khảo sát và so sánh hiệu quả xử lý nước thải thủy sản bằng các hóa chất khác nhau

2.2 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI THỦY SẢN Nước thải sản xuất trong ngành CBTS chiếm khoảng 85 - 90% tổng lượng nước thải và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau: - Nước rửa trong công đoạ

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BÔ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Ts Nguyễn Võ Châu Ngân Lương Thị Diễm Thúy MSSV: 1110868 K37

Cần Thơ, 11/2014

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TÓM TẮT

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 không 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

Đề tài “So sánh hiệu quả xử lý nước thải chế biến thủy sản bằng các hóa chất khác nhau” nhằm tìm ra thông số thích hợp của các chất keo tụ trong quá trình xử lý nước thải chế biến thủy sản Nghiên cứu được thực hiện trên bộ thí nghiệm Jartest trong phòng thí nghiệm để xác định loại chất keo tụ và thông số thích hợp cho quá trình keo tụ Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là nước thải từ nhà máy chế biến thủy sản thu thập từ nhà máy Chế biến Thủy sản Panga Mekong - Ban và Toi Foods Corporation, khu công nghiệp Trà Nóc II, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ Kết quả nghiên cứu của các thí nghiệm đã xác định được các thông số thích hợp cho quá trình keo tụ là 500 mg/L PAC kết hợp 1,5 mg/L polymer và 500 mg/L PAC kết hợp với 2,5 mg/L gel Ở pH khoảng 6 - 7 khi kết hợp PAC cho hiệu quả xử lý cao Các số liệu sau quá trình thí nghiệm được phân tích SPSS sự khác biệt mức ý nghĩa 5% giữa các mẫu Kết quả cho thấy sử dụng PAC kết hợp với polymer thì hiệu quả

xử lý cao hơn khi sử dụng PAC kết hợp với gel nhưng giá thành cao hơn, liều lượng

sử dụng các hóa chất không chênh lệch nhiều Gel xử lý độ đục khá tốt hiệu suất xử

lý cao

Nhân đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý thầy cô thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường đã giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lãnh đạo và nhân viên của Nhà máy chế biến thủy sản Panga Mê Kông đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn thân thiết đến tất cả bạn bè, những người đã luôn sát cánh cùng em, sẵn sàng giúp đỡ, động viên em trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối lời, con mong cha mẹ mãi là điểm tựa vững chắc cho con Chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống

Cần thơ, ngày tháng năm 2014

Sinh viên thực hiện

Lương Thị Diễm Thúy

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

TÓM TẮT ĐỀTÀI i

LỜI CẢM TẠ ii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH BẢNG vi

DANH SÁCH HÌNH vii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ix

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN 3

2.2 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI THỦY SẢN 5

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN 6

2.3.1 Phương pháp xử lý cơ học 6

2.3.2 Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 6

2.3.3 Các phương pháp xử lý sinh học 7

2.4 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ TẠO BÔNG 7

2.4.1 Khái niệm 7

2.4.2 Quá trình keo tụ 7

2.4.3 Bản chất của các hạt keo trong nước 9

2.4.4 Cơ chế của quá trình keo tụ 10

2.4.5 Phương pháp keo tụ 13

2.4.6 Các chất keo tụ 13

2.4.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ 16

2.4.8 Trợ keo tụ 19

2.4.9 Một số hiệu quả của quá trình keo tụ 20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN 22

3.2 ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM 22

3.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 22

3.3.1 Vật liệu thí nghiệm 22

3.3.2 Phương tiện thí nghiệm 22

3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.4.1 Bố trí thí nghiệm 23

4.1 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC THÔNG SỐ HÓA LÝ CỦA NƯỚC THẢI NHÀ MÁY CHẾ BIẾN THỦY SẢN PANGA MÊKÔNG 31

4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM JARTEST 32

4.2.1 Thí nghiệm 1: định hướng xác định liều lượng PAC và thời gan lắng 32 4.2.2 Thí nghiệm 2: khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý độ đục và COD, qua đó xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ 35

4.2.3 Thí nghiệm 3: xác định liều lượng PAC thích hợp kết hợp polymer 37

4.2.4 Thí nghiệm 4: xác định liều lượng PAC thích hợp kết hợp gel 38

4.2.5 Thí nghiệm 5: Xác định liều lượng polymer thích hợp với PAC 39

4.2.6 Thí nghiệm 6: xác định liều lượng Gel thích hợp với PAC 43

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 49

5.1 KẾT LUẬN 49

5.2 KIẾN NGHỊ 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 55

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Đặc trưng ô nhiễm nước thải chế biến thủy sản 3

Bảng 2.2 Thành phần nước thải chế biến thủy sản 4

Bảng 2.3Thống kê khả năng có thể đạt được khi xử lý bằng quá trình keo tụ 8

Bảng 2.4 Ưu và nhược điểm của các chất đông tụ - keo tụ 14

Bảng 2.5 Đặc điểm lý hóa của các chất keo 15

Bảng 2.6 pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ 20

Bảng 2.7 So sánh hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm có và không sử dụng hóa chất 21

Bảng 2.8 Mức độ keo tụ của FeCl3 ở pH = 7,5, liều lượng 800 mg/L 21

Bảng 2.9 Mức độ keo tụ của PAC ở pH = 8,5, liều lượng 900 mg/L 21

Bảng 3.1 Phương pháp phân tích các thông số 23

Bảng 0.1 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của nước thải 32

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo 10

Hình 2.2 Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp 11

Hình 2.3 Thêm các ion trái dấu hóa trị 3 để giảm điện tích thực trên các hạt rắn 11

Hình 3.1 Mẫu nước thải được lấy tại cống ra của phân xưởng fillet 22

Hình 3.2 Bộ Jartest Lovibond 23

Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng chọn liều lượng chất keo tụ 25

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Jartest xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ bằng PAC 26

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ thích hợp kết hợp với polymer 27

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ thích hợp kết hợp với gel 28

Hình 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng polymer 29

Hình 3.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng gel 30

Hình 4.1 Biểu đồ ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC đến hiệu suất loại bỏ COD 33

Hình 4.2 Biểu đồ ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC đến hiệu suất loại bỏ độ đục 34 Hình 4.3 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ COD 35

Hình 4.4 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất loại bỏ độ đục 36

Hình 4.5 Hiệu quả loại bỏ COD sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L polymer 37

Hình 4.6 Hiệu quả loại bỏ độ đục sau keo tụ bằng PAC, cố định 0,5 mg/L polymer 37

Hình 4.7 Biểu đồ loại bỏ COD sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L gel

38

Hình 4.8 Biểu đồ loại bỏ độ đục sau keo tụ bằng PAC và cố định 0,5 mg/L gel

39

Hình 4.9 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại bỏ COD 40

Hình 4.10 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại bỏ độ đục 41

Hình 4.11 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại bỏ photpho 42

Hình 4.12 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến Ph 43

Hình 4.13 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại

bỏ ni-tơ 43 Hình 4.14 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp polymer đến hiệu suất loại

bỏ SS 44 Hình 4.15 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ COD 45 Hình 4.16 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ

độ đục 46 Hình 4.17 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ photpho 47 Hình 4.18 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ

SS 48 Hình 4.19 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến pH 48 Hình 4.20 Ảnh hưởng kết quả keo tụ của PAC kết hợp gel đến hiệu suất loại bỏ nitơ 49

TCVN tiêu chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Với vị trí địa lý thuận lợi, khí hậu nhiệt đới gió mùa pha chút ôn đới, địa hình đa dạng trải dài từ Bắc vào Nam, đường bờ biển dài, sông ngòi chằng chịt… tất cả những điều đó tạo điều kiện cho Việt Nam phát triển ngành nuôi trồng thủy sản Nuôi trồng, đánh bắt và chế biến thủy sản là một ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam, đem lại nguồn lợi không nhỏ vào sự phát triển kinh tế của đất nước Vị trí của xuất khẩu thủy sản Việt Nam khá vững chắc và hiện nằm trong 10 nước có giá trị thủy sản xuất khẩu hàng đầu thế giới Theo thống kê của Tổng Cục Hải quan, tổng xuất khẩu thủy sản cả nước năm 2013 đạt 6,7 tỷ USD, tăng 9,6% so với năm 2012

Trong đó đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là một vùng có thế mạnh về chế biến

và xuất khẩu thủy sản đem lại lợi nhuận kinh tế đáng kể cho Việt Nam nói chung và của người dân nuôi trồng thủy sản nói riêng, với 606.000 ha mặt nước nuôi thủy sản cùng giá trị xuất khẩu hàng tỉ USD mỗi năm (Tổng Cục Thủy sản, 2013)

Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích mang lại thì sự phát triển của ngành chế biến thủy sản (CBTS) cũng làm cho vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng lớn Ngành chế biến thủy sản tác động đến môi trường với những đặc trưng cơ bản như khí thải gây ô nhiễm môi trường bởi những mùi hôi phát sinh từ nguồn phế thải được lưu trữ trong quá trình sản xuất Chất thải rắn từ các dây chuyền chế biến thủy sản gồm đầu, xương, vây, nội tạng mực và cá… Nước thải trong sản xuất chế biến (chiếm 85

- 90% tổng lượng nước thải) từ hoạt động rửa nguyên liệu, chế biến… Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm từ dây chuyền chế biến thủy sản thì nước thải là nguồn gây

ô nhiễm nghiêm trọng nhất vì đổ vào môi trường lượng nước thải lớn có nồng độ ô nhiễm cao do tiếp nhận nguồn protein và lipid từ mực, tôm, cá Theo kết quả điều tra thì các chế biến đông lạnh có lượng nước thải lớn hơn các nhà máy chế biến khô, nước mắm, đồ hộp (Tổng Cục Thủy sản, 2014)

Trong quá trình chế biến thủy sản, sự khác biệt trong nguyên liệu thô và sản phẩm cuối liên quan đến sự khác nhau trong quá trình sản xuất, dẫn đến tiêu thụ nước khác nhau (cá da trơn 5 - 7 m3/tấn sản phẩm; tôm đông lạnh 4 - 6 m3/tấn sản phẩm; surimi 20 - 25 m3/tấn sản phẩm; thủy sản đông lạnh hỗn hợp 4 - 6 m3/tấn sản phẩm

…) Mức độ ô nhiễm của nước thải từ quá trình chế biến thủy sản thay đổi rất lớn phụ thuộc vào nguyên liệu thô (tôm, cá, cá mực, bạch tuộc, cua, nghiêu, sò…), sản phẩm, thay đổi theo mùa vụ, và thậm chí ngay trong ngày làm việc Đặc biệt đối với dây chuyền chế biến tra thì nồng độ các chất ô nhiễm này rất cao: pH từ 6,5 - 7,0,

SS từ 500 - 1.200 mg/L, COD từ 800 - 2.500 mgO2/L, BOD5 từ 500 - 1.500 mgO2/

L, tổng N từ 100 - 300 mg/L, tổng P từ 50 - 100 mg/L, dầu và mỡ 250 - 830 mg/L Nước thải có khả năng phân hủy sinh học cao thể hiện qua tỉ lệ BOD/COD, tỷ lệ này thường dao động từ 0,6 đến 0,9 Đặc biệt, đối với nước thải phát sinh từ chế biến cá da trơn có nồng độ dầu và mỡ rất cao từ 250 đến 830 mg/L (Tổng Cục Môi trường, 2009) Nước thải sơ chế thủy sản là loại nước thải có hàm lượng chất hữu

cơ cao có khả năng phân hủy sinh học cao (Lâm Minh Triết et al., 2006)

Chính lý do trên, đề tài “Khảo sát và so sánh hiệu quả xử lý nước thải thủy sản

bằng các hóa chất khác nhau” được thực hiện nhằm nghiên cứu công đoạn tiền xử

lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản, giảm độ màu và SS để nước thải đầu ra đạt

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Nước thải sản xuất bẩn có thể chứa các loại tạp chất khác nhau, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ Đa số các loại nước thải sản xuất đều chứa hỗn hợp các chất bần (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

Theo Lâm Minh Triết (2006), công nghiệp chế biến thủy sản là một trong các ngành phát triển khá mạnh ở khu vực phía Nam Bên cạnh những lợi ích đạt được về kinh

tế - xã hội, ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề môi trường bức xúc Nước thải thủy sản có thành phần ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn thải cho phép nhiều lần, đây là một trong những ngành công nghiệp có tải lượng ô nhiễm cao Với đặc tính dòng thải giàu chất hữu cơ, nitơ, photpho, các phụ phế phẩm phân hủy tạo mùi hôi khó chịu… gây mất cảm quan và mỹ quan cho cộng đồng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, nguy hiểm cho môi trường và sinh thái

Nước thải ngành chế biến thủy sản chứa phần lớn các chất thải hữu cơ có nguồn gốc

từ động vật và có thành phần chủ yếu là protein và các chất béo Trong nước thải chứa các chất như cacbonhydrat, protein, chất béo… khi xả vào nguồn nước sẽ làm suy giảm nồng độ ô-xy hòa tan trong nước do vi sinh vật (VSV) sử dụng ô-xy hòa tan để phân hủy các chất hữu cơ Các chất rắn lơ lửng làm cho nước đục hoặc có màu, làm hạn chế độ sâu tầng nước được ánh sáng chiếu xuống gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của tảo, rong rêu… Các chất dinh dưỡng (N, P) với nồng độ cao gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước, rong tảo phát triển làm suy giảm chất lượng nguồn nước Các VSV đặc biệt vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán trong nguồn nước là nguồn ô nhiễm đặc biệt Con người trực tiếp sử dụng nguồn nước nhiễm bẩn hay qua các nhân tố lây bệnh sẽ truyền dẫn các bệnh dịch cho con người như bệnh lỵ, thương hàn, bại liệt, nhiễm khuẩn đường tiết niệu, tiêu chảy cấp tính… Nồng độ ô nhiễm của nước thải tinh thủy sản thể hiện cụ thể ở bảng sau

Bảng 2.1 Đặc trưng ô nhiễm nước thải chế biến thủy sản

(Nguồn: Lê Văn Cát, 2007)

Hầu hết các loại hình công nghệ CBTS đều có nhu cầu sử dụng nước khá lớn cho nhiều công đoạn: chế biến, bảo quản nguyên liệu và sản phẩm Tất cả những công đoạn này phát sinh một lượng lớn nước thải trong quá trình sản xuất Lưu lượng thải của một cơ sở chế biến thủy sản xấp xỉ 90% lượng nước cấp hàng ngày với điều kiện tách triệt để nguồn nước mưa Cũng có cùng nhận định về lưu lượng Lâm

Minh Triết (2013) cho rằng “Lưu lượng nước thải được tính trên một đơn vị khá lớn, thường từ 30 - 80 m3 nước thải cho một tấn thành phẩm”

Tổng lượng nước thải công nghiệp CBTS ước tính trong năm 2004 vào khoảng 27,1 triệu m3 Theo quy mô và cơ cấu sản phẩm, lượng nước thải từ CBTS đông lạnh lớn hơn rất nhiều so với các nhóm sản phẩm khác, chiếm tới 61,2% tổng lượng thải và

có đủ thành phần tính chất đặc trưng cho nước thải của ngành CBTS

Theo Lê Văn Cát (2007), dựa trên các sản phẩm tiêu thụ, chế biến thủy sản có thể phân loại:

- Sản xuất hàng đông lạnh

- Sản xuất đồ hộp

- Sản xuất hàng khô, ướp, tẩm gia vị

- Sản xuất hàng từ dạng xay nhuyễn

- Chế biến thức ăn gia súc

Mức độ ô nhiễm dòng nước thải của CBTS biến động rất mạnh phụ thuộc vào sản phẩm chế biến, sản phẩm chế biến thay đổi theo mùa, vụ thậm chí ngay trong ngày

làm việc Theo Chowdhury et al (2010) chất hữu cơ trong nước thải CBTS thường

có nồng độ cao: BOD5 từ 1200 - 6000 mg/L, COD từ 3.000 - 10000 mg/L Nitơ và photpho có mặt trong nước thải CBTS với thành phần nhỏ nhưng các chất rắn lơ lửng khá cao từ 2000 - 3000 mg/L

Trong quá trình chế biến thủy sản, sự khác biệt trong nguyên liệu thô và thành phẩm liên quan đến sự khác nhau trong quá trình sản xuất, dẫn đến tiêu thụ nước khác nhau Do sự phong phú và đa dạng về loại nguyên liệu và sản phẩm nên thành phần

và tính chất nước thải công nghiệp chế biến các loại thủy sản cũng hết sức đa dạng

COD mgO 2 /L 800 - 2.000 800 - 2.500 694 - 2.070 BOD 5 mgO 2 /L 500 - 1.500 500 - 1.500 391 - 1.539

N tổng mg/L 50 - 200 100 - 300 30 - 100

(Nguồn: Tổng Cục Môi trường, 2009)

Dựa vào Bảng 2.2 cho thấy thành phần nước thải phát sinh từ ngành chế biến thủy sản có nồng độ COD, BOD5, chất rắn lơ lửng, tổng nitơ và tổng photpho cao Nước

thải có khả năng phân thủy sinh học cao thể hiện qua tỉ lệ BOD/COD dao động từ 0,6 đến 0,9 Đặc biệt đối với nước thải phát sinh từ chế biến cá da trơn có nồng độ dầu và mỡ rất cao từ 250 đến 830 mg/L Nồng độ photpho trong nước thải chế biến tôm rất cao có thể lên đến trên 120 mg/L

2.2 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC THẢI THỦY SẢN

Nước thải sản xuất trong ngành CBTS chiếm khoảng 85 - 90% tổng lượng nước thải

và chủ yếu được tạo ra từ các quá trình sau:

- Nước rửa trong công đoạn xử lý, chế biến, hoàn tất sản phẩm

- Nước vệ sinh nhà xưởng, trang thiết bị, dụng cụ

- Từ các thiết bị công nghệ như nước giải nhiệt, nước ngưng

Tùy thuộc vào loại hình và trình độ công nghệ chế biến, đặc tính nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm mà nước thải từ các nguồn phát sinh có sự khác biệt về thành phần, tính chất, lưu lượng cũng như chế độ thải nước Nước thải từ chế biến sản phẩm đông lạnh, sản phẩm ăn liền, đồ hộp và sản xuất agar được tạo ra gần như liên tục từ hầu hết các công đoạn sản xuất, trong đó chủ yếu là từ xử lý nguyên liệu

và chế biến sản phẩm Nước thải từ chế biến đồ khô phần lớn tập trung ở khâu xử lý nguyên liệu Trong chế biến mắm và bột cá, ngoài công đoạn rửa nguyên liệu còn tạo ra nhiều nước thải xả theo đợt từ vệ sinh định kỳ thiết bị máy móc Riêng đối với sản xuất bột cá, còn phát sinh một lượng nước thải có hàm lượng hữu cơ rất cao

từ công đoạn ép cá Nước thải sinh hoạt tại các cơ sở chế biến thủy sản thường chiếm từ 10 - 15% tổng lượng nước thải, được phát sinh ra từ quá trình phục vụ cho nhu cầu ăn, uống, tắm, rửa, vệ sinh… của người lao động

Nước thải CBTS thường chứa nhiều các thành phần hữu cơ tồn tại chủ yếu ở dạng keo, phân tán mịn, tạp chất lơ lửng tạo nên độ màu, độ đục cho dòng thải Nước thải thường có mùi khó chịu, độc hại do quá trình phân hủy sinh học Thành phần không tan và dễ lắng chủ yếu là các mảnh vụn xương thịt, vây, vẩy… và còn có các tạp chất vô cơ như cát, sạn… Để đánh giá hiện trạng nước thải ngành chế biến thủy sản một cách đúng đắn cần tìm hiểu về tính chất nguyên liệu, các thành phần cấu tạo nên nguyên liệu thủy sản

- Nước: chiếm tỷ lệ khá lớn từ 60 - 80% trọng lượng cơ thể động vật thủy sản và tồn tại ở hai dạng chủ yếu là nước tự do và nước liên kết

- Protit: là thành phần chính trong tổ chức cơ thịt động vật chiếm 15 - 25% trọng lượng phần thịt ăn được Quá trình phân giải protit diễn ra rất nhanh dưới tác dụng xúc tác đặc hiệu của các nhóm enzym Ở các loại thủy sản quá trình này diễn ra rất nhanh khiến nguyên liệu dễ bị hư hỏng, ươn thối sau khi đánh bắt

- Lipit: trong cơ thể nguyên liệu thủy sản luôn luôn tỷ lệ nghịch với lượng nước

và thường dao động trong khoảng 0,7 - 8% phần thịt ăn được Lipit không tan trong nước, chứa nhiều axit béo không no, cấu tạo mạch dài, không đông đặc ở nhiệt độ thường và dễ bị ô-xy hóa gây hiện tượng ôi hóa tạo ra các mùi khó chịu

- Enzim: ở động vật thủy sản có hoạt tính sinh học mạnh kết hợp với cơ thịt mềm, lỏng lẻo, chứa nhiều nước do đó làm tăng khả năng phân giải gây ra dễ hư hỏng, ươn thối sản phẩm và phát sinh các mùi độc hại

- Chất khoáng: khá phong phú, trong đó chiếm một lượng tương đối lớn là các chất Ca, P, Fe, Na, K, I, Cl Vitamin chủ yếu là các loại A, D, B trong đó hàm lượng vitamin A, D lớn hơn nhiều so với động vật trên cạn

- Nitơ: là một thành phần có trong chất chiết trong tổ chức cơ thịt các loại thủy sản, khi bị phân hủy sẽ tạo ra các sản phẩm có mùi tanh, hôi thối như Amoniac, Trimetylamin, Ure, Sunfua-hydro

Ảnh hưởng của ngành chế biến thủy sản đến môi trường có sự khác nhau đáng kể, không chỉ phụ thuộc vào loại hình chế biến, mà còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như quy mô sản xuất, sản phẩm, nguyên liệu đầu vào, mùa vụ, trình độ công nghệ sản xuất, trình độ tổ chức quản lý sản xuất… trong đó yếu tố kỹ thuật, công nghệ và tổ chức quản lý sản xuất có ảnh hưởng quyết định đến vấn đề bảo vệ môi trường của từng doanh nghiệp Một số tác động đặc trưng của ngành chế biến thủy sản gây ảnh hưởng đến môi trường có thể kể đến như sau:

- Ô nhiễm không khí: mùi hôi phát sinh từ việc lưu trữ các phế thải trong quá trình sản xuất, khí thải từ các máy phát điện dự phòng Trong các nguồn ô nhiễm không khí, mùi là vấn đề chính đối với các nhà máy chế biến thủy sản

- Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ quá trình chế biến bao gồm các loại đầu vỏ tôm, vỏ nghêu, da/mai mực, nội tạng mực và cá…

- Nước thải sản xuất trong chế biến thủy sản chiếm 85 - 90% tổng lượng nước thải, chủ yếu từ các công đoạn như rửa trong xử lý nguyên liệu, chế biến, hoàn tất sản phẩm, vệ sinh nhà xưởng và dụng cụ, thiết bị, và nước tải sinh hoạt Trong các nguồn phát sinh ô nhiễm, nước thải là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường bởi phát sinh thể tích nước thải lớn với nồng độ ô nhiễm cao nếu không được xử lý thích hợp

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI THỦY SẢN

2.3.1 Phương pháp xử lý cơ học

Phương pháp này thường là giai đoạn sơ bộ trong quá trình xử lý nước thải sản xuất Phương pháp này dùng để loại các tạp chất không tan (còn gọi là các tạp chất hữu cơ) trong nước Các tạp chất này có thể dạng vô cơ hay hữu cơ

Các phương pháp cơ học thường dùng là lọc qua lưới; lắng; xic-lon thủy lực; lọc qua lớp vật liệu cát và quay ly tâm (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

2.3.2 Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

Phương pháp này được dùng để thu hồi các chất quý hoặc để khử các chất độc hoặc các chất ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này (Trần Hiếu Nhuệ, 2001)

Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001), phương pháp hóa học - sử dụng các hóa chất cho vào nước thải - tạo phản ứng hóa học giữa hóa chất cho vào với các chất bẩn trong nước thải Kết quả tạo thành các chất kết tủa hoặc chất tan nhưng không độc Điển hình của các phương pháp hóa học là phương pháp trung hòa nước thải chứa kiềm hoặc axit, phương pháp keo tụ và phương pháp oxy hóa - khử

2.3.3 Các phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp này thường dùng để loại các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan hữu cơ (đôi khi cả vô cơ) khỏi nước thải Phương pháp này dựa vào khả năng sống của VSV Chúng sử dụng các chất hữu cơ có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, photpho, kali…

Trong quá trình dinh dưỡng các VSV sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và sinh năng lượng nên sinh khối của nó tăng lên

Theo Trần Hiếu Nhuệ (2001) người ta phân biệt hai giai đoạn, chúng diễn ra với tốc

độ khác nhau:

- Giai đoạn hấp phụ các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan (dạng hữu cơ và vô cơ) lên bề mặt tế bào VSV

- Giai đoạn phân hủy các chất đã hấp phụ và qua màng vào trong tế bào VSV Đó

là các phản ứng sinh hóa (ô-xy hóa và khử)

TỤ TẠO BÔNG

2.4.1 Khái niệm

Ngô Xuân 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 bông 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 quá 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 Thông thường keo tụ là giai đoạn tiếp theo của quá trình đông tụ nhằm liên kết các hạt keo đã bị phá vỡ trạng thái ổn định để tạo thành các bông 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)

2.4.2 Quá trình keo tụ

Keo tụ là quá trình nhằm loại bỏ các chất không hòa 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 quá trình tạo bông lắng rất khó xảy ra Quá trình keo tụ là quá trình làm mất tính ổn định của các hạt keo bằng cách trung hòa điện tích của chúng làm mất lực đẩy lẫn nhau của chúng để chúng có thể kết với nhau thành bông cặn (Nguyễn Văn Phước, 2010)

Theo Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) bằng cách sử dụng quá trình keo tụ người ta còn

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 2.3 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

3 Nitrat (NO 3

)

Florua (F-)

+++

0

0 -, 0, + tùy hóa chất ++

+++

++

0

0 +++

+++

++, +++

0, + +++

+++

+++

0 ++

Ghi chú: 0: không giảm

+: từ 0 đến 20%

++: từ 20 đến 60%

+++: trên 60%

Theo Nguyễn Văn Phước (2010) quá trình keo tụ - tạo bông 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 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 bông 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 không cần chất keo tụ

2.4.3 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 hòa 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 hòa thì độ bền của hạt keo bị phá vỡ Quá trình keo tụ hệ keo kỵ nước thường không thuận nghịch, quá trình diễn ra tới khi keo tụ hoàn toàn các hạt keo Chúng đóng vai trò 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

Hình 2.1 Cấu tạo điện tích của hạt keo

(Nguồn: Hoàng Văn Huệ, 2002)

Theo Hoàng Văn Huệ (2002) khả năng dính kết tạo bông 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 trò 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

2.4.4 Cơ chế của quá trình keo tụ

Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2002) cơ chế của quá trình keo tụ có thể giải thích bằng mô 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

Hình 2.2 Điện tích trên hạt lơ lửng khi giải thích bằng lý thuyết hai lớp

(Nguồn: Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2002)

Hình 2.3 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)

Nếu như điện tích âm thực là điện tích đẩy và thêm vào đó tất cả các hạt còn 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 đông tụ diễn ra quá trình phá vỡ ổn định trạng thái keo của các hạt nhờ trung hòa điện tích Hiệu quả của đông tụ phụ thuộc vào hóa trị của ion, chất đông tụ mang điện tích trái dấu với điện tích của hạt Hóa trị của ion càng lớn thì hiệu quả đông tụ càng cao

Lớp ion trái dấu bên ngoài

Hạt mang điện tích âm Lớp ion trái dấu bên trong

Mặt trượt

Nguyễn Thị Thu Thủy (2006) và Davis (2010) cho rằng quá trình đông 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 bông keo tụ Trong quá 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 hòa 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 hòa 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 bông keo tụ có kích thước lớn làm tăng tốc độ lắng của các hạt keo (Hình 2.4)

Hình 2.4 Hình thành bông 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 vô cơ, chất hữu cơ lơ lửng và hòa tan trong nước và kéo các hạt này cùng lắng

2.4.5 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 bông cặn đạt đến 1µm thì chuyển động Brown hết tác dụng Nếu muốn tăng kích thước bông cặn lên nữa thì cần phải tác động (khuấy trộn) để các cặn xích lại gần nhau hơn

- Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu:

o Trong quá trình này người ta sử dụng muối nhôm hoặc sắt hóa trị 3, còn gọi

là phèn nhôm 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+

+ 3SO4FeCl3 → Fe3+ + 3Cl-

2-Quan sát quá trình keo tụ dùng phèn nhôm, sắt ta thấy có khả năng tạo ra ba loại bông 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 không có khả năng kết dính và hấp phụ trong quá trình lắng tiếp theo vì vậy số lượng không 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 bông 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 bông cặn loại này được quan tâm hơn cả

2.4.6 Các chất keo tụ

Theo Nguyễn Văn Phước (2010) và Hoàng Văn Huệ (2002), chất đông 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 hòa tan thấp hay không hòa tan ở pH thường gặp của nước thải (bảo đảm để lại ít dư lượng nhất)

Các chất keo tụ thường được sử dụng là Al2(SO4)3.FeSO4 (kết tinh), Fe2(SO4)3, FeCl3, Ca(OH)2

Bảng 2.4 Ưu và nhược điểm của các chất đông tụ - keo tụ

Aluminum sulfate

Al 2 (SO 4 ) 3 18H 2 O

Dễ bảo quản và sử dụng, sử dụng phổ biến, tạo ít bùn hơn khi sử dụng vôi, hiệu quả nhất ở pH 6,5

÷ 7,5

Tạo thêm muối hòa tan trong nước, chỉ hiệu quả trong một khoảng pH nhỏ

Polyalumium Chloric

Al 13 (OH) 20 (SO 4 ) 2 Cl 15

Trong một vài trường hợp bông cặn tạo thành dày hơn và dễ lắng hơn so với sử dụng phèn nhôm

Ít phổ biến

Ferric Sulfate

Fe 2 (SO 4 ) 3

Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 6 và pH = 8,8 ÷ 9,2

Tạo muối hòa tan trong nước, cần thêm alkalinity

Ferric Chlorua FeCl 3 6H 2 O Hiệu quả ở pH = 4 ÷ 11 Tạo thêm muối hòa tan trong

nước, tiêu thụ lượng alkalinity gấp 2 lần phèn nhôm

Ferrous Sulfate

FeSO 4 7H 2 O

Không nhạy cảm với pH như vôi Tạo thêm muối hòa tan trong

nước, cần bổ sung alkalinity và oxy

Vôi Ca(OH) 2 Được sử dụng phổ biến và rất

hiệu quả; có thể không tạo thêm muối trong nước thải sau xử lý

Rất phụ thuộc vào pH, tạo lượng bùn lớn, sử dụng quá liều sẽ cho chất lượng nước đầu ra thấp

(Nguồn: US Army of Engineer, 2001)

Bảng 2.5 Đặc điểm lý hóa của các chất keo tụ Tên hóa chất Công thức Trọng lượng

Ferric sulfate Fe 2 (SO 4 ) 3

Fe 2 (SO 4 ) 3 3H 2 O

400

454

1121 - 1153

Ferrous sulfate FeSO 4 7H 2 o 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++ 3SO4

2 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+

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 không 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+ + 3Cl-

Ferric 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 hòa dung dịch muối nhôm hay sắt đậm đặc Quá 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 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 bông, 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 môi trường, nhân công, thiết bị cần thiết để dự trữ, nạp hóa chất

2.4.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất keo tụ

a pH

Theo Chowdhury et al (2013) pH đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đông

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

Quá 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 hòa 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 đông 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 quá 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 không 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 hòa lượng axit được giải phóng ra từ các chất keo tụ và hoàn thành quá trình keo tụ

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 đông

tụ cần thiết để quá trình trung hòa điện tích diễn ra hoàn toàn (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 không đủ phản ứng thì ta thêm vôi 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 quá trình đông tụ - keo tụ, khi nhiệt độ nước gần 00C các bông cặn trở nên khó lắng do độ nhớt của nước tăng lên Ngoài ra người ta còn nhận thấy rằng vùng pH tối ưu bị thu hẹp lại

d Điều kiện khuấy trộn và thời gian khuấy trộn

Trong quá trình đông 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 đông tụ vào toàn bộ thể tích nước cần xử lý Nếu mức độ khuấy trộn ở giai đoạn này không 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 Thông 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 bông cặn tốt hơn thì cần cho nước hay nước thải sau khi đã trộn đều với phèn từ 15 giây đến 1 phút 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 trò 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 bông, giảm kích thước của các bông 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 không thay đổi tuyến tính với sự tăng độ đục Khi độ đục rất cao thì lượng chất đông tụ cần thiết tương đối thấp vì khả năng va chạm của các phần tử lớn Ngược lại khi độ đục bé việc đông 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 hòa 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 đông tụ - keo tụ khác nhau Theo đó, ông đã chỉ ra 4 vùng tương ứng với các liều lượng hóa chất đông 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 đông tụ

Tài liệu của Trịnh Xuân Lai (20011) chỉ ra ảnh hưởng của liều lượng chất đông tụ đến hiệu suất của quá trình đông 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 đông

tụ quá mức cần thiết có thể gây ra quá 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 quá trình đông tụ - keo tụ

Vì vậy cần xác định liều lượng chất đông tụ thích hợp để quá 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 quá trình đông tụ - keo tụ thường thực hiện bằng thí nghiệm Jartest trong phòng thí nghiệm

2.4.8 Trợ keo tụ

Theo Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga (2002), để tăng cường quá trình tạo bông keo hydroxyl nhôm 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 quá trình đông 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 đông 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 đông tụ có điện tích âm hoặc dương (các chất trợ đông tụ loại anion hoặc cation): polyacrylic axit (CH2CHCOO)nhoặc 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 không cần phải đông 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 quá trình keo tụ đôi khi phải sử dụng các biện pháp để hỗ trợ cho việc keo tụ và tạo bông 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 tụ và tạo bông, 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 2.6 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 2.6 pH thích hợp cho hoạt động của các chất keo tụ

Hóa chất pH thích hợp

Al 2 (SO 4 ) 3 4,0 - 7,0

FeCl 3 4,0 - 6,5 và > 8,5

Fe 2 (SO 4 ) 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 quá 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

2.4.9 Một số hiệu quả của quá trình keo tụ

Theo Lê Hoàng Việt (2003), hiệu suất lắnng phụ thuộc vào liều lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý Thông thường nếu tính toán tốt quá 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 thông thường chỉ loại được từ 50 - 70% TSS, 30 - 40% chất hữu cơ

Bảng 2.7 So sánh hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm có và không sử dụng hóa chất

Thông số Hiệu suất của bể lắng sơ cấp

Có hóa chất (%) Không có hóa chất (%)

(Nguồn: Metcalf & Eddy, 1991)

Bảng 2.8 Mức độ keo tụ của FeCl3 ở pH = 7,5, liều lượng 800 mg/L

Chỉ tiêu Nồng độ ô nhi m ban đầu (mg/L) Hiệu suất loại b (%)

(Nguồn: ong t a , 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 2.9 Mức độ keo tụ của PAC ở pH = 8,5, liều lƣợng 900 mg/L

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN

Địa điểm thực hiện:

- Các phòng thí nghiệm của Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ

- Nhà máy Chế biến Thủy sản Panga Mekong - Ban và Toi Foods Corporation, khu công nghiệp Trà Nóc II, quận Bình Thủy, thành phố Cần Thơ

Thời gian thực hiện đề tài: tháng 8/2014 đến 11/ 2014

3.2 ĐỐI TƯỢNG THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm được thực hiện trên nước thải lấy tại cống ra tại phân xưởng fillet của nhà máy chế biến thủy sản Panga Mekong - Ban và Toi Foods Corporation, khu công nghiệp Trà Nóc II, quận Bình Thủy, thành Phố Cần Thơ

Hình 3.1 Mẫu nước thải được lấy tại cống ra của phân xưởng fillet

3.3 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.3.2 Phương tiện thí nghiệm

Thí nghiệm keo tụ được thực hiện trên bộ Jartest (Lovibond - Đức) tại phòng thí nghiệm Xử lý Nước thải, Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Bộ Jartest gồm có:

- Phần chứa mẫu: 6 cốc có dung tích 2 L/cốc

- Hệ thống khuấy trộn (motor và cánh khuấy): gồm 6 cánh khuấy có thể điều chỉnh được vận tốc khuấy từ 0 - 300 vòng/phút

Hình 3.2 Bộ Jartest Lovibond

Bảng 3.1 Phương pháp phân tích các thông số STT Thông số Đơn vị Phương pháp và thiết bị Tiêu chuẩn xác định

1 pH - Máy đo HI 8314, HANNA TCVN 6492:2011

2 EC µS/cm Máy đo EC (Multiline P4)

khuấy trộn rất quan trọng và ảnh hưởng trức tiếp đên hiệu quả của quá trình keo tụ/tạo bông

- Bước 2 - tạo bông cặn: sau khi khuấy trộn nhanh, giảm vận tốc khuấy trộn để tạo điều kiện cho các hạt tiếp xúc với nhau để chúng kết hợp lại với nhau tạo thành bông cặn

- Bước 3 - tách hạt keo: tách các hạt keo ra khỏi nước bằng chu trình lắng, khi bông cặn lắng xuống nước sẽ trong hơn

Thời gian lắng sẽ được xác định ở thí nghiệm định hướng, sau đó ghi nhận thể tích bùn lắng và lấy mẫu nước trong đo độ đục, độ dẫn điện (EC) và phân tích SS, COD Thí nghiệm được tiến hành như sau:

a Thí nghiệm định hướng

Theo Nguyễn Thị Lan Phương (2008) trong thí nghiệm Jartest thời gian khuấy nhanh là 2 - 3 phút (vận tốc khuấy 100 - 200 vòng/phút), khuấy chậm từ 20 - 30 phút (vận tốc khuấy 20 - 50 vòng/phút) Thời gian lắng từ 30 đến 60 phút Trong thí nghiệm này cần cố định giai đoạn khuấy trộn nhanh với tốc độ 160 vòng/phút trong khoảng 3 phút, giai đoạn khuấy chậm với tốc độ 20 vòng/phút trong khoảng 25 phút

và giai đoạn cuối cùng là lắng

a1 Thí nghiệm định hướng 1: định hướng liều lương PAC và thời gian lắng

Định hướng liều lượng PAC:

- Bước 1: cho nước thải vào 6 cốc mỗi cốc 1,5 L nước thải, đặt trên bộ Jartest

- Bước 2: cho liều lượng PAC tăng dần bắt đầu 100 mg/L; tiến hành khuấy nhanh

160 vòng/phút trong vòng 3 phút, khuấy chậm 20 vòng/phút trong vòng 25 phút Sau đó để yên mẫu lắng 30 phút, quan sát hiện tượng bùn lắng, lấy phần nước trong đo độ đục, phân tích SS, COD

Định hướng thời gian lắng:

- Bước 1: đong 1 L nước thải vào cốc 2 L

- Bước 2: đặt cốc vào bộ Jartest, điều chỉnh vận tốc khuấy nhanh 160 vòng/phút trong 1 phút, châm dung dịch PAC vào với liều lượng đã tìm được trong thí nghiệm định hướng Sau đó chuyển sang khuấy chậm với vận tốc 20 vòng/phút trong 25 phút

- Bước 3: ngừng khuấy, để lắng trong 120 phút Quan sát và ghi nhận thể tích bùn trong cốc ở các thời gian lắng lần lượt là 15 phút, 30 phút, 60 phút và 120 phút Chọn thời gian lắng thích hợp để tiến hành thí nghiệm chính thức

Hình 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm định hướng chọn liều lượng chất keo tụ

a2 Thí nghiệm 2: xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ

Thí nghiệm được tiến hành với giá trị pH biến thiên từ 3 đến 12, với lượng PAC đã được xác định ở thí nghiệm định hướng số 1, tổng cộng có 10 nghiệm thức Tiến hành khuấy trộn nhanh 160 vòng/phút trong 3 phút, sau đó khuấy chậm 20 vòng/ phút trong 25 phút, sau đó lắng với thời gian lắng tìm ra ở thí nghiệm định hướng Giá trị pH mong muốn sẽ được điều chỉnh bằng cách cho NaOH 6N để nâng pH hoặc H2SO41N để hạ pH

Sau khi thí nghiệm thu mẫu phân tích COD, lấy mẫu nước trong đo độ đục, so sánh hiệu xuất loại bỏ COD và độ đục của mỗi cốc để xác định được cốc có giá trị pH tốt nhất → pH tối ưu

300 mg/L Cốc 1

Nước thải

PAC

Chọn cốc có liều lượng PAC thích hợp cho quá trình keo tụ

Kết quả thí nghiệm

200 mg/L

100

mg/L

mg/L

Hình 3.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Jartest xác định pH tốt nhất cho quá trình keo tụ

Cốc

4

pH 6

a3 Thí nghiệm 3: xác định liều lượng PAC thích hợp kết hợp polymer

Sau khi đã xác định lượng chất keo tụ để xảy ra quá trình keo tụ, để tăng hiệu quả

xử lý nước thải thì thêm polymer thích hợp cho quá trình keo tụ Thí nghiệm này ta

cố định liều lượng polymer 0,5 mg/L, chạy xung quanh liều lượng PAC đã tìm được

ở thí nghiệm định hướng số 1 Để tìm ra liều lượng PAC thích hợp nhất tiến hành thí nghiệm chính thức

- Bước 1: dùng cốc có dung tích 2 L, cho vào mỗi cốc 1,5 L nước thải Cho vào mỗi cốc liều lượng PAC xung quanh liều lượng PAC đã tìm được thí nghiệm định hướng, cố định liều lượng polymer, giữ cố định pH ở giá trị tốt nhất tìm được trong thí nghiệm định hướng số 3 (hiệu chỉnh pH bằng NaOH 6N hoặc

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ thích hợp kết hợp

a4 Thí nghiệm 4: xác định liều lượng PAC thích hợp kết hợp với gel

Sau khi đã xác định lượng chất keo tụ tốt nhất cho quá trình keo tụ, để tăng hiệu quả

xử lý nước thải thì thêm gel thích hợp cho quá trình keo tụ Thí nghiệm này ta cố định liều lượng gel 0,5 mg/L, chạy xung quanh liều lượng PAC đã tìm được ở thí nghiệm định hướng số 1 Để tìm ra liều lượng PAC thích hợp nhất tiến hành thí nghiệm chính thức

- Bước 1: dùng cốc có dung tích 2 L, cho vào mỗi cốc 1,5 L nước thải Cho vào mỗi cốc liều lượng PAC xung quanh liều lượng PAC đã tìm được thí nghiệm định hướng, cố định liều lượng gel, giữ cố định pH ở giá trị tốt nhất tìm được trong thí nghiệm định hướng số 3 (hiệu chỉnh pH bằng NaOH 6N hoặc H2SO41N)

- Bước 2: đặt 6 cốc trên bộ Jartest, khuấy nhanh 160 vòng/phút trong vòng 3 phút, khuấy chậm 20 vòng/phút trong vòng 25 phút

- Bước 3: lắng với thời gian lắng tìm ra ở thí nghiệm định hướng, quan sát và

nhận xét hiện tượng bùn lắng, lấy mẫu nước trong đo độ đục, phân tích COD

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ thích hợp kết hợp

Phân tích COD,SS,độ đục

1 - 5 m/L nhưng để tăng độ tin cậy ta bắt đầu từ liều lượng polyme 0,5 mg/L

- Bước 1: dùng 6 cốc có dung tích 2 L, cho vào mỗi cốc 1,5 L nước thải, thay đổi liều lượng polymer, giữ cố định liều lượng PAC đã tìm được ở thí nghiệm định hướng, đồng thời giữ cố định pH ở giá trị tốt nhất tìm được trong thí nghiệm định hướng số 2 (hiệu chỉnh pH bằng NaOH 6N hoặc H2SO4 1N)

- Bước 2: đặt 6 cốc trên bộ Jartest, khuấy nhanh 160 vòng/phút trong vòng 3 phút, khuấy chậm 20 vòng/phút trong vòng 25 phút

- Bước 3: sau đó lắng với thời gian lắng tìm ra ở thí nghiệm định hướng, quan sát

và nhận xét hiện tượng bùn lắng, lấy mẫu nước trong đo độ đục, phân tích COD

Hình 3.7 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng polymer

b

Chọn cốc có lượng chất keo tụ tốt nhất

pH

b2 Thí nghiệm 2: thí nghiệm xác định liều lượng gel thích hợp với chất keo tụ

Sau khi xác định được liều lượng chất keo tụ tốt nhất trong thí nghiệm định hướng,

tiến hành thí nghiệm xác định liều lượng gel thích hợp Thí nghiệm này cố định

lượng PAC đã tìm được ở thí nghiệm định hướng, chạy liều lượng gel từ 1 - 5 m/L

nhưng để tăng độ tin cậy ta bắt đầu từ liều lượng gel 0,5 mg/L

- Bước 1: dùng 6 cốc có dung tích 2 L, cho vào mỗi cốc 1,5 L nước thải, thay đổi

liều lượng gel, giữ cố định liều lượng PAC đã tìm được ở thí nghiệm định

hướng, đồng thời giữ cố định pH ở giá trị tốt nhất tìm được trong thí nghiệm

định hướng số 2 (hiệu chỉnh pH bằng NaOH 6N hoặc H2SO4 1N)

- Bước 2: đặt 6 cốc trên bộ Jartest, khuấy nhanh 160 vòng/phút trong vòng 3 phút,

khuấy chậm 20 vòng/phút trong vòng 25 phút

- Bước 3: sau đó lắng với thời gian lắng tìm ra ở thí nghiệm định hướng, quan sát

và nhận xét hiện tượng bùn lắng, lấy mẫu nước trong đo độ đục, phân tích COD

Hình 3.8 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định liều lượng gel

Nước thải

A1

pH Gel

Phân tích SS,COD,độ đục