Nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý COD, SS và dầu khóang cho hệ thống xử lý nước thải công ty Toyota Lý Thường Kiệt

Để đảm bảo nguồn nước thải thải rakhông gây ảnh hưởng đến môi trường, Công ty đã thiết kế hệ thống xử lý nướcthải với công nghệ tách dầu khoáng là tuyển nổi bằng khí hoà tan dưới áp lực

LỜI MỞ ĐẦU



Cùng với nền kinh tế ngày càng phát triển sau khi hội nhập WTO Nhiềungành công nghiệp đã có những bước phát triển nhanh chóng Điển hình là ngànhsản xuất, mua bán ô tô

Hiện nay ở Việt Nam có một số nhãn hiệu ô tô như Toyota, Mishibishi,Deawo… là những nhãn hiệu nổi tiếng, được người dân ưa chuộng với nhiều mẫumã khác nhau Qua đó góp phần nâng cao cuộc sống của người dân, tạo môitrường làm việc và vui chơi thoải mái hơn Cùng với sự phát triển đó thì các hoạtđộng sửa chữa, rửa ô tô ra đời, tạo ra một nguồn nước thải khá lớn gây ô nhiễmmôi trường

Và Công ty Toyota Lý Thường Kiệt, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ ChíMinh không là ngoại lệ Với hoạt động mua bán, bảo trì, sửa chữa và cả rửa xehàng ngày Công ty thải ra gần 20m3 nước thải

Nước thải của Công ty phát sinh từ hai nguồn là nước thải sửa, rửa xe vànước thải sinh hoạt của nhân viên Vì vậy thành phần của nước thải là cặn,amoni, COD và đặc biệt là dầu khoáng Để đảm bảo nguồn nước thải thải rakhông gây ảnh hưởng đến môi trường, Công ty đã thiết kế hệ thống xử lý nướcthải với công nghệ tách dầu khoáng là tuyển nổi bằng khí hoà tan dưới áp lực khí

- nước hay còn gọi là DAF Để hệ thống xử lý với hiệu quả cao cần tìm ra đượcnồng độ tốt nhất của chất keo tụ PAC/m3 và điều chỉnh áp lực khí - nước phù hợpnhất để tạo ra những bọt khí nhỏ mà dầu khoáng cũng như các chất rắn lơ lửng cóthể bám vào tạo hiệu quả lắng tốt nhất Đây cúng là lý do thực hiện đề tài

“Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ DAF xử lý COD, SS và dầu khoáng cho hệthống xử lý nước thải Công ty Toyota Lý Thường Kiệt”

CHƯƠNG 1:

GIỚI THIỆU

1.1 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI.

Ứng dụng công nghệ tuyển nổi bằng khí hoà tan để xử lý cặn, các hợp chấthữu cơ và dầu khoáng cho Công ty Toyota Lý Thường Kiệt, Quận Tân Bình,Thành phố Hồ Chí Minh Cụ thể:

- Xác định nồng độ PAC tối ưu để xử lý 1m3 nước thải

- Điều chỉnh áp suất tối ưu

- Từ đó đưa ra các thông số cho vận hành hệ thống tại Công ty và chotính toán thiết kế các hệ thống tương tự sau này

1.2 ĐỊA ĐIỂM THỰC HIỆN ĐỀ TÀI.

Đề tài được thực hiện tại Công ty Toyota, Lý Thường Kiệt, Quận Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh và tại phòng Công nghệ biến đổi sinh học - Viện Sinh Học Nhiệt Đới

1.3 PHẠM VI ĐỀ TÀI.

Do giới hạn về thời gian nên đề tài chỉ tập trung nghiên cứu và phân tíchmột số thông số và chỉ tiêu liên quan đến đề tài:

 Thay đổi nồng độ PAC tối ưu bơm vào nước thải để keo tụ các chất ônhiễm và điều chỉnh áp suất tối ưu tạo ra áp lực khí nước phù hợp để hiệuquả lắng là cao nhất

 Nghiên cứu, phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý COD, SS, và đặc biệt làdầu khoáng trong nước thải sản xuất và sinh hoạt của Công ty Toyota LýThường Kiệt bằng công nghệ tuyển nổi bằng khí hoà tan.

 Do thời gian có giới hạn nên mỗi sự thay đổi và điều chỉnh chỉ vận hànhtrên hệ thống trong 3 ngày và chủ yếu quan tâm đến mẫu đầu vào (bể điềuhoà) và mẫu đầu ra (lắng 1) còn các bể khác một tuần phân tích một lần đểhiểu rõ về thành phần, tính chất cũng như hiệu quả của hệ thống xử lý

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.

Để đạt được mục tiêu trên các nội dung của đồ án tốt nghiệp là:

 Tìm hiểu thành phần và tính chất của nguồn nước thải

 Thu thập và tổng hợp các tài liệu về công nghệ tuyển nổi bằng khí hoà tan

 Tìm hiểu các thiết bị của hệ thống xử lý và quy trình vận hành hệ thống

 Vận hành hệ thống thực nghiệm với các thông số thay đổi khác nhau Mỗithông số thay đổi vận hành trong 3 ngày

 Phân tích các chỉ tiêu môi trường liên quan sau mỗi ngày vận hành Từ đótìm ra hiệu suất xử lý tốt nhất

 Sau khi tìm ra được nồng độ và áp suất tối ưu, đưa ra chế độ vận hành hệthống hiệu quả nhất

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI.

Để đạt được mục tiêu và nội dung nghiên cứu trên đồ án sử dụng cácphương pháp nghiên cứu sau:

1.5.1 Phương pháp luận.

Xuất phát từ nguồn nước của thành phố ngày càng ô nhiễm gây nhiều tácđộng xấu đến môi trường Vì vậy nghiên cứu công nghệ để xử lý nước thải đạttiêu chuẩn xả thải ra môi trường là một trong những nhiệm vụ hàng đầu của cácCông ty sản xuất ở Việt Nam nói chung và Công ty Toyota Lý Thường Kiệt nói

riêng để góp phần bảo vệ môi trường và tiến đến tiêu chuẩn ISO 14001(International Standard Oganization).

1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể.

 Phương pháp tổng hợp tài liệu.

• Thu thập, tổng hợp số liệu và tài liệu liên quan đến những hoạt độngcủa Công ty Toyota Lý Thường Kiệt, các nguồn phát sinh và thànhphần của nước thải

• Các tài liệu trong và ngoài nước liên quan đến cơ sở lý thuyết cũngnhư các thông số, thiết bị cần thiết để vận hành hệ thống tuyển nổibằng khí hoà tan hoạt động tốt

 Phương pháp điều tra, khảo sát.

• Điều tra và khảo sát lưu lượng, thành phần nước thải ra hàng ngàycủa Công ty Toyota Lý Thường Kiệt

• Những nguồn chủ yếu phát sinh ra nước thải

• Quy trình vận hành của hệ thống hiện tại

• Nồng độ PAC bơm vào hệ thống xử lý và áp suất cảu bình điều áp

 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước thải.

• Phương pháp phân tích chỉ tiêu COD

• Phương pháp phân tích chỉ tiêu SS

• Phương pháp phân tích hàm lượng dầu khoáng

 Phương pháp vận hành trên hệ thống thực nghiệm.

• Phương pháp thay đổi nồng độ PAC tối ưu

• Phương pháp điều chỉnh áp suất tối ưu

 Phương pháp xử lý số liệu

• Sử dụng phần mềm Excel

• Phương pháp thống kê.

CHƯƠNG 2:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TOYOTA LÝ

THƯỜNG KIỆT

2.1 GIỚI THIỆU.

Toyota Lý Thường Kiệt là đại lý có 100% vốn đầu tư của Nhật Bản Từ khi

đi vào hoạt động (tháng 2/2003) công ty đã nhanh chóng trở thành địa chỉ đáng tincậy cho khách hàng có nhu cầu mua xe Toyota cũng như các dịch vụ bảo dưỡngsửa chữa

Toyota Lý Thường Kiệt là một trong số ít các đại lý Toyota tại Việt Namđã được Công ty Toyota Nhật Bản (TMC) chứng nhận hệ thống dịch vụ đạt tiêuchuẩn TSM (Toyota Service Marketing) toàn cầu

Với đội ngũ nhân viên nhiệt tình, chuyên nghiệp, Công ty sẵn sàng tư vấncho Quý khách để chọn được chiếc xe ưng ý nhất với điều kiện thanh toán phùhợp

2.2 SƠ ĐỒ TỔ CHỨC.

Hình 1: Cơ Cấu Tổ Chức Chung Của Một Đại Lý Thuộc Toyota Việt Nam :

Giám đốc

Nhân viên môi trường

Phòng kinh

doanh Phòng dịch vụ Phòng phụ tùng Phòng hành chính

Những người chịu trách nhiệm thực hiện về môi trường của các nhóm gồmcó: Nhân viên môi trường, trưởng phòng kinh doanh, trưởng phòng dịch vụ, trưởngphòng phụ tùng và trưởng phòng hành chính…Nhân viên môi trường có tráchnhiệm theo dõi hệ thống quản lý môi trường như rác thải, nước thải, tiếng ồn…của công ty và báo cáo lại cho giám đốc Và giám đốc công ty là người cuối cùngchịu trách nhiệm cho hoạt động bảo vệ môi trường tại công ty.

2.3 SẢN PHẨM VÀ DỊCH VỤ.

• Bảo dưỡng nhanh

• Bảo dưỡng định kỳ

• Sửa chữa chung

• Sửa chữa đồng sơn

• Chính sách bảo hành

• Phụ tùng chính hãng

• Hỗ trợ kỹ thuật

2.4 NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CHẤT THẢI CÔNG TY.

2.4.1 Rác thải.

Rác thải của Công ty chủ yếu phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt và vănphòng: giấy, bút, chai nhựa và dầu, giẻ lau, kính, lốp xe… từ hoạt động mua bán,sửa xe Hiện nay công ty hợp đồng với Công ty Môi trường và Đô thị để thu gom

và xử lý Hàng ngày Công ty Môi trường và Đô thị cho xe vào thu gom và vậnchuyển đến các khu xử lý Do hoạt động sửa xe nên thành phần rác thải của Công

ty có nhiều thành phần nguy hại, ảnh hưởng đến sức khoẻ nhân viên Đặc biệt,hoạt động sửa chữa, bảo trì, rửa xe của công ty tạo ra một lượng chất nguy hạiđáng kể gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người nếu không có hoạt động xửlý và thu gom tốt

Một số chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động sửa chữa:

• Dầu phanh chứa dietylen, poly – etylen glycol, mono – alkyn ete là nhữngchất độc hại cho môi trường

• Dầu xăng thải sau khi rửa phụ tùng là xăng dầu diesel, dầu hoả thải saukhi rửa phụ tùng trong quá trình sửa chữa, bảo dưỡng xe ôtô

• Dầu thải gồm dầu động cơ, dầu cầu, dầu số, dầu giảm xóc, dầu trợ lực

• Túi khí có plastic, kim loại

• Lọc dầu chứa thép, giấy, sợi và dầu

• Giẻ lau vệ sinh có sợi, dầu, mỡ…

• Can, chai, hộp nhựa chứa dầu máy, dầu côn, dầu phanh…

• Ắc quy có vỏ cao su, nhựa cứng, đặc biệt là trong bình ắc quy chứa chì vàacid sulfuric

• Nước làm mát (LLC) chứa acid photphoric, hydrazine, glycol và alcoholsrất độc hại cho môi trường

• Phụ tùng có chứa chì và thuỷ ngân

• Chất thải hữu cơ từ buồng sơn như chất tẩy rửa, dung môi pha sơn

• Gas của máy điều hoà chia làm hai loại: R – 12 (một loại CFC), là khí thảiđộc hại làm thủng tầng ozone và Gas – 134a (một loại HFC), là loại khí cóhại cho môi trường, gây hiệu ứng nhà kính

• Lọc buồng sơn sấy chứa than hoạt tính, bụi sơn, sơn chết là những chất cóhại cho môi trường

• Má phanh, đĩa côn có aminăng được tráng lên bề mặt của má phanh, đĩacôn dạng bụi hoặc sợi (là chất có hại cho môi trường).

Các chất thải nguy hại này tuỳ theo từng loại mà có những biện pháp thugom, vận chuyển và xử lý khác nhau Đa số là được thu gom vào thùng chứa cóbên ngoài có ghi nhãn và được Công ty Môi trường và đô thị đến thu gom

2.4.2 Nước thải.

Thành phần chủ yếu trong nước thải của Công ty là dầu mỡ khoáng, nước,hoá chất, cặn và chất tẩy rửa Vì vậy để đảm bảo đầu ra đạt tiêu chuẩn Công tycần có thiết bị tách nước và dầu; thiết bị này được kiểm tra, vệ sinh và bảo dưỡngđịnh kỳ Phần hỗn hợp nhũ tương thu được từ quá trình vệ sinh, bảo dưỡng hệthống này được chuyển sang một thùng chứa lớn để lưu trữ; đặt bình chứa trongkhu khu vực tránh nước mưa; bình đặt được đắp ụ xung quanh; dán nhãn bênngoài “bình chứa cặn nước thải”

Lưu lượng nước thải và tính chất nước thải là một trong hai thông số quantrọng để lựa chọn công nghệ xử lý Hiện nay lưu lượng nước thải của Công ty daođộng từ 15 - 20m3/ngày đêm được thu gom từ ba nguồn chính: nước thải từ hoạtđộng sửa xe, nước thải từ hoạt động rửa xe và nước thải sinh hoạt từ các nhânviên của Công ty

Hình 2: Công Nghệ Xử Lý Nước Thải Tại Công Ty

2.4.3 Không khí.

Khí thải gây ô nhiễm môi trường tại Công ty phát sinh từ hoạt động sơn xe,sửa xe và bụi từ hoạt động chạy xe bên ngoài Khí thải trong quá trình sơn là rấtđộc hại cho sức khoẻ của nhân viên sơn vì vậy cần có đồ bảo hộ trong quá trìnhsơn như khẩu trang, kính…

Nói chung trong quá trình hoạt động hiện tại thì công ty đã đáp ứng đượcTCVN cho chất lượng không khí Kết quả phân tích được viện nghiên cứu KHKT

Nước thải sản xuất Nước thải sinh hoạt

Bể lắng nén bùn

Bể điều hoà

Bể keo tụ lắng 1

Bể vi sinh hiếu khí

Bể lắng 2Máy thổi khí

Nguồn tiếp nhận

DD Clo 0,3%

– BHLĐ thực hiện trong quá trình xác định và đánh giá tác động môi trường tạicông ty.

Bảng 1 : Kết Quả Phân Tích Chất Lượng Không Khí Khu Vực Xung Quanh

Vị trí lấy mẫu (mg/mBụi 3) NO

2(mg/m3) SO

2(mg/m3) (mg/mCO 3)

Tiêu chuẩn chất lượng không khí xung

Bảng 2: Kết Quả Phân Tích Chất Lượng Không Khí Khu Vực Sản Xuất

Vị trí lấy mẫu (mg/mBụi 3) NO2

(mg/m3) SO

2(mg/m3) (mg/mCO 3) (mg/mTHC3)

Tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp

Bụi(mg/m3)

Toluen(mg/m3)

Xylen(mg/m3)

n-Hexan(mg/m3)

Butylacetate(mg/m3)Lấy mẫu trên đường thoát khí

thải của ống thải khí từ phòng

sơn sấy 2

Tiêu chuẩn khí thải công

nghiệp đối với bụi và các chất

-Tiêu chuẩn khí thải công

nghiệp đối với các chất hữu

cơ(TCVN 5940:2005)

(Nguồn Viện Nghiên cứu KHKT – BHLĐ, phân viện tại thành phố Hồ Chí Minh,ngày 16/7/2007)

2.4.4 Tiếng ồn.

Nguồn chính phát sinh tiếng ồn ở Công ty gồm:

• Tiếng xe cộ chạy ngoài đường

• Ồn trong quá trình sửa xe

Tuy nhiên theo kết quả phân tích của Viện nghiên cứu KHKT – BHLĐ thìtiếng ồn của Công ty đảm bảo không vượt quá tiêu chuẩn, không ảnh hưởngđến khả năng làm việc cũng như sức khoẻ của nhân viên công ty

Bảng 4: Kết Quả Đo Vi Khí Hậu, Độ Ồn Khu Vực Xung Quanh

Điểm đo Nhiệt độoC Độ ẩm% Tốc độ gióm/s dBAỒn

Giới hạn tối đa mức ồn cho phép

đối với khu vực công cộng và dân

cư (TCVN 5949:1998)

Bảng 5: Kết Quả Đo Vi Khí Hậu, Độ Ồn Khu Vực Sản Xuất

Điểm đo Nhiệt độ0C Độ ẩm% Tốc độ gióm/s dBAỒn Aùnh sángLuxGiữa xưởng sửa chữa chung 32 63-64 0.2-0.8 65-70 250-310Giữa xưởng đồng sơn 31.5 62-63 0.3-0.5 74-78 210-280Tiêu chuẩn vệ sinh công

2.5 TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG.

2.5.1 Phát thải vào nước.

Hoạt động sửa chữa xe thải trực tiếp xăng dầu (các hydrocarbon) từ cáchoạt động tiếp theo khâu tách dầu vào hệ thống tiếp nhận nước thải thông quanước súc rửa, và nước đi ra từ khu rửa xe.

Ở những nơi thường xuyên phát thải các hydrocarbon xăng dầu vào hệthống tiếp nhận, trong nước thải thường có các tiểu phân phân tán xác định Điềunày dẫn đến sự lắng cặn benthic Hơn nữa, chính từ các cấu trúc benthic này màngười ta đã quan sát được những thay đổi lớn và lâu dài của môi trường thuỷ sinh

Các nghiên cứu cho thấy hệ thống thuỷ sinh có thể trải qua những thay đổisâu sắc và thể hiện nhiều hiệu ứng như hậu quả của nồng độ nhỏ cáchydrocarbon xăng dầu Các nghiên cứu ảnh hưởng của các tiểu phân hydrocarbonxăng dầu đã kết luận rằng những ảnh hưởng có hại nhất chủ yếu do hydrocarbonmạch vòng thơm gây ra

Nước thải chứa dầu có thể gây ra những khó khăn ngay tức thời cho việcxử lý Thêm vào đó, dầu còn chứa các chất phụ gia dưới dạng các chất hoá họcchậm phân huỷ, ảnh hưởng đến cả hiệu quả hoạt động của hệ thống xử lý

Tính chất của nước thải phụ thuộc vào một số yếu tố bao gồm hoá chấtđược sử dụng trong hoạt động sửa chữa, bảo trì và rửa xe

Các kim loại cũng được tìm thấy trong nước thải đi từ bộ phận tách dầu.Chúng gồm có chì, kẽm, cadimi Cadimi được tìm thấy trong sơn xe Bộ tản nhiệtcủa xe được làm bằng hợp kim đồng, cadimi Nước súc rửa chứa cặn dầu và nhiênliệu tràn, có thể gây ô nhiễm ở nơi tiếp nhận nước thải và hệ thống xử lý Tuynhiên trong thành phần nước thải của Công ty thì hàm lượng các kim loại nàykhông đáng kể nên ảnh hưởng không lớn đến quá trình hoạt động của hệ thống

2.5.2 Phát thải vào không khí.

Việc chuyển giao nhiên liệu làm phát sinh khí thải hydrocarbon làm ảnhhưởng đến quá trình hô hấp Ảnh hưởng lớn nhất là từ hoạt động phun sơn

Hoạt động phun sơn dẫn đến phát thải vào không khí các dung môi sơn vàcác dung môi dùng để làm sạch thiết bị phun Trong sơn thường chứa dung môithơm ngoài ra còn chứa ancol, eteglycol, este, aldehyd và ceton Có thể có cảhydrocarbon chlorinat.

Các sản phẩm bụi matrix sơn bay từ buồn sấy làm khô sơn Trong buồnphun sơn từ các dung môi sơn isocyanat polyme hoá và isocyanat tự do bay hơikhỏi sơn

Sự phát thải dung môi và các sản phẩm bụi matrix có mùi khó chịu có thểgây khó chịu cho nhân viên hoạt động tại xưởng Tuy nhiên tác động này khônggây ra vấn đề lớn về sức khoẻ nếu thiết bị xử lý hoạt động hiệu quả

Các khí phát sinh từ các hoạt động trên dẫn đến nguy cơ ảnh hưởng đếnsức khoẻ con người và có những tác động đến môi trường như hiệu ứng nhà kính

2.5.3 Tiếng ồn.

Tiếng ồn có thể phát sinh từ máy nén, quạt, từ hoạt động của xưởng sửachữa, bảo trì và hoạt động di chuyển của các xe ra vào

Tiếng ồn gây ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của công nhân viên công

ty, gây cảm giác khó chịu, ảnh hưởng đến sức khoẻ con người Vì vậy cần có cácthiết bị cách âm tốt để bảo đảm điều kiện làm việc tốt nhất cho cán bộ công nhânviên trong công ty

2.6 HỆ THỐNG QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG.

2.6.1 Chính sách môi trường.

Công ty Toyota Lý Thường Kiệt tuyên bố rằng “Bảo tồn tài nguyên và bảovệ môi trường” là trách nhiệm hàng đầu của chúng tôi bằng các cam kết sau đây:

• Giảm bớt các tác động có hại đến môi trường bằng cách tuân thủ chặt chẽnhững quy định hiện hành về môi trường theo luật môi trường hiện hành vàcác quy định môi trường của thành phố Hồ Chí Minh Bên cạnh đó tiếp tục

tìm các biện pháp giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường qua việc sửdụng các năng lượng và tài nguyên tiết kiệm.

• Duy trì một chính sách mở: sẵn sàng hợp tác chặt chẽ và tăng cường chiasẻ thông tin môi trường với các cơ quan, tổ chức trong lĩnh vực môi trường

• Giảm gánh nặng ô nhiễm môi trường thông qua việc kiểm soát ô nhiễmmôi trường tại công ty gồm: giảm thiểu chất thải ngay từ nguồn thải, thugom, lưu giữ theo quy định của địa phương và chỉ chuyển giao chất thải chocác công ty, đơn vị thu gom, vận chuyển, xử lý, tiêu huỷ chất thải có chứcnăng được luật pháp cho phép

• Củng cố và hợp tác chặt chẽ giữa các phòng ban trong công ty trong cáchoạt động bảo vệ môi trường, đồng thời đào tạo và phổ biến kiến thức môitrường cho tất cả nhân viên trong công ty

• Định kỳ xem xét thường xuyên các mục tiêu môi trường cụ thể đã đặt rađồng thời đặt ra các mục tiêu môi trường khác cao hơn để tiếp tục cảithiện

2.6.2 Cam kết môi trường.

Toyota Lý Thường Kiệt hoạt động với phương châm “ Bảo tồn tài nguyênvà Bảo vệ môi trường là trách nhiệm hàng đầu của chúng ta”

Chúng tôi cam kết:

1 Luôn tuân thủ chặt chẽ các Quy định bảo vệ môi trường theo Luật môitrường hiện hành

2 Kiểm soát các chất thải hàng ngày: Phân loại và lưu giữ chất thải ngay từnguồn thải Ký hợp đồng chuyển giao, xử lý rác thải với các đơn vị hoạtđộng đúng chức năng được pháp luật cho phép

3 Giảm thiểu ô nhiễm môi trường bằng cách tiết kiệm nhất nguồn nguyênvật liệu, lắp đặt các trang thiết bị thu gom, lọc hút nguồn khí thải độc hại.Kiểm tra thường xuyên hoạt động của các trang thiết bị này

4 Phổ biến và nâng cao ý thức bảo vệ môi trường từ mỗi cán bộ công nhânviên trong Công ty.

5 Sẵn sàng hợp tác và trao đổi với các cơ quan, tổ chức hoạt động trong lĩnhvực môi trường

6 Định kỳ xem xét các mục tiêu môi trường cụ thể đã đặt ra, đồng thời phấnđấu đạt tới những mục tiêu cao hơn

CHƯƠNG 3:

TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG

TY TOYOTA, LÝ THƯỜNG KIỆT VÀ

NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU

3.1 NGUỒN GỐC.

Các chất thải vào gồm có dầu, dung môi hữu cơ, phức chất, chất hữu cơ vàkim loại nặng Hàm lượng của chúng dao động tuỳ thuộc vào hoá chất, dung môiđược sử dụng trong quá trình sửa chữa, bảo trì Ngoài ra còn có nước thải sinhhoạt, nước mưa chảy tràn và nước thải từ bãi rửa xe

Nước thải của Công ty Toyota Lý Thường Kiệt được chia thành bốn nhómchính:

• Nước thải sinh hoạt: từ các hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân viêntrong công ty như tắm rửa, vệ sinh…

• Nước thải sửa xe: có nguồn gốc từ hoạt động bảo dưỡng và sửa chữa xe

• Nước thải rửa xe

• Nước mưa chảy tràn

3.2 THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT.

Lưu lượng nước thải của công ty dao động từ 15 – 20 m3/ngày đêm

3.2.1 Thành phần nước thải:

Bảng 6: Thành Phần Nước Thải Của Công Ty

02 Nhu cầu oxy sinh hoá

Tóm lại các chỉ tiêu đầu vượt quá tiêu chuẩn trong đó COD gấp 3 lần, SS gấp 2 lần và dầu khoáng gấp gần 4 lần Ngoài ra các chỉ tiêu khác cũng vượt quá tiêu chuẩn như BOD, tổng hàm lượng nitơ, tổng hàm lượng photpho Vì vậy trước khi thải ra cống chung thành phố nước thải này cần được qua một hệ thống xử lý để làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm tránh làm ô nhiễm nguồn nước của thành phố

3.2.2 Tính chất.

a Nước thải sinh hoạt.

Là loại nước thải ra sau khi sử dụng cho các nhu cầu sinh hoạt của nhân viên trong công ty: tắm rửa, vệ sinh… từ các khu nhà làm việc, các khu nhà vệ sinh, … Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt trong công ty bao gồm:

- Có chứa các chất cặn bã các chất hữu cơ hoà tan ( thông số các chỉ tiêu BOD, COD)

- Các chất dinh dưỡng ( N,P) và vi trùng

Chất thải sinh hoạt này vượt quá tiêu chuẩn quy định hiện hành và có khả năng gây ô nhiễm hữu cơ, làm giảm lượng oxy hoà tan vốn rất quan trọng đối với đời sống thuỷ sinh vật tại nguồn tiếp nhận

b Nước thải sản xuất.

Gồm có hai nguồn chính là nước thải rửa xe (chứa chất tẩy rửa) và nướcthải từ hoạt động sửa chữa và bảo trì xe (chứa dầu khoáng)

Nước thải chứa dầu tồn tại ở ba trạng thái: dạng dầu hoà tan, dạng nhũtương và dầu không hoà tan Trong đó dầu dạng nhũ tương và hoà tan là khó xửlý hơn cả Vì vậy cần có biện pháp xử lý phù hợp để không gây ảnh hưởng đếnmôi trường.

c Nước mưa chảy tràn.

Nước mưa chảy tràn kéo theo cặn, cát, đất thậm chí cả dầu bị rơi vãi rangoài Vì vậy tính chất ô nhiễm của nó cũng rất cao, cần có hệ thống thu gom đểxử lý

3.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA CÔNG TY.

3.3.1 Chu trình xử lý nước thải.

 Bể thu gom (hố ga)

Bể này có nhiệm vụ thu gom tiếp nhận toàn bộ lượng nước thải từ cácnguồn thải từ trạm rửa xe về trạm xử lý, đồng thời tách phần lớn cặn có tỉ trọnglớn như cát bùn đất, sau đó tiếp tục cho qua sọt lọc rác Thể tích của bể này là1m3

 Lưới lọc rác

Nước thải khu rửa xe sẽ theo hệ thống ống dẫn chảy về bể thu gom sẽđược tiếp tục cho qua lưới lọc rác Tại đây sọt lọc rác sẽ lọc các rác có kích thướclớn hơn 5 mm lẫn trong dòng nước thải Sau đó rác được thu hồi bằng phươngpháp thủ công và được Công ty Môi trường đô thị đến thu gom hàng ngày chungvới rác sinh hoạt

 Bể tách dầu và lắng cặn sơ cấp

Đối với dầu khoáng không hoà tan trong dòng nước thải và có tỉ trọng nhỏthì khi chảy vào bể chúng sẽ nổi lên trên mặt nước sau đó được thu hồi bằngphương pháp thủ công Mặt khác một phần lớn lượng cặn cũng được lắng tại cácbể này làm giảm hàm lượng cặn thuận lợi cho quá trình xử lý sau này Thể tíchcủa bể là 5m3

 Bể điều hoà.

Nước thải rửa và sửa xe sau khi cho qua bể tách dầu và lắng cặn sơ cấp sẽđược chảy vào cùng với nước thải sinh hoạt đến bể điều hoà Tại đây nồng độcũng như lưu lượng nước thải được ổn định, giảm kích thước và tạo điều kiện làmviệc tốt nhất cho các công đoạn phía sau, tránh hiện tượng quá tải Thể tích củabể là 3m3

 Bể tuyển nổi áp lực dầu khoáng.

Đối với dầu khoáng còn hoà tan trong nguồn nước thải vẫn còn tồn tạitrong nước thải sau khi đi qua các bể tách dầu và lắng cặn sơ cấp được đưa đến bểtuyển nổi Tai đây nước thải được bơm định lượng một lượng chất keo tụ PAC(Poly amunium chloride) rồi được đưa qua một bình bơm áp lực Nước thải vàkhông khí được hoà tan vào nhau, các chất bẩn sẽ bám vào các bọt khí và theodòng chảy nổi trên bề mặt Các bọt này được thu gom bằng phương pháp thủ côngvà đưa đến bể chứa bùn Thể tích của bể là 2m3.

 Bể sinh học hiếu khí.

Sau khi qua bể lắng 1 nước thải được dẫn vào bể sinh học hiếu khí với bùnhoạt tính tuần hoàn và có bổ sung một số chủng vi sinh vật đặc hiệu cho quá trìnhphân huỷ hiếu khí Không khí được đưa vào bằng máy nén khí có công suất lớnqua các hệ thống đĩa Airplex phân phối khí ở đáy bể, đảm bảo lượng oxy hoà tantrong nước thải Tại đây sẽ diễn ra quá trình phân huỷ hiếu khí triệt để, vi khuẩnsẽ được cung cấp oxy để phân huỷ các chất bẩn có trong nước theo phản ứng:

CHO + O 2 = CO 2 + H 2 O + Vi khuẩn mới.

Sản phẩm của quá trình này chủ yếu sẽ là khí CO2 và sinh khối vi sinh vật, cácsản phẩm chứa nitơ và phốtpho sẽ được các vi sinh vật hiếu khí chuyển thành dạngkhí nitơ bay lên và phốtpho được tích tụ thành sinh khối Thể tích của bể là 5m3

 Bể lắng 2.

Sau giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí, nước thải được đưa đến bể lắng 2,chủ yếu nhằm loại bỏ lượng bùn sinh ra trong các giai đoạn xử lý sinh học Sau đóđược châm một lượng dung dịch clo để khử trùng.

Bể lắng có dạng hình tròn, đáy hình chóp, nước thải được đưa vào ốngtrung tâm có dạng hình loe, có thiết kế tấm chắn hình nón cuối ống chủ yếu nhằmlàm giảm dòng chảy tạo không gian lắng yên tĩnh, nước sạch theo đường ốngchảy ra nguồn tiếp nhận.Thể tích của bể là 5m3

3.3.2 Mô tả thiết bị vận hành của hệ thống nước thải.

 Tủ điện.

Điều khiển toàn bộ thiết bị của hệ thống và được ghi chú thích đầy đủ trên tủ

 Bơm nước thải từ hố ga về bể điều hoà.

Chức năng: Bơm nước thải về bể điều hoà

Chế độ hoạt động: Hai phao điện luân phiên nhau hoạt động khi mức nướcbể nằm trong khoảng thấp nhất ở hố ga và cao nhất ở bể điều hoà Có chế độhoạt động bằng contac và luân phiên vận hành tự động hoặc bằng tay

 Bơm nước thải từ bể điều hoà lên bể tuyển nổi.

Chức năng: Bơm nước thải từ bể điều hoà lên bể tuyển nổi áp lực phảnứng

Chế độ hoạt động: Hai phao điện luân phiên nhau hoạt động khi mức nướcbể nằm trong khoảng thấp nhất ở bể điều hoà và cao nhất ở bể hiếu khí Có chếđộ hoạt động bằng contac và luân phiên vận hành tự động hoặc bằng tay

 Bơm bùn hoàn lưu về bể hiếu khí.

Chức năng: Bơm bùn từ bể chứa bùn về bể hiếu khí

Chế độ hoạt động: bằng tay theo công tắc điều khiển trên tủ

 Máy nén khí.

Chức năng: Cung cấp khí cho bộ tuyển nổi khí - nước

Chế độ hoạt động: theo chế độ tự động của máy bơm nước thải từ bể điềuhoà lên bể tuyển nổi.

 Máy thổi khí.

Chức năng: Cung cấp khí cho bể vi sinh hiếu khí

Chế độ hoạt động: Theo chế độ tự động cài đặt theo thời gian

 Bơm định lượng hoá chất PAC.

Chức năng: Cung cấp hoá chất PAC, bổ sung cho dòng nước thải đầu vào.Chế độ hoạt động: Hoạt động tự động theo các tín hiệu từ bộ điều khiểntheo máy bơm từ bể điều hoà lên bể tuyển nổi hay vận hành bằng tay

 Thiết bị pha trộn hoá chất PAC.

Chức năng: Pha trộn hoá chất cần bổ sung vào hệ thống xử lý ở dạng lỏng,cho nên chất keo tụ PAC ở dạng rắn phải pha với nước sạch thành dung dịch cómột nồng độ nhất định trước khi bổ sung vào dòng nước thải đầu vào

Chế độ hoạt động: Vận hành bằng tay khi cho PAC vào rồi mở máy khuấyvà cho máy khuấy vận hành khoảng 15 – 20 phút thì PAC sẽ tan hoàn toàn

 Bơm định lượng hoá chất clo.

Chức năng: Cung cấp hoá chất clo, bổ sung cho dòng nước thải đầu ra.Chế độ hoạt động: Hoạt động tự động theo các tín hiệu từ bộ điều khiểntheo máy bơm từ bể điều hoà lên bể tuyển nổi hay vận hành bằng tay

 Thiết bị pha trộn hoá chất clo.

Chức năng: Pha trộn hoá chất cần bổ sung vào hệ thống xử lý ở dạng lỏng,cho nên chất khử trùng clo ở dạng hạt rắn phải pha với nước sạch thành dung dịchcó một nồng độ nhất định trước khi bổ sung vào dòng nước thải đầu vào

Chế độ hoạt động: Vận hành bằng tay khi cho clo vào rồi mở máy khuấyvà cho máy khuấy vận hành khoảng 15 – 20 phút thì clo sẽ tan hoàn toàn

3.4 TỔNG QUAN NƯỚC THẢI CHỨA DẦU.

3.4.1 Trạng thái của dầu trong nước thải.

Trong thực tế dầu hiện diện ở nhiều trạng thái khác nhau và khó mà xácđịnh chính xác các thành phần này bằng thí nghiệm Nhưng nói chung thì dầutrong nước thải chủ yếu tồn tại ở 4 dạng sau:

• Dạng tự do: ở dạng này dầu sẽ nổi lên thành các màng dầu

• Dạng nhũ tương cơ học: có hai dạng nhũ tương cơ học tuỳ theođường kính của giọt dầu:

− Vài chục µm : độ ổn định thấp

− Loại nhỏ hơn: có độ ổn định cao, tương tự như dạng keo

• Dạng nhũ tương hoá học: là dạng tạo thành do các tác nhân hoá học ( xà phòng, xút ăn da, chất tẩy rửa)

• Dạng hoà tan: phân tử hoà tan ( như các chất thơm) hoặc bản chấtđặc biệt (axit naphten)

Ngoài ra dầu không hoà tan tạo thành một lớp màng mỏng bọc quanh cácchất rắn lơ lửng cũng cần phải quan tâm khi xử lý Chúng có thể ảnh hưởng đếnkhả năng lắng hoặc nổi của các chất rắn lơ lửng khi tạo thành các chất kết hợpkhông lắng được

3.3.2 Các giai đoạn của một quá trình xử lý hoàn chỉnh.

Trước khi thiết kế một công trình xử lý nước thải nói chung và nước thảinhiễm dầu nói riêng, người ta cần phải hiểu rõ được nguồn gốc và mức độ ônhiễm của các loại nước thải này Thêm vào đó việc xử lý sơ bộ nước thải đểgiảm nồng độ một số thành phần đến một mức nào đó nhằm đơn giản hoá, giảmkích thước và giảm giá thành cho các công trình xử lý tiếp theo

Đối với nước thải nhiễm dầu, cặn trong đó có nước thải nhiễm dầu từ cácxưởng sửa, rửa ô tô việc xử lý sơ bộ nhằm làm giảm hàm lượng dầu trong nướcxuống một mức độ nhất định nào đó là cần thiết Trong thực tế các thiết bị xử lý

sơ bộ này thường là các bể tách dầu - lắng cặn hay các bể bẫy dầu

Sau khi được xử lý sơ bộ nước thải sẽ được xử lý tiếp Tuỳ theo bản chấtcủa các loại nước thải nhiễm dầu mà có thể áp dụng các công nghệ khác nhau

Nhìn chung người ta thường sử dụng phương pháp xử lý dầu bằng hoá lý và sinhhọc Các nguồn nước thải không nhiễm dầu khác có thể được xử lý cùng nướcthải nhiễm dầu

Tóm lại quá trình xử lý dầu hoàn chỉnh có thể chia làm bốn giai đoạnchính:

• Giai đoạn xử lý tách dầu sơ bộ

Tại giai đoạn xử lý này sẽ loại bỏ các chất lơ lửng:

• Dạng hạt rắn lơ lửng trong nước thải (cát, sét, sỏi nhỏ)

• Dầu dạng tự do

• Giai đoạn xử lý tách dầu bằng phương pháp hoá lý

Tại giai đoạn xử lý hoá lý này sẽ loại bỏ các chất ô nhiễm dạng keo:

• Chất rắn lơ lửng mịn (bùn)

• Dầu ở dạng nhũ tương

Giai đoạn này gọi là giai đoạn hoá lý bởi vì nó kết hợp sử dụng các tácnhân đông tụ và tách bằng trọng lực của các bông cặn chất rắn lơ lửng và bôngdầu

• Giai đoạn xử lý sinh học

Tại giai đoạn xử lý này sẽ loại bỏ các chất hoà tan có thể phân huỷ sinh học:

• Các hợp chất hữu cơ

• Các hợp chất phốtpho, nitơ

Bảng 7: Các Quá Trình Xử Lý Tách Dầu Trong Nước Thải

Có khả năng xử lý đượcchất rắn lơ lửng

Loại bỏ hiệu quả dầu tự dovà dầu phân tán

Đơn giản và rẻ tiền

Hiệu quả thấp đối với dầu dạngnhũ

Không loại được dầu hoà tan.Chỉ hiệu quả đối với hạt dầu cókích thước trên 20µm

Tuyển nổi DAF, IAF Có khả năng xử lý được

chất rắn lơ lửng

Xử lý hiệu quả dầu phântán và nhũ tương khi sửdụng hoá chất

Hiệu quả cao khi nồng độdầu thay đổi lớn

Phải xử lý bùn hoá chấtkhi sử dụnghoá chất kết tụ

Tạo bông

hoá chất Sử dụnggiữa quá

trình táchtrọng lực vàtuyển nổi

Có khả năng xử lý tốt khihàm lượng chất rắn lơ lửngcao

Sinh ra bùn hoá chất

Lọc Cát, antraxit,

Cần phải rửa ngược lớp vật liệu vàsẽ dẫn đến các vấn đề xử lý khác

Keo tụ Môi trường

tách dạngsợi, PVC…

Hiệu quả đối với tất cả cácthành phần dầu ngoại trừdầu hoà tan

Hàm lượng chất rắn lơ lửng cao sẽgây ra thối rữa

Cần phải xử lý sơ bộ tốt

Cần phải có các công trình xử lýphụ trợ

Màng thấm Bùn hoạt

tính, RBS

Tách được dầu hoà tan ởqui mô phòng thí nghiệm

Tốc độ dòng thấp

Thối rữa màng lọc

Quy mô nhỏ

Cần xử lý sơ bộ tốt

Xử lý sinh

học

Sử dụngthan hoạttính làm vậtliệu hấp phụ

Tách dầu hoà tan hiệu quảcao

Cần xử lý sơ bộ tốt để giảm nồngđộ dầu xuống dưới 40 ppm

Than hoạt

tính

Tách hiệu quả tất cả cácdạng dầu trong nước thải

Cần phải xử lý sơ bộ tốt

Chi phí xử lý cao

Than cần phải tái sinh hoặc thaythế

Xử lý quy mô nhỏ

CHƯƠNG 4:

TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG KEO TỤ VÀ CHẤT KEO TỤ POLY AMUNIUM

CHLORIDE (PAC)

4.1 HỆ KEO VÀ HIỆN TƯỢNG KEO TỤ

Các chất keo tụ thường được dùng để phá vỡ độ bền của hệ keo, loại bỏhuyền phù, hỗ trợ đắc lực cho quá trình xử lý nước bằng phương pháp lắng, lọc

4.1.1 Chất phân tán trong môi trường nước

Một chất rắn (chất phân tán) tùy theo kích thước của nó khi tồn tạitrong nước (môi trường phân tán) có thể tạo thành các dạng : dung dịch thực(d≤10-7cm), trạng thái keo (d≈10-7 – 10-4 cm) và huyền phù (d≥10-4cm) Trongmôi trường nước các chất huyền phù lơ lửng có nguồn gốc vô cơ (cát, đất sét, bùnphù sa), hữu cơ (sản phẩm của sự phân hủy động thực vật), hay sinh vật (vikhuẩn, thực vật nổi, tảo,…) các chất này tạo nên độ đục và tạo màu của nước.Dung dịch thật là hệ có độ phân tán cao nhất và có thể xem là một pha đồngnhất, vì lúc đó chất phân tán tồn tại riêng rẽ ở kích thước phân tử hay ion Độphân tán của hệ keo thấp hơn dung dịch thật vì bằng phương pháp quang học cóthể phân biệt rõ ràng giữa chất phân tán và môi trường Do đó, hệ keo còn đượccoi là hệ vi dị thể Hệ huyền phù có độ phân tán thấp nhất, chất phân tán của hệhuyền phù có thể thấy được bằng mắt thường Yếu tốâ quan trọng nhất của hệphân tán trong môi trường nước là sự tương tác giữa chất phân tán với môi trườngphân tán và các chất tan, từ đó kéo theo các hiện tượng hấp phụ, trao đổi ion, sựtạo thành lớp điện tích kép, lớp khuếch tán,…

4.1.2 Hệ keo – cấu tạo và tính chất

Hạt keo bao gồm một nhân thường có cấu tạo tinh thể và vỏ (lớp điện tíchbao xung quanh) Phần nhân chính là các chất phân tán có diện tích bề mặt lớn,được tích điện Sự hình thành điện tích trên bề mặt là do các nguyên nhân :

• Phản ứng hóa học trên bề mặt chất rắn (điện tích phụ thuộc rấtnhiều vào pH của môi trường, thường tích điện âm ở vùng pH cao vàtích điện dương ở vùng pH thấp)

• Khiếm khuyết về cấu trúc của bề mặt và sự thay thế đồng hình

• Hấp phụ các cấu tử kỵ nước hay các ion chất hoạt động bề mặt (điệntích bề mặt phụ thuộc vào điện tích của chất bị hấp phụ)

Điện tích bề mặt hình thành không thể tồn tại độc lập mà sẽ bị trung hòabởi lớp điện tích trái dấu ở phía ngoài, hình thành lớp điện tích kép Do các phântử dung môi cũng như chất phân tán chuyển động không ngừng cho nên lớp điệntích kép luôn bị biến dạng không ổn định tạo thành lớp khuếch tán Lớp khuếchtán hình thành là do cân bằng tạm thời giữa lực tương tác tĩnh điện và chuyểnđộng nhiệt của phân tử Hệ keo luôn trung hòa về mặt điện tích, nghĩa là tổng sốđiện tích của lớp khuếch tán và điện tích bề mặt bằng không Tùy theo điện tíchbề mặt của nhân hạt keo, ta có keo âm và keo dương

Hệ keo có tính chất điện: khi áp điện trường vào dung dịch keo, các hạt keo

tích điện âm sẽ di chuyển về cực dương và hạt keo tích điện dương sẽ dịchchuyển về cực âm Đây là hiện tượng điện di - hiện tượng dịch chuyển tương đốicủa các hạt mang điện so với pha tĩnh là dung môi Ta có đồng thời sự dịchchuyển của dung môi so với hạt tích điện, đây là hiện tượng điện thẩm thấu Hiệuđiện thế gây ra hiện tượng điện di gọi là thế điện động (electro kinetich potential)hay thế năng zeta ξ Vì vậy khi mỗi một va chạm của các hạt keo đều dẫn đến sự

liên kết các hạt, nghĩa là rất hiệu quả đối với quá trình keo tụ, người ta nói rằng,đó là sự keo tụ nhanh còn ngược lại là keo tụ chậm.

4.1.3 Độ bền của hệ keo và hiện tượng keo tụ

Hệ keo bền là do điện tích bề mặt và lớp vỏ hydrat cùng vơi các chất hấpphụ trên bề mặt ngăn cản không cho các hạt keo tiến lại gần nhau Độ bền của hệkeo là đại lượng thể hiện khả năng giữ nguyên trạng thái phân tán của hệ (mật độvà độ lớn của hạt keo) theo thời gian Độ bền của hệ keo phụ thuộc vào bản chấtcủa hạt keo, tính chất tương tác của nó với môi trường nước

Khái niệm về hiện tượng keo tụ:

Keo tụ : là một hiện tượng làm mất sự ổn định của các hệ huyền phù dạng

keo “ổn định” để cuối cùng tạo ra các cụm hạt khi có sự tiếp xúc giữa các hạt

Hay nói khác đi keo tụ là một phương cách làm biến mất hoặc làm giảmđiện tích bề mặt hạt keo

Một khái niệm khác:

Keo tụ (coagulation) : là hiện tượng các hạt keo nhỏ tập hợp lại với nhau

tạo thành hạt lớn hơn dễ lắng Có nhiều cơ chế khác nhau dẫn đến hiện tượng keotụ nhưng có thể chia làm hai giai đoạn chính là khử tính bền của hệ keo và tạo raliên kết giữa chúng Để khử được tính bền của hệ keo người ta quy về bốn cơ chếsau :

• Nén ép làm giảm độ dày lớp điện tích kép

• Hấp phụ và trung hòa điện tích

• Lôi cuốn, quét cùng với chất kết tủa

• Hấp phụ và tạo cầu liên kết giữa các hạt keo

Sự keo tụ bao gồm 2 giai đoạn:

• Keo tụ ẩn : bằng mắt thường, quan sát vẻ bên ngoài người ta không thể

nhận biết bất cứ một biến đổi nào, mặc dầu trong thực tế các hạt keo đã chập lạivới nhau thành các tập hợp hạt lớn hơn

• Keo tụ rõ : là giai đoạn thấy rõ sự biến đổi màu sắc, vẻ ánh quang

(opalescence), rồi chuyển đến trạng thái đục mờ và cuối cùng tạo kết tủa hoặctạo ra dạng gel (thạch)

Đối với một dung dịch keo, giai đoạn keo tụ ẩn sẽ nhanh chóng chuyểnthành giai đoạn keo tụ rõ Trong các dung dịch cao phân tử, giai đoạn keo tụ ẩnxảy ra rất dài và có thể không chuyển sang giai đoạn keo tụ rõ

Có thể gây ra keo tụ một dung dịch keo bằng cách thay đổi nhiệt độ, khuấytrộn, ly tâm siêu tốc, tăng nồng độ pha phân tán, thêm vào hệ keo các chất phụgia khác nhau, đặc biệt là thêm chất điện ly,…

Tăng nhiệt độ, khuấy trộn, tăng nồng độ,… làm cho các hạt keo sát lại gầnnhau hơn, do đó làm tăng khả năng tập hợp, nghĩa là làm giảm độ bền tập hợpcủa hệ keo Tuy nhiên, trong đại đa số trường hợp các tác động kể trên là khôngđáng kể Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự keo tụ là tác động của chấtđiện ly

Có nhiều hiện tượng keo tụ như : keo tụ vùng, keo tụ bằng hỗn hợp chất điện

ly (hiện tượng cộng tính, keo tụ hỗ trợ, keo tụ cản trở), tự keo tụ và sự keo tụtương hỗ giữa hai keo

Đối với hiện tượng keo tụ tương hỗ thường được gặp nhiều trong thực tế,như đánh phèn làm trong nước là keo tụ tương hỗ giữa keo dương (phèn) và keoâm (các hạt huyền phù)

4.1.4 Phá bền của các huyền phù keo

Nói chung, các vật liệu ở dạng huyền phù có kích thước khác nhau Một sốđược gọi là “vật liệu ở dạng huyền phù” đó là những hạt có kích thước và mật độđủ lớn để có thể lắng gạn hoặc sa lắng Một số hạt khác có kích thước bé hơn,

được gọi là hạt “keo”, chúng tự tổ hợp để tạo ra các tập hợp cồng kềnh hơn, cóthể lắng gạn được Sự tổ hợp đó ít khi tự xảy ra một cách tự nhiên trong nước vìhiệu ứng tương tác đẩy tĩnh điện (vì sự có mặt điện tích trên bề mặt các hạt keo),các điện tích cùng dấu cản trở sự tiếp xúc giữa các hạt.

Thực vậy, tất cả các các chất rắn ở dạng huyền phù đều có thể tích điệnkhi tiếp xúc với nước Các hạt keo, cũng như “vật liệu ở dạng huyền phù” là cáchợp chất vô cơ (oxid kim loại, cacbonat, silicat, phosphat,…) hoặc các chất hữu cơ(humic, protein, tảo, vi khuẩn,…) đều có các nhóm chức ion khi tiếp xúc với nước

Điện tích bề mặt cũng được tạo ra bởi sự biến đổi pH, và được gọi là điệntích sơ cấp của các hạt keo Trong nước tự nhiên, điện tích sơ cấp là âm đối vớihầu hết các hạt keo Do vậy, nước không phải là “trơ” vì có rất nhiều cation vàanion hòa tan trong đó Tất cả các điện tích sơ cấp ở bề mặt của một hạt phảiđược trung hòa bởi các ion trái dấu trong một thể tích nước cực kỳ nhỏ bao xungquanh các hạt Trong trường hợp điện tích sơ cấp là âm, độ dày của nước baoquanh hạt gồm 2 lớp : lớp đầu rất mỏng, nằm sát ngay bề mặt phân cách lỏng-rắn, được tạo nên chủ yếu bởi các cation, do đó mang điện tích dương, đó là lớpGovy-Chapman (hay còn được gọi là lớp khuếch tán)

4.1.5 Sự cần thiết của các chất keo tụ

Bảng sau giới thiệu một số các hạt thường có mặt trong môi trường nước vàthời gian cần để các hạt này tự sa lắng trong môi trường nước dưới tác dụng củatrọng lực ở 200C

Bảng 8 : Các Loại Hạt Có Mặt Trong Môi Trường Nước

Loại hạt Đường kínhtb hạt (cm) Thời gian lắng

Chất keo 10-5 2 năm

Các số liệu của bản trên cho thấy rằng hạt có kích thước càng nhỏ càng khólắng, đặc biệt là chất keo không có khả năng lắng tự nhiên, do đó để có thể lắng,người ta cần phải làm tăng kích thước cho các hạt keo đủ lớn bằng cách đưa vào môitrường một hợp chất có khả năng lôi kéo làm cho các hạt keo này tập hợp lại vớinhau tạo thành tổ hợp lớn hơn hay tạo các kết tủa bông có kích thước lớn để lôi kéocuốn các hạt keo này cùng lắng,…Các chất có khả năng như thế được gọi là các chấtkeo tụ, vì thế vai trò của các chất keo tụ rất quan trọng trong việc xử lý nước

4.1.6 Các biện pháp hóa học dùng để keo tụ

Các phương pháp hóa học này đều dựa trên 4 cơ chế keo tụ ở trên để khửtính bền của hệ keo Có 4 biện pháp hóa học keo tụ một hệ huyền phù dạng keo

 Tăng lực ion

Khi tăng nồng độ chất điện ly trung tính (NaCl) dẫn đến giảm độ dày củalớp điện tích kép, do đó làm giảm lực đẩy của các hạt Lực tương tác tổng cộngtiến đến gần bằng không, vì vậy sự tổ hợp có thể xảy ra khi các hạt tiếp xúcnhau Biện pháp này thực ra rất khó khăn trong việc ứng dụng thực tế vào việc xửlý nước Hiện tượng keo tụ này thường được xảy ra ở các vùng tiếp giáp cửa sôngvà biển, giải thích sự lắng đọng của các trầm tích

 Thay đổi pH

Biến đổi pH của huyền phù có thể dẫn đến làm mất điện tích sơ cấp , dođó làm giảm hay vô hiệu hóa các lực đẩy

 Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trị III

Khi ta đưa vào nước một muối kim loại hóa trị III có thể thủy phân, ví dụnhư : một muối sắt hoặc muối nhôm tạo ra nhiều cách keo tụ Việc thêm vào này

trước hết gây ra sự tăng nhẹ một lực ion, đồng thời cũng làm biến đổi pH vì xảy

ra sự acid hóa của môi trường (do sự thủy phân) Mặt khác, cũng xảy ra sự hìnhthành các phức monome và oligone hòa tan mang điện tích dương và có thể bịhấp phụ ở bề mặt các hạt keo (nếu là keo âm) ở liều lượng thích hợp của cácmuối này, sự thủy phân diễn ra hoàn toàn tạo các kết tủa hydroxyd kim loại vôđịnh hình dạng tủa bông Chúng có thể “bẫy” hoặc “bắt” các hạt keo để rồi cóthể lắng gạn chúng Sử dụng một muối kim loại thủy phân hóa trị III là một biệnpháp thường hay ứng dụng nhất trong việc xử lý nước

 Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp

Khi đưa vào các hợp chất polymer tự nhiên hoặc tổng hợp, nói chung là cácpolymer hữu cơ (amidon, alginate, polyelectronlyte tổng hợp ) đôi khi polymer vô cơ(silic) vào hệ keo thì xảy ra sự hấp phụ trên bề mặt các hạt keo làm cho các hạt keo

bị phá vỡ trạng thái cân bằng Các polymer với các mạch dài có khả năng liên kếtcác hạt keo lại với nhau tạo thành các bông keo tạo điều kiện hình thành tập hợp lớnhơn , nhưng nếu hàm lượng polymer cao sẽ dẫn đến sự tái tạo tính bền cho hệ keo

4.1.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ tạo bông

 Trị số pH của nước

Trị số pH ảnh hưởng rất lớn và nhiều mặt đến quá trình keo tụ, bao gồm :

• Aûnh hưởng tới độ hoà tan nhôm hydroxid

• Aûnh hưởng đến điện tích của hạt keo nhôm hydroxid

• Ảnh hưởng đối với chất hữu cơ có trong nước

• Aûnh hưởng đến tốc độ keo tụ dung dịch keo

 Lượng dùng chất keo tụ

Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nênlượng chất keo tụ cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định Tuỳ điềukiện cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra liều lượng tốiưu.

Lượng phèn tối ưu cho vào trong nước nói chung là 0.1 – 0.5 mg/l, nếu dùng

Al2(SO4).18 H2O thì tương đương 10 – 50 mg/l, đối với polymer khoảng 8-10mg/l Nóichung vật huyền phù trong nước càng nhiều, lượng chất keo tụ cần thiết càng lớn.Cũng có thể chất hữu cơ trong nước tương đối ít mà lượng keo tụ tương đối nhiều

 Nhiệt độ nước

Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đếnquá trình keo tụ Khi nhiệt độ nước thấp (< 50C ), bông phèn sinh ra to và xốp,chứa phần nước nhiều lắng xuống rất chậm nên hiệu quả kém

Khi dùng phèn nhôm sunfat tiến hành keo tụ nước thiên nhiên với nhiệt độnước thấp nhất là 25 – 300C

Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trìnhkeo tụ là không lớn

 Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ

Quan hệ tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ đến tính phân bổ đồngđều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là nhân tố trọng yếuảnh hưởng đến quá trình keo tụ Tốc độ khuấy tốt nhất là chuyển từ nhanh sangchậm Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuấy nhanh, vì sự thuỷ phân củachất keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh Cho nên phải khuấynhanh mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxid hạt nhỏ làm cho chúngnhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng với các tạp chất

trong nước tác dụng Sau khi hỗn hợp hình thành bông và lớn lên, thì không nênkhuấy nhanh vì có thể làm vỡ những bông phèn đã hình thành.

 Tạp chất trong nước

Nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước nó có thể điều khiển dung dịchkeo tụ Cho nên ion ngược dấu là một loại tạp chất ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

 Môi chất tiếp xúc

Khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trongnước duy trì một lớp cặn bùn nhất định, khiến quá trình kết tủa càng hoàn toàn,làm cho tốc độ kết tủa nhanh thêm Lớp cặn bùn đó có tác dụng làm môi chấttiếp xúc, trên bề mặt của nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng của cáchạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết tinh Cho nên hiện nay thiết bị dùng đểkeo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn

Rất nhiều nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình keo tụ Để tìm ra điềukiện tối ưu để xử lý bằng keo tụ, khi thiết kế thiết bị hoặc điều chỉnh vận hành, có thểtrước tiên tiến hành thí nghiệm mẫu ở phòng thí nghiệm bằng thiết bị Jar-Test

4.2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT KEO TỤ PAC.

4.2.1 Giới thiệu.

Keo tụ nước bằng phèn nhôm (phèn đơn hoặc phèn kép) là phương phápthông dụng để làm trong nước bề mặt, nguồn nước xử lý chủ yếu nhằm cung cấpcho sinh hoạt gia đình theo các hộ gia đình, mặt khác phương pháp keo tụ cũngthường được áp dụng để xử lý nước thải tại các nhà máy Phèn nhôm được sảnxuất trong nước chủ yếu từ nguồn khoáng sét – kaolinite (hay quặng bauxite) vàacid sunfuric nên giá thành hạ Tuy vậy, hạn chế của phèn nhôm là liều dùngtương đối cao và khoảng pH thích hợp của nước tương đối hẹp từ 6 – 7,5 Vì tínhacid của phèn nhôm cao, liều lượng dùng lớn nên pH của nước đã xử lý có độ pHthấp gây ăn mòn thiết bị, đường ống dẫn và lượng ion nhôm tồn dư cao gây bệnh

đãng trí cho người sử dụng Để khắc phục những nhược điểm kể trên, người ta đãchế tạo và hiện đang sử dụng ở một số nước là loại chế phẩm PAC Sản phẩmthương mại loại này đã được lưu hành vào cuối những năm của thập kỷ 60 Nóđang được dần thay thế phèn nhôm truyền thống Hiện nay ở Việt Nam chế phẩmnày cũng được nhập (chủ yếu từ Trung Quốc, Ấn Độ…) và được sử dụng trong mộtsố hệ thống xử lý nước cấp và nước thải.

Theo đó, một sản phẩm PAC do Liên hiệp Khoa học sản xuất - Viện côngnghệ hoá học thuộc Viện khoa học và công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thànhcông và đưa vào ứng dụng rộng rãi ở nhiều công trình xử lý nước kể từ năm 2000đến nay Việc tự lực sản xuất được PAC tạo điều kiện khai thác sử dụng hợp lýnguồn nguyên liệu trong nước và tiết kiệm ngoại tệ

4.2.2 Đặc điểm và tính chất.

PAC là loại phèn nhôm thế hệ mới dạng cao phân tử, công thức tổng quát:

[Al(OH)xCly]n.

PAC được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến thay cho phèn nhôm sunfattrong xử lý nước sinh hoạt và nước thải

Có nhiều ưu điểm so với sử dụng phèn nhôm sunfat:

• Hiệu quả lắng trong cao hơn 2 – 3 lần, thời gian keo tụ nhanh

• Ít làm biến động pH của nước, không cần hoặc dùng rất ít chất hỗ trợ

• Dễ sử dụng, không bị đục khi dùng thiếu hoặc thừa PAC

• Có khả năng loại bỏ các chất hữu cơ và kim loại nặng tốt hơn nên tạo đượcnguồn nước uống chất lượng cao

• Liều lượng ít, ít gây ăn mòn thiết bị

Tuy nhiên PAC cũng chịu ảnh hưởng của một số yếu tố:

• Các tạp chất có trong nước như chất hữu cơ, ion photphat, sunfat có ảnhhưởng lớn đến quá trình keo tụ của PAC, làm thay đổi cơ chế keo tụ

• Không tìm thấy mối quan hệ tuyến tính giữa liều lượng PAC với độ đụcban đầu của nước, vì vậy trước khi sử dụng cần tiến hành thí nghiệm trước.

• Đơn giá của PAC cao hơn đơn giá phèn nhôm

4.2.3 Sản phẩm PAC của Viện công nghệ hoá học.

Chất keo tụ lắng trong nước PAC do Viện công nghệ hoá học chế tạo làsản phẩm keo tụ polymer đầu tiên sản xuất ở Việt Nam với số lượng lớn chấtlượng không thua kém, trong khi đó giá thành của PAC lại chỉ bằng 2/3 sản phẩmPAC ngoại nhập

Thành phần và đặc tính: dạng bột màu trắng ngà ánh vàng, tan hoàn toàntrong nước

Thời hạn sử dụng: Ở điều kiện bảo quản thông thường (bao kín, để nơi khôráo, nhiệt độ phòng), có thể lưu giữ để sử dụng lâu dài

4.2.4 Nguyên lý công nghệ sản xuất PAC.

Có thể điều chế PAC từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như: từ nhômhydroxit, oxit nhôm, nhôm chlorua…

Công trình của Viện Công nghệ Hoá học thành phố Hồ Chí Minh đãnghiên cứu - chế tạo thành công và đã đưa ra sử dụng sản phẩm PAC có hàmlượng Al2O3 đạt ≈ 30% Sản phẩm này đã có mặt kịp thời để giải quyết vấn đềnước sinh hoạt cho bà con vùng lũ đồng bằng sông Cửu Long

PAC này được điều chế từ nguồn nhôm hydroxit và axit chlohydric ở điềukiện áp suất hơi quá nhiệt là 5 atm (nhiệt độ khoảng 155oC) trong thời gian 3 giờ,tạo ra hợp chất polymer nhôm có dạng [Al(OH)xCly]n với tỷ lệ [OH]:[Al] có thểkhống chế được để đảm bảo đạt độ kiềm ưu việt (50%) và đạt được trạng tháipolymer ổn định lâu dài

Nguyên tắc điều chế theo phương trình cơ bản:

nAl(OH)3 + (3n-m)HCl = Aln(OH)mCl3n-m + (3n-m)H2O

Hình 3 : Quy Trình Điều Chế PAC

Al(OH)3 Thiết bị phản ứng t o C,P cao Bể lắng Bã rắn

HCl

dd PAC

PAC lỏng Cô đặc

PAC rắn Nghiền trộn Làm khô

Hiện nay Viện vẫn còn đang tiếp tục nghiên cứu nhằm nâng cao hàmlượng nhôm oxit trong sản phẩm và tìm các hướng đi từ các nguồn nguyên liệu cósẵn trong tự nhiên như: quặng bauxite, đất sét hoặc từ các chất thải công nghiệpvà sinh hoạt như: bùn đỏ, phôi nhôm, vỏ lon nhôm…

4.2.5 Đặc điểm và tính ưu việt.

Quy trình công nghệ hợp lý, tiết kiệm vật liệu, không có phế thải

Tận dụng các nguyên liệu có sẵn trong nước:

• Từ bauxite có trữ lượng lớn ở Việt Nam hoặc từ Kaolin

• Các phụ gia có trong nước, tận dụng được một số phế thải

Quy mô chế tạo linh hoạt từ nhỏ dạng pilot (cơ khí phối hợp với thủ công) đếntổ chức dây chuyền sản xuất ở quy mô công nghiệp

4.2.6 Một số ứng dụng PAC trong xử lý nước.

a Xử lý nước sinh hoạt ( 4 – 10g):

- Trong các nhà máy nước, trạm cấp nước

- Trong hộ gia đình

- Làm trong bể bơi, bể nuôi con giống thuỷ sản

b Xử lý nước thải ( 10 – 20g):

- Nước thải từ bệnh viện và các cơ sở y tế

- Nước thải xí nghiệp gốm sứ, gạch ceramic.

- Nước thải nhà máy giấy, dệt nhuộm, thuộc da

- Nước thải chế biến thuỷ sản, thực phẩm, nông sản

- Nước thải xí nghiệp giết mổ gia súc, chuồng trại chăn nuôi

Riêng trong mùa lũ lụt năm 2000 đã cung cấp cho tám tỉnh Đồng bằngSông Cửu Long:

• 60 000 bộ chất xử lý nước (gồm PAC lỏng và chất khử trùng) để tạo

ra trên một triệu mét khối nước sạch

• Trên 40 tấn PAC dạng bột để làm trong khoảng 8 triệu nước sạchdùng trong sinh hoạt

• Phổ biến các giải pháp đơn giản và hiệu quả để xử lý nước uống,làm sạch nước hồ nuôi tôm cho nông dân

sư này có thể dự đoán được các khả năng xảy ra trong tương lai và giảm tối thiểuchi phí cho việc nghiên cứu và thiết kế hệ thống Đó là sự khác biệt giữa nhữngkỹ sư hoạt động lâu năm có kinh nghiệm lâu năm với việc nghiên cứu, thiết kế hệthống xử lý nước thải với các kỹ sư mới vào nghề Công nghệ DAF hay tuyển nổibằng khí hoà tan là một quá trình xử lý hiệu quả mà tiết kiệm trong xử lý nướcthải.

Công nghệ tuyển nổi bằng khí hoà tan (DAF) là hệ thống sử dụng các bọtkhí vô cùng nhỏ để loại bỏ các chất rắn lơ lửng, làm tăng khả năng nổi của nhữngbọt khí Sau đó các chất rắn lơ lửng này theo dòng chảy nổi lên bề mặt, tại đâythiết bị gạt cặn sẽ gạt phần bọt này vào trong thùng chứa bọt Một hệ thống DAFgồm có ba thành phần cơ bản và mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trongquá trình thực hiện của hệ thống DAF:

• Thiết bị xử lý tách dầu sơ bộ

• Thiết bị định lượng hoá chất