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 TRƯỜNG

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

Chủ nhiệm đề tài: ThS. TRỊNH DIỆP PHƯƠNG DANH

Bình Dương, 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 CƠNG 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 tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................2
4.1. Đối tượng....................................................................................................2
4.2. Phạm vi ..................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................3
1.1. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước..........................3
1.1.1. Ngồi nước..........................................................................................3
1.1.2. Trong nước..........................................................................................4
1.2. Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải ................................................. 5
1.2.1. Công nghệ xử lý lý học (Lương 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 phương pháp hóa lý ................................................................ 13
1.3.1. Trung hịa nước thải (Nguyễn Hữu Phú, 2003) ............................... 13
1.3.2. Phương pháp tuyển nổi..................................................................... 17
1.3.3. Phương pháp hấp phụ (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2009) ........... 18
1.3.4. Phương pháp trao đổi ion (Nguyễn Hữu Phú, 2003) ......................... 19

1.3.5. Phương pháp keo tụ tạo bông........................................................... 20
CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 25
2.1. Nội dung nghiên cứu .............................................................................. 25
2.1.1. Chế tạo và hướng dẫn vận hành mơ hình Keo tụ tạo bơng .............. 25
2.1.2. Thí nghiệm và khảo sát xác định pH tối ưu ..................................... 25
2.1.3. Xác định hiệu quả xử lý nước thải theo nồng độ tối ưu.................... 25
2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................ 25
2.2.1. Thu thập thông tin, số liệu ............................................................... 25
2.2.2. Phương 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
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN............................27
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 ưu của một số nước thải công
nghiệp dệt nhuộm và xi mạ ..............................................................................37


3.3.1. Hiệu quả xử lý với nước thải dệt nhuộm ..........................................37
3.3.2. Hiệu quả xử lý với nước thải xi mạ ..................................................41
3.4. Xác định hiệu quả xử lý nước thải theo nồng độ tối ưu với nước thải dệt
nhuộm ..............................................................................................................47
3.4.1. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm .....................................47

3.4.2. Xác định loại PAC phù hợp với nước thải nghiên cứu .....................48
3.4.3. Xác định pH tối ưu của PAC nghiên cứu..........................................49
3.4.4. Xác định liều lượng PAC tối ưu ........................................................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


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 thường sử dụng trong q trình trung hịa. 15
Bảng 4. Các hóa chất thường sử dụng để trung hịa nước thải...............................17
Bảng 6. Các mức tốc độ và thời gian khuấy .........................................................34
Bảng 7. Kết quả xác định thời gian khuấy tối ưu ..................................................34
Bảng 8. Số lần thí nghiệm và thời gian khuấy.......................................................35
Bảng 9. Kết quả xác định tốc độ khuấy tối ưu.......................................................35
Bảng 10. Các mức thời gian lắng cần nghiên cứu .................................................36
Bảng 11. Kết quả xác định thời gian lắng tối ưu ...................................................36
Bảng 12. Kết quả phân tích mẫu nước thải nghiên cứu..........................................37
Bảng 13. Kết quả xác định loại phèn phù hợp cho nước thải thí nghiệm...............37
Bảng 14. Xác định pH tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn .................................38
Bảng 15. Xác định lượng phèn tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn.....................39
Bảng 16. Đánh giá hiệu quả xử lý mẫu nước thải tại điều kiện tối ưu ..................40
Bảng 17. Các thông số đầu vào của mẫu nước .....................................................41

Bảng 18. Thí nghiệm xác định loại phèn tối ưu ....................................................41
Bảng 19. Lượng hố chất cho vào Lần thí nghiệm nước thải khi xác định loại phèn
tối ưu ..................................................................................................................... 42
Bảng 20. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD ....................................42
Bảng 21. Thí nghiệm xác định pH tối ưu ..............................................................43
Bảng 22. Lượng hoá chất và kết quả khi xác định pH tối ưu ................................44
Bảng 23. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định pH tối ưu 44
Bảng 24. Tiến hành xác định lượng phèn tối ưu....................................................46
Bảng 25. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định lượng phèn
tối ưu ..................................................................................................................... 46
Bảng 26. Kết quả phân tích các thơng số đầu vào của mẫu nước 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 nước thải nghiên cứu. . 48
Bảng 29. Kết quả xác định pH tối ưu.....................................................................49
Bảng 30. Liều lượng PAC tối ưu............................................................................50


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 bông 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 ưu dựa vào T %, COD và độ màu.......................39
Hình 11. Đồ thị xác định lượng phèn tối ưu 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 ưu ............................... 43
Hình 14. Hiệu quả xử lý COD khi xác định pH tối ưu ......................................... 45
Hình 15. Hiệu quả xử lý COD khi xác định lượng phèn tối ưu..............................47


