mỤc lỤc - tỉnh giấc · web viewem xin chân thành cảm ơn viện kĩ thuật hóa học,...

Xử lý nước thải nhà máy giấy GVHD: Trần Thị Thanh Thủy

Lời cảm ơnLời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Viện Kỹ Thuật Hóa Học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt những kiến thức bổ ích cho em, giúp em lựa chọn được hướng đi nghề nghiệp phù hợp với bản thân. Đặc biệt là cô Trần Thị Thanh Thủy, người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và cung cấp tài liệu giúp em tìm hiểu đề tài này.

Em xin chân thành cảm ơn Viện Kĩ thuật hóa học, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho em được tìm hiểu, nghiên cứu, giúp em nâng cao được hiểu biết và những kĩ năng tìm kiếm thông tin, làm việc nhóm.

Vì kinh nghiệm thực tế chưa có, chỉ dựa vào lý thuyết cộng với thời gian hạn hẹp nên không thể tránh khỏi sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý, nhận xét từ phía quý thầy cô để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn và rút ra được những kinh nghiệm bổ ích để em có thể áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Phạm Thị Kim Anh

MỤC LỤC

Khái quát chung về ngành kĩ thuật hóa học.......................................................4

Giới thiệu về Viện Kỹ thuật Hóa học.....................................................................6

I. SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI.................................................................................10

1. Sự ô nhiễm nước...........................................................................................10

SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 1


1.1. Ảnh hường do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhận.........11

1.2. Phân loại nước thải.................................................................................12

1.3. Hiện tượng nước bị ô nhiễm..................................................................13

2. Các thông số đặc trưng của nước thải........................................................18

2.1. Hàm lượng chất rắn...............................................................................18

2.2. Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen).................................21

2.3. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)..............22

2.4. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)...................23

2.5. Các chất dinh dưỡng..............................................................................24

2.6. Chỉ thị chất lượng về vi sinh của nước.................................................25

2.7. Các tác nhân độc hại và các hợp chất liên quan về mặt sinh thái......25

II. ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY...........................................26

1. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước và nước thải nhà máy giấy....................26

2. Khái quát về quy trình sản xuất giấy..........................................................28

3. Nguồn gốc, đặc tính của nước thải nhà máy giấy......................................29

4. Các thông số đặc trưng của nước thải nhà máy giấy................................31

III. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY..........................34

1. Phương pháp xử lý nước thải nói chung.....................................................34

1.1. Phương pháp cơ học...............................................................................34

1.2. Các phương pháp hóa lý........................................................................37

1.3. Phương pháp hóa học.............................................................................44

1.4. Phương pháp xử lý sinh học..................................................................54

2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải của các nhà máy giấy ở Việt Nam 57

2.1. Quy trình 1..............................................................................................57

2.2. Quy trình 2..............................................................................................59

2.3 Ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải......................................61

3. Một số hình ảnh minh họa và chức năng của các bể..............................61



IV. KẾT LUẬN....................................................................................................66

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................67

Khái quát chung về ngành kĩ thuật hóa họcHóa học hình thành như một khoa học độc lập mới chỉ vài trăm năm, nhưng mầm mống của hóa học có từ hàng chục nghìn năm về trước. Ngay từ xã hội Cộng sản nguyên thủy, với việc tìm ra lửa, con người đã biết dùng lửa để sưởi ấm, chế biến thức ăn và sau này chế biến nhiều sản phẩm khác. Có thể nói phản ứng cháy là phản ứng đầu tiên con người biết đến và sử dụng nhiều nhất và sớm nhất vì sự phát triển của xã hội loài người. Hóa học phát triển rất lấu trước chúng ta, từ những trung tâm văn hóa lớn của thế giới như Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ... Trải qua nhiều thời kỳ hình thành và phát triển,



hóa học mới có diện mạo như ngày nay, với những cơ sở lý thuyết vững vàng và kiến thức thực nghiệm đầy sức thuyết phục.Chúng ta cùng tìm hiểu những mốc son đã làm cho hóa học có diện mạo như ngày nay!

1. Thời kì cổ đại (hay thời kỳ trước giả kim thuật): Từ Thượng cổ cho đến thế kỷ IV. Đó là thời kỳ xuất hiện các kiến thức hóa học của loài người trong xã hội cộng sản nguyên thủy và chiếm hữu nô lệ. Trong thời kì này chưa hình thành các khái niệm cho phép khái quát các kiến thức hóa học thực hành mà loài người thu được, nhưng đã xuất hiện một số ngành sản xuất hóa học thủ công và một số quan niệm triết học đầu tiên về cấu tạo vật chất, đồng thời lẻ tẻ cũng có những hoạt động giả kim thuật và chế tạo thuốc trường sinh.2. Thời kì giả kim thuật: Từ thế kỉ IV đến thế kỉ XVI, đó là thời kì trung cổ trong lịch sử châu Âu. Một trào lưu rầm rộ hình thành nhằm tìm kiếm hòn đá triết học, chế thuốc trường sinh, dung môi vạn năng, tìm cách biến đổi các kim loại không quý thành vàng... Song song với trào lưu giả kim thuật, hóa học thực hành và các nghề thủ công tiếp tục phát triển. Nhiều ngành sản xuất được hoàn thiện và phát triển như: nấu quặng thành kim loại, bắt đầu luyện coban, kẽm, antimon, bitmut... thủy tinh mầu, thuốc nhuộm, thuốc nổ...

3. Thời kì kết hợp: Từ thế kỉ XVI đến thế kỉ XVIII, trong đó có các trào lưu: Hóa y học, hóa khí, hóa kĩ thuật, thuyết flogiston. Đây là thời kì phục hưng của nền văn hóa châu Âu. Các nhà hóa học từ bỏ lí thuyết giả kim thuật thần bí và vô hiệu quả để trở về với thực tế cuộc sống. Họ tiến hành tìm thuốc chữa bệnh, đẩy mạnh quá trình luyện kim và chế tạo các loại vật liệu, nghiên cứu các loại "không khí"... Kết quả của thời kì này là sự sụp đổ của thuyết flogiston và sự ra đời của thuyết "oxi" của Lavoadie về sự cháy.4. Thời kì xây dựng học thuyết nguyên tử - phân tử: Bao gồm 60 năm đầu của thế kỉ XIX. Trong thời kì này các định luật định lượng của hóa học liên tục được khám phá, làm cơ sở cho việc hình thành thuyết nguyên tử - phân tử, là nền tảng khoa học thự sự của hóa học. Cùng với sự hình thành thuyết nguyên tử - phân tử, một hệ thống khái niệm khoa học chặt chẽ được xây dựng: nguyên tử, phân tử, khối lượng nguyên tử, khối lượng phân tử, công thức, phương trình hóa học...



Bước chân vào ngành Kĩ thuật Hóa học chúng ta có thể làm:

Nhà nghiên cứu: liên tục tìm tòi, tạo ra sản phẩm hóa học mới với những tính năng mới, hợp chất hữu cơ hay vô cơ mới, các công nghệ sản xuất mới… là công việc của nhà hóa học trong lĩnh vực Kĩ thuật Hóa học.

Nhà kỹ thuật: là cầu nối biến các nghiên cứu công nghệ trong phòng thí nghiệm thành những dây chuyền sản xuất trong các nhà máy, xí nghiệp để làm ra các sản phẩm chúng ta vẫn dùng hàng ngày.

Kỹ sư điều hành: trở thành một kỹ sư điều hành nghĩa là bạn sẽ làm việc trong các nhà máy, xí nghiệp, điều khiển và giám sát hoạt động của một hay một số dây chuyền sản xuất. Trong tay bạn là cuốn sổ và cây bút. Hoạt động và hiệu quả dây chuyền sản xuất phụ thuộc vào năng lực của bạn.

Một nhà tư vấn quản lý hay chuyển giao công nghệ: Trở thành nhà tư vấn quản lý hay chuyển giao công nghệ, bạn sẽ làm việc với các công ty cung cấp và công ty tiếp nhận công nghệ. Cao hơn nữa, bạn sẽ tư vấn cho Nhà nước về Công nghệ Hóa học.

Nhà giáo: Lúc này, bạn là cầu nối tri thức, trao kho tàng Công nghệ Hóa học vào tay những người trẻ tuổi, để họ tiếp tục ứng dụng và phát triển chúng lên cao mãi mãi.

=>Những tố chất giúp bạn thành công:

- Tình yêu với ngành kĩ thuật hóa học- Có thiên hướng về khoa học tự nhiên, đặc biệt là hóa học- Ưa thích công việc tìm tòi, nghiên cứu- Sự kiên trì và tính cẩn thận

Giới thiệu về Viện Kỹ thuật Hóa học

Tháng 7 năm 1956 Khoa Hóa-Thực phẩm là một trong những Khoa được thành lập đầu tiên của Trường Đại học Bách Khoa Hà nội. Những cán bộ đầu tiên của Khoa như thầy Đào Quý Chiệu, Phạm Ngọc Thanh,


http://chemeng.hut.edu.vn/index.php/vi/tochuc/lich-su-phat-trien/61-gioi-thieu-fct

http://chemeng.hut.edu.vn/images/stories/img_7133.gif


Trần Văn Sinh, Kiều Dinh, Phạm Quốc Thăng, Phạm Đồng Điện, Lê Chúc, Hoàng Trọng Yêm, Lê Mậu Quyền, Nguyễn Đình Chi, Trần Bính, Nguyễn Trọng Biểu, Nguyễn Hoa Toàn, Nguyễn Văn Ích, Hồ Hữu Phương, Lê Văn Nhương, Lê Ngọc Tú, Lê Ngọc Chương, Cù Thành Long, Hoàng Văn Thư, Trần Đăng Nghi… chính là lực lượng nòng cốt trong giảng dạy và cũng là những người đặt nền móng xây dựng chương trình đào tạo, giáo trình cho sinh viên khóa 1 và những khóa tiếp theo.15/10/1956, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tổ chức lễ khai giảng khóa 1, Khoa Hóa-Thực phẩm có 184 sinh viên và rất nhiều người trong số đó đã trở thành các nhà khoa học đầu ngành có uy tín cao ở cả trong và ngoài nước. Như các thầy Phạm Hữu Đỉnh, La Văn Bình, Trần Vĩnh Diệu, Đỗ Văn Bá, Đào Văn Tường, Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Đỗ Văn Đài, Nguyễn Thế Dân, Nguyễn Vịnh Trị, Bùi Văn Chén, Trần Công Khanh, Lê Thức, Nguyễn Đăng Hùng, Đặng Văn Luyến, Trần Quang Thảo, Trương Ngọc Liên, Phạm Kỳ…

Giai đoạn 1956 – 1965, Khoa hình thành các Bộ môn Cơ bản, Cơ sở và Chuyên ngành: Hóa Lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Kỹ thuật Vô cơ-Silicat, Kỹ thuật các chất Hữu cơ, Máy hóa-Hóa công.Giai đoạn 1965-1975 (kháng chiến giải phòng miền Nam)Do chiến tranh leo thang nên đại bộ phận cán bộ và sinh viên Trường cùng công cụ học tập đã di chuyển lên khu sơ tán Lạng Sơn. Năm 1967, Bộ môn Thực phẩm tách ra thành lập Trường Đại học Công nghiệp nhẹ. Năm 1969 Khoa chuyển dần về vùng đồng bằng và Hà Nội. Năm 1972 chiến sự ác liệt trở lại, Khoa Hóa 1 lần nữa sơ tán lên huyện Phú Xuyên, Hà Tây (cũ) sau đó là Huyện Hiệp Hòa, Hà Bắc. Trong suốt 10 năm khó khăn gian khổ này khoa vẫn giữ vững quy mô tuyển sinh, không ngừng trưởng thành về chất lượng dạy và học. Biên soạn nhiều giáo trình, tiến tới mục tiêu đào tạo Kỹ sư Hóa học, nghiên cứu khoa học phục vụ sản xuất và chiến đấu như: sản xuất than hoạt tính, chất phát quang, xi măng lò đứng, mạ nhôm, phân lân nung chảy…

Thời kỳ đổi mớiGiai đoạn 1975-1995: Trong thời gian này đội ngũ cán bộ của Khoa đông về số lượng, mạnh về chất lượng nhưng theo yêu cầu chung, Khoa phải chia sẻ bộ phận cán bộ quản lý và cán bộ giảng dạy có năng lực chuyên môn để xây dựng các trường Đại học phía Nam như Trường Đại học Huế, Đà nẵng, Bách Khoa Hồ Chí Minh, Kỹ thuật Thủ Đức, Cần Thơ.Năm 1980, thầy Trần Minh Hoàng và Bùi Long Biên là những cán bộ giảng dạy đầu tiên của Khoa bảo vệ thành công luận án Phó Tiến Sỹ (nay là Tiến Sỹ) và năm 1991 thầy Từ Văn Mặc là cán bộ đầu tiên bảo vệ thành công luận án Tiến Sỹ (nay



là Tiến Sỹ Khoa học) tại Trường Đại học Bách Khoa Hà nội.

Một số Phòng thí nghiệm chuyên đề cũng được thành lập như Phòng thí nghiệm chuyên đề Silic (1976); nguyên tố hiếm và phóng xạ (1973), Trung tâm nghiên cứu Vật liệu Vô cơ (1990). Tháng 10/1977, Bộ môn Xenluloza & Giấy của Khoa Kỹ thuật thực phẩm (Trường Đại học Công nghiệp nhẹ) nhập vào Bộ môn Công nghiệp Hóa học của Khoa, đồng thời Khoa cũng mở thêm 1 số ngành mới lần đầu tiên ở Việt Nam: Công nghệ In và gia công ấn phẩm, Công nghệ khai thác muối biển. Lúc này Khoa có các Bộ môn: Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ cơ bản, Hóa Vô cơ-Đại cương, Nguyên lý Quá trình và Thiết bị trong Công nghệ Hóa học, Kỹ thuật các chất Vô cơ, Kỹ thuật Điện hóa, Kỹ thuật Vật liệu Silicat, Kỹ thuật Vật liệu cao phân tử, Kỹ thuật Tổng hợp Hữu cơ, Kỹ thuật Nhiên liệu, Máy và Thiết bị Công nghiệp Hóa chất.

Năm 1984, thành lập Khoa Hóa-Thực phẩm trên cơ sở Khoa Hóa và Khoa Công nghiệp Thực phẩm gồm có 6 Bộ môn lớn: Bộ môn Hóa cơ bản (Hóa lý, Phân tích, Vô cơ-Đại cương); Bộ môn Quá trình-Thiết bị Công nghệ Hóa học (Hóa công, Công nghiệp Hóa học, Máy hóa chất, Máy thực phẩm), Bộ môn Kỹ thuật các chất Vô cơ (Xây dựng công nghiệp, Kỹ thuật các chất Vô cơ, Điện hóa, Kỹ thuật Silicat), Bộ môn Kỹ thuật các chất Hữu cơ (Tổng hợp Hữu cơ, Hữu cơ cơ bản, Cao phân tử, Nhiên liệu), Bộ môn Hóa sinh-Vi sinh, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm.

Năm 1987, Bộ môn Cao phân tử tách ra thành lập Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu Polyme-Compozit.

Từ 1995 tới nay: Để đáp ứng yêu cầu của đất nước trong thời kỳ đổi mới, phấn đấu xây dựng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trở thành “Trung tâm Đào tạo, NCKH và CGCN chất lượng cao, đa ngành đa lĩnh vực với một số ngành mũi nhọn đạt trình độ tiên tiến”, nhà trường đã sắp xếp, cơ cấu lại Khoa thành Khoa công nghệ Hóa học-Thực phẩm-Sinh học với 220 cán bộ, viên chức gồm 15 Bộ môn: Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Công nghệ Vô cơ, Công nghệ Vật liệu Silicat, Công nghệ Điện hóa và Bảo vệ kim loại, Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa-Thực phẩm, Công nghệ Hóa học, Máy hóa và Máy thực phẩm, Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Công nghệ Lương thực Thực phẩm, Công nghệ Thực phẩm nhiệt đới. Công tác đào tạo với số sinh viên chính quy là 1200, cao đẳng là 1100, cao học: 70, nghiên cứu sinh: 30. Liên kết đào tạo với Trường Đại học Sư phạm Quy Nhơn. Mở thêm ngành mới, môn học mới như Kỹ sư Công nghệ Hóa lý, môn Tin học ứng dụng trong Hóa học, tiếng Anh chuyên ngành.



Năm 1995, từ Khoa tách ra thành lập 2 Trung tâm: Trung tâm Nghiên cứu Ăn mòn và Bảo vệ Kim loại và Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường (sau là Viện Khoa học và công nghệ Môi trường).Năm 1999, 3 Bộ môn Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Công nghệ Lương thực Thực phẩm, Công nghệ Thực phẩm nhiệt đới tách khỏi Khoa và cùng Trung tâm Công nghệ Sinh học thành lập Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm.

Tháng 7/1999 thành lập Khoa Công nghệ Hóa học với 12 Bộ môn: Hóa lý, Hóa Phân tích, Hóa Hữu cơ, Hóa Vô cơ-Đại cương, Công nghệ Vô cơ và In, Công nghệ Vật liệu Silicat, Công nghệ Điện hóa và Bảo vệ kim loại, Công nghệ Hữu cơ-Hóa dầu, Công nghệ Hóa học, Xây dựng Công nghiệp, Quá trình-Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Máy và Thiết bị Hóa chất dầu khí.

Năm 2003, do yêu cầu phát triển, Khoa giải thể Bộ môn Công nghệ Hóa học thành lập Bộ môn Công nghệ In và năm 2006, tách nhóm Xenluloza & Giấy và nhóm Hóa dược-Hóa chất bảo vệ thực vật từ Bộ môn Công nghệ Hữu cơ-Hóa dầu để thành lập các Bộ môn độc lập.

Hiện nay Khoa quản lý khoảng 1800 sinh viên hệ đại học chính quy, ngoài ra còn đào tạo các lớp tại chức, liên kết đào tạo cùng các trường đại học khác với 11 mã ngành, đào tạo sau đại học khoảng 300 học viên. Đã xây dựng xong chương trình đào tạo theo hệ thống tín chỉ để áp dụng cho K52. Quan hệ quốc tế được mở rộng với các nước như Bỉ, Hà Lan, Áo, Nga, Đức, Nhật Bản, Hàn Quốc v.v…

Vậy là từ tháng 7-1999 đến nay, trên cơ sở các nhóm ngành Hoá học hình thành Khoa Công nghệ Hoá học gồm 14 Bộ môn và 01 Phòng thí nghiệm Công nghê Lọc Hoá dầu & Vật liệu Xúc tác. Trong hơn 50 năm qua, Khoa Công nghệ Hoá học đã đào tạo được trên 12000 Kỹ sư, trên 400 Thạc sỹ và Tiến sỹ, 02 Tiến sỹ Khoa học. Một số cán bộ trong Khoa đã được phong tặng các danh hiệu cao quý, gồm 2 danh hiệu Nhà giáo Nhân dân, 24 danh hiệu Nhà giáo Ưu tú, 9 chức danh Giáo sư, 43 Phó Giáo sư. Khoa đã biên soạn được nhiều bài giảng, giáo trình dùng cho sinh viên, học viên cao học, nghiên cứu sinh thuộc ngành Hoá học, Kỹ thuật Hóa học của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cũng như các trường đại học khác.

Trong 5 năm gần đây (2004-2009), Khoa đã thực hiện trên 30 đề tài nghiên cứu Khoa học Cơ bản cấp Nhà nước, 80 đề tài cấp Bộ, 161 đề tài cấp Trường, 11 dự án hợp tác với Vương quốc Bỉ (VLIR), 8 dự án ươm tạo công nghệ, 4 Nghị định thư với Ý, Nhật, Bỉ, Đan Mạch, và nhiều hợp đồng chuyển giao công nghệ. Nhiều đề tài nghiên cứu khoa học của Khoa đã đạt được các giải thưởng VIFOTEC, giải SV: PHẠM THỊ KIM ANH_20112768_KTHH1_ĐHBK Hà Nội Trang 8


thưởng Khoa học Kỹ thuật Thanh niên. Khoa đã thiết lập quan hệ hợp tác với nhiều Trường Đại học, Viện nghiên cứu và các Tập đoàn lớn trong nước cũng như trên thế giới.Ngày 29 tháng 12 năm 2010, theo quyết định số 2517/QĐ-ĐHBK-TCCB của Hiệu trưởng Trường ĐHBK HN, Viện Kỹ thuật Hóa học đã được chính thức thành lập.

Thông tin liên hệ

Văn phòng Viện: 214-C4 Tel: +84-4-3868 0070 Fax: +84-4-3868 0070 Email: [email protected]

I. SỰ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA NƯỚC THẢI.

1. Sự ô nhiễm nước

Nước tự nhiên được hình thành về cả số lượng và chất lượng dưới ảnh hưởng của quá trình tự nhiên, không có tác động của dân sinh. Do tác động của dân sinh nước tự nhiên bị ô nhiễm bởi các chất khác nhau dẫn đến thành phần tính chất của nước bị thay đổi, ảnh hưởng đến chất lượng của nó.



Các khuynh hướng thay đổi chất lượng của nước dưới ảnh hưởng các hoạt động của con người bao gồm:

- Giảm độ pH của nước ngọt do ô nhiễm bởi H 2 SO4, HNO3 từ khí quyển và nước thải công nghiệp, tăng hàm lượng SO4

2−¿¿và NO3−¿¿trong nước.

- Tăng hàm lượng các ion của Ca, Mg, Si ... trong nước ngầm và nước sông do nước mưa hòa tan, phong hóa của các quặng cacbonat.

- Tăng hàm lượng các ion kim loại nặng trong nước tự nhiên như Pb, Cd, Sn, Hg, As, Zn...

- Tăng hàm lượng muối trong nước bề mặt và nước ngầm do chúng đi vào môi trường cùng nước thải.

- Tăng hàm lượng các chất hữu cơ trước hết là các chất khó phân hủy sinh học (các chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu...).

- Giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước tự nhiên do quá trình oxy hóa liên quan tới quá trình phì dưỡng các nguồn nước và khoáng hóa các hợp chất hữu cơ...

- Giảm độ trong của nước. Tăng khả năng nguy hiểm của ô nhiễm nước tự nhiên của các nguyên tố phóng xạ.

Các chỉ tiêu quan trọng của nước cần được xem xét trong cấp nước là độ pH, độ trong, độ cứng, hàm lượng sắt, mangan và các chỉ số coli.

Các tính chất đặc trưng của nước thải gồm: pH, hàm lượng rắn, cầu oxy sinh hóa BOD hoặc nhu cầu oxy hóa học COD, các dạng nitơ, photpho, dầu mỡ, mùi, màu sắc, các kim loại nặng trong nước thải công nghiệp.

Việc nước thải chỉ qua xử lý bằng phương pháp thông thường đã đẩy nhanh quá trình phì dưỡng do sự phát triển bùng nổ của tảo và các thực vật khác, làm giảm chất lượng nước, cản trở việc sử dụng lại nước và các hoạt động nghỉ ngới giải trí. Do đó nay đã phát triển và ứng dụng các phương pháp xử lý cấp ba vào các dây chuyền xử lý nước và nước thải.

Nước thải thường được thải ra sông, suối, ao, hồ,… dẫn đến việc gây ô nhiễm nguồn nước. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh thái. Nước thải mang theo nhiều vi khuẩn độc hại. Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước là tỷ lệ người mắc các bệnh cấp và mạn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư… ngày càng tang. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày



càng tăng. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng mắc nhiều loại bệnh tình nghi là do dùng nước bẩn trong mọi sinh hoạt. Môi trường sinh thái bị ô nhiễm nghiêm trọng, làm chết các sinh vật, phù lấp không gian sinh tồn, cản trở hoạt động bình thường của vi sinh vật…

1.1. Ảnh hường do nước thải gây ra đối với nguồn nước tiếp nhậna) Xuất hiện các chất nổi trên mặt nước hoặc có cặn lắng

Các hiện tượng nhiễm bẩn này thường do nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm hoặc từ các xí nghiệp có chứa dầu mỡ, các sản phẩm mỡ. Chúng tạo nên lớp màng dầu, mỡ nổi trên mặt nước và nếu cận nặng thì lắng xuống đáy.

