi ra, hiệu quả keo tụ cịn phụ thuộc vào điều kiện pH và loại chất
keo tụ sử dụng (Bùi Thị Vụ, 2012).
Osorio Moreira Couto Junior, Maria Angélica Simões Dornelas Barros and Nehemias
Curvelo Pereira (2013) trong nghiên cứu về keo tụ và tạo bông cho xử lý nƣớc thải của
ngành công nghiệp dệt may, tỷ lệ loại b , theo thử nghiệm tối ƣu hóa tốt nhất là 93,12,
99,06 và 99,29% đối với COD, màu sắc, và độ đục, độ tƣơng ứng, sử dụng chất kết tủa
nhôm sulfate, và 94,81, 99,17 và 99,65% đối với COD, màu và độ đục, độ tƣơng ứng,
sử dụng các chất kết tủa tanin.
Mohd ariffin abu hassan, tan pei li, zainura zainon noor trong nghiên cứu keo tụ và tạo
bông để xử lý nƣớc thải trong ngành công nghiệp dệt may sử dụng chitosan, cho thấy
hiệu suất cao nhất theo các điều kiện với 72,5% giảm COD và 94,9% giảm độ đục.
James M. Ebelinga, Kata L. Rishela, Philip L. Sibrellb với nghiên cứu sàng lọc và

đánh giá quá trình xử lý nƣớc thải thủy sản bằng chất trợ keo tụ Polymer. Kết quả của
các đánh giá này cho thấy hiệu suất loại b TSS gần 99%, sử dụng liều lƣợng từ 10
đến 17 mg/L.
Theo Xiao Yao (2012) Đã thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải tại các khu vực ngồi
mạng lƣới cấp thốt nƣớc, mơ hình sau khi thiết kế dễ dàng láp ráp với chi phí vật liệu
rẻ và phƣơng pháp đơn giản dễ thực hiện. Nhƣng hạn chế về thời gian và hóa chất nên
thất bại trong phƣơng pháp xử lý Nito và BOD7. Do mơ hình sử phƣơng pháp xử lý
bằng sinh học nên sẽ tốn nhiều thời gian xử lý không khả quan khi áp dụng thực tế.[15]

3


Hong Liu, Ramanathan Ramnarayanan, and Bruce E. Logan (2004) Đã sử dụng tế bào
nhiên liệu vi khuẩn đơn buồng (SCMFC) chứa tám điện cực than chì (cực dƣơng) và
một cực âm khí duy nhất để chạy mơ hình xử lý nƣớc thải tạo ra điện nhằm giảm chi
phí xử lý nƣớc thải và đạt hiệu quả xử lý loại b 80% COD của nƣớc thải. Nhƣng do
với nhƣợc điểm dòng chảy phải liên tục mới hoạt động đƣợc hệ thống nhƣ vậy thì
khơng thể áp dụng mơ hình xử lý này trong phịng thí nghiệm đƣợc. [16]
Civelekoqlu G1, Yiqit NO, Diamadopoulos E, Kitis M (2009) Đã thiết kế mơ hình ƣớc
tính loại b carbon hữu cơ bằng cách sử dụng sự tƣơng quan của nƣớc triều dâng và
các thông số nƣớc thải tại các nhà máy xử lý nƣớc thải sinh học hiếu khí, thay thế cho
mơ hình loại b carbon và có thể dự đốn trong q trình sinh học hiếu khí của các nhà
máy. Nhƣng đây chỉ là mơ hình dự đốn trên lý thuyết khơng đƣợc sát với thực tế nên
khó có thể giúp sinh viên áp dụng mơ hình này trong thực tế. [17]
Các nghiên cứu hiện nay tuy đạt đƣợc hiệu suất xử lý cao nhƣng tốn rất nhiều thời
gian, chi phí để cho ra kết quả nên khơng thuận tiện cho q trình nghiên cứu, và các
nghiên cứu này đều dựa trên lý thuyết nên thiết kế mơ hình ngồi thực tế là một nghiên
cứu ứng dụng mà có thể áp dụng trực tiếp.
1.1.2. Trong nƣớc
Trong Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, ISSN: 1859-4433 của Ngô Kim Định, Đào Minh

Trung, Phan Thị Tuyết San với đề tài “Nghiên cứu khả năng ứng dụng hiệu quả xử lý
nƣớc thải của hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt bằng phƣơng pháp hóa lý”. Ở đề tài này,
đối tƣợng nghiên cứu là nƣớc thải dệt nhuộm với các thông số nghiên cứu : pH 9;
COD = 480 (mgO2/l); độ màu 1200 (Pt – Co) cố định trong q trình thí nghiệm. Kết
quả nghiên cứu với các loại phèn và phèn hỗn hợp Fe : Al (1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5). Thí
nghiệm đƣợc tiến hành trên mẫu nƣớc thải dệt nhuộm trong phịng thí nghiệm. Q
trình nghiên cứu kết quả cho thấy với loại phèn hỗn hợp Fe:Al với tỉ lệ 1:2 đạt hiệu
quả xử lí tối ƣu, hiệu suất xử lí COD là 89% và hàm lƣợng sử dụng 18ml/ lít nƣớc thải
nghiên cứu (Ngơ Kim Định ctv., 2014)
Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trƣờng - ĐHDLHP Chủ nhiệm đề tài –
ThS. Bùi Thị Vụ, chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng
lƣợng phèn 1g/l thì hiệu quả loại b màu đạt đƣợc nh hơn 20%, khi kết hợp phèn
và chất trợ lắng thì màu của nƣớc thải đƣợc loại hầu nhƣ hoàn toàn. Hiệu quả xử lý
tăng khi tăng lƣợng chất trợ lắng.
Nghiên cứu xử lý nƣớc thải dệt nhuộm bằng phƣơng pháp keo tụ - tuyển nổi điện hóa
với Anode hịa tan nhơm, sắt của tác giả Đinh Tuấn thì hiệu suất xử lý COD là 66,7%.
* Nhận xét chung: đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp keo
tụ tạo bông và đều đạt hiệu quả xử lý cao.
4


Phạm Lê Phƣơng Lâm (2008), “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải dệt nhuộm
công suất 500m3/ngày đêm”. Sử dụng 3 phƣơng pháp cơ học, hóa học và hóa lý để xử
lý thì qua nhiều cơng đoạn xử lý khác nhau. sẽ làm tốn rất nhiều nguyên vật liệu cho
hệ thống và thời gian.[17]
ThS. Bùi Thị Vụ (2015), “Nghiên cứu và thiết kế xây dựng mơ hình hệ thống xử lý
nƣớc thải giàu hợp chất Nitơ bằng thiết bị đ a quay sinh học”, mơ hình này xử lý đƣợc
khi tăng thời gian xử lý từ 2h – 15h thì COD giảm từ 520 – 80mg/l. Mơ hình này có
khuyết điểm là khi tăng lƣu lƣợng thì hiệu xuất xử lý chất hƣu cơ giảm, và tốn rất
nhiều thời gian cho việc xử lý mỗi lần xử lý mất 15h.[16]

Ngơ Hồng Quốc An (2015) “Nghiên cứu xử lý nƣớc thải sinh hoạt bằng công nghệ
aao với sợi vật liệu đệm”, với công nghệ này sử dụng phƣơng pháp sinh học là chủ yếu
xử lý đƣợc trong 8h giảm tối đa nồng độ COD 89,3%, NH3 60,63%, NO3 84,67%,
NO2 19,5%. Tuy hiệu quả xử lý rất cao nhƣng phải tốn rất nhiều thời gian để xử lý.[15]
Nguyễn Thị Xuân Hƣơng (2013), “Thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải giấy tái sinh công
ty giấy Tiến Phát công suất 450m3/ngày đêm”. Đã cho ra 2 phƣơng án thiết kế nhƣng
phƣơng án 1 là phƣơng án tối ƣu nhất vì ít tốn k m, dễ thi công, vệ sinh và vận hành.
Với hiệu suất xử lý SS 93,1%, BOD 95,5%, COD 95%, nhƣng do tốn kiếm đầu tƣ ban
đầu quá nhiều nên phƣơng án này chỉ áp dụng cho các công ty cố vốn ban đầu cao có
thể xây dựng đƣợc.[14]
1.2.

Tổng quan về công nghệ xử lý nƣớc thải

1.2.1. Công nghệ xử lý lý học (Lƣơng Đức Phẩm, 2009)
 Song chắn rác:
Nhiệm vụ giữ cặn rác thô nhƣ giẻ rách, lá cây, nhựa, gỗ...ra kh i nƣớc thải. Nhằm bảo
vệ bơm, van, đƣờng ống, cánh khuấy. Song làm bằng sắt tròn hoặc vng (sắt trịn có
ø = 8 – 10mm), thanh nọ cách thanh kia một khoảng bằng 60 – 100mm để chắn vật thô
và 10 – 25mm để chắn vật nh hơn, đặt nghiêng theo dịng chảy 1 góc 60 – 75o.
Vận tốc dòng chảy thƣờng lấy 0,8 – 1 m/s để tránh lắng cát.
 Lưới chắn rác:
Để xử lí sơ bộ, thu hồi các sản phẩm ở dạng chất không tan trong nƣớc thải, các chất bị
giữ lại nhƣ sợi, len, lông động vật. Lƣới lọc phân biệt thành 2 loại phẳng và loại trụ.
Theo phƣơng pháp làm sạch thì phân loại thành loại khơ và ƣớt.

5


 Bể lắng:

Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nƣớc thải đƣợc cho chảy qua “bẫy cát”. Bẩy cát là
các loại bể, hố, giếng…cho nƣớc thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp
tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ từ trên xuống và t a ra xung quanh…Nƣớc qua
bể lắng (qua bẫy) dƣới tác dụng của trọng lực, cát nặng sẽ lắng xuống đáy và k o theo
một phần chất đơng tụ.
Cát lắng ở bẫy cát thƣờng ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra kh i bể lắng cát, s i đƣợc loại
b .
Các loại bể lắng cát thông dụng là bể lắng ngang. Thƣờng thiết kế hai ngăn: một ngăn
cho nƣớc qua, một ngăn cào cát s i lắng. Hai ngăn này làm việc luân phiên.
 Bể lắng đứng
Bể lắng đứng có dạng hình trịn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng. Bể lắng đứng
thƣờng dùng cho các trạm xử lý có cơng suất dƣới 20.000 m3/ngày đêm. Nƣớc thải
đƣợc dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dƣới lên theo phƣơng thẳng đứng. Vận
tốc dòng nƣớc chuyển động lên phải nh hơn vận tốc của các hạt lắng. Nƣớc trong
đƣợc tập trung vào máng thu phía trên. Cặn lắng đƣợc chứa ở phần hình nón hoặc
chóp cụt phía dƣới.
 Bể lắng ngang
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài
khơng nh hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có
cơng suất lớn hơn 15.000m3/ngày.đêm. Trong bể lắng nƣớc thải chuyển động theo
phƣơng ngang từ đầu bể đến cuối bể và đƣợc dẫn tới các cơng trình xử lý tiếp theo,
vận tốc dịng chảy trong vùng cơng tác của bể không đƣợc vƣợt quá 40mm/s. Bể lắng
ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nƣớc trong đƣợc thu vào ở máng cuối bể.
 Bể lắng ly tâm
Bể lắng ly tâm có dạng hình trịn trên mặt bằng. Bể lắng ly tâm đƣợc dùng cho các
trạm xử lý có cơng suất lớn hơn 20.000m3/ngàyđêm. Trong bể lắng nƣớc chảy từ trung
tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng đƣợc dồn vào hố thu cặn đƣợc xây dựng ở trung tâm
đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dƣới dàn quay hợp với trục 1 góc 450o. Đáy
bể thƣờng đƣợc thiết kế với độ dốc i 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng
trong 1 giờ. Nƣớc trong đƣợc thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên.

6


 Bể điều hịa
Cơng dụng điều hịa lƣu lƣợng và điều hòa nồng độ. Giảm các chất độc hại đi vào
cơng trình xử lí sinh học. Trung hịa pH phù hợp cho hoạt động của vi sinh vật. Bể
điều hòa đƣợc phân loại nhƣ sau:
- Bể điều hòa lƣu lƣợng.
- Bể điều hòa nồng độ.
- Bể điều hòa cả nồng độ và lƣu lƣợng.
 Hiệu quả của phƣơng pháp xử lý cơ học:
Có thể loại b đƣợc đến 60% tạp chất không tan trong nƣớc thải và giảm BOD đến
30%. Để tăng hiệu suất cơng tác của các cơng trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp
làm thống sơ bộ, hiệu quả xử lý có thể đạt 75% theo hàm lƣợng chất lơ lửng và 40 –
50% theo BOD.
Ƣu điểm:
- Hiệu quả xử lý chất rắn lơ lửng cao.
- Giữ vai trị chính trong trạm xử lý khi mức độ cần thiết làm sạch nƣớc thải
không cao lắm.
- Hạn chế sử dụng hóa chất trong q trình xử lý.
- Áp dụng đƣợc khoa học k thuật tiên tiến.
Nhƣợc điểm:
- Đây chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ.
- Cơng đoạn tính tốn và thiết kế rất phức tạp.
- Chi phí nhân cơng cao.
- Tốn chi phí bảo trì thiết bị.
- Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan.
Các cơng trình và thiết kế để xử lý cơ học thƣờng dùng trong các hệ thống xử lý bao
gồm lƣu lƣợng kế, song chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều lƣu, thiết bị khuấy trộn,

bể lắng, bể tuyển nổi, bể lọc…

7


Bảng 1. Ứng dụng của các cơng trình và thiết bị để xử lý cơ học (lý học)
Cơng trình ho c thiết ị

Ứng dụng
Theo d i, quản lý lƣu lƣợng nƣớc thải; là một bộ

Lƣu lƣợng kế

phận cần thiết cho việc điều khiển tự động hệ
thống

Song chắn rác, lƣới lƣợc
rác
Thiết bị nghiền rác
Bể điều lƣu

Loại b các chất thải rắn có kích thƣớc lớn
Nghiền các loại rác có kích thƣớc lớn, tạo nên một
hỗn hợp nƣớc thải đồng nhất
Điều hòa lƣu lƣợng nƣớc thải c ng nhƣ khối
lƣợng các chất ô nhiễm

Thiết bị khuấy trộn

Khuấy trộn các hóa chất và chất khí với nƣớc thải,

giữ các chất rắn ở trạng thái lơ lửng

Bể tạo bông cặn

Tạo điều kiện cho các hạt nh liên kết lại với nhau
thành một bông cặn để chúng có thể lắng đƣợc

Bể lắng

Loại các cặn lắng và cơ đặc bùn

Bể tuyển nổi

Loại các chất rắn có kích thƣớc nh và có tỉ trọng
gần bằng với tỉ trọng của nƣớc

Bể lọc

Loại b các chất rắn có kích thƣớc nh cịn sót lại
sau khi xử lý nƣớc thải bằng q trình sinh học
hay hóa học

Siêu lọc

Nhƣ bể lọc, c ng đƣợc ứng dụng để lọc tảo trong
các hồ cố định chất thải

Trao đổi khí

Đƣa them vào hoặc khử đi các chất khí trong chất

thải

Làm bay hơi và khử các
chất khí

Khử các chất hữu cơ bay hơi trong nƣớc thải,
chuyển amoni thành ammoniac và loại b

Khử trùng

Loại b các vi sinh vật bằng tia UV
(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

Khi mức độ cần thiết làm sạch nƣớc thải không cao lắm và các điều kiện vệ sinh cho
ph p thì phƣơng pháp cơ học giữ vai tró chính trong trạm xử lý. Trong những trƣờng
hợp khác phƣơng pháp cơ học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ trƣớc khi xử lý sinh học.

8


1.2.2. Cơng nghệ xử lý hóa học (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009)
1.2.2.1.

Phƣơng pháp trung hịa

Nƣớc thải sản xuất của nhiều ngành cơng nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn
ngừa hiện tƣợng xâm thực và để tránh cho q trình sinh hóa ở các cơng trình làm sạch
và nguồn nƣớc không bị phá hoại, ta cần phải trung hịa nƣớc thải. Trung hịa cịn
nhằm mục đích tách loại một số ion kim loại nặng ra kh i nƣớc thải. Mặt khác muốn
nƣớc thải đƣợc xử lý tốt bằng phƣơng pháp sinh học phải tiến hành trung hòa và điều

chỉnh pH về 6,6 -7,6.
Trung hòa bằng cách dùng các dung dịch axit hoặc muối axit, các dung dịch kiềm hoặc
oxit kiềm để trung hòa dịch nƣớc thải.
Một số hóa chất dùng để trung hịa: CaCO3, CaO, Ca(OH)2, MgO, Mg(OH)2, CaO
0.6MgO 0.4,(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0.4, NaOH, Na2CO3, H2SO4, HCl, HNO3,…
Ngồi ra, có thể tận dụng nƣớc thải có tính acid trung hịa nƣớc thải có tính kiềm hoặc
ngƣợc lại. Ví dụ nhƣ trong dây chuyền công nghệ sản xuất xi mạ, do có 2 cơng đoạn:
làm sạch bề mặt ngun liệu cần mạ (đây là cơng đoạn tạo ra nƣớc thải có tính kiềm
mạnh) và cơng đọan tẩy rỉ kim loại (cơng đoạn này lại tạo ra nƣớc thải có tính acid
mạnh). Ta có thể tận dụng 2 loại nƣớc thải này để trung hịa lẫn nhau.
a. Trung hồ bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm
Phƣơng pháp này cho xử lý nƣớc thải chứa axit hoặc chứa kiềm trong khu công nghiệp
đƣợc tập trung lai để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy khơng giống nhau. Nƣớc
thải chứa axit thƣờng đƣợc thải một cách điều hồ ngày đêm và có nồng độ nhất định.
Nƣớc thải chứa kiềm lại thải theo chu kỳ, một hoặc hai lần trong một ca tuỳ thuộc vào
chế độ công nghệ.
b. Trung hồ bằng cách cho thêm hố chất vào nứơc thải.
Phƣơng pháp này dùng để trung hồ nƣớc thải có chứa axit. Ngƣời ta phân biệt ba loại
nƣớc thải có chứa axit nhƣ sau :
-

Nƣớc thải chứa axit yếu (H2CO3, CH3COOH).
Nƣớc thải chứa axit mạnh (HCl, HNO3), các muối canxi của chúng dễ tan trong
nƣớc.
Nƣớc thải chứa axit mạnh (H2SO4, H2CO3) các muối canxi của chúng khó tan
trong nƣớc.

Bản chất của phƣơng pháp hóa học là đƣa vào nƣớc thải một hóa chất nào đó, hóa chất
này phản ứng với các chất ô nhiễm trong nƣớc thải để tạo thành cặn lắng, chất hịa tan,
hay các sản phẩm khơng độc hại. Ví dụ phƣơng pháp trung hịa phản ứng axít hay

bazơ, phƣơng pháp ơ-xy hóa, kết tủa các kim loại…. là những phƣơng pháp hóa học.

9


Bảng 2. Ứng dụng q trình xử lý hóa học
Q trình

Ứng dụng

Trung hịa

Để trung hịa các nƣớc thải có độ a-xít hoặc bazơ cao
Loại b phốt-pho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng

Keo tụ

trong các công trình lắng sơ cấp
Loại b các chất hữu cơ khơng thể xử lý đƣợc bằng các phƣơng
pháp hóa học hay sinh học thông dụng. C ng đƣợc dùng để khử
clo của nƣớc thải sau khi xử lý, trƣớc khi thải vào môi trƣờng

Hấp phụ

Để loại b các vi sinh vật gây bệnh. Các phƣơng pháp thƣờng
sử dụng nhƣ chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine,

Khử trùng

ozone…

Loại b các hợp chất của chlorine cịn sót lại sau q trình khử
trùng bằng chlor

Khử chlor
Các q trình
khác

Nhiều lọai hóa chất đƣợc sử dụng để đạt đƣợc mục đích nhất
định nào đó; ví dụ dùng hố chất để kết tủa các kim loại nặng
trong nƣớc thải.
(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

1.2.2.2.

Phƣơng pháp oxy hóa khử (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2009)

Để làm sạch nƣớc thải ngƣời ta có thể sử dụng các chất oxy hóa nhƣ clo ở dạng khí và
hóa l ng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat
kali, peoxythydro (H2O2), oxy của khơng khí, ozơn, pyroluzit (MnO2)...
Trong q trình oxy hóa, các chất độc hại trong nƣớc thải đƣợc chuyển thành các chất
ít độc hơn và tách ra kh i nƣớc. Quá trình này tiêu tốn một lƣợng lớn các tác nhân hóa
học, do đó q trình oxy hóa hóa học chỉ đƣợc dùng trong những trƣờng hợp khi các
tạp chất gây nhiễm bẩn trong nƣớc thải không thể tách bằng những phƣơng pháp khác.
Các phƣơng pháp oxy hóa và khử bao gồm:
-

Oxy hóa bằng clo

-

Oxy hóa bằng peoxyt hydro (H2O2)

-

Oxy hóa bằng oxy trong khơng khí

-

Oxy hóa bằng pyroluzit

-

Làm sạch bằng khử

1.2.2.3.

Khử trùng nƣớc thải (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2009)

Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nƣớc thải bị tiêu diệt. Khi xử lý
trong các cơng trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lƣợng vi khuẩn
10


giảm xuống còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc cịn 1-2%. Nhƣng để tiêu
diệt tồn bộ vi khuẩn gây bệnh, nƣớc thải cần phải khử trùng Chlor hố, Ozon hố,
điện phân, tia cực tím.
 Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá
Chlor cho vào nƣớc thải dƣới dạng hơi hoặc Clorua vôi. Lƣợng Clor hoạt tính cần thiết
cho một đơn vị thể tích nƣớc thải là: 10 g/m3 đối với nƣớc thải sau xử lý cơ học; 5
g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn. Clor phải đƣợc trộn đều với nƣớc và để đảm bảo

hiệu quả khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nƣớc và hoá chất là 30 phút trƣớc khi nƣớc
thải ra nguồn. Hệ thống Clor hoá nƣớc thải Clor hơi bao gồm thiết bị Clorato, máng
trộn và bể tiếp xúc. Clorato phục vụ cho mục đích chuyển Clor hơi thành dung dịch
Clor trƣớc khi hoà trộn với nƣớc thải và đƣợc chia thành 2 nhóm: nhóm chân khơng và
nhóm áp lực. Clor hơi đƣợc vận chuyển về trạm xử lý nƣớc thải dƣới dạng hơi n n
trong banlon chịu áp. Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này.
Phƣơng pháp dùng Clor hơi ít đƣợc dùng phổ biến.
 Phương pháp Clor hoá nước thải bằng Clorua vơi
Áp dụng cho trạm nƣớc thải có cơng suất dƣới 1.000 m3/ngđ. Các cơng trình và thiết bị
dùng trong dây chuyền này là các thùng hoà trộn, chuẩn bị dung dịch Clorua vôi, thiết
bị định lƣợng máng trộn và bể tiếp xúc. Với Clorua vơi đƣợc hồ trộn sơ bộ tại thùng
hoà trộn cho đến dung dịch 10 -15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch. Bơm định
lƣợng sẽ đƣa dung dịch Clorua vôi với liều lƣợng nhất định đi hoà trộn vào nƣớc thải.
Trong các thùng trộn dung dịch, Clorua vôi đƣợc khuấy trộn với nƣớc cấp bằng các
cánh khuấy gắn với trục động cơ điện.
 Phương pháp Ozon hoá
Ozon hoá tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hoá bằng Ozon
cho ph p đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nƣớc. Bằng Ozon hố có thể xử
lý phenol, sản phẩm dầu m , H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm … Sau q trình
Ozon hố số lƣợng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%. Ngồi ra Ozon cịn oxy hố các
hợp chất Nito, Photpho … Nhƣợc điểm chính của phƣơng pháp này là giá thành cao và
thƣờng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong xử lý nƣớc cấp.
Ƣu điểm:
+ Nguyên liệu các hoá chất dễ kiếm
+ Dễ sử dụng và quản lý
+ Khơng gian xử lý nh
Nhƣợc điểm:
+ Chi phí hoá chất cao

11

+ Có khả năng tạo ra một số chất ơ nhiễm thứ cấp.
1.2.3. Công nghệ xử lý sinh học
Phƣơng pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nƣớc thải
của các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm
nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất
dinh dƣỡng để xây dựng tế bào, sinh trƣởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng
lên. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là q trình oxy hóa sinh
học (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009).
Xử lý sinh học có thể là xử lý vi sinh hiếu khí hoặc yếm khí tùy thuộc vào sự có mặt
hay khơng có mặt oxy. Q trình yếm khí xảy ra sự khử cịn q trình hiếu khí xảy ra
sự oxy hóa các chất hữu cơ. Q trình yếm khí có thể chạy với tải lƣợng hữu cơ lớn,
loại b một lƣợng lớn các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khí sinh học, tiêu tốn ít năng
lƣợng. Lƣợng bùn thải của q trình yếm khí rất thấp. Tuy nhiên, hiệu quả khử màu
của quá trình này không cao (đối với thuốc nhuộm axit là 80 – 90%, thuốc nhuộm trực
tiếp là 81%). Ngƣợc lại, quá trình hiếu khí có hiệu suất cao trên 85% nhƣng nó lại tiêu
tốn năng lƣợng cho sục khí và tạo lƣợng bùn thải lớn (Đặng Xn Việt, 2007).
Cơng trình xử lý sinh học thƣờng đƣợc đặt sau khi nƣớc thải đã qua xử lý sơ bộ
qua các cơng trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.
Q trình sinh học gồm các bƣớc: (Lƣơng Đức Phẩm, 2009)
-

Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hòa tan thành thể
khí và các v tế bào vi sinh.

-

Tạo ra các bông cặn sinh học gồm các tế bào vi sinh vật và các chất keo vô cơ
trong nƣớc thải.

-

Loại các bông cặn ra kh i nƣớc thải bằng quá trình lắng.

Ngun lý chung của q trình oxy hóa sinh học (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga,
2009):
Để thực hiện quá trình oxy hóa sinh học, các chất hữu cơ hịa tan, cả các chất keo
và phân tán nh trong nƣớc thải cần đƣợc di chuyển vào bên trong tế bào của vi sinh
vật. Theo quan điểm hiện đại nhất, quá trình xử lý nƣớc thải hay nói đúng hơn là việc
thu hồi các chất bẩn từ nƣớc thải và việc vi sinh vật hấp thụ các chất bẩn đó là q
trình gốm 3 giai đoạn:
-

Di chuyển các chất gây ơ nhiễm từ pha l ng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do
khuếch tán đối lƣu và phân tử.

-

Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuếch tán do sự
chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào.

12


-

Q trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng
lƣợng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lƣợng.
Ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau lên tốc độ oxy hóa sinh hóa (Trần Văn

Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009):
Tốc độ oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, hàm lƣợng các
tạp chất, và mức độ ổn định của dòng thải vào hệ thống xử lý.
Ở một mức độ làm sạch nhất định, các yếu tố chính ảnh hƣởng đến tốc độ phản
ứng sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lƣợng oxy trong nƣớc thải, nhiệt độ, pH, các
nguyên tố chính c ng nhƣ các kim loại nặng và các muối khống.
Việc khuấy trộn nƣớc thải trong các cơngg trình xử lý sẽ làm tăng cƣờng sự phân
chia bơng bùn hoạt tính thành các hạt nh hơn, tăng tốc độ hấp phụ các chất dinh
dƣỡng và oxy lên các vi sinh vật. Điều đó dẫn đến làm tăng tốc độ làm sạch. Cƣờng độ
khuấy trộn phụ thuộc vào lƣợng khơng khí cấp vào chất l ng.
Ƣu điểm:
+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học
+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu nhƣ là có sẵn trong tự nhiên
+ Thân thiện với mơi trƣờng
+ Chi phí xử lý thấp
+ Ít tốn điện năng và hố chất
+ Thƣờng khơng gây ra chất ô nhiễm thứ cấp
Nhƣợc điểm:
+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, chịu ảnh hƣởng bởi nhiệt độ, ánh
sáng, pH, DO, hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng , các chất độc hại khác.
+ Chịu ảnh hƣởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đó việc vận hành và quản lý khó,
hầu nhƣ chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc 2,3.
+ Hiệu quả xử lý không cao khi trong nƣớc thải chứa nhiều thành phần khác nhau.
+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các cơng trình.
+ Phƣơng pháp này hạn chế đối với nƣớc thải có độc tính với VSV.
1.3.

Tổng quan phƣơng pháp hóa lý

1.3.1. Trung hịa nƣớc thải (Nguyễn Hữu Phú, 2003)
Nƣớc thải có pH bazơ hay axít cao không đƣợc thải trực tiếp vào các nguồn nƣớc hoặc
không thích hợp cho các q trình xử lý sinh học về sau. Do đó, ngƣời ta sử dụng
nhiều phƣơng pháp khác nhau để trung hòa nƣớc thải. Các phƣơng pháp bao gồm:
- Trộn các loại nƣớc thải có độ pH khác nhau để đạt đƣợc pH gần trung tính.
13


- Cho nƣớc thải có pH axít chảy qua một nền đá vơi.
- Trộn nƣớc thải có pH axít với dung dịch vơi.
- Cho thêm một lƣợng (chính xác) NaOH hoặc Na2CO3 vào nƣớc thải có pH axít.
- Thổi các khí thải (từ lị đốt) qua nƣớc thải có pH bazơ.
- Cho nén CO2 vào nƣớc thải có pH bazơ.
- Cho axít sulfuric vào nƣớc thải có pH bazơ.
1. Trong dây chuyền sản xuất của nhà máy có thể có nhiều cơng đoạn khác nhau, và ở
mỗi cơng đoạn có thể sinh ra nƣớc thải có pH khác nhau. Do đó, nếu quản lý tốt lịch
sản xuất chúng ta có thể trữ và trộn lẫn các nƣớc thải này với nhau để trung hịa chúng
trƣớc khi thải vào mơi trƣờng hoặc tạo pH thích hợp cho giai đoạn xử lý sinh học.
Trong một khu cơng nghiệp có nhiều loại nhà máy khác nhau, việc quản lý nƣớc thải
các nhà máy này để trộn lẫn với nhau nhằm đạt đến pH gần trung tính tạo điều kiện
cho các xử lý về sau, và mang lại hiệu quả kinh tế cao. Hyde (1965) đã báo cáo về việc
sử dụng một hồ chứa có thể tích 1.900 m3 để trộn lẫn nƣớc thải với nhau trƣớc khi
chuyển sang xử lý sinh học hiếu khí. pH của nƣớc thải sau khi trộn đạt từ 6,5 – 8,5
(nằm trong khoảng pH thích hợp cho các hoạt động của VSV).
2. Nƣớc thải có thể đƣợc trung hòa bằng cách bơm cho chảy qua một nền đá vôi từ
trên xuống hay từ dƣới lên với lƣu lƣợng 40,7 L/m2 *phút để bảo đảm thời gian lƣu tồn
đủ để trung hịa nƣớc thải. Nồng độ axít (H2SO4) phải ở mức thấp để bảo đảm lƣợng
CaSO4 sinh ra không bao phủ đá vơi làm mất hoạt tính của nó.
Phƣơng trình phản ứng diễn ra nhƣ sau: CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2CO3
Phản ứng này đƣợc duy trì cho đến khi nào đá vơi khơng cịn hoạt tính.

Có hai điều kiện để thành công trong việc áp dụng phƣơng pháp này:
- Cung cấp đủ lƣợng đá vôi
- Nƣớc thải chứa axít sulfuric phải đƣợc pha lỗng để đạt nồng độ từ 0,3% trở xuống
và bơm với lƣu lƣợng 203,7 L/m2*phút để tránh cặn lắng.
Khi trung hòa nƣớc thải chứa axít sulfuric khơng nên sử dụng lƣu lƣợng nh hơn 40,7
L/m2*phút, do tính hịa tan yếu của CaSO4 nó sẽ kết tủa và bao phủ lên đá vôi làm
giảm hoạt tính của đá vơi. Khơng nên áp dụng biện pháp này với nƣớc thải chứa 0,3%
axít sulfuric trở lên vì ở nồng độ cao nó sẽ tạo nên phản ứng mãnh liệt với đá vôi tạo
thành một lớp áo CaSO4 bao bên ngoài làm cho phần ruột CaCO3 bên trong khơng cịn
tác dụng.
Thời điểm cần thay mới nền đá vơi tùy thuộc vào tính chất và thể tích của nƣớc thải
chảy qua nó. Việc thải b đá vơi đã qua sử dụng là một hạn chế lớn nhất của phƣơng
pháp này.
14


3. Khuấy trộn nƣớc thải có pH axít với dung dịch vôi đặc là một biện pháp hữu hiệu
để trung hịa nƣớc thải. Phản ứng hóa học của phƣơng pháp này giống nhƣ phƣơng
pháp trên. Dung dịch vôi đƣợc đƣa vào và CaSO4 theo nƣớc thải ra kh i bể trung hòa
một cách liên tục. Mặc dù các phản ứng diễn ra chậm nhƣng vơi có khả năng trung hịa
cao và tốc độ phản ứng có thể đƣợc đẩy nhanh bằng cách đun nóng hoặc ơ-xy hóa
dung dịch nƣớc thải và vơi.
Trong thực tiễn để trung hịa nƣớc thải có chứa axít nitric hoặc axít sulfuric nồng độ
khoảng 1,5% ngƣời ta sử dụng đá Dolomit đã qua nung (chứa 47,5% CaO, 34,4%
MgO, 1,8% CaCO3). Loại đá này có ƣu điểm hơn so với đá vơi có hàm lƣợng calcium
cao do ít tạo kết tủa sulfate hơn.
Hoak (1944) đã đƣa ra 1 thƣớc tính lƣợng hóa chất cần thiết trung hịa nƣớc thải. Để
sử dụng thƣớc tính này ta phải biết giá trị axít của nƣớc thải (acid value) và độ bazơ
của hóa chất dùng để trung hịa (basidity factor). Trƣớc tiên chúng ta xác định giá trị
giá trị axít của nƣớc thải bằng cách cho vào 5mL nƣớc thải một lƣợng thừa dung dịch

NaOH 0,5N (với chất chỉ thị màu là phenolphtalein). Sau đó tính tốn để tính giá trị
axít (tính bằng gram SO4/L).
Độ kiềm của hóa chất sử dụng đƣợc xác định bởi việc cho vào 1g hóa chất đó một
lƣợng thừa dung dịch HCl 0,5 N, đun mẫu trong vịng 15phút, sau đó chuẩn độ bằng
dung dịch NaOH 0,5 N để xác định lƣợng HCl sử dụng (dùng phenolphtalein làm chất
chỉ thị màu). Bây giờ ta đã có hai điểm trên trục A và B, nối hai điểm này lại, điểm cắt
trục C chính là lƣợng hóa chất cần sử dụng (tính bằng lb/gal).
Bảng 3. Độ kiềm của một số hóa chất thƣờng sử dụng trong q trình trung hòa
Độ kiềm
(g tƣơng đƣơng với 1 g CaO )

Tên hóa chất
NaOH ( 78% Na2O )

0,678

Na2CO3 ( 58% Na2O )

0,507

MgO

1,306

Vơi ngậm nƣớc có hàm lƣợng calcium cao

0,710

Dolomitic ngậm nƣớc

0,912

Vơi sống có hàm lƣợng calcium cao

0,941

Dolomitic nung

1,110

Đá vơi có hàm lƣợng calcium cao

0,489

Đá Dolomitic

0,564
( Nguồn: Gốc Hoak, 1944; trích lại từ Nemerow, 1978 )

15


4. Việc đƣa dung dịch NaOH hay Na2CO3 đậm đặc vào nƣớc thải axít với một liều
lƣợng chính xác sẽ trung hòa nƣớc thải nhanh hơn nhƣng rất đắc tiền. Q trình này
cần một lƣợng dung dịch chất trung hịa nh hơn do NaOH hay Na2CO3 có hoạt tính
mạnh hơn vôi hoặc đá vôi. Một ƣu điểm khác của quá trình là các sản phẩm là các chất
hịa tan và không làm tăng độ cứng của nguồn nƣớc nhận nƣớc thải sau q trình xử
lý. Đối với nƣớc thải có tính axít có lƣu lƣợng thấp, Na2CO3 đƣợc đƣa vào đầu hút của
máy bơm nƣớc thải. Với nƣớc thải có lƣu lƣợng cao cần phải có thiết bị châm định
lƣợng Na2CO3 theo lƣu lƣợng nƣớc thải và bể chứa Na2CO3. Khi NaOH đƣợc sử dụng

làm chất trung hòa nƣớc thải có chứa H2CO3 và H2SO4, các phƣơng trình phản ứng
diễn ra nhƣ sau:
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2 NaHCO3
2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
NaOH + H2SO4 = NaHSO4 + H2O
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O
Cả hai phản ứng trung hòa đều xảy ra qua 2 bƣớc và sản phẩm cuối cùng phụ thuộc
vào pH mà chúng ta muốn đạt đến. Nếu pH cuối cùng muốn đạt đến là 6 thì NaHSO4
sẽ chiếm phần lớn; nếu pH cuối là 8 thì Na2SO4 sẽ chiếm phần lớn.
5. Sử dụng khí thải để trung hịa nƣớc thải có pH bazơ là một phƣơng pháp mới và có
hiệu quả kinh tế. Một số thí nghiệm đã tiến hành tại các nhà máy dệt ở Mỹ để chứng
minh hiệu quả của phƣơng pháp này. Khí thải từ các lị đốt có hiệu suất đốt tốt chứa
khoảng 14% CO2. CO2 hòa tan trong nƣớc sẽ tạo thành H2CO3 và có khả năng trung
hịa nƣớc thải có pH bazơ.
Các phản ứng diễn ra nhƣ sau:
CO2 + H2O = H2CO3
H2CO3 + 2 NaOH = Na2CO3 + 2 H2O
H2CO3 + Na2CO3 = 2 NaHCO3 + H2O
Các thiết bị cần thiết bao gồm một bơm thổi khí, một đƣờng ống dẫn khí thải đến khu
vực xử lý nƣớc thải, một thiết bị lọc khí thải để loại b các hạt cacbon và sulfua chƣa
cháy và một hệ thống phân phối khí vào trong nƣớc thải.
6. Các cơ chế xảy ra tƣơng tự (5) nhƣng sử dụng khí CO2 n n trong các bình chứa.
Phƣơng pháp này vận hành dễ dàng hơn nhƣng tốn k m, do đó ít đƣợc sử dụng.
7. Việc sử dụng axít sulfuric để trung hịa nƣớc thải có độ kiềm cao tốn k m và phải
sử dụng các thiết bị có khả năng chống lại sự ăn mịn của axít.

16


Bảng 4. Các hóa chất thƣờng sử dụng để trung hịa nƣớc thải

Lƣợng hóa chất cần thiết tính
ằng mg/L để khử 1 mg/L axít
Tên hóa chất

Cơng thức hóa chất

ho c 1 mg/L azơ tính theo
lƣợng kiềm và axít CaCO3
(mg/L).

Carbonat canxi

CaCO3

Ơ-xít canxi

CaO

0,56

Hydroxit canxi

Ca(OH)2

0,74

Ơ-xýt ma-giê

MgO

0,403

Hydroxyt ma-giê

Mg(OH)2

0,583

Vơi sống dolomit

CaO0,6MgO0,4

0,497

Vơi tơi dolomit

(Ca(OH)2)0.6(Mg(OH)2)0,4

0,677

Xút

NaOH

0,799

Soda

Na2CO3

1,059

Axít sulfuric

H2SO4

0,98

Axít chlohydric

HCl

0,72

Axít nitric

HNO3

0,63

1

( Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000)
Để thiết kế công đoạn trung hòa ngƣời kỹ sƣ phải dựa trên các số liệu thí nghiệm về
đặc tính hóa học của nƣớc thải, loại hóa chất sử dụng, diện tích đất và việc phân tích
choi phí. Các bộ phận của cơng đoạn này bao gồm: một bể dùng để trung hịa nƣớc
thải (có thể sử dụng bể điều lƣu); kho trữ hóa chất; bồn trữ dung dịch hóa chất sử dụng
hàng ngày; bơm định lƣợng để châm hóa chất vào bể; hệ thống khuấy.
1.3.2. Phƣơng pháp tuyển nổi
Tuyển nổi là một quá trình tách các rắn trong pha l ng khi khối lƣợng riêng của các

hạt này nh hơn khối lƣợng riêng của nƣớc. Về nguyên lý, tuyển nổi là quá trình
ngƣợc lại với quá trình lắng. Quá trình tuyển nổi thƣờng đƣợc tăng cƣờng bằng cách
thổi khí vào nƣớc, các hạt lơ lửng sẽ lớn dần lên nhờ bám vào bọt khí và nổi nhanh lên
phía trên do tỷ trọng của bọt khí và cặn bám lên đó nh hơn tỷ trọng của nƣớc rất
nhiều (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2000).

17