CÁC CHỮ VIẾT TẮT

KCN-CCN

BOD

: Nhu cầu oxi sinh học

COD
ĐHDLH
P
SS
V/p

: Nhu cầu oxi hóa học
: Đại học Dân lập Hải Phịng
: Chất rắn lơ lửng
: Vịng/phút

VSV
: Vi sinh vật
: Khu cơng nghiệp - Cụm công nghiệp


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

Đơn vị: Khoa Tài nguyên Mơi trường

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 Phương Danh
- Đơn vị chủ trì: Khoa Tài Ngun Mơi trường
- 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 nước 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 trường 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 ưu của nước thải dệt nhuộm và xi mạ, phục vụ công tác giảng dạy cho sinh viên
chuyên ngành Môi trường tại Trường Đại học Thủ Dầu Một và phục vụ công tác nghiên
cứu chuyển giao công nghệ của Khoa KHTN trường Đại Học Thủ Dầu Một.
4. Sản phẩm: Báo cáo tổng hợp
5. Hiệu quả, phương 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)BÌNH
TS. NGUYỄN
THANH

(chữDIỆP
ký, họPHƯƠNG
và tên) DANH
ThS. TRỊNH


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Sự phát triển không ngừng về số lượng các KCN-CCN giải quyết được bài toán về
phát triển kinh tế, giải quyết việc làm, hỗ trợ đắc lực phát triển các thế mạnh của từng
địa phương... nhưng lại phát sinh nhiều vấn đề nan giải về môi trường. Theo báo cáo
của Bộ Tài nguyên và Môi trường, trong số 179 KCN đang hoạt động thì chỉ có 143
KCN đang vận hành hoặc đang xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung. Ước tính
số lượng nước thải phát sinh từ 179 KCN này là 622.773m 3/ngày.đêm, trong đó các hệ
thống xử lý nước thải tập trung chỉ xử lý được khoảng 362.450m 3/ngày.đêm, đạt
khoảng 58% tổng lượng nước thải. Như vậy, trung bình mỗi ngày có tới 240.000m 3
nước thải từ các KCN được xả thẳng ra môi trường chưa qua xử lý, gây ô nhiễm môi
trường trầm trọng, đặc biệt là tại các khu vực gần KCN.
Trong và ngồi nước có nhiều công nghệ để xử lý nước thải, một trong những mơ
hình có lợi ích tốt trong việc xử lý nước dệt nhuộm là mơ hình Keo tụ tạo bơng, có
nhiều khả năng như khử độ đục, độ màu của nước cấp, khử độ đục, độ màu, COD,
BOD5, SS của nhiều loại nước thải. Nên việc nghiên cứu, áp dụng mô hình keo tụ tạo
bơng để xử lý nước thải tại phịng thí nghiệm là rất cần thiết.
Bình Dương 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 trước mắt thì vấn đề
ơ nhiễm từ các ngành công nghiệp đang là vấn đề khó khăn cho các xí nghiệp c ng như
xã hội. Trong nước thải này thường có hàm lượng pH trung bình từ 9 - 13, hàm lượng
COD, BOD5, COD, SS, độ màu rất cao hơn nữa nước còn chứa cả kim loại nặng. Để
giải quyết vấn đề ô nhiễm, các nhà máy, xí nghiệp cần phải có hệ thống xử lý nước thải

trước khi thải ra môi trường. 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 phương pháp c ng như thiết bị để xử lý các loại nước thải
công nghiệp như hóa lý, hóa học, sinh học hiếu khí, sinh học k khí,. Việc tìm ra các
phương pháp và hóa chất tối ưu để xử lý cho từng loại nước thải là điều vô cùng quan
trọng đối với các nhà nghiên cứu. Với những thiết bị khuấy trộn đơn giản như máy
Jartest người ta có thể sử dụng để xử lý một số loại nước 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 nước 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 ưu để áp dụng vào thực tế. Khơng những thế
ta có thể so sanh đưa mối tương quan giữa mơ hình và hệ thống xử lý trong thực tế.
Vì thế đề tài “Chế tạo mơ hình keo tụ tạo bông ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp”
1


là rất cần thiết. Nhằm tìm hiểu các thơng số vận hành tối ưu của mơ hình Keo tụ tạo
bơng. Tiến hành thí nghiệm tìm ra giải pháp tối ưu nhất để xử lý nước thải bằng một số
loại chất keo tụ khác nhau, đồng thời nghiên cứu nhằm giảm tối đa nồng độ các chất ô
nhiễm trước 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 ưu.
+ Xác định hiệu quả xử lý nước thải theo nồng độ tối ưu.

