Khoá luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

===o0o===

LÊ THỊ THU

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NITƠ

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC SẮT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

NNNgười hướng dẫn khoa học

TS. LÊ THANH SƠN

HÀ NỘI - 2017

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hóa học

trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu

trong suốt thời gian học tập tại trường.

Em xin gửi lời cám ơn đến thầy giáo TS. Lê Thanh Sơn, người đã trực tiếp

hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này kịp tiến độ. Trong thời gian làm việc với

thầy, em không những tiếp thu được thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập

được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả.

Xin cảm ơn các anh chị trong Phòng Công nghệ Hoá lý Môi trường thuộc

Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam -

số 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình

thực tập tốt nghiệp vừa qua để sẵn sàng mọi kiến thức hoàn thành khóa luận tốt

nghiệp này.

Cuối cùng em xin được bày tỏ lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đặc biệt là

những người bạn làm nghiên cứu cùng trong thời gian này, đã cùng nhau trao đổi

kiến thức và giúp đỡ lẫn nhau trong suốt thời gian thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2017

Sinh viên

Lê Thị Thu

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

BCL Bãi chôn lấp

BOD5 Nhu cầu oxy sinh học

COD Nhu cầu oxy hóa hóa học

EDTANa Dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat

Hb Hemoglobin

MetHb Methehemoglobin

RO Thẩm thấu ngược

SS Chất rắn lơ lửng

TDS Tổng chất rắn hòa tan

TKN Tổng Nitơ

TOC Tổng Cacbon

TSS Tổng chất rắn lơ lửng

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn ......................................... 5

Bảng 1.2. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới ............................ 6

Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam.......... 8

Bảng 1.4. Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải ............................................. 20

Bảng 2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩncó nồng độ khác

nhau .......................................................................................................... 36

Bảng 2.2. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn có nồng độ khác

nhau .......................................................................................................... 40

Bảng 2.3. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn có nồng độ khác

nhau .......................................................................................................... 44

- của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa ở các

Bảng 3.1. Nồng độ NO3

mức cường độ dòng điện và thời gian khác nhau (mg/l) ............................ 47

+ của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.2. Nồng độ NH4

sắt ở các mức cường độ dòng điện khác nhau (mg/l) ................................. 49

- cuả nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.3. Nồng độ NO3

sắt ở các mức pH khác nhau (mg/l) ........................................................... 51

+ của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.4. Nồng độ NH4

sắt ở các mức pH khác nhau (mg/l) ........................................................... 53

- của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.5. Nồng độ NO3

sắt ở các khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l) ...................................... 55

+ của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.6. Nồng độ NH4

sắt ở các khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l) ..................................... 57

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Chu trình Nitơ trong tự nhiên ..................................................................... 14

Hình 1.2. Sơ đồ phương pháp điện hoá học ............................................................... 23

Hình 1.3. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ............................................... 24

Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa. ............................................................... 30

Hình 2.2. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa phòng thí nghiệm ......................... 30

Hình 2.3.a) Nguồn điện một chiều (DC REULATED POWER SUPPLY -

QJ3020S -0~30V/20A)b) Máy khuấy từ gia nhiệt ....................................... 31

Hình 2.4.a) Dạng điện cực sắt b) Kẹp điện cực .......................................................... 32

Hình 2.5. Mẫu nước rỉ rác được lấy trong quá trình điện phân ................................... 33

Hình 2.6. Đường chuẩn Nitrit đo ở bước sóng 540nm................................................ 36

Hình 2.7. Thí nghiệm đun cách thủy mẫu .................................................................. 39

Hình 2.8. Mẫu được chuyển sang bình định mức 25 ml ............................................. 39

Hình 2.9. Hình ảnh cuvet và máy đo quang UV-Vis .................................................. 40

Hình 2.10. Đường chuẩn Nitrat đo ở bước sóng 415nm ............................................. 41

Hình 2.11. Mẫu để sau 60 phút .................................................................................. 43

Hình 2.12. Đường chuẩn Amoni đo ở bước sóng 672nm ........................................... 44

Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý

- bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ...................................... 48

NO3

Hình 3.2. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý

+ bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ...................................... 50

NH4

- trong nước rỉ rác. .................. 52

Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý NO3

Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng

công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt. ...................................................... 54

- trong

Hình 3.5. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NO3

nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ............................. 55

+ trong

Hình 3.6. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NH4

nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt ............................. 57

MỤC LỤC

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

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3

1.1 Tổng quan về nước rỉ rác. ............................................................................... 3

1.1.1. Khái niệm ............................................................................................... 3

1.1.2. Nguồn gốc phát sinh ................................................................................ 3

1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác......................................................... 4

1.1.4. Tác hại của nước rỉ rác ............................................................................ 9

1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác. ....................................................... 10

1.1.6. Các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước. ......... 11

1.2. Tổng quan về sự ô nhiễm Nitơ trong nước rỉ rác .......................................... 14

1.2.1. Trạng thái của Nitơ trong nước thải ....................................................... 14

1.2.2. Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm Nitơ trong môi trường nước. ............. 17

1.2.3. Tác hại của Nitơ trong nước thải ........................................................... 18

1.2.4. Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải ......................................... 20

1.3. Tổng quan về công nghệ keo tụ điện hóa ..................................................... 22

1.3.1. Giới thiệu về phương pháp keo tụ điện hóa ........................................... 22

1.3.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể keo tụ điện hóa ....................... 24

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa .25

1.3.4. Ưu điểm của quá trình keo tụ điện hóa. ................................................. 26

1.3.5. Ứng dụng keo tụ điện hóa trong xử lý môi trường. ............................... 27

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................... 29

2.1. Đối tượng nghiên cứu và mục đích nghiên cứu ............................................ 29

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................ 29

2.1.2. Mô hình thiết bị ..................................................................................... 29

2.1.3. Mục đích nghiên cứu ............................................................................. 33

2.2. Các nội dung nghiên cứu ............................................................................. 33

2.2.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian ................................... 33

2.2.2. Ảnh hưởng của pH ................................................................................ 34

2.2.3. Ảnh hưởng của khoảng giữa hai điện cực. ............................................. 34

2.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nitơ trong mẫu thu được sau khi xử lý bằng

công nghệ keo tụ điện hóa. ................................................................................. 34

2.3.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu ........................................................... 34

2.3.2. Phương pháp phân tích. ......................................................................... 34

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 45

3.1. Kết quả quá trình điện phân ......................................................................... 45

3.2. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa đối

với chỉ tiêu Nitơ ................................................................................................. 46

3.2.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý quá

trình keo tụ điện .............................................................................................. 46

3.2.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Nitơ ......................... 51

3.2.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử lý Nitơ ............. 54

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 60

PHỤ LỤC.............................................................................................................. 63

MỞ ĐẦU

 Tính cấp thiết của đề tài.

Xã hội ngày càng phát triển đồng nghĩa với việc có nhiều vấn đề đặt ra cần

được giải quyết, trong đó có vấn đề rác thải.

Vấn đề rác thải hiện nay đang là một nguy cơ nghiêm trọng đối với con người,

không có một quốc gia nào tránh khỏi việc đối mặt với nguy cơ này, nhất là các

nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam. Cùng với tốc độ tăng trưởng nhanh thì

lượng rác thải ngày càng lớn, mức độ ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng dẫn đến

lượng nước rỉ rác ngày càng nhiều. Nhìn chung, nước rỉ rác chứa các chất hữu cơ

hòa tan và các ion vô cơ với hàm lượng cao khó xử lý [20]. Nếu nước rỉ rác phát

thải trực tiếp vào môi trường mà không được kiểm soát có thể gây ô nhiễm môi

trường. Tính chất nước rỉ rác không những thay đổi theo loại mà còn thay đổi theo

tuổi bãi chôn lấp và theo mùa trong năm.Do đó, việc xử lý tình trạng ô nhiễm do

nước rỉ rác là mối quan tâm lo ngại hàng đầu trong công tác bảo vệ môi trường.

Ở Việt Nam, hầu hết các tỉnh thành đều thực hiện công tác thu gom và chôn

lấp chất thải sinh hoạt.Tuy nhiên, chất thải rắn ở nhiều khu vực vẫn chưa được

phân loại, chôn lấp chưa thực sự tuân thủ các kỹ thuật chôn lấp hợp vệ sinh.Thành

phần chất thải rắn được chôn lấp rất đa dạng, chứa cả các chất hữu cơ khó phân

hủy sinh học và độc hại. Trên địa bàn cả nước chỉ có 17/91 bãi chôn lấp hợp vệ

sinh. Vì thế, vấn đề xử lý nước rỉ rác là bài toán khó giải quyết ở nhiều khu vực.

Hệ thống xử lý nước rỉ rác ở nhiều bãi chôn lấp mặc dù đã đi vào hoạt động nhưng

chưa thực sự đem lại hiệu quả mong muốn,bộc lộ nhiều nhược điểm như chất

lượng nước sau xử lý thường không đạt tiêu chuẩn xả thải, đặc biệt là hai chỉ tiêu

COD và N (QCVN 25:2009/BTNMT, cột B), hoặc xử lý được nhưng tiêu tốn hóa

chất, giá thành xử lý rất cao, khó kiểm soát và công suất xử lý không đạt thiết kế.

Vấn đề đặt ra ở đây là phải tìm ra công nghệ thích hợp để có thể xử lý hết lượng

nước rỉ rác đang tồn đọng, cải tạo lại các hệ thống xử lý nước rỉ rác hiện hữu và

công nghệ tham khảo điển hình đối với xử lý nước rỉ rác của các bãi chôn lấp mới

trong tương lai.Vì vậy, cần nhanh chóng tiến hành nghiên cứu công nghệ xử lý

nước rỉ rác đạt tiêu chuẩn xả thải giảm thiểu sự ảnh hưởng đối với sức khỏe và

môi trường xung quanh.

Vấn đề Nitơ là vấn đề khó trong việc xử lý nước rỉ rác, hơn thế nữa nếu để lâu

dài chúng có thể dẫn đến các hợp thành phần hữu cơ cao phân tử chứa halogen là

những chất độc nếu rơi vào nguồn nước và đất. Trên thực tế có nhiều nghiên cứu về

xử lý nước rỉ rác, trong đó có phương pháp keo tụ điện hóa - phương pháp hiệu quả,

tiết kiệm chi phí, thân thiện với môi trường. Xuất phát từ những lý do trên, chúng

tôi tiến hành "Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa" trong

khóa luận tốt nghiệp này. Sau khi đã phân bổ công việc rõ ràng thì tôi chịu trách

nhiệm đề tài “Nghiên cứu xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ

điện hóa điện cực sắt”.

 Mục đích của đề tài.

Trên cơ sở thực tế hiện trạng nước rỉ rác, thu thập số liệu, thực hiện quá trình

xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp điện hóa; trước tình hình môi trường bị ô nhiễm

gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, môi trường sống sinh vật. Do đó, mục tiêu

của đề tài này là tìm điều kiện tối ưu để đạt hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng phương

pháp keo tụ điện hóa đạt hiệu suất cao nhất.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nước rỉ rác

1.1.1. Khái niệm

Nước rỉ rác là sản phẩm của quá trình phân hủy chất thải bởi quá trình hóa, lý

và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Nước rỉ rác chứa nhiều chất ô nhiễm

hòa tan từ quá trình phân hủy rác và lắng xuống đáy ô chôn lấp. Thành phần hóa

học của nước rỉ rác cũng rất khác nhau và phụ thuộc vào thành phần rác đem chôn

cũng như thời gian chôn lấp.

1.1.2. Nguồn gốc phát sinh

Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp. Lượng nước rỉ rác

được hình thành trong bãi chôn lấp chủ yếu do các quá trình:

- Nước thoát ra từ chất thải rắn: chất thải luôn chứa một lượng nước nhất định.

Trong quá trình đầm nén nước tách ra khỏi chất thải và gia nhập vào nước rỉ rác.

- Nước sẵn có và tự hình thành khi phân hủy rác hữu cơ trong bãi chôn lấp.

- Mực nước ngầm có thể dâng lên vào các ô chôn rác.

- Nước có thể rỉ vào qua các cạnh (vách) của ô rác.

- Nước từ các khu vực khác chảy qua có thể thấm xuống các ô chôn rác.

- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác trước khi được phủ đất và

trước khi ô rác đóng lại.

- Nước mưa rơi xuống khu vực bãi chôn lấp rác sau khi ô rác đầy (ô rác được

đóng lại)

Tuy nhiên, nước rỉ rác tại các bãi rác được hình thành do hai nguồn chính là

độ ẩm của rác và quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ tạo ra sản phẩm

là nước và trở thành nước rác.

Đối với bãi chôn lấp hợp vệ sinh thì nước rỉ rác thường ít hơn vì đã loại bỏ

được lượng nước ngầm thấm qua đáy. Như vậy lượng nước rỉ rác phát sinh ra phụ

thuộc vào:

- Điều kiện tự nhiên khu vực chôn lấp (lượng mưa, bốc hơi, nước ngầm...)

- Độ ẩm của chất thải chôn lấp.

- Kỹ thuật xử lý đáy bãi chôn lấp và hệ thống kiểm soát nước mặt.

Ngoài ra, tốc độ phát sinh nước rỉ rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt

động khác nhau của bãi rác.

1.1.3. Thành phần và tính chất nước rỉ rác

Nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp có thành phần phức tạp, thay đổi rất nhiều phụ

thuộc vào tuổi bãi chôn lấp, loại rác, khí hậu. Mặt khác độ dày, độ nén và lớp

nguyên liệu phủ trên cùng cũng tác động lên thành phần nước rác...Nó có khả năng

gây ô nhiễm cao. Song nước rỉ rác gồm 2 thành phần chính:

Các chất hữu cơ: Chất có phân tử lượng lớn (axit humic, axit fulvic,...), các

hợp chất hữu cơ (photpho hữu cơ, 1,4-dioxan,...)

Các chất vô cơ: Các hợp chất của Nitơ, photpho, lưu huỳnh.

Thành phần và tính chất nước rỉ rác còn phụ thuộc vào các phản ứng lý, hóa,

sinh xảy ra trong bãi chôn lấp. Các quá trình sinh hóa xảy ra trong bãi chôn lấp chủ

yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ từ chất thải rắn làm

nguồn dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng.

1.1.3.1. Thành phần của nước rỉ rác trên thế giới

Hàm lượng chất ô nhiễm trong nước rỉ rác của bãi chôn lấp chất thải rắn mới

chôn lấp cao hơn rất nhiều so với bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm. Bởi vì trong

bãi chôn lấp lâu năm, chất thải rắn đã được ổn định do các phản ứng sinh hóa diễn

ra trong thời gian dài, các chất hữu cơ đã được phân hủy hầu như hoàn toàn, các

chất vô cơ đã bị cuốn trôi đi. Trong bãi chôn lấp mới, thông thường pH thấp, các

thành phần như BOD5, COD, chất dinh dưỡng, kim loại nặng, TDS có hàm lượng

rất cao. Khi các quá trình sinh học trong bãi chôn lấp đã chuyển sang giai đoạn

metan hóa thì pH tăng lên (6,8 - 8,0), đồng thời BOD5, COD, TDS và nồng độ các

chất dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) thấp hơn. Hàm lượng kim loại nặng giảm vì pH

tăng thì hầu hết các kim loại ở trạng thái kém hòa tan [2].

