KHOA CONG NGHE
LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC
NGHIEN CUU LOAI BO CHAT RAN LO LUNG TRONG NUOC THAI CHE BIEN THUY SAN
BANG PHUONG PHAP KEO TU DIEN HOA
CAN BO HUONG DAN SINH VIEN THUC HIEN
Lê Hồng Việt Trần Quốc Trạng
MSSV: 2064024
Ngành: Cơng Nghệ Hĩa Học-Khĩa 32
Trang 3BỘMƠNCƠNGNGHỆHĨAHỌC -
Cần thơ, ngày 17 tháng 08 năm 2010
PHIẾU DANG KY DE TAI LUAN VAN TOT NGHIỆP Nam hoc 2010 - 2011 I Sinh vién thuc hién Họ và tên: Trần Quốc Trạng MSSV: 2064024 Ngành Cơng nghệ Hĩa học Khĩa: 32 2 Tên đề tài LVTN
“Nghiên cứu quá trình loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp keo tụ điện hĩa điện hĩa”
3 Địa điểm thực hiện
Phịng thí nghiệm Kỹ thuật mơi trường — Bộ mơn Kỹ thuật Mơi trường — Khoa Mơi trường và Tài nguyên Thiên nhiên — Trường Đại học Cần Thơ
Nguồn nước thải: Cơng ty thủy sản Bình An - Khu Cơng nghiệp Trá Nĩc
4 Cán bộ hướng dẫn
Lê Hồng Việt - Bộ mơn Kỹ Thuật Mơi Trường — Khoa Mơi trường và Tài
nguyên Thiên nhiên — Trường Đại học Cần Thơ
5 Mục tiêu đề tài
Đánh giả khả năng loại bỏ các chất ơ nhiễm nhu SS, COD, pH, d6 đục của
Trang 4- Nghiên cứu và thực hiện phương pháp keo tụ điện hĩa - Kết luân và kiến nghị
7, Kinh phí dự trà: 2.000.000Ä
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN ĐĂNG KÝ
Lê Hồng Việt Trần Quốc Trạng
Trang 5
LOI CAM ON
Trong quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, em đã gặp rất nhiễu khĩ khăn nhưng nhờ sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy cơ, bạn bè và sự động viên của gia đình đã giúp em hồn thành đê tài này
Trước hết, con xin cảm ơn cha mẹ đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con học
tập, luơn quan tâm và động viên con những luc con gap kho khan
Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hồng Việt, đã tận tình hướng dan va
truyện đạt những ý kiến hết sức quỷ báu Thầy đã cho em những buổi trao đổi hết sức thú vị, giúp cho em cĩ khả năng quan sát và nhận định tơng quan hơn về lĩnh vực mình đã nghiên cứu
Em xin gởi lời chỉ ân sâu sắc đến đến quy Thầy cơ Bộ mơn Cơng nghệ Hĩa
học, đã giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho em frong suốt quá trình làm luận
văn cũng như trong thời gian học tập tại trường để em cĩ thể hồn thành khĩa học này! Em xin chân thành cam on Thay Truong Chi Thanh, Thay Nguyén Minh Trí đã nhiệt tình giúp đổ và cĩ những ỷ kiến quan trọng giúp em trong suốt quá
trình thực biện đề tài
Em xin chân thành cảm ơn Thây Huỳnh Long Toản — Trưởng phịng thí
nghiệm Xứ lý nước đã tạo điều kiện tối ẩa cho em duoc nghiên cứu tại Phong thí
nghiệm và hướng dẫn tận tình để em hồn thành quá trình nghiên cứu
Tuy cĩ nhiều cĩ găng nhưng trong quá trình thực hiện luân văn tốt nghiệp nhưng khơng tránh khỏi những thiếu sĩt Kính mong nhân được những ý kiến đĩng gĩp từ quí Thầy Cơ và các bạn để luân văn được hồn thiện hơn
Trần Quốc Trạng
Trang 6
TOM TAT
Xử lý nước thải là một trong những việc làm để bảo vệ nguồn nước, nhăm loại bỏ hay hạn chế các tác động xấu đến mơi trường của các hợp chất gây ơ nhiễm, sao cho khi thải ra sơng hỗ, khơng làm ơ nhiễm nguồn nước Hầu hết hệ thống xử lý nước thải đêu cĩ cơng đoạn xử lý sinh học Tuy nhiên nước thải trước khi vào bể lọc sinh học phải cĩ hàm lượng chất răn lơ lửng khơng được quả 150 mg/L Vì vậy, trước khi vào bề xử lý sinh học nước thải cân được xử lý sơ bộ Thơng thường người ta thường dùng bể lắng sơ cấp, nếu thiết kế chỉnh bê lắng sơ cấp cĩ thể loại bỏ được 50 — 70 % chat ran lo lửng
Vấn đề hiện nay là khi các nhà máy mở rộng và tăng cơng suất sản xuất thì lượng nước thải tạo ra cũng tăng lên Tuy nhiên, hầu hết các nhà máy khi xây dung đêu khơng chừa đất cho viêc mở rộng hệ thống xử lý nước thải Khi đĩ, việc xử lý sơ bộ nước thải sẽ gặp rất nhiễu khĩ khăn Một bể lăng sơ cấp nếu được thiết kê chính xác thì phải mất nhiễu diện tích đất và thời gian lưu cũng khơng dưới 1,5 giờ Để giải quyết vấn đê này cần phải cĩ một phương pháp xử lý thay thé được bể lăng sơ cấp mà khơng mắt nhiêu diện tích đất và thời gian xử lý Từ đĩ, đề tài “Nghiên cứu loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ điện hĩa” ãã được thực hiện
Từ các thí nghiệm phân tích và tính tốn nhân thấy rằng, với cực dương là
nhơm, mật độ dịng điện 120 A/m? sau 70 phút cĩ thể loại bỏ được 50 -70% chất
ran lo lung Dién nang tiéu thu khoang 1,89 kWh/m? nuéc thai
Với những nội dung chỉnh của đê tài, tơi mong sẽ cung cấp đây đủ các kiến thức cơ bản liên quan đến để tài
Trang 7Phiếu đăng ký đề tài tốt nghiệp Lời cảm ơn Tĩm tắt Mục lục Danh sách hình Danh sách bảng Danh sách bảng phụ lục Danh sách các từ viết tắt Chương 1 GIỚI THIỆU CHỮNG 5 - SE Ev cv cree ve 1 In 1 ¡i0 0›ïr ¡tr ằa: ng 3 1.3 Phạm vi của đề tài ch nh 4 Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU - -2-22sE+E+E£E+E+EzEsEsrrerered 5
2.1 Tổng quan về nước thải s- - - xxx SE VY kEvEEEE+EEEEEEESEEEEEEESErkrkrkrkrkrkrered 5 2.1.1 Ph&n loai nue that cccccccccessesesccceeesccseeeessesceseesenseseesessenssesseneeeeeseses 6
2.1.2 Thanh phan va đặc tính của nước thải . ¿-¿- 5+ + sex vsszce2 10 2.1.3 Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải - - 11 2.1.4 Thanh phan va dic tinh cia nwoéc thai thy san wo cece 14
2.2 Các phương pháp xử lý nước thải -cc LH SH neo 15 2.2.1 Phương pháp xử lý lý hỌC HH ngư 15 2.2.2 Phương pháp xử lý hĩa hỌC - c ch sa 16 2.2.3 Phuong phap xử lý hĩa Ỉý ĐH HS HH TH ng kh ng ven 17 2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hĩa .- - 5s c2 18
2.3.1 GIới thiỆU - G9 9S 9 gen 18
2.3.2 Các quá trình trong phương pháp keo tụ điện hĩa s22 20 2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hĩa 22
Trang 83.1 Địa điểm và thời gian thực hiện + - 1v 3 ve cgEsrkrkrkered 25
3.2 Đối tượng thí nghiệm ¿kẻ St SE E3 E3 EEEE SE SE E1 SE Hành rời 25
3.3 BG tri thí nghiệm - - - 1s E315 1E KT T1 Tưng 26 3.3.1 Thí nghiệm định hướng ¿25t tt SxEE2EEEESEvEEtrxrrrrrersrrrrrred 26 3.3.2 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu tốt nhất ¿2 + s55: 26 3.3.3 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dịng tốt nhất ¿- 5 c5: 27 3.3.4 Thí nghiệm 3: Xác định thể tích tối đa cĩ thể xử lý . ¿- 5 27 3.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định thể tích tỗi đa cĩ thể xử lý -: 27 3.3.6 Thí nghiệm 5: Xác định loại điện cực tốt nhất -. ¿5-5 s xxx: 27
3.4 Phương pháp và phương tiện phân tích cv vs 27
Chương 4 KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN .-. 5-2-5 s sece+esrsrsrsrreced 30
4.1 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu (T) tốt nhất - - - - s2 30 4.2 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dịng (MĐD) tốt nhất - 5-5 55 sẻ 31 4.3 Thí nghiệm | - L1 11191111191 10v tk ng gà 32 4.4 Thí nghiệm 4| - - + c - 991911911918 111911111 1 KT kh 34 4.5 Thí nghiệm 5: - - c9 9911919190919 19119151 1811 1k kh 35 4.6 Nhận xét chung ‹ c1 11111111111 1101 ty nh tk kg ng tk kh 38 4.7 Thảo luận chung - - - c9 1S 1 TS TT kh 39
Trang 9Chương
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 Đặt vẫn đề
Vấn đề ơ nhiễm mơi trường hiện nay đang thu hút nhiều sự quan tâm của khơng chỉ các nhà khoa học, cơng nghệ mà cả những nhà quản lý mơi trường Những thảm họa thiên tai trong thời gian gần đây là những báo động về sự ơ nhiễm mơi trường
Sự phát triển nhanh của cơng nghiệp càng làm tăng thêm nguy cơ, rủi ro của ơ
nhiễm mơi trường Ơ nhiễm nguồn nước là một trong những nguy cơ đĩ Việc thu
gom, xử lý các dịng nước thải cơng nghiệp được đặt ra hết sức cấp thiết nhằm loại
bỏ các chất ơ nhiễm ra khỏi địng thải
Theo báo cáo mơi trường quốc gia 2009 của Bộ Tài nguyên - Mơi trường Việt Nam, khoảng 70% trong số hơn l triệu m” nước thải/ ngày từ các khu cơng nghiệp (KCN) được xả thắng ra các nguồn tiếp nhận khơng qua xử lý gây ra ơ nhiễm mơi
trường nước mặt [22]
Bảng 1.1 Ước tính tổng lượng nước thải và thải lượng các chất ơ nhiễm trong
nước thải từ các KCN thuộc Đơng bằng sơng Cửu Long „ ` Tổng lượng nước Tổng lượng các chất ơ nhiễm (kg/ngay) Tỉnh thành ae, 3, ^ 2 2 thai (m /ngày) TSS | BOD | COD | Tơng N | Tơng P Cần Thơ 11300 2486 | 1548 | 3605 | 655 904 Cà Mau 2400 528 329 766 139 192 Tổng 13700 3014 | 1877 | 4370 | 795 1096
(Nguồn: Trung tâm Cơng nghệ Mơi trường (ENTEC), 2009)
Tình hình nước thải ở Đồng bằng sơng Cửu Long cũng đang gây nhiều bức
xúc cho nhiều người dân Theo Viện Kinh tế và Qui hoạch Thuý sản (Bộ
NN&PTNT), các nhà máy chế biến thủy sản nằm trên địa bàn các tỉnh Đồng bằng
sơng Cửu Long (ĐBSCL) hiện vẫn là một trong những "thủ phạm" gây ơ nhiễm mơi
trường Khu vực ĐBSCL hiện cĩ 189 nhà máy chế biến thủy sản, tổng cơng suất
chế biến 1,2 triệu tấn/ năm Trong đĩ, số nhà máy tại TP Cần Thơ, tỉnh Cà Mau,
Kiên Giang, Tiền Giang, An Giang chiếm 53% tổng số nhà máy trong khu vực
Trang 10Tiêu chuẩn Việt Nam nhiều lần như màu, dầu mỡ, coliform, BOD , COD, phốt pho tơng, nitơ tổng, mùi hơi đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người trực tiếp lao động và người dân Ngồi ra, hàng năm việc nuơi thủy sản ở ĐBSCL thải ra gần 500 triệu mét khối bùn thải và chất thải thủy sản Trong đĩ, chất thải nuơi cá tra, cá ba sa đã trên 2 triệu tan/nam Nguồn chất thải độc hại này hiện vẫn chưa được xử lý
triệt để và vẫn thải vào sơng rạch [23]
Chat ran trong nước thải cĩ ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình xử lý Chất răn
trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng (SS), chất rắn cĩ khả năng lắng, các
hạt keo và các chất rắn hịa tan Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vơ cơ) trong nước thải Khi vận tốc của dịng chảy bị giảm xuống (do nĩ chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt khơng lắng được sẽ tạo thành độ đục của nước Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để
phân hủy làm giảm DO của nguồn nước Các cặn lắng sẽ làm đầy các bê chứa làm
giảm thể tích hữu dụng của các bể này Chính vì vậy, việc loại bỏ SS trong nước thải là một bước quan trọng trước những giai đoạn xử lý khác
Các phương pháp loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải: đơng tụ và keo tụ,
hấp phụ, lắng tự nhiên, lọc, tuyên nỗi Ngồi ra thì chất rắn lơ lửng cịn được tách
bằng cách lắng đưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy lọc
ly tam (Tran Văn Nhân - Ngơ Thị Nga, 2002)
Quá trình keo tụ bằng hĩa chất thường sử dụng muối nhơm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, ngồi ra cịn dùng các sợi polyme để làm cầu nối cho các hạt keo (Trong đĩ dùng phố biến nhất là: Al;(SO,)s, vì nĩ hịa tan tốt trong nước)
Quá trình này thường địi hỏi các quy trình xử lý thứ cấp tiếp theo như: pH thấp do
OH mất đi, cịn lại H”; cĩ nhiều kim loại hịa tan trong nước sau xử lý nên việc tái sử dụng nước thải gặp nhiéu khé khan (Peter K Holt et al., 2004)
Ngồi ra, để giữ lại các chất hữu cơ khơng tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào bể xử lý sinh học người ta cịn dùng bể lắng sơ cấp Nếu thiết kế chính xác bê lắng SƠ cấp cĩ thể loại bỏ được 50 — 70% chất rắn lơ lửng, 25 - 40% BOD Tuy nhiên biện pháp này tốn nhiều diện tích và mất thời gian (thời gian lưu khoảng 2h)
Trang 11Bang 1.2 Các thơng số thơng dụng khi thiết kế bể lắng sơ cấp Hình chử nhật Hình trụ trịn - Sầu 3,/m; - Sầu3,/mn - - Dài 24,4— 39,6 m; - Rộng 4,9—9,/m, (Lê Hồng Việt, 2003) Đường kính 12,2 - 45,8 m Độ đốc của đáy 0,083 m
Từ những thực trạng đĩ, một quá trình xử lý nước tiết kiệm được thời gian và khơng mất nhiều diện tích đất mà vẫn đạt hiệu quả đang ngày càng được nghiên cứu
và ứng dụng nhiều hơn Quá trình keo tụ điện hĩa là một trong những phương pháp
xử lý nước thải cĩ thể đáp ứng được những yêu cầu trên T ee — : aa = - a ee — e "“ — - ay ae = a oe, aa ee | TASS x& r
Hình 1.1 Bế lắng sơ cấp [21] Hình 1.2 Thiết bị keo tụ điện hĩa [19]
Keo tụ điện hĩa là một phương pháp dựa trên cơ sở của quá trình điện hĩa, theo đĩ cực dương bị ăn mịn để tạo ra các hoạt chất làm đơng tụ vào dung dịch (cực dương thường là nhơm hoặc sắt) Kèm theo các phản ứng sinh khí oxy ở cực
dương và khí hydro ở cực âm Từ đĩ tạo ra hiệu ứng kép (keo tụ và tuyến nổi) để
loại bỏ các chất gây ơ nhiễm trong nước thải (Peter K Holt et al., 2004)
Từ những ưu điểm của phương pháp này, tơi đã thực hiện hiện đề tài ““ Nghiên
cứu quá trình loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp keo tụ điện hĩa điện hĩa”
1.2 Mục đích của đề tài
Đánh giá khả năng loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hĩa Xem xét khả năng thay thế các phương pháp thường sử dụng (lắng sơ cấp, keo tụ bằng hĩa chất ) băng phương pháp xử lý này
Trang 121.3 Phạm vi của đề tài
Vì lý do thời gian thực hiện và điều kiện kinh tế hạn hẹp nên đề tài chỉ phan tích một số chỉ tiêu hĩa lý cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý bằng phương
pháp keo tụ điện hĩa Đĩ là các chỉ tiêu: SS, COD, pH, độ đục
Trang 13Chương 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về nước thải
Trên bình diện tồn cầu, nước là một tài nguyên vơ cùng phong phú nhưng chỉ
hữu dụng với con người khi nĩ ở đúng nơi, đúng chỗ, đúng dạng và đạt chất lượng
yêu cầu Hơn 99% trữ lượng nước trên thế giới nằm ở dạng khơng hữu dụng đối với đa số mục đích của con người do độ mặn (nước biển), địa điểm, dạng ( băng hà) (Lê Hồng Việt, 2003)
Các nguồn nước trong tự nhiên hoặc nước sử dụng cho bất kỳ một mục đích
nào cũng đều chứa một lượng tạp chất vơ cơ và hữu cơ hịa tan Các hợp chất này,
tùy giới hạn hàm lượng hịa tan, cĩ thể là các chất dinh đưỡng cho cây trồng va
động vật hoặc ngược lại là các chất độc hại Trong quá trình phát triển của nền nơng
nghiệp, cơng nghiệp hiện đại cũng như tốc độ đơ thị hĩa như vũ bão hiện nay dẫn
tới việc sử dụng nước ngày càng nhiều và lượng nước thải ngày càng lớn Trong
nước thải cĩ chứa nhiều chất hữu cơ, vơ cơ và thành phân vi sinh vật Nếu khơng
kiểm sốt được nước thải, khơng xử lý thích hợp sẽ ảnh hưởng rất xấu đến mơi trường sống nĩi chung Xét cho cùng ơ nhiễm mơi trường nước hiện nay trên thế giới đều đo hoạt động của con người, trong đĩ chủ yếu là từ nước thải (Lương Đức
Phẩm, 2007)
Theo Lâm Minh Triết và cộng sự (2006), để bảo vệ mơi trường và duy trì các
điều kiện sống trong lành, các loại nước thải cần phải được kiểm sốt và quản lý nghiêm ngặt Một hệ thống quản lý nước thải hiện đại cần phải xem xét đến các yếu t6 sau:
- _ Các nguồn phát sinh nước thải;
- _ Các cơng trình xử lý cục bộ nước thải ngay tại nguồn thải; - _ Các hệ thống thu gom nước thải;
- _ Các phương tiện chuyển tải nước thải;
- Hệ thống xử lý nước thải tập trung ở cuối mạng lưới đường ống; - _ Các cơng trình thải bỏ nước thải vào nguơn tiép nhận: sơng, hơ, biên
Trang 142.1.1 Phần loại nước thải
Người ta định nghĩa nước thải là dịng chất lỏng được thải ra sau quá trình sử
dụng của con người và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng (Trần Văn Nhân
— Ngơ Thị Nga, 2006)
Hay theo một định nghĩa khác: nước thải là một hỗn hợp nước và các chất ran chứa trong nĩ, được thải ra từ các khu vực dân cư, các cơ quan, các khu thương mại và cơng nghiệp cộng với nước ngầm, nước mặt, nước mưa đi vào hệ thống thu gom ( Lê Hồng Việt, 2003)
Các thành phần cầu thành lượng của nước thải của một cộng đồng phụ thuộc
vào hệ thống thu gom nước thải mà cộng đồng đĩ đang sử dụng và cĩ thể bao gồm các thành phần sau:
-._ Nước thải sinh hoạt: nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu
vực hoạt động thương mại, cơng sở, trường học và các cơ quan tương tự khác (T ran Van Nhan — Ngé Thi Nga, 2006);
Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:
+ Nước thải nhiễm bẫn do chất bài tiết của con người từ các phịng vệ sinh; + Nước thải nhiễm bắn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất
rửa trơi kế cả làm vệ sinh sàn nhà
- Nước thải cơng nghiệp: là lượng nước thải từ các nhà máy, lượng nước thải
phụ thuộc vào loại hình cơng nghiệp, biến thiên theo gid trong ngay, ca san xuất, mùa vụ sản xuất (Lê Hồng Việt, 2003);
Cĩ hai loại nước thải cơng nghiệp:
+ Nước thải cơng nghiệp qui ước sạch: là loại nước thải sau khi sử dụng để làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, làm vệ sinh sàn nhà;
+ Loại nước thải cơng nghiệp nhiễm bắn đặc trưng của cơng nghiệp đĩ và cần xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thốt nước chung hoặc vào nguồn nước tùy
theo mức độ xử lý (Lương Đức Phẩm, 2006)
- Nước thải là nước mưa: đây là loại nước thải sau khi mưa chảy tràn trên mặt
đất và lơi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ, khi đi vào hệ thống thốt nước (Lâm Vĩnh
Sơn);
- Nước thải đơ thị: nước thải đơ thị là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ
thống cơng thốt của một thành phố Đĩ là hỗn hợp các loại nước thải kể trên
Trang 15Nếu tính gần đúng, nước thải đơ thị gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt,
14% là các loại nước thâm, 36% là nước thải sản xuất
Lưu lượng nước thải đơ thị phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện khí hậu và các tính chất đặc trưng của thành phố Khoảng 65-85% lượng nước cấp cho I nguồn trở thành nước thải Lưu lượng và hàm lượng các chất thải của nước thải đơ thị thường dao động trong phạm vi rất lớn
Đề quản lý chất lượng mơi trường được tốt, cũng như thiết kế, lựa chọn cơng
nghệ và thiết bị xử lý hợp lý, cần hiểu rõ bản chất của nước thải Tính chất vật lý,
thành phân hĩa học và sinh học cùng nguồn gốc sinh ra của chúng được liệt kê trong bảng 2.1, các thành phân quan trọng của nước thải liên quan đến cơng nghệ xử lý được trình bày trong bảng 2.2
Bảng 2.1 Các tính chất vật lý, hĩa học và sinh học đặc trưng của nước thải và
nguồn gốc của chúng
Tính chất Nguơn phát sinh
=" Cac tinh chat vật lý
- Mau - _ Chất thải sinh hoạt và cơng nghiệp, sự phân rã tự nhiên của chất hữu cơ
- Mùi - - Sự thối rửa chất thải và các chất thải cơng
nghiệp
- Chat ran - Cap nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh
hoạt và sản xuất, xĩi mịn đất, dịng thấm, chảy vào hệ thống cống
- Nhiệt độ - _ Các chất thải sinh hoạt và sản xuất
= Thanh phan hĩa học
Nguồn gốc hữu cơ
- Cacbon hydrat - - Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản
xuất
- M6, dau, dau nhon - - Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản
xuất
- - Thuốc trừ sâu - _ Chất thải nơng nghiệp
Trang 16Tính chất Nguồn phát sinh - Protein Các chất thải sinh hoạt và thương mại Các chất hoạt động bề mặt Các chất khác Nguồn gốc võ cơ Độ kiêm Clorua Các kim loại nặng Nito pH Phốt pho Lưu huỳnh Các chất độc Các khí: HS CH¿ Oz Thanh phan sinh hoc Các động vật Các thực vật Sinh vật nguyên sinh Virut
Các chất thải sinh hoạt và sản xuất
Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ
Nước thải sinh hoạt, nước cấp sinh hoạt, quá
trình thắm của nước ngầm
Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt, quá
trình thấm của nước ngâm, các chất làm mềm nước
Các chất thải cơng nghiệp
Các chất thải sinh hoạt và nơng nghiệp Các chất thải cơng nghiệp
Các chất thải sinh hoạt và cơng nghiệp
Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và cơng nghiệp
Các chất thải cơng nghiệp
Phân hủy các chất thải sinh hoạt Phân hủy các chất thải sinh hoạt
Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước sinh hoạt
Các dịng nước hở và nhà máy xử lý Các dịng nước hở và nhà máy xử lý Các chất thải sinh hoạt và nhà máy xử lý
Trang 17Bảng 2.2 Cac chat ơ nhiễm cần chú ý trong quá trình xử lý nước thải
Thành phần Ghi cha
Chat ran lơ lửng Tạo nên bùn lắng và mơi trường yếm khí khi nước thải chưa xử lý được thải vào mơi trường Biểu thị bang don vi mg/L Các chất hữu cơ cĩ thể phân hủy bằng con đường sinh học
Bao gồm chủ yếu là cacbon hydrat, protein và chất
béo Thường được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD Nếu
thải chúng trực tiếp vào mơi trường, quá trình phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy hịa tan của nguồn nước
Các mâm bệnh Các bệnh truyền nhiễm cĩ thể lây nhiễm từ các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải Thơng số quản lý là
MPN (Most Probable Number, số khả hữu)
Các dưỡng chất Ni tơ và phốt pho cần thiết cho sự phát triển của sinh vật Khi được thải vào nguồn nước, nĩ cĩ thể làm gia tăng sự phát triển của các sinh vật ngồi mong đợi Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nĩ cĩ thê gây ơ
nhiễm nước ngầm
Các chất ơ nhiễm nguy
hại
Các hợp chất hữu cơ hay vơ cơ cĩ khả năng gây ung
thư, biến dị, thai di dạng hay gây độc cấp tính
Các chất hữu cơ khĩ phân hủy
Khơng thê xử lý bằng phương pháp thơng thường Ví dụ như: các nơng dược, phenol
Kim loai nang Cĩ trong nước thải thương mại và cơng nghiệp và cần
loại bỏ khi tái sử dụng nước thải Một số ion kim loại ức chê các quá trình xử lý sinh học Chất vơ cơ hịa tan Hạn chê sử dụng nước cho các mục đích nơng, cơng nghiệp
Nhiệt năng Làm giảm khả năng bảo hịa oxy trong nước và thúc đây sự phát triển của thủy sinh vật
Trang 182.1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải
Các chất chứa trong nước thải bao gồm: các chất hữu cơ, vơ cơ và vi sinh vật - Các chất hữu cơ: các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50- 60% tong cac chat gom các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, quả, hoa,
giấy và các chất hữu cơ động vật: chất thải bài tiết của người và động vật, xác
động vật Các chất hữu cơ trong nước thải theo đặc tính hĩa học gồm chủ yếu là protein (40-60%), cacbon hydrat (25-50%), các chất béo, dầu mỡ (10%) Urê cũng là chất hữu cơ quan trong trong nước thải sinh hoạt Nơng độ các chất hữu cơ thường được xác định thơng qua chỉ tiêu BOD và COD Bên cạnh các chất trên, trong nước thải cịn cĩ chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: các chất hoạt tính bề mặt mà điển hình là chất tây tơng hợp (Alkyl benzen sunfonat - ABS) rất khĩ xử lý bằng phương pháp sinh học và gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải cũng như trên bề mặt các nguồn tiếp nhận nước thải (Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006)
Dựa vào đặc điểm dé bi phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta cĩ thê phân các
chất hữu cơ thành hai nhĩm:
Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy: đĩ là các hợp chất protein, cacbon hydrat,
chất béo nguồn gốc động vật và thực vật Các hợp chất này chủ yếu làm suy giảm
oxy hịa tan trong nước dẫn đến suy thối tài nguyên thủy sản và làm giảm chất
lượng nước cấp sinh hoạt;
Các chất hữu cơ khĩ bị phân hủy: các loại chất này thuộc các chất hữu cơ cĩ vịng thơm (hydrocacbua của dầu khí), các chất đa vịng ngưng tụ, các hợp chất clo
hữu cơ, phốt pho hữu cơ Hầu hết chúng là các hợp chất cĩ độc tính đối với sinh
vật và con người Chúng tồn lưu lâu dài trong mơi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống (Lương Đức phẩm, 2006)
- Các chất vơ cơ: các chất vơ cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit, bazơ vơ cơ, đầu khống ( Lâm Mimh Triết và cộng sự, 2006)
Các lon vơ cơ cĩ nồng độ cao trong tự nhiên, đặc biệt là nước biến Trong nước thải cĩ một lượng lớn các chất vơ cơ tủy thuộc vào nguồn nước thải Ngồi ra, trong nước thải cơng nghiệp cịn cĩ thể chứa các ion vơ cơ cĩ độc tính cao như: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr Những chất này thường được gọi là kim loại nặng (Lương
Đức phẩm, 2007)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 192.1.3 Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải
Cĩ rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước thải như: hàm lượng chất
ran, pH, oxy hịa tan (DO), nhu cầu oxy hĩa học (COD), nhu cầu oxy sinh học (BOD), nito, phốt pho, nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi và các thành phần vi sinh của
nước thải
Sau đây tơi chỉ trình bày một số chỉ tiêu cơ bản nhất để đánh giá chất lượng
của một loại nước thải
2.1.3.1 Hàm lượng chất rắn
Chat rắn trong nước thải bao gồm các chất rắn lơ lửng, chất rắn cĩ khả năng lắng, các hạt keo và chất rắn hịa tan Tổng các chất ran (Total solid, TS) trong nước
thải là phần cịn lại sau khi đã cho nước thải bay hơi hồn tồn ở nhiệt độ từ 105 -
105°C Các chất bay hơi ở nhiệt độ này khơng được coi là chất răn Tổng các chất
ran duoc biéu thi bang don vi mg/L (Lé Hồng Việt, 2001 )
Theo kích thước của hạt rắn, tổng hạt rắn được chia làm các loại: Chất rắn lơ
lửng, chất rắn keo và chất răn hịa tan như hình 2.1 Để xác định được hàm lượng
chất răn lơ lửng thường dùng giấy lọc bằng sợi thủy tỉnh Whatmann GF/C cĩ kích thước lỗ khoảng 1,2 micrometter (um)
—Chat rn tan—k— Chat ran keg ——ye— Chit ran lo lung
Kich thude hat, pm 05 102 103} ®t 10 — 100 ¡0® 107 109 100 10/0 10) 02 10, Kích thuốc họt, mm — Kh bằng đơng †ụ —¬k—Lĩng đuộc —
Hình 2.1 Phân loại chất rắn trong nước thải
(Trân Văn Nhân - Ngơ Thị Nga, 2006)
Chất rắn lơ lửng: là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vơ cơ) trong nước thải Khi vận
tốc của dịng chảy bị giảm xuống (do nĩ chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt khơng lắng được sẽ tạo thành độ đục (turbidity) của nước Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước Các cặn lắng sẽ làm đầy các bể chứa làm giảm thể
tích hữu dụng của các bể này (Lê Hồng Việt, 2003)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 20Chất rắn lơ lửng SS (Suspended Solid) 14 phan trọng lượng khơ tính bằng
miligam của phân cịn lại trên giấy lọc khi lọc một lít mẫu nước qua phếu sây khơ ở
103 — 105°C tới khi cĩ trọng lượng khơng đổi, đơn vị là rnmg/L (Nguyễn Thị Thu
Thủy, 2003)
Các chất răn hịa tan: khơng lọc được bao gồm các hạt keo và các chất hịa tan
Các hạt keo cĩ kích thước từ 0,001 - 1 mm, các hạt keo này khơng thẻ loại bỏ bằng
phương pháp lắng cơ học Các chất hịa tan cĩ thê là phân tử hoặc ion của chất hữu
cơ hay vơ cơ (Lê Hồng Việt, 2003)
Chat ran bay hoi VS (Volatile Solid): 14 phan mat di khi nung 6 550°C trong
một thời gian nhất định Phần mất đi là chất rắn bay hơi, phần cịn lại là chất rắn khơng bay hơi (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)
2.1.3.2 Oxy hoa tan DO (Dissolved Oxygen)
Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước thải là hàm lượng oxy hịa
tan, vì oxy khơng thể thiếu đối với tất cả các sinh vật trên cạn cũng như dưới nước
Khi thải các chất thải sử dung oxy vào nguồn nước, quá trình oxy hĩa chúng sẽ làm giảm hàm lượng oxy trong các nguồn nước này, thậm chí cịn đe dọa sự sống của các lồi cá cũng như sinh vật sống trong nước này (Trần Văn Nhân — Ngơ Thị Nga,
2006)
Oxy hoa tan trong nước khơng tác dụng với nước về mặt hĩa học Khi nhiệt độ tăng, khả năng hịa tan oxy trong nước giảm, khi áp suất tăng, khả năng oxy hịa tan vào nước cũng tăng Thơng thường nồng độ oxy bảo hịa trong nước ở điều kiện tới
hạn là 8 mg/L (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)
2.1.3.3 Nhu cầu oxy hĩa học COD (Chemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy hĩa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hĩa hết các hợp
chất hữu cơ cĩ trong nước (gồm cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khĩ phân hủy sinh
học) bằng chất oxy hĩa mạnh
COD cao, thé hién nong độ chất hữu cơ trong nước cao, tạo điều kiện dễ dang
cho các loại vi sinh vat phát triển Nước bị nhiễm bẩn (cĩ độ oxy hĩa cao) làm giảm
hiệu quả của các quá trình xử lý và tốn nhiều hĩa chất trong cơng tác khử trùng Ty 18 BOD/COD nam trong khoảng 0.5 — 0.7 Các loại nước thải cơng nghiệp đặc thù cĩ tý lệ này khác nhau (Trần Minh Hải, 2005)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 212.1.3.4 Nhu cầu oxy sinh hĩa BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy sinh hĩa (BOD) là lượng oxy cần cho vi khuẩn để phân hủy chất
hữu cơ cĩ khả năng oxy hĩa sinh hĩa dưới điều kiện hiếu khí Trong quá trình phân
hủy này, chất hữu cơ được dùng làm thức ăn cho vi khuẩn và giải phĩng năng
lượng
Chất hữu cơ phân hủy đến sản phẩm cuối cùng là nước và cacbonic
Chất hữu cơ + O; + vi khuẩn —> CO; + H;O (Trần Minh Hải, 2005)
BOD là lượng oxy vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxy hĩa các chất hữu
cơ BOD tính bằng miligam hoặc bằng gam, dùng để oxy hố các chất hữu cơ nhờ vi khuẩn hiếu khí ở điều kiện 20C, đơn vị tính là mg/L
Trong thực tế người ta khơng thê xác định lượng oxy cân thiết để phân huỷ
hồn tồn chất hữu cơ vì như thế tốn quá nhiều thời gian (mất 20 ngày), mà chỉ xác
định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ 20°C (ký hiệu BOD;) Chỉ tiêu
này đã được chuẩn hĩa và sử dụng ở hầu khắp các nước trên thế giới (Trần Văn Nhân —- Ngơ Thị Nga, 2006)
2.1.3.5 pH
pH là đại lượng tốn học biểu thị nồng độ hoạt tính ion HỈ trong nước, pH
được sử dụng để đánh giá tính axit hay tính kiềm của dung địch (nước) pH cĩ ý
nghĩa rất quan trọng trong xử lý nước cấp Thơng số này cần được giám sát trong
các quá trình như: keo tụ, làm mềm nước, khử trùng, khử sắt và các kim loại
khác.Trong xử lý nước thải pH được giám sát và điều chỉnh ở mơi trường tơi ưu cĩ
lợi cho sự tham gia của v1 sinh vật trong xử lý sinh học ( Tran Minh Hải, 2005 )
2.1.3.6 Độ đục (Turbidity)
Độ đục là thước đo khả năng truyền ánh sáng của nước Độ đục tạo nên do các hạt keo và chất răn lơ lửng cịn sĩt lại trong nước thải hấp thụ ánh sáng
Người ta thấy rằng khơng cĩ mối quan hệ giữa độ đục và chất rắn lơ lửng
trong nước thải chưa xử lý Tuy nhiên, giữa độ đục và chất rắn lơ lửng trong nước
thai sau bé lang thir cap cua hé thong bùn hoạt tính cĩ mối quan hệ mật thiết theo phương trình sau:
SS (mg/L) = (2,3+2,4) x NTU (Lê Hồng Việt, 2003)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 222.1.4 Thành phần và đặc tính của nước thải thủy sản
Theo Lâm Minh Triết (2006), Cơng nghiệp chế biến thủy sản là một trong
những ngành cơng nghiệp phát triển khá mạnh ở khu vực phía Nam Bên cạnh
những lợi ích đạt được to lớn về kinh tế - xã hội, ngành cơng nghiệp này cũng phát
sinh nhiều vẫn đề mơi trường bức xúc cần phải giải quyết,trong đĩ ơ nhiễm do nước thải và xử lý nước thải cơng nghiệp là một trong những mối quan tâm hàng đầu
Nguyên liệu của ngành cơng nghiệp này rất phong phú và đa dạng, từ các loại thủy sản tự nhiên cho đến loại thủy sản nuơi Cơng nghệ chế biến cũng khá đa dạng tùy theo từng mặt hàng nguyên liệu và đặc tính loại sản phẩm (thủy sản tươi sống đơng lạnh, thủy sản khơ, thủy sản luộc cấp đơng Do phong phú và đa dạng về loại nguyên vật liệu và sản phẩm nên thành phần và tính chất nước thải cơng nghiệp chế biến thuỷ sản cũng hết sức đa dạng và phức tạp Trong quy trình cơng nghệ chế biến các loại thủy sản, nước thải chủ yếu sinh ra từ cơng đoạn rửa sạch và sơ chế nguyên liệu Trong nước thải thường chứa nhiều mảnh vụn thịt và ruột của các loại thủy sản, các mảnh vụn này thường dễ lăng và dễ phân hủy gây nên các mùi hơi tanh Ngồi ra trong nước thải cịn thường xuyên cĩ mặt các loại vảy cá và mỡ cá Nơng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải thay đơi theo định mức sử dụng nước và
cĩ khuynh hướng giảm dân ở những chu kỳ rửa sau cùng
Một cách tổng quát, nước thải cơng nghiệp chế biến thủy sản nhìn chung là cĩ các thành phần ơ nhiễm vượt quá tiêu chuẩn nước thải cho phép nhiều lần Trong
khi đĩ, lưu lượng nước thải tính trên một đơn vị sản phẩm là khá lớn, thường từ 30
— 80 z” nước thải cho một tấn sản phẩm thành phẩm Đây là một trong những ngành cơng nghiệp cĩ tải lượng ơ nhiễm cao, cần phải cĩ các biện pháp xử lý thích
hợp đề kiễm sốt ơ nhiễm đo nước thải, trong đĩ xử lý nước thải là một trong những
yêu cầu hết sức cần thiết
Với các chủng loại nguyên liệu tương đối phong phú cùng với điều kiện của
nước ta nên thành phần trong nước thải thủy sản cũng rất đa dạng Nước thải thủy sản cĩ thể chia thành ba nguồn khác nhau:
- _ Nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất phát sinh chủ yếu từ khâu rửa nguyên
liệu trong quá trình tiếp nhận và sơ chế sản phẩm Đây là loại nước thải cĩ nơng độ ơ nhiễm cao nhất
- Nước thải vệ sinh cơng nghiệp: đây là loại nước được dùng cho rửa sàn nhà
mỗi ngày, ngồi ra cịn từ việc rửa thiết bị, máy mĩc
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 23- Nước thải sinh hoạt: nước thải từ việc tăm giặt, vệ sinh của tồn bộ cơng nhân, cán bộ trong xí nghiệp
Bảng 2.3 Các thơng số ơ nhiễm đặc trưng của nước thải thủy sản [18] Chỉ tiêu Mức độ ơ nhiễm TCVN 5945 : 2005, loại B pH 6,5 — 7,5 5,„5—9 BOD; 300 — 2000 mg/L 50 mg/L COD 500 — 3000 mg/L 100 mg/L SS 200 — 1000 mg/L 100 mg/L N 50 — 200 mg/L 60 mg/L P 10 — 100 mg/L 6 mg/L
2.2 Cac phương pháp xử lý nước thải
Nước thải nĩi chung cĩ chứa nhiều chất ơ nhiễm khác nhau, địi hỏi phải xử lý
bằng những phương pháp thích hợp khác nhau Một cách tơng quát, các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau:
- Phuong phap xt ly ly hoc; - Phương pháp xử lý hĩa học; - Phương pháp xử lý hĩa lý; - Phuong phap xt ly sinh hoc 2.2.1 Phuong pháp xử lý lý học
Các cơng trình và thiết bị xử lý lý học thường dùng trong các hệ thống xử lý bao gồm lưu lượng kế, song chắn rác, thiết bị nghiền rác, bề điều lưu, thiết bị khuấy
trộn, bể lắng, bể tuyên nổi, bê lọc
Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải khơng cao lắm và các
điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trị chính trong trạm xử lý Trong những trường hợp khác phương pháp xử lý lý học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi xử lý sinh học (Lê Hồng Việt, 2003)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 242.2.2 Phương pháp xử lý hĩa học
Phương pháp xử lý hĩa học sử dụng các phản ứng hĩa học để xử lý nước thải
Các cơng trình xử lý hĩa học thường kết hợp các cơng trình xử lý lý học Mặc dù cĩ
hiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hĩa học thường đắt và đặc biệt thường tạo ra các sản phâm phụ độc hại Bảng 2.4: Áp dụng các quá trình học trong xử lý nước thải Quá trình Ứng dụng
Kết tủa Tách phốt pho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ lửng
& bé lang bac I
Hấp phụ Tách các chất hữu cơ khơng được xử lý bằng phương pháp hĩa
học thơng thường hoặc bằng phương pháp sinh học Nĩ cũng được sử dụng để tách kim loại nặng, khử chlorme của nước thải trước khi xả vào nguồn
Trang 252.2.3 Phương pháp xử lý hĩa lý 2.2.3.1 Đơng tụ và keo tụ
Quá trình lắng chỉ cĩ thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng khơng thể
tách được các chất gây nhiễm bắn ở dạng keo và hịa tan vì chúng là những hạt rắn
cĩ kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đĩ một cách hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán
liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm làm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các
hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng địi hỏi trước hết cần trung hịa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hịa điện tích thường được gọi là quá trình đơng tụ (coagulation) cịn quá trình tạo thành các bơng lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation) (Trần Văn Nhân — Ngơ Thị Nga, 2006)
Theo Tran Trung Việt và Trần Thị Mỹ Diệu (2006), Các muối nhơm thường
dùng làm chất dong tu la: Al,(SO,4)3.18H,0, NaAlO,, Al(OH)2Cl, Kal(SO,)2.12H,0,
NHaAlI(SO¿);.12H;O Thường sulfat nhơm làm chất đơng tụ vì hoạt động hiệu quả
ở pH =Š5- 7.5, tan tốt trong nước, sử dụng dạng khơ hoặc dạng dung dịch 50% và
giá thành tương đối rẽ
Các muối sắt được dùng làm chất đơng tụ: Fe(SO);.2H;O , Fe(SO,);.3H;O,
FeSO,.7H,O va FeCl; Hiéu qua lang cao khi sử dụng dạng khơ hay dung dịch 10 — 15% Muối sắt cĩ khoảng pH hiệu quả rộng hơn các muỗi nhơm
2.2.3.2 Tuyến nỗi
Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng đề tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp, quá trình này cịn được dùng để tách các chất hịa tan như các chất hoạt dộng
bề mặt Trong xử lý nước thải, các quá trình tuyến nổi thường được dùng để khử các chát lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này là cĩ
thể khử hồn tồn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngắn (Tran Minh
Hai, 2005)
Ngodi ra, trong phuong pháp xử lý này cịn cĩ các phương pháp xử lý như:
hấp phụ; điện hĩa (oxy hĩa — khử, đơng tụ điện, tuyến nỗi điện) Phương pháp
điện hĩa sẽ được trình bày trong phân 2.3
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 262.2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học
Theo Lê Hồng Việt,( 2003) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khả năng sống và hoạt động của VSV cĩ khả năng phân hố những hợp
chất hữu cơ
Các quá trình sinh học cĩ thể diễn ra trong các khu vực tự nhiên, hoặc các bể
nhân tạo được thiết kế và xây dựng đề phục vụ cho việc xử lý một loại nước thải nào đĩ
Các chất hữu cơ trong nước khi vào ao hỗ, song rạch sẽ là nguồn thứ ăn cho vi
sinh vật dị đưỡng Vi sinh vật đị dưỡng này phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các chất vơ cơ đơn giản và tạo nên năng lượng cho quá trình tổng hợp tế bào của chúng
Các quá trình vi sinh trong xử lý nước thai - Quá trình hiểu khí
(COHNS§) + O; + VK hiếu kh ———> CO, + NH; + san phẩm khác + Q (COHNS) + O; + VK hiếu khi +Q——>_ C;H;O;N (tế bào vi khuẩn mới)
- Quá trình yếm khí
Trong điều kiện yếm khí (khơng cĩ oxy), vi khuẩn yếm khí sẽ phân hủy chất
hữu cơ như sau:
(COHNS) + VK hiểu khí —> CO; + H;S§ + NH; + NH¿ + sản phẩm khác + Q (COHNS) + VK hiếu khí + Q———> C;H;O;N (tế bào vi khuẩn mới)
4 (COHNS: chất hữu cơ, C;H;O¿N: tế bào vi khuẩn, Q: Năng lượng)
Hầu hết các hệ thống xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học hiện nay đều sử
dụng bể bùn hoạt tỉnh, yêu cầu đầu vào phải cĩ SS < 150 mg/L (Lê Hồng Việt,
2003)
2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hĩa
2.3.1 Giới thiệu
Đơng tụ và keo tụ là một phương pháp truyền thống để xử lý nước thải Thơng thường phương pháp này thường sử dụng các hĩa chất như phèn nhơm, muối sắt clorua, polyme Tuy nhiên phương pháp này địi hỏi một diện tích đất đáng kê và cung cấp hĩa chất một cách liên tục Một biện pháp xử lý hiệu quả với chi phí thấp,
các phụ gia tối thiểu là một biện pháp bền vững cho việc xử lý nước Keo tụ điện
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 27hĩa là một phương pháp phù hợp với những yêu cầu nay (Peter Holt, Geoffrey
Barton and Cynthia Mitchell, 2006)
Keo tụ điện hĩa là một quá trình kết hợp các quá trình: oxy hĩa cực anode và
khử của cathode, đơng tụ điện, tuyển nỗi điện để làm sạch nước thải khỏi các tạp
chất hịa tan và phân tán.Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi
cho dịng điện một chiều đi qua nước thải (Trần Văn Nhân - Ngơ Thị Nga, 2006)
Keo tụ điện hĩa (EC: Electrocoagulation) là một phương pháp dựa trên cơ sở của quá trình điện hĩa, theo đĩ cực dương bị ăn mịn để tạo ra các hoạt chất làm đơng tụ vào dung dịch (cực dương thường là nhơm hoặc sắt Kèm theo các phản ứng sinh khí hydro ở cực âm và oxy ở cực dương Từ đĩ tạo ra hiệu ứng kép (keo tụ và tuyến nổi) để loại bỏ các chất gây ơ nhiễm trong nước thải (Trần Văn Nhân - Ngơ Thị Nga, 2006)
EC khơng phải là một cơng nghệ mới, nĩ đã được phát hiện qua hang tram năm nay và được ứng dụng liên tục Nĩ đã được sử dụng ở hàng loạt các nhà mày ở các nước vào thế kỷ 19, tuy nhiên đến khoảng 1930, các nhà máy như vậy đã bỏ hoang do chỉ phí vận hành khá cao và trong lúc này đã cĩ nhiều lựa chọn thay thế như là dùng các hĩa chất keo tụ Thời gian gần đây đã cĩ sự quan tâm trở lại với việc xử lý nước dựa trên cơng nghệ EC với một số lượng khá lớn Với khả năng loại
bỏ được một lượng lớn các chất gầy ơ nhiễm, cùng với sự đơn giản vốn cĩ về thiết
kế và hoạt động, EC đang được xem xét như là một cơng nghệ xử lý điện hĩa chỉ phí thấp (Peter K Holt, Geofffey W Barton, Cynthia A Mitchell, 2004) Các bơng
keo hình thành bởi EC tương đối lớn, chứa ít nước, do đĩ ơn định hơn Khơng cần
phải bố sung hĩa chất trong EC, cĩ thể dễ dàng kết hợp với các biện pháp xử lý thơng thường (Chen et al, 2000; Mollah et al, 2001, 2004.)
Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hĩa cĩ thể tiến hành gián
đoạn hoặc liên tục (Trần Văn Nhân - Ngơ Thị Nga, 2006) Phần lớn các thiết kế sử
dụng quá trình liên tục, cĩ một nguồn cấp nước thải ơn định và hoạt động trong trạng thái ơn định Một lợi thế cơ bản của quá trình này là các chất làm đơng cơ bản
được tạo ra liên tục và 6n định, đĩ là một lợi thế lớn về thiết kế và hoạt động Mặt
khác các lị phản ứng cũng hoạt động gián đoạn với một lượng nước thải xác định
được đưa vào xử lý Nhưng cĩ một bất lợi (bắt nguồn từ thiết kế và phương thức
hoạt động) là các điều kiện trong lị thay đơi theo thời gian Sự năng động này được thê hiện trong khả năng loại bỏ các chat ran lo lửng từ nước thải (Pefer K Họi, Geoffrey W Barton, Cynthia A Mitchell, 2004)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 282.3.2 Các quá trình trong phương pháp keo tụ điện hĩa 2.3.2.1 Đơng tụ điện
Để làm sạch nước thải cơng nghiệp chứa các tạp chất gây ơ nhiễm cĩ độ bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử dụng các anode hịa tan (nhơm hoặc sắt) Dưới tác dụng của dịng điện xảy ra quá trình hịa tan kim loại Các cation kim loại gặp các nhĩm hydroxyl trong nước sẽ tạo thành các hydroxyt kim loại khơng tan dạng bơng cặn cĩ độ nhớt cao ( Tran Văn Nhân - Ngơ Thị Nga,
2006)
3
Néu anode là nhơm thì tại đây xảy ra quá trình oxy hĩa AI thành AI ,
Al-3e =Al* (Fatih Ilhan — Ugur Kurt, 2007) 3 AI sinh ra do quá trình hịa tan anode, sẽ bi thủy phân theo các phản ứng sau: 3+ 2+ + AI +HO>AlI(OH) +H 2+ + +
AlOH) +H,O — Al(OH), +H
AI(OH),` +H,O -> Al(OH), + H
AI +3H,O— Al(OH); + 3H”
(Peter Holt, Geoffrey Barton and Cynthia Mitchell, 2006)
Nếu anode là sắt thì tại đây xảy ra quá trình oxy hĩa Fe thanh Fe”*
Fe — 2e —› Fe”
Fe** + 20H — Fe(OH),
Fe”'+ 10HạO + O; — 4Fe(OH); + 8H”
(Moh Faiqun Ni’am1, Fadil Othman, Johan Sohaili, Zulfa Fauzia, 2006)
Các hydroxyt kim loại này lắng xuống với một vân tốc chậm kèm theo nĩ là các chất rắn lơ lửng Ngồi ra các cation cịn cĩ tác dụng trung hịa điện tích của hạt
keo, làm giảm lực đây giữa các hạt keo, từ đĩ làm tăng khả năng tiếp xúc và kết lại
với nhau của các hạt keo (Trần Văn Nhân — Ngơ Thị Nga, 2006)
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 29Hạ© 3 Naci —— ⁄ | + 4 II” ot Nước TU Nước thỏi L : a 5 1 °° Bon can
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thiết bị đơng tụ bằng điện
1 Bề điều lưu; 2 Thùng chuẩn bị dung dịch; 3 Nguồn điện một chiều; 4 Bé dong tu bằng điện; 5 Bề lắng; 6 Thiết bị tách nước
(Trân Văn Nhân —- Ngơ Thị Nga, 2006)
2.3.2.2 Tuyến nỗi điện
Với biện pháp này, khi dịng điện một chiều qua nước thải, ở các điện cực sẽ tạo ra khí hydro (cathode) và oxy (anode) ( Trần Hiếu Nhuệ, 2001 )
Tại anode xảy ra quá trình điện phân gốc OH
4OH -4e — O;| +2H;O
(Peter K Holt, Geoffrey W Barton, Cynthia A Mitchell, 2004) Ở cathode 18 qua trình điện phân nước
2HO+2e —› HỆ+2OH
(Moh Faiqun Ni’am1, Fadil Othman, Johan Sohaili, Zulfa Fauzia, 2006)
Khi các bong bĩng khí nỗi lên mặt nước sẽ kéo theo các hạt keo lơ lửng cùng nỗi lên mặt nước Khi sử dụng các điện cực hịa tan, xảy ra đồng thời việc tạo thành các bơng đơng tụ và các bọt xảy ra mãnh liệt hơn
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 30OOOoOO HẬ enact Oooo | I 4 Nude sach Oo 2 —T_ tt Bun can
Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thiết bị tuyến nỗi điện một ngăn
1 Thân thiết bị; 2 Điện cực
(Trân Văn Nhân —- Ngơ Thị Nga, 2006)
2.3.2.3 Oxy hĩa của anode và khử của cathode
EC cũng cĩ khả năng xử lý nước bằng phương pháp oxy hĩa, làm phân hủy
một số hợp chất như: nitrit, sulfua , xianua, sulfite, cromat va ion florua
Trên cực dương (anode): các 1on cho điện tử nghĩa là phản ứng oxy hĩa điện
hĩa xảy ra, cịn trên cực âm (cathode) xảy ra quá trình nhân điện tử, nghĩa là ở đây
phản ứng khử xảy ra (Trần Văn Nhân — Ngơ Thị Nga, 2006)
Các quá trình này đã được nghiên cứu dé 1am sạch nước thải khỏi các tạp chất
xyanua, sulfoxyanua, cac amin, alcol, các aldehit, hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo,
sulđt, mecaptan Trong quá trình oxy hĩa điện hĩa, các chất trong nước thải bị
phân rã hồn tồn tạo thành CO;, NH¿ và nước hay tạo thành các chất khơng độc và
đơn giản hơn để cĩ thé tach ra bằng các phương pháp khác
Anot thường được làm từ các vật liệu khơng hịa tan khác nhau cĩ tính chất điện phân như: graphit, macnetic (FezO4a), dioxyt chì, dioxyt mangan và dioxyt ruteni (Ru) phu lên nén titan
Cathode duoc làm bằng molipden, vonfram hay hop chất của ching (Tran Van Nhan — Ngé Thi Nga, 2006)
2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hĩa
Keo tụ điện hĩa là một phương pháp xử lý kết hợp của các quá trình đơng tụ
điện và tuyển nổi điện Do đĩ, keo tụ điện hĩa cĩ nhiều ưu điểm hơn các biện pháp
xử lý thơng thường SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 312.3.3.1 Ưu điểm
- Thiết bị gọn và dễ đàng điều khiến và tự động hĩa Ít nhạy cảm với sự thay
đổi điều kiện tiến hành quá trình xử lý (nhiệt độ, pH)
- Khơng cần thêm hĩa chất: khi cần thiết chỉ cần thêm muối để tăng độ dẫn
điện của nước thải, một số nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả của EC khơng thay đơi khi thay đơi độ mặn của nước thải (Essadki et al, 2007 và Damien 1992 )
- Theo Kannan et al (2006) va Persin va Rumeau (1989), phwong phap keo tu điện hĩa cĩ chi phí xử lý thấp hơn phương pháp đơng tụ hĩa chất
- Bùn hình thành bởi EC cũng cĩ xu hướng như bùn của đơng tụ hĩa chất,
ngoại trừ bùn của EC cĩ xu hướng nhiều hơn, ít thấm nước, ơn định hơn Do đĩ, cĩ thể tách ra nhanh hơn nhờ phương pháp lọc Nhờ vậy làm giảm thời gian và chỉ phí xu ly bin (Larue va Vorobiev, 2003)
- Nước thải xử lý bằng EC cĩ hàm lượng kim loại hịa tan ít hơn so với
phương pháp hĩa chât Điêu này thuận lợi cho việc tái sử dụng nước (Persir ef
Rumeau, 1989)
- Theo Cenkin et Belevtsev (1985), Qua trinh EC cé kha nang loai bo cac hat
keo cĩ kích thước nhỏ, bởi vì trong điện trường các hạt keo chuyển động nhanh
hơn, qua đĩ tăng hiệu quả keo tụ
- Quá trình EC tránh sử dụng các hĩa chất và do đĩ khơng cần phải trung hịa các hĩa chất dư thừa và khơng cĩ khả năng gây ra ơ nhiễm thứ cấp gây ra bởi các
hĩa chất bơ sung [20]
- Quá trình được điều khiến bằng điện, khơng cĩ bộ phận truyền động, do đĩ
chi phí bảo tri thap [20] 2.3.3.2 Nhược điểm
Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là tiêu hao nhiều kim loại và chỉ
phí điện năng cao (Trần Văn Nhân — Ngơ Thị Nga, 2006)
2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hĩa
Theo Z Zaroual, M Azzi, N Saib va E Chainet (2005), hiéu qua cua qua trình
keo tụ điện hĩa phụ thuộc vào các yếu tố: - - Thời glan xử lý;
- - Mật độ dịng điện;
- _ Kim loại dùng làm điện cực;
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 32- _ Thành phần các chất ơ nhiễm trong nước thải; - Khoảng cách giữa hai điện cực
2.3.5 Các cơng trình nghiên cứu về keo tụ điện hĩa
2.3.5.1 Hiéu quả xử lý nước thải dệt nhuộm của hai phương pháp đơng tụ điện
hĩa và oxy hĩa bằng hợp chất fenton
Do Nguyễn Thị Hường, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng thực hiện Được đăng trong tạp chí Khoa học và Cơng nghệ , Đại học Đà Nẵng năm 2009
Phương pháp nghiên cứu của đề tài: Bình điện phân cĩ thể tích 500 zm/, điện
cực Al được mua ở thị trường Chế độ điện phân: mật độ dịng anode 0,5mA/dm’, ty
lệ dién tich anode:cathode = 2:1; khay trộn bằng may khuấy từ với tốc độ 1000 vong/phiit; ham long NaCl bé sung 14 0,5 g/L
Kết quả: sau khoảng thời gian 25 phút, hàm lượng COD gần như tách được
90%
2.3.5.2 Xử lý nước thải rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hĩa với hai loại điện cực sắt và nhơm
Do Fatih Ilhan - Ugur Kurt - Omer Apaydin - M Talha Gonullu, b6 mon KY thuật Mơi trường, trường Đại học Đại học Kỹ thuật Yildiz, Thổ Nhĩ Kỳ thực hiện vào năm 2007
Phương pháp nghiên cứu của đề tài: thí nghiệm được thực hiện với 0.6 lít nước
thải; anode và cathode được làm bằng nhơm và sắt, được bố trí song song nhau và cách nhau 6,5cm; diện tích của điện cực là (9cm x 5 cm) 45 cm”, mật độ dịng điện
từ 348 — 631 A/m’
Kết quả: sau 30 phút xử lý thì hiệu suất loại bỏ COD đạt được 45% đối với
anode là nhơm và 33% đối với anode là sắt
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 33Chương 3
PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện
Địa điểm thực hiện: đề tài được thực hiện tại Phịng Thí Nghiệm Xử Lý Nước
- Bộ mơn Kỹ thuật mơi trường - Khoa Mơi trường và Tài nguyên Thiên nhiên -
Trường Đại học Cân Thơ
Thời gian thực hiện: Học kỳ Ì năm học 2010 — 2011
3.2 Đối tượng thí nghiệm
Nước thải thí nghiệm là nước thải lẫy từ đường dẫn nước thải của Cơng ty cổ
phần thủy sản Bình An (BIANEISHCO) từ 8h — 9h mỗi buổi sáng
Đặc điềm nước thải: cĩ mùi tanh, màu đỏ nhạt, nhiêu chât lơ lửng và váng
Dia chi: L6 2.17 KCN Trà Nĩc 2, Phường Phước Thới, Quận Ơ Mơn, TP Cần Thơ a eee? `: vàn cm 5 ie k + ‘ ˆ vi “ou by, a a y * - — teeta is aie ita th ng Rene mạ 3 Si „NT : a ne ee 5
Hình 3.3 Váng mỡ của nước thải
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 343.3 Bồ trí thí nghiệm
Sau khi tham khảo tài liệu, tơi quyết định tiến hành thí nghiệm bằng phương
pháp loại dần (vì lý do thời gian và kinh phí cĩ giới hạn nên khơng thê tiến hành
bằng phương pháp tổ hợp) với các yếu tố thay đổi là: loại điện cực; thời gian lưu;
mật độ dịng và thể tích nước thải
Các thơng số cơ định trong quá trình thí nghiệm:
- - Theo Trần Văn Nhân —- Ngơ Thị Nga (2002), khoảng cách tốt nhất giữa hai
điện cực là từ 1,5 — 2 cm Chọn cỗ định khoảng cách giữa hai điện cực là 2
cm;
- Cédinh nong độ muối là 1 mg/L 3.3.1 Thí nghiệm định hướng
Từ ngày 16 — 22/8/2010, tơi đã thực hiện một số thí nghiệm định hướng nhằm
xác định thời gian xử lý cĩ hiệu quả để giảm bớt các biến số trong thí nghiệm Thí nghiệm khơng phân tích số liệu mà chỉ đánh giá bằng cảm quan (độ đục, chất rắn lơ lửng) Thí nghiệm với Š Ÿ/? nước thải, anode là nhơm, khoảng cách giữa hai điện cực
là 2 cm, cỗ định mật độ địng 140 A⁄”, nồng độ muối là 1 mg/L Sau khi tiến hành
thí nghiệm và quan sát, tơi nhận thấy khoảng 90 phút thì nước bắt đầu trong hơn lúc đầu và nhìn thấy ít chất răn lơ lửng hơn, vì vậy tơi quyết định chọn thời gian khảo sát quanh 90 phút (70 - 110 phút)
Làm tương tự với thí nghiệm xác định mật độ dịng, tơi xác định được mật độ dịng tốt nhất là 140 A⁄ và quyết định khảo sát mật độ dịng quanh 140 A/⁄/
cm
P2
Hình 3.4 Nước thải đầu vào Hình 3.5 Nước sau xử lý 90 phút
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 353.3.2 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu tốt nhất
Tiến hành thí nghiệm với 5 lít nước thải với anode là nhơm; cỗ định mật độ
dịng 140 A/m: bố trí 3 lần lập lại, một nhân tố là thời gian với ba cấp độ 70, 90 và 110 phút để xác định thời gian lưu tốt nhất; Theo dõi các chỉ tiêu: pH; SS; COD; độ
đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hịa tan
3.3.3 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dịng tốt nhất
Tiến hành thí nghiệm với 5 // nước thải với anode là nhơm; cố định thời gian lưu tốt nhất (vừa xác định ở TN]); bố trí 3 lần lập lại, một nhân tổ là mật độ địng
với ba cấp độ 120 — 140 — 160 Am“ nhằm xác định mật độ dịng tốt nhất Vì theo
Khemis et coll (2005) thì mật độ dịng tốt nhất là trong khoảng từ 100 — 300 Ai
Theo dõi các chỉ tiêu: pH; 5S; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hịa
tan
3.3.4 Thí nghiệm 3: Xác định thế tích tối đa cĩ thể xử lý
Tiến hành thí nghiệm với 10 /# nước thải, anode là nhơm, cố định mật độ dịng
tốt nhất vừa xác định ở TN2; bố trí 3 lần lập lại, một nhân tố là thời gian với ba cấp
độ 70, 90 và 110 phút nhằm xác định thê tích tối đa cĩ thê xử lý Theo dõi các chỉ
tiêu: pH; SS; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hịa tan
3.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định thể tích tối đa cĩ thể xử lý
Tiến hành thí nghiệm với 10 /# nước thải với anode là nhơm, cơ định mật độ
dịng tốt nhất vừa xác định ở TN2; bố trí 3 lần lập lại, một nhân tố là thời gian với
hai cấp độ 70 và 90 phút nhằm xác định thẻ tích tối đa cĩ thể xử lý Theo dõi các
chỉ tiêu: pH; SS; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hoa tan
3.3.6 Thí nghiệm 5: Xác định loại điện cực tốt nhất
Tiến hành thí nghiệm với 15 /⁄ nước thải; cố định mật độ dịng xác định được
ở TN2; thay đổi lần lược hai kim loại làm anode là nhơm và sắt; bố trí 3 lần lập lại,
một nhân tố là thời gian với bốn cấp độ 50, 70, 90 và 110 nhằm xác định loại kim
loại tốt nhất để làm anode Theo dõi các chỉ tiêu: pH; SS; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hịa tan
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 363.4 Phương pháp và phương tiện phân tích
Các mẫu nước thải thủy sản trước và sau khi xử lý bằng phương pháp keo tụ
điện hĩa được phân tích tại: Phịng Thí nghiệm Xử lý Nước, Khoa Mơi trường & TNTN, Trường Đại học Cần Thơ Dựa theo chỉ dẫn của Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA 1995) Cac chi tiêu được phân tích:
pH; SS; COD; d6 duc Phuong phap phan tich cy thé duoc trinh bay trong bang 3.1
Các thiết bị cần thiết trong quá trình làm thí nghiệm:
Trang 37Hình 3.10 Cân 4 số Hình 3.11 Máy đo pH Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cần theo dõi và cách phân tích
Chỉ tiêu Phương pháp Phương tiện
pH Ðo trực tiếp - Máy đo pH ORION 230A
Độ đục | Đo trực tiếp - Máy đo độ đục Turb 430 IR
- Giấy lọc sợi bằng thủy tỉnh Advantec
Phương pháp lọc và | - Phêu lọc
5S xac dinh trong luong - Tu say Memmert UI 40
- Máy hút chân khơng, Cân điện tử CP 3245
- Ong nghiệm cĩ nút vặn, ơng đong 10, 50,
100mL, hệ thống chưng cất hồn lưu, bình
tam giác 50m]
COD Phương pháp - Tủ sấy Memmert UI 40
Dicromate - C&éc hoéa chat: dd K,Cr,0, 0,0167M,
H,SO, reagent, chi thi mau ferroin, dd Ferrous Ammonium Sulfate 0,1M và các
dụng cụ cân thiết
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 38
Chương 4
KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu (T) tốt nhất
Tiến hành thí nghiệm với 5 i# nước thải với anode là nhơm; cố định mật độ dịng 140 A/m?; với ba cấp độ thời gian lưu (T) là 70, 90 và 110 phút; thí nghiệm được lập lại 3 lần Kết quả thí nghiệm đầy đủ được trình bày trong bảng phụ lục 1 được trình bày trong bang 4.1
Bảng 4.1 Nồng độ trung bình của các chỉ tiêu theo dõi ở thí nghiệm 1 Thời SS COD D6 duc “P “KLw gianlưu | (mg/L) | 7H,% | (mg/L) | %| PH [NTUIH,%| (Wh) (g) “O phit | 243 - 800 - | 693 | 103 | - - - 70 phút 81 66.7 427 | 46.7 | 7.19 35 66 38.3 0.76 90 phút 57 76.5 380 | 52.5 | 7.64 24 77 46.7 0.98 110 phút | 44 81.9 307 | 61.7 | 7.70 19 82 60 1.2 1: hiệu suất xử lý; 2: điện năng tiêu thụ; 3: khối lượng kim loại hịa tan; 4: mẫu đầu vào 300 243 1000 s00 250 _ 800 = 200 “ep E150 a duc 427 380 2 409 1 7 © 400 307 : Ha ~l ÊRđ 01 1 | | 01 0 70 90 110 0 70 90 110 Thời gian lưu, phút Thời gian lưu, phút Hình 4.1 Biến thiên SS theo T 149 6.93 6.8 3 6.6 | 84 T 0 70 90 Thời gian lưu, phút 7.70 110 Hinh 4.2 Bién thién COD theo T 1205 100 5 Dé duc, NTU 103 vi 0 70 90 110 Thời gian lưu, phút
Hình 4.3 Biến thiên pH theo T Hình 4.4 Biến thiên độ đục theo T
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 39Nhận xét: Từ biểu đồ ta thay duoc hiéu qua loai bd SS, COD, va d6 duc ctia nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hĩa là rất tốt và hiệu quả xử lý tăng theo thời gian pH của nước tăng lên theo thời gian lưu, đĩ là vì trong quá trình điện phân thì nước bị điện phân tạo thành H; và OH' từ đĩ làm pH của nước càng tăng khi thời gian tăng Qua thống kê cho thấy sự sai lệch về hiệu quả xử lý theo thời gian giữa 70 với 90 phút và 90 — 110 phút là khơng khơng cĩ ý nghĩa ở mức 51%, tuy nhiên giữa 70 với 110 thì cĩ sự sai lệch Từ đĩ cĩ thê kết luận hiệu quả xử lý ở 110 phút là tốt hơn Tuy nhiên, xét về mặt kinh tế thì điện năng tiêu thụ sau 70 là thấp hơn nhiều so với 110 phút nhưng vẫn đạt được hiệu suất mong muốn Do đĩ, ta
cĩ thê chọn thời gian lưu tốt nhất là 70 phút 4.2 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dịng (MĐD) tốt nhất Tiến hành thí nghiệm với 5 lit nước thải; anode là nhơm; cĩ định thời gian lưu tốt nhất (vừa xác định ở TNỊ); cố định lần lược ba cấp độ mật độ dịng từ 120 - 140 ~ 160 A/n’; mỗi mức mật đội dịng lập lại 3 lần Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 4.2
Bang 4.2 Nồng độ trung bình của các chỉ tiêu theo dõi ở thí nghiệm 2
Thời SS COD H Độ đục *p *KLit gian lưu | (mg/L) | "H,% | (mg/L) | H, %| » NTU | H,% | (Wh) (g) “0 730 1160 6.76 | 311 - 120A | 156 79 630 46 | 7.31 | 67 78 26.7 0.63 140A/n* | 129 82 607 48 | 7.47 | 55 82 36.7 0.77 160A/n* | 131 82 607 48 | 7.57 | 56 82 51.7 1.53 - Kí hiệu tương tự bang 4.1 800 730 1400 1160 700 1200 _ s00 S,1000 E 400 5 800 630 607 607 B a0 S 600 200 156 129 131 400 100 [- ] [7 ] 200 0 T T T T 1 0 t T T T 1 0 120 140 160 0 120 140 160 Mật độ dịng, A/m2 Mật độ dịng, A/m2
Hình 4.5 Biên thiên SS theo MDD Hình 4.6 Biên thién COD theo MDD
SVTH: Tran Quéc Trang
Trang 407.8 350 311 7.6 7.47 137 300 Ta 741 > 959 12 z a7 6.76 2 0 66 BỊ £ 100 66.5 55 56 4 T 120 ae 140 160 Si ff mg mm 0 0 120 140 160 Mật độ dịng, A/m2 Mật độ dịng, A/m2
Hình 4.7 Biến thiên pH theo MĐD Hình 4.8 Biến thiên độ đục theo MĐD
Nhận xét: Khi mật độ dịng thay đổi thì hiệu quả xử ký của phương pháp keo tụ điện hĩa thay đơi khơng đáng kể pH của nước thải tăng lên khi mật độ dịng tăng, đĩ là vì khi mật độ dịng tăng, lượng OH tạo ra từ việc điện phân cũng tăng là cho pH tăng Qua thống kê cho thấy sự sai lệch về hiệu quả xử lý ở các mức mật độ
dịng là khơng cĩ ý nghĩa ở mức 0.5% Do đo, cĩ thể chọn mật độ dịng tốt nhất là
120 A/m”
Qua hai thí nghiệm ] và 2, ta cĩ thể chọn được thời gian lưu tốt nhất là 70
phút và mật độ địng tốt nhất là 120 AZ Tuy nhiên, điện năng tiêu thụ cho việc xử lý 5 lít nước là khoảng 26,7 W# (khoảng 5,34 Wđ/L) Như vậy để xử lý 1 mỉ nước
thì tiêu thụ hết khoảng 5,34 KWh điện Như vậy là quá cao cho một cơng đoạn xử lý
sơ bộ Vì vậy, tơi tiến hành thí nghiệm xử lý cùng điều kiện trên cho 10 7 nước thải
4.3 Thí nghiệm 3
Tiến hành thí nghiệm với L0 7# nước thải, anode là nhơm, cơ định mật độ dịng
tốt nhất vừa xác định ở hai TN1 và TN2; và tiến hành với ba mốc thời gian 70, 90
và 110 phút; thí nghiệm được lập lại 3 lần Kết quả phân tích được trình bày trong bảng 4.3
Bảng 4.3 Nồng độ trung bình của các chỉ tiêu theo dõi ở thí nghiệm 3
Thời SS COD H Độ đục “P Kat