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 nước.
Kế thừa các tài liệu, số liệu, các đề tài, dự án nghiên cứu khoa học công nghệ có liên
quan...
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng
Tập trung nghiên cứu mơ hình Keo tụ tạo bông trên hai loại nước thải dệt nhuộm
và xi mạ.
4.2. Phạm vi
Phạm vi nghiên cứu là nước thải công nghiệp dệt nhuộm và xi mạ.

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.1. Ngoài nước
Smith et.al. (năm 1975) đã sử dụng chất keo tụ Al 2(SO4)3 để xử lý nước thải cơng đoạn
trước tẩy của q trình dệt nhuộm. Lượng phèn sử dụng là 70-100mg/l, hiệu quả xử lý đạt
được đối với SS là 95% và BOD5 là 38% (Bùi Thị Vụ, 2012).
Knocke et.al. (năm 1986) đã xử lý màu nước thải cơng đoạn tẩy của q trình dệt nhuộm
bằng phèn sắt FeCl3 và FeSO4. Khi sử dụng 300mg/l FeCl 3 thì hiệu quả xử lý màu là 9599%. 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 nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phèn nhơm, phèn sắt và sử
dụng thêm chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng lượng phèn 1g/l
thì hiệu quả loại b màu đạt được nh hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất trợ lắng thì màu

của nước thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu quả xử lý tăng khi tăng lượng chất trợ
lắng. Ngoài ra, hiệu quả keo tụ còn 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 nước thải của
ngành công nghiệp dệt may, tỷ lệ loại b , theo thử nghiệm tối ưu hóa tốt nhất là 93,12,
99,06 và 99,29% đối với COD, màu sắc, và độ đục, độ tương ứng, sử dụng chất kết tủa
nhôm sulfate, và 94,81, 99,17 và 99,65% đối với COD, màu và độ đục, độ tương 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 nước 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 nước 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 lượng từ 10 đến 17 mg/L.
Theo Xiao Yao (2012) Đã thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại các khu vực ngồi mạng
lưới cấp thốt nước, mơ hình sau khi thiết kế dễ dàng láp ráp với chi phí vật liệu rẻ và
phương pháp đơn giản dễ thực hiện. Nhưng hạn chế về thời gian và hóa chất nên thất bại
trong phương pháp xử lý Nito và BOD7. Do mơ hình sử phương pháp xử lý bằng sinh
học nên sẽ tốn nhiều thời gian xử lý không khả quan khi áp dụng thực tế. [15] 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 dương) và một cực âm khí
duy nhất để chạy mơ hình xử lý nước thải tạo ra điện nhằm giảm chi phí xử lý nước thải


và đạt hiệu quả xử lý loại b 80% COD của nước thải. Nhưng do với nhược điểm dòng
chảy phải liên tục mới hoạt động được hệ thống như vậy thì khơng thể áp dụng mơ hình
xử lý này trong phịng thí nghiệm được. [16]
Civelekoqlu G1, Yiqit NO, Diamadopoulos E, Kitis M (2009) Đã thiết kế mơ hình ước
tính loại b carbon hữu cơ bằng cách sử dụng sự tương quan của nước triều dâng và các

thông số nước thải tại các nhà máy xử lý nước 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.
Nhưng đây chỉ là mơ hình dự đốn trên lý thuyết khơng được 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 được hiệu suất xử lý cao nhưng 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 nước
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
nước thải của hỗn hợp phèn nhôm và phèn sắt bằng phương pháp hóa lý”. Ở đề tài này,
đối tượng nghiên cứu là nước 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
được tiến hành trên mẫu nước 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 ưu,
hiệu suất xử lí COD là 89% và hàm lượng sử dụng 18ml/ lít nước thải nghiên cứu (Ngơ
Kim Định ctv., 2014)
Báo cáo nghiên cứu khoa học Bộ môn Môi trường - ĐHDLHP Chủ nhiệm đề tài - ThS.
Bùi Thị Vụ, chất trợ lắng polime tổng hợp. Kết quả cho thấy, khi sử dụng lượng phèn 1g/l
thì hiệu quả loại b màu đạt được nh hơn 20%, khi kết hợp phèn và chất trợ lắng thì màu
của nước thải được loại hầu như hoàn toàn. Hiệu quả xử lý tăng khi tăng lượng chất trợ
lắng.
Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương 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 nước thải bằng phương pháp keo tụ
tạo bông và đều đạt hiệu quả xử lý cao.
Phạm Lê Phương Lâm (2008), “Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm
công suất 500m3/ngày đêm”. Sử dụng 3 phương 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 nước