Khả năng phân hủy của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian. Khả năng phân hủy

sinh học có thể xét thông qua tỉ lệ BOD5/COD. Khi mới chôn lấp tỉ lệ này thường

trên 0,5. Khi tỉ lệ BOD5/COD trong khoảng 0,4 - 0,6 hoặc lớn hơn thì chất hữu cơ

trong nước rác dễ phân hủy sinh học. Trong các bãi chôn lấp chất thải rắn lâu năm,

tỉ lệ BOD5/COD rất thấp, khoảng 0,005 - 0,2. Khi đó nước rỉ rác chứa nhiều axit

humic và axit fulvic khó phân hủy sinh học [2, 13]. Chất lươṇg nước rỉ rác có sự

thay đổi lớn và liên quan trực tiếp đến sự thay đổi lượng mưa, thành phần chất thải

rắn, tuổi bãi chôn lấp và mùa. Các chất ô nhiễm chính trong nước rỉ rác là các hợp

chất hữu cơ và amoni. Mối quan hê ̣giữa nồng đô ̣ các chất trong nước rỉ rác và tuổi

bãi chôn lấp được thể hiện ở bảng 1.1.

Bảng 1.1. Đặc điểm nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn

Tuổi bãi chôn lấp

Trung bình (5-10

Mới (0-5 năm)

Cũ (>10 năm)

năm)

Thông số Đơn vị

BCL

Tatyana

Bajinder

Tatyana

Bajinder

Tatyana

Bajinder

< 6,5

6,5

6,5-7,5

> 7,5

3.000-

4.000-

COD

mg/l

>20.000 >10.000

< 5.000

< 4.000

5.000

10.000

>0,3

0,1 -0,3

0,1-0,3

<0,1

BOD5/COD

Axit béo dễ

%TOC

70-90

20-30

5-30

bay hơi

Hợp chất

humic và

%TOC

>60

Chủ yếu

fulvic

100-

Tổng Nitơ

mg/l

2.000

Thấp đến

Tổng kim

mg/l

Thấp

trung bình

loại

Khả năng

Trung

Chủ yếu

Thấp

phân hủy

bình

sinh học

Ghi chú: (-) : không đánh giá

Nguồn: [13],[22]

Như vậy, thành phần nước rỉ rác khác nhau theo tuổi bãi chôn lấp. Các bãi

chôn lấp có tuổi càng trẻ (COD >10.000 mg/l), chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ

phân huỷ sinh hoc̣, pH thấp hơn 6,5. Tuổi bãi chôn lấp càng cao thì pH càng tăng và

nồng đô ̣các chất ô nhiêm̃ càng giảm nhưng lại khó phân huỷ sinh học vì chứa chủ

yếu các hơp̣ chất hữu cơ bền vững. Các yếu tố môi trường và cơ chế vận hành bãi

chôn lấp có ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận

hành quyết định tính chất nước rỉ rác như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các

chất hữu cơ khó phân hủy sinh học nhiều hay ít.

Bảng 1.1. Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia trên thế giới

Columbia Cannada Đức

Pereira Clover Bar Thành Phần Đơn Vị BCL CTR (5 năm vận (Vận hành từ đô thị hành) năm 1975)

7,2 - 8,3 8,3 pH - -

mgO2/l 4.350 -65.000 1.090 COD 2.500

mgO2/l 1.560- 48.000 BOD 230 39

200- 3.800 NH4 1.100 455

- TKN 920 -

Chất rắn tổng cộng mg/l 7.990 - 89.100 - -

Chất rắn lơ lửng mg/l 190- 27.800 - -

Tổng chất rắn hoà mg /l 7.800-61.300 - - tan

Tổngphosphat(PO4) mg/l 2 - 35 - -

Độ kiềm tổng mgCaCO3/l 3.050 - 8.540 4.030 -

Ca mg/l 200 - -

Mg mg/l 150 - -

Na mg/l 1.150 - -

Nguồn :[15]

1.1.3.2. Thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam

Việt Nam vẫn chưa áp dụng biện pháp phân loại rác tại nguồn nên thành phần

của nước rỉ rác rất phức tạp. Nước rỉ rác không chỉ chứa các chất hữu cơ mà còn

chứa các chất vô cơ hoà tan, kim loaị nặng, các chất hữu cơ độc hại. Vì vậy, vấn đề

vướng mắc hiện nay mà hầu hết các bãi chôn lấp ở Việt Nam gặp phải nhưng chưa

có phương hướng giải quyết tối ưu đó là vấn đề xử lý nước rỉ rác.

Các thành phần nước rỉ rác có thể biến động rất lớn, tùy thuộc vào tuổi,chiều

sâu bãi chôn lấp, thời gian lấy mẫu - mùa mưa hay mùa khô, thành phần, các quá

trình thẩm thấu, tràn, bay hơi và các xu hướng khác. Vì vậy, việc khảo sát các đặc

trưng của nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp suốt một thời gian dài, ngay từ khi mới đi

vào hoạt động, có thể cung cấp những thông tin quan trọng làm cơ sở để chọn lựa

công nghệ xử lý phù hợp. Ngoài ra, thiết kế và thực tế vận hành của các bãi chôn

lấp cũng có những ảnh hưởng quan trọng đến đặc trưng nước rỉ rác.

Kết quả phân tích nước rỉ rác được tổng hợp qua bảng 1.3, pH trong khoảng

6,5 - 8,5. Giá trị COD tại ô chôn lấp cao: 327 - 22.783 mg/l. Nồng đô ̣Nitơ dao động

lớn 62 - 2.427 mg/l. Có thể thấy đặc trưng nhất của nước rỉ rác là hàm lượng TDS,

BOD5, COD, tổng nitơ cao và dao động rất lớn theo thời gian. Như vậy, các đặc

trưng hóa lý nước rỉ rác được phân chia thành hai loại: nước rỉ rác mới (2 - 3 năm

sau khi bãi chôn lấp đi vào hoạt động) và nước rỉ rác cũ (từ năm thứ 4 - 5 trở đi), có

thể nhận thấy nước rỉ rác mới cũng chia thành hai loại khác nhau: trong giai đoạn 3

- 6 tháng đầu, nước rỉ rác mới mang tính axít, với nồng độ COD, BOD, các kim loại

+ tương đối thấp. Giai đoạn tiếp theo, nồng

nặng đều từ cao đến rất cao, pH và NH4

+ bắt đầu tăng, nhưng COD và BOD

độ các ion tự do giảm nhiều, pH trung tính, NH4

vẫn còn rất cao.

Nhìn chung, nước rỉ rác ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cũng có thành phần

chất hữu cơ dao động trong khoảng lớn, COD từ vài trăm đến trên mười nghìn mg/l.

Tỉ lệ BOD5/COD ở một số bãi chôn lấp ở nước ta cao hơn một số bãi chôn lấp thế

giới. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được trình bày ở bảng 1.4 rất cao. Ở nhiều nước

trên thế giới, nhiều bãi chôn lấp đã áp dụng việc phân loại rác tại nguồn và áp dụng

các công nghệ thu hồi, tái chế chất thải rắn nên thành phần và tính chất nước rỉ rác ít

phức tạp hơn các bãi chôn lấp ở Việt Nam. Hầu hết chất thải rắn ở nước ta không

được phân loại. Vì thế, thành phần nước rỉ rác ở Việt Nam không những thay đổi theo

thời gian mà còn phức tạp hơn so với một số nước khác. Thành phần nước rỉ rác ở

nước ta cao và phức tạp cũng do ảnh hưởng của việc vận hành bãi chôn lấp chưa đảm

bảo một bãi chôn lấp hợp vệ sinh và điều kiện khí hậu ẩm ướt, mưa nhiều.

Bảng 1.3. Đặc trưng thành phần nước rỉ rác ở một số thành phố của Việt Nam

BCL

BCL Gò Cát

BCL Tràng

BCL

BCL Thủy

Đơn

Thông số

Nam Sơn

(Hồ Chí

Cát (Hải

Xuân Sơn

Phương (Huế)

vị

(Hà Nội)

Minh)

Phòng)

(Hà Nội)

6,81-7,98

7,4-7,6

7,7-8,5

6,5-8,22

7,7

mg/l 6,913-19,875

4,47-9,24

TDS

mg/l

120-2.240

700-2.020

42-84

21-78

TSS

986

mg/l 1.020-22.783 13.655-16.814

623-2.442

327-1001

COD

3.540

mg/l

495-12.302

6.272-9.200

148-398

120-465

2.150

BOD5

0,485-0,540

0,459-0,547

0,234-0,163

0,370-0,465

0,670

BOD5/COD

mg/l

423-2.253

1.821-2.427

179-507

Tổng N

1.680-2.887

184-543

mg/l

17,2

N-NH4

0-6,2

mg/l

12,5

N-NO3

mg/l

6,51-24,80

10,3-19,8

3,92-8,562

Tổng P

4,31

Độ

cứng

mg/l

1.419-4.874

CaCO3

mg/l

Cl-

518-1.199

mg/l

0,001-0,003

0,047-0,086

0,2

mg/l

0,050-0,086

0,34

mg/l

0,010-0,025

0,14

mg/l 0,0001-0,0009

0,0001

Tuổi BCL

năm

Nguồn trích dẫn

[2]

[10]

[6]

[7]

1.1.4. Tác hại của nước rỉ rác

Nước rỉ rác chứa một lượng lớn chất hữu cơ, chất lơ lửng, một số kim loại

nặng, độ màu lớn, mùi khó chịu, khi thải ra môi trường gây ảnh hưởng nghiêm

trọng tới môi trường nước mặt, nước ngầm, ảnh hưởng tới sức khỏe của con người,

ô nhiễm môi trường đất.

- Hàm lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ trong môi trường nước sẽ tác động

mạnh làm cạn kiệt lượng oxi trong nước gây hại đến các loại thủy sinh, cũng như

các loại động vật trong nước.

- Các kim loại nặng nêú tồn tại trong nước sẽ tiêu diệt các loài thủy sinh, hoặc

tác động tích lũy vào cơ thể chúng theo chuỗi thức ăn.

- Chất lơ lửng cũng là tác nhân gây ảnh hưởng tiêu cực đến tài nguyên thủy

sinh đồng thời gây tác hại về mặt cảm quan do làm tăng độ đục nguồn nước và gây

bồi lắng nguồn nước tiếp nhận. Đối với các nguồn nước ngầm, quá trình ngấm của

nước rò rỉ từ bãi rác có khả năng làm tăng hàm lượng các chất dinh dưỡng trong

nước ngầm như: NH4, NO3, NO2... có độc tính cao đối với con người và động vật sử

dụng nước đó.

Khi các chất lạ xuất hiện trong môi trường nước đến một giới hạn nhất định sẽ

là tác nhân gây bệnh tật cho con người. Nó tác động trực tiếp đến sức khỏe con

người thông qua quá trình sinh hoạt, sử dụng nguồn nước bị ô nhiễm các chất độc

hại khi sử dụng các loại thức ăn được chế biến từ các loại sinh vật bị nhiễm độc do

ô nhiễm nước.Chính sự tồn tại của các chất độc hại đó trong cơ thể sẽ làm rối loạn

các quá trình sinh - hóa - lý diễn ra bên trong cơ thể và từ đó dẫn đến nhiều loại

bệnh tật: ung thư, kiết lị, dịch tả, bệnh ngoài da...qua chuôi thức ăn và quá trình tích

tụ sinh học.

Nước rỉ rác khi thấm qua những lớp đất bề mặt, lưu giữ trong đất làm cho sự

tăng trưởng và quá trình hoạt động của vi khuẩn trong đất kém đi, làm thuyên giảm

quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất dinh dưỡng cho cây trồng, trực tiếp

làm giảm năng suất canh tác và gián tiếp làm đất bị thoái hóa, bạc màu.Ngoài ra còn

gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, từ đó làm ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng và

phát triển của các loài thực, động vật.

Do đó, khi nguồn nước bị ô nhiễm ở mức độ nặng hay nhẹ đều gây ảnh hưởng

xấu đến giới tự nhiên, hệ sinh thái, động - thực vật thủy sinh.

1.1.5. Các phương pháp xử lý nước rỉ rác

Nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác:

Trong điều kiện ở Việt Nam, việc lựa chọn công nghệ xử lý nước rỉ rác phải

theo nguyên tắc:

- Công nghệ xử lý phải đảm bảo chất lượng nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn

vào nguồn. Nước sau khi xử lý có thể xả vào sông hoặc hồ gần nhất, ngoài ra có thể

dùng cho trồng trọt.

- Công nghệ xử lý phải đảm bảo mức độ an toàn trong trường hợp có sự thay

đổi lớn về lượng mưa, nồng độ nước rỉ rác trong mùa mưa và mùa khô.

- Công nghệ xử lý phải đơn giản, dễ vận hành, có tính ổn định cao, chi phí và

vốn đầu tư phải phù hợp.

- Công nghệ xử lý phải phù hợp với điều kiện Việt Nam, nhưng phải mang

tính hiện đại và có khả năng sử dụng trong thời gian dài.

- Công nghệ xử lý dựa vào: Lưu lượng và thành phần nước rác; tiêu chuẩn thải

nước rác sau khi xử lý vào nguồn; điều kiện thực tế về quy hoạch, xây dựng và vận

hành của BCL; điều kiện về địa chất công trình và địa chất thuỷ văn; điều kiện về

kỹ thuật (xây dựng, lắp ráp và vận hành); khả năng vốn đầu tư.

- Công nghệ xử lý phải có khả năng thay đổi dễ dàng khi áp dụng các quy

trình xử lý mới đem lại hiệu quả cao.

- Công nghệ xử lý mới có khả năng tái sử dụng nguồn chất thải (năng lượng,

phân bón...)

Hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý nước thải đang được ứng dụng trong

thực tiễn. Nhưng 2 phương pháp xử lý cơ bản được áp dụng trong xử lý nước rỉ rác

là phương pháp hóa lý và phương pháp sinh học.

- Phương pháp hóa lý: keo tụ, hấp phụ, trao đổi ion, oxy hóa, kết tủa và

phương pháp màng lọc, lắng.

- Phương pháp sinh học: xử lý vi sinh yếm khí, hiếu khí, thiếu khí và tổ hợp

của chúng.

Với biện pháp xử lý mang tính sinh vật học thì phương pháp sinh học có các

công đoạn thay đổi như phương pháp bùn hoạt tính, thông khí tiếp xúc, tháp lọc

sinh học, xử lý bằng phương pháp kỵ khí, đặc biệt gần đây chuyển sang công đoạn

loại bỏ Nitơ. Tuy nhiên nước rỉ rác có nồng độ cao và hàm lượng độc nhiều, do phải

duy trì sức chứa nên tiêu tốn đất xử lý với quy mô lớn và sau khoảng thời gian nhất

định có nhược điểm là chức năng của phần xử lý tính kỵ khí giảm.

Phương pháp xử lý mang tính vật lý hóa học với các phương pháp như: keo tụ,

ozon hóa lọc cát, hấp phụ than hoạt tính, oxi hóa Fenton, phân ly màng. Với phương

pháp hóa học, chủ yếu thường dùng phương pháp kết tủa đông hay oxi hóa Fenton

nhưng chi phí khá tốn kém và cần chú ý vận hành. Với phương pháp vật lý, chủ yếu

là sử dụng thẩm thấu ngược (R/O: Reverse Osmosis Membrane) và cũng có hiệu

quả đáng kể, tuy nhiên cũng cần chú ý đến nhược điểm của phương pháp này trước

khi xử lý nhằm ngăn ngừa tích tụ bẩn do các chất vô cơ và hữu cơ.

Dó đó để mang lại kinh tế trong quá trình xử lý nước rỉ rác cần phải biết cách

kết hợp giữa các phương pháp xử lý mang tính sinh vật học với phương pháp mang

tính vật lý - hóa học.

1.1.6. Các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong và ngoài nước

1.1.6.1. Các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác ở nước ngoài

Nước rỉ rác gây ô nhiễm nặng nề đến môi trường sống vì nồng độ các chất ô

nhiễm có trong nước rất cao và lưu lượng đáng kể. Do đó số lượng các công trình

nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới là rất đáng kể, có thể kể ra đây một số

công trình tiêu biểu:

 Tizaoui cùng cộng sự [24] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp ozon hóa

và ozone kết hợp với hydrogen peroxide để xử lí nước rỉ rác tại Tunisia, được đặc

trưng bởi COD cao, khả năng bị phân hủy sinh học thấp và màu sắc tối. Kết quả thu

được cho thấy rằng hiệu quả ozon hóa đã gần như tăng gấp đôi khi kết hợp với

hydrogen peroxide khi nồng độ H2O2 là 2 g/L, nhưng khi nồng độ H2O2 cao hơn

2g/L lại cho hiệu quả thấp. pH có thể thay đổi không đáng kể do tác dụng của đệm

bicarbonate. Nồng độ sulphate cũng giảm nhẹ. Ngược lại, nồng độ chloride ban đầu

thì giảm, nhưng sau một thời gian thí nghiệm lại tăng lên để đạt được giá trị ban đầu

của nó. Kết quả so sánh chi phí vận hành của 2 phương pháp cho thấy các hệ thống

H2O2/O3 tại H2O2 nồng độ 2 g/L cho chi phí thấp nhất khoảng ~ 2.3 USD/kg COD

được loại bỏ.

 Hệ thống nước rỉ rác được nghiên cứu bởi Ushikoshi cùng cộng sự [26]

được lắp đặt tại Yachiyo Town ở quận Kanto, được đưa vào phục vụ vào tháng 4

năm 1999. Hệ thống nàjy được trang bị module màng thẩm thấu ngược (RO) dạng

đĩa - ống được gọi là DT - Module, đã hoạt động một cách hiệu quả trong nhiều

năm qua, nước sau xử lý đạt chất lượng cao. Mặt khác, tại Nhật Bản vấn đề dioxin

đã trở lên ngày càng nghiêm trọng, có mặt phổ biến trong các nước rỉ rác và hệ

thống DT-Module cho thấy hiệu suất rất cao trong việc loại bỏ dioxin từ nước rỉ rác.

Bằng cách áp dụng hệ thống DT-Module cùng với hệ thống lò thiêu đã tạo ra một

hệ thống xử lý nước rỉ rác hoàn chỉnh: Dioxin từ trong bùn từ các bể lắng và muối

khô trong pha đặc của hệ thống RO được tiêu hủy trong lò thiêu kết với tỷ lệ loại bỏ

dioxin bởi hệ thống DT - Module kết hợp lò thiêu kết là trên 99,9%.

 Top và cộng sự [25] đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác của một nhà máy tại

Istanbul (Thổ Nhĩ Kỳ) bằng phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với lọc màng nano.

Nồng độ trung bình của COD, Nitơ tổng (TKN) và amoni trong nước rỉ rác ban đầu

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

dòng điện hợp lý là 15,9 mA /cm2 và thời gian xử lý hợp lý là 30 phút sẽ làm giảm tối

đa COD, màu sắc và loại bỏ phốt pho, tương ứng là 45%, 60% và 91,8%.

1.1.6.2. Các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong nước.

Hiện nay công nghệ xử lý nước rỉ rác rất phong phú, đa dạng, đáp ứng nhu cầu

cầu cải thiện môi trường. Xử lý nước rác ở Việt Nam mới được quan tâm từ khoảng

thời gian không quá 10 năm trở lại đây, nên những nghiên cứu về công nghệ chưa

nhiều. Các hệ thống được xây dựng để xử lý nước rác được hình thành chủ yếu là

tính bức xúc của xã hội tại địa phương nơi có bãi chôn lấp rác.

Nhìn chung các nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trong nước chủ yếu tập trung vào

công nghệ sinh học, gần đây mới bắt đầu có những công trình nghiên cứu sử dụng

các phương pháp oxy hóa nâng cao như Fenton, Ozon. Hầu hết các nghiên cứu đều

xử lý nước rỉ rác qua nhiều giai đoạn như Keo tụ - Tạo phức - Fenton - Perozon,

fenton nhiều bậc, UV/fenton,...và hầu hết hiệu quả xử lý đều chưa cao, có thể kể ra

đây một số công trình tiêu biểu như:

 Tô Thị Hải Yến và công sự Viện Công nghệ môi trường [12] đã nghiên

cứu "Tuần hoàn nước rỉ rác và phân hủy vi sinh trong môi trường sunphat trong

nghệ chôn lấp rác thải sinh hoạt giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước rỉ

rác". Tô Thị Hải Yến và đồng nghiệp với công trình "Thúc đẩy nhanh quá trình

phân hủy vi sinh rác và nước rỉ rác bằng thay đổi chế độ vận hành và môi trường

hóa học trong bãi chôn lấp" đã cho thấy, khi chôn lấp rác thải sinh hoạt có thành

phần lignin tới 15,2% trọng lượng khô làm phát thải khí metan không có lợi về kinh

tế và môi trường. Với việc bổ sung thêm môi trường sunphat nhằm tạo điều kiện để

phân hủy thành phần hữu cơ thể rắn trong rác chuyển sang dạng lỏng trong nước rỉ

rác, vô cơ hóa thành phần chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nước rỉ rác.

Trong môi trường sunphat, hệ thống chỉ thực sự phát huy tác dụng từ ngày thứ 95

của chu trình chôn lấp rác. Ngoài ra nhóm tác giả cũng đã cho thấy rằng việc tuần

hoàn nước rỉ rác tạo khả năng oxy hóa - khử mạnh hơn cho môi trường phân hủy vi

sinh các chất hữu cơ trong rác ở thể rắn và vô cơ hóa chất hữu cơ ở thể lỏng.

 Trần Mạnh Trí [7] đã áp dụng quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs) để xử lý

nước rỉ rác đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý nước rỉ rác Gò Cát. Tác giả đã sử

dụng quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton - Perozon để xử lý nước rỉ rác sau phân

hủy sinh học kỵ khí trong bể UASB (COD 5.424 mg/L) ở hệ thống xử lý nước rỉ rác

Gò Cát. Quá trình keo tụ/Fenton được thực hiện bằng cách bổ sung polyferic

sunphat (300 mg Fe3+/L) và sau khuấy nhanh bổ sung tiếp 500 mg H2O2/L vào và

khuấy chậm 120 phút. Với quá trình xử lý này, hiệu suất xử lý COD rất cao (đạt

76%). Sau quá trình Keo tụ - Tạo phức - Fenton, nước rỉ rác tiếp tục được xử lý

bằng Perozon đã xử lý được 97% các chất hữu cơ trong nước rỉ rác.

 Trương Quý Tùng và cộng sự [10] đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác phát

sinh từ bãi chôn lấp Thủy Tiên - Thừa Thiên Huế bằng tác nhân UV/Fenton. Nước

rỉ rác có tỷ lệ BOD5/COD = 0,16 ± 0,2. Tác giả đã xử lý nước rỉ rác này bằng tác

nhân Fenton với sự hỗ trợ của đèn UV (200-275 nm, 40W) được bố trí ngập vào

trong thiết bị phản ứng để sử dung tối đa năng lượng của đèn. Kết quả cho thấy, quá

trình này có thể loại bỏ được 71% COD và 90% độ màu nước rỉ rác ở pH ~ 3, nồng

độ H2O2 là 125 mg/L, nồng độ Fe2+ là 50 mg/L, sau thời gian phản ứng là 2 giờ.

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

lệ BOD5/COD tăng từ 0,15 lên 0,46.

1.2. Tổng quan về sự ô nhiễm Nitơ trong nước rỉ rác

1.2.1. Trạng thái của Nitơ trong nước thải

Trong nước thải, các hợp chất của nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp chất hữu

cơ, amoni và các hợp chất dạng oxy hóa (Nitrit và Nitrat). Các hợp chất Nitơ là các

chất dinh dưỡng, chúng luôn vận động trong tự nhiên, chủ yếu nhờ các quá trình

sinh hóa.

Cố định Nitơ

Nitơ phân tử N2

Amôn hóa

Khử Nitrat

N- Protein thực vật N-Protein động vật

+ hoặc NH3

NH4

Nitrat hóa

+ O2

NO2 NO3 + O2

Hình 1.1. Chu trình Nitơ trong tự nhiên

Hợp chất hữu cơ chứa Nitơ là một phần cấu thành phân tử protein hoặc là

thành phần phân hủy protein như là các peptit, axit amin, urê.

+) trong nước thải

Hàm lượng amoniac (NH3) chính là lượng nitơ amoni (NH4

sinh hoạt, nước thải công nghiệp thực phẩm và một số loại nước thải khác có thể

rất cao.

Trong nước thải sinh hoạt nitơ tồn tại dưới dạng vô cơ (65%) và hữu cơ

(35%). Nguồn Nitơ chủ yếu là từ nước tiểu. Mỗi người trong một ngày xả vào hệ

thống thoát nước 1,2 lít nước tiểu, tương đương với 12g Nitơ tổng số. Trong số đó

Nitơ trong Urê (N-CO(NH2)2) là 0,7g, còn lại là các loại Nitơ khác. Ure thường

được amoni hóa theo phương trình sau:

+ Trong mạng lưới thoát nước ure bị thủy phân: CO(NH2)2+ 2H2O = (NH4)2CO3

+ Sau đó bị thối rửa ra: (NH4)2CO3 = 2NH3 + CO2 + H2O

Như vậy NH3 chính là lượng nitơ amôn trong nước thải. Trong điều kiện yếm

khí amoniac cũng có thể hình thành từ Nitrat do quá trình khử Nitrat của vi khuẩn

Denitrificans.

Lượng chất bẩn nitơ amôn (N-NH4) một người trong một ngày xả vào hệ

thống thoát nước: 7g/ng.ngày

+) trong nước bề mặt tự nhiên vùng không nhiễm được phát

 Amoni (NH4

hiện dưới dạng vết (dưới 0.05ppm). Nồng độ amoni trong nước ngầm cao hơn

nhiều. Lượng amoni trong nước thải từ khu dân cư và nước thải các nhà máy hóa

chất chế biến thực phẩm, sữa có thể lên tới 10100mg/l.

Amoni không gây độc trực tiếp cho con người nhưng sản phẩm chuyển hoá từ

amoni là nitrit và nitrat là yếu tố gây độc. Các hợp chất Nitrit và Nitrat hình thành do

quá trình oxi hoá của vi sinh vật trong quá trình xử lý, tàng trử và chuyển tải nước đến

người tiêu dùng. Vì vậy việc xử lý amoni trong nước là đối tượng rất đáng quan tâm

-) là sản phẩm trung gian của quá trình oxy hóa amoniac hoặc

 Nitrit (NO2

nitơ amoni trong điều kiện hiếu khí nhờ các loại vi khuẩn Nitrosomonas. Sau đó

nitrit hình thành tiếp tục được vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa thành nitrat.

Các quá trình nitrit và nitrat hóa diễn ra theo phản ứng bậc I:

+ NO2

km - NO3

kn NH4

Trong đó: kn, km là các hằng số tốc độ Nitrit và Nitrat hóa.

Các phương trình phản ứng Nitrit và Nitrat hóa được biểu diễn như sau:

Nitrosomonas + + 1,5O2 NO2

-+ H2O + 2H+

Nitrobacter

NH4

- + 0,5O2 NO3

NO2

+ + 2O2 NO3

- + H2O + 2H+

Phương trình tổng: VSV NH4

Qúa trình Nitrat hóa cần 4,57g oxy cho 1g nitơ amôn. Các loại vi khuẩn

Nitrosomonas và Nitrobacter là các loại vi khuẩn hiếu khí thích hợp với điều kiện

nhiệt độ từ 2030ºC.

Nitrit là hợp chất không bền, nó có thể là sản phẩm của quá trình khử Nitrat

trong điều kiện yếm khí.

Ngoài ra Nitrit còn có nguồn gốc từ nước thải quá trình công nghiệp điện hóa.

Trong trạng thái cân bằng ở môi trường nước, nồng độ Nitrit, Nitrat thường rất thấp,

nó thường nhỏ hơn 0,02 mg/L. Nếu nồng độ Amoni, giá trị pH và nhiệt độ nước quá

cao, quá trình Nitrat hóa diễn ra thuận lợi và nồng độ của nó có thể đạt đến giá trị

lớn. Trong quá trình xử lý nước, Nitrit trong nước sẽ tăng lên đột ngột.

-) là dạng hợp chất vô cơ của Nitơ có hóa trị cao nhất và có

 Nitrat (NO3

nguồn gốc chính từ nước thải sinh hoạt hoặc nước thải một số ngành công nghiệp

thực phẩm, hóa chất...chứa một lượng lớn các hợp chất Nitơ. Khi vào sông hồ,

chúng tiếp tục bị Nitrat hóa, tạo thành Nitrat.

Nitrat hóa là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hóa các chất hữu cơ

chứa Nitơ. Nitrat trong nước thải chứng tỏ sự hoàn thiện của công trình xử lý nước

thải bằng phương pháp sinh học.

Mặt khác, quá trình Nitrat hóa còn tạo nên sự tích lũy oxy trong hợp chất Nitơ

để cho các quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ tiếp theo, khi lượng oxy hòa

tan trong nước rất ít hoặc bị hết.

Khi thiếu oxy và tồn tại Nitrat hóa sẽ xảy ra quá trình ngược lại: tách oxy khỏi

Nitrat và Nitrit để sử dụng lại trong các quá trình oxy hóa các chất hữu cơ khác.

Quá trình này được thực hiện nhờ các vi khuẩn phản Nitrat hóa (vi khuẩn yếm khí

tùy tiện). Trong điều kiện không có oxy tự do mà môi trường vẫn còn chất hữu cơ

cacbon, một số loại vi khuẩn khử Nitrat hoặc Nitrit để lấy oxy cho quá trình oxy

hóa các chất hữu cơ. Qúa trình đó được gọi là khử Nitrat và được tổng hợp qua bốn

phản ứng nối tiếp sau:

- → NO(k) → N2O(k) → N2(k)

NO3

Quá trình này đòi hỏi nguồn cơ chất - chất cho điện tử, chúng có thể là chất

hữu cơ (phổ biến là các dạng cacbon hữu cơ), H2 và S. Khi có mặt đồng thời NO3

- nhận điện và bị khử về N2.

và các chất cho điện tử bị oxy hóa, đồng thời NO3

- + 4H+ + 5Chữu cơ → 5CO2 + 2N2 + 2H2O

4NO3

Trong quá trình phản nitrat hóa, 1g Nitơ sẽ giải phóng 1,71g O2 (khử Nitrit) và

2,85g O2 (khử nitrat)

1.2.2. Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm Nitơ trong môi trường nước

- Nguồn gốc tự nhiên

Do cấu tạo địa chất và lịch sử hình thành địa tầng: các hiện tượng xói mòn,

xâm thực, hiện tượng sét trong tự nhiên... xảy ra giải phóng các hợp chất của Nitơ

dẫn tới các quá trình Nitrat hóa, Nitrit hóa. Tuy nhiên, trong môi trường tự nhiên,

các hợp chất này có khả năng được đồng hóa và đưa về trạng thái cân bằng.

