nghiên cứu quá trình loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải chế biến thủy sản bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện hóa

| TÓM TẮT Xử lý nước thải là một trong những việc làm để bảo vệ nguồn nước, nhằm loại bỏ hay hạn chế các tác động xấu đến môi trường của các hợp chất gây ô nhiễm, sao cho khi thải ra sô

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGHIEN CUU LOAI BO CHAT RAN LO LUNG TRONG NUOC THAI CHE BIEN THUY SAN BANG PHUONG PHAP KEO TU DIEN HOA

MSSV: 2064024 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 32

Tháng 11/2010

BO MON CONG NGHE HOA HOC -— -—-

Cần thơ, ngày 17 tháng 08 năm 2010

PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐÈ TÀI LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

3 Địa điểm thực hiện

Phòng thí nghiệm Kỹ thuật môi trường — Bộ môn Kỹ thuật Môi trường — Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên — Trường Đại học Cần Thơ

Nguồn nước thải: Công ty thủy sản Bình An —- Khu Công nghiệp Trá Nóc

- Nghiên cứu và thực hiện phương pháp keo tụ điện hóa

- Kết luân và kiến nghị

7 Kinh phi dv tra: 2.000.000d

DUYỆT CỦA HỘI ĐÔNG LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

Trước hết, con xin cảm ơn cha me đã tạo mọi điêu kiện tốt nhất cho con học tập, luôn quan tâm và động viên con những lúc con gặp khó khăn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hoàng Việt, đã tận tình hướng dẫn và truyện đạt những ý kiến hết sức quỷ báu Thây đã cho em những buổi trao đổi hết sức thú vị, giúp cho em có khả năng quan sát và nhận định tổng quan hơn về lĩnh vực mình đã nghiên cứu

Em xin gởi lời chỉ ân sâu sắc đến đến quý Thầy cô Bộ môn Công nghệ Hóa học, đã giảng dạy va tao điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình làm luận văn cũng như trong thời gian học tập tại trường để em có thể hoàn thành khóa học này! Em xin chân thành cảm ơn Thầy Trương Chí Thành, Thấy Nguyễn Minh Trí đã nhiệt tình giúp đỡ và có những ÿ kiến quan trọng giúp em trong suốt quả trình thực hiện đê tài

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Huỳnh Long Toản - Trưởng phòng thí nghiệm Xử lý nước đã tạo điều kiện tối da cho em duoc nghién cuu tai Phong thi nghiệm và hướng dẫn tận tình để em hoàn thành quá trình nghiên cứu

Tuy có nhiễu có gắng nhưng trong quá trình thực hiện luân văn tốt nghiệp nhưng không tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhân được những ý kiến đóng góp từ quí Thầy Cô và các bạn để luân văn được hoàn thiện hơn

Trân Quốc Trạng

| TÓM TẮT

Xử lý nước thải là một trong những việc làm để bảo vệ nguồn nước, nhằm loại bỏ hay hạn chế các tác động xấu đến môi trường của các hợp chất gây ô nhiễm, sao cho khi thải ra sông hô, không làm ô nhiễm nguồn nước Hau hét hé thống xử lý nước thải đêu có công đoạn xử lý sinh học Tuy nhiên nước thải trước khi vào bể lọc sinh học phải có hàm lượng chất rắn lơ lửng không được quá 150 mg/L Vì vậy, trước khi vào bể xử ly sinh học nước thải cần được xử Ùý sơ bộ Thông thường người ta thường dùng bề lắng sơ cấp, nếu thiết kế chỉnh bề lắng sơ cấp có thể loại bỏ được 50 — 70 % chat ran lo lửng

Vấn đề hiện nay là khi các nhà máy mở rộng và tăng công suất sản xuất thi lượng nước thải tạo ra cũng tăng lên Tuy nhiên, hâu hết các nhà máy khi xây dựng đêu không chùa đất cho viêc mở rộng hệ thông xử lý nước thải Khi đó, việc

xử lý sơ bộ nước thải sẽ gặp rất nhiều khó khăn Một bể lắng sơ cấp nếu được thiết kê chính xác thì phải mất nhiều diện tích đất và thời gian lưu cũng không dưới 1,5 giờ Để giải quyết vấn đề này cần phải có một phương pháp xử lý thay thế được bể lắng sơ cấp mà không mất nhiễu diện tích đất và thời gian xử lý Từ

đó, đê tài “Nghiên cứu loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ điện hóa” đã được thực hiện

Từ các thí nghiệm phân tích và tính toán nhân thấy rằng, với cực đương là nhôm, mật độ dòng điện 120 A/m’ sau 70 phát có thể loại bỏ được 50 -70% chất răn lơ lửng Điện năng tiêu thụ khoảng 1,89 kWh/m` nước thải

Với những nội dung chính của để tài, tôi mong sẽ cung cấp đây đủ các kiến thức cơ bản liên quan đến đê tài

Phiếu đăng ký đề tài tốt nghiệp

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU . - 5-2 2-2522 £2££E£+s£z£z£szzcs2 5

2.1 Tổng quan về nước thải G2 SE xxx HT TT 50 1e xe 5 2.1.1 Phén loai nu6c that cc ccc ccccccececesecceceeceseeeceseeceeeeceseceeeuceseceseeeeseeas 6 2.1.2 Thành phần và đặc tính của nước thải .- 2 - + 2 2= +2 +£z£zce£ 10

2.1.3 Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng nước thải 11

2.1.4 Thành phần và đặc tính của nước thải thủy sản . 2 - «se: 14 2.2 Các phương pháp xử lý nước thải - - - 2< << << HH re 15

“ý goi) i04 001601107 15 2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học CS nnS 9S HS H91 1 1 vn ngư ve 16 2.2.3 Phương pháp xử lý hóa lý - SH HH ket 17 2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa . 5-5 <<: 18 2G) 0i: 0 6 4 18 2.3.2 Các quá trình trong phương pháp keo tụ điện hóa - - 20 2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa 22

2.3.4 Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa 23

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện -< «sex Tnhh 25 3.2 Đối tượng thí nghiệm . ©- SE + SE kEEEE 15111111 311k T31 1111 k0 25 3.3 Bồ trí thí nghiệm - <2 x13 E19 SE H113 111cc ret 26

SEN j6 (02:68 11 26

3.3.2 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu tốt nhất 5- 5552 S¿ 26 3.3.3 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dòng tốt nhất 2+ sszz+xxe: 27 3.3.4 Thí nghiệm 3: Xác định thể tích tối đa có thê xử lý - 27 3.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định thể tích tối đa có thê xử lý . . - 27

3.3.6 Thí nghiệm 5: Xác định loại điện cực tốt nhất - -c+c+sces+cszsxz 27 3.4 Phương pháp và phương tiện phân tích . - SSS S2 27

Chương 4 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN . ¿5-5 <+s+52 £x+szeced 30 4.1 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu (T) tốt nhất - +2 s sex xe: 30 4.2 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dòng (MĐD) tốt nhất - 31

Sự phát triển nhanh của công nghiệp cảng làm tăng thêm nguy cơ, rủi ro của ô nhiễm môi trường Ô nhiễm nguồn nước là một trong những nguy cơ đó Việc thu gom, xử lý các dòng nước thải công nghiệp được đặt ra hết sức cấp thiết nhằm loại

bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi dòng thải

Theo báo cáo môi trường quốc gia 2009 của Bộ Tài nguyên - Môi trường Việt Nam, khoảng 70% trong số hơn 1 triệu m” nước thải/ ngày từ các khu công nghiệp (KCN) được xả thẳng ra các nguồn tiếp nhận không qua xử lý gây ra ô nhiễm môi

trường nước mặt [22]

Bang 1.1 Ước tính tổng lượng nước thải và thải lượng các chất ô nhiễm trong

nước thải từ các KCN thuộc Đông bằng sông Cửu Long

; ` Tổng lượng nước Tổng lượng các chất ô nhiễm (kg/ngay)

(Nguon: Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC), 2009)

Tình hình nước thải ở Đồng bằng sông Cửu Long cũng đang gây nhiều bức xúc cho nhiều người dân Theo Viện Kinh tế và Qui hoạch Thuỷ sản (Bộ NN&PTNT), các nhà máy chế biến thủy sản nằm trên địa bàn các tỉnh Đồng bằng

sông Cửu Long (ĐBSCL) hiện vẫn là một trong những "thủ phạm" gây ô nhiễm môi

trường Khu vực ĐBSCL hiện có 189 nhà máy chế biến thủy sản, tổng công suất chế biến 1,2 triệu tấn/ năm Trong đó, số nhà máy tại TP Cần Thơ, tỉnh Cà Mau, Kiên Giang, Tiển Giang, An Giang chiếm 53% tổng số nhà máy trong khu vực Nhiều mẫu phân tích các chất thải rắn, lỏng, khí đã vượt quá giới hạn cho phép theo S9VTH: Trân Quốc Trạng

Tiêu chuẩn Việt Nam nhiều lần như màu, dầu mỡ, coliform, BOD , COD, phốt pho tổng, nitơ tổng, mùi hôi đã ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người trực tiếp lao động và người dân Ngoài ra, hàng năm việc nuôi thủy sản ở ĐBSCL thải ra gần

500 triệu mét khối bùn thải và chất thải thủy sản Trong đó, chất thải nuôi cá tra, cá

ba sa đã trên 2 triệu tắn/năm Nguén chất thải độc hại này hiện vẫn chưa được xử lý triệt để và vẫn thải vào sông rạch [23]

Chất răn trong nước thải có ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình xử lý Chất răn trong nước thải bao gồm các chất răn lơ lửng (SS), chất rắn có khả năng lắng, các hạt keo và các chất rắn hòa tan Chất rắn lơ lửng là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải Khi vận tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt không lang được sẽ tạo thành độ đục của nước Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy dé 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 bề này Chính vì vậy, việc loại bỏ SS trong nước thải là một bước quan trọng trước những gia1 đoạn xử lý khác

Các phương pháp loại bỏ chất rắn lơ lửng trong nước thải: đông tụ và keo tụ, hấp phụ, lắng tự nhiên, lọc, tuyển nổi Ngoài ra thì chất rắn lơ lửng còn được tách bằng cách lắng dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy lọc

ly tâm (Trần Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2002)

Quá trình keo tụ bằng hóa chất thường sử dụng muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng, ngoài ra còn dùng các sợi polyme để làm cầu nối cho các hạt

keo (Trong đó dùng phố biến nhất là: Alz(SO¿)s, vì nó hòa tan tốt trong nước)

Quá trình này thường đòi hỏi các quy trình xử lý thứ cấp tiếp theo như: pH thấp do

OH mat di, cdn lai H*; có nhiều kim loại hòa tan trong nước sau xử lý nên việc tái

sử dụng nước thai gap nhiéu kho khan (Peter K Holt et al., 2004)

Ngoài ra, đễ giữ lại các chất hữu cơ không tan trong nước thải trước khi cho nước thải vào bê xử lý sinh học người ta còn dùng bể lắng sơ cấp Nếu thiết kế chính xác bể lắng sơ cấp có thể loại bỏ được 50 — 70% chất răn lơ lửng, 25 — 40% BOD Tuy nhiên biện pháp này tốn nhiều diện tích và mất thời gian (thời gian lưu khoảng 2h)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

Bảng 1.2 Các thông số thông dụng khi thiết kế bề lắng sơ cấp

(Lê Hoàng Việt, 2003)

Từ những thực trạng đó, một quá trình xử lý nước tiết kiệm được thời gian va không 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 hóa là một trong những phương pháp

Hình 1.1 Bê lắng sơ cấp [21]

Keo tụ điện hóa là một phương pháp dựa trên cơ sở của quá trình điện hóa, theo đó cực dương bị ăn mòn để tạo ra các hoạt chất làm đông tụ vào dung dịch (cực dương thường là nhôm hoặc sắt) Kèm theo các phản ứng sinh khí oxy ở cực dương và khí hydro ở cực âm Từ đó tạo ra hiệu ứng kép (keo tụ và tuyến nổi) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước thai (Peter K Holt et al., 2004)

Từ những ưu điểm của phương pháp này, tôi 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 hóa điện hóa”

1.3 Phạm vi của đề tài

Vì lý do thời gian thực hiện và điều kiện kinh tế hạn hẹp nên đề tài chỉ phân

tích một số chỉ tiêu hóa lý cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý bằng phương pháp keo tụ điện hóa Đó là các chỉ tiêu: SS, COD, pH, độ đục

S9VTH: Trân Quốc Trạng

Chương 2

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Tổng quan về nước thải

Trên bình diện toàn cầu, nước là một tài nguyên vô cùng phong phú nhưng chỉ hữu dụng với con người khi nó ở đúng nơi, đúng chỗ, đúng dạng và đạt chất lượng

yêu cầu Hơn 99% trữ lượng nước trên thế giới nằm ở đạng không hữu dụng đối với

đa số mục đích của con người do độ mặn (nước biến), địa điểm, dạng ( băng hà) (Lê Hoàng 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 vô cơ và hữu cơ hòa tan Các hợp chất này, tùy giới hạn hàm lượng hòa tan, có thể là các chất đinh đưỡng cho cây trồng và động vật hoặc ngược lại là các chất độc hại Trong quá trình phát triển của nền nông nghiệp, công nghiệp hiện đại cũng như tốc độ đô thị hóa như vũ bão hiện nay dẫn tới việc sử dụng nước ngày càng nhiều và lượng nước thải ngày càng lớn Trong nước thải có chứa nhiều chất hữu cơ, vô cơ và thành phân vi sinh vật Nếu không kiểm soát được nước thải, không xử lý thích hợp sẽ ảnh hưởng rất xấu đến môi trường sống nói chung Xét cho cùng ô nhiễm môi trường nước hiện nay trên thế giới đều do hoạt động của con người, trong đó chủ yếu là từ nước thải (Lương Đức

Phẩm, 2007)

Theo Lâm Minh Triết và cộng sự (2006), đễ bảo vệ môi trường và duy trì các

điều kiện sống trong lành, các loại nước thải cần phải được kiểm soát và quản lý nghiêm ngặt Một hệ thống quản lý nước thải hiện đại cần phải xem xét đến các yếu t6 sau:

- C4c nguén phát sinh nước thải;

- _ Các công trình xử lý cục bộ nước thải ngay tại nguồn thải;

- _ Các hệ thống thu gom nước thải;

- _ Các phương tiện chuyền tải nước thải;

- _ Hệ thống xử lý nước thải tập trung ở cuối mạng lưới đường ống;

- _ Các công trình thải bỏ nước thải vào nguôn tiêp nhận: sông, hồ, biên

S9VTH: Trân Quốc Trạng

2.1.1 Phân loại nước thải

Người ta định nghĩa nước thải là dòng 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

— Ngô Thị Nga, 2006)

Hay theo một định nghĩa khác: nước thải là một hỗn hợp nước và các chất rắn chứa trong nó, được thải ra từ các khu vực dân cư, các cơ quan, các khu thương mại

và công nghiệp cộng với nước ngầm, nước mặt, nước mưa đi vào hệ thông thu gom

( Lê Hoàng 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 đó đang sử dụng và có 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, công sở, trường học và các cơ quan tương tự khác (Tran Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006);

Thành phân của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

+ Nước thải nhiễm ban do chat bai tiết của con người từ các phòng vệ sinh; + Nước thải nhiễm bắn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã từ nhà bếp, các chất rửa trôi kế cả làm vệ sinh sàn nhà

- Nước thải công nghiệp: là lượng nước thải từ các nhà máy, lượng nước thải phụ thuộc vào loại hình công nghiệp, biến thiên theo giờ trong ngày, ca sản xuất,

mùa vụ sản xuất (Lê Hoàng Việt, 2003);

Có hai loại nước thải công nghiệp:

+ Nước thải công 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 công nghiệp nhiễm bắn đặc trưng của công nghiệp đó và cần

xử lý cục bộ trước khi xả vào mạng lưới thoát 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 lôi kéo các chất cặn bã, dầu mỡ, khi đi vào hệ thống thoát nước (Lâm Vĩnh

Nếu tính gần đúng, nước thải đô 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 đô 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 1 nguồn trở thành nước thải Lưu lượng và hàm lượng các chất thải của nước thải đô thị thường dao động trong phạm vi rất lớn

Đề quản lý chất lượng môi trường được tốt, cũng như thiết kế, lựa chọn công

nghệ và thiết bị xử lý hợp lý, cần hiểu rõ bản chất của nước thai Tinh chat vật lý,

thành phân hóa học và sinh học cùng nguồn gốc sinh ra của chúng được liệt kê trong bảng 2.1, các thành phần quan trọng của nước thải liên quan đến công nghệ

xử lý được trình bày trong bảng 2.2

Báng 2.1 Các tính chất vật lý, hóa học và sinh học đặc trưng của nước thải và

nguồn gốc của chúng

“Các tính chất vật lý

rã tự nhiên của chất hữu cơ

- Mùi - - Sự thối rửa chất thải và các chất thải công

nghiệp

hoạt và sản xuất, xói mòn đất, dong thấm, chảy vào hệ thống cống

“ Thành phân hóa học

Nguồn gốc hữu cơ

- Cacbon hydrat - Cé&c chat thai sinh hoat, thuong mai va san

xuat

- - Mỡ, dầu, dầu nhờn - - Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản

xuất

- - Thuốc trừ sâu - _ Chất thải nông nghiệp

S9VTH: Trân Quốc Trang

Nước thải sinh hoạt, nước cấp sinh hoạt, quá trình thâm của nước ngầm

Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt, quá trình thấm của nước ngầm, các chất làm mềm nước

Các chất thải công nghiệp Các chất thải sinh hoạt và nông nghiệp Các chất thải công nghiệp

Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và công nghiệp

Các chất thải công 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 dòng nước hở và nhà máy xử lý Các dòng nước hở và nhà máy xử lý

Các chất thải sinh hoạt và nhà máy xử lý

Các chất thải sinh hoạt

(Nguồn: Trần Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

Bảng 2.2 Các chất ô nhiễm cần chú ý trong quá trình xử lý nước thải

Chat ran lơ lửng Tạo nên bùn lắng và môi trường yếm khí khi nước thải

chưa xử lý được thải vào môi trường Biểu thị bằng

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 môi trường, quá trình phân hủy sinh học sẽ làm suy kiệt oxy hòa tan của nguồn nước

Các mâm bệnh Các bệnh truyền nhiễm có thê lây nhiễm từ các vi sinh

vật gây bệnh trong nước thải Thông 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, nó có thể làm gia tăng sự phát triển của các sinh vật ngoài mong đợi Khi thải ra với số lượng lớn trên mặt đất nó có thể gây ô

nhiễm nước ngầm

Các chất ô nhiễm nguy

hại

Các hợp chất hữu cơ hay vô cơ có khả năng gây ung

thư, biến đị, thai đị dạng hay gây độc cấp tính

Các chất hữu cơ khó

phân hủy Không thê xử lý bằng phương pháp thông thường Ví dụ như: các nông dược, phenol

Kim loại nặng Có trong nước thải thương mại và công nghiệp và cân

loại bỏ khi tái sử dụng nước thải Một sô ion kim loại

ức chê các quá trình xử lý sinh học

Nhiệt năng Làm giảm khả năng bảo hòa oxy trong nước và thúc

day su phat triển của thủy sinh vật

lon hydrogen Có khả năng gây hại cho thủy sinh vật

(Lê Hoàng Việt, 2003)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

2.1.2 Thành phân và đặc tính của nước thải

Cac chat chứa trong nước thải bao gôm: các chât hữu cơ, vô cơ va vi sinh vat

- Các chất hữu cơ: các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50- 60% tông các chất gồm 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 hóa học gồm chủ yếu là

protein (40-60%), cacbon hydrat (25-50%), các chất béo, đầu mỡ (10%) Urê cũng

là chất hữu cơ quan trọng trong nước thải sinh hoạt Nông độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD và COD Bên cạnh các chất trên, trong nước thải còn có chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp: các chất hoạt tính bề mặt

mà điển hình là chất tây tông hợp (Alkyl benzen sunfonat - ABS) rất khó xử lý bằng phương pháp sinh học và gây nên hiện tượng sui bot trong cac 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 dễ bị phân hủy do vi sinh vật trong nước, ta có thê phân các chất hữu cơ thành hai nhóm:

Các chất hữu cơ để bị phân hủy: đó 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 hòa tan trong nước dẫn đến suy thoái tài nguyên thủy sản và làm giảm chất lượng nước cấp sinh hoạt;

Các chất hữu cơ khó bị phân hủy: các loại chất này thuộc các chất hữu cơ có

vòng thơm (hydrocacbua của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, phốt pho hữu cơ Hầu hết chúng là các hợp chất có độc tính đối với sinh vật và con người Chúng tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống (1ơng Đức phẩm, 2006)

- Các chất vô cơ: các chất vô cơ trong nước thải chiếm 40-42% gồm chủ yếu: cát, đất sét, các axit, bazơ vô cơ, dầu khoáng ( Lâm Minh Triết và cộng sự, 2006) Các Ion vô cơ có nồng độ cao trong tự nhiên, đặc biệt là nước biển Trong nước thải có một lượng lớn các chất vô cơ tùy thuộc vào nguôồn nước thải Ngoài ra, trong nước thải công nghiệp còn có thê chứa các ion vô cơ có độc tính cao như: Hg,

Pb, Cd, As, Sb, Cr Những chất này thường được gọi là kim loại nặng (Lương Đức phẩm, 2007)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

2.1.3 Các chỉ tiêu cơ bán để đánh giá chất lượng nước thải

Có rất nhiều chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước thải như: hàm lượng chất ran, pH, oxy hòa tan (DO), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh học

(BOD), nitơ, phốt pho, nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi và các thành phần vi sinh của

rắn được biểu thị bằng đơn vị mg/L (Lê Hoàng Việt, 2001 )

Theo kích thước của hạt rắn, tong hạt rắn được chia làm các loại: Chất rắn lơ lửng, chất rắn keo và chất rắn hòa tan như hình 2.1 Đề xác định được hàm lượng chất rắn lơ lửng thường dùng giấy lọc bằng sợi thủy tinh Whatmann GE/C có kích thước lỗ khoảng 1,2 micrometter (um)

—Chat rn tan—k— Chat ran keg ——ye— Chit ran lo lung

Kich thude hat, pm

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 Hoàng Việt, 2003)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

11

Chất rắn lơ lửng SS (Suspended Solid) là phần trọng lượng khô tinh bằng

miligam của phần còn lại trên giẫy lọc khi lọc một lít mẫu nước qua phếu sấy khô ở

103 — 105°C tới khi có trọng lượng không đổi, đơn vị là mg/L (Nguyén Thi Thu Thuy, 2003)

Các chất rắn hòa tan: không lọc được bao gồm các hạt keo và các chất hòa tan Các hạt keo có kích thước từ 0,001 - 1 mm, các hạt keo này không thê loại bỏ bằng phương pháp lắng cơ học Các chất hòa tan có thể là phân tử hoặc ion của chất hữu

cơ hay vô cơ (Lê Hoàng 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 mắt đi là chất rắn bay hơi, phần còn lại là chất răn

không bay hơi (Nguyễn Thị Thu Thủy, 2003)

2.1.3.2 Oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen)

Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước thải là hàm lượng oxy hòa tan, vì oxy không thê thiếu đối với tất cả các sinh vật trên cạn cũng như đưới nước Khi thải các chất thải sử đụng oxy vào nguồn nước, quá trình oxy hóa chúng sẽ làm giảm hàm lượng oxy trong các nguồn nước này, thậm chí còn đe dọa sự sống của các loài cá cũng như sinh vật sống trong nước này (Trấn Văn Nhân —- Ngô Thị Nga, 2006)

Oxy hòa tan trong nước không tác dụng với nước về mặt hóa học Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan oxy trong nước giảm, khi áp suất tăng, khả năng oxy hòa tan vào nước cũng tăng Thông thường nông độ oxy bảo hòa trong nước ở điều kiện tới hạn là 8 mg/L (Nguyễn Thi Thu Thuy, 2003)

2.1.3.3 Nhu cầu oxy hóa hoc COD (Chemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các hợp chất hữu cơ có trong nước (gồm cả chất hữu cơ dễ phân hủy và khó phân hủy sinh học) bằng chất oxy hóa mạnh

COD cao, thể hiện nồng độ chất hữu cơ trong nước cao, tạo điều kiện dễ dàng cho các loại vi sinh vat phát triển Nước bị nhiễm bẩn (có độ oxy hóa cao) làm giảm hiệu quả của các quá trình xử lý và tốn nhiều hóa chất trong công tác khử trùng

Ty 18 BOD/COD nam trong khoảng 0.5 — 0.7 Các loại nước thải công nghiệp đặc thù có tỷ lệ này khác nhau (Trần Minh Hải, 2005)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

2.1.3.4 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) là lượng oxy cần cho vi khuẩn đề phân hủy chất hữu cơ có khả năng oxy hóa sinh hóa dưới điều kiện hiếu khí Trong quá trình phân hủy này, chất hữu cơ được đùng làm thức ăn cho vi khuẩn và giải phóng 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 hóa các chất hữu

cơ BOD tính bằng miligam hoặc bằng gam, dùng để oxy hoá các chất hữu cơ nhờ

vi khuẩn hiếu khí ở điều kiện 20°C, đơn vị tính là mø/1

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân huỷ hoàn toàn chất hữu cơ vì như thế tốn quá nhiều thời gian (mắt 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 hóa và sử dụng ở hầu khắp các nước trên thế giới (Trấn Văn Nhân —- Ngô Thị Nga, 2006)

2.1.3.5 pH

pH là đại lượng toán học biểu thị nồng độ hoạt tính ion H” trong nước, pH được sử dụng để đánh giá tính axit hay tính kiềm của dung dịch (nước) pH có ý nghĩa rất quan trọng trong xử lý nước cấp Thông 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 môi trường tối ưu có lợi cho sự tham gia của vi sinh vật trong xử lý sinh học (Trần 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 rắn lơ lửng còn sót lại trong nước thải hấp thụ ánh sáng

Người ta thấy rằng không có 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 cấp của hệ thông bùn hoạt tính có mối quan hệ mật thiết theo phương trình sau:

SS (mg/L) = (2,3+2,4) x NTU (Lé Hoang Viét, 2003)

S9VTH: Trân Quốc Trang

13

2.1.4 Thành phần và đặc tính của nước thải thủy sản

Theo Lâm Minh Triết (2006), Công nghiệp chế biến thủy sản là một trong những ngành công 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 công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vẫn đề môi trường bức xúc cần phải giải quyết,trong đó ô nhiễm do nước thải và xử lý nước thải công nghiệp là một trong những mối quan tâm hàng đầu Nguyên liệu của ngành công nghiệp này rất phong phú và đa dạng, từ các loại thủy sản tự nhiên cho đến loại thủy sản nuôi Công nghệ chế biến cũng khá đa dạng tùy theo từng mặt hàng nguyên liệu và đặc tính loại sản phẩm (thủy sản tươi sống đông lạnh, thủy sản khô, thủy sản luộc cấp đông Do phong phú và đa dạng về loại nguyên vật liệu và sản phẩm nên thành phần và tính chất nước thải công nghiệp chế biến thuỷ sản cũng hết sức đa dạng và phức tạp Trong quy trình công nghệ chế biến các loại thủy sản, nước thải chủ yếu sinh ra từ công 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 dé lang va dé phan hủy gây nên các mùi hôi tanh Ngoài ra trong nước thải còn thường xuyên có mặt các loại vảy cá và mỡ cá Nông độ các chất ô nhiễm trong nước thải thay đối theo định mức sử dụng nước và

có khuynh hướng giảm dân ở những chu kỳ rửa sau cùng

Một cách tổng quát, nước thải công nghiệp chế biến thủy sản nhìn chung là có

các thành phần ô nhiễm vượt quá tiêu chuẩn nước thải cho phép nhiều lần Trong

khi đó, lưu lượng nước thải tính trên một đơn vị sản phẩm là khá lớn, thường từ 30

— 80 m” nước thải cho một tấn sản phẩm thành phẩm Đây là một trong những ngành công nghiệp có tải lượng ô nhiễm cao, cần phải có các biện pháp xử lý thích hợp để kiễm soát ô nhiễm do nước thải, trong đó xử lý nước thải là một trong những yêu cầu hết sức cần thiết

Với các chủng loại nguyên liệu tương đôi phong phú cùng với điêu kiện của nước ta nên thành phân trong nước thải thủy sản cũng rât đa dạng Nước thải thủy sản có thê chia thành ba nguôn khác nhau:

- Nước thái sản xuât: Nước thải sản xuat phat sinh chủ yêu từ khâu rửa nguyên liệu trong quá trình tiêp nhận và sơ chê sản phâm Đây là loại nước thải có nông độ ô nhiễm cao nhật

- Nước thải vệ sinh công nghiệp: đây là loại nước được dùng cho rửa sàn nhà mỗi ngày, ngoài ra còn từ việc rửa thiết bị, máy móc

S9VTH: Trân Quốc Trạng

- Nước thải sinh hoạt: nước thải từ việc tăm giặt, vệ sinh của toàn bộ công nhân, cán bộ trong xí nghiệp

Bang 2.3 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải thủy sản [18]

2.2 Các phương pháp xử lý nước thải

Nước thải nói chung có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý

bằng những phương pháp thích hợp khác nhau Một cách tổng quát, các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau:

Trường hợp khi mức độ cần thiết làm sạch nước thải không cao lắm và các điều kiện vệ sinh cho phép thì phương pháp lý học giữ vai trò 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 Hoàng Việt, 2003)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

15

2.2.2 Phương pháp xử lý hóa học

Phương pháp xử lý hóa học sử dụng các phản ứng hóa học để xử lý nước thải Các công trình xử lý hóa học thường kết hợp các công trình xử lý lý học Mặc đù có hiệu quả cao, nhưng phương pháp xử lý hóa học thường đắt và đặc biệt thường tạo

Hap phụ Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa

học thông thường hoặc bằng phương pháp sinh học Nó cũng được sử dụng để tách kim loại nặng, khử chlorine của nước thải trước khi xả vào nguồn

chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hòa điện tích thường

được gọi là quá trình đông tụ (coagulation) còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation) (Trần Văn Nhân — Ngô Thị

Nga, 2006)

Theo Tran Trung Việt và Trần Thị Mỹ Diệu (2006), Các muỗi nhôm thường

dùng làm chất đông tụ là: Alz(SO,)s.18H;O, NaA1O;, Al(OH);CI, Kal(SO¿);.12H;O, NH¿AI(SOa);.12H;O Thường sulfat nhôm làm chất đông tụ vì hoạt động hiệu quả

ở pH = Š5- 7.5, tan tốt trong nước, sử dụng dạng khô hoặc dạng dung dịch 50% và

giá thành tương đối rẽ

Các muối sắt được dùng làm chất đông tụ: Fe(SO);.2HạO , Fe(SO,);.3H;O,

FeSOu.7H;O và FeCl; Hiệu quá lăng cao khi sử đụng dạng khô hay dung dịch 10 — 15% Muối sắt có khoảng pH hiệu quả rộng hơn các muối nhôm

2.2.3.2 Tuyền nỗi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng Trong một số trường hợp, quá trình này còn được dùng để tách các chất hòa tan như các chất hoạt động

bề mặt Trong xử lý nước thải, các quá trình tuyến nỗi thường được dùng để khử các chát lơ lửng, làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp nảy là có thể khử hoàn toàn các hạt nhỏ, nhẹ, lắng chậm trong thời gian ngăn (Trấn Minh Hải, 2005)

Ngoài ra, trong phương pháp xử lý này còn có các phương pháp xử lý như:

hấp phụ; điện hóa (oxy hóa — khử, đông tụ điện, tuyển nổi điện) Phương pháp

điện hóa sẽ được trình bày trong phần 2.3

S9VTH: Trân Quốc Trạng

17

2.2.2.3 Phương pháp xử lý sinh học

Theo Lê Hoàng Việt,( 2003) Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là dựa vào khá năng sống và hoạt động của VSV có khả năng phân hoá những hợp chất hữu cơ

Các quá trình sinh học có thé dién ra trong các khu vực tự nhiên, hoặc các bể nhân tạo được thiết kế và xây dựng dé phục vụ cho việc xử lý một loại nước thải nao do

Các chất hữu co trong nước khi vào ao hồ, song rạch sẽ là nguồn thứ ăn cho vi sinh vật dị dưỡng Vi sinh vật dị đưỡng này phân hủy các hợp chất hữu cơ thành các chất vô 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 thải

hữu cơ như sau:

(COHNS) + VK hiéu khí ——> CO; + H;S + NHạ + NH¿+ sản phẩm khác + Q

(COHNS) + VK hiếu khí + Q———> C;H;O¿;N (tế bào vi khuẩn mới)

4 (COHNS: chất hữu cơ, CzH;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 có SS < 150 mg/L (Lâ Hoàng Việt, 2003)

2.3 Xứ lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa

2.3.1 Giới thiệu

Đông tụ và keo tụ là một phương pháp truyền thống để xử lý nước thải Thông thường phương pháp này thường sử đụng các hóa chất như phèn nhôm, muối sắt clorua, polyme Tuy nhiên phương pháp này đồi hỏi một điện tích đất đáng kể và

cung cấp hóa 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 S9VTH: Trân Quốc Trạng

hóa là một phương pháp phù hợp với những yêu cau nay (Peter Holt, Geoffrey

Barton and Cynthia Mitchell, 2006)

Keo tụ điện hóa là một quá trình kết hợp các quá trình: oxy hóa cực anode và khử của cathode, đông tụ điện, tuyển nỗi điện để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất hòa tan và phân tán.Tất cả các quá trình này đều xảy ra trên các điện cực khi

cho dòng điện một chiều đi qua nước thải (Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga, 2006)

Keo tụ điện hóa (EC: Electrocoagulation) là một phương pháp dựa trên cơ sở của quá trình điện hóa, theo đó cực dương bị ăn mòn để tạo ra các hoạt chất làm đông tụ vào dung dịch (cực dương thường là nhôm hoặc sắt Kèm theo các phản ứng sinh khí hydro ở cực âm và oxy ở cực dương Từ đó tạo ra hiệu ứng kép (keo tụ

và tuyển nổi) để loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước thải (Trần Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006)

EC không phải là một công nghệ mới, nó đã được phát hiện qua hàng trăm năm nay và được ứng dụng liên tục Nó 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 có nhiều lựa chọn thay thế như là dùng các hóa chất keo tụ Thời gian gần đây đã có sự quan tâm trở lại với việc xử lý nước dựa trên công nghệ EC với một sỐ lượng khá lớn Với khả năng loại

bỏ được một lượng lớn các chất gây ô nhiễm, cùng với sự đơn giản vốn có về thiết

kế và hoạt động, EC đang được xem xét như là một công nghệ xử lý điện hóa chỉ phí thấp (Peter K Holt, Geofffey W Barton, Cynthia A Mitchell, 2004) Các bông

keo hình thành bởi EC tương đối lớn, chứa ít nước, do đó ôn định hơn Không cần phải bố sung hóa chất trong EC, có thể đễ dàng kết hợp với các biện pháp xử lý

thông thường (Chen et ai, 2000; Mollah et al, 2001, 2004.)

Việc làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hóa có thể tiến hành gián đoạn hoặc liên tục (Trần Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006) Phần lớn các thiết kế sử dụng quá trình liên tục, có một nguồn cấp nước thải ổn định và hoạt động trong trạng thái ổn định Một lợi thế cơ bản của quá trình này là các chất làm đông cơ bản

được tạo ra liên tục và ôn định, đó là một loi thé lớn về thiết kế và hoạt động Mặt

khác các lò phản ứng cũng hoạt động gián đoạn với một lượng nước thải xác định

được đưa vào xử lý Nhưng có một bất lợi (bắt nguồn từ thiết kế và phương thức

hoạt động) là các điều kiện trong lò thay đổi theo thời gian Sự năng động này được thể hiện trong khả năng loại bỏ các chat ran lo lửng từ nước thảI (Pefer K Holt, Geoffrey W Barton, Cynthia A Mitchell, 2004)

S9VTH: Trân Quốc Trang

19

2.3.2 Các quá trình trong phương pháp keo tụ điện hóa

2.3.2.1 Đông tụ điện

Dé làm sạch nước thải công nghiệp chứa các tạp chất gây ô nhiễm có độ bền cao, người ta tiến hành quá trình điện phân với việc sử dụng các anode hòa tan (nhôm hoặc sắt) Dưới tác dụng của dòng điện xảy ra quá trình hòa tan kim loại Các cation kim loại gặp các nhóm hydroxyl trong nước sẽ tạo thành các hydroxyt kim loại không tan dạng bông cặn có độ nhớt cao ( Tran Văn Nhân — Ngô Thị Nơa, 2006)

Nêu anode là nhôm thì tại đây xảy ra quả trình oxy hóa AI thành AI ,

Al-3e =Al* (Fatih Ilhan — Ugur Kurt, 2007)

Al” +3H,O— Al(OH); + 3H"

(Peter Holt, Geoffrey Barton and Cynthia Mitchell, 2006)

Néu anode 1a sắt thi tai đây xảy ra quá trinh oxy héa Fe thanh Fe”*

Fe — 2e — Fe*

Fe** + 20H — Fe(OH), Fe** + 10H;O + 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 nó là các chất rắn lơ lửng Ngoài ra các cation còn có tác dụng trung hòa điện tích của hạt keo, làm giảm lực đây giữa các hạt keo, từ đó làm tăng khả năng tiếp xúc và kết lại

với nhau của các hạt keo (Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga, 2006)

S9VTH: Trân Quốc Trạng

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống thiết bị đông tụ bằng điện

1 Bề điều lưu; 2 Thùng chuẩn bị dung dịch; 3 Nguồn điện một chiều;

4 Bề đông tụ bằng điện; 5 Bề lăng: 6 Thiết bị tách nước

(Trấn Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006)

2.3.2.2 Tuyến nỗi điện

Với biện pháp này, khi dòng điện một chiều qua nước thải, ở các điện cực sẽ tao ra khi hydro (cathode) va oxy (anode) (Tran Hiéu Nhué, 2001)

Tai 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 là quá trình điện phân nước

2H,O+2e — HÌ+20H

(Moh Faiqun Ni’am1, Fadil Othman, Johan Sohaili, Zulfa Fauzia, 2006)

Khi các bong bóng khí nỗi lên mặt nước sẽ kéo theo các hạt keo lơ lửng cùng nỗi lên mặt nước Khi sử dụng các điện cực hòa tan, xảy ra đồng thời việc tạo thành các bông đông tụ và các bọt xảy ra mãnh liệt hơn

S9VTH: Trân Quốc Trạng

21

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống thiết bị tuyến nỗi điện một ngăn

1 Thân thiết bị; 2 Điện cực

(Trấn Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006)

2.3.2.3 Oxy hóa của anode và khử của cathode

EC cũng có khả năng xử lý nước bằng phương pháp oxy hóa, làm phân hủy

một sô hợp chât nhu: nitrit, sulfua , xianua, sulfite, cromat va ion florua

Trên cực dương (anode): các 1on cho điện tử nghĩa là phản ứng oxy hóa điện hóa xảy ra, còn trên cực âm (cathode) xảy ra quá trình nhân điện tử, nghĩa là ở đây phản ứng khử xảy ra (Trần Văn Nhân - Ngô Thị Nga, 2006)

Các quá trình này đã được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất

xyanua, sulfoxyanua, cac amnn, alcol, các aldehit, hợp chất nitơ, thuốc nhuộm azo,

sulfit, mecaptan Trong quá trình oxy hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn toàn tạo thành CO., NH; va nước hay tạo thành các chất không độc và đơn giản hơn để có thê tách ra băng các phương pháp khác

Anot thường được làm từ các vật liệu không hòa tan khác nhau có tính chất điện phân như: graphit, macnetic (FezOu), dioxyt chì, dioxyt mangan và dioxyt ruteni (Ru) phủ lên nén titan

Cathode được làm bằng molipden, vonfram hay hop chất của chúng (Trần Văn Nhân — Ngô Thị Nga, 2006)

2.3.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

Keo tụ điện hóa là một phương pháp xử lý kết hợp của các quá trình đông tụ điện và tuyển nổi điện Do đó, keo tụ điện hóa có nhiều ưu điểm hơn các biện pháp

xử lý thông thường

S9VTH: Trân Quốc Trạng

22

2.3.3.1 Ưu điểm

- Thiết bị gọn và dễ dàng điều khiển và tự động hóa Ít nhạy cảm với sự thay

đôi điều kiện tiễn hành quá trình xử lý (nhiệt độ, pH)

- Không cần thêm hóa 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 không thay đôi khi thay đôi độ mặn của nước thải (Essadki et al, 2007 và Damien 1992 )

- Theo Kannan et al (2006) va Persin va Rumeau (1989), phuong phap keo tu

điện hóa có chi phí xử ly thấp hơn phương pháp đông tụ hóa chất

- Bùn hình thành bởi EC cũng có xu hướng như bùn của đông tụ hóa chất, ngoại trừ bùn của EC có xu hướng nhiều hơn, ít thắm nước, ôn định hơn Do đó, có thé tách ra nhanh hơn nhờ phương pháp lọc Nhờ vậy làm giảm thời gian và chi phí

xu ly bun (Larue va Vorobiev, 2003)

- Nước thải xử lý bằng EC có hàm lượng kim loại hòa tan ít hơn so với phương pháp hóa chât Điêu này thuận lợi cho việc tái sử dụng nước (Persin ef

Rumeau, 1989)

- Theo Cenkin et Belevtsev (1985), Quá trình EC có khả năng loại bỏ các hạt keo có kích thước nhỏ, bởi vì trong điện trường các hạt keo chuyên động nhanh hơn, qua đó tăng hiệu quả keo tụ

- Quá trình EC tránh sử đụng các hóa chất và do đó không cần phải trung hòa các hóa chất dư thừa và không có khả năng gây ra ô nhiễm thứ cấp gây ra bởi các

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa

Theo Z Zaroual, M Azzi, N Saib và E Chainet (2005), hiệu quả của quá trình

keo tụ điện hóa phụ thuộc vào các yếu tố:

- Thành phân các chất ô nhiễm trong nước thải;

- Khoảng cách giữa hai điện cực

2.3.5 Các công trình nghiên cứu về keo tụ điện hóa

2.3.5.1 Hiệu quá xử lý nước thái dệt nhuộm của hai phương pháp đông tụ điện hóa và oxy hóa 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 Công nghệ , Đại học Đà Nẵng năm

2009

Phương pháp nghiên cứu của đề tài: Bình điện phân có thể tích 500 m, điện cực AI được mua ở thị trường Chế độ điện phân: mật độ dòng anode 0,5mA/dm’, tỷ

lệ điện tích anode:cathode = 2:1; khấy trộn bằng máy khuấy từ với tốc độ 1000

vong/phit; ham luwong 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 hóa với hai loại điện cực sắt và nhôm

Do Fatih Ilhan - Ugur Kurt - Omer Apaydin - M Talha Gonullu, bộ môn Kỹ thuật Môi 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 thai; anode va cathode được làm bang nhôm 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 dòng 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 nhôm và 33% đối với anode là sắt

S9VTH: Trân Quốc Trạng

Chương 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 Phòng Thí Nghiệm Xử Lý Nước

- Bộ môn Kỹ thuật môi trường - Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên - Trường Đại học Cần Thơ

Thời gian thực hiện: Học kỳ 1 năm học 2010 — 2011

3.2 Đối tượng thí nghiệm

Nước thải thí nghiệm là nước thải lẫy từ đường dẫn nước thải của Công ty cô

phân thủy sản Bình An (BIANFISHCO) từ 8h — 9h mỗi buổi sáng

Đặc điêm nước thải: có mùi tanh, màu đỏ nhạt, nhiêu chât lơ lửng và váng

Địa chỉ: Lô 2.17 KCN Trà Nóc 2, Phường Phước Thới, Quận Ô Môn, TP

Các thông số cô định trong quá trình thí nghiệm:

- - Theo Trấn Văn Nhân - Ngô Thị Nga (2002), khoảng cách tốt nhất giữa hai

điện cực là từ 1,5 — 2 cm Chọn cố định khoảng cách giữa hai điện cực là 2 cm;

- _ Cố định nồng độ muối là 1 mg/L

3.3.1 Thí nghiệm định hướng

Từ ngày 16 — 22/8/2010, tôi đã thực hiện một số thí nghiệm định hướng nhằm

xác định thời gian xử lý có hiệu quả để giảm bớt các biến số trong thí nghiệm Thí nghiệm không phân tích số liệu mà chỉ đánh giá bằng cảm quan (độ đục, chất rắn lơ lửng) Thí nghiệm với Š /í nước thải, anode là nhôm, khoảng cách giữa hai điện cực

là 2 cm, cỗ định mật độ đòng 140 A/, nồng độ muối là 1 mg/L Sau khi tiến hành

thí nghiệm và quan sát, tôi nhận thấy khoảng 90 phút thì nước bắt đầu trong hơn lúc đầu và nhìn thấy ít chất răn lơ lửng hơn, vì vậy tôi quyết định chọn thời gian khảo sát quanh 90 phút (70 — 110 phút)

Làm tương tự với thí nghiệm xác định mật độ dòng, tôi xác định được mật độ

dòng tốt nhất là 140 A⁄m và quyết định khảo sát mật độ dòng quanh 140 A⁄

T.maaẳẵễẽ

S9VTH: Trân Quốc Trạng

3.3.2 Thí nghiệm 1: Xác định thời gian lưu tốt nhất

Tiến hành thí nghiệm với 5 lít nước thải với anode là nhôm; cố định mật độ dong 140 A/m’; bé tri 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 hòa tan

3.3.3 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dòng tốt nhất

Tiến hành thí nghiệm với 5Š Ïí? nước thải với anode là nhôm; cố định thời gian

lưu tốt nhất (vừa xác định ở TNỊ); bố trí 3 lần lập lại, một nhân tố là mật độ dòng với ba cấp độ 120 — 140 — 160 A⁄m” nhằm xác định mật độ dòng tốt nhất Vì theo Khemis et coll (2005) thì mật độ dòng tốt nhất là trong khoáng từ 100 — 300 A/ử

Theo dõi các chỉ tiêu: pH; SS; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hòa tan

3.3.4 Thí nghiệm 3: Xác định thể tích tối đa có thể xứ lý

Tiến hành thí nghiệm với 10 /í? nước thải, anode là nhôm, có định mật độ dòng 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 có thê xử lý Theo dõi các chỉ

tiêu: pH; 5S; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hòa tan

3.3.5 Thí nghiệm 4: Xác định thể tích tối đa có thể xử lý

Tiến hành thí nghiệm với 10 /# nước thải với anode là nhôm, có định mật độ dòng tốt nhất vừa xác định ở TN2; bố trí 3 lần lập lại, một nhân tố là thời gian voi

hai cấp độ 70 và 90 phút nhằm xác định thê tích tối đa có thể xử lý Theo đõi các

chỉ tiêu: pH; SS; COD; độ đục; điện năng tiêu thụ; lượng kim loại hòa 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 dòng xác định được

ở TN2; thay đổi lần lược hai kim loại làm anode là nhôm 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 hòa tan

S9VTH: Trân Quốc Trạng

27