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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

======

KHIẾU THỊ NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NITƠ

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC NHÔM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Công nghệ Môi trường

Người hướng dẫn khoa học

ThS. LÊ CAO KHẢI

HÀ NỘI - 2017

HÀ NỘI - 2016

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 trang bị cho em rất nhiều kiến thức

chuyên sâu về lĩnh vực hóa học, đặc biệt là Hóa học Môi trường và cùng đó tạo

điều kiện giúp em trong quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

này.

Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo ThS. Lê Cao Khải cùng 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 tất cả bạn bè, đặc biệt là

những người bạn làm nghiên cứu cùng em trong học kỳ này, đã cùng nhau trao

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

Do còn hạn chế về trình độ và kinh nghiệm thực tế, nên trong đề tài này

không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ

sung của thầy cô và bạn bè để khóa luận của em được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 26 tháng 5 năm 2017

Khiếu Thị Ngọc Mai

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Nhu cầu oxy sinh học BOD5

BCL Bãi chôn lấp

COD Nhu cầu oxy hóa học

DO Lượng oxy hòa tan trong nước

FC Độ ẩm

UV Tia tử ngoại

PAC Poly Aluminium Choloride

TKN Nitơ tổng

VFA Nồng độ các axit béo dễ bay hơi

TDS Tổng chất rắn hòa tan

TOC Tổng cacbon hữu cơ

DANH MỤC BẢNG

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

Bảng 1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác của các bãi chôn lấp mới và lâu

năm .................................................................................................................... 6

Bảng 1.3. Thành phần nước rỉ rác mới và nước rỉ rác cũ .................................... 8

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

khác nhau ......................................................................................................... 40

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

khác nhau ......................................................................................................... 44

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

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

khác nhau ......................................................................................................... 48

Bảng 3.1. Nồng độ NO3

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

cường độ dòng điện khác nhau (mg/l) .............................................................. 50

Bảng 3.2. Nồng độ NH4

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

cường độ dòng điện khác nhau (mg/l) .............................................................. 52

Bảng 3.3. Nồng độ NO3

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

khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l) ............................................................ 53

Bảng 3.4. Nồng độ NH4

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

khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l) ............................................................ 54

Bảng 3.5. Nồng độ NO3

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

điều kiện pH khác nhau (mg/l) ......................................................................... 57

Bảng 3.6. Nồng độ NH4

điều kiện pH khác nhau (mg/l) ......................................................................... 59

DANH MỤC HÌNH

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

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động bể SBR................................................... 20

Hình 1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ AO ...................................................... 21

Hình 1.4. Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ ..................................... 24

Hình 2.1. Máy khuấy từ gia nhiệt (AHYQ, model 85-2, Trung Quốc) .............. 32

Hình 2.2. Nguồn một chiều (DC REULATED POWER SUPPLY - QJ3020S – 0

~ 30V 20A) ...................................................................................................... 33

Hình 2.3. Kẹp điện cực ..................................................................................... 33

Hình 2.4. Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa ...................................................... 34

- bằng đo quang

Hình 2.5. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa ............................................ 35

Hình 2.6. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NO2

......................................................................................................................... 40

Hình 2.7. Thí nghiệm đun cách thủy mẫu ......................................................... 43

Hình 2.8. Mẫu được chuyển sang bình định mức 25 ml .................................... 43

- bằng đo

Hình 2.9. Hình ảnh Cuvet và máy trắc quang ................................................... 44

Hình 2.10. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NO3

quang. .............................................................................................................. 45

+ bằng đo

Hình 2.11. Màu của amoni sau 60 phút. ........................................................... 47

Hình 2.12. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NH4

- .......... 50

quang ............................................................................................................... 48

+ .......... 52

Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý NO3

- ....... 54

Hình 3.2. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý NH4

+ ....... 55

Hình 3.3. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NO3

- .................................... 58

Hình 3.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NH4

+ .................................... 60

Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NO3

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4

MỤC LỤC

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

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................. 3

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

1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác .......................................................................... 3

1.1.2. Đặc điểm nước rỉ rác ................................................................................ 4

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

1.1.2.2. Các yếu tổ ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác ......... 7

1.1.3. 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 ..................................... 13

1.2.1. Trạng thái tồn tại của Nitơ trong nước rỉ rác ........................................... 13

1.2.2. Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm Nitơ trong nước rỉ rác ........................ 17

1.2.3. Tác hại của Nitơ trong nước rỉ rác .......................................................... 18

1.2.3.1. Tác hại của Nitơ đối với sức khỏe cộng đồng............................. 18

1.2.3.2. Tác hại ô nhiễm Nitơ đối với môi trường ................................... 19

1.2.4. Một số công nghệ xử lý Nitơ trong nước rỉ rác ...................................... 19

1.2.4.1. Aeroten hoạt động theo mẻ (SBR) ............................................. 19

1.2.4.2. Bể AO (Anoxic-Oxic) ................................................................ 21

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 ........................ 23

1.3.2.1. Cấu tạo ....................................................................................... 24

1.3.2.2. Nguyên tắc hoạt động ................................................................ 24

1.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa . 26

1.3.4. Ưu, nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa ................................. 27

1.3.5. Ứng dụng của keo tụ điện hóa trong xử lý môi trường ............................ 28

1.3.5.1. Ứng dụng keo tụ điện hóa để xử lý nước ô nhiễm ở trong nước . 28

1.3.5.2. Ứng dụng keo tụ điện hóa để xử lý nước ô nhiễm ở ngoài nước . 29

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ................... 32

2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ................................................. 32

2.2. Hệ thí nghiệm keo tụ điện hóa ................................................................. 32

2.2.1. Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm .................................................................... 32

2.2.2. Tiến hành thí nghiệm .............................................................................. 36

2.3. Các nội dung nghiên cứu ......................................................................... 36

2.3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian .................................... 37

2.3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực ...................................... 37

2.3.3. Ảnh hưởng của pH ................................................................................. 37

2.4. Phương pháp phân tích chỉ tiêu Nitơ trong mẫu thu được sau khi xử lý

bằng công nghệ keo tụ điện hóa...................................................................... 38

2.4.1. Xác định Nitrit ........................................................................................ 38

2.4.1.1. Phương pháp xác định Nitrit ...................................................... 38

2.4.1.2. Cách tiến hành ........................................................................... 39

2.4.1.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả ..................................... 39

2.4.2. Xác định Nitrat ....................................................................................... 40

2.4.2.1. Phương pháp xác định Nitrat. ..................................................... 40

2.4.2.2. Cách tiến hành ........................................................................... 41

2.4.2.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả ..................................... 44

2.4.3. Xác định Amoni ..................................................................................... 45

2.4.3.1.Phương pháp xác định ................................................................. 45

2.4.3.2. Cách tiến hành ........................................................................... 46

2.4.3.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả ..................................... 47

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................. 49

3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu suất

- ............................................................................... 49

xử lý Nitơ ......................................................................................................... 49

+ .............................................................................. 52

3.1.1. Hiệu suất xử lý NO3

3.1.2. Hiệu suất xử lý NH4

3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến quá trình xử lí Nitơ ............. 53

- ............................................................................... 53

+ .............................................................................. 54

3.2.1. Hiệu suất xử lý NO3

3.2.2. Hiệu suất xử lý NH4

- ............................................................................... 57

3.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng xử lý Nitơ .......................... 56

+ .............................................................................. 59

3.3.1. Hiệu suất xử lý NO3

3.3.2. Hiệu suất xử lý NH4

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 63

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Xã hội ngày càng phát triển nhờ những tiến bộ của khoa học kĩ thuật,

cuộc sống của con người được trợ giúp nhiều hơn nhờ các loại máy móc tân

tiến. Tuy nhiên, kéo theo đó là một số hệ lụy mà chúng ta không thể coi

thường. Và một trong số đó là vấn đề rác thải. Vấn đề rác thải hiện nay đang

là một nguy cơ nghiêm trọng đối với con người, không có quốc gia nào tránh

khỏi việc buộc phải đối mặt với nguy cơ này, nhất là các nước đang phát triển

trong đó có Việt Nam. Hiện nay, lượng rác thải phát sinh, thải ra môi trường

ngày một tăng nhanh về số lượng. Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác đều phát thải

trực tiếp vào môi trường, khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi

trường và sức khỏe con người. Nó bốc mùi hôi nặng nề lan tỏa nhiều kilomet,

có thể ngấm xuyên qua mặt đất làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và dễ dàng

gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Và ô nhiễm gây bởi nước rỉ rác từ các bãi chôn

lấp tập trung trở thành vấn đề nóng hàng chục năm nay.

Nước rỉ rác sinh ra từ các bãi chôn lấp cũng như phát sinh tại trạm

trung chuyển rất độc hại, chứa nhiều chất ô nhiễm như khí Nitơ, Amoniac,

kim loại nặng, các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh, BOD, COD hàm lượng cao…

có khả năng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nếu thấm vào đất, sẽ gây

ô nhiễm trầm trọng nguồn nước ngầm và đất, nếu chảy vào kênh, nó sẽ hủy

hoại môi trường thủy sinh ở khu vực đó… Hàm lượng Nitơ cao là chất dinh

dưỡng kích thích sự phát triển của rong, rêu, tảo,… gây ra hiện tượng phú

dưỡng hóa làm bẩn trở lại nguồn nước, gây thiếu hụt oxy hòa tan (DO) trong

nước. NH3 cao còn độc đối với thủy sinh. Vì vậy, xử lý Nitơ trong nước rỉ rác

là vấn đề cần quan tâm.

Hiện nay có rất nhiều nghiên cứu về các phương pháp xử lý và các

công trình xử lý nước rỉ rác nhưng việc ứng dụng vào thực tế còn rất hạn chế.

Xuất phát từ những lí do trên, để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ môi trường,

đặc biệt là môi trường nước bước đầu em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý

Nitơ trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực nhôm”.

Mục đích nghiên cứu

- Nắm bắt được công nghệ keo tụ điện hóa xử lí nước rỉ rác.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian lưu nước, ảnh

hưởng của khoảng cách giữa các điện cực, ảnh hưởng của pH đến quá trình

xử lý Nitơ trong nước bằng công nghệ keo tụ điện hóa điệc cực Nhôm, từ đó

lựa chọn được điều kiện tối ưu của các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ

điện hóa.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Nước rỉ rác của khu liên hợp xử lý chất

thải rắn Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội.

- Phạm vi thực hiện: 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.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nước rỉ rác

1.1.1. Sự hình thành nước rỉ rác

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

lý, hóa và sinh học diễn ra trong lòng bãi chôn lấp. Do được sinh ra từ rác

thải, loại nước thải này rất độc hạị, chứa nhiều chất ô nhiễm như khí Nitơ,

amoniac, kim loại nặng, các vi trùng, vi khuẩn gây bệnh, BOD, COD hàm

lượng cao… có khả năng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nước rỉ rác

là loại nước thường bị ô nhiễm nặng bởi các chất nguy hại nên 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.