- Nguồn gốc nhân tạo

Sử dụng quá mức lượng phân bón hữu cơ, thuốc trừ sâu, hóa chất, thực vật đã

gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn nước hoặc do quá trình phân hủy các hợp

chất hữu cơ càng làm đẩy nhanh quá trình nhiễm Nitrat, Nitrit trong nước.

Quá trình khoan khai thác nước diễn ra phổ biến cũng là nguyên nhân gây ô

nhiễm nguồn nước ngầm do lượng nước bị khai thác lớn mà lượng nước mới chưa

kịp bổ sung dẫn tới quá trình xâm thực được đẩy mạnh, nước ngầm được bổ sung

bằng việc thấm từ nguồn nước mặt xuống. Do các hoạt động của nguồn trên đã dẫn

đến sự gia tăng nồng độ các chất nitơ trong nước bề mặt. Các chất này theo nước

mặt thấm xuyên từ trên xuống hoặc thấm qua sườn các con sông, xâm nhập vào

nước ngầm dẫn tới tình trạng tăng nồng độ hợp chất Nitơ.

1.2.3. Tác hại của Nitơ trong nước thải

1.2.3.1. Tác hại của Nitơ đối với sinh vật và sức khỏe cộng đồng

Trên bình diện sức khỏe Nitơ tồn tại trong nước thải có thể gây nên hiệu ứng

về môi trường. Sự có mặt của nitơ trong nước thải có thể gây ra nhiều ảnh hưởng

xấu đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

- Đối với sinh vật

Khi trong nước thải có chứa nhiều amoniac có thể gây độc cho cá và hệ động

vật thuỷ sinh, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Khi hàm lượng Nitơ trong

nước cao cộng thêm hàm lượng photpho có thể gây phú dưỡng nguồn tiếp nhận làm

nước có màu và mùi khó chịu, đặc biệt là lượng oxy hòa tan trong nước giảm mạnh

gây ngạt cho cá và hệ sinh vật trong hồ.

Nuôi trồng thủy sản: tôm, cá nước ngọt và các sinh vật thủy sinh khác. Khi

- cao trong thời gian dài sẽ bị cụt râu, mang bất

tôm tiếp xúc với nồng độ NO3

thường và gan tụy bị tổn thương. Cơ quan gan tụy ở tôm sản xuất enzyme tiêu hóa

và chịu trách nhiệm thúc đẩy sự hấp thu các chất dinh dưỡng. Khi bị tổn thương sự

hấp thu sẽ giảm, dẫn đến tăng trưởng tôm thấp. Nitrit không chỉ làm cá thiếu oxy vì

tạo ra MetHb mà còn tác động đến nhiều cơ quan khác bởi nhiều cơ chế khác nhau.

Ví dụ ở cá hồi thì Nitrit gây giãn mạch, bằng chứng là tăng sự rối loạn nhịp tim gây

ra cao áp huyết; hoặc nitrit chuyển sang dạng nitric oxide (NO) làm cản trở quá

trình điều hòa; làm rối loạn quá trình tiết hoocmon của tuyến nội tiết như quá trình

tổng hợp hoocmon sinh dục bị ức chế khi đó những hoocmon này bị chuyển thành

dạng ammonia hoặc urea để thải ra ngoài. Nitrit không dừng lại ở mang và máu mà

còn tích lũy trong gan, não và cơ. Lúc đầu khi lượng Nirit vào cơ thể sẽ được máu

-) ít độc hơn và quá trình chuyển hóa này cũng

(HbO2) chuyển hóa thành Nitrat (NO3

xảy ra ở gan nhằm giải độc Nitrit cho cơ thể nhưng nếu nồng độ Nitrit quá cao thì

cá có thể chết do nồng độ MetHb trong cơ thể tăng cao.

- Đối với sức khỏe cộng đồng

Khi xử lý Nitơ trong nước thải không tốt, để hợp chất Nitơ đi vào trong chuỗi

thức ăn hay trong nước cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm.

- không độc nhưng khi vào cơ thể nitrat được chuyển hóa thành

Thực ra NO3

Nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion này còn nguy hiểm hơn Nitrat đối với sức khỏe

con người. Do vậy, khi ăn uống nước có chứa Nitrit thì cơ thể sẽ hấp thu Nitrit.

Nitrit có tác dụng oxy hóa hemoglobin (huyết sắc tố) chứa trong hồng cầu, biến

hemoglobin (Hb) thành methemoglobin (MetHb) không có khả năng vận chuyển O2

và thành khí giống như hemoglobin.

Trẻ sơ sinh rất mẫn cảm với bệnh này trẻ sơ sinh không có đủ enzyme trong

máu để chuyển hóa methemoglobin trở lại thành hemoglobin. Trẻ em mắc chứng

bệnh này thường xanh xao và dễ bị đe dọa đến mạng sống, đặc biệt là trẻ dưới 6

tháng tuổi. Khi bị ngộ độc nitrit thì cơ thể sẽ không thể làm tròn chức năng hô hấp,

có các biểu hiện như khó thở, ngột ngạt. Thông thường, trẻ từ 6 tháng tuổi trở lên và

người lớn ít bị ảnh hưởng bởi methemoglobinemia do hệ tiêu hóa có khả năng hấp

thụ và thải loại nitrat.

Mặc dù đã có những nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng gây ung thư do ăn

uống nước bị ô nhiễm nitrat và nitrit (ở nồng độ cao) trong thời gian dài, nhưng cho

đến nay các kết quả nghiên cứu chưa đủ để khẳng định mối tương quan giữa ăn

uống nước bị nhiễm nitrat và nitrit trong thời gian dài và ung thư. Tuy nhiên, Nitrat

và Nitrit (đặc biệt là Nitrit) vẫn được khuyến cáo là có khả năng gây ung thư ở

người do nitrit sẽ kết hợp với các axit amin trong thực phẩm làm thành một họ chất

nitrosamine - 1 hợp chất tiền ung thư. Hàm lượng nitrosamin cao khiến cơ thể

không kịp đào thải, tích lũy lâu ngày trong gan có thể gây ra hiện tượng nhiễm độc,

ung thư gan hoặc ung thư dạ dày.

Trường hợp nhiễm độc trầm trọng nếu không được cứu chữa kịp thời dẫn đến

nguy cơ tử vong cao.

1.2.3.2. Tác hại của ô nhiễm Nitơ đối với môi trường

Nitơ trong nước thải cao chảy vào sông, hồ làm tăng hàm lượng chất dinh

dưỡng. Do đó nó gây ra sự phát triển mạnh mẽ của các loài thực vật phù du như rêu,

tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn, giảm chất lượng

+, H2S,CH4, CO2,...tiêu diệt nhiều sinh

nước, sản sinh nhiều chất độc trong nước NH4

vật có ích trong nước.

Hiện nay, phú dưỡng thường gặp trong các đô thị, các sông và kênh dẫn nước

thải. Đặc biệt là khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Tô Lịch, sông Lừ đều có màu xanh

đen hoặc đen, có mùi hôi thối do thoát H2S. Hiện tượng này tác động tiêu cực đến

hoạt động sống của cư dân đô thị, làm biến đổi hệ sinh thái của nước hồ, tăng thêm

mức độ ô nhiễm không khí của khu vực.

1.2.4. Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải

Đã có nhiều phương pháp, nhiều công trình xử lý Nitơ trong nước thải được

nghiên cứu và đưa vào vận hành trong đó có cả phương pháp hóa học, sinh học, vật

lý,... Nhưng phần lớn chúng đều chưa đưa ra được mô hình xử lý Nitơ chuẩn để áp

dụng trên một phạm vi rộng. Dưới đây là bảng phân tích một cách tổng quan nhất

về dạng và hiệu suất làm việc của các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải đã

được nghiên cứu và ứng dụng.

Bảng 1.4.Các phương pháp xử lý Nitơ trong nước thải

Các phương Hiệu suất xử lý nitơ (%) Hiệu

pháp xử lý suất xử Nitơ dạng hữu NO3 NH3

lý (%) NH4 cơ

Xử lý thông thường

0 0 5-10% Bậc I 10-20%

< 10% Hiệu suất thấp 10-30% Bậc II 15-50%

Xử lý bằng phương pháp sinh học

40-70% Hiệu suất thấp 30-70% Vi khuẩn hấp 0

phụ Nitơ

0 80-90% 70-95% Qúa trình khử 0

nitrat

Thu hoạch tảo Chủ yếu chuyển Thu hoạch sinh Thu hoạch sinh 50-80%

thành NH3, khối khối

NH4

Qúa trình nitrat Xử lý có giới Chuyển hóa 0 5-20%

hóa hạn thành nitrat

Hồ oxy hóa Chủ yếu chuyển Xử lý bởi quá Tách bằng quá 20-90%

thành NH3, trình làm thoáng trình nitrat và

NH4 khử nitrat

Các phương pháp hóa học

Châm clo Kém ổn định 90-100% 0 80-95%

Đông tụ hóa học 50-70% Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 20-30%

Cacbon dính 30-50% Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 10-20%

bám

Trao đổi ion có Hiệu suất thấp, 80-97% 0 70-95%

chọn lọc với kém ổn định

Amoni

Trao đổi ion có Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 75-90% 70-90%

chọn lọc với

Nitrat

Các phương pháp vật lý

Lọc 30-95% N dạng Hiệu suất thấp Hiệu suất thấp 20-40%

cặn hữu cơ

Làm thoáng 0 60-90% 60-90% 60-90%

Kết tủa bằng 100% N dạng 30-50% 30-50% 40-50%

cặn hữu cơ điện cực

60-90% 60-90% 60-90% 80-90% Thẩm thấu

ngược

Qua bảng phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý Nitơ, ta thây việc xử lý Nitơ

bằng phương pháp sinh học có hiệu quả rất cao. Cùng với việc ứng dụng phương

pháp sinh học để khử Nitơ trong nước thải, ta còn lưu ý đến các phương pháp khác

như: hóa học (châm clo), vật lý (thổi khí), trao đổi ion... Theo thống kê các nhà maý

ứng dụng công nghệ xử lý Nitơ thì chỉ có 6/1200 nhà máy là sử dụng biện pháp thổi

khí, 8/1200 nhà máy sử dụng biện pháp châm clo và duy nhất có 1 nhà máy là sử

dụng biện pháp trao đổi ion. Sở dĩ những biện pháp này ít được dùng vì chi phí đầu

tư lớn, thêm vào đó là sự phức tạp trong quá trình vận hành và bảo dưỡng.

1.3. Tổng quan về công nghệ keo tụ điện hóa

Keo tụ điện hoá cũng là một phương pháp hoá học. Tuy nhiên, phương pháp

này kết hợp với phương pháp lý học (dòng điện và các điện cực) nên có thể xem

phương pháp này là một phương pháp hoá - lý.

1.3.1. Giới thiệu về phương pháp keo tụ điện hóa

1.3.1.1. Khái niệm

Keo tụ điện hoá là một phương pháp điện hoá trong xử lý nước thải, trong đó

dưới tác dụng của dòng điện thì các điện cực dương (thường sử dụng là nhôm hoặc

sắt) sẽ bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc

Fe3+) vào trong môi trường nước thải, kèm theo đó là các phản ứng điện phân sẽ tạo

ra các bọt khí ở cực âm [17].

1.3.1.2. Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hoá [23]

Phương pháp keo tụ điện hóa có các đặc điểm sau đây:

+ Dòng điện được sử dụng trong phương pháp keo tụ điện hóa là dòng điện

một chiều.

+ Các điện cực dương được sử dụng thường là bằng nhôm hoặc sắt. Tùy vào

giá trị pH và đặc tính của nước thải ở từng trường hợp cụ thể mà xác định xem điện

cực nào là cực dương, điện cực nào là cực âm.

+ Thời gian lưu nước, cường độ dòng điện, hiệu điện thế và hiệu suất vận hành

của bể có mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau.

+ Hệ thống điện cực được đặt ngập trong nước thải, để đảm bảo khả năng tiếp

xúc giữa các bọt khí và các chất ô nhiễm là tốt nhất.

+ Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào

liên tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ).

Keo tụ điện hóa là phương pháp giao thoa của ba quá trình: điện hoá học,

tuyển nổi điện phân, keo tụ [17].

 Điện hóa học

Điện hoá học là phương pháp làm sạch các tạp chất hoà tan hoặc phân tán

trong nước thải nhờ tác dụng của dòng điện một chiều khi xảy ra quá trình oxi hoá ở

cực dương và quá trình khử ở cực âm [1].

Hình 1.2. Sơ đồ phương pháp điện hoá học [1]

Khi có 2 điện cực cùng nhúng trong một dung dịch chất điện li và cho dòng

điện một chiều đi qua thì:

+ Tại cực dương (anot): các ion âm sẽ cho electron, nghĩa là xảy ra phản ứng

oxi hoá điện hoá: A → An++ ne

+ Tại cực âm (catot): các ion dương sẽ nhận electron, nghĩa là xảy ra phản ứng

khử : 2H2O + 2e- → 2OH- + H2

 Keo tụ - tạo bông

Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hoá chất. Tuy nhiên với

phương pháp keo tụ điện hóa các chất keo tụ được tự tạo ra trong quá trình điện

phân nhờ quá trình ăn mòn điện cực. Trong đó các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước

nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết với nhau tạo thành bông keo có kích thước

lớn hơn và người ta có thể tách chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng

hay tuyển nổi [5 ].

Khi có chất keo tụ trong nước thải, các hạt keo bản thân trong nước bị mất tính

ổn định, tương tác với nhau, kết cụm lại hình thành các bông cặn lớn, dễ lắng [8].

 Tuyển nổi điện phân

Tuyển nổi điện phân là phương pháp được thực hiện dựa trên cơ sở sự điện ly

của nước tạo thành những dòng khí rất nhỏ [5]

Phương pháp này thì các điện cực sẽ được đặt ở dưới đáy bể. Dòng điện một

chiều sẽ điện phân dung dịch nước thải tạo nên các bọt khí. Các bọt khí oxi được

tạo nên ở các điện cực dương và khí hidro tạo ra ở cực âm sẽ nổi lên và bám vào các

hạt chất rắn lơ lửng tạo lực nâng chúng lên bề mặt tạo thành lớp váng để sau đó loại

bỏ chúng bằng thanh gạt.

1.3.2. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bể keo tụ điện hóa

Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong cả hai điều kiện nạp nước là liên tục

và theo mẻ.

1.3.2.1. Cấu tạo

Bể gồm có các phần chính: ống dẫn nước đầu vào, thân bể hình hộp chữ nhật,

hệ thống các điện cực và bộ phận gạt váng bọt, bùn cặn, phao và ống thu nước đầu

ra, hố chứa bùn và ống thu bùn.

1.3.2.2. Nguyên tắc hoạt động

Nước thải đầu vào cho vào bể một lần với thể tích đã được xác định. Nước

thải phải làm ngập các hệ điện cực ở trong bể.

Hình 1.3. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ.

Khi cho dòng điện một chiều đi qua các điện cực thì tại cực dương (anot) sẽ

diễn ra quá trình hòa tan kim loại. Do đó, các điện cực dương được làm bằng sắt

(hoặc nhôm) thì quá trình này sẽ giải phóng ra các cation Fe3+ (hoặc Al3+)

Fe → Fe3+ + 3e-

Các cation này sẽ di chuyển vào trong môi trường nước thải [17].

Những cation Fe3+ (hoặc Al3+) sẽ kết hợp cùng với nhóm hidroxyl và tạo thành

các hidroxit (Fe(OH)3) là những chất keo tụ phổ biến trong xử lý nước thải. Các

chất keo tụ này sẽ tác dụng vào các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước và liên kết với

nhau tạo thành bông cặn có kích thước lớn hơn [4]

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3

Bên cạnh đó, việc các phản ứng điện phân đã xảy ra và tạo ra các bọt khí tại

cực âm (catot). Các bọt khí này thường là khí H2 và chúng có xu hướng đi lên mặt

thoáng của bể keo tụ điện hoá. Trên đường đi của các bọt khí này chúng sẽ bám vào

các bông keo đã được tạo ra ở trên và mang chúng theo lên mặt thoáng của bể.

2H2O + 2e → H2 + 2OH-

Các hydroxit kim loại sẽ tham gia vào các phản ứng polyme hóa:

2Fe(OH)3 → (OH)2Fe - O - Fe(OH)2 + H2O

Các polyme này có thể loại bỏ các chất ô nhiễm tan và không tan bởi quá trình

hấp phụ, tạo phức và kết tủa [16].

Trong khi đó, các bông keo có kích thước lớn và nặng hơn thì sẽ lắng xuống

phía dưới đáy bể. Trên quỹ đạo lắng của các bông cặn này chúng sẽ va chạm và kết

cụm với các bông cặn khác, như thế quá trình lắng sẽ diễn ra tốt hơn [11].

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

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của bể keo tụ điện hoá [4]:

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

dầu, mỡ cao thì hiệu suất xử lý cao.

+ Vật liệu các điện cực: (tan hoặc không tan) tốt nhất là các điện cực dương

bằng nhôm hay sắt, còn điện cực âm thì là kim loại khác nhôm hoặc sắt và phải

đứng sau nhôm hoặc sắt trong dãy điện hóa.

+ Các thông số của dòng điện: điện thế, cường độ, điện trở suất,…Các yếu tố

này nên được xác định bằng thực nghiệm.

+ Độ pH: đối với cực tan là nhôm thì khi pH < 4,5 thì không xảy ra quá trình thủy

phân. Khi pH > 7,5 làm cho muối kiềm kém tan ít đi và hiệu quả keo tụ bị hạn chế.

Trong trường hợp này thì hiệu quả keo tụ cao nhất khi nước có pH = 5,5 - 7,5.

Đối với trường hợp cực tan là sắt thì phản ứng xảy ra khi pH > 3,5 và quá trình kết

tủa sẽ hình thành nhanh chóng khi pH = 5,5 - 6,5.

+ Nhiệt độ: đối với cực tan là nhôm thì nhiệt độ của nước cao, tốc độ keo tụ

xảy ra nhanh chóng, hiệu quả keo tụ đạt được càng cao. Độ đục của nước càng cao,

thì ảnh hưởng của nước càng rõ rệt. Nhiệt độ của nước thích hợp khi dùng cực tan

là nhôm vào khoảng 20 - 40ºC, tốt nhất là 35 - 40ºC . Đối với cực tan là sắt thì khi

thuỷ phân ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ, vì vậy nhiệt độ của nước gần bằng 0ºC vẫn

có thể dùng phèn sắt làm chất keo tụ.

1.3.4. Ưu điểm của quá trình keo tụ điện hóa [17]

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

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

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

+ Có thể loại bỏ nhiều thành phần khác nhau trong nước thải như: chất rắn lơ

lửng nhỏ, độ màu, độ đục, kim loại nặng… có trong nước thải.

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

+ Bọt khí sinh ra trong quá trình tuyển nổi nâng theo các chất lơ lửng, bông

cặn lên bề mặt bể để loại bỏ dễ dàng bằng các thiết bị gạt váng.

+ Có thể loại bỏ được các ion hòa tan trong nước thải và tạo thuận lợi cho quá

trình keo tụ.

+ Không sử dụng hóa chất nên không gây dư thừa hóa chất rồi tốn hóa chất

khác để trung hòa.

Ngoài ra, bể keo tụ điện hoá còn có các ưu điểm sau:

+ Tiết kiệm được chi phí mua hoá chất trong quá trình vận hành các bể xử lý

hoá học cổ điển.

+ Trong quá trình vận hành việc thay thế các điện cực là không thường xuyên

và rất dễ dàng, không nguy hiểm do điện. Vì có hệ thống ngắt điện rất an toàn và

dòng điện sử dụng là dòng điện một chiều.

1.3.5. Ứng dụng keo tụ điện hóa trong xử lý môi trường

1.3.5.1. Các công trình ứng dụng quốc tế

Theo các kết quả nghiên cứu của Ilhan và cộng sự [18], Khandegar và Saroha

[19], sự tăng độ dẫn điện của dung dịch điện phân sẽ tối ưu hóa năng lượng tiêu thụ

và giảm thời gian xử lý bằng keo tụ điện hóa.

Như vậy trong quá trình keo tụ điện hóa bao gồm rất nhiều các hiện tượng hóa lý,

các phản ứng hóa học khác nhau. Sự kết hợp các hiện tượng khác nhau này làm cho

quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ trong nước rất hiệu quả. Ngoài ra

keo tụ điện hóa cũng loại bỏ hiệu quả các chất có phân tử lượng lớn, là các chất thường

có mặt trong nước rỉ rác, rất khó bị phân hủy bằng các quá trình sinh học.

Nghiên cứu ứng dụng phương pháp keo tụ điện hóa trong xử lý nước ô nhiễm

đã được rất nhiều các nhóm nghiên cứu trên thế giới tiến hành, có thể kể ra một số

công trình tiêu biểu như sau:

 Butler và cộng sự [14] đã chỉ ra rằng keo tụ điện hóa có khả năng xử lí

màu, nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) đạt hiệu quả cao và

quy trình xử lí nhanh hơn, hiệu quả hơn phương pháp keo tụ hóa học truyền thống;

ít tốn kém hơn so với các phương pháp xử lí khác như tia cực tím (UV) và ozone.

Do đó phương pháp keo tụ điện hóa có thể được sử dụng để xử lí các loại nước thải

của nhiều lĩnh vực, bao gồm cả công nghiệp, nông nghiệp và sinh hoạt.

 Shruthi và cộng sự [24] đã nghiên cứu xử lí Asen trong nước ngầm bằng

phương pháp keo tụ điện hóa với cực dương bằng sắt. Các kết quả thu được từ các

mẫu nước ngầm giàu Asen cho thấy việc loại bỏ hiệu quả nhất đạt được ở 6V, thời

gian điện phân trong 15 phút, nồng độ Asen trong nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn

nước uống quy định 0,01mg/L, pH dao động trong phạm vi tiêu chuẩn nước uống

6,5 đến 8,5. Đây là phương pháp có hiệu quả, tương đối nhanh chóng và sạch so với

phương pháp thông thường khác, chẳng hạn như keo tụ hóa học.

 Nhóm nghiên cứu của Yang [27] đã nghiên cứu xử lí độ đục của dầu tổng

hợp bằng phương pháp keo tụ điện hóa sử dụng điện cực sắt kim loại. Bằng cách

thêm NaCl nồng độ100 mg/L vào để tăng độ dẫn ion và ngăn chặn sự thụ động của

các điện cực sắt, các giọt dầu được hấp thụ vào các hydroxit sắt cao phân tán và Fe

(OH)3 kết tủa. Bùn giàu dầu mỏ tạo ra trong các hoạt động sau đó được thả nổi lên

trên bề mặt tạo thành một lớp màng được loại vớt bỏ. Quá trình xử lí làm giảm độ

đục của nhũ tương từ 1800 xuống còn 60 đơn vị FAU mất khoảng 4 phút. Điện

phân liên tục với cường độ dòng điện 2A và lưu lượng 320 mL/phút, sau xử lí độ

đục giảm xuống mức dưới 14 FAU.

1.3.5.2. Các công trình ứng dụng trong nước

Tình hình nghiên cứu các phương pháp điện hóa nói chung, keo tụ điện hóa

nói riêng trong xử lý nước ô nhiễm ở nước ta vẫn còn chưa phổ biến, cho đến nay

mới chỉ có một số công trình nghiên cứu như:

 Luận văn thạc sỹ của Đinh Tuấn “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm

bằng phương pháp keo tụ - tuyển nổi điện hóa với anot hòa tan nhôm, sắt”, tác giả

đã lần lượt nghiên cứu sự ảnh hưởng của mật độ dòng điện, vai trò của muối điện

ly, pH của môi trường, nhiệt độ, khoảng cách giữa 2 điện cực, dòng chảy - sục khí -

khuấy trộn đến quá trình keo tụ điện hóa xử lý các chất màu "blach RBS",

“Indathrent Olivent”, “Indathrent Red và Remazol” trong nước và tìm được điều

kiện thí nghiệm thích hợp cho quá trình xử lý các chất màu là : mật độ dòng điện

0,5-1 A/dm2, nồng độ NaCl ≤ 1 g/l, pH khoảng 6,5-8,5, khoảng cách điện cực 1-2

cm, nhiệt độ khoảng 35°C [9].

 Tác giả Võ Anh Khuê, Đại học Đà Nẵng với công trình “Nghiên cứu

phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với vi điện hóa để xử lý các ion kim loại nặng

và florua trong nước thải” [3] đã sử dụng phương pháp keo tụ điện hóa với điện cực

anot Al kết hợp với quá trình vi điện hóa trên bề mặt các hạt Fe-C để xử lý các ion kim loại nặng như Pb2+, Zn2+, Cu2+ và ion F- trong nước thải. Kết quả đã chỉ ra điều

kiện tối ưu cho quá trình xử lý này là: pH = 5, thời gian xử lý 30 phút, khối lượng

hạt Fe-C là 60g, kích thước hạt Fe-C là 20-27 mesh, điện áp 5V, nước thải sau xử lý có dư lượng nồng độ các ion Pb2+, Zn2+, Cu2+ và F- lần lượt là 0,118 ; 0,369 ; 0,112

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

CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu và mục đích nghiên cứu

2.1.1 . Đối tượng nghiên cứu

- Nước rỉ rác của BCL Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội

- Địa điểm nghiên cứu: Đề tài được thực hiện tại phòng thí nghiệm phòng

Công nghệ Hóa lý môi trường - Viện Công nghệ môi trường-Viện Hàn lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam.

2.1.2. Mô hình thiết bị 2.1.2.1. Hệ thí nghiệm keo tụ điện hóa điện cực sắt

Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm

a) Bể keo tụ điện hóa

Bể keo tụ điện hoá có thể hoạt động trong điều kiện là nạp nước thải đầu vào

liên tục hoặc hoạt động trong điều kiện nước thải chỉ được nạp một lần (theo mẻ).

Hệ thống điện cực được đặt ngập trong nước thải, để đảm bảo khả năng tiếp xúc

giữa các bọt khí và các chất ô nhiễm là tốt nhất.

Kích thước bể phản ứng được làm bằng thủy tinh hữu cơ 14 x 14 x 21 cm,

dạng hình hộp chữ nhật.

Mẫu nước rỉ rác được dùng cho thí nghiệm: Lấy 900 ml nước rỉ rác đem

pha loãng 2 lần, dung tích nước mẫu sau khi pha loãng được dùng cho hệ thí

nghiệm là 1,8L.

Hình 2.1. Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa.

Hình 2.2. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa phòng thí nghiệm

b) Điện cực

Trong các thí nghiệm keo tụ điện hóa, điện cực được dùng là các tấm bằng sắt,

có kích thước là 0,4 x 10 x 11 (cm) với số lượng điện cực là 4 cặp (8 chiếc).

c) Nguồn điện một chiều

Nguồn điện sử dụng là nguồn một chiều được lấy từ thiết bị chỉnh dòng có khả

năng điều chỉnh được các giá trị điện áp và cường độ dòng điện. Dòng điện vào là

dòng xoay chiều 220V, dòng ra có thể điều chỉnh và là dòng một chiều. Giới hạn

điều chỉnh điện áp và cường độ dòng của nguồn một chiều là 30V/20A.

d) Máy khuấy tư gia nhiệt

Máy khuấy từ gia nhiệt (AHYQ, model 85-2, Trung Quốc) có tác dụng tạo sự

vận chuyển liên tục của dung dịch trong quá trình điện phân.

e) Kẹp điện cực

Gồm 4 cặp

Hình 2.3. a) Nguồn điện một chiều (DC REULATED POWER SUPPLY -

QJ3020S -0~30V/20A)

b) Máy khuấy từ gia nhiệt

Hình 2.4. a) Dạng điện cực sắt

b) Kẹp điện cực

2.1.2.2. Tiến trình thí nghiệm

Mẫu nước rỉ rác được lấy từ khu liên hợp xử lý chất thải rắn Nam Sơn được

bảo quản trong tủ lạnh. Trước lúc tiến hành thí nghiệm thì lấy mẫu và xả đông bằng

cách ngâm bình đựng mẫu vào nước đến nhiệt độ phòng mới được dùng làm mẫu

thí nghiệm. Tiếp sau đó lấy 900ml nước rỉ rác rồi pha loãng 2 lần vào bình 2000 ml.

Con từ được đặt vào bên trong bể phản ứng, sau đó xếp cặp điện cực vào bể.

Lấy lượng nước rỉ rác đã được pha loãng đổ vào bể phản ứng, dùng kẹp điện cực

kẹp vào các đầu của điện cực với một bên là điện cực dương (anot), một bên là điện

cực âm (catot). Sau đó dùng dây dẫn kết nối với dòng điện một chiều, dùng máy đo

Ampe kế để điều chỉnh cường độ dòng điện, chỉnh hiệu điện thế phù hợp với yêu

cầu thí nghiệm của từng mẻ thí nghiệm.

Bắt đầu chạy hệ thí nghiệm và theo dõi các hiện tượng xảy ra trong quá trình

điện phân. Mẫu nước trong quá trình chạy hệ được lấy theo các khoảng cách thời

gian là 10 - 20 phút/1 mẫu, thời gian lấy mẫu lần lượt là 0, 10, 20, 40, 60 phút; tức

cả mẫu đầu vào là 5 mẫu.

Hình 2.5. Mẫu nước rỉ rác được lấy trong quá trình điện phân

2.1.3. Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xử lý Nitơ trong nước rỉ rác và tìm điều kiện vận hành tối ưu.

2.2. Các nội dung nghiên cứu

Trong đề tài này các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý Nitơ trong nước rỉ

rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa được nghiên cứu là: Ảnh hưởng cường độ dòng

điện và thời gian, ảnh hưởng của pH, ảnh hưởng khoảng cách giữa 2 điện cực đến

hiệu quả của quá trình keo tụ điện hóa.

Hiệu quả của quá trình xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa được

đánh giá thông qua giá trị hiệu suấtkhoáng hóa H (%) :

𝐻(%) = × 100% (C𝑏𝑎𝑛đầ𝑢 − c𝑐ò𝑛𝑙ạ𝑖) C𝑏𝑎𝑛đầ𝑢

-, NO3

-, NH4

+) tại thời

Trong đó : Ccòn lại :là nồng độ(mg/L) của dung dịch (NO2

điểm t.

-, NO3

-, NH4

+) trước

Cban đầu : là nồng độ (mg/L) của dung dịch (NO2

khi thực hiện phản ứng keo tụ điện hóa.

2.2.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian

Đánh giá ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian tới khả năng xử lý

của quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với các mức cường độ dòng điện

khác nhau: 1A, 2A, 2,5A, 3A, 4A. Thời gian lấy mẫu lần lượt là 0, 10, 20, 40, 60

phút. Điều kiện thí nghiệm ở pH = 8, nhiệt độ phòng, V = 1,8 L, nước rác được pha

-, NO3

-, NH4

+) bằng phương pháp

loãng 2 lần. Sau đó tiến hành phân tích Nitơ (NO2

đo quang.

Từ kết quả thu được lựa chọn giá trị cường độ dòng điện và thời gian phù hợp.

2.2.2. Ảnh hưởng của pH

Đánh giá ảnh hưởng của pH tới khả năng xử lý của quá trình bằng cách tiến

hành các thí nghiệm với pH khác nhau: pH = 5, 6, 7, 8, 9, 10. Điều kiện thí nghiệm

thực hiện ở cường độ dòng điện tối ưu, thời gian lưu tối ưu, nhiệt độ phòng thí

nghiệm, V = 1,8 L, nước rác được pha loãng 2 lần.

Mẫu được lấy trước và trong quá trình điện phân với thời gian điện phân đã

-, NO3

-, NH4

+) bằng

được chọn như trên, sau đó tiến hành phân tích Nitơ (NO2

phương pháp đo quang.

Từ kết quả thu được lựa chọn giá trị pH phù hợp.

2.2.3. Ảnh hưởng của khoảng giữa hai điện cực.

Đánh giá ảnh hưởng của khoảng cách điện cực tới khả năng xử lý của quá

trình keo tụ điện hóa dung dịch nước rỉ rác với các mức cường độ dòng điện áp đặt

giữa hai điện cực, pH là giá trị lựa chọn ở trên, thời gian lấy đã lựa chọn. Khoảng

cách điện cực là 7, 5, 3, 1 (cm) ứng với các cặp điện cực 1-8, 2-7, 3-6, 4-5. Sau đó

-, NO3

-, NH4

+) bằng phương pháp đo quang.

tiến hành phân tích Nitơ (NO2

Từ kết quả thu được lựa chọn giá trị khoảng cách giữa hai điện cực phù hợp.

2.3. Phương pháp phân tích chỉ tiêu nitơ trong mẫu thu được sau khi xử lý

bằng công nghệ keo tụ điện hóa.

2.3.1.Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Phương pháp này được sử dụng nhằm xác định,phân tích, đánh giá điều kiện

về tự nhiên, môi trường và được thu thập, tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu khác

nhau có liên quan đến nguồn nước rỉ rác và định hướng trong việc ứng dụng công

nghệ xử lý.

2.3.2. Phương pháp phân tích.

Phân tích một số chỉ tiêu để đánh giá chất lượng nước: Nitrit, Nitrat, Amoni.

2.3.2.1. Xác định Nitrit

Theo TCVN 6178:1996

 Phạm vi áp dụng

Phương pháp này áp dụng xác định hàm lượng ion Nitrit đối với tất cả các loại

nước mẫu nước

- nằm trong khoàng

Phương pháp áp dụng với mẫu nước có hàm lượng NO2

- lớn hơn 0.25 mgN/l cần

0.002 mgN/l - 0.25 mgN/l, mẫu nước có hàm lượng NO2

pha loãng mẫu trước khi phân tích.

 Nguyên tắc phương pháp

Phản ứng của Nitrit trong mẫu thử với thuốc thử 4 - aminobenzen sunfonamid

với sự có mặt của axit photphoric để tạo muối diazo, muối này sẽ tạo thuốc nhuộm

màu hồng với N- (1 naphtyl)- 1,2- diamonietan dihdroclorua (được thêm vào bằng

thuốc thử 4 - aminobenzen sunfonamid), độ hấp thu quang của dung dịch được đo ở

bước sóng ở 540 nm.

 Dụng cụ, thiết bị

- Máy đo quang

- Pipet 1ml

- Bình định mức 25ml

- Bình đựng nước cất, bình tia, quả bóp cao su

 Hóa chất

Thuốc thử nitrit: Cân chính xác 5g axit sunphaniamide và 0.5g N-(1-naphthyl)

etylene diamin dihydrochoride (NED) dihydrochloride. Chuẩn bị khoảng 100ml

nước cất thêm 50ml dung dịch axit H3PO4 85% và 5g axit sulphaniamide. Sau khi

hòa tan hoàn tan hoàn toàn axit sunlphaniamide, thêm 0.5g N-(1-naphthyl) etylene

diamin dihydrochoride (NED) dihydrochloride. Hòa tan hoàn toàn vào định mức

đến 250ml dung dịch này bền trong một tháng kể từ ngày pha khi được bảo quản

trong bóng tối ở trong tủ lạnh.

 Cách tiến hành thí nghiệm

Hút 1ml mẫu vào bình định mức 25ml sau đó nhỏ 1ml thuốc thử nitrit, định

mức tới vạch bằng nước cất, lắc đều. Để 20 phút rồi đo bước sóng 540nm.

 Đường chuẩn

Từ kết quả đo độ hấp thụ quang tại các giá trị khác nhau ta xây dựng được

đường chuẩn của chỉ tiêu Nitrit cho phương pháp đo quang như sau:

Bảng 2.1. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn

có nồng độ khác nhau

Độ hấp thụ quang (Abs) 0,019 0,108 0,43 1,047 2,131

Nồng độ (CN-NO2) 0,1 1 4 10 20

Trêm cơ sở kết quả này, ta xây dựng được đường chuẩn như dưới hình 2.6, với

hệ số tương quan R2 = 0,9992.

- là:

Phương trình đường chuẩn NO2

y= 9,4277x - 0,0225

Trong đó: x- Biểu diễn giá trị độ hấp thụ quang (Abs)

- trên đồ thị

y = 9.4277x - 0.0225 R² = 0.9992

)

(

ộ đ

g n ồ N

0.5

1.5

2.5

Độ hấp thụ quang (Abs)

y- Biểu diễn giá trị nồng độ NO3

Hình 2.6.Đường chuẩn Nitrit đo ở bước sóng 540nm

2.3.2.2. Xác định Nitrat

(Theo TCVN 6180: 1996 (ISO 7890: 1988))

 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định hàm lượng ion Nitrat đối với

mẫu nước thô, nước thải, nước sinh hoạt, các mẫu nước có nồng độ Nitơ của Nitrat

đến 0.2mg/l - 25mg/l

 Nguyên tắc phương pháp

Đo độ hấp thụ quang của hợp chất màu vàng ở bước sóng 415nm được hình

thành bởi phản ứng của axit sunfosalixylic (hình thành do việc thêm natri salixylat

và axit sunfuric vào mẫu thử) với natri và tiếp theo xử lý với kiềm.

 Yếu tố cản trở

- Dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat (EDTANa) được thêm vào với kiềm

để tránh kết tủa của các muối canxi và magie.

- Độ đục của mẫu: để loại bỏ yếu tố ảnh hưởng này trước khi phân tích phải để

lắng mẫu.

 Thiết bị, dụng cụ

- Máy đo quang

- Cốc thủy tinh 50 ml

- Pipet 10 ml, 1 ml

- Bình định mức 25 ml

- Quả bóp, bình đựng nước cất, bình tia.

- Thiết bị đun cách thủy

 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Các mẫu thí nghiệm được lấy vào các chai thủy tinh và phải tiến hành phân

tích càng sớm càng tốt ngay sau khi lấy mẫu. Có thể bảo quản mẫu bằng cách thêm

2ml H2SO4 trongkhoảng nhiệt độ từ 2oC đến 5oC, nhưng phải kiểm tra để khẳng

định đối với mỗi loại mẫu.

 Hóa chất

* Axit sunfuric, H2SO4 1,8 g/ml

- Dung dịch H2SO4 98%, d= 1.84g/ml (cảnh báo: phải mặc quần áo bảo hộ và

bảo vệ mắt khi sử dụng thuốc thử này).

* Dung dịch natri salixylat

Dung dịch natri salixylat, HO-C6H4-COONa 10g/l: hòa tan 1g ± 0,1g HO-

C6H4-COONa trong 100ml nước cất. Bảo quản dung dịch trong chai thủy tinh hoặc

chai polyetylen.

*Dung dịch dinatri dihidro etylendinitrilotetraaxetat (EDTANa)

Hỗn hợp dung dịch NaOH 200g/l và EDTANa 50g/l: Tiến hành hòa tan cẩn

thận 200g ± 2g NaOH dạng hạt trong 800ml nước, thêm 50g±0.5g dinatri

dihidroetylendinitrilotetraaxetat(EDTANa:

[CH2N(CH2COOH)CH2COONa]2.2H2O) hòa tan. Để nguội nhiệt độ phòng thêm

nước đến 1 lít. Bảo quản trong chai polyetylen. Thuốc thử này bền trong thời gian

dài. (Cảnh báo: phải mặc quần áo bảo hộ và bảo vệ mắt khi sử dụng thuốc thử này).

 Cách tiến hành thí nghiệm.

Tráng rửa sạch bình định mức.

* Mẫu phân tích

- Bước 1: Lấy 1ml mẫu cho vào cốc 50ml

- Bước 2: Thêm 1ml Natrisalyxilat vào mỗi cốc.

- Bước 3: Tiến hành đun cách thủy cho đến khi nước trong cốc bốc hơi hết ta

thu được cặn. Trong giai đoạn cuối của quá trình nước bốc hơi, phải chú ý tránh

không để cặn bị cháy.

Hình 2.7. Thí nghiệm đun cách thủy mẫu

Bước 4: Để cho cặn nguội, thêm từ từ vào mỗi cốc 1ml dung dịch H2SO4 đặc,

lắc đều sao cho cặn tan hết, sau đó để yên trong 10 phút cho phản ứng xảy ra.

Bước 5: Cho thêm 10 ml EDTA vào các cốc, chuyển hết mẫu sang các bình

định mức 25 ml, định mức bằng nước cất đến vạch sau đó lắc đều. Ghi các nhãn

trên bình định mức tương ứng với cốc đựng mẫu ban đầu để tránh nhầm lẫn.

Hình 2.8.Mẫu được chuyển sang bình định mức 25 ml

Bước 6: Để khoảng 20 phút rồi đem đi đo trên máy đo quang ở bước sóng 415 nm.

Hình 2.9. Hình ảnh cuvet và máy đo quang UV-Vis

*Mẫu trắng

Thay 1ml mẫu phân tích bằng 1ml nước cất và tiến hành tương tự như mẫu

môi trường.

Chú ý : Tiến hành trong tủ hút và đeo khẩu trang, gang tay.

 Đường chuẩn

Từ kết quả đo độ hấp thụ quang tại các giá trị nồng độ khác nhau ta xây dựng

được đường chuẩn của chỉ tiêu nitrat cho phương pháp đo quang như sau:

Bảng 2.2. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn

có nồng độ khác nhau

Độ hấp thụ quang 0.018 0.052 0.141 0.33 0.637 0 (Abs)

Nồng độ (CN-NO3) 0.1 1 4 10 20 0

Trên cơ sở kết quả này, đường chuẩn được xây dựng như dưới hình 2.10, với

hệ số tương quan R2 = 0,9992. Do đó có thể sử dụng phương pháp đo quang để

phân tích nitrat trong dải nồng độ 0 - 20 mg/L.

- cho phương pháp đo quang là:

Phương trình đường chuẩn NO3

y = 31.886x - 0.4102

Trong đó: x - Biểu diễn giá trị của độ hấp thụ quang (Abs) trên đồ thị

- trên đồ thị

y = 31.886x - 0.4102 R² = 0.9992

)

(

ộ đ

g n ồ N

0.2

0.4

0.6

0.8

-5

Độ hấp thụ quang (Abs)

y - Biểu diễn giá trị nồng độ NO3

Hình 2.10. Đường chuẩn Nitrat đo ở bước sóng 415nm

2.3.2.3. Xác định Amoni

Theo TCVN 6179-1:1996 (ISO 7150-1:1984)

 Phạm vi áp dụng

Phương pháp này có thể áp dụng để phân tích nước sinh hoạt và hầu hết nước

thải và nước thô. Phương pháp cho phép xác định amoni tính theo Nitơ tới hàm

lượng <1mg/l.

 Nguyên tắc phương pháp

Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng khoảng 672 nm của hợp chất màu xanh

được hình thành bởi phản ứng của amoni với salixylat và ion hypoclorit có sự tham

gia của natri nitrosopentaxyano, sắt (III) taxyano, sắt (III) (Natri nitroprusiat).

 Yếu tố ảnh hưởng

- Độ đục của mẫu: để loại bỏ yếu tố ảnh hưởng này trước khi phân tích ta phải

để lắng mẫu trước khi phân tích.

- Ion Ca2+, Mg2+: Do phản ứng tạo phức xảy ra trong môi trường kiềm nên các

ion Ca2+, Mg2+có thể tạo ra kết tủa nếu chúng có mặt ở nồng độ cao. Natri xitrat có

trong thuốc thử sẽ loại trừ cản trở của các cation này.

 Thiết bị, dụng cụ

- Máy đo quang

- Bình định mức 25ml, 50ml.

- Pipet 1ml, 2 ml.

- Bình đựng nước cất, bình tia, quả bóp cao su...

 Lấy mẫu và bảo quản mẫu

Các mẫu thí nghiệm được lấy vào các chai thủy tinh và phải tiến hành phân

tích càng sớm càng tốt ngay sau khi lấy mẫu. Có thể bảo quản mẫu bằng cách thêm

2mL H2SO4 trong khoảng nhiệt độ từ 2oC đến 5oC, nhưng phải kiểm tra để khẳng

định đối với mỗi loại mẫu.

 Hóa chất

- Thuốc thử màu (Thuốc thử 1)

Hòa tan 130g natrisalixylat (C7H6O3Na) và 130g natrixytrat ngậm 2 phân tử

nước (C6H5O7Na3.2H2O) trong bình định mức 1000 ml. Thêm một lượng nước vừa

đủ để cho tổng thể tích chất lỏng khoảng 950ml. Sau đó thêm 0.97g

natrinitrosopentaxyano sắt (III) ngậm 2 phân tử nước (natri nitroprusiat:

{Fe(CN)5NO}Na2.2H2O)vào dung dịch. Hòa tan chất rắn trong dung dịch. Sau đó

định mức tới vạch. Bảo quản trong lọ thủy màu hổ phách, thuốc thử bền ít nhất

trong 2 tuần.

- Thuốc thử dung dịch natridiclorosoxyanurat (Thuốc thử 2)

Hòa tan 32g natri hydroxit trong 500ml. Làm nguội dung dịch đến nhiệt độ

phòng và thêm 2g natridiclorosoxyanurat ngậm 2 phân tử nước

(C2N2O3Cl2Na2.H2O) vào dung dịch. Hòa tan chất rắn và chuyển toàn bộ dung dịch

sang bình định mức dung tích 1000ml thêm nước và định mức tới vạch. Bảo quản

trong lọ thủy tinh màu hổ phách. Thuốc thử này ổn định ít nhất trong 2 tuần.

Chú ý: Pha trong tủ hút,đi găng tay và đeo khẩu trang.

 Cách tiến hành thí nghiệm

Trước khi lấy mẫu phải để mẫu lắng xuống vì có cặn sẽ ảnh hưởng đến độ hấp

thụ màu.

Tráng rửa bình định mức bằng nước cất.

* Mẫu phân tích:

Dùng bình định mức 25ml và 50ml.

- Lấy 1ml mẫu cần phân tích cho vào bình định mức 50ml, định mức tới 50ml

bằng nước cất.

- Sau đó lấy 1ml từ bình định mức 50ml trên vào bình định mức 25ml.

- Thêm 2ml thuốc thử 1 + 2ml thuốc thử 2.

Định mức tới 25ml. Để ít nhất 60 phút sau đó đem đo ở bước sóng 672nm trên

máy đo quang UV-Vis.

* Mẫu trắng:

Thay mẫu phân tích bằng nước và tiến hành tương tự như mẫu môi trường.

Hình 2.11. Mẫu để sau 60 phút

 Dựng đường chuẩn

Từ kết quả đo độ hấp thụ quang tại các giá trị nồng độ khác nhau ta xây dựng

được đường chuẩn của chỉ tiêu nitrat cho phương pháp đo quang như sau:

Bảng 2.3. Kết quả đo độ hấp thụ quang cho các dung dịch chuẩn

có nồng độ khác nhau

Độ hấp thụ quang (Abs) 0,079 0,15 0,309 0,626 0,767 0

Nồng độ (CN-NH4) 0,1 0,2 0,4 0,8 1 0

Trên cơ sở kết quả này, đường chuẩn được xây dựng như dưới hình 2.13, với

hệ số tương quan R2 = 0,9998. Do đó có thể sử dụng phương pháp đo quang để

phân tích nitrat trong dải nồng độ mg/L.

+ phương pháp đo quang là:

Phương trình đường NH4

y= 1,2936x +0,0003

Trong đó: x: Biểu diễn giá trị của độ hấp thụ quang (Abs) trên đồ thị

+trên đồ thị

1.2

y = 1.2936x + 0.0003 R² = 0.9998

) l / g m

0.8

0.6

( i n o m a

ộ đ

0.4

g n ồ N

0.2

0.4

0.6

0.8

Độ hấp thụ quang (Abs)

y: Biểu diễn giá trị nồng độ NH4

Hình 2.12. Đường chuẩn Amoni đo ở bước sóng 672nm

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả quá trình điện phân

Bằng quan sát trực quan theo thời gian lấy mẫu ta thấy:

+ Mẫu nước ban đầu có màu nâu không đậm do nước thải đầu vào đã được

pha loãng 2 lần nên độ màu và mùi của chúng giảm đi.

+ Trong quá trình điện phân khoảng thời gian đầu (10 phút) thấy có bọt khí

trắng xuất hiện trên bề mặt, trên điện cực anot xuất hiện các mảng bám, catot sinh ra

nhiều bọt khí. Các bọt khí trắng xuất hiện ngày một dày kín trên bể phản ứng.

Có hiện tượng này là do dòng điện một chiều điện phân dung dịch nước thải tạo

nên các bọt khí. Các bọt khí oxy được tạo nên ở điện cực dương và khí hidro tạo ra ở

cực âm sẽ nổi lên và bám vào các hạt chất rắn lơ lửng tạo lực nâng chúng lên bề mặt

tạo thành lớp váng. Theo thời gian điện phân thì các bọt khí sinh ra càng nhiều khiến

lớp váng càng dày, tức các chất lơ lửng trong nước thải sẽ nổi hết lên bề mặt.

+ Tiếp tục, một vài mảng bám bọt khí đen trên bề mặt, mảng bám trên anot

cũng nhiều hơn. Các mảng bọt khí trắng đen xen kẽ nhau từng lớp, sau mảng màu

đen chuyển dần thành màu nâu đỏ. Diện tích mảng màu nâu đỏ nhiều hơn diện tích

mảng màu trắng.

+ Cuối cùng bể phản ứng sẽ trong hơn, kết tủa sắt tăng lên, các bọt khí trắng

vẫn nằm đan xen các bọt khí nâu đỏ. Một phần kết tủa đen lắng xuống đáy bể. Màn

khí chuyển dần sang nâu đỏ đậm kín bề mặt. Xuất hiện nhiều kết tủa trắng trên bề

măt điện cực, nước trong các khoang trong hơn.

Do:

Trong quá trình điện phân, dưới tác dụng của dòng điện thì tại điện cực dương

(điện cực sắt) bị ăn mòn và giải phóng ra các chất có khả năng bị keo tụ là Fe2+ vào

trong môi trường nước thải: Fe → Fe2+ + 2e

Các cation này sẽ phản ứng với ion OH- có mặt trong nước hình thành các

hydroxit sắt theo phản ứng: Fe2+ + OH- → Fe(OH)2

Lớp váng ban đầu có màu trắng sau đó chuyển thành nâu đỏ là do Fe(OH)2

phản ứng với oxy trong không khí tạo thành Fe(OH)3 (nâu đỏ) (trong điều kiện pH

thấp (<6) ở điện cực dương cũng xảy ra quá trình khử nước tạo oxy: 2H2O → O2 +

4H++ 4e-)

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3

Bên cạnh đó, việc các phản ứng điện phân đã xảy ra và tạo ra các bọt khí tại

cực âm (catot). Các bọt khí này thường là khí H2 và chúng có xu hướng đi lên mặt

thoáng của bể keo tụ điện hoá. Trên đường đi của các bọt khí này chúng sẽ bám vào

các bông keo đã được tạo ra ở trên và mang chúng theo lên mặt thoáng của bể.

H2O + 2e → H2 + 2OH-

Trong khi đó, các bông keo có kích thước lớn hơn và lặng hơn sẽ lắng xuống đáy

bể.Trên quy đạo lắng của các bông cặn này chúng sẽ va chạm ,tương tác, tạo phức như

3+, Fe(H2O)5(OH)2+, ... và kết tủa. Như vậy quá trình lắng sẽ tốt hơn.

Fe(OH)6

3.2. Kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ điện hóa

đối với chỉ tiêu Nitơ

Để đưa ra được các lựa chọn khách quan trong việc xác định các yếu tố ảnh

hưởng đến hiệu quả xử lý Nitơ của nước rỉ rác bằng quá trình keo tụ điện hóa. Các

yếu tố được tiến hành nghiên cứu là nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện,

thời gian lấy mẫu, khoảng cách giữa 2 điện cực và pH. Trước tiên các thí nghiệm

được tiến hành dựa trên hai yếu tố cường độ dòng điện và thời gian lấy mẫu. Thực

nghiệm thực hiện trên điện cực là sắt. Từ kết quả tương quan đó ta sẽ lựa chọn ra

được giá trị cường độ dòng điện, thời gian lấy mẫu, khoảng cách điện cực, pH phù

hợp để xử lý hiệu quả nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa.

Vì hàm lượng NO2 trong nước rỉ rác rất thấp so với tiêu chuẩn cho phép nên

- và NH4

chỉ tiến hành xử lý đối với chỉ tiêu NO3

3.2.1 Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý Nitơ

trong quá trình keo tụ điện hóa

Để nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến quá trình

keo tụ điện hóa xử lý nước rỉ rác. Thí nghiệm được tiến hành với điện cực là sắt.

Cường độ dòng điện dao động từ 1 - 4A. Thời gian lấy mẫu lần lượt là 0, 10, 20, 40,

60 phút.

- và NH4

+ tại các thời điểm trước và sau quá trình keo tụ

Kết quả đo giá trị NO3

điện hóa được thể hiện trong bảng.

- a) Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý NO3

- của nước rỉ rác tại các thời điểm khác nhau

Kết quả thực hiện phân tích NO3

và cường độ dòng diện khác nhau được thể hiện trên bảng 3.1, 3.2 và hình 3.1

- của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa ở các mức

Bảng 3.1. Nồng độ NO3

cường độ dòng điện và thời gian khác nhau (mg/l)

Thời gian I = 1A I = 2A I = 2.5A I = 3A I = 4A (phút)

2.496 2.304 2.177 2.368 2.560 0

1.603 1.093 0.965 1.284 1.157 10

1.142 0.774 0.710 0.965 1.093 20

0.901 0.646 0.646 0.710 0.710 40

0.774 0.327 0.264 0.200 0.136 60

100

)

I=1A

( t ấ u s

I=2A

u ệ i H

I=2.5A

I=3A

I=4A

Thời gian (phút)

Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý NO3

bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt

Nhìn vào biểu đồ hình 3.1, tại bất kì giá trị cường độ dòng điện nào cũng đều

- tăng.

thấy hiệu suất xử lý NO3

Từ khoảng thời gian 0 - 40 phút hiệu suất cao nhất mới chỉ đạt 72,255% ở

cường độ dòng điện 4A, giá trị hiệu suất này chưa cao.

Tại thời điểm 60 phút, thấy hiệu suất cao nhất là 94,679% ở cường độ dòng

điện 4A, cạnh đó khi cường độ dòng điện là 3A thì hiệu suất đạt 91,557%.. Như vậy

khi thay đổi dòng điện từ 3A đến 4A thì hiệu suất xử lý chỉ tăng 3,122%. Do đó cần

xem xét đâu là cường dộ dòng điện tối ưu.

Theo định luật Faraday: m = AIt/nFV, thời gian điện phân càng lâu, cường độ

dòng điện càng lớn thì các chất bị điện phân trên các điện cực càng nhiều dẫn đến

- cao thì thời

gia tăng tốc độ keo tụ điện hóa. Như vậy, muốn đạt hiệu quả xử lý NO3

gian điện phân phải càng lâu, cường độ dòng điện lớn. Tuy nhiên, thời gian điện

phân lâu sẽ tiêu tốn điện năng, cường độ dòng điện lớn gây ăn mòn điện cực, làm

cho hiệu suất Faraday giảm.

Từ những kết quả phân tích trên ta chọn khoảng thời gian 60 phút và cường độ

dòng điện 3A là lựa chọn phù hợp cho việc áp dụng xử lý chỉ tiêu Nitrat trong nước

nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa.

b) Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý

+

NH4

+của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.2. Nồng độ NH4

sắt ở các mức cường độ dòng điện và thời gian khác nhau (mg/l)

Cường độ dòng điện Thời gian Nồng độ sau pha loãng

I=1A 1345,94 0

1273,50 10

1247,63 20

1201,06 40

1157,08 60

I = 2A 1325,25 0

1263,15 10

1190,71 20

1133,79 40

1126,03 60

I = 2,5A 1426,15 0

1330,42 10

1255,39 20

1188,12 40

1164,84 60

I = 3A 1389,93 0

1268,33 10

1219,17 20

1120,86 40

1161,35 60

I = 4A 1480,48 0

1333,01 10

1278,68 20

1180,36 40

30.00

25.00

)

20.00

I=1A

I=2A

15.00

( t ấ u s

I=2.5A

u ệ i H

10.00

I=3A

I=4A

5.00

0.00

Thời gian (phút)

1110,51 60

Hình 3.2. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý NH4

bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt

-, hiệu suất xử lý NH4

+ cũng

Nhìn vào hình 3.2, cũng giống quá trình xử lý NO3

tăng dần theo độ tăng thời gian và cường độ dòng điện. Ở thời gian 60 phút thì

cường độ dòng điện 3A và 4A đạt hiệu suất cao nhất (23,64% và 24,99%). So sánh

tương quan giữa dòng điện 3A - 4A thì chọn cường độ dòng điện và thời gian là 3A

và 60 phút vẫn là hợp lý nhất để không tiêu tốn nhiều điện năng và ít gây ăn mòn

điện cực hơn.

- và NH4

+ thì lựa chọn thời gian là 60 phút

Như vậy qua thí nghiệm với cả NO3

và cường độ dòng điện là 3A là hoàn toàn hợp lý. Kết quả này sẽ được áp dụng làm

điều kiện cho các thí nghiệm sau đó.

3.2.2. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Nitơ

Để nghiên cứu ảnh hưởng của pH dung dịch đến hiệu quả xử lý Nitơ bằng keo

tụ điện hóa điện cực sắt với dòng điện có cường độ đã chọn là 3A, thời gian là 60

phút, nhiệt độ phòng thí nghiệm, V=1,8L, mẫu nước được pha loãng 2 lần. Các giá

trị pH dao động từ 5 - 10.

a) Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Nitrat

- cuả nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.3. Nồng độ NO3

sắt ở các mức pH khác nhau (mg/l)

Nồng độ (mg/l) Thời

gian pH=5 pH=6 pH=7 pH=8 pH=9 pH = 10 (phút)

0 1,025 1,057 0,929 0,897 0,993 0,960

60 0,228 0,196 0,068 0,036 0,164 0,227

)

( t ấ u s

u ệ i H

100.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00

- trong nước rỉ rác.

Hình 3.3. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý NO3

Quan sát hình 3.3 ta thấy, pH dao động từ 5-10 thì sự thay đổi hiệu suất xử lý

- chia thành 2 giai đoạn: Hiệu suất xử lý tăng dần trong khoảng pH từ 5 - 8 và

NO3

khi qua ngưỡng pH = 8 thì hiệu suất xử lý bắt đầu giảm dần. Hiệu quả xử lý đạt trên

81% trong khoảng pH = 6 - 9, đây là khoảng pH có tính trung tính và kiềm nhẹ.

Điều này phù hợp với lựa chọn pH giả định để thiết kế các hệ thống xử lý nước thải.

Nguyên nhân có thể do pH dưới 8 thì lượng Fe2+ sinh ra khó tạo thành

hydroxit của nó (vì trong môi trường axit có nhiều ion H+, ít ion OH-) dẫn đến làm

giảm tác nhân keo tụ trong xử lý nước thải, lúc này hiệu suất xử lý Nitrat giảm

xuống. Khi pH lớn hơn 8 xu hướng giảm cũng thể hiện là do khi pH cao thì lượng

Fe2+ sinh ra sẽ nhanh chóng tạo thành các bông keo tại ngay sát bề mặt điện cực do

đó cản trở phản ứng của các ion Fe2+ được sinh ra tiếp theo trong quá trình điện

phân với nhóm OH-, tác nhân keo tụ giảm nên hiệu suất xử lý cũng giảm xuống.

Như vậy có thể lựa chọn pH = 8 là điều kiện tối ưu để áp dụng xử lý chỉ tiêu Nitrat

trong nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt.

b) Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Amoni

+ của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.4. Nồng độ NH4

sắt ở các mức pH khác nhau (mg/l)

Thời gian (phút) Nồng độ sau pha loãng pH

pH=5 0 1480.48

60 1268.33

pH=6 0 1374.40

60 1071.70

pH=7 0 1428.73

60 1105.33

pH=8 0 1257.98

60 944.93

pH=9 0 1278.68

60 1032.89

pH= 10 0 1312.31

60 1164.84

)

( t ấ u s

u ệ i H

7 pH

Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý amoni trong nước rỉ rác bằng

công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt.

Quan sát hình 3.4, khi pH dao động từ 5 - 8 thì hiệu suất xử lý tăng dần từ

14,330% lên 24,885%. Khi qua ngưỡng pH = 8 thì hiệu suất xử lý bắt đầu giảm dần

(từ 24,885% xuống 11,237%). Hiệu suất cao nhất tại pH = 8 (24,885%)

So sánh tương quan giữa 2 giai đoạn dao động pH từ 5-8 và 8-10 thì lựa chọn

pH = 8 là hợp lý nhất.

Như vậy, lựa chọn pH = 8 là điều kiện tối ưu để áp dụng xử lý chỉ tiêu Amoni

trong nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt.

3.2.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử lý Nitơ

Để nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu quả xử lý Nitơ

bằng keo tụ điện hóa dung dịch nước rỉ rác với điện cực sắt dòng điện có cường độ

3A, thời gian là 60 phút, nhiệt độ phòng thí nghiệm, pH = 8, V = 1,8L, mẫu nước

được pha loãng 2 lần. Các giá trị khoảng cách điện cực được xét là 1, 3, 5, 7 (cm)

tương ứng với các cặp điên cực 1-8, 2-7, 3-6, 4-5.

a) Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử lý Nitrat

- của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.5. Nồng độ NO3

sắt ở các khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l)

Khoảng Thời gian (phút) Nồng độ (mg/l)

cách (cm)

0 1,758048 7

60 0,610152

0 1,949364 5

60 0,38695

0 1,885592 3

60 0,323178

0 2,013136 1

100.00

80.00

)

60.00

( t ấ u s

40.00

u ệ i H

20.00

0.00

4 Khoảng cách (cm)

60 0,195634

- trong nước

Hình 3.5. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NO3

rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt

Từ hình 3.5 ta thấy, hiệu suất xử lý Nitrat cao nhất đạt 90,28% ở khoảng cách

điện cực 1cm, thấp nhất ở khoảng cách điện cực 7cm là 65,29%.

Khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng vì dung dịch nước rỉ rác dẫn điện

kém, điện thế tăng dần theo khoảng cách điện cực dẫn đến tiêu hao năng lượng. Sự

thủy phân các ion Fe2+ ở cực dương kết hợp với các ion OH- ở cực âm để tạo thành

các phân tử keo tụ xảy ra theo các phản ứng nối tiếp nên khoảng cách điện cực có

vai trò quan trọng. Mặt khác khoảng cách điện cực càng xa thì khả năng kết hợp

giữa hai ion càng khó, dẫn đến hiệu suất xử lý Nitrat thấp.

Vì vậy ta lựa chọn khoảng cách điện cực 1cm là điều kiện tối ưu cho hệ thống

keo tụ điện hóa để áp dụng xử lý chỉ tiêu Nitrat trong nước thải để lượng chất keo tụ

sinh ra phân tán đồng đều hơn và giảm tiêu hao năng lượng.

b) Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử lý Amoni

+ của nước rỉ rác trong quá trình keo tụ điện hóa điện cực

Bảng 3.6. Nồng độ NH4

sắt ở các khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l)

Khoảng cách (cm) Thời gian Nồng độ sau pha loãng

(phút) (mg/l)

0 1325,25 7

60 1170,01

0 1351,12 5

60 1157,08

0 1309,72 3

60 1038,07

0 1268,33 1

60 988,91

)

( t ấ u s

u ệ i H

4 Khoảng cách (cm)

+ trong

Hình 3.6. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NH4

nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực sắt

+ cao nhất tại khoảng cách điện

Quan sát hình 3.6, ta thấy hiệu suất xử lý NH4

cực là 1cm đạt 22,03%, thấp nhất ở khoảng cách điện cực 7cm là 11,71%. Cũng

tương tự như việc giải thích ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến khả năng xử

- trong nước thải ta chọn khoảng cách điện cực 1cm là điều kiện tối ưu cho

lý NO3

hệ thống keo tụ điện hóa để áp dụng xử lý chỉ tiêu Amoni trong nước thải.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

 Kết luận

Các nghiên cứu trong luận văn đã đưa ra được một số kết luận sau:

1. Đã nghiên cứu, tìm hiểu và nắm được đặc điểm, nguyên lý của quá trình

keo tụ điện hóa.

2. Đã đánh giá ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu quả

xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt. Kết

quả phân tích chọn được điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý là I = 3A, t = 60 phút.

3. Đã đánh giá ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý Nitơ trong nước rỉ rác

bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt. Với pH xét từ 5 đến 10, kết quả

phân tích chọn được điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý là pH = 8.

4. Đã đánh giá được ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu quả xử lý

Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt. Với khoảng

cách điện cực được xét là 7, 5, 3, 1 (cm), kết quả phân tích chọn được điều kiện tối

ưu cho quá trình xử lý là 1(cm).

 Kiến nghị

Sau khi kết thúc đề tài này em rất muốn được tạo thêm điều kiện để tiến sâu

hơn vào việc nghiên cứu xử lý các chỉ tiêu khác bằng công nghệ keo tụ điện hóa.

Nhận thấy rằng công nghệ keo tụ điện hóa đã cho thấy được hiệu quả rõ rệt trong

việc loại bỏ Nitơ trong nước rỉ rác. Nếu có thể, có thể kiểm nghiệm thêm khả năng

xử lý của công nghệ keo tụ điện hóa với các loại nước thải khác nhau. Vì thành

phần và tính chất của từng loại nước thải thường khác nhau, không ổn định. Do đó

để khách quan hơn thì cần tiến hành xử lý các loại nước thải khác nhau để khẳng

định hiệu quả xử lý của công nghệ này.

Bên cạnh đó có thể phát triển việc nghiên cứu theo hướng kết hợp kết hợp hệ

keo tụ điện hoá với hệ xử lý bằng lọc sinh học hay phương pháp keo tụ điện hóa kết

hợp với bể USBF trên các đối tượng nước thải khác nhau. Từ đó có thể đưa ra quy

trình xử lý nước thải nói chung hay nước rỉ rác nói riêng một cách triệt để hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng việt

[1] Lê Trịnh Hùng (2006), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo dục.

[2] Nguyễn Hồng Khánh, Lê Văn Cát, Tạ Đăng Toàn, Phạm Tuấn Linh (2009), Môi

trường bãi chôn lấp chất thải và kỹ thuạt xử lý nước rác, NXB Khoa học và Kỹ

thuật Hà Nội.

[3] Võ Anh Khuê (2014), Nghiên cứu phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với vi

điện hóa để xử lý các ion kim loại nặng và florua trong nước thải, Tạp chí Khoa

học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 7(80), 15-19.

[4] Trẩn Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa

học và Kỹ thuật.

[5] Nguyễn Thị Thu Thủy (2000), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, NXB

Khoa học và Kỹ thuật.

[6] Vũ Đức Toàn (2012), Đánh giá ảnh hưởng của BCL Xuân Sơn, Hà Nội đến

môi trường nước và đề xuất giải pháp, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Thủy lợi và

Môi trường, số 39, 28-33

[7] Trần Mạnh Trí (2007), Áp dụng các quá trình oxi hóa nâng cao (AOPs) để xử lý

nước rỉ rác đã qua xử lý sinh học ở nhà máy xử lý Gò Cát, thực hiện trên hệ

pilot 15-20 m3/ngày, Báo cáo khoa học, Trung tâm công nghệ Hóa học và Môi

trường.

[8] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2006), Xử lý nước

thỉ đô thị và công nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

[9] Đinh Tuấn (2011), Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm bằng phương pháp

keo tụ-tuyển nổi điện hóa với anot hòa tan nhôm, sắt, Luận văn Thạc sỹ kỹ

thuật, Đại học Đà Nẵng.

[10] Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu

(2009),Xử lý nước rỉ rác bằng tác nhân UV-fenton trong thiết bị gián đoạn,

Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 53, 165-175.

[11] Lê Hoàng Việt (2002), Giáo trình phương pháp xử lý nước thải, Đại học Cần Thơ.

[12] Tô Thị Hải Yến, Nguyễn Thế Đồng, Trịnh Văn Tuyên, Trần Thị Thu Nga,

Phạm Thị Thu Hà, Phan Thế Dương, Kosuke Kawai, Saburo Matsui (2008),

Tuần hoàn nước rác và phân hủy vi sinh trong môi trường sunphat trong công

nghệ chôn lấp rác thải sinh hoạt giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước

rỉ rác, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công

nghệ Việt Nam, tập 46, số 6A, tr.176 - 183.

Tài liệu tiếng anh

[13] Bhalla B., Saini M.S., Jha M.K. (2013), Effect of age and seasonal variations

on leachate characteristics of municipal solid waste landfill, International

Journal of Research in Engineering and Technology, Vol. 2, No. 8, 223-232.

[14] Butler E., Hung Y.T., Yeh R.Y.L. and Ahmad M.S.A. (2011),

Electrocoagulation in Wastewater Treatment, Water, 3, 495-525.

[15]Chuleemus Boonthai Iwai and Thammared Chuasavath (2002), Mitree

[16] Drogui P., Blais J.F., Mercier G. (2007), Riview of electrochemical

Siribunjongsak and Thares Srisatit (2004).

technologies for enviromental applications, Recent patents on engineering, 1 ,

[17] Holt, Peter K., Barton, Geoffrey W., Mitchell, Cynthia A (2004), The future

257-272.

for electrocoagulation as a localised water treatment technolog, J of

Chemoshpere 59, 3, 355-67.

[18]Ilhan F., Kurt U., Apaydin O. and Gonullu M.T. (2008), Treatment of leachate

by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes, J.Hazard. Mater.,

154, 381-389.

[19]Khandegar V. and Saroha A.K. (2013), Electrocoagulation for the treatment of

textile industry effluent -a review, J. Environ. Manage., Vol.128, 949-963.

[20]Kim S.M., Geissen S.U., Vogelpohl A. (1997), Landfill leachate treatment by a

photoassisted Fenton reaction, Water Science and Technology, Vol. 35, pp.

239-248.

[21] Kuokkanen V., Kuokkanen T., Rämö J., Lassia U.(2015),Electrocoagulation

treatment of peat bog drainage water containing humic substances, Water

Research, 79, 79-87.

[22] Pan L., Ji M., Wang X., Zhao L. (2010), Influence of calcination temperature

on TiO2 nanotubes” catalysis for TiO2/UV/O3 in landfill leachate solution,

Transactions of Tianjin University, Vol. 16, pp.179-186.

[23] R. Ramesh Babu, N.S. Bhadrinarayana, K.M.Meera Sheriffa Begum,

N.Anantharaman (2006), Treatment of tannery wastewater by

electrocoagulation, Journal of the University of Chemical Technology and

Metallurgy, 42, 2, 2007, 201-206

[24] Shruthi M., Mahesh S. and Sahana M. (2013), Removal of Arsenic from

Groundwater using Electrochemical Coagulation Process, International Journal

of Current Engineering and Technology, 9, 624-626

[25] Top S., Sekman E., Hoşver S. and Bilgili M.S. (2011), Characterization and

electrocaogulative treatment of nanofiltration concentrate of a full-scale

landfill leachate treatment plant, Desalination, 268, 158-162.

[26] Ushikoshi K., Kobayashi T., Uematsu K., Toji A., Kojima D. and Matsumoto

K., (2002), Leachate treatment by the reverse osmosis system, Desalination,

150, 121-129.

Purif. Technol., 54, 388-395.

[27] Yang C.L, (2006), Electrochemical coagulation for oily water demulsification, Sep.

PHỤ LỤC

Hình 1.a.Hiện tượng điện phân sau 10 phút

1.b.Hiện tượng điện phân sau 40 phút

Hình 2.Hiện tượng điện phân trong các khoảng thời gian tiếp theo

Khoá luận tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu xử lý Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực sắt

Chủ đề:

Báo cáo thực tập khoa học môi trường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC SẮT

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trường

NNNgười hướng dẫn khoa học

HÀ NỘI - 2017

Tuổi bãi chôn lấp

Thông số Đơn vị

BCL

BCL Gò Cát

BCL Tràng

BCL

BCL Thủy

Đơn

Thông số

Nam Sơn

(Hồ Chí

Cát (Hải

Xuân Sơn

Phương (Huế)

vị

(Hà Nội)

Minh)

Phòng)

(Hà Nội)

- a) Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu suất xử lý NO3

+

Tài liệu liên quan

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tích hợp giáo dục ứng phó với biến đổi khí hậu trong dạy học phân môn Địa lí lớp 5

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Vận dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học môn Khoa học lớp 4

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Vận dụng hình thức dạy học ngoài thiên nhiên nhằm giáo dục môi trường cho học sinh lớp 3 thông qua môn Tự nhiên và xã hội

Khóa luận tốt nghiệp đại học: Tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học chương" Hạt nhân nguyên tử" vật lý 12 nâng cao

Khóa luận tốt nghiệp: Sử dụng trò chơi học tập để giáo dục môi trường trong dạy học môn Tự nhiên và Xã hội lớp 3

Khóa luận tốt nghiệp: Thiết kế kế hoạch dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong môn Khoa học lớp 4 ở trường Tiểu học

Báo cáo bài tập lớn Sinh thái học: Sự thích nghi của động vật với điều kiện môi trường khắc nghiệt trong sa mạc nhiệt đới

Báo cáo bài tập lớn Sinh thái học: Lợi ích của cây xanh trong đô thị - Giá trị cảnh quan và cải thiện sức khỏe con người

Tiểu luận cá nhân: Omega 9 và các ứng dụng thực tiễn của chúng trong đời sống

Khóa luận tốt nghiệp: Đánh giá chất lượng môi trường không khí trên địa bàn thành phố Tuyên Quang

Tài liêu mới

Đề cương đồ án tốt nghiệp: Thành lập bản đồ địa chính khu vực xã Mỹ Lạc, huyện Thủ Thừa, tỉnh Long An bằng công nghệ GNSS-RTK

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quĩ đạo của chất điểm khi có phương trình vận tốc

Bài tiểu luận: Hệ thống sản xuất aspirin từ thiết bị vỏ áo hoạt động liên tục cho ra 10kg sản phẩm mỗi giờ

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Bài tập lớn: Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp loại ống chùm thẳng đứng

Báo cáo bài tập lớn Vật lý A1: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quĩ đạo của vật khi có phương trình chuyển động

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Xác định quỹ đạo của vật bằng hàm Mathlab

Báo cáo bài tập lớn Vật lý 1: Vẽ quỹ đạo của electron trong điện trường tĩnh

Báo cáo bài tập lớn: Vẽ quỹ đạo chuyển động ném xiên trong trọng trường bỏ qua lực cản và xác định một vài thông số liên quan

Khóa luận tốt nghiệp: Nghiên cứu sự vận chuyển phóng xạ từ đất lên thực vật

Khóa luận tốt nghiệp: Bài toán biên dirichlet cho phương trình elliptic cấp 2 dạng bảo toàn trong hình tròn đơn vị

Khóa luận tốt nghiệp: Khảo sát điều kiện tách chiết và hoạt tính sinh học của cao chiết hoa đu đủ đực (Carica papaya L.) từ methanol và acetone

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán