Nghiên cứu xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2===o0o=== KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA Sinh viên t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

===o0o===

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA

Sinh viên thực hiện : Phạm Hà Phương Ngành học : Sư phạm Hóa học

HÀ NỘI - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

===o0o===

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA

Sinh viên thực hiện : Phạm Hà Phương Ngành học : Sư phạm Hóa học

Cán bộ hướng dẫn

GVC.ThS LÊ CAO KHẢI

HÀ NỘI - 2018

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tớiThS Lê Cao Khải đã định hướng cho em có được những tư duy khoa học đúng đắn,tận tình chỉ bảo và tạo rất nhiều thuận lợi cho em trong suốt quá trình xây dựng vàhoàn thiện đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học - trường Đại học

Sư phạm Hà Nội 2, các thầy cô trong khoa, đặc biệt là các thầy cô trong tổ Hóa lý Công nghệ môi trường đã giảng dạy, chỉ bảo tận tình, giúp em có những bài học rất

-bổ ích và tích lũy những kiến thức quý báu để hoàn thành khóa luận và tạo mọi điềukiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình học tập

Xin cảm ơn các anh chị trong Phòng Công nghệ Hoá lý Môi trường thuộcViện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam -

số 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trìnhthực tập tốt nghiệp vừa qua để sẵn sàng mọi kiến thức hoàn thành khóa luận tốtnghiệp này

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh ủng hộ, độngviên, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2018

Sinh viên

Phạm Hà Phương

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về nước rỉ rác 2

1.1.1 Khái niệm 2

1.1.2 Thành phần, tính chất nước rỉ rác 2

1.1.2.1 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL trên thế giới 3

1.1.2.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp ở Việt Nam 5

1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác 6

1.1.3 Bãi rác Nam Sơn 7

1.1.3.1 Bãi chôn lấp 7

1.1.3.2 Tính chất của nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn 8

1.1.3.3 Thực trạng xử lý NRR tại Nam Sơn 9

1.1.4 Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người 9

1.1.5 Các công trình nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác 9

1.1.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước 9

1.1.5.2 Các công trình nghiên cứu trên thế giới 10

1.2 Tổng quan về tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 11

1.2.1 Khái niệm về TSS 11

1.2.2 Ảnh hưởng của TSS 11

1.2.2.1 Ảnh hưởng đến sinh vật 11

1.2.2.2 Ảnh hưởng đến môi trường 12

1.2.3 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS 12

1.2.3.1 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS trên thế giới 12

1.2.3.2 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS tại Việt Nam 13

1.3 Tổng quan về độ màu 13

1.3.1 Khái niệm 13

1.3.2 Ảnh hưởng của độ màu 13

1.3.3 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu 14

1.3.3.1 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu trên thế giới 14

1.3.3.2 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu tại Việt Nam 14

1.4 Tổng quan về keo tụ điện hóa 15

1.4.1 Khái niệm 15

1.4.2 Cơ chế 15

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa .17

1.4.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 17

1.4.4.1 Ưu điểm 17

1.4.4.2 Nhược điểm 18

1.4.5 Các công trình nghiên cứu xử lý nước thải bằng keo tụ điện hóa 18

1.4.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước 18

1.4.5.2 Các công trình nghiên cứu ngoài nước 19

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu 21

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 21

2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu 21

2.2 Phương pháp nghiên cứu 21

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 21

2.2.2 Phương pháp phân tích 21

2.2.2.1 Phương pháp phân tích TSS 21

2.2.2.2 Phương pháp phân tích độ màu 22

2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 22

2.2.3.1 Hệ keo tụ điện hóa 22

2.2.3.2 Phương pháp phân tích TSS 26

2.2.3.3 Phương pháp phân tích độ màu 30

2.2.4 Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm 32

2.2.4.1 Phương pháp phân tích, đánh giá số liệu .32

2.2.4.2 Tính toán, xử lý số liệu thực nghiệm 32

2.3 Nội dung nghiên cứu 33

2.3.1 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu

suất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 33

2.3.2 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý hàm lượng TSS và độ màu của quá trình điện hóa 34

2.3.3 Ảnh hưởng của khoảng cách giữa hai điện cực đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 34

2.3.4 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu xuất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 34

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

3.1 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu 36

3.1.1 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS 36

3.1.2 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý độ màu 39

3.2 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 40

3.3 Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 41

3.4 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu của quá trình điện hóa 42

3.4.1 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS của quá trình điện hóa 43

3.4.2 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu của quá trình điện hóa 44

KẾT LUẬN 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC BẢNG

Bang 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới 3

Bang 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á 4

Bang 1.3 Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp Việt Nam 5

Bang 1.4 Tính chất nước rỉ rác ở bãi chôn lấp Nam Sơn 8

Bang 1 Ảnh hưởng của thời gian hoạt động và cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý TSS 49

Bang 2 Ảnh hưởng của thời gian điện hóa và cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý độ màu 49

Bang 3 Ảnh hưởng của pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu 49

Bang 4 Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu50 Bang 5 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS 50

Bang 6 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu 50

DANH MỤC HÌNH

Hinh 1.1 Mặt cắt ngang bãi chôn lấp của bãi rác Nam Sơn 8

Hinh 1.2 Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ 16

Hinh 2.1 Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa 23

Hinh 2.2 Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa 23

Hinh 2.3 Điện cực sắt 24

Hinh 2.4 Kẹp kết nối điện với điện cực 24

Hinh 2.5 Máy khuấy từ gia nhiệt 25

Hinh 2.6 Máy đo pH 25

Hinh 2.7 Nguồn điện một chiều (DC REGULATED POWER SUPPLY) 26

Hinh 2.8 Các dây điện cực được nối vào bản cực 28

Hinh 2.9 Lấy mẫu tại các mốc thời gian và để lắng 60 phút 28

Hinh 2.10 Định mức mẫu sau lắng bằng bình định mức 25ml 29

Hinh 2.11 Tiến hành lọc mẫu bằng giấy lọc sau định mức 29

Hinh 2.12 Phương trình đường chuẩn xác định độ màu 31

Hinh 3.1 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý TSS 37

Hinh 3.2 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý độ màu 39

Hinh 3.3 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu 40

Hinh 3.4 Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS và độ màu .41

Hinh 3.5 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS 43

Hinh 3.6 Ảnh hưởng của vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu 44

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

BCL Bãi chôn lấp

BOD Nhu cầu oxy sinh học

BOD5 Nhu cầu oxy sinh học sau 5 ngàyCOD Nhu cầu oxy hóa học

ta Rác thải tại Hà Nội, một trung tâm phát triển kinh tế của cả nước đã và đangtừng bước được giải quyết sao cho ổn định phát triển kinh tế, ổn định xã hội - môitrường Nhưng có một thực trạng phát sinh từ những khu chôn lấp rác tại Hà Nội đó

là tình trạng ô nhiễm do nước rỉ rác, việc xử lý nước rỉ rác tại các bãi rác luôn làmối quan tâm và lo ngại hàng đầu của những ai hoạt động trong lĩnh vực môitrường, bởi đây chính là một thứ chất thải chứa đựng nhiều vi khuẩn độc hại, cónguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt rất lớn

Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu về các phương pháp xử lý và các công trình

xử lý nước rỉ rác nhưng việc ứng dụng vào thực tế còn rất hạn chế Xuất phát từnhững lí do trên, để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường, đặc biệt là môi

trường nước bước đầu em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý TSS và độ màu

trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa”.

Nội dung nghiên cứu

- Thu thập các tài liệu, số liệu về thành phần trong nước rỉ rác, tìm hiểu cáccông trình xử lý NRR ở Việt Nam và trên thế giới

- Nghiên cứu, tìm hiểu về phương pháp keo tụ điện hóa trong xử lý nước thải

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các giá trị cường độ dòng điện (I) , độ pH, thờigian vận hành, vật liệu điện cực, khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lýhàm lượng TSS và nồng độ màu trong nước rỉ rác của bãi rác Nam Sơn

- Phân tích đánh giá số liệu thu thập được trong quá trình nghiên cứu Lựachọn ra các giá trị tốt nhất áp dụng cho phương pháp này trong thực tế

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về nước rỉ rác

1.1.1 Khái niệm

Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp có thể được định nghĩa là chất lỏng thấm qua cáclớp chất rắn mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng Trong hầu hết các bãichôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài,như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phânhủy các chất thải Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ số

1.1.2 Thành phần, tính chất nước rỉ rác

Về cơ bản nước rỉ rác gồm 2 thành phần chính: đó là các hợp chất hữu cơ vàcác hợp chất vô cơ

- Các chất hữu cơ: axit humic, axit fulvic, tannin và các loại hợp chất hữu

cơ có nguồn gốc nhân tạo

- Các chất vô cơ: là các hợp chất của nitơ, lưu huỳnh, photpho

Mỗi quốc gia có quy trình vận hành BCL khác nhau, nhưng nhìn chungthành phần NRR chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố chính sau:

- Chất thải được đưa vào chôn lấp: loại chất thải, thành phần chất thải và tỷtrọng chất thải

- Quy trình vận hành BCL: quá trình xử lý sơ bộ và chiều sâu chôn lấp

- Thời gian vận hành BCL

- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí

- Điều kiện quản lý chất thải

Các yếu tố trên ảnh hưởng nhiều đến đặc tính NRR, đặc biệt là thời gian vậnhành BCL, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất NRR chẳng hạn như NRR cũhay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh họcnhiều hay ít, hợp chất chứa Nitơ sẽ thay đổi cấu trúc Do đó, hầu hết các loạinước rỉ rác cần được đánh giá một cách độc lập để tìm ra phương pháp xử lýthích hợp

1.1.2.1 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL trên thế giới

Thành phần đặc trưng của NRR ở một số nước trên thế giới được trình bày cụthể trong bảng 1.1 và bảng 1.2

Bang 1.1 Thành phần nước rỉ rác tại một số BCL các quốc gia trên thế giới

Thành

Colombia Pereira (5 năm vận hành)

Canada Clover Bar (Vận hành

từ năm 1975)

Đức BCL CTR đô thị

-Nguồn: Lee & Jone, 1993; Diego Paredes, 2003;

F Wang etal, 2004; KRUSE, 1994 [1].

Bang 1.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

BCL pathumthani

Sukdowop NRR 1 năm

Sukdowop NRR 12 năm

pH - 7,8 – 8,7 5,8 8,2

Độ dẫn điện μS/cm 19400 - 23900 -

-COD mgO2/l 4119 - 4480 12500 2000BOD5 mgO2/l 750 - 850 7000 500

(Nguồn: Kwanrutai Nakwan, 2002 [1])

Nhìn chung nước rỉ rác ở các BCL trên thế giới đều có tính chất giống nhau

là có nồng độ COD, BOD5 cao dao động từ hàng nghìn đến chục nghìn mgO2/l đốivới NRR mới Các bãi chôn lấp có tuổi thọ càng cao thì tỉ lệ BOD/COD cũng nhưhàm lượng TSS càng thấp Điều này cho thấy, BCL càng lâu sẽ chứa càng nhiềuhợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học Từ các số liệu thống kê trên cho thấy, trongkhi giá trị pH của NRR tăng theo thời gian, thì đa số nồng độ các chất ô nhiễmtrong nước rỉ rác lại giảm dần, ngoại trừ NH3 trung bình khoảng 1800mg/l Nồng độamoni ở hầu hết các BCL trên thế giới đều cao, chỉ một vài BCL nhỏ ở các nướcchâu Á có nồng độ thấp hơn

Khả năng phân hủy sinh học của NRR thay đổi theo thời gian, dễ phân hủytrong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt

động ổn định Sự thay đổi này được biểu thị qua tỷ lệ BOD5/COD, trong thời gianđầu tỷ lệ này có thể lên tới 80%, với tỷ lệ BOD5/COD lớn hơn 0,4 chứng tỏ các chấthữu cơ trong NRR có khả năng phân hủy sinh học, còn đối với các BCL cũ tỷ lệ nàythường thấp nằm trong khoảng 0,05 – 0,2; tỷ lệ thấp như vậy do NRR cũ chứa cáchợp chất ligmin, axit humic và axit fulvic và những chất khó phân hủy sinh học.

1.1.2.2 Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp ở Việt Nam

Nhìn chung, hầu hết các BCL tại Việt Nam vẫn chưa áp dụng biện phap phânloại rac tại nguôn nên thanh phân của nước rỉ rác rất phức tạp Bên cạnh đó việc vậnhành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của các BCL tại Việt Nam vàcác sự cố xảy ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bịnghẹt…) đã làm thành phần nước rỉ rác thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng đến hiệu quả

xử lý Chính vì vậy, vân đê vương măc hiện nay ma hâu hêt cac BCL ở Viêt Namgặp phai nhưng chưa co phương hương giai quyêt tối ưu đo la vân đê xử ly nươc rỉrác

Cũng như nhiều loại nước thải khác, các thành phần (pH, COD, BOD5, NH3-,

SO42-, TSS ) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kỵ khí ) của nước

rỉ rác phát sinh từ các BCL tại Việt Nam khá cao và đó cũng là một trong nhữngthông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các côngtrình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xác định liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng quytrình vận hành thích hợp Dưới đây là 1 vài thông số quan trọng trong nước rỉ rác ởcác BCL tại Việt Nam

Bang 1.3 Thành phần nước rỉ rác tại một số bãi chôn lấp Việt Nam

vị

BCL Nam Sơn (HN)

BCL Gò Cát (TP.HCM)

BCL Thủy Phương (Huế)

BCL Tràng Cát (Hải Phòng)

pH - 6,81 - 7,98 7,4 - 7,6 7,7 – 8,5 6,5 – 8,22TSS mg/l 120 – 2240 700 – 2020 42 – 84 21 – 78

COD mg/l 1020 - 22783 13655 - 16814 623 – 2442 327 – 1001BOD5 mg/l 495 - 12302 6272 - 9200 148 – 398 120 – 465Tổng N mg/l 423 – 2253 1821 - 2427 - 179 – 507N-NH4+ mg/l - 1680 - 2887 184 – 543 -N-NO3- mg/l - 0 - 6,2 - -Tổng P mg/l 6,51 - 24,80 10,3 - 19,8 - 3,92 – 8,562

- Thành phần chất thải rắn

Thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến tính chấtnước rò rỉ Chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ cũng có các đặc tínhtương tự

- Độ ẩm và nhiệt độ

Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò rỉ được hìnhthành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp Độ ẩm trong rác càng cao thìnước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ Khi nhiệt độ môitrường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn làm giảm lưu lượng nước rác.Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn trong bãi chônlấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô nhiễm cao hơn

- Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp Theo thời gian nồng độcác chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần Bãi chôn lấp rác thải càng lâu năm thì

COD, BOD, và hàm lượng NH4+ càng thấp, các hợp chất hữu cơ và kim loại nặngcũng ở mức thấp hoặc không có Khả năng phân hủy sinh học thấp một phần do sốlượng vi sinh vật ít đi Độ pH trong nước rỉ rác tăng dần lên giá trị trung tính hoặckiềm.

- Chiều sâu bãi chôn lấp

Chiều sâu ô chôn lấp càng lớn thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với cácbãi chôn lấp khác trong cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm Do vậy, bãichôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ lớn hơn và khoảng cách

di chuyển của nước sẽ tăng Từ đó, quá trình phân hủy sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nênnước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô nhiễm

1.1.3 Bãi rác Nam Sơn

1.1.3.1 Bãi chôn lấp

- Vận hành: năm 1999

- Diện tích hoạt động: 83,4 ha

- Phương pháp: Chôn lấp hợp vệ sinh

- Năm 2015 mở rộng thêm 73 ha

- Công suất thiết kế: 3500 tấn rác/ngày

- Trạm cân điện tử 60 tấn

- Số công nhân: 180 người

- Khối lượng rác tiếp nhận: 4200 tấn rác/ngày

Hinh 1.1 Mặt cắt ngang bãi chôn lấp của bãi rác Nam Sơn [11]

1.1.3.2 Tính chất của nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn

Nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Nam Sơn mang các tính chất đặc trưng giốngnhư nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp khác trên thế giới Nồng độ các chất độc trongnước rỉ rác của BCL Nam Sơn khá cao, vào mùa khô nồng độ COD từ 12.000 –13.000 mg/l, mùa mưa con số này thấp hơn khoảng 8.000 – 9.000 mg/l; hầu hết các thông số vượt quá tiêu chuẩn TCVN 5945 - 1995

Bang 1.4 Tính chất nước rỉ rác ở bãi chôn lấp Nam Sơn

pH 5,3 - 9 5,5 - 9

BOD5 300 – 1500 mg/l 50 mg/l

COD

12000 – 13000 mg/l(mùa khô)

8000 – 9000 mg/l(mùa mưa)

100 mg/l

TOC 500 – 2500 mg/l

-SS 200 – 1500 mg/l 100 mg/l

Tổng N 600 – 800 mg/l 60 mg/l

Tổng P 1 – 70 mg/l 6 mg/l

1.1.3.3 Thực trạng xử lý NRR tại Nam Sơn

- Lượng NRR phát sinh: 2000 m3/ngày đêm

- Công suất xử lý: 1700m3/ngày đêm

- Khối lượng NRR đang tồn đọng: 600.000 m3/ngày đêm

- Hệ thống 2 trạm xử lý:

+ Trạm 1: công suất 600 m3/ngày đêm, vận hành từ 10/2005

+ Trạm 2: công suất 1.100 m3/ngày đêm, vận hành 10/2009

- Hiện nay có thêm 2 trạm xử lý là của công ty Phú Điền và Minh Đức

Nguồn: [16]

1.1.4 Ảnh hưởng của nước rỉ rác tới môi trường và sức khỏe con người

Nước rỉ rác nói chung thường có hàm lượng COD và amoni rất cao Hàmlượng chất hữu cơ cao sẽ gây bẩn nguồn nước và ảnh hưởng trực tiếp đến đời sốngthủy sinh Hàm lượng nitơ cao là chất dinh dưỡng kích thích sự phát triển của rong,rêu, tảo… gây hiện tượng phú dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt

DO trong nước do oxy bị tiêu thụ trong quá trình oxy hóa chất hữu cơ

Khí NH3 hòa tan > 0,2 mg/l gây chết nhiều loại cá Vì vậy phải có biện pháp

xử lý ngay để hạn chế tối thiểu hậu quả mà nó gây ra đối với môi trường sống

1.1.5 Các công trình nghiên cứu về xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường sống vì nồng độ các chất ônhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể Do đó số lượng các công trìnhnghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới và trong nước là rất đáng kể, có thể kể rađây một số công trình tiêu biểu:

1.1.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước

Tô Thị Hải Yến và đồng nghiệp [18] với công trình “Thúc đẩy nhanh quátrình phân hủy vi sinh rác và nước rỉ rác bằng thay đổi chế độ vận hành và môi

trường hóa học trong bãi chôn lấp” đã cho thấy, khi chôn lấp rác thải sinh hoạt cóthành phần lignin tới 15,2% trọng lượng khô làm phát thải khí metan không có lợi

về kinh tế và môi trường Với việc bổ sung thêm môi trường sunfat nhằm tạo điềukiện để phân hủy thành phần hữu cơ thể rắn trong rác chuyển sang dạng lỏng trongnước rỉ rác, vô cơ hóa thành phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước rỉrác Trong môi trường sunfat, hệ thống chỉ thực sự phát huy tác dụng từ ngày thứ 95của chu trình chôn lấp rác Ngoài ra nhóm tác giả cũng đã cho thấy rằng việc tuầnhoàn nước rỉ rác tạo khả năng oxy hóa – khử mạnh hơn cho môi trường phân hủy visinh các chất hữu cơ trong rác ở thể rắn và vô cơ hóa chất hữu cơ ở thể lỏng

Trịnh Văn Tuyên và cộng sự Viện Công nghệ môi trường đã “Áp dụng quátrình ozon hóa làm giảm hàm lượng các chất hữu cơ khó phân hủy trong xử lý nước

rỉ rác BCL CTR” [9] Tập thể tác giả đã tìm được điều kiện thích hợp để ozon hóa

và Perozon có hiệu quả nước rỉ rác như sau: pH = 8 – 9 , hàm lượng H2O2 là 2.000mg/l, thời gian phản ứng đối với hệ Ozon là 100 phút và hệ Perozon là 80 phút và

để nâng cao hiệu quả xử lý cần tăng tương tác của ozon với các chất hữu cơ trongnước rỉ rác bằng đệm sứ có bề mặt riêng lớn

Trần Mạnh Trí [12] đã áp dụng quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) để xử lýnước rỉ rác đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý nước rỉ rác Gò Cát Tác giả đã sửdụng quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton - Perozon để xử lý nước rỉ rác sau phânhủy sinh học kỵ khí trong bể UASB (COD = 5424 mg/l) ở hệ thống xử lý nước rỉrác Gò Cát Quá trình keo tụ/Fenton được thực hiện bằng cách bổ sung polyfericsunphat (300 mg Fe3+/l) và sau khuấy nhanh bổ sung tiếp 500 mg H2O2/l vào vàkhuấy chậm 120 phút Vơi quá trình xử lý này, hiệu suất xử lý COD rất cao (đạt76%) Sau quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton, nước rỉ rác tiếp tục được xử lýbằng Perozon đã xử lý được 97% các chất hữu cơ trong nước rỉ rác

1.1.5.2 Các công trình nghiên cứu trên thế giới

Shruthi và cộng sự [24] đã nghiên cứu xử lý Asen trong nước ngầm bằngphương pháp keo tụ điện hóa với cực dương bằng sắt Các kết quả thu được từ cácmẫu nước ngầm giàu Asen cho thấy việc loại bỏ hiệu quả nhất đạt được ở 6V, thời

gian điện phân trong 15 phút , nồng độ Asen trong nước sau xử lý đạt tiêu chuẩnnước uống quy định 0,01 mg/l, pH dao động trong phạm vi tiêu chuẩn nước uống6,5 đến 8,5 Đây là phương pháp có hiệu quả, tương đối nhanh chóng và sạch so vớiphương pháp thông thường khác, chẳng hạn như keo tụ hóa học.

Top và cộng sự [25] đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của một nhà máy tạiIstanbul (Thổ Nhĩ Kỳ) bằng phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với lọc màngnano Nồng độ trung bình của COD, nitơ tổng và amoni trong nước rỉ rác ban đầu

có giá trị lần lượt là 6200; 587,5 và 110 mg/l Kết quả nghiên cứu cho thấy cường

độ dòng điện hợp lý là 15,9 mA/cm2 và thời gian xử lý hợp lý là 30 phút sẽ làmgiảm tối đa COD, màu sắc, và loại bỏ photpho tương ứng là 45%, 60% và 91,8%

1.2.2 Ảnh hưởng của TSS

1.2.2.1 Ảnh hưởng đến sinh vật

TSS cao gây ảnh hưởng đến quá trình quang hợp của thực vật ngập nước, gây

ra sự gia tăng nhiệt độ nước bề mặt, vì các hạt lơ lửng hấp thụ nhiệt từ ánh sáng mặttrời làm giảm hàm lượng oxy hòa tan trong nước Gây ảnh hưởng đến khả năngnhìn của thủy sinh trong việc tìm kiếm nguồn thức ăn Ngoài ra, chất rắn lơ lửng cóthể gây nghẹt bộ phận hô hấp của các loài thủy sinh, chất rắn lắng đọng có thể che

phủ lên trứng gây cản trở sự nở trứng làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng.

1.2.2.2 Ảnh hưởng đến môi trường

Khi lượng TSS trong nước xả thải quá lớn, bên cạnh việc làm giảm độ mỹquan của nước thì sự lắng xuống của chúng còn làm ảnh hưởng nghiêm trọng đếnchất lượng nước cũng như không khí

Khi các chất hữu cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn và nếu lượng oxytrong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy hiếu khí tức là lượng oxy hoàtan của nước nguồn cạn kiệt (DO = 0) thì quá trình phân giải kỵ khí sẽ xảy ra làmxuất hiện các khí H2S, CO2, CH4 Các chất khí khi nổi lên mặt nước lôi kéo theo cáchạt cặn đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyển gây ônhiễm môi trường không khí Quan trọng hơn cả là khi mà quá trình phân giải kỵkhí diễn ra liên tục trong một khoảng thời gian dài thì quá trình tự làm sạch nguồnnước sẽ chấm dứt gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng

Ngoài ra, việc lắng đọng của TSS còn gây ra các trở ngại cho đời sống sinhhoạt hay trong công nghiệp, chúng có thể làm tắc nghẽn thiết bị, giảm chất lượngcác sản phẩm, làm tăng chi phí xử lý nguồn nước cấp sử dụng cho các mục đíchkhác nhau…

1.2.3 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS

1.2.3.1 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS trên thế giới

Zi Jun Yong cùng cộng sự [27] đã có bài: “Xử lý liên tục của nước rỉ rác trungchuyển nhiệt đới trung bình bằng cách sử dụng một lò phản ứng hàng loạt trình tự(SBR) và keo tụ” Trong nghiên cứu hiện tại, xử lý tuần hoàn bằng lò phản ứng theođợt (SBR), sau đó là keo tụ được sử dụng để xử lý nhu cầu oxy hóa học (COD), nitơamoni (NH3-N), chất rắn lơ lửng tổng số (TSS) và màu sắc từ nước rỉ rác Tỷ lệ sụckhí SBR tối ưu, l/phút, pH tối ưu và liều lượng (g/l) của Alum để đông tụ như đãđược xác định sau khi xử lý Điều trị theo trình tự hai bước của SBR theo sau là sựkeo tụ (Alum) đạt hiệu quả loại bỏ 84,89%; 94,25%; 91,82% và 85,81% đối vớiCOD, NH3-N, TSS và màu Hơn nữa, quá trình xử lý hai giai đoạn đạt được 95,0%;

95,0%; 95,3%; 100,0%; 87,2%; 62,9%; 50,0%; 41,3%; 41,2%; 34,8% và 22,9% loại cadmium, chì, đồng, selenium, bari, sắt, bạc, niken, kẽm, asen, và mangan, tương ứng.

1.2.3.2 Các công trình nghiên cứu xử lý TSS tại Việt Nam

Hoàng Minh Phương cùng cộng sự [8] đã nghiên cứu xử lý các chỉ tiêu độmàu, TSS trong nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp bể lọc sinh học quy môphòng thí nghiệm cho kết quả tốt

Nguyễn Minh Kỳ cùng cộng sự [4] đã nghiên cứu xử lý TSS, COD, N, Ptrong nước thải dân cư bằng công nghệ màng lọc sinh học MBR (MEMBRANEBIOREACTOR) Bể phản ứng được thiết kế với dung tích hữu ích 36 lít (L*W*H =24*20*75 cm) và sử dụng module màng nhúng chìm có kích thước lỗ lọc tươngđương 0,4 µm Mô hình thí nghiệm MBR là sự kết hợp giữa hai quá trình phân hủysinh học chất hữu cơ và kỹ thuật tách sinh khối vi sinh bằng màng Kết quả nghiêncứu thu được hiệu quả xử lý trung bình TSS, BOD5, COD, TN, TP tương ứng lầnlượt 89,4; 94,6; 92,6; 64,6 và 79,2%

1.3 Tổng quan về độ màu

1.3.1 Khái niệm

Nước có độ màu cao là dấu hiệu đầu tiên của tình trạng ô nhiễm nguồn nước,

và đó là sự có mặt của một số ion kim loại (Fe, Mn), tảo, than bùn và các chất thảicông nghiệp làm cho nước có màu

- Màu vàng chứng tỏ đó là hợp chất sắt và mangan

- Màu xanh của tảo, hợp chất hữu cơ

- Màu xám, xanh đen; do nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp

- Màu nâu đỏ: do các chất mùn hữu cơ

Tùy theo màu sắc của nước có thể đánh giá được mức độ và nguyên nhân gây

ra ô nhiễm nguồn nước, trên cơ sở đó lựa chọn phương pháp xử lý hiệu quả

1.3.2 Ảnh hưởng của độ màu

Độ màu cao cũng sẽ gây ảnh hưởng đến sự truyền và hấp thụ ánh sáng củanước, làm ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, sinh trưởng và phát triển của cácloài thực vật ngập nước giống như TSS

Bên cạnh đó, độ màu của nước còn gây ra sự khó chịu về mặt cảm quan.

1.3.3 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu

1.3.3.1 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu trên thế giới

Abu Amr và cộng sự (2013) [19], nghiên cứu kêt hợp ozon va pesunphat(O3/S2O82-) để xử lý nước rỉ rác cũ (bãi chôn lấp Pulau Burung, Malaysia) Điêukiện tôi ưu cho xử ly đạt được la: thơi gian phan ứng 120 phút, tỉ lệ O3/S2O82- 1g/7g,

pH là 10 Ở điều kiện này, hiệu suât xử ly COD, độ màu lân lượt đạt được la 72%

và 93%, tỉ lệ BOD5/COD tăng từ 0,05 lên 0,29 Lượng O3 tiêu tôn la 0,76 kg O3/kgCOD

Jerry va cộng sự (2004) [23] đa nghiên cứu so sanh hiệu qua xử ly cua một sôqua trinh oxi hoa nâng cao (AOPs): O3, O3/H2O2 và O3/UV trong xử ly nươc ri rác

từ bãi chôn lấp chât thai răn đô thi Chen–Shi–Li (Đai Loan) Nươc ri rac được xử ly

sơ bô băng FeCl3 với hàm lượng 900 mg/l COD đâu vao 6.500 mg/l Kêt quanghiên cứu cho thây, AOPs lam tăng BOD5/COD từ 0,06 lên 0,5 vơi ham lượng O3

là 1,2 g/l Nghiên cứu nay cho thây, hê thi nghiêm O3/UV la hiệu qua nhât trong xử

lý loại bỏ màu và làm tăng khả năng phân huỷ sinh học nước rỉ rác

1.3.3.2 Các công trình nghiên cứu xử lý độ màu tại Việt Nam

Trương Quý Tùng và cộng sự (2009) [15] đã nghiên cứu xử lý nươc ri rac

phát sinh từ BCL Thủy Tiên – Thừa Thiên Huế bằng tác nhân UV/Fenton Nươc rỉ

rác có tỷ lệ BOD5/COD = 0,16 ± 0,2 Tác giả đã xử lý nươc ri rac này bằng tác nhânFenton với sự hỗ trợ của đèn UV (200 – 275 nm, 40W) được bố trí ngập vào trongthiết bị phản ứng để sử dụng tối đa năng lượng của đèn Kết quả cho thấy, quá trìnhnày có thể loại bỏ được 71% COD và 90% độ màu nươc ri rac ở pH ~ 3, nồng độ

H2O2 là 125 mg/l, nồng độ Fe2+ là 50 mg/l, sau thời gian phan ứng là 2 giờ Ngoài

ra, khả năng phân huỷ sinh học của nước rỉ rác sau xử lý đã tăng đáng kể, tỉ

lê BOD5/COD tăng từ 0,15 lên 0,46

Đào Sỹ Đức cùng các cộng sự (2009) [2] nghiên cứu xử lý màu nước thảigiấy bằng phản ứng Fenton Trong công trình khoa học này, kỹ thuật oxy hóa tiêntiến với phản ứng Fenton đã được sử dụng để loại bỏ màu từ nước thải giấy sau khi

xử lý bằng sự kết hợp của kỹ thuật keo tụ và bùn hoạt tính Kết quả nghiên cứu,khảo sát điều kiện tối ưu của quá trình xử lý cho thấy kỹ thuật oxy hóa tiên tiến phùhợp để xử lý màu trong nước thải giấy Ở điều kiện tối ưu, hiệu quả xử lý màu vớithời gian 40 phút trong hai trường hợp có/không có xúc tác TiO2 tương ứng là 100%

và hơn 90%

Nguyễn Thị Tuyết Nam [5] nghiên cứu tối ưu hóa khả năng xử lý độ màunước thải dệt nhuộm bằng hệ quang xúc tác TiO2 dạng bột và thêm các tác nhân bổtrợ O2, H2O2 Kết quả thu được cho thấy việc thêm O2, H2O2 có thể tăng hiệu suất

xử lý nước thải và hệ TiO2 cho thấy có độ bền rất cao, hoạt tính xử lý methylenxanh gần như không giảm sau 4 lần sử dụng liên tiếp Khi kết hợp hệ TiO2 với

O2/H2O2 để xử lý một số nguồn nước thải thật với đầu vào có độ màu tương ứng vớiđầu ra chuẩn cột B thì kết quả cho thấy trong thời gian 90 phút, độ màu của nướcthải sau khi qua hệ xúc tác đều đạt tiêu chuẩn loại A, dưới 50 Pt-Co Kết quả nàycho thấy khả năng ứng dụng hệ TiO2 kết hợp O2/H2O2 vào thực tế là rất cao

1.4 Tổng quan về keo tụ điện hóa

1.4.1 Khái niệm

Keo tụ điện hoá là một phương pháp điện hoá được sử dụng rộng rãi trong

xử lý nước thải nhằm xử lý màu nước, loại bỏ các chất rắn ở dạng lơ lửng, chất hòatan… bằng các chất keo tụ và các chất trợ keo tụ… tạo nên những bông cặn có kíchthước lớn sẽ lắng xuống đáy Trong đó dưới tác dụng của dòng điện thì các điện cựcdương (thường sử dụng là nhôm hoặc sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất cókhả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong môi trường nước thải, kèm theo

đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo ra các bọt khí ở cực âm [22]

1.4.2 Cơ chế

Nước thải đầu vào cho vào bể một lần với thể tích đã được xác định Nướcthải phải làm ngập các hệ điện cực ở trong bể

Hinh 1.2 Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ

Khi cho dòng điện một chiều đi qua các điện cực thì tại cực dương (anot) sẽdiễn ra quá trình hòa tan kim loại Do đó, các điện cực dương được làm bằng kimloại M thì quá trình này sẽ giải phóng ra các cation Mn+

M → Mn+ +

neCác cation này sẽ di chuyển vào trong môi trường nước thải [22]

Những cation Mn+ sẽ kết hợp cùng với nhóm hidroxyl và tạo thành các hidroxitcủa nó là những chất keo tụ phổ biến trong xử lý nước thải Các chất keo tụ này sẽtác dụng vào các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước và liên kết với nhau tạo thành bôngcặn có kích thước lớn hơn [7]

Mn+ + n OH− → M(OH)n

Bên cạnh đó, việc các phản ứng điện phân đã xảy ra và tạo ra các bọt khí tạicực âm (catot) Các bọt khí này thường là khí H2 chúng có xu hướng đi lên mặtthoáng của bể keo tụ điện hoá Trên đường đi của các bọt khí này chúng sẽ bám vàocác bông keo đã được tạo ra ở trên và mang chúng theo lên mặt thoáng của bể.Nồng độ OH− được tạo ra giải thích cho việc tăng pH

2H2O + 2e → H2 + 2OH−Các hydroxit kim loại sẽ tham gia vào các phản ứng polyme hóa:

2 M(OH)n → (OH)n-1M-O-M(OH)n-1 + H2OCác polyme này có thể loại bỏ các chất ô nhiễm tan và không tan bởi quá trình

hấp phụ, tạo phức và kết tủa.

Trong khi đó, các bông keo có kích thước lớn và nặng hơn thì sẽ lắng xuốngphía dưới đáy bể Trên quỹ đạo lắng của các bông cặn này chúng sẽ va chạm và kếtcụm với các bông cặn khác, như thế quá trình lắng sẽ diễn ra tốt hơn [17]

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa

Do bể keo tụ điện hóa là phương pháp giao thoa giữa ba phương pháp: điệnhóa học, tuyển nổi điện phân và keo tụ nên các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế

và vận hành bể keo tụ điện hóa sẽ tương đồng với các bể ở trên

Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bể keo tụ điện hóa:

Cường độ dòng điện: ảnh hưởng trực tiếp đến lượng điện tích đi qua bề mặt

các điện cực đồng thời cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phản ứng điện hóatrong đung dịch

Vật liệu các điện cực: thực tế cho thấy các loại vật liệu điện cực khác nhau

sẽ có dộ dẫn điện khác nhau yếu tố này ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng điện hóa.Bên cạnh đó, các ion và hydroxit từ các vật liệu khác nhau ảnh hưởng tới khả năngtạo thành keo tụ và tủa bông của phản ứng điện hóa

Thành phần hóa học của nước thải: các loại nước thải có thành phần như

dầu, mỡ cao thì hiệu suất xử lý cao

Độ pH: ảnh hưởng tới sự phân bố của các ion kim loại trong dung dịch

Ngoài ra, phản ứng tạo thành các hydroxit được hình thành trong quá trình keo tụcũng bị ảnh hưởng bởi pH bởi sự dịch chuyển cân bằng các ion

Thời gian điện hóa: thời gian diễn ra phản ứng càng lâu thì hiệu suất xử lý

chất ô nhiễm trong nước rỉ rác thu được càng cao Tuy nhiên để tiết kiệm chi phícần có các thí nghiệm thực tế chọn thời gian tối ưu nhất cho việc loại bỏ chất ônhiễm và tiết kiệm điện năng

1.4.4 Ưu, nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

1.4.4.1 Ưu điểm

Phương pháp keo tụ điện hoá có các ưu điểm sau:

- Thiết bị dùng trong bể keo tụ điện hóa rất đơn giản, dễ dàng vận hành

- Bông cặn được hình thành dễ dàng, có khả năng cô đặc bùn tốt.

- Có thể loại bỏ nhiều thành phần khác nhau trong nước thải như: chất rắn lơlửng nhỏ, độ màu, độ đục, kim loại nặng,… có trong nước thải

- Có thể loại bỏ khoảng 95 - 99% các kim loại nặng trong nước thải

- Bọt khí sinh ra trong quá trình tuyển nổi nâng theo các chất lơ lửng, bông cặn lên bề mặt bể để loại bỏ dễ dàng bằng các thiết bị gạt váng

- Có thể loại bỏ được các ion hòa tan trong nước thải và tạo thuận lợi cho quá trình keo tụ

- Tiết kiệm được chi phí mua hoá chất trong quá trình vận hành các bể xử lý hoá học cổ điển

- Hệ thống ngắt điện rất an toàn và dòng điện sử dụng là dòng điện một chiều

1.4.4.2 Nhược điểm

Điện cực dùng lâu sẽ bị các màng kết tủa và oxi hóa bám lên bề mặt, làmgiảm hiệu suất của quá trình keo tụ điện hóa; đồng thời điện cực dễ bị ăn mòn dodòng điện, do đó cần thay điện cực sau một khoảng thời gian sử dụng Ngoài ra đểvận hành bể keo tụ điện hóa tiêu tốn một lượng điện năng lớn

1.4.5 Các công trình nghiên cứu xử lý nước thải bằng keo tụ điện hóa

1.4.5.1 Các công trình nghiên cứu trong nước

Các công trình nghiên cứu về phương pháp điện hóa nói chung, keo tụ điệnhóa nói riêng trong xử lý nước ô nhiễm ở nước ta còn chưa phổ biến, cho đến naymới chỉ có một số công trình nghiên cứu như:

Tác giả Võ Anh Khuê [3], Đại học Đà Nẵng với công trình “Nghiên cứuphương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với vi điện hóa để xử lý các ion kim loại nặng

và florua trong nước thải” đã sử dụng phương pháp keo tụ điện hóa với điện cựcanot Al kết hợp với quá trình vi điện hóa trên bề mặt các hạt Fe - C để xử lý các ionkim loại nặng như Pb2+, Zn2+, Cu2+ và ion F- trong nước thải Kết quả đã chỉ ra điềukiện tối ưu cho quá trình xử lý này là: pH = 5, thời gian xử lý 30 phút, khối lượnghạt Fe - C là 60g, kích thước hạt Fe - C là 20 - 27 mesh, điện áp 5V, nước thải sau

xử lý có dư lượng nồng độ các ion Pb2+, Zn2+, Cu2+ và F- lần lượt là 0,118 ; 0,369 ;

0,112 và 2,986 mg/l, đạt tiêu chuẩn nước thải công nghiệp TCVN 5945 : 2005 cột Bđối với Pb2+ và cột A đối với các ion còn lại.

Luận văn thạc sỹ của Đinh Tuấn [14] “Nghiên cứu xử lý nước thải dệtnhuộm bằng phương pháp keo tụ - tuyển nổi điện hóa với anot hòa tan nhôm, sắt”,tác giả đã lần lượt nghiên cứu sự ảnh hưởng của mật độ dòng điện, vai trò của muốiđiện ly, pH của môi trường, nhiệt độ, khoảng cách giữa 2 điện cực, dòng chảy - sụckhí - khuấy trộn đến quá trình keo tụ điện hóa xử lý các chất màu ‘ blach RBS’, ‘Indathrent Olivent’, ‘ Indathrent Red’ và ‘ Remazol’ trong nước và tìm được điềukiện thí nghiệm thích hợp cho quá trình xử lý các chất màu là: mật độ dòng điện 0,5-1 A/dm2, nồng độ NaCl ≤ 1 g/l, pH khoảng 6,5 - 8,5, khoảng cách điện cực 1 - 2

cm, nhiệt độ khoảng 35°C

1.4.5.2 Các công trình nghiên cứu ngoài nước

Một số công trình tiêu biểu nghiên cứu về ứng dụng phương pháp keo tụ điệnhóa trong xử lý nước ô nhiễm:

Un và cộng sự [26] đã nghiên cứu loại bỏ các ion F- trong nước và nước thảibằng phương pháp keo tụ, kết quả cho thấy khả năng loại bỏ F- bằng điện cực Alcao hơn khi sử dụng điện cực Fe do có sự tạo thành phức AlnFm(OH)(3n-m) Việc loại

bỏ F- có thể được cải thiện bằng cách tăng mật độ dòng điện, pH giữ ở mức ~ 6 và

để giảm mức tiêu thụ năng lượng có thể bổ sung Na2SO4 để tăng độ dẫn điện củadung dịch Tuy nhiên sự bổ sung muối này lại làm giảm hiệu suất xử lý F- Việc loại

bỏ F- khỏi nước để đạt tiêu chuẩn của WHO (1,2 mg/l) và năng lượng tiêu thụ tươngđối thấp, thời gian xử lý cần 5 phút

Butler và cộng sự [20] đã chỉ ra rằng keo tụ điện hóa có khả năng xử lý màu,nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) đạt hiệu quả cao và quytrình xử lý nhanh hơn, hiệu quả hơn phương pháp keo tụ hóa học truyền thống; íttốn kém hơn so với các phương pháp xử lý khác như tia cực tím (UV) và ozone Do

đó phương pháp keo tụ điện hóa có thể được sử dụng để xử lý các loại nước thải củanhiều lĩnh vực, bao gồm cả công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt

Fajardo và cộng sự [21] đã nghiên cứu loại bỏ các hợp chất phenol khỏi nướcthải bằng quá trình keo tụ điện hóa sử dụng điện cực Zn Ở các điều kiện tối ưu: pHnước thải 3,2, mật độ dòng điện 250A/m2, khoảng cách giữa 2 điện cực là 1,0 cm,

bổ sung 1,5 g/l dung dịch NaCl có thể loại bỏ khoảng 84,2% các hợp chất phenol,40,3% COD ra khỏi nước thải Nhóm tác giả cũng đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng cho việc xử lý là khoảng 24 kWh/m3