TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG

MỤC LỤC
MỤC LỤC ....................................................................................................................... i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT ............................................................. ii
DANH MỤC BẢNG .....................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH....................................................................................................... iv
I. ĐẶT VẤN ĐỀ ......................................................................................................... 1
II. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO
BÔNG. ............................................................................................................................ 1
2.1. Khái niệm .......................................................................................................... 1
2.2. Quá trình keo tụ................................................................................................. 1
2.3. Bản chất của các hạt keo trong nước ................................................................ 4
2.4. Cơ chế của quá trình keo tụ .............................................................................. 5
2.5. Phương pháp keo tụ .......................................................................................... 8
2.6. Các chất keo tụ .................................................................................................. 9
2.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ .................................................... 13
2.8. Trợ keo tụ ........................................................................................................ 16
2.9. Một số hiệu quả của quá trình keo tụ .............................................................. 17
III. XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO NỒNG ĐỘ TỐI ƯU VỚI
NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ XI MẠ .................................................................... 19
3.1. Hiệu quả xử lý với nước thải dệt nhuộm ........................................................ 19
3.1.1. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm ........................................... 19
3.1.2. Kết quả lựa chọn loại dung dịch phèn sử dụng trong q trình thí nghiệm .
19
3.1.3. Kết quả xác định pH tối ưu ...................................................................... 20
3.1.4. Kết quả xác định lượng phèn tối ưu ......................................................... 21
3.1.5. Đánh giá hiệu quả xử lý mẫu nước thải dệt nhuộm tại điều kiện tối ưu .. 22
3.2. Hiệu quả xử lý với nước thải xi mạ ................................................................ 23
3.2.1. Kết quả phân tích mẫu nước thải xi mạ ................................................... 23
3.2.2. Xác định loại phèn tối ưu đạt hiệu quả xử lý ........................................... 23
3.2.3. Xác định pH tối ưu đối với phèn Fe ......................................................... 25
3.2.4. Xác định lượng phèn tối ưu ...................................................................... 28

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 32

i


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT
Tên

:

Ý nghĩa

BOD

:

Nhu cầu oxi sinh học

BTNMT

:

Bộ Tài Ngun Mơi Trường

COD

:

Nhu cầu oxi hóa học

CTKT

:

Chất trợ keo tụ

ĐHQGHN

:

Đại học Quốc Gia Hà Nội

DO

:

Lượng oxi hòa tan

EC

:

Độ dẫn diện

NXB

:

Nhà xuất bản

PAC

:

Poly Aluminium Chloride

QCVN

:

Quy chuẩn Việt Nam

SS

:

Chất rắn lơ lửng

TCVN

:

Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS

:

Tổng chất rắn hòa tan

TSS

:

Tổng chất rắn lơ lửng

VSV

:

Vi sinh vật

XLNT

:

Xử lý nước thải

ii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Thống kê khả năng có thể đạt được khi xử lý bằng quá trình keo tụ ................ 2
Bảng 2. Ưu và nhược điểm của các chất đông tụ - keo tụ ............................................ 10
Bảng 3. Đặc điểm lý hóa của các chất keo tụ ............................................................... 10
Bảng 4. pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ ............................................ 17
Bảng 5. So sánh hiệu suất loại bỏ chất ơ nhiễm có và khơng sử dụng hóa chất .......... 17
Bảng 6. Mức độ keo tụ của FeCl3 ở pH = 7,5, liều lượng 800 mg/L ........................... 18
Bảng 7. Mức độ keo tụ của PAC ở pH = 8,5, liều lượng 900 mg/L ............................ 18

Bảng 8. Kết quả phân tích mẫu nước thải nghiên cứu ................................................. 19
Bảng 9. Kết quả xác định loại phèn phù hợp cho nước thải thí nghiệm ...................... 19
Bảng 10. Xác định pH tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn ........................................ 20
Bảng 11. Xác định lượng phèn tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn. .......................... 21
Bảng 12. Đánh giá hiệu quả xử lý mẫu nước thải tại điều kiện tối ưu ......................... 22
Bảng 13. Các thông số đầu vào của mẫu nước ............................................................. 23
Bảng 14. Thí nghiệm xác định loại phèn tối ưu ........................................................... 23
Bảng 15. Lượng hoá chất cho vào cốc nước thải khi xác định loại phèn tối ưu .......... 24
Bảng 16. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD .......................................... 24
Bảng 17. Thí nghiệm xác định pH tối ưu ..................................................................... 26
Bảng 18. Lượng hoá chất và kết quả khi xác định pH tối ưu ....................................... 27
Bảng 19. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định pH tối ưu ..... 27
Bảng 20. Tiến hành xác định lượng phèn tối ưu .......................................................... 28
Bảng 21. Kết quả chuẩn độ bằng dung dịch FAS và COD khi xác định lượng phèn tối ưu
...................................................................................................................................... 29

iii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1. Cấu tạo điện tích của hạt keo ............................................................................. 5
Hình 2. Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp ........................ 6
Hình 3. Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực trên các hạt rắn ........... 6
Hình 4. Hình thành bơng cặn theo cơ chế hấp phụ bắc cầu bởi các polymer ................ 8
Hình 5. Đồ thị thể hiện T %, COD và độ màu của các loại phèn nghiên cứu. ............. 20
Hình 6. Đồ thị xác định pH tối ưu dựa vào T %, COD và độ màu. ............................. 21
Hình 7. Đồ thị xác định lượng phèn tối ưu dựa vào T %, COD và độ màu. ................ 22
Hình 8. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD ............................................................. 23
Hình 9. Hiệu quả xử lý COD khi xác định loại phèn tối ưu ......................................... 25
Hình 10. Hiệu quả xử lý COD khi xác định pH tối ưu ................................................. 28

Hình 11. Hiệu quả xử lý COD khi xác định lượng phèn tối ưu ................................... 30

iv


I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay có rất nhiều phương pháp để xử lý nước thải, mỗi phương pháp có những ưu
nhược điểm khác nhau tùy vào từng loại nước thải và thành phần của nó mà lựa chọn
phương pháp xử lý thích hợp. Phương pháp keo tụ được áp dụng phổ biến vì tính hiệu
quả loại bỏ các chất rắn lơ lửng, huyền phù trong nước đặc biệt là với các chất khó hoặc
khơng bị thủy phân. Trong đó chất keo tụ lại ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý đáng kể, việc
lựa chọn hóa chất keo tụ hiệu quả cũng như kinh tế luôn được quan tâm. Để ứng dụng
hiệu hóa chất keo tụ - trợ keo tụ qua phương pháp hóa lý vào cơng nghệ xử lý nước thải,
phải thí nghiệm trên mơ hinh Jartest, xác định hiệu quả xử lý và hiệu quả lắng của đối
tượng nghiên cứu.
II. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ
TẠO BƠNG.
2.1.

Khái niệm

Ngơ Xn Trường et al. (2008) cho rằng keo tụ - kết bông là một trong những hình thức
xử lý nước thải làm các chất lơ lửng và các chất keo kết tủa lại thành những hạt cặn có
kích thước lớn hơn hoặc kết thành những bơng cặn và có thể loại ra khỏi nước bằng cách
để lắng hoặc lọc chậm. Nhờ keo tụ nước trở nên trong hơn và các vi trùng gây bệnh bám
vào các hạt sẽ bị khử đi.
Jarvis (2005) trích dẫn từ Cornwell và Bishop (1983), Gregory et al. (1997) cho rằng
đông tụ là q trình làm thay đổi tính chất của các hạt keo về phương diện hóa học, qua
đó giúp chúng có thể tiến đến gần nhau hơn và tạo thành các hạt keo có kích thước lớn
hơn.

Trong khi đó, keo tụ được định nghĩa là quá trình liên kết các hạt lơ lửng có kích thước
nhỏ thành những hạt có kích thước lớn hơn. Thơng thường keo tụ là giai đoạn tiếp theo
của q trình đơng tụ nhằm liên kết các hạt keo đã bị phá vỡ trạng thái ổn định để tạo
thành các bơng cặn có kích thước và khối lượng phân tử lớn hơn từ đó có thể tự lắng
được nhờ trọng lực (Tripathy và De, 2006).
2.2.

Quá trình keo tụ

Keo tụ là quá trình nhằm loại bỏ các chất khơng hịa tan và các hạt keo kim loại nặng tạo
thành từ quá trình kết tủa. Các hạt keo kim loại nặng là các hạt keo rất nhỏ mang điện
tích do đó chúng tạo lực đẩy lẫn nhau làm cho q trình tạo bơng lắng rất khó xảy ra. Q
trình keo tụ là q trình làm mất tính ổn định của các hạt keo bằng cách trung hòa điện
1


tích của chúng làm mất lực đẩy lẫn nhau của chúng để chúng có thể kết với nhau thành
bơng cặn (Nguyễn Văn Phước, 2010).
Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) bằng cách sử dụng q trình keo tụ người ta cịn có
thể tách được hoặc làm giảm các thành phần có trong nước như kim loại nặng, các chất
bẩn lơ lửng, các anion PO43-… cải thiện độ đục và màu sắc của nước.
Bảng 1. Thống kê khả năng có thể đạt được khi xử lý bằng quá trình keo tụ
Các thành phần trong nước

Khả năng tách tối đa

Các chất vô cơ:
-

Độ đục

+++

-

Chất rắn lơ lửng

+++

-

Photphat (PO43-)

+++

-

Nitrat (NO3-)

0

-

Amon NH4+

0

-

Clorua (Cl-)

-, 0, +

-

Sunfat (SO4-)

tùy hóa chất

-

Florua (F-)

++

-

Sắt

+++

-

Mangan

+

-

Nhơm

+++

-

Đồng

+++

-

Kẽm

++

-

Coban

0

-

Niken

0

-

Vanadi

+++

-

Asen

+++

-

Cadimi

++, +++

-

Crơm

0, +

-

Chì

+++

-

Selen

+++
2


-

Thủy ngân

++

-

Bari

+

-

Xianua (CN-)

0

Các chất hữu cơ:
-

Màu

+++

-

Mùi

0, +

-

COD (theo O2)

+++

-

TOC (theo C)

+++

-

BOD (theo O2)

+++

-

Phenol (C6H5OH)

0

-

Cacbon mạch vịng

++

-

Hóa chất bảo vệ thực vật (Parathion, BHC, Dieldrin)

+, ++

Các vi sinh vật:
-

Vi-rút

+++

-

Vi trùng

+++

-

Tảo

++

(Nguồn: Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

Ghi chú:

0: không giảm
+: từ 0 đến 20%
++: từ 20 đến 60%
+++: trên 60%

Theo Nguyễn Văn Phước (2010) q trình keo tụ - tạo bơng cặn diễn qua 4 bước:
-

Nếu cần thiết phải cho CaCO3 hay Ca(HCO3)2 vào nước để tăng độ kiềm của nước,
điều này tạo điều kiện để cho quá trình keo tụ xảy ra mà không cần tăng pH của nước

-

Cho chất keo tụ và trợ keo tụ vào

-

Khuấy trộn nhanh để phân tán đều chất keo tụ trong dug dịch

-

Thêm chất keo tụ, khuấy chậm để các hạt có thể kết lại với nhau thành bông cặn
3


Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) để thực hiện một quá trình keo tụ người ta phải tiến

hành các bước sau đây:
-

Định lượng và hòa trộn chất keo tụ, nhiệm vụ của bước này là đưa đủ số lượng chất
keo tụ cần thiết vào trong nước cần xử lý và hòa trộn đồng đều chúng trong hệ thống

-

Phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo, chất gây đục trong nước

-

Tạo ra bơng keo tụ kích thước nhỏ hơn nhờ gradient vận tốc lớn để cho các chất keo
bông nhỏ tạo thành

-

Tạo ra bông keo tụ lớn nhờ gradient vận tốc nhỏ để tách các hạt cặn ra khỏi nước, có
thể cần hoặc khơng cần chất keo tụ
2.3.

Bản chất của các hạt keo trong nước

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), Trịnh Xuân Lai (2011), trong
nước và nước thải tồn tại 2 loại keo chính là keo kỵ nước và keo ưa nước.
-

Keo ưa nước (hydrophilic như tinh bột, protein ở dạng hịa tan…): có khả năng kết
hợp với các phân tử nước tạo thành vỏ bọc hydrat, các hạt keo riêng biệt mang điện
tích bé và dưới tác dụng của các chất điện phân không bị keo tụ, do đó keo ưa nước

trở nên bền vững và khó bị loại bỏ hơn.

-

Keo kỵ nước (hydropholic như các hạt sét, các hydroxide kim loại…): là hạt không
kết hợp với các phân tử nước của môi trường để tạo ra vỏ bọc hydrat, các hạt keo
riêng biệt mang điện tích lớn, và khi điện tích này được trung hịa thì độ bền của hạt
keo bị phá vỡ. Q trình keo tụ hệ keo kỵ nước thường khơng thuận nghịch, q trình
diễn ra tới khi keo tụ hồn tồn các hạt keo. Chúng đóng vai trị quan trọng trong quá
trình xử lý nước và nước thải bằng phèn.

Tuy nhiên nước cũng có thể tác dụng với các hạt keo kỵ nước ở mức nào đó, một số phân
tử nước thường bị hấp phụ vào bề mặt các hạt keo kỵ nước, tuy vậy phản ứng giữa những
hạt keo ưa nước và nước luôn diễn ra ở tốc độ nhanh hơn.
Một yếu tố quan trọng tạo nên tính ổn định của các hạt keo là sự hiện diện của điện tích
bề mặt. Điện tích bề mặt được hình thành bởi nhiều cách khác nhau tùy theo thành phần
của nước thải và hạt keo.

4


Điện thế

Lớp ion đối khuếch
tán

Mặt trượt

Hạt keo mang điện
tích âm

Thế zeta ξ
Lớp ion đối cố
định

Khoảng cách

Hình 1. Cấu tạo điện tích của hạt keo
(Nguồn: Hồng Văn Huệ, 2002)

Theo Hồng Văn Huệ (2002) khả năng dính kết tạo bơng keo tụ tăng lên khi điện tích cả
hạt giảm xuống và keo tụ tốt nhất khi điện tích của hạt bằng 0. Chính vì vậy lực tác dụng
lẫn nhau giữa các hạt mang điện tích khác nhau giữ vai trị chủ yếu trong keo tụ. Lực hút
phân tử tăng nhanh khi giảm khoảng cách giữa các hạt bằng cách tạo nên những chuyển
động khác nhau được tạo ra do quá trình khuấy trộn.
2.4.

Cơ chế của quá trình keo tụ

Trần Văn Nhân và Ngơ Thị Nga (2002) cơ chế của q trình keo tụ có thể giải thích bằng
mơ hình hai lớp theo Hình 2.2. Những hạt rắn lơ lửng mang điện tích âm trong dung dịch
sẽ hút lấy các ion trái dấu. Một số các ion trái dấu bị hút chặt vào hạt rắn đến mức chúng
chuyển động cùng hạt rắn, do đó chúng tạo thành một mặt trượt. Xung quanh các ion trái
dấu bên trong này là lớp ion bên ngoài mà hầu hết là các ion trái dấu, nhưng chúng bị hút
bám vào một cách lỏng lẻo và có thể dễ dàng bị trượt ra. Khi các hạt rắn mang điện tích
âm chuyển động qua chất lỏng thì điện tích âm đó bị giảm bởi các ion mang điện tích
dương ở lớp bên trong. Hiệu số điện năng giữa các lớp cố định và lớp chuyển động gọi là
thế zeta (ξ) hay thế điện động. Khác với thế nhiệt động E (là hiệu số điện thế giữa bề mặt
hạt và chất lỏng). Thế zeta phụ thuộc vào E và chiều dày hai lớp, giá trị của nó sẽ xác
định lực tĩnh điện đẩy của các hạt là lực cản trở lực dính kết giữa các hạt rắn với nhau.

5


Mặt trượt
Lớp ion trái dấu bên ngoài
Lớp ion trái dấu bên trong

Hạt mang điện tích âm

Hình 2. Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp
(Nguồn: Trần Văn Nhân và Ngơ Thị Nga, 2002)

Hình 3. Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực trên các hạt rắn
(Nguồn: Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002)
6


Nếu như điện tích âm thực là điện tích đẩy và thêm vào đó tất cả các hạt cịn có lực hút
tĩnh điện - lực Van der Waal - do cấu trúc phân tử của các hạt, tổng hai điện tích này là
điện tích đẩy thực hay một hàng rào năng lượng cản trở các hạt rắn liên kết lại với nhau.
Như vậy mục tiêu của keo tụ là làm giảm thế zeta tức làm giảm chiều cao hàng rào năng
lượng này tới mức tới hạn sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau bằng cách cho vào
thêm các ion có điện tích dương. Như vậy trong đơng tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định
trạng thái keo của các hạt nhờ trung hịa điện tích. Hiệu quả của đơng tụ phụ thuộc vào
hóa trị của ion, chất đơng tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt. Hóa trị của ion
càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao.
Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) và Davis (2010) cho rằng q trình đơng tụ - keo tụ diễn ra
theo các cơ chế sau:
-

Cơ chế nén lớp điện tích kép: hai phần tử keo có điện tích bề mặt giống nhau khi lại
gần chúng sẽ đẩy nhau do lực đẩy tĩnh điện. Việc bổ sung các muối kim loại có khả
năng thủy phân sẽ tạo ra các ion trái dấu, các ion này sẽ làm tăng mật độ điện tích
trong lớp điện tích kép, gây giảm thế điện động zêta và làm giảm lực tĩnh điện. Mặt
khác, giữa các phần tử tồn tại một lực hút tĩnh điện, khi mật độ các ion trái dấu trong
dung dich tăng lên đến một mức độ nào đó thì lực hút Van der Walls sẽ thắng lực đẩy
tĩnh điện, các hạt keo sẽ xích lại gần nhau hơn, kết dính và tạo thành bơng keo tụ.
Trong q trình nén lớp điện tích kép, lực ion và điện tích của các ion trái dấu giữ vai
trò quan trọng.

-

Cơ chế hấp phụ và trung hịa điện tích: các hạt keo hấp phụ lên bề mặt các ion dương
trái dấu làm thay đổi điện tích bề mặt tạo nên sự trung hịa điện tích, phá vỡ trạng thái
bền vững của hệ keo. Các hạt keo hấp phụ ion trái dấu lên bề mặt song song với cơ
chế nén lớp điện tích kép nhưng cơ chế hấp phụ mạnh hơn.

-

Cơ chế hấp phụ bắc cầu: khi sử dụng các hợp chất cao phân tử (polymer), nhờ cấu
trúc mạch dài, các đoạn phân tử polymer hấp phụ lên bề mặt các hạt keo, tạo ra cầu
nối các hạt keo lại với nhau, hình thành bơng keo tụ có kích thước lớn làm tăng tốc độ
lắng của các hạt keo (Hình 2.4).

7


Hình 4. Hình thành bơng cặn theo cơ chế hấp phụ bắc cầu bởi các polymer
(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2003)

Cơ chế kết tủa cùng lắng: trong quá trình keo tụ, các ion kim loại hóa trị cao như Al3+,
Fe3+ tạo ra các sản phẩm thủy phân khác nhau như Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe(OH)3,
Fe(OH)4-,Fe2(OH)24+, Fe3(OH)45+,Al(OH)2+, Al(OH)2+, Al(OH)3, Al(OH)4-, Al(OH)24+,
Al(OH)45+,… Ở một giá trị pH thích hợp sẽ hình thành các kết tủa hydroxide của sắt hoặc
nhôm. Các kết tủa này sẽ hấp phụ lên bề mặt các hạt keo, cặn bẩn, các chất vơ cơ, chất
hữu cơ lơ lửng và hịa tan trong nước và kéo các hạt này cùng lắng.
2.5.

Phương pháp keo tụ

Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) cho rằng trong công nghệ xử lý nước bằng phương pháp
keo tụ người ta thường sử dụng:
-

Phương pháp keo tụ dùng các chất điện ly đơn giản:
o Bản chất của phương pháp là cho vào nước các chất điện ly ở dạng ion đơn giản
ngược dấu. Khi nồng độ các ion ngược dấu tăng lên thì càng có nhiều ion được
chuyển từ lớp khuếch tán vào lớp điện tích kép, dẫn tới việc giảm điện thế zeta,
đồng thời lực đẩy tĩnh điện cũng giảm đi.
o Nhờ chuyển động Brown, các hạt keo với điện tích nhỏ khi va chạm dễ kết dính
bằng lực hút phân tử Van der Walls, tạo nên các bông cặn lớn hơn. Khi kích thước
của bơng cặn đạt đến 1µm thì chuyển động Brown hết tác dụng. Nếu muốn tăng
kích thước bơng cặn lên nữa thì cần phải tác động (khuấy trộn) để các cặn xích lại
gần nhau hơn.
8


-

Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu:

o Trong q trình này người ta sử dụng muối nhơm hoặc sắt hóa trị 3, cịn gọi là
phèn nhơm hoặc sắt làm chất keo tụ, đây là hai loại hóa chất rất thông dụng trong
xử lý nước cấp, nhất là xử lý nước sinh hoạt.
o Các muối này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan, trong dung dịch
chúng phân ly thành các cation và anion theo phản ứng sau:
Al2(SO4)3 → 2Al3+ + 3SO42FeCl3 → Fe3+ + 3Cl-

Quan sát q trình keo tụ dùng phèn nhơm, sắt ta thấy có khả năng tạo ra ba loại bơng
cặn sau:
-

Loại thứ nhất là tổ hợp của các hạt keo tự nhiên bị phá vỡ thế điện động zeta, loại này
chiếm số ít.

-

Loại thứ hai gồm các hạt keo mang điện tích trái dấu nên kết hợp với nhau và trung
hòa về điện tích. Loại này khơng có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng
tiếp theo vì vậy số lượng khơng đáng kể.

-

Loại thứ ba được hình thành từ các hạt keo do thủy phân chất keo tụ với các anion có
trong nước nên bơng cặn có hoạt tính bề mặt cao, có khả năng hấp thụ các chất bẩn
trong khi lắng, tạo thành các bông cặn lớn hơn. Trong xử lý nước bằng keo tụ, loại
bông cặn thứ ba chiếm ưu thế và có tính quyết định hiệu quả keo tụ nên các điều kiện
ảnh hưởng đến sự hình thành bơng cặn loại này được quan tâm hơn cả.
2.6.

Các chất keo tụ

Theo Nguyễn Văn Phước (2010) và Hồng Văn Huệ (2002), chất đơng tụ dùng trong xử
lý nước và nước thải là muối nhôm, muối sắt hoặc hỗn hợp của chúng.
Theo Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), các chất keo tụ sử dụng trong xử lý
nước hay nước thải thường có những đặc điểm sau:
-

Là muối kim loại hóa trị 3 hay các polymer đã được kiểm chứng là chất keo tụ hiệu
quả cao.

-

Không độc hay tạo ảnh hưởng xấu cho người

-

Tạo thành các sản phẩm có độ hịa tan thấp hay khơng hịa tan ở pH thường gặp của
nước thải (bảo đảm để lại ít dư lượng nhất)
9


Các chất keo tụ thường được sử dụng là Al2(SO4)3.FeSO4 (kết tinh), Fe2(SO4)3, FeCl3,
Ca(OH)2.
Bảng 2. Ưu và nhược điểm của các chất đơng tụ - keo tụ
Hóa chất

Ưu điểm

Aluminum sulfate

Dễ bảo quản và sử dụng, sử Tạo thêm muối hòa tan trong
dụng phổ biến, tạo ít bùn hơn nước, chỉ hiệu quả trong một
khi sử dụng vôi, hiệu quả nhất ở khoảng pH nhỏ
pH 6,5 ÷ 7,5

Al2 (SO4)3.18H2O

Hiệu quả khi xử lý nước cứng, Sử dụng kết hợp với phèn, giá
liều lượng sử dụng thấp
thành cao, không hiệu quả với
nước mềm

Sodium Aluminate
Na2Al2O4

Trong một vài trường hợp bơng Ít phổ biến
cặn tạo thành dày hơn và dễ lắng
hơn so với sử dụng phèn nhơm

Polyalumium Chloric
Al13(OH)20(SO4)2.Cl15

Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 6 và pH = Tạo muối hòa tan trong nước,
8,8 ÷ 9,2
cần thêm alkalinity

Ferric Sulfate
Fe2(SO4)3
Ferric
FeCl3.6H2O

Ferrous Sulfate
FeSO4.7H2O
Vôi Ca(OH)2

Nhược điểm

Chlorua

Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 11

Tạo thêm muối hịa tan trong
nước, tiêu thụ lượng alkalinity
gấp 2 lần phèn nhôm

Không nhạy cảm với pH như vơi Tạo thêm muối hịa tan trong
nước, cần bổ sung alkalinity và
oxy
Được sử dụng phổ biến và rất Rất phụ thuộc vào pH, tạo
hiệu quả; có thể không tạo thêm lượng bùn lớn, sử dụng quá liều
muối trong nước thải sau xử lý
sẽ cho chất lượng nước đầu ra
thấp
(Nguồn: US Army of Engineer, 2001)

Bảng 3. Đặc điểm lý hóa của các chất keo tụ
Tên hóa chất

Cơng thức

Trọng
lượng Trọng lượng riêng, kg/m3
phân tử
Khô
Dung dịch
10


Aluminum
sulfate

Al2(SO4)3.18H2O

666,7

961 - 1201

1249 - 1281 (49%)
1330 - 1362 (49%)

Al2(SO4)3.14H2O

594,3

961 - 1201

Ferric chloride

FeCl3

162,1

1346 - 1490

Ferric sulfate

Fe2(SO4)3

400

1121 - 1153

Fe2(SO4)3.3H2O

454

Ferrous sulfate

FeSO4.7H2O

278,0

993 - 1057

Vôi

Ca(OH)2

56 theo CaO

561 - 801
(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

Phèn nhôm khi được thêm vào nước thải phản ứng xảy ra như sau:
-

Hòa tan:
Al2(SO4)3 + 12H2O → 2Al(H2O)63+ + 3SO42-

-

Thủy phân:
Al(H2O)63+ + H2O → Al(H2O)5(OH)2+ + H3O+
Al(H2O)5(OH)2+ + H2O → Al(H2O)4(OH)2+ + H3O+
Al(H2O)4(OH)2+ + H2O → Al(H2O)3(OH)3 + H3O+
Al(H2O)3(OH)3 + H3O+ → Al(H2O)4(OH)4- + H3O+

-

Polymer hóa:
Q trình đưa phèn nhơm vào nước thải tạo các phức Al6(OH)153+, Al7(OH)174+,
Al8(OH)204+, và Al13(OH)345+.
Khi đưa phèn nhơm vào nước thải nó cịn phản ứng với alkalinity của nước thải để tạo
thành Al(OH)3.
Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 <=> 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O
Khi đưa phèn nhôm vào nước thải nó cịn phản ứng với alkalinity của nước thải để tạo
thành Al(OH)3.
Aluminum hydroxide không tan và tạo bông cặn có độ nhớt cao, nó lắng xuống với
vận tốc chậm, kết dính với các hạt keo và chất rắn lơ lửng và kéo các hạt này lắng
theo nó. Trong phản ứng trên cần thiết phải có 4,5 mg/L alkalinity (tính theo CaCO3)

để phản ứng hồn tồn với 10 mg/L phèn nhơm. Do đó nếu cần thiết phải sử dụng
11


thêm vôi để bổ sung đủ lượng alkalinity cho quá trình (Lê Hồng Việt và Nguyễn Võ
Châu Ngân, 2014).
Ferric sulfate đưa vào nước thải phản ứng xảy ra như sau:
-

Hòa tan: Fe2(SO4)3 + 12H2O → Fe(H2O)63+ + 3SO42-

-

Thủy phân: Fe(H2O)63+ + H2O → Fe(H2O)5(OH)2+ + H3O+

-

Polymer hóa: tạo thành Fe2(OH)24+
Ferric sulfate cũng tác dụng với alkalinity trong nước để tạo thành Fe(OH)3
Fe2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 <=> 3CaSO4 + 2Fe(OH)3 + 6CO2 + 6CO2
Trong trường hợp khơng đủ alkalinity có thể thêm vôi vào nước thải và phản ứng xảy
ra như sau:
Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 <=> 3CaSO4 + 2Fe(OH)3

Ferric chloride đưa vào nước thải phản ứng xảy ra như sau:
FeCl3 + 3H2O <=> Fe(OH)3 + 3H+ + 3ClFerric chloride và vôi đưa vào nước thải phản ứng xảy ra như sau:
FeCl3 + Ca(OH)2 <=> 3CaCl2 + 2Fe(OH)3
Vôi khi cho vào nước các phản ứng sau có thể xảy ra:
Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 + 2H2O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 + 2H2O

Các muối vô cơ cao phân tử: các muối cao phân tử của sắt và nhôm cũng được sử dụng
làm chất keo tụ, trong đó phổ biến là PAC (polyaluminum chloride). Các loại này có thể
mua trực tiếp trên thị trường hay tạo ran gay tại các nhà máy xử lý nước bằng cách cho
ba-zơ vào để trung hịa dung dịch muối nhơm hay sắt đậm đặc. Q trình polymer hóa bị
ảnh hưởng bởi nồng độ của dung dịch muối; loại và nồng độ của ba-zơ sử dụng, nhiệt độ.
Các chất hữu cơ cao phân tử: các chất hữu cơ cao phân tử được tổng hợp từ các đơn
phân. Các polymer sử dụng trong keo tụ thường chứa các nhóm chức có khả năng ion hóa
như carboxyl, amin hay sulfonic; tùy theo nhóm chức này khi ion hóa cho ra nhóm chức
dương hay âm mà người ta gọi chúng là cationic hay anionic. Các yếu tố ảnh hưởng đến
khả năng keo tụ của các loại polymer hữu cơ là tính chất của các polymer, nhóm chức
của các polymer, mật độ điện tích, trọng lượng phân tử và kích thước, độ phân nhánh của
12


các các polymer, pH của nước, tính chất của nước thải và nồng độ của các ion Ca2+ và
Mg2+ trong nước thải.
Có nhiều loại hóa chất có thể sử dụng để keo tụ/tạo bơng, mỗi loại có những ưu và nhược
điểm riêng. Do đó khi chọn hóa chất ta phải lưu ý đến các đặc điểm như hiệu quả của nó,
giá thành, khả năng cung cấp, lượng bùn tạo ra, thích hợp với qui trình xử lý, tác động
đến mơi trường, nhân công, thiết bị cần thiết để dự trữ, nạp hóa chất.
2.7.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ

a. pH
Theo Chowdhury et al. (2013) pH đóng một vai trị quan trọng trong q trình đơng tụ keo tụ vì nó quyết định các loại sản phẩm thủy phân. Khi chất đông tụ như muối nhôm
hay muối sắt được thêm vào nước, các phản ứng thủy phân xảy ra, tạo thành nhiều sản
phẩm thủy phân hòa tan. Tùy thuộc vào pH của dung dịch mà các sản phẩm thủy phân
này mang điện tích dương hay âm. Khi giá trị pH thấp chúng sẽ mang điện tích dương và
mang điện tích âm ở giá trị pH cao hơn.

Q trình loại bỏ các chất hữu cơ bằng muối kim loại ở pH khác nhau theo 2 cơ chế khác
nhau. Ở pH thấp, quá trình này diễn ra theo cơ chế hấp phụ trung hịa điện tích; ở pH cao
cơ chế kết tủa cùng lắng chiếm ưu thế hơn (Aygun và Yilmaz, 2010).
Với mỗi loại nước thải khác nhau sẽ có một vùng pH tốt nhất cho quá trình keo tụ diễn
ra. Vùng pH này phụ thuộc vào loại chất keo tụ, nồng độ chất keo tụ và thành phần của
nước thải. Khi sự keo tụ xảy ra ngoài vùng pH tối ưu, thì chất lượng nước đầu ra sẽ thấp
hoặc tốn một lượng lớn hóa chất đơng tụ. Do đó tùy vào pH của nước thải và loại hóa
chất sử dụng, trong một số trường hợp cần hiệu chỉnh pH về khoảng thích hợp nhờ các
chất khác nhau như axit (H2SO4, HCl), vôi hoặc natri hydroxide (NaOH) ( Raymond
Desjardins, 2009).
b. Alkalinity
Nguyễn Trung Việt et al. (2011) cho rằng độ kiềm có ảnh hưởng đến q trình keo tụ.
Các hóa chất được sử dụng trong quá trình keo tụ nước và phản ứng với nước thải để tạo
thành kết tủa hydroxit khơng tan. Ion hydro giải phóng ra sẽ phản ứng với độ kiềm của
nước. Vì vậy độ kiềm có tác dụng đệm cho nước trong khoảng pH tối ưu đối với quá
trình keo tụ. Độ kiềm phải tồn tại trong nước đủ để trung hịa lượng axit được giải phóng
ra từ các chất keo tụ và hồn thành q trình keo tụ.

13


Theo Ye et al. (2007) việc tăng độ kiềm của dung dịch giúp tăng hiệu suất keo tụ nhờ quá
trình kết tủa cùng lắng. Khi độ kiềm thấp sẽ làm tăng lượng hóa chất đơng tụ cần thiết để
q trình trung hịa điện tích diễn ra hồn tồn (trích bởi Muhammad và James, 2009).
Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014), trong nước thải luôn chứa một
lượng alkalinity để phản ứng với chất keo tụ. Khi lượng alkalinity khơng đủ phản ứng thì
ta thêm vơi hay soda để bổ sung.
c. Nhiệt độ của nước thải
Trịnh Xuân Lai (2004) cho rằng nhiệt độ của nước có ảnh hưởng lớn đến quá trình keo
tụ. Khi nhiệt độ của nước tăng thì liều lượng phèn cần thiết để keo tụ giảm, thời gian và

cường độ khuấy trộn giảm theo. Nhiệt độ thấp làm giảm hiệu quả q trình đơng tụ - keo
tụ, khi nhiệt độ nước gần 00C các bông cặn trở nên khó lắng do độ nhớt của nước tăng
lên. Ngồi ra người ta cịn nhận thấy rằng vùng pH tối ưu bị thu hẹp lại.
d. Điều kiện khuấy trộn và thời gian khuấy trộn
Trong q trình đơng tụ - keo tụ cần thiết phải tiến hành trộn hóa chất. Hiệu quả của quá
trình trộn phụ thuộc vào cường độ khuấy trộn (biểu thị bằng đại lượng gradient vận tốc
G) và thời gian khuấy trộn T. Quá trình trộn thực hiện theo 2 giai đoạn:
-

Giai đoạn thứ nhất trộn nhanh trong thời gian ngắn với mục đích chính là khuếch tán
nhanh hóa chất đơng tụ vào tồn bộ thể tích nước cần xử lý. Nếu mức độ khuấy trộn ở
giai đoạn này khơng thích đáng sẽ làm tăng lượng chất đông tụ cần thiết. Trịnh Xuân
Lai (2011) cho rằng trong giai đoạn này, giá trị gradient vận tốc G thường từ 200 đến
1000 s-1, thời gian khuấy trộn T chọn từ 1 giây đến 2 phút. Thời gian khuấy trộn phụ
thuộc rất nhiều vào loại hóa chất cần trộn. Theo Clack và Stephenson (1999) trích dẫn
bởi Johnson et al. (2008), tích số GT thích hợp với phèn sắt (III) clorua nằm trong
khoảng 20.000 - 50.000.

-

Ở giai đoạn thứ hai sẽ khuấy trộn chậm với mục đích làm cho các phần tử kết bông,
phần tử gây đục, gây màu cho nước có điều kiện tiếp xúc với nhau tốt hơn. Tuy nhiên
việc trộn phải đủ mạnh để tạo ra gradient vận tốc trong bể nhưng không quá lớn. Nếu
quá mạnh, các lực trượt sẽ tác dụng lên các bông cặn và có nguy cơ làm nó vỡ ra.
Thơng thường gradient vận tốc trung bình khoảng 30 đến 70 s-1 và thời gian phản ứng
từ 15 đến 45 phút (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2006).

Khi sử dụng chất điều chỉnh độ kiềm và pH, các chất trợ keo tụ để quá trình tạo bơng cặn
tốt hơn thì cần cho nước hay nước thải sau khi đã trộn đều với phèn từ 15 giây đến 1 phút
14

và thời gian trộn hóa chất này có thể dài hơn từ 10 giây đến 2 phút (Trịnh Xuân Lai,
2011).
Theo nghiên cứu Mohd el al (2009) thì thời gian khuấy trộn có vai trị quan trọng trong
việc hình thành và phát triển của các hạt keo trong quá trình keo tụ. Nếu thời gian khuấy
trộn quá ngắn sẽ không tạo được sự va chạm của các bông cặn và chất keo tụ nên không
hiệu quả trong việc giảm chất rắn lơ lửng trong nước thải. Mặc khác, nếu thời gian khuấy
trộn quá dài sẽ làm phá vỡ các bông cặn, giảm tốc độ kết bơng, giảm kích thước của các
bơng cặn, dẫn đến nước sẽ bị đục trở lại.
e. Ảnh hưởng độ đục và các muối hòa tan
Desjardins (2009) đã chỉ ra rằng khi độ đục tăng, cần phải tăng nồng độ chất đông tụ,
nhưng sự tăng lượng chất đông tụ khơng thay đổi tuyến tính với sự tăng độ đục. Khi độ
đục rất cao thì lượng chất đơng tụ cần thiết tương đối thấp vì khả năng va chạm của các
phần tử lớn. Ngược lại khi độ đục bé việc đơng tụ - keo tụ sẽ khó khăn hơn. Trong trường
hợp này có thể khắc phục bằng cách thêm chất trợ keo tụ hoặc hoàn lưu lượng cặn về cho
bể keo tụ.
Các muối hịa tan trong nước có các ảnh hưởng đến sự keo tụ và kết bông như sau:
- Thay đổi vùng pH tối ưu
- Thay đổi thời gian cần thiết cho sự kết bông
- Thay đổi lượng chất đông tụ, keo tụ yêu cầu
- Thay đổi nồng độ chất đông tụ, keo tụ trong nước đầu ra
f. Liều lượng chất keo tụ
Henderson (2004) cho rằng liều lượng các chất đông tụ khác nhau sẽ tạo ra các cơ chế
đơng tụ - keo tụ khác nhau. Theo đó, ông đã chỉ ra 4 vùng tương ứng với các liều lượng
hóa chất đơng tụ từ thấp đến cao như sau:
(1) Liều lượng quá thấp không đủ để phá vỡ trạng thái ổn định của các hạt keo
(2) Liều lượng đủ để làm mất trạng thái ổn định của các hạt keo
(3) Liều lượng cao hơn mức cần thiết có thể làm tái ổn định hệ keo
(4) Liều lượng vượt mức bão hòa tạo thành các hydroxide kim loại kết tủa, chúng hấp

phụ các hạt keo và lắng xuống theo cơ chế kết tủa cùng lắng (vừa kết tủa vừa lắng diễn ra
đồng loạt). Tuy nhiên để đạt được cơ chế này thì cần một lượng lớn chất đơng tụ.
15


Tài liệu của Trịnh Xuân Lai (20011) chỉ ra ảnh hưởng của liều lượng chất đông tụ đến
hiệu suất của q trình đơng tụ - keo tụ. Khi cho chất đông tụ vào nước sẽ làm giảm thế
năng zêta của hạt keo có khi đến 0 do nồng độ ion đối tăng lên, nhiều ion chuyển từ lớp
khuếch tán vào lớp điện tích kép nhưng nếu tăng nồng độ chất đơng tụ q mức cần thiết
có thể gây ra q trình tích điện trở lại đối với các hạt keo làm điện tích của hạt keo đổi
dấu và thế năng zêta tăng trở lại, cản trở q trình đơng tụ - keo tụ.
Vì vậy cần xác định liều lượng chất đơng tụ thích hợp để q trình xử lý đạt hiệu quả tốt
nhất. Theo Hoàng Văn Huệ (2002), liều lượng chất đông tụ phụ thuộc vào nồng độ chất
rắn trong nước thải và việc xác định liều lượng thích hợp cho q trình đơng tụ - keo tụ
thường thực hiện bằng thí nghiệm Jartest trong phịng thí nghiệm.
2.8.

Trợ keo tụ

Theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2002), để tăng cường q trình tạo bơng keo
hydroxyl nhơm và sắt với mục đích tăng tốc độ lắng, người ta tiến hành quá trình keo tụ
bằng cách cho thêm vào nước thải các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ. Việc
sử dụng các chất trợ đông tụ cho phép hạ thấp liều lượng chất đông tụ, giảm thời gian q
trình đơng tụ và nâng cao tốc độ lắng của các bông keo.
Để xử lý nước thải người ta dùng các chất keo tụ có nguồn gốc thiên nhiên hoặc tổng
hợp. Các chất trợ đơng tụ có nguồn gốc thiên nhiên thường dùng là tinh bột, dextrin
(C6H10O5)n, các ete, xenlulo và dioxit và dioxit silic hoạt tính (xSiO2.yH2O).
Chất trợ đông tụ tổng hợp thường dùng là polyacrylamit (CH2CHCONH2)n. Tùy thuộc
vào các nhóm ion khi phân ly mà các chất trợ đơng tụ có điện tích âm hoặc dương (các
chất trợ đông tụ loại anion hoặc cation): polyacrylic axit (CH2CHCOO)n hoặc

polydiallydimetuyl-amon.
Đa số chất bẩn hữu cơ, vô cơ dạng keo trong nước thải có điện tích âm và do đó nếu
dùng các chất trợ động tụ cation trước đó sẽ khơng cần phải đơng tụ sơ bộ. Việc lựa chọn
hóa chất, liều lượng tối ưu của chúng, trình tự cho vào nước… cũng đều phải được xác
định bằng thực nghiệm. Thông thường liều lượng chất trợ đông tụ cho vào trong khoảng
1 - 5 mg/L.
Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2014) trong q trình keo tụ đơi khi phải
sử dụng các biện pháp để hỗ trợ cho việc keo tụ và tạo bơng cặn tốt hơn, có 04 nhóm biện
pháp chính đó là:
-

Thêm alkalinity cho nước thải: theo các phương trình đã trình bày ở trên để các chất
keo tụ có thể tạo ra các sản phẩm như Al(OH)3, Fe(OH)3 tham gia vào quá trình keo
16


tụ và tạo bơng, nước thải phải có chứa một hàm lượng alkalinity đủ để phản ứng với
lượng chất keo tụ cho vào. Trong trường hợp hàm lượng alkalinity của nước thải thấp,
sử dụng vôi hay soda để bổ sung lượng alkalinity cho nước thải giúp quá trình keo tụ
đạt hiệu quả cao hơn.
-

Điều chỉnh pH của nước thải: theo bảng 4 dưới đây mỗi loại hóa chất keo tụ có
khoảng pH hoạt động thích hợp khác nhau, do đó tùy vào pH của nước thải và loại
hóa chất sử dụng mà điều chỉnh pH của nước thải về khoảng thích hợp.

Bảng 4. pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ
Hóa chất

pH thích hợp

Al2(SO4)3

4,0 - 7,0

FeSO4

> 8,5

FeCl3

4,0 - 6,5 và > 8,5

Fe2(SO4)3

3,5 - 7,0 và 9,0
(Nguồn: Wang et al., 2005)

-

Gia tăng mật độ hạt trong nước thải: trong trường hợp nước thải có độ đục thấp, mật
độ hạt thấp q trình keo tụ sẽ có hiệu quả thấp; để cải thiện hiệu quả của quá trình
người ta cho vào nước thải các hạt sét bentonite hoặc silica hoạt tính.

-

Thêm polymer vào nước thải: hiện nay các loại polymer hữu cơ được sử dụng để thay
thế cho silica hoạt tính, khi sử dụng các polymer chúng ta có thể giảm được liều
lượng chất keo tụ cần thiết, tạo nên bông cặn đặc chắc và lắng nhanh hơn.
2.9.

Một số hiệu quả của q trình keo tụ

Theo Lê Hồng Việt (2003), hiệu suất lắnng phụ thuộc vào liều lượng hóa chất sử dụng
và yêu cầu quản lý. Thông thường nếu tính tốn tốt q trình này có thể loại được 80 90% TSS, 40 - 70% BOD5, 30 - 60% COD, 80 - 90% vi khuẩn trong khi các quá trình
lắng cơ học thơng thường chỉ loại được từ 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất hữu cơ.
Bảng 5. So sánh hiệu suất loại bỏ chất ơ nhiễm có và khơng sử dụng hóa chất
Thơng số

TSS

Hiệu suất của bể lắng sơ cấp
Có hóa chất (%)

Khơng có hóa chất (%)

60 – 90

40 - 70
17


BOD5

40 – 70

25 - 40

COD

30 – 60

20 - 30

TP

70 – 90

5 – 10

Vi khuẩn

80 – 90

50 - 60
(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

Bảng 6. Mức độ keo tụ của FeCl3 ở pH = 7,5, liều lượng 800 mg/L
Chỉ tiêu

Nồng độ ô nhiễm ban đầu (mg/L)

Hiệu suất loại bỏ (%)

COD

3300

30 - 37

Crom

16,8

74 - 99

SS

260

38 - 46
(Nguồn: Song et al., 2004)

Nghiên cứu của Lofrano et al. (2006) về quá trình xử lý nước thải thuộc da bằng phương
pháp keo tụ sử dụng PAC cho kết quả như sau
Bảng 7. Mức độ keo tụ của PAC ở pH = 8,5, liều lượng 900 mg/L
Thông số

Chỉ tiêu

pH = 8,5, liều lượng PAC là 900 mg/L + COD
Ca(OH)2
TSS

Hiệu suất loại bỏ
76%
98%

(Nguồn: Lofrano et al., 2006)

18


XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI THEO NỒNG ĐỘ TỐI ƯU
VỚI NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM VÀ XI MẠ

III.

Hiệu quả xử lý với nước thải dệt nhuộm

3.1.

3.1.1. Kết quả phân tích mẫu nước thải dệt nhuộm
Bảng 8. Kết quả phân tích mẫu nước thải nghiên cứu
STT

Thơng số

Đơn vị
đo

Kết quả
phân tích

1
2
3

pH
COD

Độ màu

mg/l
Pt-Co

10
480
1.200

QCVN 13:2008/BTNMT
A
B
6-9
5,5-9
50
150
Cơ sở mới: 20
150
Cơ sở đang hoạt động: 50

Kết quả phân tích cho thấy nước thải bị ơ nhiễm độ màu và chất hữu cơ (COD) so với
quy chuẩn quốc gia QCVN 13:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải
công nghiệp dệt may.
3.1.2. Kết quả lựa chọn loại dung dịch phèn sử dụng trong quá trình thí nghiệm
Bảng 9. Kết quả xác định loại phèn phù hợp cho nước thải thí nghiệm
Cốc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Nước mẫu (ml)

500

500

500

500

500

500

500

500

500

Phèn (ml)

0

10

10

10

10

10

10

10

10

pH

10

7,0

7,0

7,0

7,0

7,0

7,0

7,0

7,0

H2SO4 (ml)

0

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,8

2,5

Polyme (ml)

0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

Độ màu

1200

323

318

345

340

356

325

401

412

26,2

65,3

66,3

64,9

64,4

63,7

66,1

61,3

59,2

COD (mg/l) 1120,0 205,7

205,7

205,7

205,7

205,7

320,0

320,0

258,5

(Pt - Co)
T% (λ=450
nm)

19


Hình 5. Đồ thị thể hiện T %, COD và độ màu của các loại phèn nghiên cứu.
Nhận xét: Qua kết quả thí nghiệm ở bảng 9 và đồ thị ở hình 5 ta cho thấy mẫu ở cốc 2
(phèn Fe/Al 1:2) cho kết quả tối ưu, do đó chọn hỗn hợp phèn Fe/Al 1:2 để tiến hành
nghiên cứu quá trình nghiên cứu.

3.1.3. Kết quả xác định pH tối ưu
Bảng 10. Xác định pH tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn
Cốc

0

1

2

3

4

5

6

Nước mẫu (ml)

500

500

500

500

500

500

500

Phèn (ml)

0

10

10

10

10

10

10

pH

10,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

9,0

H2SO4 (ml)

0

2,5

2,3

2

1,7

1,5

1,3

Polyme (ml)

0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

Độ màu

1200

299

314

325

332

329

353

T% ( λ = 450 nm)

26,2

67,6

67,5

66,4

67,9

67,5

64,4

COD (mg/l)

1120,0

320,0

206,7

205,7

320,0

120,0

120,0

(Pt - Co)

20

Hình 6. Đồ thị xác định pH tối ưu dựa vào T %, COD và độ màu.
Nhận xét: qua bảng kết quả thí nghiệm và đồ thị trên cho thấy, ở mẫu cốc 5 pH = 8 thì
khả năng xử lý COD tốt tuy nhiên khả năng khử màu không cao bằng mẫu cốc 1 và khả
năng keo tụ cũng kém hơn. Do đó, chọn pH = 6,5 là pH tối ưu để tiến hành q trình thí
nghiệm tiếp theo.
3.1.4. Kết quả xác định lượng phèn tối ưu
Bảng 11. Xác định lượng phèn tối ưu đối với loại phèn đã lựa chọn.
Cốc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Nước mẫu (ml)

500

500

500

500

500

500

500

500

500

pH

10,0

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

6,5

H2SO4 (ml)

0

3,3

3,3

3,3

3,3

3,3

3,3

3,3

3,3

Phèn (ml)

0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

Polyme (ml)

0

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1,5

1200

347

338

340

336

345

290

336

408

26,2

60,0

66,0

66,1

66,6

65,0

69,3

66,7

61,0

1120,0

160,0

320,0

205,7

120,0

258,5

53,3

205,7

205,7

0

85,7

71,4

81,6

89,3

76,9

95,2

81,6

81,6

Độ màu
(Pt - Co)
T% ( λ = 450 nm)
COD (mg/l)
H (% theo độ
giảm COD)

21