Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC (polyaluminium chloride) ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BARIA VUNGTAU UNIVERSITY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC

(POLYALUM INIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ

NƯỚC THẢI CÔNG N G H IỆP GIẤY

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Trình độ đào tạo :

Ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

Chuyên ngành HÓA DẦU

Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI

Sinh viên thực hiện: HOÀNG ANH VŨ

MSSV: 13030094 Lớp: DH13HD

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

ĐỘC LẬP - T ự DO - HẠNH PHÚC

PH IẾU GIAO ĐỀ TÀI

(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm

theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-

VT)

Ngày sinh: 11/09/1995

ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐ T N G H IỆP

Họ và tên sinh viên:

HOÀNG ANH VŨ

Lớp: DH13HD

13030094

MSSV

100/12/17 Đường Xô Viết Nghệ Tĩnh, P Thắng Tam, Vũng Tàu

Địa chỉ

hoanganhvudk@gmail.com

E-mail

Đại Học

Trình độ đào tạo

Đại Học Chính Quy

Hệ đào tạo

Ngành

: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

Chuyên ngành

: Hóa Dầu

1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC (POLYALUMINIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY.

2. Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI

3. Ngày giao đề tài : 06/02/2017

4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 30

tháng 6 năm

2017

SINH VIÊN THỰC HIỆN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 30 tháng 6 năm 2017

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Tôi xin cam đoan đồ án này do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy

Nguyễn Quang Thái. Các số liệu trong bài thực nghiệm do chính tôi thực hiện

là hoàn toàn chính xác và có sự xác nhận của các Cơ Quan Phân Tích được đính

kèm ở cuối bài. Các số liệu lý thuyết đã được tôi liệt kê đính kèm trong phần Tài

liệu tham khảo và ghi rõ dưới bài đồ án và không sử dụng bất cứ tài liệu nào

khác mà không được ghi.

Tôi xin cam đoan những thông tin trên là đúng sự thật và tôi xin chịu hoàn

toàn trách nhiệm về lời cam đoan này.

Sinh Viên Thực Hiện

Hoàng Anh Vũ

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp là học phần cuối cùng của sinh viên trước khi rời xa

giảng đường trường đại học. Để hoàn thành môn đồ án này sinh viên cần phải

trang bị những kiến thức về quá trình hóa lý, quá trình thiết bị, mà mình đã được

học trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Chính vì vậy những kiến thức

mà em đã tiếp thu trong quá trình học tập là nền tảng vững chắc giúp em hoàn

thành tốt môn đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đang làm

việc tại Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm đã giảng dạy và truyền đạt

kiến thức cho em trong quá trình học tập tại Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu.

Đặc biệt em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Quang Thái,

thầy đã giúp em đến với hướng nghiên cứu này đồng thời cũng là người tận tình

chỉ bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em

có thể hoàn thành tốt môn đồ án. Và em xin gởi lời cảm ơn các anh chị trong Bộ

Phân Xử Lý Nước Thải Công Ty Giấy đã cung cấp môi trường làm việc cho em.

Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã quan tâm giúp đở động viên

trong suốt quá trình nghiên cứu đồ án của em.

Tuy nhiên, do thời gian có hạn, và cũng như kinh nghiệm còn nhiều thiếu

sót nên tròn quá trình nghiên cứu đồ án em không tránh khỏi những thiếu sót. Vì

vậy, em rất mong sự chỉ bảo tận tình, đóng góp ý kiến từ quý thầy cô để em có

thể bổ sung cũng như sửa đổi các sai sót mà mình đã phạm phải, nâng cao kiến

thức thực tế cho bản thân chuẩn bị hành trang sau khi ra trường.

Em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG.................................................................................................i

DANH MỤC HÌNH .................................................................................................ii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................iv

LỜI MỞ ĐẦU........................................................................................................1

c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT.........................................................5

1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp hóa chất....................................................5

1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chất...................................5

1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chất..........................................5

1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ thuật............................................................... 6

1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân b ố ........................................................ 7

1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy..................8

1.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy...............................................................10

1.1.2.2. Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy......................................13

1.2. Nước thải công nghiệp................................................................................ 15

1.2.1. Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp..........................15

1.2.1.1. Khái niệm nước...............................................................................15

1.2.1.2. Khái niệm nước thải........................................................................16

1.2.1.3. Khái niệm nước thải công nghiệp..................................................18

1.2.2. Khái niệm nước thải giấy..................................................................... 19

1.2.2.1. Thành phần và tính chất của nước thải giấy..................................19

1.2.2.2. Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường.............................21

1.2.2.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy........22

1.2.3. Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp..................................................24

1.2.3.1. Chỉ tiêu vật lý ................................................................................ 24

a. Độ pH................................................................................................... 24

b. Nhiệt độ............................................................................................... 24

c. Độ m àu................................................................................................ 25

d. Độ đục................................................................................................. 25

e. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)................................................ 25

f. Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS).............................................25

I.2.3.2. Chỉ tiêu hóa họ c............................................................................ 26

a. Độ kiềm hóa........................................................................................ 26

b. Hàm lượng oxigen hòa tan (DO)........................................................27

c. Nhu cầu oxigen hóa học (COD)..........................................................27

d. Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD)........................................................ 28

1.3. Các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp..................................... 28

1.3.1. Phương pháp xử lý sinh học........................................................ 28

1.3.1.1. Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo............................................ 29

1.3.1.2. Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên............................................ 29

1.3.2. Phương pháp xử lý cơ học........................................................... 30

1.3.3. Phương pháp xử lý hóa lý ........................................................... 30

1.3.3.1 Tuyển nổi......................................................................................... 30

1.3.3.2. Hấp phụ.......................................................................................... 31

1.3.3.3. Trao đổi Ion.................................................................................... 31

1.3.3.4. Màng bán thấm............................................................................... 31

1.3.3.5. Trích ly ........................................................................................... 31

1.3.3.6. Chưng bay hơi................................................................................ 31

1.3.3.7. Phương pháp trung hòa.................................................................. 32

1.3.3.8. Phương pháp oxy hóa khử ............................................................. 32

1.3.3.9. Kết tủa hóa học............................................................................... 32

1.3.3.10. Keo tụ ........................................................................................... 33

1.4. Chất keo tụ và hiện tượng keo tụ ................................................................ 33

1.4.1. Hệ keo cấu tạo và tính chất.................................................................. 33

1.4.2. Khái niệm về keo tụ .............................................................................. 34

1.4.3. Sự cần thiết của các chất keo tụ ............................................................35

1.4.4. Các phương pháp keo tụ........................................................................ 36

1.4.4.1. Tăng lực Ion................................................................................... 36

1.4.4.2. Thay đổi pH.................................................................................... 36

1.4.4.3. Đưa vào hệ một muối kim loại hóa trị III.......................................37

1.4.4.4. Đưa vào một polymer tự nhiên hoặc polymer tổng hợp............. 37

1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bông......................................37

1.4.5.1. Trị số pH của nước........................................................................ 37

1.4.5.2. Lượng dùng chất keo t ụ ................................................................ 38

1.4.5.3. Nhiệt độ nước................................................................................. 38

1.4.5.4. Tốc độ hỗn hợp của nước và chất keo tụ .......................................38

1.4.5.5. Tạp chất trong nước...................................................................... 39

1.4.5.6. Môi chất tiếp xúc........................................................................... 39

1.4.6. Một số sản phẩm keo t ụ ....................................................................... 39

1.4.7. Các phương pháp điều chế chất keo tụ ................................................42

1.4.7.T Điều chế phèn nhôm truyền thống.................................................42

1.4.7.2. Điều chế Polyaluminium Chloride (PAC)....................................43

a. Quy trình tổng hợp PAC từ nhôm phế thải.........................................43

b. Thuyết minh quy trình......................................................................... 44

1.4.7.3. Điều chế Polyaluminium Sulfat (PAS)..........................................45

1.4.7.4. Điều chế các Polyferric.................................................................. 45

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM...........................................................................47

2.1. Tiến hành điều chế PA C............................................................................. 47

2.1.1. Các hóa chất và trang thiết bị cần thiết.................................................47

2.1..1.1. Các hóa chất cần dùng................................................................. 47

2.1.1.2. Các trang thiết bị cần dùng........................................................... 47

2.1.2. Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3.................................................... 49

2.1.2.1. Lắp ráp hệ thống dụng cụ.............................................................. 49

2.1.2.2. Phương pháp thực hiện................................................................. 49

2.1.3. Tiến hành điều chế PAC....................................................................... 51

2.1.3.L Điều kiện của quá trình điều chế PAC...........................................51

2.1.3.2. Quá trình công nghệ điều chế PAC từ nhôm phế liệu...................52

2.1.3.3. Xác đinh tỷ trọng của dung dịch PAC...........................................53

2.1.3.4. Xác định độ ẩm của sản phẩm PAC...............................................54

2.2. Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước thải..........................................54

2.2.1. Thu thập mẫu......................................................................................... 54

2.2.1.1. Địa điềm lấy mẫu nước thải...........................................................54

2.2.1.2. Thời gian lấy mẫu nước thải..........................................................54

2.2.1.3. Vị trí lấy mẫu nước thải................................................................ 54

2.2.1.4. Dụng cụ và cách lấy m ẫu.............................................................. 55

a. Dụng c ụ ............................................................................................... 55

b. Cách lấy mẫu....................................................................................... 55

2.2.2. Xác định các thông số đặc trưng của chất lượng nước thải..................55

2.2.2.1. Các thông số ban đầu của nước thải giấy.......................................55

2.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy bằng chất keo tụ PAC.................... ............... ..... ............ .......... ........ ........... .......... ......... 55

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................58

3.1. Kết quả điều chế chất keo tụ PAC............................................................... 58

3.1.1. Kết quả đo hàm lượng Al2O3 của chất keo tụ PAC dạng rắn ............... 58

3.1.2. Kết quả đo tỷ trọng dung dịch PAC......................................................59

3.1.3. Kết quả xác định cấu trúc vật liệu PAC................................................60

3.1.4. Kết quả xác định độ ẩm.........................................................................62

3.1.5. Kết quả xác định cấu trúc siêu hiển v i..................................................63

3.1.6. Kết quả điều chế dung dịch AlCl3.........................................................64

3.2. Kết quả khảo sát chất keo tụ PAC trên nước thải công nghiệp giấy............65

3.2.1 Kết quả xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn..................................65

3.2.2. Kết quả xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn...................................66

3.2.3. Kết quả xử lý nồng độ COD của nước thải giấy từ PAC rắn.................68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN N G H Ị..............................................................................70

Kết luận............................................................................................................... 70

Kiến nghị............................................................................................................ 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................72

PHỤ LỤC...............................................................................................................74

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép....................................................................................................................... 22

Bảng 1.2. Các loại hạt có mặt trong môi trường nước..........................................34

Bảng 1.3. Các sản phẩm keo tụ mới.......................................................................40

Bảng 2.1. Bảng hóa chất cần dùng....................................................................... 45

Bảng 2.2. Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng......................................................... 45

Bảng 2.3. Bảng thông số ban đầu của nước thải Giấy........................................... 53

Bảng 2.4. Bàng thử nghiệm chất keo tụ PAC.......................................................... 54

Bàng 3.1. Thành phần phần trăm các cất trong mẫu rắn PAC.............................. 56

Bảng 3.2. Bảng xác định tỷ trọng của dung dịch PAC........................................... 58

Bảng 3.3. Bảng xác định độ ẩm của mẫu rắn PAC................................................ 61

Bàng 3.4. Bảng kết quả xác định nồng độ dung dịch AlCl3.................................... 62

Bảng 3.5. Kết quả xử lý độ màu của PAC rắn........................................................ 63

Bảng 3.6. Kết quả xử lý độ đục của PAC rắn......................................................... 65

Bảng 3.7. Kết quả xử lý nồng độ COD của PAC rắn............................................. 66

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Hình ảnh Công Ty Giấy Việt Trì......................................................... 9

Hình 1.2. Hình ảnh về một sốt loại cây lấy gỗ.................................................. 11

Hình 1.3. Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại..................................................... 12

Hình 1.4. Hình ảnh về các sản phẩm từ giấy.................................................... 14

Hình 1.5. Hình ảnh về nước thải sinh hoạt....................................................... 15

Hình 1.6. Hình ảnh về nước thải công nghiệp.................................................. 16

Hình 1.7. Hình ảnh về nước thấm qua...................................................................16

Hình 1.8. Hình ảnh về nước thải dô thị............................................................. 17

Hình 1.9. Hình ảnh về nước thải Giấy.............................................................. 19

Hình 2.1. Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3............................................................47

Hình 2.2. Mâu nhôm đã được nung ở 900oC .........................................................48

Hình 2.3. Dung dịch AlCl3 sau khi điều chế..........................................................49

Hình 2.4. Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3................................................... 51

Hình 2.5. Dung dịch nước thải trước và sau khi xử lý........................................... 54

Hình 2.6. Nước thải Giấy trước và sau khi xử lý................................................... 55

Hình 3.1. Sản phẩm PAC ( Polyaluminium chloride) dạng rắn............................. 57

Hình 3.2. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế

PAC” của Chuyên Viên Lưu Thị Kiều Hương.......................................................58

Hình 3.3. Cấu trúc XRD của phổ chuẩn quốc tế PAC qua các tỉ lệ ................59

Hình 3.4. Cấu trúc XRD của các mâu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế

PAC” của Th.SHoàng Thị Đinh Trâm.................................................................59

Hình 3.5. Cấu trúc XRD của mâu rắn PAC được điều chế...................................60

Hình 3.6. Ánh chụp SEM của vật liệu PAC trích từ Luận Văn Thạc Sĩ “ Nghiên

Cứu Quá Trình Tổng Hợp Polyaluminium Silicate Chloride” của Chuyên Viên

Hoàng Thị Đinh Trâm........................................................................................... 61

Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm phế liệu................. 62

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ màu............................. 64

Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý độ đục.............................. 65

Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng xử lý nồng độ COD................. 67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Total s olids - Tổng hàm lượng các chất rắn TS

Suspended s lids - Tổng hàm lượng các chất lơ lửng SS

QCVN/TCVN Quy chuẩn/Tiêu chuẩn Việt Nam

Dissolved s olids - Tổng hàm lượng các chất hòa tan DS

Dissolved Oxygen - Hàm lượng oxigen hòa tan DO

COD Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen hóa học

BTNMT Bộ tài nguyên môi trường

s ắt III Clorua.

Nhôm III Sunfur.

Polyferic Cloride.

PFC

Polyaluminium Chloride.

PAC

Poly aluminium sulfat.

PAS

Poly aluminium silicat sulfat.

PASS

Poly ferric sulfat.

PFS

Poly alumino ferric sulfat.

PAFS

PHAS

Pre-Hydrolized Aluminium Sulfat.

PASSC

Poly Aluminium Cloride Silica Sulfat.

BOD B iochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxigen sinh hóa

Lượng halogen hữu cơ có khả năng hấp thụ được AOX

Nephelometric Turbidity Unit NTU

DAF Dissolved Air Flotation

Scanning Electron Microscope SEM

X-ray diffraction: Nhiễu xạ tia X XRD

XRF X-Ray Fluorescence: Phát xạ huỳnh quang tia X

LỜI MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài: Cùng với sự phát triển của các ngành công

nghiệp ở Việt Nam nói chung và Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng thì các

ngành công nghiệp cũng nhanh chóng gây ảnh hưởng đến hoạt động sinh thái

của môi trường, các nguồn khí thải, các chất thải rắn, trong đó nước thải là một

trong những vấn đề cấp bách được đưa lên hàng đầu, và nó đang xảy ra trên một

chiều hướng xấu đi, gây ảnh hưởng đến vấn đề sức khỏe con người.

Hiện nay trên cả nước có rất nhiều khu công nghiệp và khu chế

xuất hoạt động đã và đang giải quyết được vấn đề việc làm và góp phần vào sự

tăng trưởng nền kinh tế của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, bên cạnh đó, môi trường

cũng đang bị đe dọa và ô nhiễm trầm trọng bởi chất thải từ các Khu Công

Nghiệp và các Khu Chế Xuất thải trực tiếp ra môi trường không qua xử lý.

Đối với môi trường: Các hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý

mà xả trực tiếp ra môi trường sẽ làm ảnh hưởng đến môi trường sống của các

loài thực vật, vi sinh vật, động vật dưới nước. Nếu những loài sinh vật, động -

thực vật không được cung cấp đầy đủ các dưỡng chất cần thiết thì quá trình sống

của chúng không được duy trì và ảnh hưởng lớn đến môi trường sống của con

người.

Đối với sức khỏe: Những hợp chất trong nước thải nếu không được xử lý

sẽ là mầm mống của các dịch bệnh nguy hiểm như: nhiễm khuẩn, viêm da, biến

đổi gen, ung thư... xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường chính là bảo vệ

sức khỏe của mọi người và của chính chúng ta.

Đối với khía cạnh kinh tế: Nước thải không có nghĩa là không thể xử

dụng được nữa, nếu doanh nghiệp có hệ thống xử lý đạt tiêu chuẩn thì có thể tái

sử dụng chúng như một nguồn nước sạch khác. Điều này sẽ giúp tiết kiệm và

bảo vệ nguồn nước sạch đang ngày một khan hiếm.

Trong chương trình giới hạn đồ án này, tôi đã chọn xử lý nước thải công

nghiệp giấy trên địa bàn Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một nguồn thải tương đối phổ

biến ở Việt Nam hiện nay và đang có xu hướng tăng lên do nhu cầu của thị

trường. Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí quan trọng trong nền

kinh tế nước ta, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, dịch vụ khác nhu

cầu về sản xuất giấy ngày càng tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt

được ngành công nghiệp này cũng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường. Đặc

biệt trong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa

tan và khó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp

chất Clo hữu cơ. Nguồn nước thải này nếu không xử lý triệt để và thải trực tiếp

ra ngoài môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của sinh vật và

sức khỏe của con người. Do đó ô nhiễm nước thải tại các nhà máy giấy đang

được các nhà khoa học và cơ quan quản lý nhà nước về môi trường đặc biệt

quan tâm. Nhất là nước thải từ các quá trình sản xuất bột giấy do đó việc xây

dựng và phát triển ngành công nghiệp phải đi đôi với xử lý ô nhiểm và thay đổi

công nghệ theo hướng thân thiện với môi trường. Góp phần hạn chế và khắc

phục tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp nói chung và

nước thải giẩy nói riêng.

Hiểu được các vấn đề đề này nên tôi xin nghiên cứu một giải pháp giúp xử

lý nguồn nước thải trước khi thải ra môi trường, bằng biện pháp dùng chất có

hoạt tính keo tụ nhằm giảm lượng chất có hại cho môi trường có trong nước thải

và hướng đến việc có thể xử lý một các triệt để nhất để đưa vào xử dụng phục vụ

cho cuộc sống.

Trong đề tài này tôi sẽ trình bày nghiên cứu về phương pháp xử lý nước

thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ tạo bông của hợp chất PAC xuất

phát từ nguồn nhôm phế thải. Nguyên tắc của phương pháp keo tụ là dùng hợp

chất PAC hòa tan vào nước thải để keo tụ, tạo bông các hợp chất gây ô nhiễm

trong nước thải, đặt biệt là chất màu hữu cơ.

Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu điều chế PAC từ nguồn nhôm phế thải

để xử lý nước thải công nghiệp.

Đánh giá hiệu suất xử lý của hợp chất PAC, thông qua các nhu cầu tiêu

chuẩn của nước thải ra môi trường.

Xây dựng mô hình điều chế thí nghiệm từ văn phòng thí nghiệm và các

thông số nghiên cứu điều chế.

Ý nghĩa khoa học của đề tài: Về mặt khoa học thực tiễn, việc xử lý

ngước thải bằng chất keo tụ PAC được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều.

Vì công nghệ này an toàn và triệt để, có hiệu quả xử lý cao. Đảm bảo các tiêu

chuẩn đầu ra của nước thải khi thải vào môi trường, góp phần bảo vệ môi

trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn. Hạn chế việc xả

nước thải làm suy thoái và ô nhiễm nguồn nước. Ý nghĩa thực tiễn trong xử lý

nước thải là vô cùng quan trọng trong đời sống. Vừa mang lại lợi ích cho kinh tế

do giá thành sản xuất rẻ, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trường.

Nội dung nghiên cứu tập trung các vấn đề sau:

• Nghiên cứu xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ, phương pháp

Fenton, trên cơ sở phương pháp thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

trên trong việc xử lý nước thải nước mặt.

• Từ thực nghiệm xác định được các yếu tố thích hợp nhất cho quá trình

keo tụ để xử lý nước thải.

• Áp dụng và quy hoạch hóa thực nghiệm đẻ xác định các thông số tối ưu

của các quá trình sản xuất chất keo tụ để xử lý nước.

• Đề xuất quy trình công nghệ hợp lý cho quá trình xử lý nước.

Kết quả của quá trình nghiên cứu điều chế hợp chất keo tụ PAC

• Điều chế thành công hợp chất keo tụ trợ lắng PAC từ lon nhôm phế thải.

• Xác đinh được điều kiện tối ưu để tiến hành điều chế hợp chất keo tụ.

• Khảo sát trực tiếp chất keo tụ trên môi trường nước thải công ghiệp cụ thể

là nước thải công nghiệp giấy.

• Đánh giá hiện trạng và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình keo tụ nhằm

xác định được hiệu suất xử lý của sản phẩm được điều chế.

Cấu trúc đồ án tốt nghiệp gồm có 3 chương:

• Chương 1: Tổng Quan Lý Thuyết.

• Chương 2: Thực Nghiệm.

• Chương 3: Kết Quả Và Thảo Luận.

c HƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

.1. Tông quan vê ngành công nghiệp hóa chât

1.1.1. Quá trình phát triển ngành công nghiệp hóa chât [22,23,24]

1.1.1.1. Vai trò của ngành công nghiệp hóa chât

Công nghiệp hoá chất là một ngành công nghiệp nặng tương đối trẻ, phát

triển nhanh từ cuối thế kỉ XIX do nhu cầu cung cấp nguyên liệu cho các ngành

kinh tế và do sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật. Hiện nay công

nghiệp hoá chất được coi là ngành mũi nhọn trong hệ thống các ngành công

nghiệp trên thế giới.

Công nghiệp hoá chất sử dụng tổng hợp các nguồn nguyên vật liệu tự

nhiên, các phế liệu và chất thải của các ngành sản xuất và đời sống để tạo ra

nhiều sản phẩm mới mà các đặc tính của chúng nhiều khi lại không có trong tự

nhiên, góp phần vừa bổ sung cho các nguồn nguyên liệu tự nhiên, vừa có giá trị

sử dụng cao trong đời sống xã hội trên cơ sở sử dụng tài nguyên hợp lý và tiết

kiệm hơn. Công nghiệp hoá chất có vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng

như trong đời sống của nhân dân. Nó cung cấp nguyên liệu ban đầu hoặc bán

thành phẩm phục vụ cho nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là công nghiệp nhẹ.

Đối với nông nghiệp, công nghiệp hoá chất là đòn bẩy để thực hiện quá trình

hoá học hoá, góp phần tăng trưởng sản xuất với năng suất cao, chất lượng sản

phẩm tốt. Công nghiệp hoá chất cung cấp những vật tư chiến lược cho nông

nghiệp như phân hoá học, thuốc trừ sâu, các loại thuốc chống dịch bệnh, kích

thích sự tăng trưởng và phát triển của cây trồng, vật nuôi...

Ngành công nghiệp hoá chất Việt Nam bắt đầu được xây dựng trên quy

mô lớn từ năm 1954. Trải qua hơn một thập kỷ phát triển nhanh chóng, công

nhiệp Việt Nam đã trở thành một nhành kinh tế kỹ thuật độc lập. Năm 1969,

Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng cục Hóa chất Việt Nam. Những năm

1980 - 1985 công nghiệp hoá chất là một trong những ngành thể hiện rõ tính

chủ đạo của công nghiệp quốc doanh. Các doanh nghiệp nhà nước đảm bảo 70%

tổng giá trị sản lượng toàn ngành. Năm 1985, công nghiệp hoá chất chiếm tỉ

trọng cao trong toàn ngành công nghiệp Việt Nam (10,6%). Thời kỳ đổi mới, từ

1986 công nghiệp hoá chất nước ta phát triển ổn định. Tốc độ tăng trưởng của

ngành cao nhất là thời kỳ 1991-1995, đạt mức 20%/năm, cao hơn tốc độ tăng

trưởng của toàn ngành công nghiệp.

Đến tháng 12/1995, Nhà nước đã quyết định thành lập Tổng Công ty Hoá

chất Việt Nam thuộc B ộ Công Nghiệp theo mô hình tổng công ty mạnh. Năm

năm cuối thế kỷ XX, ngành công nghiệp hoá chất cũng có tăng trưởng ở tất cả

các thành phần kinh tế. Tổng sản lượng toành ngành hoá chất phân bố như sau:

quốc doanh địa phương chiếm 24%, quốc doanh trung ương chiến 44,8%, doanh

nghiệp có vốn nước ngoài chiếm 20,9%, các thành phần kinh tế khác chiếm

10,3%. ( s ố liệu năm 1998)

1.1.1.2. Đặc điểm kinh tế kỹ thuật

Công nghiệp hoá chất sử dụng nhiều loại nguyên liệu, khoáng sản, kể cả

phế liệu của các ngành sản xuất khác để chế tạo ra nhiều loại hoá phẩm. Chẳng

hạn như từ muối ăn có thể sản xuất xút và clo, từ vôi và than đá chế tạo ra

cacbua canxi, từ apatít, phôtphoric sản xuất ra phân lân, tận dụng xỉ lò cao để

sản xuất benzen, phenol, hay từ cành, ngọn cây có thể chế ra rượu... Do vậy,

ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố ở nhiều nơi.

Công nghiệp hoá chất có nhu cầu rất lớn về nhiên liệu, năng lượng và

nguồn nước. Ví dụ để sản xuất ra 1 tấn sợi nhân tạo, phải cần từ 7 đến 10 tấn

nhiên liệu, 8.000 đến 15.000 kwh điện và từ 1.200 đến 2.000 m3 nước. Việc sản

xuất cao su nhân tạo, amôniắc cũng tương tự như thế. Một số sản phẩm của

ngành công nghiệp hoá chất là những chất độc hại, chuyên chở xa nguy hiểm và

bất tiện (như H2SO4, xút, Clo) thì cần được phân bố ngay tại vùng tiêu thụ. Bên

cạnh đó, ngành công nghiệp hoá chất thường được phân bố gần các trung tâm

công nghiệp cơ khí, công nghiệp nhẹ vì một số ngành này tiêu thụ nhiều hoá

phẩm. Các xí nghiệp công nghiệp hoá chất có mối liên hệ rất khăng khít với

nhau trong việc sử dụng thành phẩm và sản phẩm phụ của nhau. Ví dụ như nhà

máy phân lân sử dụng H2SO4 của nhà máy sản xuất H2SO4, nhà máy sơn sử

dụng xỉ quặng pyrit của nhà máy phân lân... Trong nhiều trường hợp, các nhà

máy hoá chất này sử dụng hoá phẩm của các nhà máy hoá chất khác để sản xuất

ra hàng trăm sản phẩm mới. Các xí nghiệp hoá chất nói chung, ít nhiều đều gây

ô nhiễm và độc hại cho môi trường (không khí, nguồn n ư ớ c.). Vì vậy, khi xây

dựng các nhà máy cần chú ý hệ thống xử lí các chất độc hại để bảo đảm vệ sinh,

sức khoẻ cho cộng đồng dân cư.

1.1.1.3. Tình hình sản xuất và phân bố

Công nghiệp hoá chất là tập hợp của nhiều phân ngành mà quy trình công

nghệ chủ yếu dựa trên các phản ứng hoá học phân tích và tổng hợp. Nó bao gồm

3 phân ngành chính với rất nhiều các sản phẩm khác nhau.

Nhuộm, các chất tẩy rửa (được sử dụng rộng rãi trong các ngành công

nghiệp, nhất là công nghiệp dệt), phân bón, hoá chất bảo vệ thực vật được phân

bố ở cả các nước phát triển và đang phát triển.

Phân ngành hoá tổng hợp hữu cơ bao gồm các sản phẩm chính là sợi hoá

học, cao su tổng hợp, các chất dẻo, nhựa PVC, các chất thơm, phim ả n h . s ợi

hoá học được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt để thay thế một phần nguyên

liệu sợi tự nhiên. Cao su tổng hợp chủ yếu để sản xuất săm lốp xe máy, ô tô,

máy b a y . Về sản xuất cao su tổng hợp, so với sản lượng của thế giới (9,5 triệu

tấn), Hoa Kỳ chiếm 25%, Nhật 16,7%, Nga 7,8%, Trung Quốc 7,7%, CHLB

Đức 7 ,6 % .

Việc sản xuất chất dẻo đạt được nhiều tiến bộ với tính năng ngày càng cao

nhờ cải tiến phương pháp chế biến. Hiện nay trên thế giới, nhiều nước đã tạo ra

các loại chất dẻo có độ xốp cao để làm màn lọc, các chất dẻo không thấm để bao

gói hàng hoá, các chất dẻo có tính năng giữ nước tốt để lót các hệ thống làm ẩm

trong sa mạc, các vật liệu tương hợp sinh học để làm các bộ phận giả của cơ thể

con người. Vật liệu composit, một dạng của vật liệu chất dẻo có độ bền cơ học

cao, đang được sử dụng ngày càng phổ biến trong các ngành công nghiệp, giao

thông vận tải và xây dựng. Phân ngành hóa tổng hợp hữu cơ tập trung ở các

nước công nghiệp phát triển và một số nước công nghiệp mới (Braxin, Ân Độ,

Trung Quốc...).

Phân ngành hoá dầu bao gồm các sản phẩm hoá lọc dầu từ dầu thô như

xăng, dầu hoả, dầu bôi trơn, các loại dược phẩm, mỹ phẩm. Nói chung phân

ngành này tập trung chủ yếu ở các nước phát triển có trình độ kỹ thuật công

nghệ cao và có vốn đầu tư lớn như Hoa Kỳ, Nhật, LB Nga, Anh, Pháp, CHLB

Đức...Ở nước ta, ngành hoá chất được coi là một trong những ngành công

nghiệp mũi nhọn cho giai đoạn đến năm 2010 với tỉ trọng 8,1% tổng giá trị sản

xuất của toàn ngành công nghiệp. Cơ cấu của ngành là hoá chất cơ bản, cao su,

thuốc chữa bệnh dựa trên các thế mạnh về nguyên liệu, cơ sở vật chất - kỹ thuật,

nhu cầu thị trường trong nước và khả năng liên doanh với nước ngoài. Năm

2003, nước ta đã sản xuất gần 1,3 triệu tấn phân hoá học, gần 400 nghìn tấn xà

phòng giặt, trên 18 nghìn tấn thuốc trừ sâu, gần 44 nghìn tấn H2SO4, trên 80

nghìn tấn xút (N aO H ).

1.1.2. Lịch sử và quá trình phát triển của ngành công nghiệp giấy [3,13,14,25]

Ngành giấy là một trong những ngành được hình thành từ rất sớm tại Việt

Nam, khoảng năm 284. Từ giai đoạn này đến đầu thế kỷ 20, giấy được làm bằng

phương pháp thủ công để phục vụ cho việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng

m ã .

Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy đầu tiên bằng phương pháp công

nghiệp đi vào hoạt động với công suất 4.000 tấn giấy/năm tại Việt Trì. Trong

thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy được đầu tư xây dựng nhưng hầu hết đều có

công suất nhỏ (dưới 20.000 tấn/năm) như Nhà máy giấy Việt Trì, Nhà máy bột

giấy Vạn Điểm, Nhà máy giấy Đồng Nai, Nhà máy giấy Tân Mai ... Năm 1975,

tổng công suất thiết kế của ngành giấy Việt Nam là 72.000 tấn/năm nhưng do

ảnh hưởng của chiến tranh và mất cân đối giữa sản lượng bột giấy và giấy nên

sản lượng thực tế chỉ đạt 28.000 tấn/năm.

Hình 1.1. Hình ảnh công ty giấy Việt Trì

Năm 1982, Nhà máy giấy B ãi B ằng do Chính phủ Thụy Điển tài trợ đã đi

vào sản xuất với công suất thiết kế là 53.000 tấn bột giấy/năm và 55.000 tấn

giấy/năm, dây chuyền sản xuất khép kín, sử dụng công nghệ cơ-lý và tự động

hóa. Nhà máy cũng xây dựng được vùng nguyên liệu, cơ sở hạ tầng, cơ sở phụ

trợ như điện, hóa chất và trường đào tạo nghề phục vụ cho hoạt động sản xuất.

Ngành giấy có những bước phát triển vượt bậc, sản lượng giấy tăng trung bình

11%/năm trong giai đoạn 2000 - 2006, tuy nhiên, nguồn cung như vậy vẫn chỉ

đáp ứng được gần 64% nhu cầu tiêu dùng (năm 2008) phần còn lại vẫn phải

nhập khẩu. Mặc dù đã có sự tăng trưởng đáng kể tuy nhiên, tới nay đóng góp

của ngành trong tổng giá trị sản xuất quốc gia vẫn rất nhỏ.

Sản lượng bột giấy sản xuất trong nước năm 2010 đạt 345,9 nghìn tấn,

năm 2011 đạt 373,4 nghìn tấn. Năm 2012, sản lượng bột giấy nước ta thiết lập

mức tăng trưởng khủng, cao hơn 30% so với năm 2011, đạt tới 484,3 nghìn tấn.