Các nguồn chính tạo ra nước rò rỉ bao gồm quá trình phân hủy sinh học

các chất hữu cơ, sản phẩm là nước và trở thành nước rác, nước từ phía trên

bãi chôn lấp, độ ẩm của rác, nước từ vật liệu phủ, nước từ bùn nếu việc chôn

bùn được cho phép. Việc mất đi của nước được tích trữ trong bãi rác bao gồm

nước tiêu thụ trong các phản ứng hình thành khí bãi rác, hơi nước bão hòa bốc

hơi theo khí và nước thoát ra từ đáy bãi chôn lấp (nước rò rỉ).

Lượng nước rác sinh ra phụ thuộc vào:

- Điều kiện khí tượng, thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là

khí hậu, lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến nước rác sinh ra

- Khu vực chôn lấp

- Độ ẩm chất thải chôn lấp

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

* Phân loại nước rỉ rác

Theo đặc điểm và tính chất, nước rác được phân làm 2 loại:

- Nước rác tươi, nước rác khi không có mưa

- Nước rác khi có nước mưa: mưa thấm qua bãi rác và hòa lẫn nước rác

Theo đặc điểm hoạt động của bãi chôn lấp:

- Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp cũ, đã đóng cửa hoặc ngừng

hoạt động, thành phần, tính chất của loại nước rác này phụ thuộc vào thời

gian đã đóng bãi, mức độ phân hủy các thành phần hữu cơ trong bãi rác.

- Nước rác phát sinh từ các bãi chôn lấp đang hoạt động hoặc ngừng

vận hành.

1.1.2. Đặc điểm nước rỉ rác

1.1.2.1. Thành phần và tính chất nước rỉ rác

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, 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 [1].

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 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 [1,7].

Chất lượng 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 và tuổi bãi chôn lấp được tổng hợp từ

nguồn [7,16] và 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 BCL BCL BCL BCL BCL

Tatyana Barjinder Tatyana Barjinder Tatyana Barjinder

pH - < 6,5 6,5 6,5-7,5 6,5-7,5 >7,5 > 7,5

>20.00 3.000- 40.000- COD mg/l <10.000 <5000 <4000 0 5.000 10.000

BOD5/CO - > 0,3 > 0,3 0,1–0,3 0,1–0,3 < 0,1 < 0,1 D

Axit béo dễ (%TOC) 70 - 90 80% 20 - 30 5 – 30% 5 - bay hơi

Hợp chất

humic và (%TOC) - > 60 Chủ yếu - - -

fulvic

100 – - - - - - Tổng Nitơ mg/l 2.000

Thấp đến Tổng kim mg/l 2 < 2 Thấp < 2 Thấp trung loại bình

Khả năng Trung phân hủy - - Chủ yếu - - Thấp bình sinh học

Ghi chú (-): không đánh giá

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

bãi chôn lấp có tuổi càng trẻ (< 5 năm) thì nồng độ các chất ô nhiễm càng cao

(COD > 10.000 mg/l), chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học,

pH thấp hơn 6,5. Tuổi bãi chôn lấp càng cao thì pH càng tăng và nồng độ các

chất ô nhiễm càng giảm nhưng lại khó phân hủy sinh học vì chứa chủ yếu các

hợp chất hữu cơ bền vững.

Thành phần và tính chất nước rò rỉ 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.

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải trong bãi chôn lấp được

chia thành các nhóm chủ yếu sau:

- Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 0 - 20°C

- Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ 20 - 40°C

- Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ 40 - 70°C

Bảng 1.2. Thành phần và tính chất nước rỉ rác của các bãi chôn lấp mới và

lâu năm

Giá trị, mg/l

Bãi mới (< 2 năm) Thành phần Bãi lâu năm (>10

năm) Khoảng Trung bình

2.000 – 55.000 10.000 100 – 200 BOD5

TOC 1.500 – 20.000 6.000 80 – 160

COD 3.000 – 90.000 18.000 100 – 500

Chất rắn hòa tan 10.000 – 55.000 10.000 1.200

Tổng chất rắn lơ 200 – 2.000 500 100 – 400 lửng

Nitơ hữu cơ 10 – 800 200 80 – 120

Giá trị, mg/l

Bãi mới (< 2 năm) Thành phần Bãi lâu năm (>10

năm) Khoảng Trung bình

Amoniac 10 – 800 200 20 – 40

Nitrat 5 – 40 25 5 – 10

Tổng lượng phốt 5 – 100 30 5 – 10 pho

Othophotpho 4 – 80 20 4 – 8

Độ kiềm theo 1.000 – 20.900 3.000 200 – 1000 CaCO3

pH 4,5 – 7,5 6 6,6 – 9

Độ cứng theo 300 – 25.000 3.500 200 – 500 CaCO3

Canxi 50 – 7.200 1.000 100 – 400

Magie 50 – 1.500 250 50 – 200

Clorua 200 – 5.000 500 100 – 400

Sunphat 50 – 1.825 300 20 – 50

Tổng sắt 50 – 5.000 60 20 – 200

Nguồn: Tchobanoglouset và cộng sự 1993 [12]

1.1.2.2. Các yếu tổ ảnh hưởng đến thành phần tính chất nước rỉ rác

Rác được chôn trong bãi chôn lấp chịu hàng loạt các biến đổi lý, hóa,

sinh cùng lúc xảy ra. Thành phần chất ô nhiễm trong nước rỉ rác phụ thuộc

vào nhiều yếu tố như: thành phần chất thải rắn, độ ẩm, thời gian chôn lấp,

chiều sâu bãi chôn lấp,… ta sẽ lần lượt xét qua các yếu tố chính ảnh hưởng

đến thành phần và tính chất nước rỉ rác.

* Thời gian chôn lấp

Tính chất nước rò rỉ thay đổi theo thời gian chôn lấp. Nhiều nghiên cứu

cho thấy rằng nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rò rỉ là một hàm theo thời

gian. Theo thời gian nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rác giảm dần.

Thành phần của nước rò rỉ thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn khác nhau của

quá trình phân hủy sinh học đang diễn ra. Sau giai đoạn hiếu khí ngắn (một

vài tuần hoặc kéo dài đến vài tháng), thì giai đoạn phân hủy yếm khí tạo ra

axit xảy ra và cuối cùng là quá trình tạo ra khí Metan. Trong giai đoạn axit,

các hợp chất đơn giản được hình thành như các axit dễ bay hơi, Amino Axit

và một phần Fulvic với nồng độ nhỏ.

Khi rác được chôn càng lâu, quá trình metan hóa xảy ra. Khi đó chất thải

rắn trong bãi chôn lấp được ổn định dần, nồng độ ô nhiễm cũng giảm dần theo

thời gian. Giai đoạn tạo thành khí Metan có thể kéo dài đến 100 năm hoặc lâu

hơn nữa.

Bảng 1.3. Thành phần nước rỉ rác mới và nước rỉ rác cũ

Nước rỉ rác mới Nước rỉ rác cũ

Nồng độ các axit béo dễ bay hơi (VFA) Nồng độ các axit béo dễ bay hơi thấp

cao

pH nghiêng về tính axit pH trung tính hoặc kiềm

BOD cao BOD thấp

+ và nitơ hữu cơ cao

+ thấp

Tỷ lệ BOD/COD cao Tỷ lệ BOD/COD thấp

Nồng độ NH4 Nồng độ NH4

Vi sinh vật có số lượng lớn Vi sinh vật có số lượng nhỏ

Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim Nồng độ các chất vô cơ hòa tan và kim

loại nặng cao loại nặng thấp

Nguồn: Tchobanoglos và cộng sự 1993 [12]

* Thành phần và các biện pháp xử lý sơ bộ chất thải rắn

Rõ ràng thành phần chất thải rắn là yếu tố quan trọng nhất tác động đến

tính chất nước rò rỉ. Khi các phản ứng trong bãi chôn lấp diễn ra thì chất thải

rắn sẽ bị phân hủy. Do đó, chất thải rắn có những đặc tính gì thì nước rò rỉ

cũng có các đặc tính tương tự. Chẳng hạn như, chất thải có chứa nhiều chất

độc hại thì nước rác cũng chứa nhiều thành phần độc hại...

Các biện pháp xử lý hoặc chế biến chất thải rắn cũng có những tác động

đến tính chất nước rác. Chẳng hạn như, các bãi rác có rác không được nghiền

nhỏ. Bởi vì, khi rác được cắt nhỏ thì tốc độ phân hủy tăng lên đáng kể so với

khi không nghiền nhỏ rác. Tuy nhiên, sau một thời gian dài thì tổng lượng

chất ô nhiễm bị trôi ra từ chất thải rắn là như nhau bất kể là rác có được xử lý

sơ bộ hay không.

* Chiều sâu bãi chôn lấp

Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng bãi chôn lấp có chiều sâu chôn lấp càng

lớn thì nồng độ chất ô nhiễm càng cao so với các bãi chôn lấp khác trong

cùng điều kiện về lượng mưa và quá trình thấm. Bãi rác càng sâu thì cần

nhiều nước để đạt trạng thái bão hòa, cần nhiều thời gian để phân hủy.

Do vậy, bãi chôn lấp càng sâu thì thời gian tiếp xúc giữa nước và rác sẽ

lớn hơn và khoảng cách di chuyển của nước sẽ tăng. Từ đó quá trình phân hủy

sẽ xảy ra hoàn toàn hơn nên nước rò rỉ chứa một hàm lượng lớn các chất ô

nhiễm.

* Các quá trình thấm, chảy tràn, bay hơi

Độ dày và khả năng chống thấm của vật liệu phủ có vai trò rất quan

trọng trong ngăn ngừa nước thấm vào bãi chôn lấp làm tăng nhanh thời gian

tạo nước rò rỉ cũng như tăng lưu lượng và pha loãng các chất ô nhiễm từ rác

vào trong nước. Khi quá trình thấm xảy ra nhanh thì nước rò rỉ sẽ có lưu

lượng lớn và nồng độ các chất ô nhiễm nhỏ. Quá trình bay hơi làm cô đặc

nước rác và tăng nồng độ ô nhiễm. Nhìn chung các quá trình thấm, chảy tràn,

bay hơi diễn ra rất phức tạp và phụ thuộc vào các điều kiện thời tiết, địa hình,

vật liệu phủ, thực vật phủ ...

* Độ ẩm rác và nhiệt độ

Độ ẩm thích hợp các phản ứng sinh học xảy ra tốt. Khi bãi chôn lấp đạt

trạng thái bão hòa, đạt tới khả năng giữ nước FC, thì độ ẩm trong rác là không

thay đổi nhiều. Độ ẩm là một trong những yếu tố quyết định thời gian nước rò

rỉ được hình thành là nhanh hay chậm sau khi rác được chôn lấp. Độ ẩm trong

rác cao thì nước rò rỉ sẽ hình thành nhanh hơn.

Nhiệt độ có ảnh hưởng rất nhiều đến tính chất nước rò rỉ. Khi nhiệt độ

môi trường cao thì quá trình bay hơi sẽ xảy ra tốt hơn là giảm lưu lượng nước

rác. Đồng thời, nhiệt độ càng cao thì các phản ứng phân hủy chất thải rắn

trong bãi chôn lấp càng diễn ra nhanh hơn làm cho nước rò rỉ có nồng độ ô

nhiễm cao hơn.

* Ảnh hưởng từ bùn cống rãnh và chất thải độc hại

Việc chôn lấp chất thải rắn sinh hoạt với bùn cống rảnh và bùn của trạm

xử lý nước thải sinh hoạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất nước rò rỉ. Bùn sẽ

làm tăng độ ẩm của rác và do đó tăng khả năng tạo thành nước rò rỉ.

Đồng thời chất dinh dưỡng và vi sinh vật từ bùn được chôn lấp sẽ làm

tăng khả năng phân hủy và ổn định chất thải rắn. Nhiều nghiên cứu cho thấy

rằng, việc chôn lấp chất thải rắn cùng với bùn làm hoạt tính metan tăng lên,

nước rò ri có pH thấp và BOD5 cao hơn.

Việc chôn lấp chất thải rắn đô thị với các chất thải độc hại làm ảnh

hưởng đến các quá trình phân hủy chất thải rắn trong bãi chôn lấp do các chất

ức chế như kim loại nặng, các chất độc đối với vi sinh vật... Đồng thời, theo

thời gian các chất độc hại sẽ bị phân hủy và theo nước rò rỉ và khí thoát ra

ngoài ảnh hưởng đến môi trường cũng như các công trình sinh học xử lý nước

rác.

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

a. Các công trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác trên thế giới

Billa và cộng sự (2005) [8] đã đánh giá hiệu quả xử lí nước rỉ rác bãi

chôn lấp chất thải rắn đô thị Gramacho ở Rio De Janeiro, Brazil. Nước rỉ rác

có tỉ lệ BOD5/COD thấp 0,05. Ozon được sử dụng để nâng cao khả năng xử lí

sinh học nước rỉ rác sau quá trình keo tụ. Sau keo tụ bằng Al2(SO4)3 ở giai

đoạn 1, COD và DOC giảm tương ứng 40 và 25%. Quá trình xử lí bằng ozon

sau đó đã làm tăng tỉ lệ BOD5/COD từ 0,05 lên 0,3 và đã xử lí được tương

ứng 73% COD và 63% DOC với lượng O3 tiêu tốn là 3g/l nước rỉ rác.

Ntampou và cộng sự (2006) [15] đã sử dụng ozon và keo tụ để xử lí

nước rỉ rác từ bãi chôn lấp chất thải rắn Thessaloniki (Hy Lạp). Tác giả đã sử

dụng hai quá trình (ozon/keo tụ và keo tụ/ozon) để xử lí nước rỉ rác. Kết quả

cho thấy, xử lí bằng ozon/keo tụ không đạt được hiệu suất cao mà hiệu suất

cao chỉ đạt được ở hệ keo tụ/ozon. COD giảm từ 1.000 mg/l xuống dưới 180

mg/l. Tuy nhiên, thời gian phản ứng và hàm lượng ozon tiêu tốn tương ứng

240 phút và 2 g/h cho 500 ml nước rỉ rác với hàm lượng COD nước rỉ rác là

1.000 mg/l.

Tiazui cùng cộng sự (2007) [18] đã nghiên cứu sử dụng phương pháp

ozon hóa và ozone kết hợp với hydrozen peroxide để xử lý nước rỉ rác tại

Tunisia, được đặc trưng bởi COD cao, khả năng bị phân hủy sinh học thấp và

màu sắc tối. Với nồng độ khí ozon đầu vào 80 g/m3, COD ban đầu 5.230

mg/l. Hiệu suất xử lí nước rỉ rác tăng gấp đôi (từ 25% lên 48%) khi kết hợp

O3/H2O2 với nồng độ 2g H2O2/l, thời gian phản ứng 60 phút, tỉ lệ BOD5/COD

tăng từ 0,1 lên 0,7 ở hệ thí nghiệm O3/H2O2. Các tác giả cũng tính chi phí để

xử lí là 2,3 USD/kg COD.

Nghiên cứu xử lí nước rỉ rác (Bãi chôn lấp Tehran, Iran) với kết hợp

keo tụ và ozon được thực hiện bởi Jamali và cộng sự (2009) [13]. COD nước

rỉ rác trước xử lí 130.000 mg/l. Kết quả nghiên cứu cho thấy, hiệu suất xử lí

COD và độ màu tương ứng là 41% và 81%, tỉ lệ BOD5/COD tăng từ 0,36 lên

0,45, hiệu suất xử lí độ màu đạt cao nhất là 81% ở mức hàm lượng O3 là 180g

O3/l nước rỉ rác. Tác giả cũng khẳng định việc kết hợp keo tụ và ozon xử lí

nước rỉ rác không mang lại hiệu quả cao và cần được xử lí tiếp bằng than hoạt

tính hay lọc màng.

Top và cộng sự [19] đã nghiên cứu xử lí nước rỉ rác của một nhà máy

tại Instanbul (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 lí là 15,9 mA/cm2 và thời gian

xử lí hợp lí là 30 phút sẽ làm giảm tối đa COD, màu sắc, và loại bỏ photpho,

tương ứng là 45%, 60% và 91,8%.

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

Xử lí nước rỉ rác ở Việt Nam mới được quan tâm trong những năm gần

đây, vì thế những nghiên cứu về công nghệ chưa nhiều. Vấn đề xử lí nước rỉ

rác ở nước ta chưa được giải quyết triệt để là do ở phần công nghệ chỉ dựa

vào quá trình phân hủy sinh học là chính, các quá trình này chưa đủ mạnh để

phân hủy những phần ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và bền vững trong nước

rỉ rác. Trên phương diện nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ, cho

đến nay đã có một số nghiên cứu xử lí nước rỉ rác được triển khai:

Tô Thị Hải Yến và đồng nghiệp (2008) [4] đã nghiên cứu “Tuần hoàn

nước rỉ rác và phân hủy vi sinh trong môi trường sunphat trong công nghiệp

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

rác”; Tô Thị Hải Yến và đồng nghiệp (2010) [5] 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 12,5% 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 oxi 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.

Nguyễn Hồng Khánh (2007) [3] đã nghiên cứu so sánh các công nghệ ở

trong và ngoài nước về xử lý nước rỉ rác, trên cơ sở đó tác giả đã đề xuất công

nghệ xử lý nước rỉ rác cho các bãi chôn lấp trên địa bàn thành phố Hà Nội. Từ

nghiên cứu này, tác giả đã đề xuất công nghệ xử lý nước rỉ rác cho bãi chôn

lấp Nam Sơn và với đối tượng nước rỉ rác cũ là áp dụng kĩ thuật SBR cải tiến

(vừa mang tính mẻ kế tiếp giai đoạn nhưng lại có thể vận hành liên tục) và

giai đoạn cuối cùng là oxi hóa bằng fenton.

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

1.2.1. Trạng thái tồn tại của Nitơ trong nước rỉ rác

Trong nước rỉ rác, các hợp chất của Nitơ tồn tại dưới 3 dạng: các hợp

chất hữu cơ, Amoni và các hợp chất dạng oxi 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.

Nitơ phân tử N2

Cố định Nitơ

N-protein thực vật N-protein động vật

Amôn

+ hoặc NH3

hóa Khử Nitrat NH4

+ O2

Nitrat hóa

NO3 NO2

+ 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

+) trong

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

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

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

thải khác có thể rất cao. Các tác nhân gây ô nhiễm Nitơ trong nước thải công

nghiệp: chế biến sữa, rau quả, đồ hộp, chế biến thịt, sản xuất bia rượu, thuộc

da. 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 ure (N-CO(NH2)2) là 0,7g, lượng chất bẩn Nitơ

amôn (N-NH4) một người trong một ngày xả vào hệ thống thoát nước là

7g/ng.ngày còn lại là các loại Nitơ khác [23].

* Các quá trình oxi hóa và khử của Nitơ trong nước rỉ rác

Phương pháp xử lý Nitơ trong nước rỉ rác được thực hiện qua hai quá

trình nối tiếp là Nitrat hóa và khử Nitrat. Trong đó quá trình Nitrat hóa

chuyển hóa Amoni thành Nitrat, còn quá trình khử Nitrat chuyển Nitrat thành

Nitơ tự do N2.

Quá trình Nitrat hóa

* Vi sinh vật và điều kiện của quá trình Nitrat hóa

Vi sinh vật của quá trình Nitrat hóa thuộc hai nhóm vi sinh vật:

Nitrosomonas và Nitrobacter. Đây là vi sinh vật tự dưỡng hóa năng vì chúng

- là chính) và Nitơ vô cơ.

nhận được năng lượng do sự sinh trưởng và tổng hợp tế bào phần lớn từ quá

trình oxy hóa các hợp chất cacbon vô cơ (HCO3

Ngoài ra chúng tiêu thụ mạnh oxy (Vi khuẩn hiếu khí).

Cả 2 nhóm vi sinh vật này đều có những yêu cầu khá đặc trưng đối với

các điều kiện môi trường như pH, nhiệt độ, oxy hòa tan (DO); và chúng có tốc

-, sau đó Nitrobacter làm

độ tăng sinh khối ở mức thấp hơn nhiều so với vi khuẩn dị dưỡng.

+ thành NO2

Nitrosomonas chỉ có thể oxy hóa NH4

- thành NO3

chức năng chuyển hóa NO2

* Cơ chế của quá trình Nitrat hóa:

Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học với sự tham gia của vi sinh vật được

viết như sau:

Nitrosomonas + + 1,5 O2 NO2

- + 2 H+ + H2O (1)

- (2)

NH4

Nitrobacte - + 0,5 O2 NO3 r

NO2

Phương trình tổng

VSV + + 2O2 NO3

- + 2 H+ + H2O (3)

NH4

Nếu tính cả các quá trình tổng hợp sinh khối (vi khuẩn), theo Gujer và

VSV

- +

Jenkin:

+ + 1,89O2 + 2,02HCO3

- 0,021C5H7O2N + 1,00NO3

1,02NH4

1,92H2CO3 + 1,06H2O (4)

Từ phương trình (4) ở trên, ta có thể thấy điều kiện cơ bản cho quá

trình Nitrat hóa là đảm bảo độ kiềm cho vi sinh vật thực hiện quá trình oxy

hóa [22].

Quá trình khử Nitrat hóa

* Vi sinh vật và điều kiện của quá trình Nitrat hóa

Khác với quá trình Nitrat hóa, quá trình khử Nitrat hóa sử dụng oxy từ

Nitrat nên gọi là anoxic (thiếu khí). Các vi khuẩn ở đây là vi khuẩn dị dưỡng

nghĩa là cần nguồn cacbon hữu cơ để tạo nên sinh khối mới.

Quá trình khử Nitrat là tổng hợp của 4 phản ứng nối tiếp nhau:

- NO2

- 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

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

NO3

nhận điện và bị khử về N2.

Gayle đã phân lập được ít nhất 14 loại vi khuẩn tham gia vào quá trình khử

Nitrat. Những nhóm vi khuẩn phổ biến là: Bacillius denitrificans, Microcous

denitrificans, Pseudomonas stutzeri và Achrommobacter, Paracocus,

Spirilum và Thiobacilus,… Phần lớn các vi khuẩn này là dị dưỡng nghĩa là

chúng dùng cacbon hữu cơ mà chúng sẽ oxy hóa để tổng hợp tế bào mới.

-) để tổng hợp tế

Chỉ có Thiobacilus denitrificans là sử dụng nguồn điện tử từ S nguyên tố

để tạo năng lượng và nguồn cacbon vô cơ (từ CO2 và HCO3

bào mới.

Cơ chế quá trình khử Nitrat

Các phương trình tỉ lượng của quá trình khử Nitrat hóa phụ thuộc vào bản

VSV

chất của nguồn cacbon sử dụng như sau:

- + 5CH3OH 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH-

VSV

6NO3

- + 5CH3COOH 4N2 + 10CO2 + 6H2O + 8OH-

VSV

8NO3

- + 5CH4 4N2 + 5CO2 + 6H2O + 8OH-

VSV

8NO3

- + C10H19O3N 5N2 + 10CO2 + 3H2O + NH3 + 10OH-

10NO3

VSV - + 1,08CH3OH + 0,24H2CO3 0,056C5H7NO2 + 0,47N2 +

NO3

1,68H2O + HCO3

Khi kết hợp quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat có các ưu điểm sau:

- Giảm thể tích khí cần cung cấp cho quá trình Nitrat hóa và khử BOD5.

- Không cần bổ sung nguồn cacbon cho quá trình khử Nitrat.

- Giảm công trình lắng cho riêng mỗi quá trình.

- Có khả năng khử 60 – 80% tổng lượng Nitơ trong nước rỉ rác.

1.2.2. Nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm Nitơ trong nước rỉ rác

* 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 rỉ rác

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

Nitơ tồn tại trong nước rỉ rác có thể ngấm vào đất ảnh hưởng đến nguồn

nước và gây nên hiệu ứng trong môi trường. Sự có mặt của Nitơ trong nước

có thể gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.

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

thủy sinh, làm giảm lượng oxy hòa tan trong nước. Khi làm lượng oxy hòa tan

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.

Khi xử lý Nitơ trong nước rỉ rác không tốt để hợp chất Nitơ đi vào

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

Nitơ tạo chứng thiếu vitamin và có thể kết hợp với các amin để tạo thành các

Nitrosamin là nguyên nhân gây ung thư ở người cao tuổi. Trẻ sơ sinh đặc biệt

nhạy cảm với Nitrat lọt vào sữa mẹ, hoặc qua nước dùng làm pha sữa. Khi lọt

vào cơ thể, Nitrat chuyển hóa thành Nitrit nhờ vi khuẩn đường ruột. Ion này

còn nguy hiểm hơn Nitrat đối với sức khỏe con người. Khi tác dụng với các

Amin hay Alkyl Cacbonat trong cơ thể người chúng có thể tạo thành các hợp

chất chứa Nitơ gây ung thư. Trong cơ thể Nitrit có thể oxy hóa Sắt II ngăn cản

quá trình hình thành Hemoglobin làm giảm lượng oxy trong máu có thể gây

ngạt, nôn, khi nồng độ cao có thể dẫn đến tử vong.

1.2.3.2. Tác hại 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 loại thực vật phù

du như rêu, tảo gây tình trạng thiếu oxy trong nước, phá vỡ chuỗi thức ăn,

+, H2S,

giảm chất lượng nước, sản sinh nhiều chất độc trong nước như NH4

CH4, CO2,… tiêu diệt nhiều sinh vật có ích trong nước. Hiện tượng đó gọi là

phú dưỡng nguồn nước.

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

dẫn nước thải. Đặc biệt là tại khu vực Hà Nội, sông Sét, sông Lừ, sông Tô Lịch

đều có màu xanh đen hoặc đen, có mùi hôi thối do thoát khí H2S. Hiện tượng

này tác động tiêu cực tới hoạt động sống của dân cư đô thị, làm biến đổi hệ sinh

thái của nước hồ, tăng thêm mức độ ô nhiễm không khí của khu dân cư.

1.2.4. Một số công nghệ xử lý Nitơ trong nước rỉ rác

1.2.4.1. Aeroten hoạt động theo mẻ (SBR)

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động bể SBR

Các giai đoạn hoạt động diễn ra trong một ngăn bể bao gồm: làm đầy

nước thải, thổi khí, lắng tĩnh, xả nước và xả bùn.

Trong bước 1, khi nạp nước thải vào bể, nước thải sẽ được trộn với bùn

hoạt tính được lưu lại ở chu kỳ trước. Sau đấy, hỗn hợp nước thải và bùn

được sục khí ở bước 2 với thời gian thổi khí đúng như thời gian yêu cầu. Quá

trình diễn ra gần với điều kiện trộn hoàn toàn và các chất hữu cơ sẽ được oxi

hóa trong giai đoạn này. Bước 3 là quá trình lắng bùn trong điều kiện tĩnh.

Sau đó nước trong nằm phía trên lớp bùn sẽ được xả ra khỏi bể. Bước cuối

cùng là xả lượng bùn dư được hình thành trong quá trình thổi khí ra khỏi ngăn

bể, và các ngăn bể khác hoạt động lệch pha nhau để đảm bảo cho việc cung

cấp nước thải vào trạm xử lý được diễn ra liên tục.

Công trình hoạt động gián đoạn có chu kỳ, các quá trình trộn nước thải

với bùn, lắng bùn cặn, ... diễn ra gần giống điều kiện lý tưởng nên hiệu quả xử

lý nước thải cao. BOD nước thải sau xử lý thường thấp hơn 20mg/l.

Hệ thống SBR có thể khử được N, P sinh hóa do có thể điều chỉnh được quá

trình hiếu khí, thiếu khí, kị khí trong bể bằng việc thay đổi chế độ cung cấp

oxi.

* Ưu, nhược điểm của công trình:

Ưu điểm:

- Khả năng tự động hóa cao

- Chiếm ít diện tích

- Khử được các chất dinh dưỡng N, P

Nhược điểm:

- Vận hành phức tạp

- Chi phí xây dựng và quản lý cao

1.2.4.2. Bể AO (Anoxic-Oxic)

Hình 1.3. Sơ đồ dây chuyền công nghệ AO

Bể A-O là công trình xử lý sinh học dựa trên quá trình bùn hoạt tính,

gồm 2 ngăn thiếu khí và hiếu khí.

Tại ngăn Oxic: Nước thải được xáo trộn với các vi sinh vật hiếu khí

nhờ hệ thống cấp không khí. Quá trình này tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh

vật hiếu khí sinh trưởng và phát triển. Trong quá trình tiếp xúc đó, vi sinh vật

hiếu khí lấy các chất ô nhiễm có trong nước thải (COD, BOD, Nitơ, photpho,

- diễn ra tại ngăn này.

kim loại nặng,…) làm thức ăn của chúng, làm tăng sinh khối và kết thành các

+ → NO3

bông bùn. Quá trình oxy hóa NH4

Tại đây dưới sự tác động của sinh vật hiếu khí, và hệ thống phân phối

khí trong bể các chỉ tiêu COD, BOD được xử lý hiệu quả 92 – 98% làm tăng

chỉ số oxy hòa tan trong nước (DO). Mức duy trì chỉ số DO trong ngăn Oxic

luôn ở mức 1,5 – 2 mg/l.

Tại ngăn Anoxic: Khử Nitơ tổng thông qua quá trình thiếu khí

- được chuyển hóa thành N2 khi không có mặt Oxy hoặc

(Anoxic), ở đây NO3

có với mật độ thấp. Đây là quá trình bắt buộc nhằm giảm được Nitơ trong

nước thải

* Ưu, nhược điểm của công trình:

Bể AO có nhiều ưu điểm và có tính ứng dụng cao. Ngày này một số

công nghệ xử lý nước thải mới được đưa ra dựa trên nguyên lý hoạt động của

bể AO như công nghệ AO kết hợp màng lọc sinh học MBR hay sử dụng các

giá thể vi sinh vật sinh trưởng dính bám MBBR [24].

1.3. Tổng quan về công nghệ keo tụ điện hóa

1.3.1. Giới thiệu về phương pháp keo tụ điện hóa

Phương pháp keo tụ tạo bông là một phương pháp hóa lý được sử dụng

rộng rãi trong xử lý nước thải nhằm xử lý màu nước, loại bỏ các chất rắn ở

dạng lơ lửng, chất hòa tan… bằng các chất keo tụ (phèn nhôm) Al2(SO4)3

hoặc phèn sắt FeCl3 hay FeSO4 và các chất trợ keo tụ như polymer, PAC…

tạo nên những bông cặn có kích thước lớn sẽ lắng xuống đáy.

Trong khi keo tụ hóa học sử dụng trực tiếp các chất keo tụ như: Al2(SO4)3,

FeSO4, FeCl3 cho vào trong nước để tạo nên những bông cặn có kích thước

lớn lắng xuống đáy thì keo tụ điện hóa là quá trình điện hóa học, sử dụng

dòng điện để ăn mòn điện cực dương (thường là nhôm hoặc sắt) để giải phóng

ra các chất có khả năng keo tụ (cation Al3+ hoặc Fe3+) vào trong môi trường

nước thải.

Keo tụ điện hóa là một phương pháp điện hóa 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 (Hold, Barton và Mitchell,

2004).

Đặc điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

Theo Ramesh Babu, Bhadrinarayana, Meera Sheriffa BegumAnantharaman

(2006), 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 hóa 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).

Theo Hold, Barton và Mitchell (2004), keo tụ điện hóa là phương pháp giao

thoa của ba quá trình: điện hóa học, tuyển nổi điện phân và keo tụ.

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 1.4. 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 sẽ

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

nhôm hoặc sắt thì quá trình này sẽ giải phóng ra các cation ( Fe2+, Fe3+ hoặc

Al3+). Các cation này sẽ di chuyển vào trong môi trường nước thải. Fe(II)

được chuyển thành Fe(III), Fe(III) cùng với Al(III) bị thủy phân tạo ra chất

kết tủa kéo theo các hạt lơ lửng có kích thước nhỏ lắng xuống tạo ra bông cặn

có kích thước lớn hơn.

(1) Al3+ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+

(2) Fe2+ + 2H2O = Fe(OH)2 + 2H+

(3) Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+

Al mang bản chất lưỡng tính, cho phèn Al vào pH giảm:

- tạo thành muối, phản ứng (1) không xảy ra

pH càng thấp: AlO2

-. Vì thế cần một nồng độ pH thích hợp.

pH cao: thì có xu hướng chống lại không tạo kết tủa Al mà tạo muối

AlO2

* Đối với dung dịch nước rỉ rác có pH = 5 – 7, khi điện phân do sự thoát khí

+ ngoài ra còn có Al3+ và

O2 trên anot, H2 trên catot, nhôm ion bị thủy phân nên pH dung dịch thấp,

thành phần chủ yếu là Al(OH)2+ và Al(OH)2

Al(OH)3. Nếu dung dịch có tính axit, hàm lượng phức hydroxo tích điện

dương khá cao, chúng nằm phân tán, chậm liên kết lại để tạo hạt keo lớn hơn.

* Khi tăng pH > 6, ion Al3+ vừa hình thành sẽ bị thủy phân hoàn toàn, phức

hydroxo Al(OH)2+, Al(OH)2+ tiếp tục thủy phân, sản phẩm thủy phân là

Al(OH)3. Đến pH = 7 – 8, Al(OH)3 đạt nồng độ cực đại. Như vậy khi tăng pH,

hàm lượng các hạt keo dương giảm dần, các sản phẩm thủy phân dễ liên kết

lại với nhau hơn tạo thành các hạt keo lớn hơn. Thứ tự các phản ứng thủy

phân như sau:

Al3+.6H2O + H2O → Al(OH)2+.5H2O + H3O+

Al(OH)2+.5H2O + H2O → Al(OH)2 + 4H2O + H3O+

Al3+.6H2O + 2H2O → Al(OH)2 + 4H2O + 2H3O+

Al(OH)2 + 4H2O + H2O → Al(OH)3.3H2O + H2O

Trong quá trình điện phân, pH của lớp dung dịch sát anot giảm dần do

tạo ra keo nhôm và thoát O2 nên các hydroxo tích điện dương có độ phân tán

cao.

Trong điện trường, H+ chuyển về catot sẽ trung hòa các ion OH- chuyển

từ catot sang anot, giúp cho quá trình thủy phân hình thành các hydroxo dễ

dàng.

Trong khoảng pH = 5,7 – 7,0 các thành phần chính là Al(OH)2+,

+… và Al(OH)3. Tăng pH và thời gian điện phân, các phân tử đó liên

Al(OH)2

kết tạo các hạt đa nhân [2].

Tiếp theo, các váng bọt ở phía trên và các bông cặn ở phía dưới đáy bể

sẽ được thu gom bằng hệ thống các thanh gạt. Nhưng chúng không được gạt

một cách liên tục như bể keo tụ điện hoá hoạt động trong điều kiện nạp nước

liên tục mà sẽ được gạt một lần duy nhất vào những phút cuối của thời gian

lưu (mục đích là để cô đặc bùn). Sau đó, bùn sẽ được đưa ra khỏi bể bởi

những ống xả. Nước thải đầu ra sẽ được thu bởi hệ thống phao nổi và ống thu.

Sau đó, nước thải được dẫn qua các đơn vị xử lý tiếp theo.

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

hóa

Do bể keo tụ điện hoá là phương pháp giao thoa giữa ba phương pháp:

keo tụ - điện hoá học - tuyển nổi điện phân nên các yếu tố ảnh hưởng đến việc

thiết kế và vận hành bể keo tụ điện hóa sẽ tương đồng với các bể ở trên.

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

+ 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.

+ Khoảng cách giữa các điện cực.

+ 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, nhược điểm của phương pháp keo tụ điện hóa

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.

+ 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.

Bên cạnh đó phương pháp này cũng có một số nhược điểm:

+ Điện cực dùng lâu sẽ bị các mảng kết tủa và oxi hóa bám lên bề mặt, làm

giảm hiệu suất của quá trình keo tụ điện hóa. Đồng thời điện cực dễ bị ăn mòn

do dòng điện, nên sau một khoảng thời gian cần thay thế điện cực.

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

1.3.5.1. Ứng dụng keo tụ điện hóa để xử lý nước ô nhiễm ở trong nước

Nhìn chung tình hình nghiên cứu phương pháp keo tụ điện hóa trong xử

lí nước ô nhiễm ở nước ta còn chưa được phổ biến, chỉ có một số công trình

nghiên cứu tiêu biểu 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 [2].

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”, 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 [6].

1.3.5.2. Ứng dụng keo tụ điện hóa để xử lý nước ô nhiễm ở ngoài nước

Theo các kết quả nghiên cứu của Ilhan và cộng sự, Khandega và Saroha,

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 [9] 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 [17] 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 0,01 mg /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 [21] 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.

Kuokkanen và cộng sự [14] đã nghiên cứu xử lý nước thoát ra từ các

bãi than bùn chứa các hợp chất humic bằng phương pháp keo tụ điện hóa, sử

dụng các điện cực Fe, Al và thép không gỉ. Kết quả: Photpho tổng, các chất lơ

lửng, các chất màu bị loại bỏ hoàn toàn, trong khi Nitơ tổng loại bỏ 33-41%,

COD là 75-90% còn COD/TOC là 62-75%.

Ezechi và cộng sự [10] đã nghiên cứu loại bỏ Bo ra khỏi nước thải

thăm dò dầu khí và khí đốt. Kết quả nghiên cứu cho thấy Bo đã bị loại bỏ khá

hiệu quả bằng quá trình keo tụ điện hóa ở các điều kiện tối ưu: pH = 7, điện

lượng 2400 Ah/m3, khoảng cách giữa các điện cực là 0,5 cm và thời gian điện

phân là 90 phút.

Fajardo và cộng sự [11] đã nghiên cứu loại bỏ các hợp chất phenol khỏi

nước thải bằng quá trình keo tụ điện hóa sử dụng điện cực Zn. Ở các điều kiện

tối ưu: pH nước thải 3,2; mật độ dòng điện 250A/m2, khoảng cách giữa 2 điện

cực là 1,0 cm, bổ sung 1,5 g/l dung dịch NaCl có thể loại bỏ khoảng 84,2%

các hợp chất phenol, 40,3% COD ra khỏi nước thải. Nhóm tác giả cũng đánh

giá mức độ tiêu thụ năng lượng cho việc xử lý là khoảng 24 kWh/m3.

Un và cộng sự [20] đã nghiên cứu loại bỏ các ion F- trong nước và

nước thải bằng phương pháp keo tụ, kết quả cho thấy khả năng loại bỏ F- bằng

điện cực Al cao hơn khi sử dụng điện cực Fe do có sự tạo thành phức

AlnFm(OH)(3n-m). Việc loại bỏ F- có thể được cải thiện bằng cách tăng mật độ

dòng điện, pH giữ ở mức ~ 6 và để giảm mức tiêu thụ năng lượng có thể bổ

sung Na2SO4 để tăng độ dẫn điện của dung dịch. Tuy nhiên sự bổ sung muối

này lại làm giảm hiệu suất xử lý F-. Việc loại bỏ F- khỏi nước để đạt tiêu

chuẩn của WHO (1,2 mg/l) và năng lượng tiêu thụ tương đối thấp, thời gian

xử lý cần 5 phút.

CHƯƠNG 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm

- Hóa chất: sử dụng axit H2SO4 và bazơ NaOH để điều chỉnh pH của nước rỉ

rác phù hợp với điều kiện của từng thí nghiệm.

- Dụng cụ thí nghiệm: Sử dụng bình định mức 1000 ml, 25ml, 50ml; pipet

10ml, 5ml, 2ml, 1ml; cốc thủy tinh; bình đựng nước cất; bình tia; quả bóp;

thiết bị đun cách thủy và máy trắc quang.

2.2. Hệ thí nghiệm keo tụ điện hóa

2.2.1. Sơ đồ hệ thiết bị thí nghiệm

- Thí nghiệm được tiến hành trên mô hình keo tụ điện hóa bao gồm:

+ 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.

Hình 2.1. Máy khuấy từ gia nhiệt (AHYQ, model 85-2, Trung Quốc)

+ Nguồn điện một chiều

Hình 2.2. Nguồn một chiều (DC REULATED POWER SUPPLY - QJ3020S

– 0 ~ 30V 20A)

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.

+ Các điện cực được sử dụng bằng nhôm (có thành phần chính khoảng

99,5% Al; 0,5% của Si, Fe, Zn…) có kích cỡ 10x11 cm, dày 4mm. 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.

+ Kẹp điện cực (4 cặp)

Hình 2.3. Kẹp điện cực

+ 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 dự tính là: 14 cm x 14 cm x 21 cm, dạng hình

hộp chữ nhật, được làm bằng thủy tinh hữu cơ trong suốt.

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 2.4. Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa

Hình 2.5. Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa

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

bằng nhôm với số lượng điện cực là 4 điện cực mỗi loại: Đây là loại điện cực

rẻ tiền, dễ kiếm, có thể sử dụng dòng điện để ăn mòn điện cực dương để giải

phóng ra các chất có khả năng keo tụ là Al3+ vào trong môi trường nước thải:

Al Al3+ + 3e-

Các cation được tạo thành sẽ phản ứng với các ion OH- có mặt trong

nước hình thành các hydroxit nhôm theo PTPƯ sau:

Al3+ + 3OH- Al(OH)3

Ở catot xảy ra quá trình oxy hóa nước tạo thành các bọt khí Hydro:

H2O + 2e- H2 + 2OH-

3+…

Các hydroxit kim loại này sẽ tham gia vào các phản ứng polymer hóa,

4+, Al(OH)4-, Al6(OH)15

tạo ra các phức: Al(OH)2+, Al2(OH)2

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

quá trình hấp phụ, tạo phức hay kết tủa.

2.2.2. Tiến hành thí nghiệm

Đối tượng thí nghiệm: nước rỉ rác được lấy từ khu liên hợp xử lý chất thải rắn

Nam Sơn - Sóc Sơn - Hà Nội.

Đặc điểm nước rỉ rác: Màu nâu đen, mùi hôi, nhiều chất rắn lơ lửng.

* Chuẩn bị:

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

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

1800 ml.

Con từ được đặt vào bên trong bể phản ứng, sau đó xếp các 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 (Al), một bên là điện cực âm (Al). 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,bật con từ tốc độ 200 rm 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, số lần lấy

mẫu khoảng 4 lần.

2.3. 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, ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực và ảnh

hưởng của pH.

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 suất khoáng hóa H (%) :

-, NH4

Trong đó: Ccòn lại: là nồng độ(mg/l) của dung dịch (NO2 -, NO3

tại thời điểm t.

-, NO3

-, NH4

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

trước khi thực hiện phản ứng keo tụ điện hóa.

2.3.1. 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,

20, 40, 60, 80 phút. Điều kiện thí nghiệm ở pH = 8, nhiệt độ phòng, V= 1,8 L,

-, NO3

- , NH4

nước rác được pha loãng 2 lần. Sau đó tiến hành phân tích NO2

bằng phương pháp đo quang. Ta tìm được Itối ưu và ttối ưu.

2.3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực

Theo như các nghiên cứu về bể keo tụ điện hóa thì kim loại được sử dụng

làm điện cực thường là nhôm hoặc sắt. Tuy nhiên đối với tùy từng loại nước

thải mà người ta sử dụng các kim loại làm điện cực khác nhau. Ở thí nghiệm

này sẽ tiến hành với điện cực là kim loại nhôm (1 cặp) để xác định hiệu quả

xử lý Nitơ trong nước rỉ rác.

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

là ttối ưu , khoảng cách điện cực là 1, 3, 5, 7 cm, cường độ dòng điện Itối ưu,

+) bằng phương pháp đo quang.

nhiệt độ phòng thí nghiệm, pH = 8, V = 1,8L; nước rác pha loãng 2 lần. Sau

-, NO3

-, NH4

đó tiến hành phân tích Nitơ (NO2

2.3.3. Ảnh hưởng của pH

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

quá trình bằng cách tiến hành các thí nghiệm với pH khác nhau: pH= 4, 5, 6,

7, 8, 9, 10. Điều kiện thí nghiệm thực hiện ở Itối ưu, thời gian ttối ưu, nhiệt độ

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

+ ) bằng phương

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

-, NO3

-, NH4

phân ttối ưu ; sau đó tiến hành phân tích Nitơ (NO2

pháp đo quang.

2.4. Phương pháp phân tích chỉ tiêu Nitơ trong mẫu thu được sau khi xử

lý bằng công nghệ keo tụ điện hóa

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

Amoni

2.4.1. Xác định Nitrit

2.4.1.1. Phương pháp xác định Nitrit

* Phạm vi áp dụng

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

- nằm trong

các loại nước mẫu nước

- lớn hơn

Phương pháp áp dụng với mẫu nước có hàm lượng NO2

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

0.25 mgN/l cần pha loãng mẫu trước khi phân tích.

* Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 6178:1996

* 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.

2.4.1.2. Cách tiến hành

* Thiết bị, dụng cụ: máy trắc quang; bình định mức 25ml; pipet; bình

đựng nước cất; quả bóp.

* 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 I: p-Aminbenzen Sunfonic: 0,5g/50 ml + 5ml H3PO4

Thuốc thử II: Naphtyamin: 0,3g/50 ml + 0,5ml HCl

* Cách tiến hành thí nghiệm:

Trước khi lấy mẫu phải lọc mẫu để loại bỏ cặn vì có cặn thì sẽ ảnh

hưởng đến độ hấp thụ màu.

Tráng rửa sạch bình định mức

- Lấy thể tích mẫu phù hợp cho vào bình định mức 25ml

- Thêm 0,25ml dung dịch thuốc thử I

- Thêm 0,25ml dung dịch thuốc thử II

- Định mức tới 25ml

- Đo trên máy trắc quang ở bước sóng 520nm.

Pha mẫu trắng: thay mẫu phân tích bằng nước cất và tiến hành tương tự.

2.4.1.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả

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 Nitrit cho phương pháp đo quang như

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

khác nhau

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

0 0,1 1 4 10 20 Nồng độ (CN-NH4)

Trên cơ sở kết quả này, đường chuẩn được xây dựng như dưới hình 2.6,

với hệ số tương quan R2 = 0,999. Do đó có thể sử dụng phương pháp đo

- phương pháp đo quang là:

quang để phân tích Nitrit trong dải nồng độ mg/l.

Phương trình đường NO2

y = 9,4277x – 0,0225

- trên đồ thị

Trong đó: x: Biểu diễn giá trị của độ hấp thụ quang (Abs) trên đồ thị

- bằng đo

y: Biểu diễn giá trị nồng độ NO2

Hình 2.6. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NO2

quang

2.4.2. Xác định Nitrat

2.4.2.1. Phương pháp xác định Nitrat.

* Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định ion Nitrat trong nước.

Phương pháp này thích hợp phân tích mẫu nước thô, nước thải và nước sinh

hoạt.

* Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 6180: 1996 (ISO 7890: 1988)

* Nguyên tắc phương pháp

Xác định độ hấp thụ quang của hợp chất màu vàng 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.

Dinatri Dihidro Etylendinitrilotetraaxetat (EDTANa) được thêm vào với

kiềm để tránh kết tủa của các muối Canxi và Magie. Đo độ hấp thu của dung

dịch ở bước sóng 415nm.

* Yếu tố ảnh hưởng

Khoảng nồng độ của các chất thường gặp trong các mẫu nước đã được

kiểm tra về khả năng gây nhiễu đối với phương pháp này. Các yếu tố gây cản

trở chính đối với phương pháp là clorua, octophotphat, magie và mangan.

2.4.2.2. Cách tiến hành

* Thiết bị, dụng cụ: máy trắc quang; cốc thủy tinh 50ml, 100ml; pipet

10ml, 5ml, 3ml, 2ml, 1ml; bình định mức 25ml, 50ml, 100ml, 1000ml; 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 trong khoảng 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

Dung dịch Natri Salixylat

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

HO-C6H4-COONa trong 100ml nước. Bảo quản dung dịch trong chai thủy

tinh hoặc chai polyetylen. Chuẩn bị dung dịch mới trong ngày làm thí nghiệm.

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.

* Cách tiến hành thí nghiệm

Trước khi lấy mẫu phải lọc mẫu để loại bỏ cặn vì có cặn thì sẽ ảnh hưởng

đến độ hấp thụ màu.

Tráng rửa sạch bình định mức.

- Lấy 1ml mẫu đã lọc cho vào cốc 50ml

- Thêm 1ml Natrisalyxilat vào mỗi cốc.

-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

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

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

ra.

- Cho thêm 10 ml EDTA vào các cốc, chuyển hết mẫu sang các bình định

mức 25 ml, định mức tới 25ml.

Pha mẫu trắng: Thay 1ml mẫu phân tích bằng 1ml nước cất và tiến hành tương

tự như mẫu môi trường.

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

- Để khoảng 20 phút rồi đem đi đo trên máy trắc quang ở bước sóng

415nm.

Hình 2.9. Hình ảnh Cuvet và máy trắc quang

2.4.2.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả

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

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)

0 0.1 1 4 10 20 Nồng độ (CN-NO3)

Trên cơ sở kết quả này, đường chuẩn được xây dựng như dưới hình 2.12,

với hệ số tương quan R2 = 0,9992. Do đó có thể sử dụng phương pháp đo

- cho phương pháp đo quang là:

quang để phân tích Nitrat trong dải nồng độ 0 – 20 mg/L.

Phương trình đường chuẩn NO3

y = 31.886x – 0.4102

- trên đồ thị

Trong đó: x: Biểu diễn giá trị của độ hấp thụ quang (Abs) trên đồ thị

y: Biểu diễn giá trị nồng độ NO3

- bằng Hình 2.10. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NO3

đo quang.

2.4.3. Xác định Amoni

2.4.3.1.Phương pháp xác định

*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 < 1 mg/l.

* Tiêu chuẩn trích dẫn

TCVN 6179-1:1996 (ISO 7150-1:1984)

*Nguyên tắc phương pháp

Đo phổ 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 lọc 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.

2.4.3.2. Cách tiến hành

*Thiết bị, dụng cụ: Máy trắc 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 Natrihydroxit 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.

*Cách tiến hành thí nghiệm

Trước khi lấy mẫu phải lọc mẫu để loại bỏ cặn vì có cặn thì sẽ ảnh

hưởng đến độ hấp thụ màu.

- Tráng rửa bình định mức bằng nước cất.

- Lấy 1ml mẫu cần phân tích đã lọc bỏ cặn 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 so màu ở bước sóng

672nm trên máy trắc quang.

Pha mẫu trắng: Thay mẫu phân tích bằng nước cất và tiến hành tương tự

Hình 2.11. Màu của amoni sau 60 phút.

2.4.3.3. Dựng đường chuẩn và tính toán kết quả

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 Amoni cho phương pháp đo quang như

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

khác nhau

Độ hấp thụ quang 0,079 0,15 0,309 0,626 0,767 0 (Abs)

0 0,1 0,2 0,4 0,8 1 Nồng độ (CN-NH4)

Trên cơ sở kết quả này, đường chuẩn được xây dựng như dưới hình

2.11, với hệ số tương quan R2 = 0,999. Do đó có thể sử dụng phương pháp đo

+ phương pháp đo quang là:

quang để phân tích Amoni trong dải nồng độ mg/L.

Phương trình đường NH4

y = 1,2936x + 0,0003

+ trên đồ thị

Trong đó: x: Biểu diễn giá trị của độ hấp thụ quang (Abs) trên đồ thị

+ bằng

y: Biểu diễn giá trị nồng độ NH4

Hình 2.12. Đường chuẩn của phương pháp phân tích nồng độ NH4

đo quang

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

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 cường độ dòng điện, thời gian,

pH và khoảng cách điện cực. Trước tiên các thí nghiệm được tiến hành dựa

trên hai yếu tố cường độ dòng điện và thời gian. Thực nghiệm thực hiện trên

vật liệu làm điện cực nhôm. Từ kết quả tương quan đó ta sẽ lựa chọn ra được

giá trị cường độ dòng điện và thời gian lưu nước phù hợp của các yếu tố đối

với hiệu quả xử lý nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa.

Tiến hành thí nghiệm, đầu tiên khi dùng 2 điện cực trong cùng một bể

phản ứng sau đó cho dòng điện một chiều đi qua thì tại cực âm sẽ xảy ra phản

ứng khử còn cực dương sẽ xảy ra phản ứng oxi hóa. Quá trình đó nước thải

đang được điện phân tạo nên các bọt khí. Các bọt khí oxi được tạo nên bởi

điện cực dương và khí hidro được tạo nên bởi điện cực âm sẽ nổi lên và bám

vào các hạt chất rắn lơ lửng tạo lực nâng chúng lên bề mặt và tạo thành lớp

váng. Theo thời gian điện phân thì các bọt khí sinh ra càng nhiều khiến lớp

váng càng dày, tức là các chất rắn lơ lửng trong nước thải sẽ nổi hết lên bề

mặt và được gạt đi. Trong quá trình điện hóa, dưới tác dụng của dòng điện thì

các điện cực dương (được dùng là nhôm) sẽ được ăn mòn và giải phóng ra

chất có khả năng keo tụ là cation Al3+ vào trong môi trường nước thải.

3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian điện phân đến hiệu

suất xử lý Nitơ

Vì hàm lượng Nitrit trong mẫu nước rỉ rác rất thấp (dưới mức TCVN

6179:1996), nên ta chỉ tiến hành phân tích Nitrat và Amoni.

- 3.1.1. Hiệu suất xử lý NO3

- thể hiện ở bảng 3.1.

Tại các thời điểm khác nhau và cường độ dòng điện khác nhau, ta thu

được các kết quả từ việc phân tích NO3

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

Bảng 3.1. Nồng độ NO3

cường độ dòng điện khác nhau (mg/l)

Thời gian (phút) I = 1 I = 2 I = 2.5 I = 3 I = 4

0 2.368 1.922 1.922 1.986 2.304

20 1.922 1.667 1.348 1.348 1.986

40 1.794 1.220 1.220 1.157 1.858

60 1.603 0.774 0.455 0.455 1.794

80 1.348 0.646 0.264 0.136 1.603

- Hình 3.1. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý NO3

Hiệu suất xử lý Nitrat thể hiện ở hình 3.1.

- đều giảm dần. Tuy nhiên mức giảm này

Dựa vào bảng 3.1 ta thấy, thời gian điện phân càng lâu, hay cường độ

dòng điện tăng thì nồng độ NO3

không đồng đều ở từng khoảng thời gian với từng giá trị cường độ, nhưng

không đáng kể. Điều này có thể là do lượng Nitrat trong nước rỉ rác rất nhỏ.

Quan sát hình 3.1, ta thấy hiệu suất khoáng hóa dung dịch tăng dần

theo thời gian và cường độ dòng điện. Điều này là hợp lí, vì theo định luật

Faraday, thời gian điện phân càng lớn lượng ion kim loại sinh ra ở điện cực

càng nhiều, do đó khả năng loại bỏ chất ô nhiễm của quá trình keo tụ càng

cao. Trong quá trình điện phân sẽ tạo nên các bọt khí. Các bọt khí O2 được tạo

nên bởi điện cực dương và khí H2 được tạo nên bởi điện cực âm sẽ nổi lên và

bám vào các hạt chất rắn lơ lửng tạo lực nâng chúng lên bề mặt và tạo thành

lớp váng. Theo thời gian điện phân thì các bọt khí sinh ra càng nhiều khiến

- cao thì thời gian

lớp váng càng dày, tức là các chất rắn lơ lửng trong nước thải sẽ nổi lên bề

mặt và được gạt đi. Như vậy, muốn đạt hiệu quả xử lí NO3

điện phân phải càng lâu. Tuy nhiên, khi điện phân quá lâu thì hiệu quả xử lí sẽ

xấu do các keo bông bị phá vỡ. Đồng thời tăng thời gian điện phân sẽ làm

nhiệt độ dung dịch tăng cao, tiêu tốn điện năng, tiêu hao điện cực anot nhôm.

Vì vậy chọn thời gian điện phân và cường độ dòng điện thích hợp là điều kiện

cần thiết phải khảo sát nhằm chọn điều kiện tối ưu cho quá trình xử lí nước

thải.

Hình 3.1 cho thấy, ở thời gian lưu 80 phút, I = 4A, thì hiệu suất đạt cao

nhất là 93,14%. Tuy nhiên thời gian điện phân càng lớn sẽ gây tiêu tốn điện

năng, phần tiêu hao điện năng thành nhiệt năng cũng tăng lên làm cho hiệu

suất faraday giảm. Vì vậy, hiệu suất xử lí hiệu quả nhất chỉ trong một khoảng

thời gian nhất định.

Khi ta tăng cường độ dòng điện từ I = 3A tới I = 4A thì hiệu suất cũng

tăng theo thời gian điện phân nhưng không đáng kể. Như khi ở thời gian điện

phân 60 phút, hiệu suất tăng từ 76,32% đến 77,08% (tăng 0,76%). Do đó để

giảm ăn mòn điện cực ta chọn điều kiện tối ưu là I = 3. Ta cũng nhận thấy, ở

thời gian lưu từ 60 đến 80 phút, tại I = 3 hiệu suất tăng từ 76,32% đến

86,28%. Tuy nhiên dù hiệu suất xử lí có tăng nhưng thời gian điện phân càng

lớn sẽ gây tiêu tốn điện năng, vì vậy chọn thời gian t = 60 phút là hợp lý.

Từ những phân tích trên ta thấy ở khoảng thời gian lưu 60 phút và

cường độ dòng điện 3A là lựa chọn phù hợp cho việc áp dụng xử lí chỉ tiêu

Nitrat trong nước rỉ rác bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực nhôm.

+

3.1.2. Hiệu suất xử lý NH4

+ thể hiện ở bảng 3.2.

Tại các thời điểm khác nhau và cường độ dòng điện khác nhau, ta thu

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

được các kết quả từ việc phân tích NH4

Bảng 3.2. Nồng độ NH4

các cường độ dòng điện khác nhau (mg/l)

Thời gian (phút) I = 1 I = 2 I = 2.5 I = 3 I = 4

0 1345.94 1309.72 1291.61 1232.11 1325.25

20 1273.50 1214.00 1198.47 1131.21 1157.08

40 1203.65 1146.73 1133.79 1004.43 1048.42

60 1157.08 1066.53 1038.07 880.25 913.88

80 1126.03 1030.31 1004.43 859.55 900.95

Hiệu suất xử lý Amoni thể hiện ở hình 3.2.

Hình 3.2. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý NH4

Quan sát hình 3.2 ta thấy cũng giống như với phân tích chỉ tiêu Nitrat,

với phân tích Amoni thì hiệu suất khoáng hóa của dung dịch cũng tăng dần

theo thời gian và cường độ dòng điện. Từ thời điểm ban đầu đến t = 60 phút

thì hiệu suất xử lí Amoni tăng nhanh (từ 0 → 32,02%, với I = 4A). Nhưng ở

khoảng thời gian 60 – 80 phút thì hiệu suất tăng không đáng kể (từ 31,04% →

32,02%, tăng 0,98%). Tương tự với I = 3A và I = 4A thì hiệu suất dường như

không thay đổi hoặc thay đổi ít. Do đó để tiết kiệm chi phí và giảm thiểu sự

ăn mòn điện cực thì lựa chọn cường độ dòng điện 3A và thời gian 60 phút

được lựa chọn.

Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy, cường độ dòng điện 3A và thời

gian lưu 60 phút chính là điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ điện hóa điện

cực nhôm. Kết quả lựa chọn này sẽ được sử dụng làm điều kiện thí nghiệm

cho các thí nghiệm sau đó.

3.2. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến quá trình xử lí Nitơ

- 3.2.1. Hiệu suất xử lý NO3

Tiến hành thí nghiệm với I = 3A, thời gian điện phân 60 phút và -

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

khoảng cách điện cực khác nhau, thu được các kết quả từ việc phân tích NO3 thể hiện ở bảng 3.3.

Bảng 3.3. Nồng độ NO3

khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l)

Thời gian (phút) 1 cm 5 cm 7 cm 3 cm

0 2.013 2.587 2.842 2.300

60 0.546 0.929 1.024 0.674

hình 3.3.

Hiệu suất xử lý Nitrat khi khoảng cách điện cực khác nhau, thể hiện ở

Hình 3.3. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NO3

+

3.2.2. Hiệu suất xử lý NH4

Tiến hành thí nghiệm với I = 3A, thời gian điện phân 60 phút và

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

khoảng cách điện cực khác nhau, thu được các kết quả từ việc phân tích NH4 thể hiện ở bảng 3.4.

Bảng 3.4. Nồng độ NH4

các khoảng cách điện cực khác nhau (mg/l)

Thời gian (phút) 1 cm 3 cm 5 cm 7 cm

0 830.79 816.56 936.87 909.70

60 606.04 662.62 790.69 753.18

Hiệu suất xử lý Amoni thể hiện ở hình 3.4.

Hình 3.4. Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý NH4

Để khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến quá trình xử lý

nước thải ta tiến hành thí nghiệm ở các khoảng cách khác nhau, với 1 cặp điện

cực đặt cách nhau 1, 3, 5, 7 cm.

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất

xử lý Nitrat và Amoni được thể hiện ở hình 3.3 và 3.4 cho thấy, khi khoảng

cách điện cực tăng dần thì hiệu suất đều giảm dần. Với xử lý Amoni, khi tăng

khoảng cách từ 5 → 7 cm thì hiệu suất xử lý tăng nhưng không đáng kể (từ

- là 72,859%

15,603% → 17,206%, tăng 1,603%). Khi khoảng cách giữa 2 điện cực là

+ là 20,553%).

1cm, thì hiệu suất trong cả hai trường hợp đều đạt cao nhất (NO3

và NH4

Khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng, vì dung dịch nước thải

dẫn điện kém, điện thế trong dung dịch tăng theo khoảng cách điện cực. Sự

thủy phân của ion nhôm tạo thành các phân tử keo tụ xảy ra theo chuỗi các

phản ứng nối tiếp nên khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng trong sự

phân tán và phân bố của chất keo tụ trong toàn khối dung dịch, duy trì cơ chế

trung hòa điện tích của quá trình keo tụ. Bên cạnh đó ta có điện dung C là đại

lượng nói lên khả năng tích điện trên 2 điện cực của bể keo tụ điện hóa. Điện

dung phụ thuộc vào khoảng cách giữa 2 điện cực theo công thức:

Trong đó: C: là điện dung

ε: là hệ số điện môi của lớp cách điện (trong trường hợp

này là dung dịch nước rỉ rác)

S: diện tích của 2 điện cực

d: khoảng cách giữa 2 điện cực.

Ta có thể thấy khi εvà S không đổi thì điện dung C tỉ lệ nghịch với

khoảng cách giữa 2 điện cực. Như vậy khi d càng nhỏ thì C càng lớn, hay

điện tích được tích tụ ở 2 bề mặt điện cực càng lớn. Ở anot, Al sẽ bị ăn mòn

nhiều hơn và tạo ra một lượng lớn Al3+. Các ion Al3+ tan vào dung dịch nước

rỉ rác tạo ra các phức nhôm và cuối cùng tạo thành kết tủa Al(OH)3. Hiệu suất

xử lý Nitrat và Amoni sẽ tăng lên. Còn ở catot, các ion H+ của dung dịch điện

li di chuyển đến, tại đây chúng bị khử thành H2 tự do, sau đó thoát ra khỏi

dung dịch.

Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy, trong cả xử lý Nitrat và Amoni

thì khoảng cách điện cực bằng 1cm là điều kiện tối ưu cho hệ thống keo tụ

điện hóa để áp dụng xử lý chỉ tiêu Nitrat và Amoni trong nước rỉ rác bằng

điện cực nhôm.

3.3. 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 lí Nitrat

bằng keo tụ điện hóa, thực hiện quá trình keo tụ điện hóa dung dịch nước rỉ

rác với điện cực nhôm dòng điện có cường độ I = 3A, thời gian 60 phút, nhiệt

độ phòng thí nghiệm, V = 1,8l, mẫu nước rác được pha loãng 2 lần. Các giá

trị pH dao động từ 4 – 10.

- 3.3.1. Hiệu suất xử lý NO3

- tại các thời điểm trước và sau quá trình keo tụ

Kết quả đo giá trị NO3

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

điện hóa ở các pH khác nhau được thể hiện trong bảng 3.5.

Bảng 3.5. Nồng độ NO3

điều kiện pH khác nhau (mg/l)

Thời gian pH = 4 pH = 5 pH = 6 pH = 7 pH = 8 pH = 9 pH=10 (phút)

2.842 2.721 2.364 2.906 3.480 2.651 2.236 0

1.248 0.865 0.706 0.738 0.929 0.929 0.865 60

Hiệu suất xử lý Nitrat tại các pH khác nhau thể hiện ở hình 3.5.

- Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NO3

- tăng dần (từ

Qua các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của pH sau 60 phút phản ứng

cho thấy, khi pH tăng từ 4 đến 7 thì hiệu suất xử lý NO3

56,094% đến 74,614%). Trong khoảng pH = 7 – 8, hiệu suất thay đổi không

nhiều (giảm 1,311%). Tuy nhiên khi pH tiếp tục tăng từ 8 đến 10 thì hiệu suất

lại giảm.

Điều này có thể giải thích do trong khoảng pH = 4 – 7, khi điện phân

+ ngoài ra còn có

do sự thoát khí O2 trên anot, H2 trên catot, nhôm ion bị thủy phân nên pH

dung dịch thấp, thành phần chủ yếu là Al(OH)2+ và Al(OH)2

Al3+ và Al(OH)3. Nếu dung dịch có tính axit, hàm lượng phức hydroxo tích

điện dương khá cao, chúng nằm phân tán, chậm liên kết lại để tạo hạt keo lớn

hơn.

Khi tăng pH > 6, ion Al3+ vừa hình thành sẽ bị thủy phân hoàn toàn, + tiếp tục thủy phân, sản phẩm thủy phân là phức hydroxo Al(OH)2+, Al(OH)2

Al(OH)3. Đến pH = 7 – 8, Al(OH)3 đạt nồng độ cực đại. Như vậy khi tăng pH,

hàm lượng các hạt keo dương giảm dần, các sản phẩm thủy phân dễ liên kết

lại với nhau hơn tạo thành các hạt keo lớn hơn.

Tiếp tục tăng pH = 8 – 10, dung dịch nước rỉ rác sẽ có môi trường bazơ - nhiều hơn, làm cho lượng kết tủa Al(OH)3 bị giảm xu hướng tạo muối AlO2

đi, hiệu suất xử lý Nitrat giảm.

Vì vậy, có thể chọn pH = 7 – 8 để áp dụng xử lý Nitrat trong nước rỉ rác

bằng công nghệ keo tụ điện hóa điện cực nhôm. Bên cạnh đó, nước rỉ rác

Nam Sơn có pH đầu vào khoảng bằng 8 nên chọn pH = 8 cho các quá trình

tiếp theo để giảm chi phí hóa chất điều chỉnh pH.

+

+ tại các thời điểm trước và sau quá trình keo tụ

3.3.2. Hiệu suất xử lý NH4

Kết quả đo giá trị NH4

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

điện hóa được thể hiện trong bảng 3.6.

Bảng 3.6. Nồng độ NH4

các điều kiện pH khác nhau (mg/l)

pH = 4 pH = 5 pH = 6 pH = 7 pH = 8 pH = 9 pH=10 Thời gian (phút)

0 1325.25 1348.53 1291.61 1309.72 1340.77 1296.79 1351.12

60 1151.90 1157.08 1066.53 1058.76 1053.59 1061.35 1126.03

Hiệu suất xử lý Amoni tại các pH khác nhau thể hiện ở hình 3.6.

Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4

Kết quả thể hiện ở bảng 3.6 và hình 3.6 cho thấy, hiệu suất xử lý NH4

tăng trong khoảng pH = 4 – 8 (13,080% → 21,419%). Tại, pH = 8 hiệu suất

đạt giá trị cao nhất (21,419%). Tuy nhiên hiệu suất lại giảm khi tăng pH = 9 –

10.

Tương tự như đối với xử lý Nitrat, tại pH = 8 thì Al(OH)3 đạt nồng độ

cực đại do sự thủy phân các phức của nhôm nên hiệu suất tại đó là cao nhất.

Khi pH < 8, dung dịch có tính axit, thành phần chủ yếu là các phức Al(OH)2

Al(OH)2+,… Khi pH > 8, thì có xu hướng chống lại không tạo kết tủa Al mà

-. Do đó lượng kết tủa Al(OH)3 rất ít nên hiệu suất xử lý Amoni

tạo muối AlO2

không cao.

Như vậy, chọn pH = 8 là điều kiện tối ưu cho hệ thống keo tụ điện hóa

để áp dụng xử lý chỉ tiêu Amoni trong nước rỉ rác bằng điện cực nhôm. Và

giá trị này cũng gần với giá trị pH tự nhiên của nước rỉ rác.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Sau quá trình nghiên cứu thu được các kết quả sau:

1. Đã đánh giá ảnh hưởng của cường độ dòng điện và thời gian đến hiệu

quả của quá trình keo tụ điện hóa xử lí Nitơ trong nước rỉ rác ở các cường độ

dòng điện từ 1A đến 4A. Kết quả cho thấy cường độ dòng điện càng cao và

thời gian điện phân càng lâu thì hiệu quả xử lí của quá trình keo tụ điện hóa

càng tốt. Tuy nhiên qua thực nghiệm cũng lựa chọn được điều kiện tối ưu cho

quá trình xử lí là ở cường độ dòng điện I = 3A và thời gian điện phân là 60

phút.

2. Đã đánh giá ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực đến hiệu

quả xử lí của quá trình keo tụ điện hóa xử lí nước rỉ rác bằng điện cực nhôm.

Từ các kết quả có thể thấy được lựa chọn khoảng cách 1cm thì hiệu suất xử lý

Nitrat và Amoni bằng phương pháp keo tụ điện hóa điện cực nhôm sẽ đạt cao

nhất.

3. Đã đánh giá ảnh hưởng của pH đến hiệu quả của quá trình keo tụ điện

hóa xử lí Nitơ trong nước rỉ rác bằng điện cực nhôm. Với các pH được đánh

giá từ 4 đến 10 có thể kết luận rằng pH = 8 là điều kiện tối ưu nhất cho việc

xử lý đạt hiệu quả cao.

2. 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 Nitrat và Amoni 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 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] Đặng Xuân Hiển, Văn Hữu Tập (2013). “Bước đầu nghiên cứu xử lý nước

rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn bằng tác nhân O3 và UV/O3”. Tạp chí

Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt

Nam, tập 51, số 3B, 224-230.

[2] 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.

[3] Nguyễn Hồng Khánh, Tạ Đăng Toàn (2008). “Quản lý chất thải rắn đô thị,

những vấn đề và giải pháp nhằm tiến tới quản lý chất thải rắn bền vững ở

Việt Nam”. Tạp chí Khoa học và Công nghệ, tập 46, số 6A, 209-217.

[4] 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, 176-183.

[5] Tô Thị Hải Yến, Trịnh Văn Tuyên (2010). “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”. Kỷ yếu Hội nghị môi trường toàn

quốc (lần thứ III), Hà Nội, 245-351.

[6] 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.

*Tài liệu Tiếng Anh

[7] Bhalla B., Saini M.S., Jha M.K. (2003). “Effect of age and seasonal

variation on leachate characteristics of municipal solid waste landfill”.

International Journal of Research in Engineering and Technology, Vol

2, 223-232.

[8] Bilaa D.M., Montalvaob A.F., Silvaa A.C., Dezotti M. (2005).

“Ozonation of a landfill leachate: evaluation of toxicty removal and

biodegradability improvement”. Journal of Hazardous Materials, Vol

117, 235-242.

[9] Butler E., Hung Y.T., Yeh R.Y.L. and Ahmad M.S.A. (2011).

“Electrocoagulation in Wastewater Treatment”. Water, 3, 495-525.

[10] Ezechi E.H., Isa M.H., Kutty S.R. M., Yaqub A. (2014). “Boron removal

from produced water using electrocoagulation”. Process Safety and

Environmental Protection, 92, 509–514.

[11] Fajardo A.S., Rodrigues R.F., Martins R.C., Castro L.M., Quinta-Ferreira

R. M. (2015). “Phenolic wastewaters treatment by electrocoagulation

process using Zn anode”. Chemical Engineering Journal, 275, 331–341.

[12] George Tchobanoglous, Hilary Theisen, Samuel Vigil (1993).

“Intergrated Solid Waste Management”. Mc Graw – HillIct, USA.

[13] Jamali H.A., Mahvi A.H., Nabizadeh R., Vaezi F., Omrani G.A (2009).

“Combination of coagulation-flocculation and ozonation processes for

treatment of partially stabilized landfill leachate of Tehran”. World

Applied Sciences Journal 5 (Special Issue for Environment), Vol 5, 9-15.

[14] Kuokkanen V., Kuokkanen T., Rämö J., Lassia U. (2015).

“Electrocoagulation treatment of peat bog drainage water containing

humic substances”. Water Research, 79, 79–87.

[15] Ntampou X., Zouboulis A.I., Samaras P. (2006). “Appropriate

combination of physico-chemical methods (coagulation/flocculation and

ozonation) for the efficient treatment of landfill leachate”. Chemosphere,

Vol 62, 722-730.

[16] 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, 179-186.

[17] 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

[18] Tizaoui C., Mansouri L., Ghrabi A., (2007). “Landfill leachate treatment

with ozone and ozone/hydrogen peroxide systems”. Journal of

Hazardous Materials, Vol 140, 316-324.

[19] Top S., Sekman E., Hosver S. and Bilgili M.S. (2011). “Characterization

and electrocaogulative treatment of nanofiltration concentrate of a full-

scale landfill leachate treament plant”. Desalination,286, 158-162.

[20] Un U.T., Koparal A.S., Ogutveren U.B. (2013). “Fluoride removal from

water and wastewater with a bach cylindrical electrode using

electrocoagulation”. Chemical Engineering Journal., 223, 110–115.

[21] Yang C.L. (2006). “Electrochemical coagulation for oily water

demulsification”. Sep. Purif. Technol., 54, 388–395.

* Các trang wed tham khảo

[22] https://giaiphapmoitruong.net/ky-thuat-moi-truong/xu-ly-nito-trong-

nuoc-thai-va-cac-phuong-phap.html

[23] http://doc.edu.vn/tai-lieu/chuyen-de-xu-ly-nito-trong-nuoc-thai-52578/

[24] http://westerntechvn.com.vn/xu-ly-nito-trong-nuoc-thai-phan-2.htm

PHỤ LỤC

Hình 2. Hiện tượng diễn ra sau 10 phút Hình 1. Hệ thí nghiệm khi bắt đầu điện

điện phân phân

Hình 3. Hiện tượng diễn ra sau 20

phút điện phân

Hình 4. Kết thúc điện phân

Hình 5. Hệ bắt đầu điện phân với khoảng cách điện cực 7cm Hình 6. Hệ sau 20 phút điện phân với khoảng cách điện cực 7cm

Hình 8. Hệ sau 60 phút điện phân với khoảng cách điện cực 7cm Hình 7. Hệ sau 40 phút điện phân với khoảng cách điện cực 7cm

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

Chủ đề:

Báo cáo thực tập khoa học môi trường

======

KHIẾU THỊ NGỌC MAI

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NITƠ

TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP

KEO TỤ ĐIỆN HÓA ĐIỆN CỰC NHÔM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa Công nghệ Môi trường

Người hướng dẫn khoa học

ThS. LÊ CAO KHẢI

HÀ NỘI - 2017

MỤC LỤC

- 3.1.1. Hiệu suất xử lý NO3

+

- 3.2.1. Hiệu suất xử lý NO3

+

- 3.3.1. 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

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok