Tách Protein trong nước thải giết mổ bằng phương pháp kết tủa và keo tụ

Tách Protein trong nước thải giết mổ bằng phương pháp kết tủa và keo tụ.

Tạp chí Hóa học, T 43 (1), Tr 71 - 75, 2005

Tách protein trong n ớc thải giết mổ bằng

ph ơng pháp kết tủa và keo tụ

Đến Tòa soạn 12-3-2004

Trần Mai Ph ơng, Lê Văn Cát

Viện Hóa học, Viện Khoa học v$ Công nghệ Việt Nam

Summary

Slaughter house wastewater containes a high content of COD and protein, which contributes

a main contaminants in wastewate Before biological treatment, the reduction of COD and protein would improve and make the treatment process easily Protein and COD removal is carried out by precipitation-coagulation method by using cationic polymer or by PAC and ferric salt with anionic polymer as flocculant

I - Đặt vấn đề Giết mổ gia súc l loại hình dịch vụ cung

cấp thực phẩm h ng ng y cho x! hội song hoạt

động n y cũng gây ô nhiêm môi tr)ờng nghiêm

trọng do mùi, n)ớc thải N)ớc thải lò mổ có

m u nâu đó, rất gi u các chất hữu cơ (proteinn,

lipit, các axit amin, các axit hữu cơ, peptit ) v

một l)ợng chất rắn đáng kể không tan [4] Để

tách protein ra khỏi n)ớc thải, ng)ời ta th)ờng

sử dụng các ph)ơng pháp nh) trao đổi ion, kết

tủa, keo tụ hay ph)ơng pháp vi sinh [1 - 3]

Trong b i báo n y chúng tôi trình b y một

số kết quả nghiên cứu tách protein bằng ph)ơng

pháp kết tủa v keo tụ với mục đích thu hồi v

giảm nhẹ cho khâu xử lý sau đó

II - Thực nghiệm

Keo tụ v kết tủa protein trong n)ớc thải

đ)ợc thực hiện với polyme C310H (keo tụ

d)ơng) hoặc với FeCl3 hoặc poly nhôm clorua

(PAC) với chất trợ keo tụ dạng âm A 101 Hiệu

quả tách protein đ)ợc đánh giá thông qua COD

v h m l)ợng protein tr)ớc v sau khi xử lý

- pH đ)ợc đo trên máy đo pH metler Toledo

MP220

- COD đ)ợc xác định bằng ph)ơng pháp đo quang sau khi cho chất hữu cơ phản ứng với

K2Cr2O7trong môi tr)ờng axit, ở 150oC với xúc tác l AgSO4v các chất loại trừ ảnh h)ởng của clo v HgSO4, thời gian phản ứng 2 giờ B)ớc phá mẫu n y thực hiện trên máy COD-Reactor [5]

- Protein đ)ợc xác định thông qua phân tích

N có trong protein (protein = 6,25 ìN-protein) Tr)ớc khi phân tích N-protein, mẫu đ)ợc cho thêm dung dịch đệm photphat v o v ch)ng cất

để tách hết NH3 có trong mẫu, tiếp đó dùng dung dịch KMnO4 trong môi tr)ờng kiềm để phá protein th nh NH3 rồi ch)ng cất NH3 tạo

th nh NH3thu đ)ợc xác định bằng ph)ơng pháp

đo quang với thuốc thử Nessler [5]

Liều l)ợng polyme C310H sử dụng để keo

tụ nằm trong khoảng từ 2 đến 40 mg/l Liều l)ợng PAC v FeCl3 cao nhất tới 400 mg/l Trong tr)ờng hợp sử dụng FeCl3, do quá trình thủy phân mạnh nên pH của n)ớc giảm, vì vậy tr)ớc khi kết tủa v keo tụ có đ! điều chỉnh pH (đến 8-9) sao cho pH cuối cùng có giá trị lớn hơn 6 Khi sử dụng PAC v FeCl3 có bổ sung thêm một l)ợng chất ổn định trợ keo tụ A 101 l

4 mg/l nhằm thúc đẩy quá trình keo tụ

III - Kết quả v) thảo luận

1 Đánh giá ảnh h ởng của nồng độ polyme

C 310H lên hiệu quả xử lý COD v' protein

của n ớc thải giết mổ

ảnh h)ởng của nồng độ polyme C310H lên hiệu quả xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ đ)ợc biểu diễn qua các thông số COD, protein tr)ớc v sau keo tụ đ)ợc trình b y ở bảng 1 v đồ thị 1