Tuy nhiên, với khối lượng này còn xa mới đáp ứng được nhu cầu cho ngành sản

xuất giấy, bởi vậy hàng năm nước ta vẫn còn phải nhập khẩu lượng bột giấy và

các sản phẩm giấy với lượng gần tương đương sản lượng trong nước. Để đối phó

với tình trạng thiếu nguyên liệu, ngành sản xuất giấy của Việt Nam phát triển

mạnh ở lĩnh vực tái chế giấy. Tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng dùng làm

nguyên liệu trong tổng nguyên liệu sản xuất giấy ở Việt Nam là 70%. Các loại

giấy thu hồi gồm giấy carton (OCC), giấy báo (NP) và tạp chí (OMG), giấy lề

(phế thải trong gia công)... được nhập vào Việt Nam từ nhiều nước, chủ yếu từ

Mỹ, Nhật, New z ealand. Gần 100% giấy bao bì, 90% giấy tissue và 60% giấy in

báo đều làm từ giấy tái chế.

Tái sử dụng giấy tối đa là mục tiêu nhiều nước đang nhắm đến để tận

dụng nguồn nguyên liệu, giảm giá thành, giảm phá rừng và bảo vệ môi trường.

Năng lực tái chế giấy của Việt Nam đã tăng trưởng rất nhanh. Năm 2000 sản

lượng giấy tái chế tiêu thụ là 240 nghìn tấn, bao gồm tái chế trong nước 121

nghìn tấn, nhập khẩu 120 nghìn tấn, tỷ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng đạt 24%.

Năm 2010, tổng lượng giấy tái chế tiêu thụ 1.004 nghìn tấn, trong đó thu hồi

trong nước đạt 734,2 nghìn tấn, nhập khẩu 269,7 nghìn tấn. Năm 2011, tổng

lượng giấy tái chế được tiêu thụ đạt 1.193,2 nghìn tấn, bao gồm 883,6 nghìn tấn

thu hồi trong nước và 309,6 nghìn tấn nhập khẩu. Năm 2012, tổng lượng giấy tái

chế được tiêu thụ 1.450,4 nghìn tấn, bao gồm 987,1 nghìn tấn thu hồi trong nước

và 463,2 nghìn tấn nhập khẩu.

1.1.2.1. Nguyên liệu sản xuất giấy

Người ta có thể sản xuất giấy từ nguồn nguyên liệu mới là gỗ, hoặc cũng

có thể sử dụng giấy đã sử dụng làm nguyên liệu.

Trong sản xuất mới, nguyên liệu chính để làm giấy là sợi cellulose từ gỗ

hoặc rơm rạ. Ngoài ra còn cần dùng đến keo và các chất độn, độ dài của các sợi

cellulose thay đổi tùy theo nguyên liệu làm giấy và có ảnh hưởng lớn đến chất

lượng và độ bền về thời gian của giấy. Không phải loại gỗ nào cũng có thể dùng

làm giấy trong công nghiệp được. Gỗ từ các loại cây trong bảng dưới đây được

coi là thích hợp để dùng làm giấy:

rụng lá

c ây lá rộng ( c ây gỗ cứng):

c ây lá kim (C ây gỗ mềm): • s ồi

• Vân sam • Dương

• Linh sam • Cáng lò (Cây bulô)

• Thông • B ạch đàn (Cây khuynh diệp)

• T

a. C

ây Vân Sam

c. Cây Bạch Đàn

b. Cây Thông d. Cây Sồi

Hình 1.2. Hình ảnh về một sốt loại cây lấy g ỗ

• Bột giấy từ nguyên liệu nguyên thủy (gỗ hay phi gỗ):

Nguyên liệu từ gỗ là các loại cây lá rộng hoặc lá kim.

Nguyên liệu phi gỗ như các loại tre nứa, phế phẩm sản xuất Công - Nông

nghiệp như rơm rạ, bã mía và giấy loại. Nguyên liệu để sản xuất bột giấy từ các

loại phi gỗ có chi phí sản xuất thấp nhưng không phù hợp với nhà máy có công

suất lớn do nguyên liệu loại này được cung cấp theo mùa vụ và khó khăn trong

việc cất trữ.

• Bột giấy từ giấy loại:

Giấy loại ngày càng được sử dụng nhiều làm nguyên liệu cho ngành giấy do

ưu điểm tiết kiệm được chi phí sản xuất. Giá thành bột giấy từ giấy loại luôn

thấp hơn các loại bột giấy từ các loại nguyên liệu nguyên thủy vì chi phí vận

chuyển, thu mua và xử lý thấp hơn. Tính trung bình sản xuất 1 tấn giấy từ giấy

loại tiết kiệm được 17 cây gỗ và 1.500 lít dầu so với sản xuất giấy từ nguyên liệu

nguyên thủy.

Hình 1.3. Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại

Hơn nữa, chi phí đầu tư dây chuyền xử lý giấy loại thấp hơn dây chuyền sản

xuất bột gỗ từ các nguyên liệu nguyên thủy. B ên cạnh đó sản xuất giấy từ giấy

loại có tác động bảo vệ môi trường. Tính trung bình sản xuất giấy từ bột tái sinh

giảm được 74% khí thải và 35% nước thải so với sản xuất giấy từ bột nguyên.

Nguồn giấy loại được cung cấp từ 2 nguồn là thu gom hay nhập khẩu. Giấy loại

nhập khẩu vào Việt Nam chủ yếu được nhập từ Mỹ, Nhật, Nhật Bản và New

Zealand. Nguồn thu gom trong nước chủ yếu qua đồng nát là những người thu

gom riêng lẻ lùng sục từng ngõ ngách, các công ty vệ sinh, những người bới rác,

các trạm thu mua trung gian. Hiện nay chưa có công ty chuyên doanh giấy thu

hồi do đó việc thu gom và tái chế diễn ra khá tự phát. Hơn nữa nhà nước chưa có

chính sách khuyến khích thu gom cũng như chưa có hành lang pháp lý điều hành

hoạt động này do đó tỉ lệ thu hồi giấy đã qua sử dụng ở Việt Nam rất thấp chỉ

khoảng 25% so với 38% ở Trung Quốc hay 65% ở Thái Lan. Bản

1.1.2.2. Các sản phẩm từ ngành công nghiệp giấy

Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phẩm giấy được chia thành 4

nhóm:

• Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (giấy in báo, giấy in và viết...)

• Nhóm 2: Giấy dùng trong công nghiệp (giấy bao bì, giấy chứa chất

lỏng...)

• Nhóm 3: Giấy dùng trong gia đình (giấy ăn, giấy vệ s in h .)

• Nhóm 4: Giấy dùng cho văn phòng (giấy fax, giấy in hóa đ ơ n . )

Hiện nay ở Việt Nam chỉ sản xuất được các loại sản phẩm như giấy in,

giấy in báo, giấy bao bì công nghiệp thông thường, giấy vàng mã, giấy vệ sinh

chất lượng thấp, giấy tissue chất lượng trung b ìn h . Còn các loại giấy và các

tông kỹ thuật như giấy kỹ thuật điện - điện tử, giấy sản xuất thuốc lá, giấy in

tiền, giấy in tài liệu bảo mật vẫn chưa sản xuất được.

Ví dụ hình ảnh về các sản phẩm giấy hiện nay được cung cấp trên thị

trường.

Nhóm 3. Giấy ăn gia đình Nhóm 1. Giấy viết, giấy in

•?

Nhóm 4. Giấy in hóa đơn. Nhóm 2. Giấy bao bì

Hình 1.4. Hình ảnh về các sản phâm từ giây

1.2. Nước thải công nghiệp

1.2.1. Khái niệm nước, nước thải và nước thải công nghiệp [1,2,4,6]

1.2.1.1. Khái niệm nước

Nước có vai trò quan trọng không thể thiếu trong hoạt động sống cũng

như hoạt động sản xuất của con người, là nguyên liệu trong nhiều ngành sản

xuất,... Nước cũng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như: giao thông

vận tải, tưới tiêu trong nông nghiệp, làm thủy điện cung cấp nước cho sinh hoạt

cũng như sử dụng làm các phương tiện sinh hoạt giải trí. Tùy thuộc vào bản chất

và môi trường mà trong nước có các thành phần khác nhau.

Nguồn gốc gây ô nhiễm nước có thể tự nhiên hay do nhân tạo. Theo bản

chất của các tác nhân gây ô nhiễm người ta phân biệt ô nhiễm vô cơ, ô nhiễm

hữu, cơ ô nhiễm hóa học, ô nhiễm vi sinh vật, cơ học hay vật lý, ô nhiễm phóng

xạ. Các khuynh hướng làm thay đổi chất lượng nước do ảnh hưởng bởi các hoạt

động của con người:

• Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H2SO4, HNO3 từ khí quyển và

nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng SO32-, NO3- trong nước.

• Tăng hàm lượng các ion Ca, Mg, s i , . trong nước ngầm và nước sông do

nước mưa hòa tan.

• Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên, trước hết là

Pb, Cd, Hg, As, Zn và cả các anion PO43-, NO3-, NO2-.

• Tăng hàm lượng các muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi

vào môi trường nước cùng nước thải, từ khí quyển và từ các chất thải rắn.

• Tăng hàm lượng các hợp chất hữu cơ, trước hết là các chất khó bị phân

hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu,...).

• Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do các quá trình oxy hóa

liên quan tới quá trình phì nhưỡng các nguồn chứa nước và khoáng hóa các hợp

chất hữu cơ.

• Giảm độ trong của nước. Tăng nguy hiểm từ các chất phóng xạ.

1.2.1.2. Khái niệm nước thải

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người

và đã bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng. Thông thường nước thải được

phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Đây là cơ sở cho việc lựa chọn các

biện pháp hoặc công nghệ xử lý nước thải. Người ta phân ra các loại nước thải

• Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động

thương mại công sở, trường học. Thường chứa nhiều tạp chất khác nhau trong

đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh

vật.

Hình 1.5. Hình ảnh về nước thải sinh hoạt

• Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động.

Thành phần nước thải sản xuất rất đa dạng, tùy theo sản phẩm tạo ra cũng như

công nghệ sản xuất.

Hình 1.6. Hình ảnh về nước thải công nghiệp

• Nước thấm qua: Là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách

khác nhau.

Hình 1.7. Hình ảnh về nước thấm qua

• Nước thải đô thị: Là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống

thoát của một thành phố. Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên. Tính gần

đúng, nước thải đô thị thường gồm khoảng 50% là nước thải sinh hoạt, 14% là

loại nước thấm qua và 36% là nước thải sản xuất.

Hình 1.8. Hình ảnh về nước thải dô thị

1.2.1.3. Khái niệm nước thải công nghiệp

• Nước thải công nghiệp: là nước thải được sinh ra trong quá trình sản

xuất công nghiệp. Nước thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về tính chất,

lượng phát thải, phụ thuộc vào yếu tố như loại hình công nghiệp, công nghệ sản

xuất, tuổi thọ thiết bị, trình độ quản lý.... Trong nước thải sản suất công nghiệp

lại được chia ra làm 2 loại:

o Nước thải sản xuất bẩn là nước thải sinh ra từ quá trình sản xuất

sản phẩm, xúc rửa máy móc thiết bị, từ quá trình sinh hoạt của công nhân viên,

loại nước này chưa nhiều tạp chất, chất độc hại, vi khuẩn, ...

o Nước thải sản xuất không bẩn là loại nước sinh ra chủ yếu khi

làm nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước cho nên

loại nước thải này thường được quy ước là nước sạch.

Nước thải công nghiệp rất đa dạng về lượng cũng như tính chất, nó tùy

thuộc vào các yếu tố như: loại hình công nghiệp, loại hình công nghệ, công suất

hoạt động, ... Do tính chất đa dạng đó nên mỗi loại nước thải có một công nghệ

xử lý riêng. Ngành công nghiệp với đa dạng các loại hình sản xuất kinh doanh,

đồng nghĩa với việc cũng có đa dạng các loại nước thải công nghiệp được thải ra

hàng ngày. Một số loại nước thải của các ngành công nghiệp thường gặp:

• Nước thải sản xuất dược phẩm • Nước thải sản xuất Cao su

• Nước thải sản xuất Rượu • Nước thải ngành Xi mạ

• Nước thải ngành Khoáng sản • Nước thải sản xuất Bia

• Nước thải sản xuất Đường • Nước thải ngành Dệt nhuộm

• Nước thải sản xuất Giấy

Mỗi loại nước thải của mỗi ngành công nghiệp có một đặc tính riêng, tuy

nhiên các thành phần chính của nước thải khiến ta phải quan tâm hơn trong việc

xử lý nó bao gồm: kim loại nặng, dầu mỡ (chủ yếu trong nước thải ngành xi

mạ), chất hữu cơ khó phân hủy (có trong nước thải sản xuất dược phẩm, nông

dược, dệt nhuộm ...).

Các thành phần này không những khó xử lý mà còn độc hại đối với con

người và môi trường sinh thái. Quy mô hoạt động sản xuất càng lớn thì lượng

nước càng nhiều kéo theo lượng xả thải cũng càng nhiều. B ên cạnh đó, các

thành phần khác trong nước thải công nghiệp tuy không phải là nguy hiểm

nhưng nếu quá nhiều và không được xử lý đúng cách cũng là mối đe dọa lớn đối

với nguồn nước và môi trường.

1.2.2. Khái niệm nước thải giấy [13,14,16]

1.2.2.1. Thành phần và tính chất của nước thải giấy

Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy là một trong những công nghệ sử

dụng nhiều nước. Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết

để sản xuất 1 tấn giấy giao động từ 200 ^ 500 m3. Giấy, bìa có thể được sản xuất

từ bột giấy mới hoặc tái sinh, hoặc hỗn hợp, tẩy trắng hoặc chưa tẩy trắng. Đối

với loại hình sản xuất giấy từ bột giấy nước thải phát sinh dao động trong

khoảng 0,5 - 13,5 m3/tấn sản phẩm. Do sử dụng nhiều phụ gia vô cơ, nước thải

của nhà máy giấy thường đục hơn nhiều so với nước thải nấu bột. Trong phần

lớn các nhà máy giấy nước thải thường được xử lý sơ bộ bằng các thiết bị tách

cặn, thu hồi bột và nước, vì vậy chất lượng nước thải phụ thuộc rất nhiều vào

mức độ tuần hoàn tái sử dụng nước, nước thải sẽ có độ đậm đặc cao hơn nếu tái

sử dụng nhiều hơn.

Dòng thải từ quá trình nấu, rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa

tan, các hóa chất nấu và một phần xơ sợi. Dòng thải có màu tối nên thường được

gọi là dịch đen. Dịch đen có nồng độ chất khô khoảng 25 đến 35%, tỷ lệ giữa

chất hữu cơ và vô cơ vào khoảng 70:30, thành phần hữu cơ là lignin hòa tan vào

dịch kiềm, sản phẩm phân hủy hydratcacbon, axit hữu cơ, thành phần vô cơ gồm

những hóa chất nấu, phần nhỏ là NaOH, Na2S tự do, Na2CO3 còn phần nhiều là

kiềm natrisunphat liên kết với các chất hữu cơ trong kiềm.

Hình 1.9. Hình ảnh về nước thải Giấy

Dòng thải từ công đoạn tẩy trắng của các nhà máy sản xuất bột giấy bằng

phương pháp hóa học hay bán hóa học thường chứa các hợp chất hữu cơ, lignin

hòa tan và hợp chất tạo thành của những hợp chất đó với chất tẩy ở dạng độc hạt

có khả năng tích tụ sinh học trong cơ thể sống như các hợp chất clo hữu cơ.Các

dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm:

Nước thải khâu chuẩn bị nguyên liệu: chủ yếu do rửa mảnh, chứa các tạp

chất và các chất hữu cơ tiêu thụ oxi (COD, BOD), các chất hữu cơ hòa tan, đất

đá, thuốc bảo vệ thực vật,...

Nước thải từ khâu nấu bột và rửa bột sau nấu: chứa các chất tiêu thụ oxi,

các hợp chất chứa nitơ, phôtpho có nguồn gốc từ vật liệu sơ sợi. Công đoạn này

tạo ra dịch đen và khí thải nấu, giá trị nồng độ BOD, COD và màu trong dịch

đen nấu bột rất cao, COD có thể tới hàng nghìn mg/l.

Nước thải khâu tẩy trắng bột giấy: do sử dụng clo nguyên tố (Cl2) và các

hợp chất clo như hypoclorit natri NaClO, hypoclorit canxi Ca(ClO)2, dyoxytclo

ClO2, trong toàn bộ quá trình tẩy trắng khoảng 8 -ỉ- 10 % khối lượng xơ sợi bị tác

dụng bởi tác nhân tẩy và hòa tan vào dung dịch rồi đi ra theo nước thải ở công

đoạn rửa bột sau tẩy làm cho hàm lượng AOX (lượng halogen hữu cơ có khả

năng hấp thụ được) tăng. Dòng thải sản xuất bột giấy còn chứa các hợp chất cao

phân tử là lignin có nguồn gốc trong nguyên liệu từ công đoạn nấu và tẩy trắng.

Khâu tẩy sinh ra các chất có độ độc hại lớn nhất trong nhà máy giấy.

Nước thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy: thường có hàm lượng chất

rắn lơ lửng cao hơn và lượng các hợp chất hữu cơ (B OD) nhỏ hơn so với nước

thải quá trình nấu bột. Các thành phần chất ô nhiễm trong nước thải khâu xeo

giấy gồm các phế liệu, sơ sợi mịn rơi vãi, chất độn, bột giấy ở dạng lơ lửng và

các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, cao lanh.

Trong công nghệ sản xuất giấy và bột giấy thì phần nước thải từ nhà máy

giấy thuần túy (không sản xuất bột) là khá sạch, chủ yếu là nước thải từ khâu

xeo giấy, tạp chất cơ bản là cặn lơ lửng (thường là xơ sợi giấy, bột độn, bột màu,

phụ gia...), thành phần chất hữu cơ thường không quá cao, BOD5 của nước xeo

thường dao động từ 150-350 mgO2/L. Đối với các nhà máy có sản xuất bột giấy

thì loại nước thải đậm đặc và khó xử lý nhất nước thải dịch đen, lượng kiềm dư

có thể lên tới 20 g/L, COD dao động ở mức hàng chục ngàn tới 100.000 mg/L.

Đối với các nhà máy sản xuất giấy từ giấy thải thì thành phần ô nhiễm chủ yếu

là SS, COD, và BOD5 với nồng độ cao.

I.2 .2 .2 . Ảnh hưởng của nước thải giấy đến môi trường

Với thành phần phức tạp và chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, nước thải

của nhà máy giấy có ảnh hưởng khá nghiêm trọng đối với môi trường. Ở một số

nhà máy sản xuất giấy, nước thải không được xử lý mà xả trực tiếp ra các con

sông gây ô nhiễm nguồn nước; gây ảnh hưởng đến đời sống của người dân và

môi trường xung quanh. Trong nước có hàm lượng chất hữu cơ cao, làm tăng

B OD do đó giảm oxi hòa tan trong nước. Đây là một trong những nguyên nhân

chính làm vi sinh vật ở trong nước chết vì không đủ oxi. Fikret B erker chỉ ra

rằng nước thải nhà máy giấy có thể gây tác hại đến hầu hết các loài sinh vật

trong nước sống cách mặt nước khoảng 56 km. Mật độ và chủng loại cá ở những

nơi đây do đó cũng giảm, đồng thời hoạt động của cá cũng thay đổi và suy yếu.

Xơ sợi, các hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể gây ngộ độc

thức ăn của cá trong nước sông. Khi con người ăn phải những con cá này cũng

sẽ bị ngộ độc.

Ngoài ra sự phân hủy các xơ sợi, các hợp chất hữu cơ bằng vi khuẩn là

nguyên nhân của sự thối rữa, làm thay đổi màu và mùi của nước. Đây là môi

trường thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển mạnh, trong đó có cả loài vi sinh

vật có hại gây bệnh truyền nhiễm cho người và động vật. Đa số thực vật và động

vật sống ở trong nước chỉ sống ở môi trường pH từ khoảng 5 -ỉ- 8 , trong khi đó

nước thải của một số nhà máy thải ra môi trường có pH khá cao khoảng 8-11 và

nó gây ảnh hưởng đến hệ động vật thủy sinh. Ảnh hưởng của các chất độc trong

nước thải trong nước đến sinh vật trong nước, đến môi trường xung quanh và

đến sức khỏe con người có thể là ngay lập tức hoặc lâu dài.

Các hợp chất vòng thơm của dịch đen trong nước thải có thể theo chuỗi

thức ăn đi vào trong cơ thể sinh vật và tích lũy, có thể gây biến dị gen. Tỷ lệ nở

trứng của cá giảm rất nhiều do sự phát triển của các chất nhờn nhớt xung quanh

màng trứng, trong phôi trứng bị nhiễm độc làm ngăn cản sự trao đổi chất qua

màng. Như vậy mức độ ô nhiễm của nước thải nhà máy giấy là khá cao, gây ảnh

hưởng đến môi trường sinh thái và từ đó có ảnh hưởng đến đời sống và sức khỏe

con người.

I.2.2.3. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy

QCVN 12:2008/BTNMT do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

về chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Môi trường và Vụ Pháp chế trình duyệt

và được ban hành theo Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31/12/2008

của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường. với thông số nước thải như sau.

Bảng 1.1. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép

Giá trị C

Cơ sở

có sản

Thông số

Đơn vị

chỉ sản

xuất

bột

giấy

gmy

(B1)

(B2)

6 - 9

5,5 - 9

100

mg/l

BOD5 ở 20oC

150

200

mg/l

Cơ sở mới

COD

200

300

Cơ sở đang hoạt động

mg/l

100

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS)

mg/l

100

Cơ sở mới

Pt-Co

Độ màu

Cơ sở đang hoạt

100

150

Pt-Co

động

Halogen hữu cơ dễ bị hấp thụ (AOX)

7,5

mg/l

Trong đó:

- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán

giá trị tối đa cho phép trong nước thải công nghiệp giấy và bột giấy khi thải vào

các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng

nước tương đương cột A1 và A2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng

nước mặt).

- Cột B quy định giá trị C của các thông số làm cơ sở tính toán giá trị tối

đa cho phép trong nước thải của cơ sở chỉ sản xuất giấy (không sản xuất bột

giấy) hoặc cơ sở sản xuất bột giấy, liên hợp sản xuất giấy và bột giấy khi thải

vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất

lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất

lượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).

- Đối với thông số COD và độ màu, các cơ sở đang hoạt động trước ngày

Quy chuẩn này có hiệu lực thi hành được áp dụng giá trị cao hơn đến hết ngày

31/12/2014. Kể từ ngày 01/01/2015, áp dụng giá trị quy định cho cơ sở mới đối

với tất cả các cơ sở sản xuất giấy và bột giấy.

Ngoài 06 thông số quy định tại Bảng 1, tuỳ theo yêu cầu và mục đích

kiểm soát ô nhiễm, giá trị C của các thông số ô nhiễm khác áp dụng theo quy

định tại cột A hoặc cột B của Bảng 1 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 5945:2005 -

Chất lượng nước - Nước thải công nghiệp - Tiêu chuẩn thải.

1.2.3. Các chỉ tiêu về nước thải công nghiệp [8,9]

1.2.3.1. Chỉ tiêu vật lý

a. Độ pH.

pH chỉ có định nghĩa về mặt toán học : pH = -log[H+]. pH là một chỉ tiêu

cần được xác định để đánh giá chất lượng nguồn nước. Sự thay đổi pH dẫn tới

sự thay đổi thành phần hóa học của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng

carbonat,...), các quá trình sinh học trong nước. Giá trị pH của nguồn nước góp

phần quyết định phương pháp xử lý nước. pH được xác định bằng máy đo pH

hoặc bằng phương pháp chuẩn độ.

b. Nhiệt độ

Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa học và sinh hóa xảy

ra trong nước. Nhiệt độ phụ thuộc rất nhiều vào môi trường xung quanh, vào

thời gian trong ngày, vào mùa trong năm,...Nhiệt độ cần được xác định tại chỗ

(tại nơi lấy mẫu).

c. Độ màu

Nước nguyên chất không có màu. Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trong

nước thường là do chất hữu cơ (chất mùn hữu cơ - acid humic), một số ion vô

cơ ( s ắ t . ), một số loài thủy sinh v ậ t ,. Màu sắc mang tính chất cảm quan và gây

nên ấn tượng tâm lý cho người sử dụng. Độ màu thường được so sánh với dung

dịch chuẩn trong ống Nessler, thường dùng là dung dịch K2PtCl6 + CaCl2 (1 mg

K2PtCl6 tương đương với 1 đơn vị chuẩn màu). Độ màu của mẫu nước nghiên

cứu được so sánh với dãy dung dịch chuẩn bằng phương pháp trắc quang.

d. Độ đục

Độ đục gây nên bởi các hạt rắn lơ lửng trong nước. Các chất lơ lửng trong

nước có thể có nguồn gốc vô cơ, hữu cơ hoặc các vi sinh vật, thủy sinh vật có

kích thước thông thường từ 0,1 ^ 10 im . Độ đục làm giảm khả năng truyền sáng

của nước, ảnh hưởng tới quá trình quang hợp. 1 đơn vị độ đục là sự cản quang

gây ra bởi 1 mg SiO2 hòa trong 1 lít nước cất. Độ đục được đo bằng máy đo độ

đục (đục kế -turbidimeter). Đơn vị đo độ đục theo các máy do Mỹ sản xuất là

NTU

e. Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (SS)

Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan

trong nước. Hàm lượng các chất lơ lửng (SS: s uspended s olids) là lượng khô

của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua

phễu lọc rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn vị tính là

mg/L.

f. Tổng hàm lượng các chất hòa tan (DS)

Các chất rắn hòa tan là những chất tan được trong nước, bao gồm cả chất

vô cơ lẫn chất hữu cơ. Hàm lượng các chất hòa tan D s (Dissolved s olids) là

lượng khô của phần dung dịch qua lọc khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc có

giấy lọc sợi thủy tinh rồi sấy khô ở 105oC cho tới khi khối lượng không đổi. Đơn

vị tính là mg/L

DS = TS - SS (1.1)

I.2.3.2. Chỉ tiêu hóa học

a. Đô kiềm hóa

Độ kiềm toàn phần (Alkalinity) là tổng hàm lượng các ion HCO3-, CO32-,

OH- có trong nước. Độ kiềm trong nước tự nhiên thường gây nên bởi các muối

của acid yếu, đặc biệt là các muối carbonat và bicarbonat. Độ kiềm cũng có thể

gây nên bởi sự hiện diện của các ion silicat, borat, phosphat,... và một số acid

hoặc baz hữu cơ trong nước, nhưng hàm lượng của những ion này thường rất ít

so với các ion HCO3", CO32-, OH- nên thường được bỏ qua.

Khái niệm về độ kiềm (alkalinity - khả năng trung hòa acid) và độ acid

(acidity - khả năng trung hòa baz) là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá động

thái hóa học của một nguồn nước vốn luôn luôn chứa carbon dioxid và các muối

carbonat. Xét một dung dịch chỉ chứa các ion carbonat HCO3-, CO32- . Ở các giá

trị pH khác nhau, hàm lượng carbonat sẽ nằm cân bằng với hàm lượng CO2 vì

2 HCO3- ^ CO32- + H2O + CO2 (1.1)

trong nước luôn diễn ra quá trình:

CO32- + H2O ^ 2OH- + CO2 (1.2)

Giả sử ngoài H+ ion dương có hàm lượng nhiều nhất là Na+ thì ta luôn

luôn có cân bằng sau :

[H+] + [Na+] = [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] (1.3)

Độ kiềm được định nghĩa là lượng acid mạnh cần để trung hòa để đưa tất

cả các dạng carbonat trong mẫu nước về dạng H2CO3. Như vậy ta có các biểu

thức:

[Alk] = [Na+] Hoặc [Alk] = [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] + [H+] (1.4)

Người ta còn phân biệt độ kiềm carbonat (còn gọi là độ kiềm m hay độ

kiềm tổng cộng T vì phải dùng metyl cam làm chất chỉ thị chuẩn độ đến pH =

4.5 ; liên quan đến hàm lượng các ion OH-, HCO3- và CO32- )với độ kiềm phi

carbonat (còn gọi là độ kiềm p vì phải dùng phenolphtalein làm chất chỉ thị

chuẩn độ đến pH = 8.3; liên quan đến ion OH-). Hiệu số giữa độ kiềm tổng m và

độ kiềm p được gọi là độ kiềm bicarbonat. Hàm lượng oxi hòa tan trong nước

đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải tác động lên môi trường. DO thấp dưới

mức cho phép sẽ ảnh hưởng tới các sinh vật trong nước.

b. Hàm lượng oxigen hòa tan (DO)

Oxigen hòa tan trong nước (DO: Dissolved Oxygen) không tác dụng với

nước về mặt hóa học. Hàm lượng DO trong nước phụ thuộc nhiều yếu tố như áp

suất, nhiệt độ, thành phần hóa học của nguồn nước, số lượng vi sinh, thủy sinh

vật,...

Hàm lượng oxigen hòa tan là một chỉ số đánh giá ‘ ‘tình trạng sức khỏe ’ ’

của nguồn nước. Mọi nguồn nước đều có khả năng tự làm sạch nếu như nguồn

nước đó còn đủ một lượng DO nhất định. Khi DO xuống đến khoảng 4 -ỉ- 5

mg/L, số sinh vật có thể sống được trong nước giảm mạnh. Nếu hàm lượng DO

quá thấp, thậm chí không còn, nước sẽ có mùi và trở nên đen do trong nước lúc

này diễn ra chủ yếu là các quá trình phân hủy yếm khí, các sinh vật không thể

sống được trong nước này nữa.

Hàm lượng DO có quan hệ mật thiết đến các thông số COD và B OD của

nguồn nước. Nếu trong nước hàm lượng DO cao, các quá trình phân hủy các

chất hữu cơ sẽ xảy ra theo hướng háo khí (aerobic), còn nếu hàm lượng DO

thấp, thậm chí không còn thì quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong nước sẽ

xảy ra theo hướng yếm khí (anaerobic).

c. Nhu cầu oxigen hóa học (COD)

Nhu cầu oxigen hóa học (COD: Chemical Oxygen Demand) là lượng

oxigen cần thiết (cung cấp bởi các chất hóa học) để oxid hóa các chất hữu cơ

trong nước. Chất oxid hóa thường dùng là KMnO4 hoặc K2Cr2O7 và khi tính

toán được qui đổi về lượng oxigen tương ứng (1 mg KMnO4 ứng với 0,253

MgO2).

Các chất hữu cơ trong nước có hoạt tính hóa học khác nhau. Khi bị oxid

hóa không phải tất cả các chất hữu cơ đều chuyển hóa thành nước và CO2 nên

giá trị COD thu được khi xác định bằng phương pháp KMnO4 hoặc K2Cr2O7

thường nhỏ hơn giá trị COD lý thuyết nếu tính toán từ các phản ứng hóa học đầy

đủ. Mặt khác, trong nước cũng có thể tồn tại một số chất vô cơ có tính khử (như

S2-, NO2, Fe2+,...) cũng có thể phản ứng được với KMnO4 hoặc K2Cr2O7 làm sai

lạc kết quả xác định COD.

Như vậy, COD giúp phần nào đánh giá được lượng chất hữu cơ trong

nước có thể bị oxid hóa bằng các chất hóa học (tức là đánh giá mức độ ô nhiễm

2 giờ nếu dùng bicromat hoặc 10 phút nếu dùng phương pháp permanganat).

của nước). Việc xác định COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (chỉ sau khoảng

d. Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD)

Nhu cầu oxigen sinh hóa (B OD: B iochemical Oxygen Demand) là lượng

oxigen cần thiết để vi khuẩn có trong nước phân hủy các chất hữu cơ. Tương tự

như COD, B OD cũng là một chỉ tiêu dùng để xác định mức độ nhiễm bẩn của

nước (đơn vị tính cũng là mgO2/L). Trong môi trường nước, khi quá trình oxid

hóa sinh học xảy ra thì các vi khuẩn sử dụng oxigen hòa tan để oxid hóa các chất

hữu cơ và chuyển hóa chúng thành các sản phẩm vô cơ bền như CO2, CO32-

SO42, PO43- và cả NO3-.

1.3. c ác phương pháp xử lý nước thải công nghiệp [1,2’4’5]

1.3.1. p hương pháp xử lý sinh học

Sử dụng các phương pháp xử lý các chất hữu cơ có trong nước thải cũng

như trong một số chất vô cơ. Dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật, vi sinh

vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng để tồn tại và phát triển.

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp kị khí và hiếu khí có thể

xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo,

người ta tạo điều kiện tối ưu cho các quá trình oxy hóa nên các quá trình có tốc

độ và hiệu suất cao hơn xử lý sinh học tự nhiên.

1.3.1.1. Phương pháp xử lý sinh học nhân tạo

Quá trình kỵ khí:

■ Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc

■ Bể xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên

■ Bể lọc kỵ khí

■ Bể phản ứng có dòng nước đi qua lớp cặn lơ lửng và lọc tiếp qua lớp

vật liệu cố định

Quá trình hiếu khí:

■ Bể aeronten thông thường.

■ Bể aronten mở rộng.

■ Bể aronten sao trộn hoàn toàn.

■ Mương ôxy hóa.

■ Bể hoạt động gián đoạn.

■ Bể lọc sinh học.

■ Bể lọc sinh học tiếp xúc quay

1.3.1.2. Phương pháp xử lý sinh học tự nhiên

Cơ sở của phương pháp là khả năng tự làm sạch của đất và nguồn nước,

bao gồm các dạng:

■ Cánh đồng tưới.

■ Thả nước thải vào ao hồ ,sông, suối.

■ Hồ sinh học.

■ Hồ hiếu khí.

■ Hồ tùy nghi.

■ Hồ kỵ khí.

■ Hồ xử lý bổ sung.

1.3.2. p hương pháp xử lý cơ học

Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá

trình xử lý hóa học và sinh học. Được sử dụng nhằm mục đích:

■ Tách các chất không hòa tan, những chất lơ lửng có kích thước lớn

(rác, nhựa, dầu mỡ, cặn lơ lửng, sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh, các

chất tạp nổi,...) và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải.

■ Điều hòa lưu lượng và các chất ô nhiễm trong nước thải.

Đôi khi người ta còn tách các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành lắng chúng

dưới tác dụng của lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hay máy ly tâm.

1.3.3. p hương pháp xử lý hóa lý

1.3.3.1 Tuyển nổi

B ể tuyển nổi dùng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán

không tan, tự lắng kém ra khỏi nước. Ngoài ra cũng còn dùng để tách các hợp

chất hòa tan như các chất hoạt động bề mặt và bể còn được gọi là bể tách bọt

hay làm đặc bọt.

Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha

lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập

hợp bọt khí và cặn nhỏ lớn hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí

nổi lên bề mặt. Tuỳ theo phương thức cấp không khí vào nước, quá trình tuyển

nổi bao gồm các dạng sau:

■ Tuyển nổi bằng khí phân tán (Dispersed Air Flotation).

■ Tuyển nổi chân không (Vacuum Flotation).

■ Tuyển nổi bằng khí hòa tan (Dissolved Air Flotation).

1.3.3.2. Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được ứng dụng rộng rãi để làm sạch nước thải triệt

để khỏi các chất hữu cơ hòa tan sau khi xử lý bằng phương pháp sinh học, được

dùng khi nồng độ của chúng không cao và chúng không bị phân hủy bởi vi sinh

vật hay chúng rất độc. Ưu điểm của phương pháp này là cho hiệu quả cao (80 -

90%), có khả năng xử lý nhiều chất trong nước thải và đồng thời có khả năng

thu hồi các chất này.

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc hai pha không

hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng (hay pha khí) đến pha rắn cho

đến khi nồng độ dung chất trong dung dịch đạt cân bằng, các chất hấp phụ

thường sử dụng: than hoạt tính, tro, xỉ, mạc cưa, silicagel, keo nhôm,...

1.3.3.3. Trao đổi Ion

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái

ion trong nước như: z n, Cu, Cr, Ni, Hg, M n ,. cũng như các hợp chất của asen,

photpho, cyanua, chất phóng xạ. Phương pháp này cho phép thu hồi các chất giá

trị và đạt được mức độ làm sạch cao nên được dùng nhiều trong việc tách muối

trong xử lý nước thải.

1.3.3.4. Màng bán thấm

Phương pháp này có thể tách các chất tan khỏi các hạt keo bằng cách

dùng các màng bán thấm. Đó là các màng xốp đặc biệt không cho các hạt keo đi

qua.

1.3.3.5. Trích ly

Phương pháp này có thể tách các chất bẩn hòa tan khỏi nước thải bằng

dung môi nào đó nhưng với điều kiện dung môi đó không tan trong nước và độ

hòa tan chất bẩn trong dung môi cao hơn trong nước.

1.3.3.6. c hưng bay hơi

Phương pháp này là chưng nước thải để các chất hòa tan trong đó cùng

bay lên theo hơi nước. Ví dụ, người ta chưng nước thải của nhà máy hóa cốc cho

phenol bay đi theo hơi nước.

1.3.3.7. Phương pháp trung hòa

Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho

các quá trình xử lý hóa lý và sinh học.

Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra

một số vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh

nhiệt, làm gỉ sét thiết bị máy móc. Vôi Ca(OH) 2 thường được sử dụng rộng rãi

như một bazơ để xử lý nước thải có tính acid, trong khi acid sulfuric là một chất

tương đối rẻ tiền dùng trong xử lý nước thải có tính bazơ.

1.3.3.8. Phương pháp oxy hóa khử

Phương pháp này được dùng để:

■ Khử trùng nước.

■ Chuyển một nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan

sang thể khí.

■ B iến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản

hơn, có khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn.

■ Loại bỏ các kim loại nặng như : Cu, Pb, Zn, Cr, Ni, As,... và một số chất

độc như cyanua.

■ Các chất oxy hóa thông dụng như : O3, Cl2, H2O2, KMnO4.

■ Quá trình này thường phụ thuộc rõ rệt vào pH và sự hiện diện của chất

xúc tác.

1.3.3.9. Kết tủa hóa học

Kết tủa hóa học thường dùng để loại trừ các kim loại nặng trong nước.

Phương pháp kết tủa hóa học hay được sử dụng nhất là phương pháp tạo các kết

tủa đối với vôi. Ngoài ra, soda cũng có thể được sử dụng để kết tủa các kim loại

dưới dạng hydroxid, cacbonat,...

1.3.3.10. Keo tụ

Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10-4 mm thường không thể tự lắng được

mà luôn tồn tại ở trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn lơ lửng phải dùng

biện pháp xử lý cơ học kết hợp với biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần

xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau

và dính kết các hạt lơ lửng trong nước, tạo thành các bông cặn có trọng lượng

đáng kể. Do đó, các bông cặn mới tạo thành dễ dàng lắng xuống. Để thực hiện

quá trình keo tụ, người ta thuờng cho vào trong nước thải các chất keo tụ thích

hợp như phèn nhôm Al2(SO4)3, phèn sắt loại Fe s O4 Fe2(SO4) 3 hoặc loại FeCl3.

Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.

1.4. Chất keo tụ và hiện tượng keo tụ t15’16’18’29’21]

1.4.1. Hệ keo cấu tạo và tính chất

Hạt keo bao gồm một nhân thường có cấu tạo tinh thể và vỏ (lớp điện tích

bao xung quanh). Phần nhân chính là các chất phân tán có diện tích bề mặt lớn,

được tích điện. s ự hình thành điện tích trê bề mặt là do các nguyên nhân :

■ Phản ứng hóa học trên bề mặt chất rắn (điện tích phụ thuộc rất nhiều vào

pH của môi trường, thường tích điện âm ở vùng pH cao và tích điên

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 (điện tích

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 hòa

bởi lớp điện tích trái dấu ở phía ngoài, hình thành lớp điện tích kép. Do các phân

tử dung môi cũng như chất phân tán chuyển động không ngừng cho nên lớp điện

tích kép luôn bị biến dạng không ổn định tạo thành lớp khuếch tán. Lớp khuếch

tán hình thành là do cân bằng tạm thời giữa lực tương tác tĩnh điện và chuyển

động nhiệt của phân tử. Hệ keo luôn trung hòa về mặt điện tích, nghĩa là tổng số

điện tích của lớp khuếch tán và điện tích bề mặt bằng không. Tùy theo điện tích

bề 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 dịch

chuyển về cực âm. Đây là hiện tượng điện di - hiện tượng dịch chuyển tương đối

của các hạt mang điện so với pha tĩnh là dung môi. Ta có đồng thời sự dịch

chuyển của dung môi so với hạt tích điện, đây là hiện tượng điện thẩm thấu.

Hiệu điện thế gây ra hiện tượng điện di gọi là thế điện động (electro kinetich

potential) hay thế năng zeta ^. 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.

1.4.2. Khái niệm về keo tụ

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

keo tụ nhưng có thể chia làm hai giai đoạn chính là khử tính bền của hệ keo và

tạo ra liên kết giữa chúng. Để khử được tính bền của hệ keo người ta quy về bốn

cơ chế sau :

■ 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.

s ự 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 lại

với 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 hoặc

tạo ra dạng gel (thạch).

Đối với một dung dịch keo, giai đoạn keo tụ ẩn sẽ nhanh chóng chuyển

thành giai đoạn keo tụ rõ. Trong các dung dịch cao phân tử, giai đoạn keo tụ ẩn

xảy 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,

khuấy trộn, ly tâm siêu tốc, tăng nồng độ pha phân tán, thêm vào hệ keo các chất

phụ gia khác nhau, đặc biệt là thêm chất điện ly,...

Tăng nhiệt độ, khuấy trộn, tăng nồng đ ộ ,. làm cho các hạt keo sát lại

gần nhau hơn, do đó làm tăng khả năng tập hợp, nghĩa là làm giảm độ bền tập

hợp của hệ keo. Tuy nhiên, trong đại đa số trường hợp các tác động kể trên là

không đáng kể. Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự keo tụ là tác động của

chất điện ly.

c ó 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

tụ tương 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 keo âm (các hạt huyền phù).

1.4.3. Sự cần thiết của các chất keo tụ

Bảng 1.2. Các loại hạt có mặt trong môi trường nước

Thời gian Đường kínhtb hạt Loại hạt (cm) lắng

1 giây

0 .1

Sỏi

10 giây

1 0 -2

Cát

2 phút

Cát mịn

1 0 -3

2 giờ

1 0 -4

Đất sét

8 ngày

1 0 -5

2 năm

Vi khuẩn

1 0 -6

2 0 năm

Chất keo

1 0 -7

2 0 0 năm

Chất keo

Các số liệu của bảng trên cho thấy rằng hạt có kích thước càng nhỏ càng

khó lắng, 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 môi trường một hợp chất có khả năng lôi kéo làm cho các hạt keo này

tập hợp lại với nhau tạo thành tổ hợp lớn hơn hay tạo các kết tủa bông có kích

thước lớn để lôi kéo cuốn các hạt keo này cùng lắng,...Các chất có khả năng

như thế được gọi là các chất keo tụ, vì thế vai trò của các chất keo tụ rất quan

trọng trong việc xử lý nước.

1.4.4. c ác phương pháp keo tụ

Các phương pháp hóa học này đều dựa trên 4 cơ chế keo tụ ở trên để khử

tính bền của hệ keo. Có 4 biện pháp hóa học keo tụ một hệ huyền phù dạng keo.

1.4.4.1. Tăng lực Ion

Khi tăng nồng độ chất điện ly trung tính (NaCl) dẫn đến giảm độ dày của

lớp điện tích kép, do đó làm giảm lực đẩy của các hạt. Lực tương tác tổng cộng

tiến đến gần bằng không, vì vậy sự tổ hợp có thể xảy ra khi các hạt tiếp xúc

nhau. B iện pháp này thực ra rất khó khăn trong việc ứng dụng thực tế vào việc

xử lý nước. Hiện tượng keo tụ này thường được xảy ra ở các vùng tiếp giáp cửa

sông và biển, giải thích sự lắng đọng của các trầm tích.

1.4.4.2. Thay đổi pH

B iến đổi pH của huyền phù có thể dẫn đến làm mất điện tích sơ cấp , do

đó làm giảm hay vô hiệu hóa các lực đẩy.

1.4.4.3. 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 dụ

như : 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 hình

thành các phức monome và oligone hòa tan mang điện tích dương và có thể bị

hấp phụ ở bề mặt các hạt keo (nếu là keo âm) ở liều lượng thích hợp của các

muối này, sự thủy phân diễn ra hoàn toàn tạo các kết tủa hydroxyd kim loại vô

định hình dạng tủa bông. Chúng có thể ‘ ‘bầy’ ’ hoặc ‘ ‘bắt’ ’ các hạt keo để rồi có

thể lắng gạn chúng. s ử dụng một muối kim loại thủy phân hóa trị III là một biện

pháp thường hay ứng dụng nhất trong việc xử lý nước.

1.4.4.4. 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

các polymer 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 kết các hạt keo lại với nhau tạo thành các bông keo tạo điều

kiện hình thành tập hợp lớn hơn , nhưng nếu hàm lượng polymer cao sẽ dần đến

sự tái tạo tính bền cho hệ keo.

1.4.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo bông [17’18’20’21]

1.4.5.1. Trị số pH của nước

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

■ Ảnh hưởng tới độ hoà tan nhôm hydroxid.

■ Ảnh hưởng đến điện tích của hạt keo nhôm hydroxid.

■ Ảnh hưởng đối với chất hữu cơ có trong nước.

■ Anh hưởng đến tốc độ keo tụ dung dịch keo.

1.4.5.2. Lượng dùng chất keo tụ

Quá trình keo tụ không phải là một loại phản ứng hoá học đơn thuần, nên

lượng chất keo tụ cho vào không thể căn cứ vào tính toán để xác định. Tuỳ điều

kiện cụ thể khác nhau, phải làm thực nghiệm chuyên môn để tìm ra liều lượng

tối ưu.

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

dùng Al2(SO4).18H2O thì tương đương 10 - 50 mg/l, đối với polymer khoảng 8

10 mgđ/l. Nói chung 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.

1.4.5.3. Nhiệt độ nước

Khi dùng muối nhôm làm chất keo tụ, nhiệt độ nước ảnh hưởng lớn đến

quá trình keo tụ. Khi nhiệt độ nước thấp (< 5oC ), 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

độ nước thấp nhất là 25 - 30oC. Khi dùng muối sắt làm chất keo tụ, ảnh hưởng

của nhiệt độ tới quá trình keo tụ là không lớn.

1.4.5.4. 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 đồng

điều của chất keo tụ và cơ hội va chạm giữa các hạt keo cũng là nhân tố trọng

yếu ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. Tốc độ khuấy tốt nhất là chuyển từ nhanh

sang chậm. Khi mới cho chất keo tụ vào nước phải khuấy nhanh, vì sự thuỷ

phân của chất keo tụ trong nước và hình thành chất keo tụ rất nhanh. Cho nên

phải khuấy nhanh mới có khả năng sinh thành lượng lớn keo hydroxid hạt nhỏ

làm cho chúng nhanh chóng khuếch tán đến những nơi trong nước kịp thời cùng

với các tạp chất trong nước tác dụng. s au khi hỗn hợp hình thành bông và lớn

lên, thì không nên khuấy nhanh vì có thể làm vỡ những bông phèn đã hình

thành.

1.4.5.5. Tạp chất trong nước

Nếu cho các ion trái dấu vào dung dịch nước nó có thể điều khiển dung

dịch keo tụ. Cho nên ion ngược dấu là một loại tạp chất ảnh hưởng đến quá trình

keo tụ.

1.4.5.6. Môi chất tiếp xúc

Khi tiến hành keo tụ hoặc xử lý bằng phương pháp kết tủa khác, nếu trong

nước 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 chất

tiếp xúc, trên bề mặt của nó có tác dụng hấp phụ, thúc đẩy và tác dụng của các

hạt cặn bùn đó như những hạt nhân kết tinh. Cho nên hiện nay thiết bị dùng để

keo tụ hoặc xử lý bằng kết tủa khác, phần lớn thiết kế có lớp cặn bùn.

1.4.6. Một số sản phẩm keo tụ [9,10]

Trong những năm gần đây người ta bắt đầu quan tâm đến việc nghiên cứu

điều chế các hợp chất keo tụ mới nhằm khắc phục hoặc loại bỏ những nhược

điểm của chất keo tụ phèn nhôm và sắt truyền thống :

■ Giảm độ pH của nước sau xử lý, bắt buộc phải dùng vôi để hiệu chỉnh pH

dẫn đến chi phí xử lý tăng.

■ Nồng độ ion tự do tồn dư cao sau xử lý.

■ Hiệu quả kém hẳn khi nước nguồn có độ màu và độ đục cao.

■ Phải dùng thêm một số phụ gia trợ keo tụ, trợ lắng,...

Từ những năm 1980, khoa học đã phát triển và đưa vào sử dụng các chất

keo tụ mới là các polymer tan trong nước của nhôm và sắt có anion là Cl' hoặc

SO42-, độ acid của nó rất thấp do quá trình thủy phân (có kèm theo tạo H+) đã

được thực hiện trong quá trình polymer tạo thành sản phẩm, do đó khi cho các

chất keo tụ này vào nước, chúng không cần trải qua giai đoạn tạo thành polymer

nên tốc độ keo tụ lớn, việc tạo ra kết tủa hydroxid vô định hình rất thuận lợi.

Đầu tiên là PAC (polyaluminium chloride) và PFC (polyferric chloride). Các thử

nghiệm đều cho thấy cả PAC và PFC đều đạt hiệu quả xử lý cao về độ đục, kim

loại nặng, COD và đều cho thấy khả năng xử lý trội hơn khi ở nhiệt độ thấp và

trong việc xử lý nước thải. Tuy nhiên PFC thì không đạt được tính ưu việt gì

hơn so với FC ( s ắt III chlorua), trong khi PAC thì có nhiều ưu điểm hơn AS

(Nhôm III sulfur).

Trong môi trường pH cao » 9.5, thì quá trình hình thành aluminat từ

polymer rất chậm nên PAC vẫn có khả năng keo tụ tốt trong khi phèn nhôm

(A s ) thì không có khả năng này. Tuy nhiên trong vùng pH < 5.5 cả PAC và A s

đều không có khả năng keo tụ vì cả hạt huyền phù và chất keo tụ đều tích điện

dương. PAC được sử dụng rộng rãi để thay thế cho phèn nhôm truyền thống ở

các nước Nhật, Pháp, Đức, Canada, Mỹ, Trung Quốc,... Kinh nghiệm sử dụng

PAC cho thấy PAC rất thích hợp cho nước nguồn có độ đục cao, nhiệt độ và độ

cứng thấp. Ở Việt Nam đã từng bước đưa PAC vào sử dụng từ năm 1995 cho

đến nay, cho thấy lượng PAC sử dụng chỉ bằng 20 - 50% so với A s (tùy theo độ

đục của nước). PAC làm cho pH của nước ít thay đổi, ít gây ăn mòn thiết bị và

đường ống dẫn nước, tốc độ keo tụ nhanh dẫn đến khả năng thu gọn thiết bị, mặt

bằng xử lý.

s au đó từ những năm 1990 các công trình nghiên cứu lại tiếp tục rộ lên và

lần lượt hàng loạt sản phẩm mới ra đời: PAS (polyaluminium sulfat), PASS

(polyaluminium silicate sulfat), PFS (polyferric sulfat), PAFS (polyalumino

ferric sulfat). Các sản phẩm này chưa thấy có mặt ở Việt Nam nhưng qua tài liệu

thu thập cho thấy cả ba đều có ưu điểm giống như PAC là sử dụng ở hàm lượng

ít, không cần phải điều chỉnh pH của nước sau xử lý, hoạt lực tốt ở nhiệt độ

thấp, loại bỏ triệt để các tạp chất hữu cơ tự nhiên trong nước và nồng độ chất

keo tụ thừa lại ở trong nước rất ít, thiết bị mặt bằng xử lý thu gọn, riêng PF có

thể dùng để tách được cả rong, tảo trong nước. Do là các sản phẩm mới và điều

kiện phản ứng tạo thành các polymer vô cơ này rất khắc nghiệt: đòi hỏi thiết bị,

áp suất, nhiệt độ,... cho nên giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với các chất

keo tụ truyền thống, nhưng bù lại liều lượng sử dụng cũng giảm theo nhiều lần.

Cho nên việc lựa chon chất keo tụ để xử lý nước tùy thuộc vào khả năng kinh tế

của từng nơi, từng đơn vị, từng nhà máy, nhưng hầu hết các nhà máy mới thành

lập đều chọn sản phẩm mới này để xử lý nước vì các ưu điểm trên.

s ản phẩm chất keo tụ mới này đang có mặt trên thị trường thế giới và Việt

Nam. Các nhà sản xuất đang không ngừng cải tiến quy trình công nghệ nhằm

mục

đích nâng cao hàm lượng Al2O3 trong sản phẩm, đồng thời có thể hạ thấp giá

-7

thành sản phẩm.

_ Bảng 1.3. Các sản phâm keo tụ mới

Thương Tên sản phẩm Thông số kỹ thuật Nước sản xuất hiệu

ạng rắn Việt Nam Polyaluminium Màu vàng nhạt (Viện Công PAC chloride AỊ2O3 = 27% nghệ Hóa học) pH = 6 - 6.5

Polyaluminium ạng rắn Trung Quốc PAC AỊ2O3 = 36% chloride

ung dịch trong suốt

d = 1.21 - 1.26g/ml Polyaluminium Mỹ pH = 2.4 - 3.4 PASSC™ chloride silicate AỊ2O3 = 10% sulfat OH- = 55%

Dạng dung dịch

Trong suốt không

màu Polyaluminium Trung Quốc d = 1 .2 g/ml PAS sulfat pH = 4.5

AI2O3 = 1 0 .8 %

OH- = 4.5%

Dạng dung dịch

Trong suốt không

màu Polyaluminium Mỹ d = 1.32-1.34 g/ml PASS®100 silicate sulfat pH = 2.8 - 3.6

AI2O3 = 1 0 %

OH- = 55%

Dung dịch trong suốt

d = 1.26g/ml Pre-hydrolized pH = 2 - 2.8 aluminium Mỹ PHAS®Liquid AI2O3 = 7.1% sulfat OH- = 23%

1.4.7. c ác phương pháp điều chế chất keo tụ [9,10]

I.4.7.I. Điều chế phèn nhôm truyền thống

Đầu tiên là sản xuất nhôm sulfat từ acid sulfuric và vật liệu chứa nhôm

như: đất sét, quặng bauxite hay đi trực tiếp từ nhôm hydroxid. Khi dùng nhôm

hydroxid thì sản phẩm thu được có chất lượng tốt nhất với hàm lượng Al 2O3 có

thể đạt tới 17%, đồng thời hàm lượng sắt có thể ít hơn 0.04%. Công thức của

nhôm sulfat là Al2(SO4)3.nH2O với loại thường gặp có n =18 và hàm lượng

Al2O3= 15%.

Khi cho thêm muối sulfat của các nguyên tố hóa trị I như : K+, NH4+, vào

quá trình phản ứng ta thu được phèn kép Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O hay

Al2(SO4MNHị)2SO4.24H2O.

Ở miền B ắc nước ta thì sản xuất phèn đi từ kaolinite.

Al2O3.2SiO2.2H2O + 2KOH ^ 2KAlO2 + 3H2O + 2SiO24 (1.5)

2KAlO2 + 4 H2SO4 + 2 0 H2O ^ Al2(SO4)3.K2SO4.24H2O (1.6)

Tại miền Nam sử dụng nguyên liệu là nhôm hydroxid.

2Al(OH)3 + 3H2SO4 + 12H2O ^ Al2(SO4)3.18H2O (1.7)

1.4.7.2. Điều chế Polyaluminium Chloride (PAC)

Có thể điều chế PAC từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như: từ nhôm

hydroxid, từ oxid nhôm, từ nhôm chlorua,...

Công trình của Viện Công nghệ Hóa học Tp.HCM đã nghiên cứu - chế

tạo thành công và đã đưa ra sử dụng sản phẩm PAC có hàm lượng Al2O3 đạt »

30%. s ản phẩm này đã có mặt kịp thời để giải quyết vấn đề nước sinh hoạt cho

bà con vùng lũ ở đồng bằng s ông Cửu Long.

PAC này được điều chế đi từ nguồn nhôm hydroxid và acid chlohydric ở

điều kiện áp suất hơi quá nhiệt là 5atm (nhiệt độ khoảng 155 oC) trong thời gian

3 giờ. Theo phương trình phản ứng cơ bản.

nAl(OH)3 + (3n-m)HCl ^ Aln(OH)mCl3n-m + (3n-m)H2O (1.8)

a. Quy trình tổng hợp PAC từ nhôm phế thải

b. Thuyết minh quy trình

■ B ước 1. Rửa sạch lon nhôm đem nung ở nhiệt dộ 900oC lấy phầm nhôm

chảy lỏng và lưu lại mẫu.

■ Bước 2: Cho 250 ml dung dịch HCl 18% phản ứng hoàn toàn với 13g

nhôm, phản ứng xảy ra theo phương trình:

Phản ứng xảy ra trong 1 giờ với nhiệt độ phản ứng 110oC . s au đó làm nguội

dung dịch đến nhiệt độ phòng, để yên trong phiễu chiết 48 tiếng.

■ B ước 3: Lọc trên máy lọc chân không loại bỏ cặn và tạp chất lơ lửng thu

được AlCl3 với nồng độ 2.45M

■ B ước 4: Pha loãng dung dịch NaOH 6 M tác dụng với AlCl3 theo phương

trình phản ứng thu được hỗn hợp đặc sánh màu trắng sữa.

AlCl3 + 4NaOH ^ NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (1.9)

AlCl3 + NaAlO2 ^ 2 Ali3(OH)26Cli3 + 13NaCl (1.10)

■ B ước 5: Sau khi phản ứng xảy ra để yên trong 5 tiếng sau đó đem lọc lấy

kết tủa trắng, phơi khô dưới ánh nắng mặt trời sau đó nghiền nhỏ thành

bột. ta thu được PAC

1.4.7.3. Điều chế Polyaluminium Sulfat (PAS)

Công trình của Jia Negyou, Lu Zhu và Xiang Quan ở Trung Quốc đã điều

chế hợp chất keo tụ polyaluminium sulfat, đi từ nguyên liệu đầu là nhôm sulfat.

Cho dung dịch Ca(OH)2 vào dung dịch Al2(SO4)3 ở 70oC với tỷ lệ :

Al2(SO4)3 : Ca(OH)2 : H2O = 5:1:12

Giữ tỷ lệ này không đổi trong suốt thời gian phản ứng 12 giờ. Đem hỗn

hợp đi lọc lấy dung dịch qua lọc, cho thêm lượng nhỏ acid hữu cơ để ổn định

sản phẩm. Hàm lượng nhôm oxit đạt được 10.8%, sản phẩm dạng lỏng. s au đó

đi xác định cấu trúc của PA s bằng phổ IR, nhiễu xạ tia X - XRD, NMR cho

thấy PA là một hợp chất kiềm được tạo ra từ polymer

Al13(SO4)2.(OH)5,... monomer và một lượng nhỏ ion.

1.4.7.4. Điều chế các Polyferric

Theo các tài liệu cho biết, các công trình nghiên cứu điều chế các

polyferric đi từ dung dịch của sắt 3 hoặc sắt 2 được oxit hóa, sau đó duy trì ở

điều kiện nhiệt độ và áp suất cao và để già hóa trong một thời gian. Kiểm tra sản

phẩm thu được bằng phổ Raman cho thấy ngoài các pick của liên kết Fe-OH,

Fe-SO4 còn thu được peak của liên kết Fe-O, chứng tỏ có tạo thành polymer.

Các polymer cô cơ tan trong nước trên cơ sở nhôm và sắt cùng làm chất

keo tụ là đề tài mới mẻ và ngày càng được các nhà nghiên cứu khoa học quan

tâm và phát triển.

c HƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM

2.1. Tiến hành điều chế PAC

2.1.1. Các hóa chất và trang thiết bị cần thiết

2.1..1.1. Các hóa chất cần dùng

Bảng 2.1. Bảng hóa chất cần dùng

STT Tên hóa chất

HCL

NaOH

3 Nhôm phế thải

2.1.1.2. Các trang thiết bị cần dùng

Bảng 2.2. Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng

STT Tên dụng cụ

Erlen 250ml

2 .

Erlen 1000 ml

3. Phễu lọc thủy tinh

4. Pipet 1ml

6 .

5. Pipet 2ml

Pipet 5ml

8 .

7. Pipet 10ml

Pipet 25 ml

1 0 .

9. Đũa thủy tinh

Bóp cao su

1 1 .

Beaker 50ml

Beaker 100ml 12.

Beaker 500ml 13.

Beaker 1000ml 14.

Ống đong thủy tinh 50ml 15.

Ống đong thủy tinh 250 ml 16.

17. Buret 25ml thủy tinh

Ống nghiệm pyrex 18.

B ình đinh mức 100ml 19.

B ình đinh mức 250ml 20.

B ình đinh mức 500ml 21.

B ình đinh mức 1000 ml 22.

23. Phểu chiết thủy tinh 250ml

Bình cầu 2 cổ nhám 500ml (29/32) 24.

Bình cầu 3 cổ nhám 1000ml 25.

Bình cầu 1 cổ nhám 500ml (29/32) 26.

Giá, kẹp bình cầu 27.

28. Nhiệt kế 1100C

29. Giá, kẹp buret

Bình tia 30.

31. Nút cao su

32. Giấy đo pH, giấy quỳ tím

B ơm Chân Không 33.

34. Máy đo PH

Cân phân tích 35.

Bếp đun bình cầu 36.

2.1.2. Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3

2.1.2.1. Lắp ráp hệ thống dụng cụ

Hình 2.1. Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3

• s ơ đồ hệ thống thiết bị gồm có:

1. Phiểu chiết thủy tinh 250 ml 5. Bình tam giác bảo hiểm 1000ml

6 . Bình hấp thụ NaOH 6 N

2. Bình cầu 3 cổ nhám 500 ml

3. Bếp đun bình cầu 7. Nhiệt kế

4. Giá đở thiết bị

2.1.2.2. Phương pháp thực hiện

Tiến hành điều chế dung dịch AlCl3 được thực hiện lắp ráp theo sơ đồ

được miêu tả ở trên hình 2 .1

Lấy 13 g nhôm đã được nung chảy và làm nguội cho vào bình cầu phản

ứng dùng giá kẹp, kẹp bình cầu 3 cổ được đở trên bếp đun bình cầu. Với bình

cầu 3 cổ 1 đầu gắn nhiệt kế để xác định nhiệt dộ dung dịch. Một đầu nối với

bình bảo hiểm thông qua ống nối. Lấy 250 ml HCl 18% cho vào phiểu chiết

thủy tinh rồi gắn vào phần chổ bình cầu sao cho hệ thống đóng kín hoàn toàn.

Hình 2.2. Mẫu nhôm đã được nung ở 90Ơ°C

s au đó dùng khóa điều chỉnh cho lượng axit nhỏ xuống từ từ khoảng 10

giây sau phản ứng bắt đầu diễn ra, và sinh ra lượng khí H2 bay lên được hấp thụ

qua bình hấp thụ NaOH 6N, gia nhiệt cho phản ứng ở nhiệt độ 115oC. Chờ cho

phần nhôm tan hết và không còn khí thoát ra. Để nguội sản phẩm trong 2 tiếng

lọc qua giấy lọc nhằm loại bỏ phần tạp chất ta thu được dung dịch AlCl3. Vì

nhôm phế liệu đã trải qua công đoạn nấu chảy lỏng để thu được lượng nhôm tối

ưu nhất nên việc sử dụng nhôm cho phản ứng thay đổi để đạt được hàm lượng

nhôm tối đa trong mẫu rắn PAC.

Hình 2.3. Dung dịch AlCl3 sau khi điều chế

Phương trình phản ứng:

Phản ứng trong 1hA

Hỗn hợp A

Nhiệt dộ 115oC

Lọc bỏ bã

Dung dịch AlCl3

2Al + 6 HCl ^ 2AlCl3 + 3H21 (2.1)

2.1.3. Tiến hành điều chế PAC.

2.1.3.1. Điều kiện của quá trình điều chế PAC

• Giai đoạn phản ứng của AlCl3 và NaOH xảy ra từ 5-24 tiếng.

• Giai đoạn tiếp xúc tạo kết tủa giữa chất kết tủa và dung dịch của AlCl3 và

• Chế độ lọc, loại bỏ cặn: lọc bằng giấy lọc và máy hút chân không, máy ly tâm.

• Chế độ cô đặc và sấy: cho bốc hơi và sấy khô dưới ánh nắng mặt trời.

NaOH.

Lon Nhôm

Nung chảy 900oC

HCl 18%

Phản ứng

Nhiệt độ phản ứng 115oC

Thời gian 60 phút

2.1.3.2. Quá trình công nghệ điều chế PAC từ nhôm phế liệu

Thuyết minh quy trình

Dung dịch AlCl3 sau phản ứng có nồng độ 2.45M cho phản ứng với dung

dịch NaOH 6N với các tỉ lệ khác nhau để thu được lượng PAC tối ưu cho nước

thải.

Dung dịch bắt đầy có hiện tượng xảy ra xuất hiện kết tủa trắng sau đó tan

rồi bắt đầu keo tụ dạng quánh màu trắng sữa hơi ngả vàng.

Hình 2.4. Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3

Phương trình phản ứng:

AlCl3 + 4NaOH ^ NaAlO2 + 3NaCl + 2H2O (2.2)

AlCl3 + NaAlO2 ^ 2Al13(OH)26Cl13 + 13NaCl (2.3)

Dung dịch thu được để qua 4 tiếng cho phản ứng sảy ra hoàn toàn sau đó

đem qua mấy lọc chân không lọc lấy bả rắn đem sấy khô dưới ánh nắng mặt trời

sau đó nghiền mịn thu được PAC.

2.I.3.3. Xác đinh tỷ trọng của dung dịch PAC

Phương pháp tiến hành

s ấy bình tỷ trọng 50 ml trong tủ sấy ở 100oC trong 2 tiếng, sau đó đặt vào

bình hút ẩm trong 1 giờ rồi cân trọng lượng bình tỷ trọng. Tiếp theo ta pha loãng

PAC rắn và cho vào bình, đậy nút bình lại cho chất lỏng chảy tràn ra ngoài qua

ống mao dẫn của bình, sau đó lau thật khô bình tỷ trọng và đem cân ta xác định

được tỷ trọng của bình theo công thức:

• d: tỷ trọng dung dịch (g/ml).

• m: khối lượng dung dịch (g).

• V: thể tích dung dịch (ml).

2.1.3.4. Xác định độ ẩm của sản phẩm PAC

Phương pháp tiến hành

s ấy chén sứ trong tủ sấy ở 100oC trong 2 giờ, sau đó đặt chén sứ trong

bình hút ẩm khoảng 1 giờ rồi cân trọng lượng chén sứ bằng cân phân tích bốn số

ta được mchén sứ . Tiếp theo cho nguyên liệu vào chén sứ rồi đem cân ta được

khối lượng mẩm ban đầu, sau đó đem chén đi sấy ở 100oC trong nhiều giờ, sau

mỗi giờ lấy chén đi cân một lần và đến khi trọng lượng tương đối ổn định ta

được khối lượng mkhô lúc đó ta tính được độ ẩm trung bình của phối liệu theo

công thức:

. 100%

( 2.2)

Wtương đối

mkhô

Wtuyêt đối

“ m khô

_ rnkho M AAÍÌ/ ■ 1 0 0 /ó /n (2.3)

2.2. Ứng dụng chất keo tụ PAC vào xử lý nước thải

2.2.1. Thu thập mẫu

2.2.1.1. Địa điềm lấy mẫu nước thải

Dưới sự đồng ý của B ộ Phận Môi Trường và sự giúp đỡ của giáo viên

hướng dẫn Th.s Nguyễn Quang Thái. Tôi lựa chọn nước thải công nghiệp Giấy

để tiến hành ứng dụng chất keo tụ.

2.2.1.2. Thời gian lấy mẫu nước thải

Tôi đã lựa chọn thời gian vào lúc 9 giờ sáng thứ 6 ngày 7 tháng 4 năm

2017. Nhiệt độ của dòng nước thải đầu vào là 39 độ C.

2.2.1.3. Vị trí lấy mẫu nước thải

Mẫu nước thải được lấy ở vị trí đầu vào bể tuyển nổi DAF (Dissolved Air

Flotation).

2.2.1.4. Dụng cụ và cách lấy mẫu

a. Dụng cụ

Dùng Can Nhựa 10 lít có nắp đậy kín, và được tăng cường thêm lớp bọc

kính để tránh làm ảnh hưởng tới mẫu nước.

b. Cách lấy mẫu

Lấy nước rửa tráng sơ qua can nước cho sạch để tránh hư mẫu.

Hứng trực tiếp can nhựa vào bể đầu vào DAF để tránh có các chất thải rắn

nổi trôi vào thùng can đựng mẫu.

s au khi hứng đầy can , tiến hành đậy nắp và gia cố cho kín, vận chuyển

về vị trí phòng thí nghiệm.

2.2.2. Xác định các thông số đặc trưng của chất lượng nước thải

Trước và sau khi xử lý nước thải giấy tôi đã đem mẫu đi phân tích tại

‘‘KHU THÍ NGHIỆM TRUNG TÂM PHÂN TÍCH QUATE ST 3’ ’ để xác định

các thông số cơ bản: độ đục, độ màu, nồng độ COD trên nhằm đưa ra hiệu suất

xử lý cho sản phẩm keo tụ PAC.

2.2.2.1. Các thông số ban đầu của nước thải giấy

r

Bảng 2.3. Bảng thông số ban đâu của nước thải Giây

Danh sách chỉ tiêu Thông số Đơn vị

437 NTU Độ Đục

468 Độ Màu Pt-CO

5073 mg/L Nồng Độ COD

2.2.2.2. Tiến hành thực nghiệm xử lý nước thải giấy bằng chất keo tụ

PAC

Lấy ống đong 50 ml đong 40ml mẫu nước thải giấy sau đó tiếp tục tiến

hành cho 0,4 g PAC cho vào ống đong quan sát hiện tượng.

a. Nước thải chưa xử lý b. Nước thải sau xử lý

Hình 2.5. Dung dịch nước thải trước và sau khi x ử lý

Nhận xét: Qua xử lý bằng chất chất keo tụ PAC dạng rắn ta có thể quan

sát được màu sắc cũng như về độ đục của nước thải có sự chuyển biến rõ rệt.

Các hạt keo có hiện tượng kết dính lại với nhau là tạo thành hệ bông và keo tụ

cho thấy việc xử lý nước thải giấy đem lại nhiều khả quan. s au đó ta tiếp tục xử

lý cho các mẫu và đem phân tích tại ‘ ‘KHU THÍ NGHIỆM TRUNG TÂM

PHÂN TÍCH QUATEST 3’ ’ và đưa ra kết luận.

Tiến hành chuẩn bị mẫu vào mồi bình có kí hiệu Vn theo thứ tự từ 1 đến 5

và tiến hành thực nghiệm. au đó tiến hành kiểm nghiệm các thông số của nước

thải về các chỉ tiêu về độ đục, độ màu, nồng độ COD.

r

Bảng 2.4. Bảng thử nghiệm chất keo tụ PAC

Thể tích mẫu nước thải Khổi lượng mẫu keo tụ Số thứ tự mẫu nước thải PAC (g) giấy (l)

8 2 Mẫu V1

10 2 Mẫu V2

12 2 Mẫu V3

15 2 Mẫu V4

20 2 Mẫu V5

s au khi đã cho mẫu vào các bình tiến hành khuấy đều hòa tan các ion Al3+

vào dung dịch để phản ứng diễn ra sau 24 tiếng và bắt đầu kiểm nghiệm kết quả.

a. Nước thải Giấy chưa qua xử lý b.Nước thải Giấy đã qua xử lý

Hình 2.6. Nước thải Giấy trước và sau khi x ử lý

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả điều chế chất keo tụ PAC.

3.1.1. Kết quả đo hàm lượng Al2O3 của chất keo tụ PAC dạng rắn

Chất keo tụ PAC dạng dung dịch được sấy khô tự nhiên ngoài không khí

để chuyển thành dạng rắn và gửi mẫu phân tích tại trung tâm kiểm định ‘ ‘CHI

CỤC KIỂM ĐỊNH HẢI QUAN IV’’ kiểm nghiệm bằng phương pháp phát xạ

huỳnh quang tia X - XRF với model XRF - 1800, hãng Shimazu (Nhật B ản) kết

quả thu được nồng độ phần trăm Al2O3 là 27.2593%. B ảng phân tích thành phần

___

phần trăm các chất trong mẫu PAC rắn như sau:

r

~

r

Bàng 3.1. Thành phân phân trăm các cất trong mâu răn PAC

Analyte Result Proc-Calc Line Net Int. BG Int.

59.7597% Quant.-FP 302.593 1.950 Cl ClKa

27.2593% Quant.-FP 110.513 5.345 AlKa Al2Ơ3

12.0240% Quant.-FP 12.388 0.109 Na2O NaKa

MnO 0.3368% Quant.-FP 2.453 0.226 MnKa

0.2889% Quant.-FP 2.657 0.331 FeKa Fe2O3

0.0820% Quant.-FP 0.360 0.282 K2O K Ka

0.0803% Quant.-FP 1.551 0.647 CuO CuKa

0.0775% Quant.-FP 0.262 0.106 SiKa SÌO2

0.0507% Quant.-FP 0.230 0.132 CrKa & 2O3

0.0406% Quant.-FP 0.924 0.871 ZnO ZnKa

Hình 3.1. Sản phẩm PAC ( Polyaluminium chloride) dạng rắn

Kết luận: Với kết quả đem đo phân tích thành phần phần trăm các chất có

trong hợp chất PAC thi tôi đã nghiệm thu được với thành phần phần trăm nhôm

cao so với mặt bằng chung của các loại sản phẩm keo tụ được bán trên thi

trường cụ thể là sản phẩm PAC của Viện Công Nghệ Hóa Học, địa chỉ số 01

Mạc Đĩnh Chi, Phường B ến Nghé, Quận 1, TP. Hồ Chí Minh.

Thương Tên sản phẩm Thông số kỹ thuật Nước sản xuất hiệu

Dạng rắn Việt Nam Polyaluminium Màu vàng nhạt (Viện Công PAC chloride Al2O3 = 27% Nghệ Hóa học) pH = 6 ♦ 6.5

3.1.2. Kết quả đo tỷ trọng dung dịch PAC

Khối lượng

Khối

Khối lượng

Thể tích bình

Tỷ trọng mẫu

bình tỷ trọng

lượng

bình và mẫu

tỷ trọng (ml)

(g/ml)

mẫu (g)

(g)

94,86

50,48

1,0096

44,38

Bảng 3.2. Bảng xác định tỷ trọng của dung dịch PAC

3.1.3. Kết quả xác định cấu trúc vật liệu PAC

Chúng tôi đã gửi mẫu xét nghiệm tại ‘ ‘CHI CỤC KIỂM DỊNH HẢI

QUAN IV‘‘ dùng phương pháp nhiễu xạ tia X - XRD với model X'Pert 3

hãng PANalytical, anod ống phát tia X bằng Đồng (Cu). s o sách peak chuẩn của

PAC tại các góc độ khác nhau với phổ XRD của PAC chuẩn thì tôi đã thấy sự

2-Theta - Scale

BflFile: PAC.raw - Start: 10.000 ° - End: 50.000 ° - Step: 0.020 ° - 2-Theta: 10.000 °

0 Y + 20.0 mm - File: PACTHUONG.raw - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.020 ° - 2-Theta: 10.000 °

0 Y + 40.0 mm - File: PAC2.2B.raw - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.020 ° - 2-Theta: 10.000 °

xuất hiện đồng thời tại góc 30 độ với sản phẩm của tôi với cường độ lớn hơn,

chứng tỏ tôi đã điều chế thành công chất keo tụ PAC.

Hình 3.2. Cấu trúc XRD của các mẫu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế

PAC" của K ĩ Sư Lưu Thị Kiều Hương

r

-?

r

Hình 3.3. Cấu trúc XRD của phổ chuân quốc tế PAC qua các tỉ lệ

Hình 3.4. Cấu trúc XRD của các mẫu PAC trích từ “ Nghiên Cứu Điều Chế

PAC” của Th.S Hoàng Thị Đinh Trâm

ĩ

r

Hình 3.5. Cấu trúc XRD của mâu răn PAC được điều chế

Phổ XRD của sản phẩm PAC tổng hợp từ lon nhôm thể hiện ở hình 3.4 có

các peak với các góc nhiễu xạ 2e lần lượt là 27,307° , 31,774o, 45,413 °, 50,876°,

56,580°, 66,370° so sánh phổ XRD của Th.s Hoàng Thị Đinh Trâm tại 2e lần

lượt là 24,85°, 32,17° , 45,87°, 53,37°.

Kết luận: Như vậy với mẫu PAC được điều chế từ lon nhôm phế liệu sau

khi so sánh với kết quả của sản phẩm thực nghiệm khác thì xác định được PAC

đã được hình thành, tuy nhiên với việc sử dụng lon nhôm có xuất hiện các peak

lạ cho thấy các thành phẩn tạp chất có trong lon nhôm, bảo gồm kim loại NaCl

và các sản phẩm phụ không mong muốn.

3.1.4. Kết quả xác định độ ẩm

**

r

Bảng 3.3. Bảng xác định độ âm của mâu răn PAC

Khối lượng Khối lượng Độ ẩmtuyệt Đọ ẩmtương mchén sứ mẫu và sau khi sấy đối (%) đối (%) (g) chén (g) (g)

13.27 16,01 2.25 2.3 15,65

3.1.5. Kết quả xác định cấu trúc siêu hiển vi

Chúng tôi đã gửi mẫu xét nghiệm tại ‘ ‘CHI CỤC KIỂM DỊNH HẢI

QUAN IV‘‘ tại Thành Phố Đà Nẵng xác đinh cấu trúc siêu hiển vi với model LS

15, hãng Zeiss kết quả kiểm nghiệm cho thấy tại detector thứ cấp s E1, điện thế

ngồn phát 20KV, khoảng cách đo 8 mm cấu trúc bề mặt của PAC có cấu trúc lập

phương không đồng đều với nhau.

Hình 3.6. Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC trích từ Luận Văn Thạc S ĩ “

Nghiên Cứu Quá Trình Tổng Hợp Polyaluminium Silicate Chloride" của

Th.S Hoàng Thị Đinh Trâm

Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm p h ế liệu

Qua hình ảnh chụp SEM của mẫu PAC từ lon nhôm phế liệu so sánh với

mẫu PAC đổng thời của Th.S Hoàng Thị Đinh Trâm ta thấy bề mặt PAC tổng

hợp từ lon nhôm không đồng điều có câu trúc lập phương với sản phẩm rắn

tương đồng với nghiên cứu trên.

Kết luận: Vì vậy qua bước đầu nghiên cứu điều chế thực nghiệm trên

bước đầu tôi đã khẳng định điều chế được hợp chất keo tụ trợ lắng PAC.

3.1.6. Kết quả điều chế dung dịch AlCl3

Thay đổi lượng nhôm đã nung lỏng cho tác dụng với HCl để thu được

nồng độ cao nhất của AlCl3.

r

\

Bàng 3.4. Bảng kêt quả xác định nông độ dung dịch AlCl3

Thể tích Nhôm phế Số lần Dung dịch acid Nống độ AlCl3 thu phản ứng HCl 18% (ml) AlCl3 (M) liệu (g) được (ml)

1 250 175 2.77 13,1

2 14 250 185 2,62

3 14,45 250 150 3.2

4 15 250 200 2.425

Nhận xét: Vậy với lượng nhôm phế liệu cần dùng là 14,45 ta sẽ thu được

nồng độ AlCl3 cao nhất để có thể cho tiêp tục phản ứng với dung dịch NaOH

nhằm tạo ra sàn phẩm PAC có hiệu suất cao nhất.

Kết Luận: Với việc xác định nồng độ của dung dịch AlCl3 dựa trên lý

thuyết chỉ thu được nồng độ thấp vì trong thành phần nhôm phế liệu còn có rất

nhiều tạp chất có thể phản ứng với ion Cl" khiến cho nồng độ dung dịch giảm

xuống vậy với khối lượng như được nêu ở Bảng 3.4 sẽ khẳng định được khối

lượng tối ưu cho dung dịch.

3.2. Kết quả khảo sát chất keo tụ PAC trên nước thải công nghiệp giấy

_ _

3.2.1 Kết quả xử lý độ màu nước thải giấy từ PAC rắn

r

Bảng 3.5. Kêt quả x ử lý độ màu của PAC răn

Độ Đục đầu = 437 NTU Độ Màu Pt-Co đầu = 468

Nồng Độ COD = 5073 mg/L

Mẫu thử

Lượng Khối Hiệu suất xử nghiệm Độ màu Độ màu lượng mẫu nước thải lý ban đầu đã xử lý (ml) (g) (%)

2000 8 468 42 91,02 Mẫu V1

2000 10 468 44 90,59 Mẫu V2

2000 12 468 58 87,60 Mẫu V3

2000 15 468 62 86,75 Mẫu V4

2000 20 468 70 85,04 Mẫu V5

Đồ thị biểu diễn lượng PAC

468 468 91.02

87 Độ màu ban đầu

86.75 Độ màu đã xử lý

85.0 ^ ^ H iệ u suất xử lý

42

58

62

70

44 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

92 91 98 89 88 87 86 8 1 84 83 82

2

4

5 3 Mẫu

Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng x ử lý độ màu

Nhận xét: Kết quả thử nghiệm cho thấy việc đưa chất trợ lắng keo tụ cho

kết quả khá tốt độ màu cảu dung dịch nước thải được giảm một cách rõ rệt thông

qua các thông số từ nguồn ban đầu có màu đậm đặc giá trị của độ màu là 468

với lượng chất keo tụ là 8g thì ta thấy độ màu của dung dịch giảm rõ rệt với hiệu

suất xử lý vào khoảng 91%, với giá trị thấp nhất là 85,04% cho thấy lượng cho

vào còn phụ thuộc vào yếu tố thời gian cho quá trình các hạt keo kết dính lại với

nhau và làm giảm độ màu của nước thải.

Kết luận: Sau khi tiên hành thực nghiệm và đưa ra nhận xét ta có thể thấy

rằng với việc đưa lượng chất keo tụ tăng dần theo khối lượng sẽ xử lý được triệt

để độ màu bằng hình thức trắc quang. Quan sát được dung dịch từ màu vàng

sẫm đã chuyển sang trong suốt . Thời gian là yếu tố ảnh hưởng quan trọng đến

quá trình xử lý độ màu. Khi cho chất keo tụ vào dung dịch nước thải các hệ keo

chuyển dần từ hệ keo tụ ẩn sang keo tụ rõ cần hơn 24 tiếng để các ion có thể phá

vở hoàn toàn được trạng thái của các hạt keo. Do đó việc đưa vào nhiều hay ít

lượng PAC còn phụ thuộc vào thời gian để hòa tan các ion Al3+ vào dung dịch.

3.2.2. Kết quả xử lý độ đục nước thải giấy từ PAC rắn

r

Bảng 3.6. Kết quả x ử lý độ đục của PAC răn

Độ Đục đầu = 437 NTU Độ Màu Pt-Co đầu = 468

Nồng Độ COD = 5073 mg/L

Mầu thử Khối Lượng Độ đục Độ đục Hiệu suất nghiệm lượng ban đầu nước thải đã xử lý xử lý mầu (ml) (NTU) (NTU) (%) (g)

2000 8 437 101 76,88 Mầu V1

2000 10 437 69 84,21 Mầu V2

2000 12 437 51 88,33 Mầu V3

2000 15 437 49,3 88,71 Mầu V4

2000 20 437 34,9 92,01 Mầu V5

Đồ thị biểu diễn lượng PAC

95 90,

Độ đục ban đầu

Độ đục đã xử lý

Hiệu suất xử lý

8 5 X 8 0 t/3 7 5 E 70

65 Mẫu

__ >

“7

•

Hình 3.9. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng x ử lý độ đục

Nhận xét: Kết quả kiểm nghiệm cho thấy với lượng PAC dùng là 20g thì

hiệu suất xử lý đạt trạng thái cao nhất là 92,01% cho ta thấy khả năng các hạt

keo kết dính với nhau càng nhiều lượng keo tụ càng cao bằng quang trắc ta có

thể nhận thấy rõ rệt và ngược lại với độ màu thì với việc cho càng nhiều chất

keo tụ thì độ màu càng giảm chứng tỏ cho ta thấy thời gian và hàm lượng chất

keo tụ phụ thuộc và ảnh hưởng lớn đến quá trình keo tụ tạo bông của sản phẩm.

Kết luận: Việc tiến hành thực nghiệm trên nước thải giấy cho thấy việc

xử lý độ đục một chỉ tiêu quan trọng trong nước thải giấy, sau tiến hành thực

nghiệm và đưa ra nhận xét trên cho thấy nếu dung dịch có lượng cặn và tạp chất

lơ lững cao, việc giảm được độ đục là một phương thức tối ưu và hiệu quả trong

việc xử lý nước thải giấy.

__ _

3.2.3. Kết quả xử lý nồng độ COD của nước thải giấy từ PAC rắn.

r

Bảng 3.7. Kết quả x ử lý nồng độ COD của PAC răn

Độ Đục đầu = 437 NTU Độ Màu Pt-Co đầu = 468

Nồng Độ COD = 5073 mg/L

Mẫu thử Khối Nồng độ Nồng độ Lượng Hiệu suất nghiệm COD ban COD đã lượng nước thải xử lý đầu xử lý mẫu (ml) (%) (g) (mg/L) (mg/L)

- 2000 8 5073 5194 Mẫu V1

2000 10 5073 4638 Mẫu V2 8,5

2000 12 5073 4814 5 Mẫu V3

2000 15 5073 4258 16,06 Mẫu V4

2000 20 5073 4755 Mẫu V5 6,2

Đồ thị biểu diễn lượng PAC

5200

18

16 5000

4800

14 ỹ 12

10 § 4600 u

8 4400

4200

«o

425 4000

s 6 <«• 4 2

3800

0

3

1

2

4 Mẫu

Nồng độ COD ban đầu

Nồng độ COD đã xử lý ------ Hiệu suất xử lý

Hình 3.10. Đồ thị biểu diễn lượng PAC ứng dụng x ử lý nồng độ COD

Nhận xét: Kết quả kiểm nghiệm nồng độ COD cho từng mẫu ta nhận thấy

với mẫu V1 việc xử lý nồng độ COD không khả quan mà còn làm tăng lượng

COD có trong mẫu nước, nhưng khi cho chất keo tụ với khối lượng nhất định

hàm lượng COD có hiện tượng giảm mạnh thông qua biểu đồ cho thấy nồng độ

giảm từ 5073 xuống còn 4258 mg/l và khối lượng PAC cần dùng là 15g .

Kết Luận: Dựa vào kết quả kiểm nghiệm cho thấy việc xử lý nồng độ

COD mang lại hiệu quả nhưng chưa rõ rệt thông qua chứng minh ở mẫu V1 cho

thấy việc xử lý có ảnh hưởng lớn từ việc xử dụng PAC với lượng Cl- còn nhiều

trong mẫu rắn PAC nên có thể ảnh hưởng chết chất lượng xử lý kết quả nồng độ

từ mẫu V2 trở đi có dấu hiệu khả quan về hiệu xuất xử lý với hiệu suất cao nhất

là mẫu V3 với hiệu suất lên tới 16.06 % việc sử dụng chất keo tụ PAC cho thấy

được tầm quan trọng cũng như ứng dụng của PAC vào xử lý các nguồn nước

thải là hết sức quan trọng.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Hóa chất PAC là hóa chất được sử dụng rộng rãi trong các quá trình xử lý

nước, xử lý nước thải. Hóa chất PAC chứa hàm lượng nhôm tới 28 - 32%, tăng

hiệu quả quá trình keo tụ các cặn bẩn trong nước và nước thải, giúp tăng hiệu

quả quá trình làm sạch các loại nước, bảo vệ môi trường. Vì vậy việc có thể điều

chế PAC đi từ nguồn nhôm phế phải là một đột phá về lĩnh vực bảo vệ môi

trường cũng như xử lý được nguồn kinh tế hiện nay. Với giá thành rẻ, và là

nguồn phế phẩm được thải ra nhiều cho thấy đó là một tiêm năng lớn trong lĩnh

vực tái chế nói chung và sử dụng bảo về môi trường nói riêng

1. Tôi đã điều chế thành công hợp chất keo tụ trợ lắng PAC với sự hướng

dẫn của giảng viên Th.S Nguyễn Quang Thái, và đồng thời tìm được các tỷ lệ

thích hợp để điều chế thành công hợp chất PAC có hàm lượng Al2O3 vào

khoảng 27%

2. Tỷ lệ thích hợp cho phản ứng giữa nguồn nhôm phế liệu và lượng acid

HCl thích hợp nhất với lượng HCl là 1:1,09 và tỷ lệ phản ứng giữa OH" và Al3+

là tỷ lệ 1,2:1 dạng rắn.

3. Việc sử dụng cấu rắng PAC xử lý nước thải cho thấy khả năng làm giảm

độ đục và độ màu một cách rõ rệt về trắc quan cũng như trên thực thế nhưng tuy

nhiên việc xử lý hàm lượng COD trong mẫu nước cần được cải thiện, về thời

gian cũng như về hiệu suất xử lý giúp giảm sâu hơn làm lượng COD giúp đẩm

bảo chất lượng môi trường.

Tóm lại việc điều chế một hợp chất cần có sự tham gia của nhiều yếu tố

khách quan cũng như chủ quan chúng tôi chưa giám chứng minh được giá thành

sản phẩm cũng như các yêu tố vầ kinh tế nhưng chúng tôi tin chắc việc sử dụng

và thay thế các sản phẩm keo tụ bằng PAC giúp giảm hao hụt về kinh tế, chi phí

sản xuất chi phí hư hao ăn mòn của thiết bị và giúp bảo vệ môi trường một cách

triệt để nhất.

Kiến nghị

Trong quá trình điều chế chất keo tụ PAC sẽ có nhiều sai sót do ảnh

hượng và bị hạn chế về thời gian cũng như kinh phí thực hiện, nên mới chỉ thu

được kết quả ở phạm vi quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, với khả năng ứng

dụng cao về nước thải nói chung và nước sử dụng nói riêng. Nếu được đưa vào

quy mô công nghiệp sẽ là sản phẩm có sức ảnh hưởng rất lớn về vấn đề kinh phí

cũng như môi trường, tận dụng được nguồn nhôm phế thải, mở rộng sản xuất đẻ

có thể thu được PAC có phần trăm Al2O3 đạt giá trị tốt nhất và chung vào đó là

nghiên cứu nhằm hạn chế được hàm lượng ion Cl- có trong chất keo tụ. Tổng kết

qua đó cho thấy được tầm quan trọng của chất keo tụ PAC vào đời sống, xử lý

môi trường, bảo vệ sức khỏe người dân.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1] Trần Văn Nhân và Ngô Thị Nga. 2005. Giáo trình công nghệ xử lý nước

thải . Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[2] Trịnh Lê Hùng. 2006. Kỹ thuật xử lý nước thải. Nhà xuất bản giáo dục, Hà

Nội.

[3] Doãn Thái Hoà. 2005. Giáo trình bảo vệ môi trường trong công nghiệp bột

giấy và giấy. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

[4] Hoàng Đức Liên và Tống Ngọc Tuấn. 2006. Kỹ thuật và thiết bị xử lý chất

thải bảo vệ môi trường. Nhà xuất bản Nông Nghiệp.

[5] Nguyễn Hữu Phú. Hóa lý và hóa keo. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[6] Trần Doãn Ân. 1995. Tổng luận phân tích ngành công nghiệp giấy: ‘ Vấn

đề ô nhiễm môi trường và giải pháp phòng chống ở Việt Nam ” Bộ Công

Nghiệp nhẹ, bộ công nghiệp nhẹ.

[7] TCVN 6663 (I s O 6667): Hướng dẫn lấy mẫu nước thải

[8] Nguyễn Tuấn Anh - Đồ Án Tốt Nghiệp Khóa 2011 -2015 ‘ Nghiên cứu xử lý

nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ điện hóa sử dụng

điện cực hợp kim Al hòa tan ‘ ‘

[9] Lưu Thị Kiều Hương “Nghiên Cứu Điều Chế PAC-Al13 Ứng Dụng Xử Lý

Nước Thải, Nước M ặt \

[10] Hoàng Thị Đinh Trâm “ Nghiên Cứu Điều ChếPACSii’

Tiếng Anh

[11] Characterization and coagulation of a polyaluminum chloride (PAC)

coagulant with high Al13 content

[12] Separation of Al13 from polyaluminum chloride by sulfate precipitation

and nitrate metathesis

Internet

Địa Chỉ Các Trang Web

[13] http://hoabinhxanh.vn/cong-nghe-xu-lv-nuoc-thai-san-xuat-giav-va-bot-

giay/

[14] http://nguventhuv.vn/xu-lv-nuoc-thai-nganh-san-xuat-giav.html

[15] https://hethongxulvnuocthaimivitech.wordpress.com/2014/08/05/co-che-

cua-qua-trinh-keo-tu/

[16] http://locnuocsaoviet.com/qua-trinh-keo-tu-tao-bong-trong-xu-lv-nuoc.html

[17] http://congtvmoitmongminhviet.blogspot.com/2015/03/nhung-veu-to-anh-

huong-en-qua-trinh-keo.html

[18] http://ecoclean.com.vn/vn/giai-thich-phuong-phap-keo-tu-chi-tiet-nhu-1-

bai-luan-van-rp21-news12-32.html

[19] http://www.tailieumoitruong.org/2016/05/co-che--va-tinh-chat-cua-qua-

trinh-keo-tu-tao-bong.html

[20] http://www.zbook.vn/ebook/nghien-cuu-cac-veu-to-anh-huong-den-qua-

trinh-xu-lv-nuoc-thai-nhuom-bang-khoang-diatomit-va-phen-nhom-36034/

[21] http://congnghexulvnuoc.net.vn/tai-lieu-kv-thuat/qua-trinh-keo-tu-trong-xu-

lv-nuoc-thai/

[22] hoachatisc.com/news/301/tong-quan-cong-nghiep-hoa-chat-viet-nam

[23] http://www.vinachem.com.vn/gioi-thieu/lich-su-phat-trien-

vnc/lich su phat trien cua nganh hoa chat viet nam.html

[24] http://sieuthidungmoi.com.vn/Tin-tuc/Cong-nghiep-hoa-chat-the-gioi.aspx

[25] www.wooricbv.com/FileShow.ashx? ContentID= 1922

PHỤ LỤC

> Một số hình ảnh của thực tế của quá trình thí nghiệm

• Tại phòng Nghiên Cứu Khoa Học , Viện Kĩ Thuật Kinh Tế Biển,

Trường Đại Học Bà Rịa Vũng Tàu

r

Hình 1. Vệ sinh nhăm loại bỏ cặn và tạp chât

Hình 2. Nung lon nhôm ở 90ƠoC

r

Hình 3. Lăp ráp hệ thông điều chế AlCl3

~

r

Hình 4. Cân mâu nhôm chuân bị cho giau đoạn điều chế

Hình 5. Pha 250ml dung dịch HCl 18%

Hình 5. Dung dịch AlCl3

Hình 6. Phản ứng giữa NaOH và AlCl3

Hình 7. Phản ứng giữa NaOH và AlCl3 sau 24 tiếng

Hình 8. Nguồn nước thải tại nhà máy

Hình 9. Nước thải trước và sau xử lý

r

Hình 11. Một so hình ảnh câu trúc siêu hiển vi

Hính 12. Mẫu đo XRF của chất rắn PAC kiểm định

từ ‘‘ CHI CỤC KIỂM ĐỊNH HẢI QUAN IV’ ’

Anh. Nguyên Trong

to me [-

Ị A Vietnamese - > English-

Translate message

Em xem bên dưới n h ẽ .

Trân trọng.

2Ơ

Saigon

Nguyền Trong Anh (Mr.) TBPMÔi Ti trang -XLNT My Xuan A Industrial Zone, Tan Thanh District Ba Ria-Vimg Tau Prtmnce I d : [06+] 3 099 3 3 0 - E x t : 32C Hob]!0 9 1 0 5 0 9 8 0 2 Fax: [0 6 4 ] 3 s e e 3 3 7 Email BntmtjSs sdsoiiEaiaer.cc 111 Web mvwsaigon pan e r.com

ìper

VĨJTỘÍ Vtệ ỉ Nam mãi xanh

From: dung nguyên rmsiltoidunaxlntĩLipsnen.ĨLinisil com] Sent: Friday, April 14, 2017 2:44 PM To: Anh, Nguyen Trong Subject: kêt quá 5V thực tập

Em gừi anh

hề gom ip (đầu vảo DAF): máu 468. nhiet độ 39, ph 6.7, cod: 5073, BOD: 3572 daf 2 (đầu ra DAF}: mau 364, nhiệt độ 39. cod 3932, Ph 6.6. BÓDr 2627

Hình 13. Kết quả xét nghiệm mẫu nước ban đầu từ Bộ Phận Xử Lý Môi Trường cung cấp nước thải Giấy

Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu điều chế chất keo tụ PAC (polyaluminium chloride) ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy

Chủ đề:

Báo cáo thực tập kỹ thuật công nghệ

Báo cáo thực tập kỹ thuật hóa học

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 5 năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT - KINH TẾ BIỂN

ĐỘC LẬP - T ự DO - HẠNH PHÚC

Họ và tên sinh viên:

HOÀNG ANH VŨ

1. Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHẤT KEO TỤ PAC (POLYALUMINIUM CHLORIDE) ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP GIẤY.

2. Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN QUANG THÁI

3. Ngày giao đề tài : 06/02/2017

4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 30/06/2017

SINH VIÊN THỰC HIỆN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG BỘ MÔN

TRƯỞNG KHOA

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

Hình 1.1. Hình ảnh công ty giấy Việt Trì

Hình 1.2. Hình ảnh về một sốt loại cây lấy g ỗ

Hình 1.3. Hình ảnh nguyên liệu từ giấy loại

Hình 1.4. Hình ảnh về các sản phâm từ giây

Hình 1.5. Hình ảnh về nước thải sinh hoạt

Hình 1.6. Hình ảnh về nước thải công nghiệp

Hình 1.7. Hình ảnh về nước thấm qua

Hình 1.8. Hình ảnh về nước thải dô thị

Hình 1.9. Hình ảnh về nước thải Giấy

Bảng 1.1. Giá trị các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho

phép

Bảng 1.2. Các loại hạt có mặt trong môi trường nước

_ Bảng 1.3. Các sản phâm keo tụ mới

Bảng 2.1. Bảng hóa chất cần dùng

Bảng 2.2. Bảng dụng cụ và thiết bị cần dùng

Hình 2.1. Lắp ráp hệ thống điều chế AlCl3

Hình 2.2. Mẫu nhôm đã được nung ở 90Ơ°C

Hình 2.3. Dung dịch AlCl3 sau khi điều chế

Hình 2.4. Phản ứng xảy ra giữa NaOH và AlCl3

r

r

r

r

~

r

r

-?

r

r

ĩ

r

r

**

r

Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của vật liệu PAC điều chế từ nhôm p h ế liệu

r

\

Bàng 3.4. Bảng kêt quả xác định nông độ dung dịch AlCl3

r

r

468

468

468

468

468 91.02

87

Độ màu ban đầu

86.75

Độ màu đã xử lý

85.0

^ ^ H iệ u suất xử lý

42

58

62

70

44

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0

92 91 98 89 88 87 86 8 1 84 83 82

2

4