Ứng dụng keo tụ tủa bông bằng PAC kết hợp ozon hóa tróng xử lý nước thải chăn nuôi

LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình tiến hành tìm kiếm tài liệu, xây dựng đề tài nghiên cứu
em đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm, hỗ trợ và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy
cơ, các bạn và gia đình.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Nguyễn Thị Ngọc Bích, thầy Lê
Khánh Tồn đã chỉ bảo, giúp đỡ tận tình em từ khi xác định đề tài đến khi thực
hiện đề tài và hoàn thành báo cáo khóa luận.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến trung tâm thí nghiệm thực
hành - khoa quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng, trƣờng đại học lâm nghiệp
Việt Nam, lời cảm ơn đến nhà trƣờng, thầy cô và các bạn đã giúp đỡ, tạo điều
kiện cho em hoàn thành báo cáo một cách tốt nhất.
Với sự giúp đỡ của mọi ngƣời và sự cố gắng của bản thân, em đã hồn
thiện bài báo cáo khóa luận của mình, nhƣng do sự hạn chế năng lực, kinh
nghiệm của bản thân nên bài cịn có nhiều thiếu sót, mong đƣợc sự quan tâm
góp ý của thầy cơ và các bạn để bài báo cáo đƣợc hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Nông Thị Hồng

i


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................... iv
NH MỤ

H NH ..................................................................................... v

ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
HƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn ni .............................................................. 3
1.2. Thành phần và tính chất nƣớc thải chăn nuôi ................................................ 3
1.2.1. Các chất hữu cơ và vô cơ ............................................................................ 4
1.2.2. Nitơ và Photpho........................................................................................... 4
1.2.3. Vi sinh vật gây bệnh .................................................................................... 5
1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng .................................... 5
1.4. Một số nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi ........................................... 7
1.5. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ............................................................. 9
1.5.1. Phương pháp xử lý cơ học .......................................................................... 9
1.5.2. Phương pháp xử lý hóa - lý ......................................................................... 9
1.5.3. Phương pháp xử lý hoá học ........................................................................ 9
1.5.4. Phương pháp xử lý sinh học ...................................................................... 10
1.6. Phƣơng pháp keo tụ tủa bông ....................................................................... 12
1.6.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp keo tụ tủa bông.................................... 12
1.6.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến keo tụ tủa bông .......................................... 15
1.6.3. Ứng dụng của phương pháp keo tụ tạo bông ............................................ 16
1.7. Vai trị của phƣơng pháp ơ xy hóa trong q trình xử lý nƣớc thải ............. 17
1.7.1. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................... 17
1.7.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ô xy hóa bằng ozon ........................................ 18
1.7.3. Ứng dụng của phương pháp ozon hóa ...................................................... 19
HƢƠNG II. MỤC TIÊU, NỘI UNG VÀ PHƢƠNG PH P NGHIÊN CỨU20
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 20
iii


2.1.1. Mục tiêu chung .......................................................................................... 20
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 20
2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 20

2.3. ơ sở lựa chọn phƣơng pháp ....................................................................... 20
2.4. Phƣơng pháp thu thập và kế thừa tài liệu ..................................................... 21
2.4.1. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu .................................................. 21
2.4.2. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................ 21
2.4.3. Phương pháp phân tích mẫu theo các chỉ tiêu môi trường. ..................... 24
2.5. Phƣơng pháp đánh giá, biểu diễn số liệu ..................................................... 26
3.1. Đặc tính nƣớc thải chăn nuôi ....................................................................... 27
3.2. Xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng PAC .......................................................... 27
3.2.1. Đánh giá ảnh hưởng pH tới xử lý nước thải bằng PAC ........................... 28
3.2.2. Xác định lượng PAC tối ưu ....................................................................... 32
3.3. Nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng ozon ....................................... 37
3.4. Đề xuất giải pháp.......................................................................................... 44
3.4.1. Giải pháp kỹ thuật ..................................................................................... 44
3.4.2. Giải pháp quản lý ...................................................................................... 45
3.4.3. Giải pháp truyền thông, giáo dục ............................................................. 45
4.1. Kết luận ........................................................................................................ 46
4.2. Tồn tại........................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO

i
iii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc tính nƣớc thải chăn nuôi ................................................................ 3
Bảng 1.2. Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn ......... 5
Bảng 2.1. ác bƣớc tiến hành thí nghiệm xác định pH tối ƣu ............................ 22
Bảng 2.2. ác bƣớc tiến hành xác định lƣợng PAC tối ƣu ................................. 22
Bảng 2.3. Điều kiện tiến hành oxy hóa bằng Ozon............................................. 23
Bảng 3.1. Kết quả phân tích đặc tính của nƣớc thải chăn ni ........................... 27

Bảng 3.2. Kết quả của các thông số đánh giá khi thay đổi pH ........................... 28
Bảng 3.3. Kết quả của các thông số đánh giá khi thay đổi lƣợng PAC .............. 32
Bảng 3.4. Kết quả của các thông số đánh giá ..................................................... 38
Bảng 3.5. Tổng số coliform trong nƣớc thải trƣớc và sau xử lý bằng ozon ....... 43

i
iv


N

MỤ

N

Hình 3.1. Biểu đồ hiệu suất xử lý TSS khi thay đổi pH...................................... 28
Hình 3.2. Biểu đồ hiệu suất xử lý O khi thay đổi pH .................................... 29
Hình 3.3. Biểu đồ hiệu suất xử lý BOD5 khi thay đổi pH................................... 30
Hình 3.4. Biểu đồ hiệu suất xử lý N- NH4+ khi thay đổi pH.............................. 31
Hình 3.5. Biểu đồ hiệu suất xử lý P-PO43- khi thay đổi pH ................................ 31
Hình 3.6. Biểu đồ hiệu suất xử lý TSS khi thay đổi lƣợng PAC ........................ 33
Hình 3.7. Biểu đồ hiệu suấtxử lý O khi thay đổi lƣợng PAC........................ 34
Hình 3.8. Biểu đồ hiệu suất xử lý BOD5 khi thay đổi lƣợng PAC ..................... 35
Hình 3.9. Biểu đồ hiệu suất xử lý N- NH4+ khi thay đổi lƣợng PAC ................. 35
Hình 3.10. Biểu đồ hiệu suấtxử lý P-PO43- khi thay đổi lƣợng PAC .................. 36
Hình 3.11. Sự thay đổi của màu sắc của nƣớc khi thay đổi lƣợng ozon............. 37
Hình 3.12. Biểu đồ hiệu suất xử lý O khi tăng dần lƣợng khí sục ................ 39
Hình 3.13. Biểu đồ hiệu suất xử lý BOD5 khi tăng dần lƣợng khí sục ............... 40
Hình 3.14. Biểu đồ hiệu suấtxử lý N-NH4+ khi tăng dần lƣợng khí sục ............. 41
Hình 3.15. Biểu đồ hiệu suấtxử lýP-PO43- khi tăng dần lƣợng khí sục............... 42

Hình 3.16. Sơ đồ bố trí các bể trong hệ thống xử lý nƣớc thải ........................... 44
chăn nuôi. ............................................................................................................ 44

vi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Nƣớc ta là đất nƣớc nơng nghiệp, có 70% dân cƣ sống dựa vào kinh tế
nông nghiệp. Trong đó chăn ni là một phần quan trọng trong nơng nghiệp, đáp
ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi ngƣời dân trong xã
hội. Sự gia tăng về số lƣợng và chất lƣợng các sản phẩm nông nghiệp đòi hỏi sự
cạnh tranh của các sản phẩm phải cao. Với một nghành nơng nghiệp nhỏ lẻ, lạc
hậu thì khơng có tính cạnh tranh với các sản phẩm nơng nghiệp của các quốc gia
khác vì vậy địi hỏi cần phải có quy mơ trang trại lớn, tiến tiến, ngƣời chăn ni
phải có kiến thức đầy đủ là điều cần thiết và tất yếu của quy luật phát triển.
Khi chăn ni cịn diễn ra nhỏ lẻ thì chất thải chăn nuôi không phải là vấn
đề lớn bởi lƣợng chất thải thải ra môi trƣờng vẫn nằm trong giới hạn cân bằng
của môi trƣờng. Nhƣng khi ngành chăn nuôi phát triển thì chất thải chăn ni lại
là một vấn đề cần đƣợc quan tâm vì với khối lƣợng chất thải lớn sẽ gây ô nhiễm
môi trƣờng nghiêm trọng.
Phát triển chăn nuôi bền vững là phát triển phải đi đôi với bảo vệ môi
trƣờng. Hiện nay các trang trại chăn nuôi ở nƣớc ta vẫn chƣa có phƣơng pháp xử
lý các chất thải chăn nuôi hợp lý nên các chất thải này gây ô nhiễm, gây mùi hôi
thối cho môi trƣờng xung quanh. Đặc biệt là trong chất thải chăn ni có chứa
nồng độ khí H2S và NH3 cao hơn mức cho phép khoảng 30 – 40 lần. Tổng số vi
sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngồi ra nƣớc
thải chăn ni cịn chứa coliform, E.coli, COD, BOD và trứng giun sán cao hơn
nhiều lần cho phép có thể gây ra dịch bệnh làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con
ngƣời, ảnh hƣởng đến kinh tế, xã hội và môi trƣờng.
Với định hƣớng phát triển bền vững đất nƣớc cần phải tăng cƣờng, nâng

cao các biện pháp xử lý các chất thải của ngành chăn ni, hồn thiện luật pháp
về mơi trƣờng, nâng cao ý thức ngƣời dân. Để giải quyết vấn đề về chất thải
chăn nuôi cần phải xây dựng và đƣa ra các biên pháp xử lý đáp ứng đầu ra phải
đảm bảo tiêu chuẩn mơi trƣờng cho phép. Vì vậy đề tài nghiên “Ứng dụng keo
tụ tủa bông bằng PAC kết hợp ozon hóa trong xử lý nƣớc thải chăn ni”
1


nhằm sử dụng các phƣơng pháp hóa học – lý học – sinh học để xử lý hiệu quả
nƣớc thải chăn ni, giúp kiểm sốt, xử lý các chất ơ nhiễm môi trƣờng, làm hạn
chế đến mức thấp nhất những ảnh hƣởng tiêu cực, giữ gìn mơi trƣờng xanh, sạch
đẹp cho thế hệ hiện tại và tƣơng lai, phù hợp với mục tiêu phát triển bền vững
đất nƣớc.

2


ƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi
- Chất thải chăn nuôi sinh ra do hoạt động chăn nuôi bao gồm chất thải ở
dạng lỏng nhƣ: phân, thức ăn, ổ lót, xác gia súc, gia cầm chết, vỏ bao bì thuốc
thú y, nƣớc tiểu, nƣớc rửa chuồng và khí thải chăn ni.
- Khối lƣợng chất thải sinh ra từ vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống,
giai đoạn sinh trƣởng, chế độ dinh dƣỡng và phƣơng thức về sinh chuồng trại.
- Với số lƣợng gia súc, gia cầm trong quy mô trang trại nhƣ hiện nay thì
khối lƣợng chất thải chăn ni sinh ra hàng ngày tại nƣớc ta sẽ rất lớn dƣới
nhiều dạng rắn, lỏng, khí.
1.2. Thành phần và tính chất nƣớc thải chăn nuôi
- Nƣớc thải chăn nuôi là một trong những loại nƣớc thải rất đặc trƣng, có
khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng cao với hàm lƣợng chất hữu cơ, cặn lơ lửng,

Nitơ, Photpho và vi sinh vật gây bệnh. Nƣớc thải cần đƣợc xử lý trƣớc khi thải
ra ngồi mơi trƣờng. Để tìm ra và xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải chăn nuôi
phù hợp ta cần phải xem xét thành phần và tính chất của nƣớc thải.
Bảng 1.1. Đặc tính nƣớc thải chăn ni
N-NH4+ N_tổng P_tổng

TT

pH

TSS

Đơn vị

-

mg/l

mg/l

mg/l

Kết quả

7,62

830

323

5,5-9

100

10

QCVN
24/2009

COD

BOD5

mg/l

mg/l

mg/l

431

44

935

475

30

6

100

50

Nguồn: Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam, 2012 [2].

Nƣớc thải chăn nuôi là hỗn hợp của nƣớc tiểu, nƣớc tắm gia súc, rửa
chuồng. Nƣớc tiểu có thành phần chính là nƣớc, một lƣợng lớn nitơ (chủ yếu
dƣới dạng urê) và một số chất khoáng, các hormon, creatin, sắc tố, axit mật và
nhiều sản phẩm phụ của quá trình trao đổi chất của con vật.
Trong tất cả các chất có trong nƣớc tiểu, urê là chất chiếm tỉ lệ cao và dễ dàng bị
vi sinh vật phân hủy trong điều kiện có ơ xy hóa tạo thành khí amoniac gây mùi
3


khó chịu. Amoniac là khí rất độc, thƣờng đƣợc tạo ra ngay trong hệ thống
chuồng trại, nơi lƣu trữ, chế biến và trong giai đoạn sử dụng chất thải. Nhƣng
nếu đƣợc sử dụng hợp lý hay bón cho cây trồng thì chúng là nguồn cung cấp
dinh dƣỡng giàu nitơ, photpho và các yếu tố khác để cây trồng hấp thụ.
Nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải phụ thuộc vào lƣợng thức ăn rơi vãi,
mức độ thu gom phân, phƣơng thức thu gom chất thải trong chuồng hay lƣợng
nƣớc sử dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắm rửa gia súc [2].
1.2.1. Các chất hữu cơ và vô cơ
- Trong nƣớc thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70 – 80% gồm
cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon và dẫn xuất của chúng có trong
phân. Các chất vơ cơ chiếm 20- 30% gồm cát, đất, muối urê, amonium, muối
clorua, SO42-. Nƣớc thải chăn nuôi chứa hàm lƣợng COD, BOD5 rất cao, là nƣớc
thải chứa chủ yếu các chất hữu cơ dễ phân hủy [2].
1.2.2. Nitơ và Photpho

- Khả năng hấp thụ nitơ và photpho của gia súc, gia cầm rất kém, nên khi
thức ăn có chứa nitơphotpho thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nƣớc tiểu.
Trong nƣớc thải chăn nuôi heo thƣờng chứa hàm lƣợng nitơ và photpho rất cao.
Hàm lƣợng N- tổng trong nƣớc thải chăn nuôi 571 – 1026mg/l, photpho từ 39 – 94
mg/l. Theo thời gian và sự có mặt của ơ xy mà lƣợng nitơ trong nƣớc tồn tại ở các
dạng khác nhau NH4+, NO2-, NO3-. Nếu không đƣợc xử lý tốt sẽ gây ra hiện tƣợng
phú dƣỡng và mất cân bằng hệ sinh thái, làm cho nƣớc thải chăn nuôi có mùi hơi
thối do sự chuyển hóa thành khí amoniac của nitơ phân tử. Đặc biệt khi nitơ phân
tử chuyển hóa thành NO2- , khí này có ái lực mạnh với hồng cầu trong máu mạnh
hơn ơ xy nên nó sẽ thay thế ô xy tạo thành methomoglobin, ức chế chức năng vận
chuyển ô xy đến các cơ quan của hồng cầu, ngăn cản quá trình trao đổi chất của cơ
thể, làm các cơ quan thiếu ô xy, đặc biệt là não, dẫn đến đau đầu, mệt mỏi, hôn mê,
thậm chí là tử vong [2].

4


1.2.3. Vi sinh vật gây bệnh
- Nƣớc thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, vi rút và trứng ấu trùng giun
sán gây bệnh, có thể phát triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6 – 28 ngày, tồn tại từ
5 đến 6 tháng. Các loại vi trùng tồn tại lâu trong nƣớc ở các vùng nhiệt đới có thể
gây bệnh tả, nhiều loại vi sinh vật có thể tồn tại và phát triển trong các lồi nhuyễn
thể, do đó tạo nguy cơ gây bệnh do thói quen ăn các loại thức ăn tƣơi sống.
Bảng 1.2. Một số thành phần vi sinh vật trong chất thải rắn chăn nuôi lợn
Đơn vị

Số lƣợng

Coliform

MNP/100g

4.106-108

E. Coli

MPN/100g

105-107

Streptococus

MPN/100g

3.102-104

Vk/25ml

10-104

Vk/ml

10-102

MNP/10g

0-103

Chỉ tiêu

Salmonella
Cl. Perfringens
Đơn bào

Nguồn: Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam,2012[2].

1.3. Ảnh hƣởng của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng
- Chất thải chăn nuôi chứa hàm lƣợng các chất ô nhiễm cao, nếu không
đƣợc xử lý hợp lý sẽ ảnh hƣởng đến các thành phần môi trƣờng
- Nƣớc thải chăn nuôi chứa lƣợng lớn chất hữu cơ dễ bị phân hủy, nitơ,
photpho. Đây là nguồn dinh dƣỡng lớn cho cây trồng, nhƣng nếu sử dụng trực tiếp
vào đất quá mức cho phép, cây trồng khơng hấp thụ hết, sẽ tích tụ lại gây hiện
tƣợng bão hòa hay quá bão hòa chất dinh dƣỡng trong đất, làm chết cây, giảm sản
lƣợng cây trồng, tạo điều kiên cho sinh vật ƣa nitơ, photpho phát triển, hạn chế
chủng loại vi sinh vật khác gây mất cân bằng sinh thái trong đất. Trong các thức ăn
chăn nuôi công nghiệp thƣờng bổ sung chất kích thích tăng trƣởng (thành phần chủ
yếu là đồng và kẽm). Khi các chất này đƣợc thải ra cùng nƣớc thải chăn ni sẽ dần
tích tụ trong đất, ảnh hƣởng đến cây trồng, và ảnh hƣởng đến con ngƣời thông qua
chuỗi thức ăn.

5


- Khi nƣớc thải chăn nuôi không đƣợc xử lý hợp lý, hoặc thải trực tiếp vào
môi trƣờng nƣớc sẽ làm giảm lƣợng ơ xy hịa tan do cơ chế tự làm sạch nhờ vi sinh
vật hiếu khí, các vi sinh vật này sử dụng ô xy để phân hủy các hợp chất hữu cơ
trong nƣớc. Trong nƣớc thải chăn nuôi chứa hàm lƣợng chất dinh dƣỡng cao, lại
giàu nitơ, photpho nên dễ dàng tạo điều kiện cho tảo phát triển, gây ra hiện
tƣợng phú dƣỡng, gây ảnh hƣởng đến đời sống của sinh vật thủy sinh. Đồng
thời nƣớc cũng là môi trƣờng thuận lợi cho sự sinh sôi và phát triển các vi sinh

vật gây bệnh có trong nƣớc. Nếu các chất thải thấm xuống nƣớc ngầm sẽ gây ô
nhiễm nƣớc ngầm, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe của con ngƣời khi sử dụng
nguồn nƣớc bị ô nhiễm.
- Thành phần hóa học của chất thải chăn ni thay đổi một cách nhanh
chóng trong q trình lƣu trữ. Trong q trình lƣu trữ, một lƣợng lớn chất khí tạo
thành bởi quá trình hoạt động của vi sinh vật, tạo ra các khí có ảnh hƣởng rất lớn
đến sự sinh trƣởng, đề kháng của gia súc, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời,
tạo ra khí gây hiệu ứng nhà kính.
- Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời trên
nhiều khía cạnh: gây ơ nhiễm nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm, mơi trƣờng khí, mơi
trƣờng đất và các sản phẩm nơng nghiệp. Đây chính là ngun nhân gây ra nhiều
căn bệnh về hơ hấp, tiêu hố, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trứng
giun. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã cảnh báo: nếu khơng có biện pháp thu gom
và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hƣởng rất lớn đến sức khỏe
con ngƣời, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus
biến thể từ các dịch bệnh nhƣ lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể
lây lan nhanh chóng và có thể cƣớp đi sinh mạng của rất nhiều ngƣời.
- Việc kiểm sốt chất thải chăn ni là một nội dung cấp bách cần đƣợc các
cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cƣ bắt buộc quan tâm để: hạn chế ô
nhiễm môi trƣờng, bảo vệ sức khỏe của con ngƣời, cảnh quan khu dân cƣ cũng nhƣ
khơng kìm hãm sự phát triển của ngành [12].

6


1.4. Một số nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi
Ở

hâu

, các nƣớc nhƣ: Trung Quốc, Thái Lan,… là những nƣớc có

ngành chăn ni cơng nghiệp lớn trong khu vực nên rất quan tâm đến vấn đề xử
lý nƣớc thải chăn ni.
Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã tìm ra nhiều cơng nghệ xử lý nƣớc
thải thích hợp nhƣ kỹ thuật lọc yếm khí, kỹ thuật phân hủy yếm khí hai giai
đoạn, bể Biogas tự hoại
Hiện nay ở Trung Quốc các bể Biogas tự hoại đã sử dụng rộng rãi nhƣ
phần phụ trợ cho các hệ thống xử lý trung tâm. Bể Biogas là một phần không thể
thiếu trong các hộ gia đình chăn ni heo vừa và nhỏ ở các vùng nơng thơn, nó
vừa xử lý đƣợc nƣớc thải và giảm mùi hơi thối mà cịn tạo ra năng lƣợng để sử
dụng.
Trong lĩnh vực nghiên cứu xử lý nƣớc thải chăn ni heo tại Thái Lan thì
trƣờng đại học hiang Mai đã có nhiều đóng góp rất lớn. - HYPHI (hệ thống xử
lý tốc độ cao kết hợp với hệ thống chảy nút): hệ thống HYPHI gồm có thùng
lắng, bể chảy nút và bể U SB. Phân heo đƣợc tách làm 2 đƣờng, đƣờng thứ
nhất là chất lỏng có ít chất rắn tổng số, cịn đƣờng thứ hai là phần chất rắn với
nồng độ chất rắn tổng số cao, kỹ thuật này đã đƣợc xây dựng cho các trại heo
trung bình và lớn. Để xử lý nƣớc thải hiệu quả, sau bể biogas còn sử dụng tảo,
xây dựng hồ thực vật kết hợp nuôi cá để xử lý nƣớc thải chăn nuôi.
Ở Nga các nhà nghiên cứu cũng nghiên cứu xử lý nƣớc thải phân heo,
phân bò dƣới các điều kiện ƣa lạnh và ƣa nóng trong điều kiện khí hậu ở Nga.
Một số tác giả Úc cho rằng chiến lƣợc giải quyết vấn đề xử lý nƣớc thải
chăn nuôi heo là sử dụng kỹ thuật SBR (sequencing batch reactor). Ở Ý đối với
các loại nƣớc thải giàu Nitơ và Photpho nhƣ nƣớc thải chăn ni heo thì các
phƣơng pháp xử lý thông thƣờng không thể đạt đƣợc các tiêu chuẩn cho phép về
hàm lƣợng về Nitơ và Photpho trong nƣớc ra sau xử lý. Công nghệ xử lý nƣớc
thải chăn nuôi giàu chất hữu cơ ở Ý đƣa ra là SBR có thể giảm trên 97% nồng
độ O , Nitơ, Photpho. Nhận xét chung về công nghệ xử lý nƣớc thải giàu chất
7

hữu cơ sinh học trên thế giới là áp dụng tổng thể và đồng bộ các thành tựu kỹ
thuật lên men yếm khí, lên men hiếu khí và lên men thiếu khí, nhằm đáp ứng các
yêu cầu kinh tế xã hội và bảo vệ mơi trƣờng. Trên cơ sở đó có thể đề xuất ra
những giải pháp kỹ thuật phù hợp với từng điều kiện sản xuất cụ thể[4].
Ở Việt Nam, nƣớc thải chăn nuôi heo đƣợc coi là một trong những nguồn
nƣớc thải gây ô nhiễm nghiêm trọng. Việc mở rộng các khu dân cƣ xung quanh
các xí nghiệp chăn nuôi heo nếu không đƣợc giải quyết thỏa đáng sẽ gây ra ô
nhiễm môi trƣờng ảnh hƣởng đến sức khỏe cộng đồng và gây ra những vấn đề
mang tính chất xã hội phức tạp.
Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo đang đƣợc
quan tâm vì mục tiêu giải quyết vấn đề ơ nhiễm mơi trƣờng, đồng thời với việc
tạo ra năng lƣợng mới. Các nghiên cứu về xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo ở Việt
Nam đang tập trung vào hai hƣớng chính, hƣớng thứ nhất là sử dụng các thiết bị
yếm khí tốc độ thấp nhƣ bể lên men tạo khí Biogas kiểu Trung Quốc, Ấn độ,
Việt Nam, hoặc dùng các túi PE. Phƣơng hƣớng thứ nhất nhằm mục đích xây
dựng kỹ thuật xử lý yếm khí nƣớc thải chăn ni heo trong các hộ gia đình chăn
ni heo với số đầu heo khơng nhiều. Hƣớng thứ hai là xây dựng quy trình cơng
nghệ và thiết bị tƣơng đối hồn chỉnh, đồng bộ nhằm áp dụng trong các xí
nghiệp chăn ni mang tính chất công nghiệp, và xử lý nƣớc thải chăn nuôi tập
trung.
Trong các nghiên cứu về quy trình cơng nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi
heo công nghiệp đã đƣa ra một số kiến nghị sau:
Công nghệ xử lý nƣớc thải chăn ni cơng nghiệp có thể tiến hành nhƣ
sau: (1) xử lý cơ học: lắng 1; (2) xử lý sinh học: bắt đầu bằng sinh học kị khí
UASB, tiếp theo là sinh học hiếu khí (Aerotank hoặc hồ sinh học); (3) khử trùng
trƣớc khi thải ra ngồi mơi trƣờng.
Nhìn chung những nghiên cứu của chúng ta đã đi đúng hƣớng, tiếp cận
đƣợc công nghệ thế giới đang quan tâm nhiều. Tuy nhiên số lƣợng nghiên cứu

8


và chất lƣợng các nghiên cứu của chúng ta còn cần đƣợc nâng cao hơn, nhằm
nhanh chóng đƣợc áp dụng trong thực tế sản xuất[12].
1.5. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
1.5.1. Phương pháp xử lý cơ học
- Các cơng trình xử lý cơ học đƣợc áp dụng phổ biến gồm có: song chắn
rác, lƣới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hịa, bể khuấy trộn. Mỗi cơng trình
đƣợc áp dụng với từng đối tƣợng với nhiệm vụ cụ thể phù hợp.
- Ƣu điểm:
+ Đơn giản, dễ sử dụng, dễ quản lý
+ Chi phí thấp, các thiết bị dễ tìm kiếm
+ Hiệu quả xử lý sơ bộ tốt
- Nhƣợc điểm:
+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan
+ Không tạo đƣợc kết tủa để loại bỏ các chất rắn lơ lửng
1.5.2. Phương pháp xử lý hóa - lý
- Là q trình dùng hóa chất và bể phản ứng nhằm tách các chất rắn lơ
lửng, kim loại nặng và một số phần các chất hữu cơ có trong nƣớc thải để đáp ứng
hiệu quả xử lý cho các cơng đoạn tiếp theo. Gồm có các phƣơng pháp chính sau:
keo tụ, hấp thụ, hấp phụ, trao đổi ion, công nghệ màng.
- Ƣu điểm:
+ Tạo đƣợc kết tủa để loại bỏ các chất rắn lơ lửng
+ Loại bỏ đƣợc các tạp chất nhẹ hơn nƣớc
+ Đơn giản, dễ sử dụng
- Nhƣợc điểm
+ Chi phí mua hóa chất cao (đối với một số trƣờng hợp)
+ Không hiệu quả đối với chất rắn hịa tan

1.5.3. Phương pháp xử lý hố học
- Là phƣơng pháp sử dụng các chất có khả năng oxy hóa để khử các hợp
chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nƣớc thải và khử trùng nƣớc thải. Gồm có
phƣơng pháp trung hịa, khử trùng, ơ xy hóa và ơ xy hóa bậc cao.
9


- Ƣu điểm
+ Các hóa chất dễ tìm kiếm
+ Khơng gian xử lý nhỏ
+ Dễ sử dụng và dễ dàng cho việc quản lý
- Nhƣợc điểm
+ Chi phí khá cao
+ Có khả năng tạo ra các chất thải thứ cấp
1.5.4. Phương pháp xử lý sinh học
- Là phƣơng pháp dựa vào hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất
trong nƣớc thải nhƣ nitơ, photpho và các nguyên tố vi lƣợng làm nguồn dinh dƣỡng
để phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản, sản phẩm
cuối cùng là CO2 và nƣớc (hiếu khí); CH4 và CO2 (kị khí). Q trình này có thể
thực hiện ở trong điều kiện kị khí hoặc hiếu khí.
- Ƣu điểm
+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học
+ Nguồn ngun liệụ dễ tìm kiếm, có sẵn trong tự nhiên
+ Chi phí xử lý thấp
+ Thân thiện với môi trƣờng
- Nhƣợc điểm
+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, phụ thuộc vào ánh sáng,
nhiệt độ, độ PH, O, hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng, các chất đọc hại khác.
+ Chịu ảnh hƣởng bởi điều kiện thời tiết, vì vậy khó khăn trong việc vận hành.
+ Hiệu quả xử lý không hiệu quả cao nếu trong chất thải chứa nhiều thành

phần khác nhau.
+ Hạn chế khi thành phần của nƣớc đầu vào biến động trong một khoảngrộng.
+ Khá tốn diện tích.
+ Hạn chế đối với nƣớc thải có độc.

10


1.5.4.1. Phương pháp xử lý hiếu khí
- Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện có ơ xy.
Q trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn:
+ Ơ xy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 -> CO2 + H2O + H
+ Tổng hợp tế bào mới:
CxHyOz + O2 + NH3-> Tế bào vi khuẩn (C5H7O2N) + CO2 + H2O - H
+ Phân hủy nội bào :
C5H7O2N + O2->5CO2 + 2H2O + NH3 - H
ác phƣơng trình phản ứng đều có xúc tác enzim.
1.5.4.2. Phương pháp xử lý kỵ khí
- Sử dụng vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện yếm khí khơng hoặc
có lƣợng O2 hịa tan trong môi trƣờng rất thấp, để phân hủy các chất hữu cơ.
- Bốn giai đoạn xảy ra đồng thời trong q trình phân hủy kỵ khí :
+ Thủy phân: Trong giai đoạn này, dƣới tác dụng của enzyme do vi khuẩn
tiết ra, các phức chất và các chất không tan (nhƣ polysaccharide, protein, lipid)
chuyển hóa thành các phức chất đơn giản hơn hoặc chất hòa tan (nhƣ đƣờng, các
acid amin, acid béo).
+ Acid hóa: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất
hịa tan thành chất đơn giản nhƣ acid béo dễ bay hơi, rƣợu, acid lactic, methanol,
CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới.
+ Acetic hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn

acid hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới.
+ Methane hóa: Đây là giai đoạn cuối của q trình phân hủy kỵ khí. Acid
acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và
sinh khối mới [6].

11


1.6. Phƣơng pháp keo tụ tủa bông
1.6.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp keo tụ tủa bông
- Trong nƣớc thƣờng tồn tại rất nhiều dạng chất ô nhiễm nhƣ các chất hữu
cơ, chất rắn lơ lửng, cặn bẩn tồn tại ở các dạng khác nhau. ác phƣơng pháp xử lý
nƣớc thải đƣợc áp dụng cho xử lý ban đầu chỉ có thể xử lý các chất ơ nhiễm có kích
thƣớc lớn hoặc chất lắng chƣa xử lý triệt để. Cơng nghệ keo tụ tạo bơng có thể xử
lý đƣợc các chất ơ nhiễm ở dạng huyền phù với kích thƣớc rất nhỏ kết hợp với hóa
chất tạo kết dính giữa các hạt với nhau tạo thành bơng keo kích thƣớc lớn dễ dàng
xử lý.
- Keo tụ là hiện tƣợng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành
những tập hợp hạt có kích thƣớc và khối lƣợng đủ lớn để có thể lắng xuống do
trọng lực.
- Hiện tƣợng tạo bông và lắng xảy ra sau khi làm mất độ ổn định của hạt
keo, ở đó sự kết tụ và tạo bơng lớn đƣợc hình thành. Việc khuấy trộn là cần thiết
cho tạo bông. Sau khi tạo bông, tiến hành lắng lọc các bông keo tụ.
 Các chất thƣờng dùng để keo tụ
Các chất thƣờng dùng trong keo tụ tủa bông để loại bỏ các chất rắn lơ
lửng trong nƣớc thải là:
Phèn Al(SO4)nH2O (n = 13-18).
Sôđa kết hợp với phèn Na2CO3 + Al2(SO4)3
Sắt Sunphat FeSO4.7H2O.
Nƣớc vôi trong Ca(OH)2.

Natrialuninat Na2Al2O4
Sắt Clorua và sắt (III) sunphat FeSO4
Poly Aluminium Cloride ([Al2(OH)nCl6.nxH2Om) (PAC)
 Cấu tạo và tính chất hạt keo
- Hạt keo là các hạt có kích thƣớc rất nhỏ (lớn hơn nguyên tử và ion nhƣng
không thể thấy bằng mắt thƣờng) khoảng 0.001μm ≤ d ≤ 10μm.
- Hạt keo có cấu tạo rất phức tạp gồm:
12


+ Nhân keo: là tập hợp có thể bằng hàng trăm hoặc hàng ngàn tùy thuộc
vào độ phân tán, kích thƣớc nguyên tử hay phân tử.
+ Lớp hấp phụ: đƣợc tạo ra do nhân keo có khả năng hấp phụ mạnh và
hấp phụ chọn lọc những ion có trong thành phần nhân hạt keo.
+ Lớp khuyếch tán: tạo ra do các hạt keo còn hút những ion ngƣợc dấu ở
xa hơn.
- Khả năng lắng rất chậm (chuyển động Brown gây cản trở q trình lắng
do trọng lực)
- Đặc tính bề mặt (điện thế, ái lực..) là yếu tố quan trọng
-

ó xu hƣớng kết hợp với các chất môi trƣờng xung quanh (tỉ lệ diện tích

bề mặt: khối lƣợng cao hơn).
- Có xu hƣớng tăng điện tích.
- Đối với các hạt lơ lửng rất nhỏ và dạng keo có đƣờng kính 10-6-10-3 mm
thƣờng rất khó lắng lọc, để tách hiệu quả thƣờng sử dụng biện pháp keo tụ - tạo
bông trƣớc khi lắng lọc [5].


ơ chế của quá trình keo tụ tạo bơng

Q trình nén các điện tích kép: Q trình nồng độ cao của các ion trái
dấu cho vào đề giảm thế điện động zeta. Sự tạo bông nhờ trung hịa điện tích,
giảm thế điện động zeta làm cho lực hút mạnh hơn lực đẩy và tạo ra sự kết dính
của các hạt keo.
Q trình keo tụ do hấp phụ, trung hịa điện tích tạo ra điểm đẳng điện
zeta bằng 0: Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ chế
nén lớp điện tích kép nhƣng cơ chế hấp thụ mạnh hơn. Ví dụ, kết tủa
Al(OH)3 hoặc Fe(OH)3 lên bề mặt, làm giàu lớp điện tích kép trong sản phẩm
thủy phân mono hoặc dime. Hấp thụ ion trái dấu làm trung hịa điện tích, giảm
thế điện động zeta tạo ra khả năng kết dính giữa các hạt keo.
Quá trình keo tụ do hấp phụ tĩnh điện thành từng lớp các hạt keo đều tích
điện, nhờ lực tỉnh điện chúng có xu hƣớng kết hợp với nhau.

13


Quá trình keo tụ do hiện tƣợng bác cầu. ác polymer vô cơ hoặc hữu cơ
(không phải Al hoặc Fe) có thể ion hóa, nhờ cấu trúc mạch dài chúng tạo ra cầu
nối giữa các hạt keo. Điều cần lƣu ý ở đây là tính tốn đủ lƣợng tối ƣu để tránh
hiện tƣợng tái ổn định của hệ keo.
Quá trình keo tụ ngay trong quá trình lắng, hình thành các tinh thể
Al(OH)3, Fe(OH)3, các muối không tan, polyelectrolit.

ơ chế này khơng phụ

thuộc vào q trình tạo bơng, khơng có hiện tƣợng tái ổn định hệ keo. Khi lắng,
chúng hấp thụ cuốn theo các hạt keo khác, các cặn bẩn, các chất vơ cơ, hữu cơ
lơ lửng và hịa tan trong nƣớc.

Khi hệ keo trong nƣớc đã bị các chất keo tụ làm mất đi trạng thái ổn định
của nó tốc độ tạo bông keo quyết định bởi sự chuyển động tạo ra sự tiếp xúc
giữa các hạt keo với nhau nhờ sự khuếch tán và chuyển động có hƣớng. Khuếch
tán chỉ có tác dụng hình thành bơng keo nhỏ, để hình thành bơng keo có kích
thƣớc lớn phải có chuyển động định hƣớng của các hạt keo để chúng tiếp xúc
với nhau.
ƣới tác động của chuyển động nhiệt, ban đầu các hạt cặn có kích thƣớc
nhỏ va chạm và kết dính tạo thành hạt có kích thƣớc lớn cho đến khi chúng
khơng khơng cịn khả năng tham gia vào chuyển động nhiệt nữa. Lúc này tác
động khuấy trộn tham gia vào q trình tạo bơng cặn lớn hơn .
- Ƣu điểm
+ Đơn giản dễ sử dụng.
+ Rẻ tiền, nguyên vật liệu dễ tìm
+ Hiệu quả xử lí chất rắn lơ lửng cao.
- Nhƣợc điểm
+ Tạo ra bùn thải là kim loại.
+ Tốn kinh phí trong việc vận chuyển, chơn lấp khi đƣa bùn thải đi xử lý,
không hiệu quả với nồng độ kim loại cao [10].

14


1.6.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến keo tụ tủa bông
Keo tụ tủa bông bị ảnh hƣởng chủ yếu bởi pH và lƣợng chất keo tụ.
Ảnh hƣởng của pH đối với điện tích hạt keo nhơm hydroxit
Điện tích của hạt keo trong dung dịch nƣớc có quan hệ thành phần với ion
của nƣớc, đặc biệt là với nồng độ ion H+. Cho nên trị số pH đối với tính năng
mang điện của hạt keo có ảnh hƣởng rất lớn. Khi 5dƣơng.

ấu tạo của đám keo này do sự phân hủy của nhơm sunfat mà hình

thành.. Khi pH trong khoảng từ 7 – 8, hạt keo tồn tại ở trạng thái hydroxit trung
tính nên dễ dàng kết tủa nhất.
Ảnh hƣởng của pH đối với các chất hữu cơ trong nƣớc
Chất hữu cơ trong nƣớc nhƣ các thực vật bị thối rữa, khi pH thấp dung
dịch keo của acid humic mang điện âm. Lúc này, dễ dàng dùng chất keo tụ khử
đi. Khi pH cao, nó trở thành muối axit humic dễ tan. Vì thế mà hiệu quả khử
tƣơng đối kém.
Ảnh hƣởng của pH đối với tốc độ keo tụ dung dịch keo
Tốc độ keo tụ dung dịch keo có ảnh hƣởng đến điện thế điện động của nó.
Trị số điện thế điện động càng nhỏ, lực đẩy giữa các hạt càng yếu thì tốc độ keo
tụ của nó càng nhanh. Khi điện thế điện động bằng 0, nghĩa là đạt đến điểm
đẳng nhiệt, tốc độ keo tụ của nó lớn nhất. Dung dịch keo hình thành từ hợp chất
lƣỡng tính, điện thế điện động của nó và điểm đẳng điện chủ yếu quyết định bởi
trị số pH của nƣớc. Cho nên pH là nhân tố chủ yếu ảnh hƣởng đến tốc độ keo tụ.
Từ một số nguyên nhân trên, đối với một loại nƣớc cụ thể thì khơng có
phƣơng pháp tính tốn trị số pH tối ƣu mà chỉ xác định bằng thực nghiệm. Chất
lƣợng nƣớc khác nhau, trị số pH tối ƣu khác nhau. Nghĩa là cũng cùng một
nguồn nƣớc, các mùa khác nhau trị số pH tối ƣu cũng có thể thay đổi.
Khi dùng PAC làm chất keo tụ, trị số pH tối ƣu khoảng 7 - 8. Nói chung,
khi lƣợng chất keo tụ cho vào tƣơng đối ít, dung dịch keo tụ tự nhiên trong nƣớc
chủ yếu là dựa vào quá trình keo tụ bản thân nó mà tách ra. Nên dùng pH tƣơng
đối thấp là thích hợp vì khi này lƣợng điện tích dƣơng của dung dịch keo nhơm

15


hydroxit tƣơng đối lớn, rất có lợi để trung hịa điện tích âm của dung dịch keo tự
nhiên, giảm thấp điện thế điện động của nó. Khi lƣợng phèn cho vào tƣơng đối

nhiều, chủ yếu là làm cho dung dịch keo nhơm hydroxit hình thành chất keo tụ
càng tốt. Để khử đi vật huyền phù và dung dịch keo tự nhiên trong nƣớc, là dựa
vào tác dụng hấp phụ của dung dịch keo nhôm hydroxit, cho nên khi pH gần
bằng 8 là thích hợp nhất, vì nhơm hydroxit dễ kết tủa xuống.
Nếu độ kiềm của nƣớc nguồn quá thấp sẽ khơng đủ để khử tính acid do
chất keo tụ thủy phân sinh ra. Làm cho trị số pH của nƣớc sau khi cho phèn vào
quá thấp. Ta có thể dùng biện pháp cho kiềm vào để điều chỉnh trị số pH của
nƣớc. Kiềm cho vào có thể dung xút (NaOH), natricacbonat (Na2CO3) hay canxi
hydroxit.
Nồng độ (lƣợng) chất keo tụ
Quá trình keo tụ khơng phải là một loại phản ứng hóa học đơn thuần, nên
lƣợng phèn cho vào không thể căn cứ vào tính tốn để xác định. Tùy điều kiện
cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra lƣợng phèn tối ƣu
cho vào. Lƣợng phèn tối ƣu cho vào trong nƣớc thải chăn nuôi là khoảng 1,5
mg/l. Huyền phù trong nƣớc càng nhiều, lƣợng chất keo tụ cần thiết càng lớn.
ũng có thể chất hữu cơ trong nƣớc tƣơng đối ít mà lƣợng chất keo tụ vẫn cần
tƣơng đối nhiều [6].
1.6.3. Ứng dụng của phương pháp keo tụ tạo bông
- Xử lý các loại nƣớc thải:
+ Nƣớc thải chứa chất rắn lơ lửng cao.
+ Hợp chất nƣớc thải nhiều chất vơ cơ. Ví dụ: Rỉ rác, dệt nhuộm
+ Hợp chất nƣớc thải nhiều chất hữu cơ. Ví dụ: Giết mổ, thủy sản
+ Xử lý các hạt có kích thƣớc nhỏ hơn 10-4 mm.
+ Các chất thƣờng đƣợc đƣa vào để làm chất kết dính là phèn nhôm
(Al2(SO4)3), phèn sắt II ( FeSO4), phèn sắt III ( FeCl3).

16


1.7. Vai trị của phƣơng pháp ơ xy hóa trong quá trình xử lý nƣớc thải

1.7.1. Cơ sở lý thuyết
- Q trình oxy hóa là sử dụng các gốc hydroxyl (*OH). Nhƣ một chất ơ xy
hóa mạnh để phá hủy những hỗn hợp mà không thể là những chất oxy hóa nhƣ ơ xy
và clo truyền thống. Hiệu quả của hệ thống đƣợc thể hiện qua khi hằng số phản ứng
của những gốc hidroxyl với đa số những chất gây ônhiễm hữu cơ bậc cao. Hidroxyl
phản ứng với một triệu tới một tỉ chất ơ nhiễm và ơ xy hóa học nhanh chóng hơn
nhƣ ozon và nƣớc oxi già.
- Ozon là một chất ơ xy hóa có hoạt tính mạnh và có độ hịa tan trong nƣớc
lớn gấp 10 lần ô xy. Nó bền trong môi tƣờng axit hơn so với môi trƣờng bazơ.
Phƣơng pháp này thƣờng đƣợc sử dụng để xử lý nƣớc thải có chứa chất hữu cơ ở
dạng hịa tan và dạng keo nhờ khả năng ơ xy hóa rất cao, dễ dàng nhƣờng oxy
nguyên tử hoạt tính cho các chất hữu cơ. Ozon cịn sử dụng để làm sạch nƣớc
phenol, sản phẩm dầu mpr, hydrosunfua, các hợp chất của asen, chất hoạt động bề
mặt, xyanua, phẩm nhuộm, tiêu diệt các vi khuẩn.
- Độ hòa tan của ozon trong nƣớc phụ thuộc vào độ pH và hàm lƣợng chất
tan trong nƣớc thải. Với mơi trƣờng axit có muối trung tính sẽ làm tăng độ hịa tan
của ozon, ngƣợc lại trong môi trƣờng kiềm sẽ làm giảm độ hịa tan của ozon [7].


ơ chế của q trình ozon hóa.

Ozon tác dụng với các chất hữu cơ tan trong nƣớc chủ yếu theo 2 cơ chế sau
-

ơ chế 1: Ozon phản ứng trực tiếp với chất hữu cơ

Khi hòa tan ozon vào nƣớc sẽ bị phân hủy tạo thành các gốc có tính ơ xy
hóa mạnh (*OH). Chúng tác dụng với các hợp chất hữu cơ, tạo thành dạng ơ xy
hóa của chúng. Với phƣơng trình phản ứng:
O3 + 2RH ->HOH + O2 + R-R

Nhƣng phản ứng trực tiếp của ozon với các hợp chất hữu cơ có tính chọn
lọc, tức là ozon chỉ phản ứng với một số loại hợp chất hữu cơ nhất định. Sản
phẩm của các q trình ozon hóa trực tiếp các chất vịng thơm thƣờng là các axit

17


hữu cơ hoặc muối của chúng. Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy cơ chế này xảy ra
tƣơng đối chậm và chiếm ƣu thế ở khoảng pH thấp.
-

ơ chế 2: Ozon phản ứng với các chất thông qua các gốc tự do
O3 + HOH -> O2 + OH* + H+
OH* + RH -> H2O + R*

Khi sục ozon vào nƣớc, chất ô xy hóa thứ cấp là các gốc tự do *OH đƣợc
hình thành và sự có mặt của các gốc tự do này giúp hiệu quả oxy hóa đƣợc nâng
cao.Hoigné và các cộng sự (1977) đã nhận thấy, trong điều kiện axit, con đƣờng
ơ xy hóa trực tiếp bằng phân tử ozon là chủ yếu, trong khi đó điều kiện pH cao,
hoặc trong những điều kiện có tác nhân khác nhƣ H2O2, UV, chất xúc tác, tạo
điều kiện thuận lợi cho các gốc *OH, con đƣờng ơ xy hóa gián tiếp thông qua
gốc hydroxyl sẽ là chủ yếu và hiệu quả ơ xy hóa đƣợc nâng cao.

o đó, thay vì

sử dụng ozon một mình, nhiều cơng trình nghiên cứu đã theo hƣớng tìm kiếm
các tác nhân phối hợp với ozon hoặc chất xúc tác nhằm tạo ra gốc *OH để nâng
cao hiệu quả ơ xy hóa của ozon khi cần xử lý những hợp chất bền vững, khó
phân hủy ở trong nƣớc thải. Đó chính là q trình ơ xy hóa trên cơ sở của
ozon[3].

Phƣơng pháp ơ xy hóa bằng ozon trở thành ơ xy hóa bậc cao khi kết hợp
ozon và UV, hay kết hợp với H2O2.
1.7.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến ơ xy hóa bằng ozon
Ảnh hƣởng của pH: pH ảnh hƣởng đến hiệu suất hấp thụ ozon của nƣớc
thải chăn nuôi. Giá trị pH quá thấp hoặc q cao sẽ làm cho nƣớc thải chăn ni
có hiệu suất hấp thụ không hiệu quả. Giá trị pH thích hợp là khoảng pH từ 7 – 8,
cóthể tăng tốc độ tạo thành gốc *HO, tăng hiệu quả oxy hóa.
Ảnh hƣởng của nồng độ ozon: nồng độ ozon quá thấp sẽ khơng đử lƣợng
ozon hịa tan để tạo ra các gốc *HO để phản ứng oxy hóa xảy ra. Lƣợng ozon
quá cao sẽ tạo ra khí ozon dƣ với lƣợng lớn, khơng hiệu quả. Lƣợng khí vào
thích hợp để oxy hóa nƣớc thải chăn ni là 1,5 mg/l.

18


1.7.3. Ứng dụng của phương pháp ozon hóa
Xử lý nƣớc uống, nƣớc sinh hoạt cho gia đình: máy ozone làm kết tủa các
ion kim loại tồn dƣ trong nƣớc có hại cho sức khỏe nhƣ Fe, Mangan, thủy ngân,
chì, asen,... loại bỏ các vi trùng gây ra các bệnh đƣờng ruột, tụ cầu, kiết lị,
ecoli...Thực tế, hiện nay trên thế giới có trên 90% dây chuyền sản xuất nƣớc tinh
khiết ứng dụng công nghệ Ozone.
Ứng dụng để khử độc rau quả thực phẩm, thịt cá, tôm… tiêu diệt các vi
sinh vât, vi khuẩn khử dƣ lƣợng thuốc trừ sâu, dƣ lƣợng hoocmon kích thích
tăng trƣởng trên rau quả thực phẩm, thịt cá….
Sử dụng để bảo quản thịt, cá, hoa quả, thực phẩm đã chế biến trƣớc khi
đƣa vào kho đông lạnh, giúp thức ăn đƣợc bảo quản tƣơi hơn và lâu hơn.
Giúp khử trùng chai lọ, bình sữa của trẻ sơ sinh, đảm bảo vệ sinh tránh
các bệnh lây lan qua đƣờng tiêu hóa cho trẻ
Tạo nƣớc ngậm ozone khử trùng và rửa sạch sẽ bề mặt vết thƣơng: Dùng
cho các vận động viên hoặc ngƣời có vết thƣơng hở ngoài da, giúp sát trùng vết

thƣơng và mau lành da. Ngồi ra, nƣớc ozone dùng trong sinh hoạt cịn giúp tái
tạo nuôi dƣỡng làn da khỏe mạnh, làm sạch gầu và giảm ngứa đầu do gầu và
nấm hay mô hôi và bụi bẩn.
Khử hết các mùi hóa chất: Mùi clo trong nƣớc, mùi khói thuốc lá, khói xe,
mùi hóa chất hữu cơ lên mêm, mùi mồ hơi, hơi thở có mùi, mùi súc vật và mùi
tanh hải sản.
Khử màu: khử màu anh do nấm, rêu hoặc các vi sinh vật gây ra. Tẩy vết
bẩn trên quần áo, bát đĩa [9].

19


ƢƠNG II. MỤC TIÊU, NỘI UNG VÀ P ƢƠNG P

P

NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu chung
Sử dụng công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng phƣơng pháp đơn
giản, dễ vận hành, làm giảm tác động tiêu cực đến mơi trƣờng của nƣớc thải
chăn ni, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá đƣợc hiệu quả keo tụ tủa bông bằng PAC và ơ xy hóađể xử lý
nƣớc thải chăn ni.
- Đề xuất đƣợc dây chuyền xử lý nƣớc thải chăn nuôi đạt quy chuẩn môi
trƣờng xả thải.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá đặc tính ơ nhiễm của nƣớc thải chăn nuôi thông qua một số chỉ
số ô nhiễm.

- Nghiên cứu sử dụng keo tụ tủa bông bằng PAC để xử lý nƣớc thải chăn
ni.
- Nghiên cứu ơxy hóa bằng ozon để xử lý ô nhiễm trong nƣớc thải chăn
nuôi.
- Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nƣớc thải chăn nuôi đạt quy chuẩn
môi trƣờng xả thải.
2.3.

ơ sở lựa chọn phƣơng pháp
- Nƣớc thải chăn nuôi là loại nƣớc thải chứa nhiều các chất rắn lơ lửng với

kích thƣớc rất nhỏ, chất hữu cơ, đặc biệt là các vi sinh vật, nấm mốc, trứng giun sán
có thể gây bùng phát, lan truyền bệnh dịch, gây ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời,
ảnh hƣởng đến kinh tế, xã hội và môi trƣờng nghiêm trọng. Để loại bỏ các chất hữu
cơ, chất rắn lơ lửng trong nƣớc ta sử dụng phƣơng pháp keo tụ tủa bông, nhằm loại
bỏ các chất rắn lơ lửng, một phần nào đó các chất hữu cơ và các chất ô nhiễm khác,
giúp cho nƣớc trong hơn, dễ dàng để các chất ơ xy hóa xử lý các chất hữu cơ, nitơ,
20