Bảng 1: N)ớc thải giết mổ tr)ớc v sau keo tụ

COD, mgO2/l 3795,0 3650,0 3590,0 3565,0 3360,0 3154,0 Protein, mg/l 1729,7 1711,3 1674,3 1651,9 1591,9 1520,4

Nồng độ polyme, mg/l

Đồ thị 1: Sự biến thiên COD v protein của n)ớc thải giết mổ tr)ớc v o

sau keo tụ với các nồng độ polyme khác nhau

Từ bảng 1 v đồ thị 1 cho thấy, hiệu quả loại bỏ COD v protein khi keo tụ bằng polyme C310H rất thấp, ở nồng độ polyme l 2 mg/l đ! xuất hiện keo tụ nh)ng với nồng độ polyme 40 mg/l thì hiệu suất xử lí COD v protein cũng mới chỉ đạt t)ơng ứng l 16,9% v 12,1% Kết quả trình b y

ở bảng 2

Bảng 2: ảnh h)ởng của nồng độ polyme lên hiệu suất xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ

Hiệu suất xử lý COD, % 3,8 5,4 6,1 11,5 16,9 Hiệu suất xử lý protein, % 1,1 3,2 4,5 8,0 12,1

2 Đánh giá ảnh h ởng của nồng độ v' khả

năng kết tủa PAC v' phèn sắt khi sử dụng

kết hợp PAC với A101 v' phèn sắt kết hợp

với A101 để kết tủa v' keo tụ

ảnh h)ởng của nồng độ PAC v phèn sắt lên hiệu quả xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ đ)ợc thể hiện qua thông số COD, protein tr)ớc v sau keo tụ Kết quả trình b y ở

4000

3500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

bảng 3 v đồ thị 2 Trong các thí nghiệm, nồng độ polyme A 101 đều bằng 4 mg/l

Bảng 3: N)ớc thải giết mổ r)ớc v sau keo tụ khi sử dụng phèn sắt v PAC

kết hợp với polyme A101 PAC kết hợp với A101 Phèn sắt kết hợp với A101

Nồng độ

PAC, mg/l COD, mgO2/l Protein, mg/l Nồng độ phèn

sắt, mg/l COD, mgO2/l Protein, mg/l

100 1890 526,1 100 1575 446,0

150 1730 474,4 150 1140 304,3

Nồng độ phèn sắt hoặc PAC, mg/l

Đồ thị 2: Sự biến thiên COD v protein của n)ớc thải giết mổ tr)ớc v sau keo tụ ở

các nồng PAC v phèn sắt khác nhau

Từ bảng 3 v đồ thị 2 cho thấy, dùng phèn

sắt kết hợp với polyme A101 cho hiệu quả xử lý

COD v protein tốt hơn gấp 2,5 lần so với sử

dụng PAC kết hợp với polyme A101 (xem bảng

4) Tuy nhiên, khi sử dụng phèn sắt với liều

l)ợng cao (nồng độ phèn sắt l 300 mg/l v 400

mg/l) thì pH giảm mạnh gây hiện t)ợng khó keo

tụ Nh) vậy, ở nồng độ muối sắt lớn, pH của hệ

phải đ)ợc điều chỉnh

3 Đánh giá ảnh h ởng của pH khi sử dụng

phèn ở nồng độ 300, 400 mg/l kết hợp với

polyme A101 ở nồng độ 4 mg/l

ảnh h)ởng của pH lên hiệu quả xử lý COD

v protein của n)ớc thải giết mổ đ)ợc thể hiện qua các thông số COD, protein tr)ớc v sau khi keo tụ đ)ợc trình b y ở bảng 5 v 6

Kết quả ở bảng 5 v 6 cho thấy, hiệu quả tách COD v đặc biệt đối với protein tăng đáng

kể khi liều l)ợng muốn sắt tăng Tuy nhiên hiệu quả giảm khi pH tăng, ví dụ với cùng liều l)ợng muối sắt l 300 mg/l, pH sau kết tủa l 6,51 v 7,60 còn hiệu quả tách protein l 83,1% v 44,0% Đối với protein, để tạo th nh dạng hợp chất kết tủa đ)ợc với ion sắt(III), cần phải tồn

2500

2000

1500

1000

500

0

COD (PAC) protein (PAC) COD (phèn sắt) protein (phèn sắt)

tại ở dạng tích điện âm v phức sắt (Fe ,

Fe(OH)2+, Fe(OH)2+ ) cần điện tích d)ơng, ở

vùng pH cao tỷ lệ protein tích điện tích âm tăng

(pKA của nhóm axit trong cấu trúc của protein

xấp xỉ 5), nh)ng phức sắt dạng hiđroxo dịch

chuyển về dạng trung hòa hoặc điện tích âm Vì

vậy khi pH cao, quá trình kết tủa xảy ra không thuận lợi m chỉ thúc đẩy quá trình keo tụ Hiệu quả của quá trình keo tụ có thể trực tiếp quan sát tại các vùng pH khác nhau

Bảng 4: ảnh h)ởng của nồng độ PAC v phèn sắt lên hiệu suất xử lý COD v protein

của n)ớc thải giết mổ PAC kết hợp với A101 Phèn sắt kết hợp với A101

Nồng độ

PAC, mg/l

Hiệu suất xử

lý COD, %

Hiệu suất xử

lý protein, %

Nồng độ phèn sắt, mg/l

Hiệu suất xử

lý COD, %

Hiệu suất xử

lý protein, %

150 19,7 18,8 150 48,5 47,9

200 27,8 25,2 200 60,8 58,8

300 40,8 38,1 300 81,2 78,9

400 50,1 46,5 400 72,9 -

Bảng 5: Hiệu quả xử lý của phèn sắt với A101 khi điều chỉnh pH

Nồng độ phèn

sắt, mg/l pH tr)ớc keo tụ pH sau keo tụ COD, mgO2/l Protein, mg/l

200 6,88 6,49 897 270,6

7,53 6,42 719 106,9 8,01 6,51 913 179,6

300

8,98 7,60 1079 354,4

400

9,03 6,55 613 55,4

Bảng 6: ảnh h)ởng của pH lên hiệu suất xử lý COD v protein của n)ớc thải giết mổ

khi sử dụng phèn sắt kết hợp với A101 Nồng độ phèn

sắt, mg/l pH tr)ớc keo tụ pH sau keo tụ

Hiệu suất xử lý COD, %

Hiệu suất xử lý protein, %

200 6,88 6,49 62,1 57,2

7,53 6,42 69,6 83,1 8,01 6,51 61,4 71,6

300

8,98 7,60 54,4 44,0 8,01 6,15 82,2 92,4

400

9,03 6,55 74,1 91,2

IV - Kết luận

Từ những kết quả khảo sát về tách protein

trong n)ớc thải giết mổ bằng ph)ơng pháp kết

tủa, keo tụ chúng tôi có thể đ)a ra một số kết

luận nh) sau:

1 Polyme loại C có khả năng kết tủa

protein Với liều l)ợng 2 mg/l hiện t)ợng kết tủa

bắt đầu xuất hiện, tuy nhiên không hiệu quả khi

tăng liều l)ợng tới 40 mg/l Điều đó chứng tỏ

polyme loại C chỉ có khả năng kết tủa các th nh

phần không tan trong n)ớc thải

2 Sử dụng kết hợp muối sắt v PAC với

polyme cho kết quả xử lý tốt hơn, trong đó tổ

hợp giữa muối sắt với A101 cho kết quả tốt hơn

khoảng 2,5 lần so với PAC khi kết hợp với

A101

3 Khi tăng liều l)ợng muối sắt cần điều

chỉnh pH ở mức sao cho pH vừa đủ để xảy ra

quá trình keo tụ, khi đó hiệu quả tách loại COD

v protein đạt khoảng t)ơng ứng l 82% v 90%

T)i liệu tham khảo

1 L)ơng Đức Phẩm Công nghệ xử lý n)ớc thải bằng biện pháp sinh học Nxb Giáo dục (2002)

2 Lê Văn Cát Hấp phụ v trao đổi ion trong

kỹ thuật xử lý n)ớc v n)ớc thải Nxb Thống kê H Nội (2002)

3 B A Bolto, L Pawlowski Wastewater treatment by ion exchange J London, NewYork (1987)

4 N L Nemerov Theories and practices of Industrial waste treatment Publ Comp., London (1961)

5 APHA Standard methods for the examination of water and wastewater, 14th

Ed Washington D.C (1970)