Nghiên cứu xử lý dịch rỉ nước thải của bãi rác khánh sơn hòa khánh bằng bùn đỏ tân rai lâm đồng và oxy hóa nâng cao fenton

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ HƢỚNG DƢƠNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH RỈ NƢỚC THẢI
CỦA BÃI RÁC KHÁNH SƠN - HÒA KHÁNH
BẰNG BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG VÀ
OXY HÓA NÂNG CAO FENTON

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGUYỄN THỊ HƢỚNG DƢƠNG

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ DỊCH RỈ NƢỚC THẢI
CỦA BÃI RÁC KHÁNH SƠN - HÒA KHÁNH
BẰNG BÙN ĐỎ TÂN RAI LÂM ĐỒNG VÀ
OXY HĨA NÂNG CAO FENTON

Chun ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60.44.27

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Cẩm Nam

Đà Nẵng – Năm 2013


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn ký và ghi rõ họ tên

Nguyễn Thị Hƣớng Dƣơng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
1. Lý do chọn đề tài......................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 3
3. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................. 3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................. 3
5. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu ................................................................. 4
6. Ý Nghĩa thực tiễn và khoa học của đề tài………………………… ....... …...4
7. Kết cấu luận văn .......................................................................................... 5
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN .................................................................................. 6
1.1. TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN NƢỚC RỈ RÁC ........................................ 6
1.1.1 Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác trên thế giới .................................. 6
1.1.2. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác ở Việt Nam .................................. 8
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC ..................... 9
1.2.1. Công nghệ xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác trên thế giới............................................... 9
1.2.2. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác trong nƣớc .............................. 11
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ ...................................................................... 11

1.3.1. Các phƣơng pháp xử lý lý học trong xử lý nƣớc thải .......................... 11
1.3.2. Phƣơng pháp xử lý sinh học ................................................................ 12
1.3.3. Phƣơng pháp xử lý hoá học ................................................................. 13
1.3.4. Phƣơng pháp đông tụ và keo tụ............................................................ 14
1.3.5. Hấp phụ ............................................................................................... 16
1.3.6. Trao đổi ion ......................................................................................... 20
1.3.7. Phƣơng pháp điện hóa ......................................................................... 21
1.3.8. Phƣơng ohaps trung hịa ..................................................................... 21
1.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP OXY HĨA ................................................................ 22
1.4.1. Oxy hóa bằng hydro peoxit .................................................................. 22
1.4.2. Oxy hóa bằng ozon .............................................................................. 23
1.4.3. Các q trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes AOPs) ........................................................................................................... 23
1.4.4. Ozon + H2O2 ....................................................................................... 24


1.4.5. Ơxy hóa quang hóa .............................................................................. 24
1.4.6. Phản ứng Fenton.................................................................................. 25
1.4.7. Phản ứng Fenton sử dụng hệ Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng mặt trời .... 27
1.5. TỔNG QUAN VỀ BÃI RÁC KHÁNH SƠN .................................................. 27
1.5.1.Giới thiệu về bãi rác Khánh Sơn [11] ................................................... 30
1.5.2. Hộc rác độc hại.................................................................................... 31
1.5.3. Xử lý nƣớc rỉ ....................................................................................... 32
1.5.4. Trạm xử lý nƣớc rỉ rác ......................................................................... 33
1.5.5. Quy trình xử lý nƣớc rỉ rác .................................................................. 34
1.6. TỔNG QUAN VỀ BÙN ĐỎ .......................................................................... 36
1.6.1.Khái niệm bùn đỏ- bùn đỏ Lâm Đồng................................................... 36
1.6.2. Công nghệ Bayer ................................................................................. 37
1.6.3. Thành phần hóa học của bùn đỏ........................................................... 38
1.6.4. Phƣơng pháp xử lý bùn đỏ .................................................................. 39
1.6.5. Một só ứng dụng của bùn đỏ................................................................ 40

CHƢƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ................................................ 42
2.1. NGUYÊN LIỆU, DỤNG CỤ VÀ HOÁ CHẤT .............................................. 42
2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất ...................................................................... 42
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ............................................................ 42
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................... 44
2.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu .......................................................................... 44
2.2.2.. kỹ thuật lấy mẫu và vận chuyển mẫu theo TCVN 5999-1995… ........ .44
2.2.3.Phƣơng pháp chuẩn bị nguyên liệu và hóa chất ................................... 46
2.2.4. Phƣơng pháp đo quang ........................................................................ 46
2.2.5. Phƣơng pháp xác định COD ................................................................ 47
2.2.6. Phƣơng pháp xử lý bùn đỏ ................................................................... 49
2.2.7. Phƣơng pháp xử lý keo tụ và hấp phụ .................................................. 50
2.2.8.. Phƣơng pháp đánh giá hiệu quả xử lý ................................................. 53
2.2.9. Phƣơng pháp xử lý Fenton hệ FeIII(C2O4)33/H2O2/ánh sáng mặt trời.... 53
2.2.10.. Hiệu suất khử COD .......................................................................... 54
2.3. CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT Q TRÌNH KEO TỤ VÀ HẤP PHỤ
BÙN ĐỎ KHƠNG HOẠT HĨAVÀ BÙN ĐỎ HOẠT HĨA ................................. 55
2.3.1. Các thí nghiệm khảo sát quá trình keo tụ và hấp phụ của bùn đỏ khơng
hoạt hóa ........................................................................................................ 55


2.3.2. Các thí nghiệm khảo sát quá trình keo và hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa56
2.4. CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT Q TRÌNH CHIẾT SẮT TRONG BÙN
ĐỎ KHƠNG HOẠT HÓA BẰNG OXALAT/UV MẶT TRỜI ............................. 57
2.4.1. Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ đem chiết ................................. 57
2.4.2. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian chiết sắt có trong bùn đỏ ................. 57
2.5. CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT HỆ FeIII(C2O4)33-/H2O2/UV MẶT
TRỜI............................................................................................................. 58
2.5.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ H2O2 ................................................ 58
2.5.2. Khảo sát nồng độ FeIII(C2O4)33-............................................................ 58

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .......................................................... 59
3.1. QUÁ TRÌNH KEO TỤ VÀ HẤP PHỤ ........................................................... 59
3.1.1. Đƣờng chuẩn COD .............................................................................. 60
3.1.2. Khảo sát ảnh hƣởng của bùn đỏ không hoạt hóa .................................. 60
3.1.3. Khảo sát ảnh hƣởng của bùn đỏ hoạt hóa ............................................. 64
3.2. CHIẾT Fe(III) TRONG BÙN ĐỎ BẰNG OXALAT/UV MẶT TRỜI............ 69
3.2.1. Phƣơng trình đƣờng chuẩn phức sắt (III) ............................................. 69
3.2.2. Khảo sát ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ đem chiết ......................... 70
3.2.3. Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian chiết Fe3+có trong bùn đỏ ............... 71
3.3. XỬ LÝ FENTON QUANG HÓA FeIII(C2O4)33-/H2O2/ÁNH SÁNG MẶT
TRỜI ..................................................................................................................... 72
3.3.1. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ [H2O2]o ............................................ 72
3.3.2. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ FeIII(C2O4)33 đến hiệu suất xử lý
COD (%) ....................................................................................................... 74
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 79
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (BẢN SAO)
PHỤ LỤC.


DANH MỤC BẢNG

Số
hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

1.1.

Thành phần nƣớc rỉ rác tại một số quốc gia trên Châu Á

7

1.2.

Phƣơng pháp phổ huỳnh quang tia X-XRF

38

2.1

Các kỹ thuật chung để bão quản mẫu

45

2.2.

Pha dãy dung dịch chuẩn COD

47

3.1.

Thành phần nƣớc rỉ rác đầu vào của bãi rác Khánh Sơn

59

3.2.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ khơng hoạt hóa

60

3.3.

Ảnh hƣởng của thời gian keo tụ và hấp phụ của bùn đỏ khơng hoạt
hóa

62

3.4.

Ảnh hƣởng của pH của bùn đỏ khơng hoạt hóa

63

3.5.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ tối ƣu, thời gian khuấy tối ƣu,
pH tối ƣu

64

3.6.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ hoạt hóa

65

3.7.

Ảnh hƣởng của thời gian keo tụ và hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa

66

3.8.

Ảnh hƣởng của pH của bùn đỏ hoạt hóa

67

3.9.

Ảnh hƣởng của bùn đỏ hoạt hóa

68

3.10.

So sánh sự ảnh hƣởng của bùn đỏ khơng hoạt hóa và bùn đỏ hoạt
hóa

69

3.11.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ đem chiết

70

3.12.

Ảnh hƣởng của thời gian chiết Fe3+ có trong bùn

71

3.13.

Ảnh hƣởng của nồng độ [H2O2]o

73

3.14.

Kết quả ảnh hƣởng của nồng độ FeIII(C2O4)33đến hiệu suất xử lý
COD (%)

74


DANH MỤC SƠ ĐỒ

Số

Sơ đồ

hiệu

Trang

1.1.

Sơ đồ đƣờng ống dẫn

32

1.2.

Sơ đồ hệ thống xử lý nƣớc thải

35

1.3.

Phƣơng pháp Bayer

37

2.1.

Quy trình tiến hành lập đƣờng chuẩn COD

39

2.2.

Quy trình nghiên cứu xử lý bùn đỏ

40

2.3.

Qui trình phân tích mẫu

44


DANH MỤC HÌNH
Số hiệu

Tên hình vẽ

hình vẽ

Trang

1.1.

Sự thay đổi thế ξ theo khoảng cách từ bề mặt hạt keo

14

1.2.

Xây dựng đồ thị biễu diễn sự phụ thuộc Cf /q vào Cf

20

1.3.

Phun chế phẩm xử lý

30

1.4.

Ơ chơn lấp chất thải nguy hại

31

1.5.

Trạm bơm nƣớc rỉ rác

31

1.6.

Bể tự hoại

32

1.7.

Bể phản ứng và hố kỵ khí

33

1.8

Bể aeroten và hồ sinh

33

1.9.

36

1.11.

Bùn đỏ trong khu thải bùn đỏ sau khi thải khoảng 10 - 12
ngày đã đóng rắn tại khu thải bùn đỏ, nhà máy alumina
Tân Rai
Giản đồ nhiễu xạ tia X ( XRD ) của mẫu bùn đỏ Lâm
Đồng
Ống dẫn chất thải bùn đỏ từ việc rửa quặng bơ-xít

1.12.

Hồ chứa bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng

39

1.13.

Gạch gốm nung từ bùn đỏ

40

1.14.

Gạch bloc từ bùn đỏ

40

2.1.

Máy hút chân không

42

2.2.

Máy khuấy từ

43

2.3.

Bếp đun COD Hach DRB 200

43

2.4.

Máy đo UV-VIS

43

2.5.

Bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng

50

2.6.

Bùn đỏ đã đƣợc hoạt hóa

50

1.10.

38
39


2.7.

Dung dịch nƣớc rỉ rác đầu vào

50

2.8.

Nƣớc rỉ rác keo tụ và hấp phụ

50

2.9.

Chất rắn lơ lửng đã lọc

51

2.10.

Chất rắn hòa tan sau khi đã làm bay hơi hết nƣớc

52

2.5

Nƣớc rỉ rác đã lọc sau khi keo tụ và hấp phụ

43

3.1.

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ tuyến tính giữa COD và

60

mật độ quang
3.2.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ khơng hoạt hóa

61

3.3.

Ảnh hƣởng của thời gian keo tụ và hấp phụ của bùn đỏ

62

khơng hoạt hóa
3.4.

Ảnh hƣởng pH của bùn đỏ khơng hoạt hóa

63

3.5.

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ hoạt hóa

65

3.6.

Ảnh hƣởng thời gian keo tụ và hấp phụ bùn đỏ hoạt hóa

66

3.7.

Ảnh hƣởng pH của bùn đỏ hoạt hóa

68

3.8.

Nƣớc rỉ rác đã lọc sau khi keo tụ và hấp phụ

68

3.9.

Đồ thị đƣờng chuẩn đo quang màu phức sắt(III)

70

3.10

Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đỏ đem chiết

71

3.11.

Ảnh hƣởng của thời gian chiết Fe3+ có trong bùn đỏ

72

3.12.

Ảnh hƣởng của nồng độ [H2O2]o đến hiệu suất xử lý

73

COD(%)
3.13.
3.14.

Ảnh hƣởng của nồng độ [ FeIII(C2O4)33 ]ođến hiệu suất
xử lý COD (%)
Nƣớc rỉ rác đã xử lý bằng Fenton

75
76


-1-

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong những năm gần đây, nền kinh tế nƣớc ta đã và đang phát triển
nhanh chóng trên con đƣờng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Nhƣng bên cạnh
những thành quả đạt đƣợc mơi trƣờng của chúng ta đang xuống cấp nhanh
chóng do những chất thải độc hại từ các nhà máy, cơ sở dịch vụ, bãi rác...
chƣa qua xử lý hoặc xử lý không hiệu quả. Điều này đang đe dọa đến sức
khỏe cộng đồng và là thách thức lớn cho sự phát triển bền vững.
Một trong những chất gây ô nhiễm môi trƣờng, sức khỏe con ngƣời,
nguồn nƣớc cần đƣợc quan tâm hiện nay là bùn đỏ. Bùn đỏ - bã thải của quá
trình sản xuất nhôm từ quặng bauxite theo phƣơng pháp Bayer. Do tính kiềm
cao và lƣợng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng

nghiêm trọng nếu khơng quản lí tốt. Theo quy hoạch hiện nay về khai thác
bauxite tại Tây Nguyên thì đến năm 2015 mỗi năm chúng ta sẽ sản xuất
khoảng 7 triệu tấn alumin tƣơng ứng với việc thải ra môi trƣờng khoảng 10
triệu tấn bùn đỏ. Nếu tính đến năm 2025 thì con số này là 15 triệu tấn alumin
tƣơng đƣơng với 23 triệu tấn bùn đỏ thải ra.Theo đà phát triển nhƣ vậy, cứ sau
10 năm sẽ có 230 triệu tấn bùn đỏ đƣợc thải ra và sau 50 năm sẽ là 1,15 tỷ tấn
bùn đỏ tồn đọng ở Tây Ngun nếu khơng xử lý. Do đó việc khai thác bauxite
ở Tây nguyên, việc tồn chứa, xử lý bùn đỏ và ảnh hƣởng của nó đến các vấn
đề xã hội, mơi trƣờng đã và đang là vấn đề nóng trên khắp các diễn đàn chính
trị, xã hội cũng nhƣ khoa học công nghệ trong suốt hai năm qua [8].
Bùn đỏ khô là các hạt bụi mịn dễ phát tán vào khơng khí gây ơ nhiễm
mơi trƣờng gây ra các bệnh về mắt, da. Pha lỏng của bùn đỏ có tính kiềm gây
ăn mịn đối với vật liệu. Khi khơng đƣợc thu gom cách ly mơi trƣờng, nƣớc
này có thể thấm vào đất ảnh hƣởng đến cây trồng, xâm nhập vào mạch nƣớc


-2-

ngầm gây ô nhiễm nguồn nƣớc. Nƣớc thải từ bùn tiếp xúc với da gây tác hại
nhƣ ăn da, làm mất đi lớp nhờn làm khô ráp, loét mủ ở vết rách xƣớc trên da.
Bên cạnh những tác hại thì bùn đỏ có thể là nguyên liệu tiềm năng cho việc
chế tạo sản phẩm hấp phụ [7], [8]. Việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm,
vật liệu chế tạo từ bùn đỏ hết sức quan trọng và cấp bách hiện nay đáp ứng
đƣợc cả hai mục tiêu: Một là, giảm đƣợc lƣợng chất thải của quá trình khai
thác, chế biến bauxite; Hai là, tận dụng chất thải dƣ thừa của quá trình khai
thác, chế biến quặng tạo ra vật liệu có khả năng xử lý các ion kim loại nặng
và các chất độc hại khác trong môi trƣờng nƣớc.
Bãi rác Khánh Sơn chỉ cách khu dân cƣ chƣa đến 500m, nhƣng tình
trạng ơ nhiễm mơi trƣờng tại đây vẫn chƣa đƣợc xử lý triệt để, đặc biệt là ô
nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nguồn nƣớc rỉ rác thải ra ngoài chƣa đƣợc xử lý

mùi hôi thối triệt để. Nƣớc rỉ rác ở bãi rác ngày đêm cứ rò rỉ, chảy theo kênh
rạch ra bên ngồi gây ơ nhiễm mơi trƣờng và làm ảnh hƣởng đến đời sống
của khơng ít ngƣời dân vùng lân cận [9].
Vấn đề xử lý nƣớc rỉ thải từ các bãi rác là một trong những vấn đề quan
trọng và hết sức cần thiết, vì trong thành phần của nó có chứa nhiều ion kim
loại nặng, các chất vô cơ, hữu cơ gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng đến
sức khỏe cộng đồng, ảnh hƣởng đến mạch nƣớc ngầm. Vì vậy địi hỏi phải có
một phƣơng pháp hiệu quả để loại bỏ những độc tính này. Bùn đỏ là một chất
thải có hại mà tận dụng nó để chuyển đổi thành các sản phẩm hữu ích là một
trong những giải pháp đầy hứa hẹn. Việc lợi dụng tính kiềm của bùn đỏ để
dùng làm chất keo tụ hấp phụ các ion kim loại nặng có trong nƣớc thải và tận
dụng nguồn sắt lớn có trong bùn đỏ để chiết sắt (III) bằng axit oxalic /UV
ánh sáng mặt trời nhằm tạo hệ Fenton cải tiến với tác nhân FeIII(C2O4)33/H2O2/UV mặt trời [6], [14]. Sử dụng phƣơng pháp oxy hóa nâng cao Fenton
cải tiến để phân hủy, oxy hóa khơng chọn lựa mọi hợp chất hữu cơ dù là loại


-3-

khó phân hủy nhất, biến chúng thành những chất khơng độc hại nhƣ CO2,
H2O...[14], [17].
Với những lý do trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài: ″Nghiên cứu
xử lý dịch rỉ nƣớc thải của bãi rác Khánh Sơn – Hòa Khánh bằng bùn đỏ
Tân Rai Lâm Đồng và oxy hóa nâng cao Fenton″.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu phân hủy chất thải từ những chất độc hại có trong nƣớc rỉ
trƣớc khi thải ra ngồi mơi trƣờng bằng phƣơng pháp keo tụ và hấp thụ trên
bùn đỏ Tân Rai - Lâm Đồng và phƣơng pháp oxy hóa nâng cao Fenton cải
tiến (tác nhân FeIII(C2O4)33- /H2O2/UV mặt trời).
3. Đối tƣợng nghiên cứu
- Bùn đỏ Tân Rai Lâm Đồng;

- Các chất độc hại có trong nƣớc rỉ rác từ bãi rác Khánh Sơn−Hịa
Khánh−Đà Nẵng.
- Oxy hóa nâng cao Fenton.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
− Phƣơng pháp lấy mẫu.
− Phƣơng pháp chuẩn bị nguyên liệu và hóa chất.
− Phƣơng pháp xác định COD.
− Phƣơng pháp đo quang.
− Phƣơng pháp xử lý keo tụ và hấp phụ.
− Phƣơng pháp đánh giá hiệu quả xử lý.
− Phƣơng pháp xử lý Fenton hệ phức Fe(III)-Oxalat/H2O2/ánh sáng
mặt trời.
− Khảo sát quá trình keo tụ và hấp phụ của bùn đỏ khơng hoạt hóa và
bùn đỏ hoạt hóa với các yếu tố ảnh hƣởng bao gồm:
+ Ảnh hƣởng của khối lƣợng.


-4-

+ Ảnh hƣởng của thời gian keo tụ và hấp phụ.
+ Ảnh hƣởng của pH.
− Khảo sát quá trình chiết sắt trong bùn khơng hoạt hóa bằng
oxalat/UV mặt trời với các yếu ảnh hƣởng nhƣ:
+ Ảnh hƣởng của khối lƣợng bùn đem chiết.
+ Ảnh hƣởng của thời gian chiết sắt.
−Khảo sát hệ Fe III(C2O4)33-/H2O2/UV mặt trời khi xét các yếu tố:
+ Ảnh hƣởng của nồng độ H2O2
+ Ảnh hƣởng của nồng độ FeIII(C2O4)335. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu
Tổng quan tài liệu về:
− Thành phần nƣớc rỉ từ bãi rác thải.

− Công nghệ xử lý nƣớc rỉ rác thải.
− Các phƣơng pháp xử lý nƣớc rỉ rác thải.
− Các phƣơng pháp oxy hóa nâng cao.
− Tổng quan về bãi rác Khánh Sơn.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ trong việc keo tụ và hấp phụ, sự phân hủy
các hợp chất hữu cơ độc hại trong nƣớc rỉ rác nhằm tìm ra một giải pháp xử
lý dịch rỉ nƣớc thải từ bãi rác: đơn giản, rẻ tiền và hiệu quả.
Nghiên cứu tách sắt (III) từ bùn đỏ bằng axit oxalic/ UV ánh sáng mặt
trời, tận dụng nguồn sắt lớn có trong bùn đỏ, tạo hệ Fenton cải tiến
FeIII(C2O4)33-/H2O2/UV mặt trời để đƣa ra một phƣơng pháp xử lý dịch rỉ mới
hiệu suất cao.
- Nghiên cứu này đã khẳng định đƣợc ƣu thế của sự kết hợp giữa quá
trình keo tụ, hấp phụ và oxy hóa nâng cao Fenton cải tiến trong quá trình xử
lý nƣớc thải ô nhiễm, đặc biệt là tận dụng hiệu quả đƣợc nguồn năng lƣợng


-5-

mặt trời tự nhiên, góp phần giải quyết tình trạng năng lƣợng ngày càng cạn
kiệt hiện nay và tiết kiệm đƣợc rất nhiều chi phí xử lý.
So với các quá trình Fenton thơng thƣờng thì hệ Fenton cải tiến đã
đƣợc chứng minh có tốc độ xử lý nhanh, hiệu suất cao, chi phí thấp, pH
khơng vƣợt q axit do đó tiết kiệm đƣợc nhiều hóa chất.
7. Kết cấu luận văn
Ngồi phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, nội dung luận văn gồm 3
chƣơng nhƣ sau:
Chƣơng 1 - Tổng quan
Chƣơng 2 - Những nghiên cứu thực nghiệm
Chƣơng 3 - Kết quả và bàn luận

-6-

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN
1.1. TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN NƢỚC RỈ RÁC
1.1.1 Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác trên thế giới
Nƣớc rỉ rác từ các bãi chôn lấp (BCL) có thể đƣợc định nghĩa là chất
lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất
lơ lửng. Trong hầu hết các bãi chôn lấp nƣớc rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào
bãi chơn lấp từ các nguồn bên ngồi, nhƣ nƣớc mặt, nƣớc mƣa, nƣớc ngầm
và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải. Đặc tính của
chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số.
Mặc dù, mỗi quốc gia có quy trình vận hành bãi chơn lấp khác nhau,
nhƣng nhìn chung thành phần nƣớc rỉ rác chịu ảnh hƣởng bởi các yếu tố
chính nhƣ sau:
- Chất thải đƣợc đƣa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải
và tỷ trọng chất thải.
- Quy trình vận hành BCL, quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn
lấp.
- Thời gian vận hành bãi chơn lấp.
- Điều kiện khí hậu, độ ẩm và nhiệt độ khơng khí.
- Điều kiện quản lý chất thải.
Các yếu tố trên ảnh hƣởng rất nhiều đến đặc tính nƣớc rỉ rác, đặc biệt
là thời gian vận hành bãi chôn lấp. Yếu tố này sẽ quyết định đƣợc tính chất
nƣớc rỉ rác chẳng hạn nhƣ nƣớc rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu
cơ khó khơng có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa
nitơ sẽ thay đổi cấu trúc. Thành phần đặc trƣng của nƣớc rỉ rác ở một số

quốc gia trên Châu Á đƣợc trình bày cụ thể trong bảng 1.1.


-7-

Bảng 1.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên châu Á
Thái Lan
Thành Phần

Đơn vị

BCL

Hàn Quốc
Sukdowop

Sukdowop

pathumthani (ii) NRR 1 năm NRR 12 năm
pH

-

7,8 – 8,7

5,8

8,2

Độ dẫn điện

µS/cm

19.400 – 23.900

-

-

COD

mgO2/l

4.119 – 4.480

12.500

2.000

BOD5

mgO2/l

750 – 850

7.000

500

SS

mg/l

141 – 410

400

20

N-NH3

mg/l

1.764 – 2.128

200

1.800

Photpho tổng

mg/l

25 – 34

-

-

Cl-

mg/l

3.200 – 3.700

4.500

4.500

Zn

mg/l

0,873 – 1,267

-

-

Cd

mg/l

-

-

Pd

mg/l

0,09 – 0,330

-

-

Cu

mg/l

0,1 – 0,157

-

-

Cr

mg/l

0,495 – 0,657

-

-

Độ kiềm

mgCaCO3/l

-

2.000

10.000

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi
khu vực nhƣng nƣớc rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có
nồng độ COD, BOD5 cao (có thể lên đến hàng chục ngàn mgO2/l) đối với
nƣớc rỉ rác mới và nồng độ COD, BOD thấp đối với BCL cũ. Từ các số liệu
thống kê trên cho thấy, trong khi giá trị pH của nƣớc rỉ rác tăng theo thời
gian thì hầu hết nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc rỉ rác giảm dần theo
thời gian, ngoại trừ nồng độ NH3 trong NRR cũ rất cao (nồng độ trung bình


-8-

khoảng 1.800mg/l). Nồng độ các kim loại hầu nhƣ rất thấp, ngoại trừ nồng
độ sắt.
Khả năng phân hủy sinh học của nƣớc rỉ rác thay đổi theo thời gian. Dễ
phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi
vào giai đoạn hoạt động ổn định. Sự thay đổi này có thể đƣợc biểu thị qua tỷ
lệ BOD5/COD. Trong thời gian đầy tỷ lệ này có thể lên đến 80-90%, với tỷ
lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chất hữu cơ trong nƣớc rỉ rác dễ bị
phân hủy sinh học ,còn đối với các bãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này thƣờng rất thấp
nằm trong khoảng 0,05 – 0,2, tỷ lệ thấp nhƣ vậy do nƣớc rỉ rác cũ chứa
lignin, axit humic và axit fulvic là những chất khó phân hủy sinh học [16].
1.1.2. Tổng quan về thành phần nƣớc rỉ rác ở Việt Nam
Trong rác thải có một số thành phần rác thải có khả năng mang the

o

các hợp chất độc hại nhƣ các vật liệu sơn , pin thải , dầ u máy , các hóa chất ,
rác thải độc hại tro ng cơng nghiêp , thƣơng ma ̣i ... có thể mang theo các kim
loại nặng và cá c hơ ̣p thành phầ n hƣ̃u cơ đơ ̣c hại, khó phân hủy sinh học . Các
bãi chôn lấp chất thải rắn ở Việt Nam hiện nay đang phát sinh lƣợng nƣớc rỉ
rác lớn do độ ẩm t ự nhiên , nƣớc mƣa và các quá trình hóa sinh . Trong đó
chƣ́a các loa ̣i thành phầ n hƣ̃u cơ đô ̣c hại cao và khó phân hủy sinh học . Nế u
không đƣơ ̣c xƣ̉ lý tốt , nƣớc rỉ rác sẽ ngấ m vào nƣớc mă ̣t , gây ô nhiễm môi
trƣờng nghiêm tro ̣ng . Vấ n đề COD, màu là vấn đề khó nhấ t trong xƣ̉ lý nƣớc
rỉ rác. Hơn thế nƣ̃a nế u để lâu ngày chúng có thể dẫn đế n các hơ ̣p chất thành
phầ n hƣ̃u cơ cao phân tƣ̉ chƣ́a halogen là nhƣ̃ng chấ t đô ̣c nế u rơi vào nguồ n
nƣớc và đấ t .
Nƣớc rỉ rác chứa hàm lƣợng lớn các hợp chất khó phân hủy sinh học
nhƣ hydrocacbon đa vòng , hơ ̣p chấ t cơ – halogen, humic, phenol, các hợp
chất của phenol và chất hoạt động bề mặt …. Chính vì vậy, các phƣơng pháp
sinh học thông thƣờng xử lý cho hiệu quả rất thấp, tốc độ xử lý chậm.


-9-

Nƣớc rỉ rác phát sinh từ hoạt động của bãi chôn lấp là một trong những
nguồn gây ô nhiễm lớn nhất đến mơi trƣờng. Nó bốc mùi hơi nặng nề lan tỏa
nhiều kilomet, nƣớc rỉ rác có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm
nguồn nƣớc ngầm và dễ dàng gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt. Hơn nữa, lƣợng
nƣớc rỉ rác có khả năng gây ơ nhiễm nặng nề đến môi trƣờng sống vì nồng
độ các chất ô nhiễm có trong nƣớc rất cao và lƣu lƣợng đáng kể. Cũng nhƣ
nhiều loại nƣớc thải khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3,
SO4,...) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí,...) của

nƣớc rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trong những thông số quan
trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính tốn thiết kế các cơng trình đơn
vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều lƣợng hoá chất tối ƣu và xây dựng qui
trình vận hành thích hợp [2].
Nhìn chung ô nhiễm môi trƣờng do nƣớc rỉ rác đang là vấ n đề bƣ́c xúc
tại hầu hết các bãi rác không ch ỉ ở Đà Nẵng mà trên tồn quốc .
1.2. TỔNG QUAN VỀ CÁC CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC RỈ RÁC
1.2.1. Công nghệ xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác trên thế giới
Hê ̣ thố ng xƣ̉ lý nƣớc rác là tổ hơ ̣p các đơn vi ̣công nghê ̣ khác nhau của
các phƣơng pháp vi sinh , hóa học, hóa lý, cơ ho ̣c. Tuy nhiên, ở các nƣớc tiên
tiế n với trin
̀ h đô ̣ kỹ thuâ ̣t cao , thiế t bi ̣hiê ̣n đa ̣i , ln cải tiế n , nâng cao và
hồn thiện các hệ thống đang hoạt động cũng nhƣ các hệ thống mới xây
dƣ̣ng, nét đặc thù riêng về công nghệ xử lý là phổ biế n .
Tại Mỹ , các nhà công nghệ đã áp dụng các giải pháp công nghệ

khác

nhau nhƣ hòa trộn lẫn nƣớc rác với nguồn nƣớc thải sinh hoạt đƣợc thực hiện
khá phổ biến ở vùng tây bắ c nƣớc Mỹ ta ̣i các baĩ rác St. Johnson (Oregon),
Cedar (Washington).
Tại Nhật Bản công nghê ̣ xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác của hãng Tsukishima Kikai là
công nghê ̣ tách ion canxi , công nghê ̣ xƣ̉ lý vi sinh sƣ̉ du ̣ng các thiế t bi ̣ , tiế p


- 10 -

xúc sinh học , điã quay sinh ho ̣c , tấ m su ̣c khí , tách loại m uố i , sƣ̉ du ̣ng kỹ
thuâ ̣t thẩ m thấ u ngƣơ ̣c hoă ̣c điê ̣n thẩ m tić h , kỹ thuật ngƣng tụ và kết tủa (bố c
hơi chân không , kế t tinh thu hồ i muố i , ly tâm , sấ y bố c hơi ). Sử dụng biện

pháp keo tụ với sắt (III) clorua để t ách một phần chấ t hƣ̃u cơ , màu làm giảm
tải cho giai đoạn hấp phụ trên than hoạt tính ghép nối sau đó [10].
1.2.2. Tình hình nghiên cứu xử lý nƣớc rỉ rác trong nƣớc
Xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác ở Việt Nam mới đƣợc quan tâm từ khoảng thời gian
không quá 10 năm trở la ̣i đây , nên nhƣ̃ng nghiên cƣ́u về công nghê ̣ chƣa
nhiề u . Các hệ thống đƣợc xây dựng để xử lý nƣớc rỉ rác đƣợc hình thành chủ
yế u là tính bƣ́c xúc của xã hô ̣i ta ̣i điạ phƣơng nơi có baĩ chôn lấ p rác . Do tính
chấ t điạ phƣơng nên công nghê ̣ xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác cũng có tính đặc thù rất cao
đƣơ ̣c xác lâ ̣p bởi đơn vi ̣thƣ̣c hiê ̣n công nghê ̣

, năng lƣ̣c công nghê ̣ và điề u

kiê ̣n khả thi trong thƣ̣c hiê ̣n của điạ phƣơng đó .
Hiện nay, Việt Nam có 3 BCL chất thải rắn sinh hoạt hợp vệ sinh đang
hoạt động nhƣ BCL Nam Sơn, Phƣớc Hiệp số 2 và BCL Gị Cát. Mặc dù các
BCL đều có thiết kế hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác, hầu hết các BLC đã nhận rác
nhƣng hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác vẫn chƣa xây dựng. Đây chính là một trong
những nguyên nhân gây tồn đọng nƣớc rỉ rác gây ô nhiễm đến môi trƣờng.
Công suất xử lý của các hệ thống xử lý nƣớc rỉ rác này hầu nhƣ không xử lý
hết lƣợng nƣớc rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL. Do đó hầu hết các hồ
chứa nƣớc rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy và không thể
tiếp nhận nƣớc rỉ rác thêm nữa. Thậm chí cịn có trƣờng hợp phải sử dụng xe
bồn để chở nƣớc rỉ rác sang nơi khác xử lý (BCL Gị Cát) hoặc có nơi phải
xây dựng thêm hồ chứa nƣớc rỉ rác để giải quyết tình hình ứ đọng nƣớc rỉ
rác. Việc vận hành BCL chƣa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL,
và sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trƣợt đất, hệ thống ống thu nƣớc rỉ
rác bị nghẹt,…) đã làm thành phần nƣớc rỉ rác thay đổi rất lớn gây ảnh
hƣởng đến hiệu quả xử lý nƣớc rỉ rác.

- 11 -

- Trạm xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội đƣợc
xây dƣ̣ng tƣ̀ năm 2000 với sƣ̣ kế t hơ ̣p của tuyể n nổ i và xƣ̉ lý sinh ho ̣c .
- Trạm xử lý do xí nghiệp điện lạnh và môi trƣờng

– Công ty Cơ khí

Thủy sản tiế n hành với mu ̣c đić h xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác khẩn cấp cho bãi chôn lấp
chấ t thải Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội. Với cơng nghê ̣ này , đã tâ ̣n du ̣ng hê ̣
thố ng hồ sinh ho ̣c để giảm tải , nƣớc rác sau khi qua khỏi hê ̣ thố ng hồ sinh
học nồng độ ch ất thải giảm đáng kể COD là 300-1200mg/l, hàm lƣợ ng BOD
trong nƣớc thấ p BOD là 30-350mg/l tùy theo điề u kiê ̣n của thời tiế t và lƣơ ̣ng
nƣớc rác đƣơ ̣c bơm ra . Ngồi ra cịn xử lý nitơ . Tuy nhiên , nồ ng đô ̣ COD
vẫn cao hơn tiêu chuẩ n thải và phải pha loañ g trƣớc khi xả ra ngoài .
- Trạm xử lý nƣớc rỉ rác tại bãi chôn lấp Phƣớc Hiệp tiế n hành bắ t đầ u
vâ ̣n hành tƣ̀ năm 2006 bao gồ m các cơ ng đoạn chính là xử lý nitơ , xử lý
COD, xƣ̉ lý nƣớc rỉ rác sau khi qua hồ sinh ho ̣c .
- Trạm xử lý nƣớc rác tại bãi chơn lấp Gị Cát - Tp. Hờ Chí Minh bắ t đầ u
vâ ̣n hành tƣ̀ năm 2001 cho đế n nay đã có 03 loại hình công nghệ xử lý khác
nhau đƣơ ̣c áp du ̣ng là phƣơng pháp xƣ̉ lý bằ ng màng lo ̣c , phƣơng pháp xƣ̉ lý
sinh ho ̣c và phƣơng pháp sinh ho ̣c kế t hơ ̣p lo ̣c màng [10].
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ
1.3.1. Các phƣơng pháp xử lý lý học trong xử lý nƣớc thải
Trong nƣớc thải thƣờng chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng. Để
tách các chất này ra khỏi nƣớc thải. Thƣờng sử dụng các phƣơng pháp cơ
học nhƣ lọc qua song chắn rác hoặc lƣới chắn rác, lắng dƣới tác dụng của
trọng lực hoặc lực li tâm và lọc. Tùy theo kích thƣớc, tính chất lý hóa, nồng
độ chất lơ lửng, lƣu lƣợng nƣớc thải và mức độ cần làm sạch mà lựa chọn
cơng nghệ xử lý thích hợp.

a) Song chắn rác trong hệ thống xử lý nước thải
Nƣớc thải dẫn vào hệ thống xử lý nƣớc thải trƣớc hết phải qua song
chắn rác. Tại đây các thành phần có kích thƣớc lớn (rác) nhƣ giẻ, rác, vỏ đồ


- 12 -

hộp, rác cây, bao nilon… đƣợc giữ lại. Nhờ đó tránh làm tắc bơm, đƣờng
ống hoặc kênh dẫn. Đây là bƣớc quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và điều
kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ thống xử lý nƣớc thải. Tùy theo kích thƣớc
khe hở, song chắn rác đƣợc phân thành loại thơ, trung bình và mịn [4].
b) Lắng cát trong hệ thống xử lý nước thải
Bể lắng cát đƣợc thiết kế để tách các hạt sỏi và các tạp chất vơ cơ khơng
tan có thƣớc từ 0,2mm đến 2mm ra khỏi nƣớc thải tránh tắc đƣờng ống dẫn
và tránh ảnh hƣởng đến các cơng trình sinh học phía sau. Bể lắng cát có thể
phân thành 2 loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng. Ngoài ra để tăng hiệu quả
lắng cát, bể lắng cát thổi khí cũng đƣợc sử dụng rộng rãi [4].
1.3.2. Phƣơng pháp xử lý sinh học
Nguyên lý của phƣơng pháp này là dựa vào hoạt động sống của các
loài vi sinh vật sử dụng các chất có trong nƣớc thải nhƣ photpho, nitơ và các
phá huỷ các mạch phân tử của các chất hữu cơ có mạch cabon lớn thành các
phân tử có mạch cacbon đơn giản hơn nhiều và sản phẩm cuối cùng là CO2
(hiếu khí), CH4 + CO2 (kỵ khí). Vậy phƣơng pháp này xử lý đồng thời BOD
và N- NH4+, P [4].
a) Phương pháp sinh học kỵ khí trong xử lý nước thải
Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức
tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên
phƣơng trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn nhƣ
sau:
Vi sinh vật

Chất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mới.
Một cách tổng quát quá trình kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Thủy phân cắt mạch các hợp chất hữu cơ cao phân tử.
Giai đoạn 2: Axit hóa


- 13 -

Giai đoạn 3: Este hóa
Giai đoạn 4: Qúa trình kỵ khí xử lý nƣớc thải metan hóa
b) Phương pháp sinh học hiếu khí trong xử lý nước thải
Các quá trình xử lý sinh học bằng phƣơng pháp hiếu khí trong bể xử lý
nƣớc thải có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công
trình xử lý nhân tạo, ngƣời ta tạo điều kiện tối ƣu cho quá trình oxy hóa sinh
hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều.
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 ơ 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.
1.3.3. Phƣơng pháp xử lý hố học
Phƣơng pháp hoá học sử dụng các phản ứng hoá học để xử lý nƣớc
thải. Các cơng trình xử lý hố học thƣờng kết hợp với các công trình xử lý lý


- 14 -

học. Nhờ các phản ứng hoá học mà các chất lơ lửng có khả năng kiên kết với
nhau tạo ra các bông cặn lớn và lắng xuống đáy [2].
- Ƣu điểm:
+ Ngun liệu các hố chất thơng dụng, có sẵn trên thị trƣờng.
+ Dễ sử dụng và quản lý.
+ Khơng gian xử lý nhỏ.
- Nhƣợc điểm:
+ Chi phí hố chất cao.
+ Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp.
1.3.4. Phƣơng pháp đông tụ và keo tụ
Quá trình lắng chỉ có thể tách đƣợc các hạt rắn huyền phù nhƣng không
thể tách đƣợc các chất nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những
hạt rắn có kích thƣớt q nhỏ. Để tách các hạt rắn đó hiệu quả bằng phƣơng
pháp lắng, cần tăng kích thƣớt của chúng nhờ sự tác động tƣơng hỗ giữa các
hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của
chúng. Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lƣợng đòi hỏi trƣớc hết cần
trung hịa điện tích của chúng, tiếp theo là liên kết chúng với nhau. Q trình
trung hịa điện tích thƣờng đƣợc gọi là q trình đơng tụ, cịn q trình tạo
thành các bơng lớn hơn từ những hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ [5].
Hiện tƣợng 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 trong một thời gian đủ ngắn. Phƣơng pháp keo tụ để
xử lý nƣớc rỉ rác là phƣơng pháp tách loại chất gây ô nhiễm ra khỏi nƣớc dựa
trên hiện tƣợng keo tụ.
Về nguyên tắc, do có độ phân tán lớn, diện tích bề mặt riêng lớn nên
các hạt keo có xu hƣớng hút nhau nhờ các lực bề mặt. Song, do các hạt keo
cùng loại tích điện cùng dấu đặc trƣng bằng thế zeta (ξ) nên các hạt keo luôn


- 15 -

đẩy nhau bởi lực đẩy tĩnh điện, ngăn chúng hút nhau tạo hạt lớn hơn và lắng
xuống. Nhƣ vậy thế ξ càng lớn hệ keo càng bền (khó kết tủa), thế ξ càng nhỏ
hạt keo càng dễ bị keo tụ, trong trƣờng hợp lý tƣởng khi ξ bằng 0 thì hạt
khơng tích điện và dễ dàng hút nhau bởi lực bề mặt tạo hạt lớn hơn có thể
lắng đƣợc. Đó là cơ sở của phƣơng pháp keo tụ [5].

Lớp ion nghịch

Hạt nhân

φ
Thế nhiệt động φo

Lớp ion nghịch

Thế zeta, ξ
Lớp điện kép
X
Lớp ion quyết định
dấu hay lớp hấp phụ

Hình 1.1. Sự thay đổi thế ξ theo khoảng cách từ bề mặt hạt keo [5]

Để thực hiện keo tụ hệ keo, có thể sử dụng các cách:
Phá tính bền của hệ keo do lực đẩy tĩnh điện bằng cách thu hẹp lớp điện
kép tới thế ξ = 0, điều này đƣợc thực hiện khi cho hạt keo hấp phụ đủ điện
tích tạo điều kiện để cho hạt keo va chạm với các bơng kết tủa của chính chất
keo tụ nhờ hiện tƣợng hấp phụ, bám dính (hiệu ứng quét).
Dùng những chất cao phân tử - chất trợ keo tụ - để “khâu” (hấp phụ) các
hạt keo nhỏ lại với nhau tạo hạt có kích thƣớc lớn (bơng cặn) dễ lắng.
Hỗn hợp phân tán nhỏ đƣợc loại ra khỏi nƣớc bằng phƣơng pháp đông
tụ. Đông tụ là phƣơng pháp xử lý nƣớc bằng tác chất nhằm hình thành các
phân tử lớn từ các phân tử nhỏ. Phần tử các chất đục mang điện tích âm. Việc