thải giàu hợp chất Nitơ bằng thiết bị đ a quay sinh học”, mơ hình này xử lý được 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 lưu lượng thì hiệu xuất xử lý chất hưu 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 nước thải sinh hoạt bằng công nghệ aao
với sợi vật liệu đệm”, với công nghệ này sử dụng phương pháp sinh học là chủ yếu xử lý
được trong 8h giảm tối đa nồng độ COD 89,3%, NH3 60,63%, NO3 84,67%, NO 2 19,5%.
Tuy hiệu quả xử lý rất cao nhưng phải tốn rất nhiều thời gian để xử lý. [15] Nguyễn Thị
Xuân Hương (2013), “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải giấy tái sinh công ty giấy Tiến
Phát công suất 450m3/ngày đêm”. Đã cho ra 2 phương án thiết kế nhưng phương án 1 là
phương án tối ưu 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%, nhưng do tốn kiếm đầu tư ban đầu quá nhiều nên
phương án này chỉ áp dụng cho các công ty cố vốn ban đầu cao có thể xây dựng được. [14]
1.2.

Tổng quan về công nghệ xử lý nước thải

1.2.1. Công nghệ xử lý lý học (Lương Đức Phẩm, 2009)
❖ Song chắn rác:
Nhiệm vụ giữ cặn rác thô như giẻ rách, lá cây, nhựa, gỗ...ra kh i nước thải. Nhằm bảo vệ
bơm, van, đường ống, cánh khuấy. Song làm bằng sắt trịn hoặc vng (sắt trịn có 0 = 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 thường 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 nước thải, các chất bị
giữ lại như sợi, len, lông động vật. Lưới lọc phân biệt thành 2 loại phẳng và loại trụ. Theo

phương pháp làm sạch thì phân loại thành loại khơ và ướt.
❖ Bể lắng:
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát”. Bẩy cát là các
loại bể, hố, giếng...cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo tiếp tuyến,
theo dòng ngang, theo dòng từ từ trên xuống và tỏ a ra xung quanh.. .Nước qua bể lắng
(qua bẫy) dưới 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 thường ít chất hữu cơ. Sau khi lấy ra kh i bể lắng cát, s i được loại b .
Các loại bể lắng cát thông dụng là bể lắng ngang. Thường thiết kế hai ngăn: một ngăn cho
nước 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 thường
dùng cho các trạm xử lý có cơng suất dưới 20.000 m 3/ngày đêm. Nước thải được dẫn vào


ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng nước
chuyển động lên phải nh hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào
máng thu phía trên. Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới.
❖ Bể lắng ngang
Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài
không nhỏ hơn % 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 nước thải chuyển động theo phương
ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các cơng trình xử lý tiếp theo, vận tốc dịng
chảy trong vùng cơng tác của bể khơng được vượt quá 40mm/s. Bể lắng ngang có hố thu
cặn ở đầu bể và nước trong được 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 được dùng cho các trạm
xử lý có cơng suất lớn hơn 20.000m 3/ngàyđêm. Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra
quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể
bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450 o. Đáy bể thường

được thiết kế với độ dốc i = 0,02 - 0,05. Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ. Nước
trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên.
❖ Bể điều hịa
Cơng dụng điều hịa lưu lượng 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
được phân loại như sau:
- Bể điều hòa lưu lượng.
- Bể điều hòa nồng độ.
- Bể điều hòa cả nồng độ và lưu lượng.
Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học:
Có thể loại b được đến 60% tạp chất không tan trong nước 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 lượng chất lơ lửng và 40 - 50%
theo BOD.
Ưu 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 nước thải không
cao lắm.
- Hạn chế sử dụng hóa chất trong q trình xử lý.
- Áp dụng được khoa học k thuật tiên tiến.
Nhược 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 khơng tan.
Các cơng trình và thiết kế để xử lý cơ học thường dùng trong các hệ thống xử lý bao gồm
lưu lượng kế, song chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều lưu, thiết bị khuấy trộn, bể lắng,

bể tuyển nổi, bể lọc...


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

Lưu lượng kế

Theo d i, quản lý lưu lượng nước thải; là một bộ
phận cần thiết cho việc điều khiển tự động hệ
thống

Song chắn rác, lưới lược
rác
Thiết bị nghiền rác
Bể điều lưu
Thiết bị khuấy trộn
Bể tạo bông cặn
Bể lắng
Bể tuyển nổi

Bể lọc

Siêu lọc

Loại b các chất thải rắn có kích thước lớn
Nghiền các loại rác có kích thước lớn, tạo nên một
hỗn hợp nước thải đồng nhất

Điều hòa lưu lượng nước thải c ng như khối lượng
các chất ơ nhiễm
Khuấy trộn các hóa chất và chất khí với nước thải,
giữ các chất rắn ở trạng thái lơ lửng
Tạo điều kiện cho các hạt nh liên kết lại với nhau
thành một bơng cặn để chúng có thể lắng được
Loại các cặn lắng và cô đặc bùn
Loại các chất rắn có kích thước nh và có tỉ trọng
gần bằng với tỉ trọng của nước
Loại b các chất rắn có kích thước nh cịn sót lại
sau khi xử lý nước thải bằng q trình sinh học
hay hóa học
Như bể lọc, c ng được ứng dụng để lọc tảo trong
các hồ cố định chất thải

Trao đổi khí

Đưa them vào hoặc khử đi các chất khí trong chất
thải

Làm bay hơi và khử các

Khử các chất hữu cơ bay hơi trong nước thải,

chất khí

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 nước thải không cao lắm
và các điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp cơ học giữ vai tró chính trong trạm xử
lý. Trong những trường hợp khác phương pháp cơ học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ
trước khi xử lý sinh học.
1.2.2. Cơng nghệ xử lý hóa học (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009)
1.2.2.1.

Phương pháp trung hịa

Nước thải sản xuất của nhiều ngành cơng nghiệp có thể chứa axit hoặc kiềm. Để ngăn


ngừa hiện tượng xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các cơng trình làm sạch và
nguồn nước khơng bị phá hoại, ta cần phải trung hịa nước thải. Trung hịa cịn nhằm mục
đích tách loại một số ion kim loại nặng ra kh i nước thải. Mặt khác muốn nước thải được
xử lý tốt bằng phương 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 hịa dịch nước thải.
Một số hóa chất dùng để trung hòa: CaCO 3, 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 nước thải có tính acid trung hịa nước thải có tính kiềm hoặc
ngược lại. Ví dụ như trong dây chuyền cơng nghệ sản xuất xi mạ, do có 2 công đoạn: làm
sạch bề mặt nguyên liệu cần mạ (đây là cơng đoạn tạo ra nước thải có tính kiềm mạnh) và
công đọan tẩy rỉ kim loại (công đoạn này lại tạo ra nước thải có tính acid mạnh). Ta có
thể tận dụng 2 loại nước thải này để trung hịa lẫn nhau.
a. Trung hồ bằng trộn nước thải chứa axit và nước thải chứa kiềm
Phương pháp này cho xử lý nước thải chứa axit hoặc chứa kiềm trong khu cơng nghiệp

được tập trung lai để xử lý vì chế độ thải của các nhà máy không giống nhau. Nước thải
chứa axit thường được thải một cách điều hoà ngày đêm và có nồng độ nhất định. Nước
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.
Phương pháp này dùng để trung hồ nước thải có chứa axit. Người ta phân biệt ba loại
nước thải có chứa axit như sau :
-

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

Bản chất của phương pháp hóa học là đưa vào nước thải một hóa chất nào đó, hóa chất
này phản ứng với các chất ô nhiễm trong nước thải để tạo thành cặn lắng, chất hịa tan,
hay các sản phẩm khơng độc hại. Ví dụ phương pháp trung hịa phản ứng axít hay bazơ,
phương pháp ơ-xy hóa, kết tủa các kim loại.... là những phương pháp hóa học.


Bảng 2. Ứng dụng q trình xử lý hóa học
Q trình Ứng dụng
Để
trunghịa
hịa các nước thải có độ a-xít hoặc bazơ cao
Trung
Loại b phốt-pho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng trong các cơng trình lắng
Keo
sơ

cấptụ
Loại b các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng các phương pháp hóa học hay sinh học
thơng
dụng. C ng được dùng để khử clo của nước thải sau khi xử lý, trước khi thải vào
Hấp phụ
môi trường Để loại b các vi sinh vật gây bệnh. Các phương pháp thường sử dụng như
chlorine, chlorine dioxide, bromide chlorine, ozone...
Loại
các hợp chất của chlorine cịn sót lại sau q trình khử trùng bằng chlor
Khửbtrùng
Nhiều lọai hóa chất được sử dụng để đạt được mục đích nhất định nào đó; ví dụ dùng hoá
chất để kết tủa các kim loại nặng trong nước thải.
Khử chlor
(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)
1.2.2.2. Phương pháp oxy hóa khử (Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, 2009)
Các q trình
Để làm sạch nước thải người ta có thể sử dụng các chất oxy hóa như clo ở dạng khí và
khác
hóa l ng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat
kali, peoxythydro (H2O2), oxy của không khí, ozơn, pyroluzit (MnO2)...
Trong q trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít
độc hơn và tách ra kh i nước. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hóa học,
do đó q trình oxy hóa hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất
gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác. Các
phương 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 nước thải (Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga, 2009)
Sau khi xử lý sinh học, phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt. Khi xử lý trong
các cơng trình sinh học nhân tạo (Aerophin hay Aerotank ) số lượng vi khuẩn giảm xuống
còn 5%, trong hồ sinh vật hoặc cánh đồng lọc còn 1-2%. Nhưng để tiêu diệt toàn bộ vi
khuẩn gây bệnh, nước thải cần phải khử trùng Chlor hoá, Ozon hoá, điện phân, tia cực
tím.
❖ Phương pháp phổ biến nhất hiện nay là phương pháp Chlor hoá
Chlor cho vào nước thải dưới dạng hơi hoặc Clorua vơi. Lượng Clor hoạt tính cần thiết


cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m 3 đối với nước thải sau xử lý cơ học; 5 g/m 3
sau xử lý sinh học hoàn toàn. Clor phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả
khử trùng, thời gian tiếp xúc giữa nước và hoá chất là 30 phút trước khi nước thải ra
nguồn. Hệ thống Clor hoá nước 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 trước khi

hoà trộn với nước thải và được chia thành 2 nhóm: nhóm chân khơng và nhóm áp lực.
Clor hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi n n trong banlon chịu
áp. Trong trạm xử lý cần phải có kho cất giữ các banlon này. Phương pháp dùng Clor hơi
ít được dùng phổ biến.
❖ Phương pháp Clor hố nước thải bằng Clorua vơi
Áp dụng cho trạm nước thải có cơng suất dưới 1.000 m 3/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 lượng máng trộn và bể tiếp xúc. Với Clorua vơi được hồ trộn sơ bộ tại thùng hoà
trộn cho đến dung dịch 10 -15% sau đó chuyển qua thùng dung dịch. Bơm định lượng sẽ
đưa dung dịch Clorua vôi với liều lượng nhất định đi hoà trộn vào nước thải. Trong các
thùng trộn dung dịch, Clorua vôi được khuấy trộn với nước 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 nước. Bằng Ozon hố có thể xử lý
phenol, sản phẩm dầu mỏ , H2S, các hợp chất Asen, thuốc nhuộm ... Sau q trình Ozon
hố số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%. Ngồi ra Ozon cịn oxy hố các hợp chất
Nito, Photpho . Nhược điểm chính của phương pháp này là giá thành cao và thường được
ứng dụng rộng rãi trong xử lý nước cấp.
Ưu điểm:
+ Nguyên liệu các hoá chất dễ kiếm
+ Dễ sử dụng và quản lý
+ Khơng gian xử lý nh
Nhược điểm:
+ Chi phí hố chất cao
+ Có khả năng tạo ra một số chất ô nhiễm thứ cấp.
1.2.3. Công nghệ xử lý sinh học
Phương pháp này dựa trên cơ sở hoạt động phân hủy chất hữu cơ có trong nước thải của
các vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn
dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình phát triển, chúng nhận các chất dinh

dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng 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 lượng hữu cơ lớn, loại b một
lượng lớn các chất hữu cơ đồng thời tạo ra khí sinh học, tiêu tốn ít năng lượng. Lượng
bùn thải của q trình yếm khí rất thấp. Tuy nhiên, hiệu quả khử màu của q trình này
khơng cao (đối với thuốc nhuộm axit là 80 - 90%, thuốc nhuộm trực tiếp là 81%). Ngược
lại, q trình hiếu khí có hiệu suất cao trên 85% nhưng nó lại tiêu tốn năng lượng cho sục
khí và tạo lượng bùn thải lớn (Đặng Xuân Việt, 2007).
Công trình xử lý sinh học thường được đặt sau khi nước thải đã qua xử lý sơ bộ qua
các công trình xử lý cơ học, hóa học, hóa lý.
Q trình sinh học gồm các bước: (Lương Đức Phẩm, 2009)
-

Chuyển các hợp chất có nguồn gốc cacbon ở dạng keo và dạng hịa 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
nước thải.

-

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

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

Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha l ng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do
khuếch tán đối lưu 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.

- Q trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng
và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng.
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 lượng 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 hưởng đến tốc độ phản ứng
sinh hóa là chế độ thủy động, hàm lượng oxy trong nước thải, nhiệt độ, pH, các nguyên tố
chính c ng như các kim loại nặng và các muối khoáng.


Việc khuấy trộn nước thải trong các cơngg trình xử lý sẽ làm tăng cường sự phân
chia bông bùn hoạt tính thành các hạt nh hơn, tăng tốc độ hấp phụ các chất dinh dưỡng và

oxy lên các vi sinh vật. Điều đó dẫn đến làm tăng tốc độ làm sạch. Cường độ khuấy trộn
phụ thuộc vào lượng khơng khí cấp vào chất l ng.
Ưu điểm:
+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học
+ Nguồn nguyên liệu dễ kiếm, hầu như là có sẵn trong tự nhiên
+ Thân thiện với mơi trường
+ Chi phí xử lý thấp
+ Ít tốn điện năng và hố chất
+ Thường khơng gây ra chất ô nhiễm thứ cấp
Nhược điểm:
+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ, ánh
sáng, pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng , các chất độc hại khác.
+ Chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện thời tiết, do đó việc vận hành và quản lý khó,
hầu như chỉ sử dụng ở giai đoạn xử lý bậc 2,3.
+ Hiệu quả xử lý không cao khi trong nước thải chứa nhiều thành phần khác nhau.
+ Yêu cầu diện tích khá lớn để xây dựng các cơng trình.
+ Phương pháp này hạn chế đối với nước thải có độc tính với VSV.
1.3.

Tổng quan phương pháp hóa lý

1.3.1. Trung hịa nước thải (Nguyễn Hữu Phú, 2003)
Nước thải có pH bazơ hay axít cao khơng được thải trực tiếp vào các nguồn nước hoặc
khơng thích hợp cho các quá trình xử lý sinh học về sau. Do đó, người ta sử dụng nhiều
phương pháp khác nhau để trung hòa nước thải. Các phương pháp bao gồm:
- Trộn các loại nước thải có độ pH khác nhau để đạt được pH gần trung tính.
- Cho nước thải có pH axít chảy qua một nền đá vơi.
- Trộn nước thải có pH axít với dung dịch vơi.
- Cho thêm một lượng (chính xác) NaOH hoặc Na2CO3 vào nước thải có pH axít.
- Thổi các khí thải (từ lị đốt) qua nước thải có pH bazơ.

- Cho nén CO2 vào nước thải có pH bazơ.
- Cho axít sulfuric vào nước 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 nước thải có pH khác nhau. Do đó, nếu quản lý tốt lịch sản
xuất chúng ta có thể trữ và trộn lẫn các nước thải này với nhau để trung hòa chúng trước
khi thải vào mơi trường 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 nước 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 nước thải với nhau trước khi chuyển sang xử lý sinh
học hiếu khí. pH của nước thải sau khi trộn đạt từ 6,5 - 8,5 (nằm trong khoảng pH thích
hợp cho các hoạt động của VSV).
2. Nước thải có thể được trung hòa bằng cách bơm cho chảy qua một nền đá vôi từ trên
xuống hay từ dưới lên với lưu lượng 40,7 L/m 2 *phút để bảo đảm thời gian lưu tồn đủ để
trung hịa nước thải. Nồng độ axít (H 2SO4) phải ở mức thấp để bảo đảm lượng CaSO 4
sinh ra không bao phủ đá vôi làm mất hoạt tính của nó.
Phương trình phản ứng diễn ra như sau: CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2CO3 Phản ứng này
được duy trì cho đến khi nào đá vơi khơng cịn hoạt tính.
Có hai điều kiện để thành cơng trong việc áp dụng phương pháp này:
- Cung cấp đủ lượng đá vơi
- Nước thải chứa axít sulfuric phải được pha lỗng để đạt nồng độ từ 0,3% trở xuống và
bơm với lưu lượng 203,7 L/m2*phút để tránh cặn lắng.
Khi trung hòa nước thải chứa axít sulfuric khơng nên sử dụng lưu lượng nh hơn 40,7
L/m2*phút, do tính hịa tan yếu của CaSO4 nó sẽ kết tủa và bao phủ lên đá vơi làm giảm
hoạt tính của đá vơi. Khơng nên áp dụng biện pháp này với nước 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 nước thải chảy

qua nó. Việc thải b đá vôi đã qua sử dụng là một hạn chế lớn nhất của phương pháp này.
3. Khuấy trộn nước thải có pH axít với dung dịch vơi đặc là một biện pháp hữu hiệu để
trung hòa nước thải. Phản ứng hóa học của phương pháp này giống như phương pháp
trên. Dung dịch vôi được đưa vào và CaSO 4 theo nước thải ra kh i bể trung hòa một cách
liên tục. Mặc dù các phản ứng diễn ra chậm nhưng vơi có khả năng trung hịa cao và tốc
độ phản ứng có thể được đẩy nhanh bằng cách đun nóng hoặc ơ-xy hóa dung dịch nước
thải và vơi.
Trong thực tiễn để trung hịa nước thải có chứa axít nitric hoặc axít sulfuric nồng độ
khoảng 1,5% người ta sử dụng đá Dolomit đã qua nung (chứa 47,5% CaO, 34,4% MgO,
1,8% CaCO3). Loại đá này có ưu điểm hơn so với đá vơi có hàm lượng calcium cao do ít
tạo kết tủa sulfate hơn.
Hoak (1944) đã đưa ra 1 thước tính lượng hóa chất cần thiết trung hịa nước thải. Để sử
dụng thước tính này ta phải biết giá trị axít của nước thải (acid value) và độ bazơ của hóa
chất dùng để trung hòa (basidity factor). Trước tiên chúng ta xác định giá trị giá trị axít
của nước thải bằng cách cho vào 5mL nước thải một lượng 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 được xác định bởi việc cho vào 1g hóa chất đó một lượng
thừa dung dịch HCl 0,5 N, đun mẫu trong vòng 15phút, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch
NaOH 0,5 N để xác định lượng 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
lượng hóa chất cần sử dụng (tính bằng lb/gal).
Bảng 3. Độ kiềm của một số hóa chất thường sử dụng trong q trình trung hịa
Tên hóa chất

Độ kiềm
(g tương đương với 1 g CaO )

NaOH ( 78% Na2O )

0,67
8
0,50
Na2CO3 ( 58% Na2O )
7
1,30
MgO
6
Vôi ngậm nước có hàm lượng calcium cao
0,71
0
0,91
Dolomitic ngậm nước
2
0,94
Vơi sống có hàm lượng calcium cao
1
1,11
Dolomitic nung
0
0,48
Đá vơi có hàm lượng calcium cao
9
0,56
Đá Dolomitic
4
( Nguồn: Gốc Hoak, 1944; trích lại từ Nemerow, 1978 )
4. Việc đưa dung dịch NaOH hay Na2CO3 đậm đặc vào nước thải axít với một liều lượng

chính xác sẽ trung hòa nước thải nhanh hơn nhưng rất đắc tiền. Q trình này cần một
lượng dung dịch chất trung hịa nh hơn do NaOH hay Na 2CO3 có hoạt tính mạnh hơn vôi
hoặc đá vôi. Một ưu điểm khác của q trình là các sản phẩm là các chất hịa tan và
không làm tăng độ cứng của nguồn nước nhận nước thải sau quá trình xử lý. Đối với
nước thải có tính axít có lưu lượng thấp, Na 2CO3 được đưa vào đầu hút của máy bơm
nước thải. Với nước thải có lưu lượng cao cần phải có thiết bị châm định lượng Na 2CO3
theo lưu lượng nước thải và bể chứa Na 2CO3. Khi NaOH được sử dụng làm chất trung
hịa nước thải có chứa H2CO3 và H2SO4, các phương trình phản ứng diễn ra như 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 bước 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 NaHSO 4 sẽ chiếm
phần lớn; nếu pH cuối là 8 thì Na2SO4 sẽ chiếm phần lớn.
5. Sử dụng khí thải để trung hịa nước thải có pH bazơ là một phương 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 phương pháp này. Khí thải từ các lị đốt có hiệu suất đốt tốt chứa khoảng
14% CO2. CO2 hòa tan trong nước sẽ tạo thành H2CO3 và có khả năng trung hịa nước thải
có pH bazơ.
Các phản ứng diễn ra như 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 đường ống dẫn khí thải đến khu vực
xử lý nước thải, một thiết bị lọc khí thải để loại b các hạt cacbon và sulfua chưa cháy và
một hệ thống phân phối khí vào trong nước thải.
6. Các cơ chế xảy ra tương tự (5) nhưng sử dụng khí CO 2 n n trong các bình chứa.

Phương pháp này vận hành dễ dàng hơn nhưng tốn k m, do đó ít được sử dụng.
7. Việc sử dụng axít sulfuric để trung hịa nước 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.


Bảng 4. Các hóa chất thường sử dụng để trung hịa nước thải
Lượng hóa chất cần thiết tính
ằng mg/L để khử 1 mg/L axít
ho c 1 mg/L azơ tính theo lượng
kiềm và axít CaCO3 (mg/L).

Tên hóa chất

Cơng thức hóa chất

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 Xn Lai, 2000)
Để thiết kế cơng đoạn trung hòa người kỹ sư phải dựa trên các số liệu thí nghiệm về đặc
tính hóa học của nước 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 hòa nước thải (có thể sử
dụng bể điều lưu); kho trữ hóa chất; bồn trữ dung dịch hóa chất sử dụng hàng ngày; bơm
định lượng để châm hóa chất vào bể; hệ thống khuấy.
1.3.2. Phương pháp tuyển nổi
Tuyển nổi là một quá trình tách các rắn trong pha l ng khi khối lượng riêng của các hạt
này nh hơn khối lượng riêng của nước. Về nguyên lý, tuyển nổi là quá trình ngược lại với
quá trình lắng. Quá trình tuyển nổi thường được tăng cường bằng cách thổi khí vào nước,
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 nước rất nhiều (Nguyễn Thị Thu Thủy,
2000).
Trong quá trình xử lý nước thải, về nguyên tắc, tuyển nổi thường được sử dụng để khử
các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với
phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nh hoặc nhẹ, lắng chậm trong một