Chúng làm cho nước có mùi vị đặc trưng, làm giảm lượng oxi trong nước nguồn. Với hàm lượng dầu 0,2 – 0,4 mg/l sẽ làm cho nước có mùi dầu. Khử mùi dầu là một việc làm khó khan.

b) Thay đổi tính chất lý học

Nguồn nước tiếp nhận nước thải sẽ bị đục, có màu, có mùi do các chất thải đưa vào hoặc do sự phát triển của rong, rêu, tảo, sinh vật phù du… tạo nên

c) Thay đổi thành phần hóa học

Tính chất hóa học của nguồn nước tiếp nhận sẽ bị thay đổi phụ thuộc vào loại nước thải đổ vào. Nguồn nước thải mang tính axit hoặc kiềm hoặc chứa nhiều loại hóa chất làm thay đổi thành phần và hàm lượng các chất có sẵn trong thủy lực.

d) Lượng oxi hòa tan trong nước bị giảm

Hàm lượng oxi hòa tan trong nguồn nước tiếp nhận bị giảm là do tiêu hao oxi hóa các chất hữu cơ do nước thải đổ vào. Hiện tượng giảm oxi hòa tan (< 4 mg/l) trong nước gây ảnh hưởng xấu cho các loài thủy sinh vật.

e) Xuất hiện hoặc làm tăng các loại vi khuẩn gây bệnh



Nước thải kéo theo các loài vi khuẩn gây bệnh vào nguồn nước tiếp nhận làm suy giảm chất lượng nước cấp cho các mục đích khác nhau.

1.2. Phân loại nước thải

Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng. Có các loại nước thải sau:

- Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học...

- Nước thải công nghiệp: Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu.

- Nước thấm qua: Đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống có khuyết tật....

- Nước thải tự nhiên: Nước mưa được xem như là nước thải tự nhiên. Ở những thành phố hiện đại, nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng.

- Nước thải đô thị: Nước thải đô thị là thuật ngữ chỉ chat lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Là hỗn hợp của các nước thải kể trên.

Các nguồn được xác định bao gồm nước thải công nghiệp và nước thải đô thị. Các cửa cống xả nước mưa và tất cả các nguồn thải vào nguồn tiếp nhận nước qua các hệ thống cống và kênh thải.

Các nguồn không xác định bao gồm nước chảy trôi trên bề mặt đất, nước mưa và các nguồn nước khác.

1.3. Hiện tượng nước bị ô nhiễma) Màu sắc

Nước sạch trong suốt và không màu. Nếu bề dày của nước lớn ta có cảm giác nước màu xanh nhẹ, đó là do sự hấp thụ chọn lọc các bước sóng nhất định của ánh sáng Mặt trời. Nước có màu xanh đậm, hoặc có váng trắng chứng tỏ trong nước có nhiều



chất phú dưỡng hoặc các thực vật nổi phát triển quá mức và sản phẩm phân hủy thực vật đã chết.

Sự phân hủy các chất hữu cơ làm xuất hiện axit humic và fulvic (mùn) hòa tan làm nước có màu vàng. Nước thải các khu công nghiệp có nhiều màu sắc khác nhau. Khi nước bị ô nhiễm có màu sẽ cản trở sự truyền ánh sáng Mặt Trời vào nước.

Cách xác định: màu sắc của nước thường được xác định bằng phương pháp so màu với các dung dịch chuẩn, sau khi đã lọc bỏ các chất không tan.

b) Mùi vị

Nước sạch không có mùi, vị. Nước có mùi vị khó chịu là nước bị ô nhiễm. Nguyên nhân là do sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ hoặc do nguồn nước thải có những chất khác nhau. Ví dụ: mùi trứng thối H2S, mùi cá ươn của amin CH3NH3,…

Cách xác đinh: dùng phương pháp pha loãng cho đến khi không cảm nhận được mùi nữa. Ví dụ khi nói nước có độ mùi là 2; 8; 10; 25; 50… tức là ta phải pha loãng một lượng nước sạch tương ứng 2; 8; 10; 25; 50… lần để nước không có mùi nưa. Vị của nước cũng được đánh giá tương tự.

c) Độ đục

Nước sạch thường không chứa các chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu. Độ đục do các chất lơ lửng gây ra, những hạt keo, những thể phân tán thô. Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ những kim loại nặng, cùng với vi sinh vật gây bệnh.

Cách xác đinh: xác định bằng so độ đục của nước với độ đục của một thang chuẩn, hoặc bằng máy đo độ đục.

d) Nhiệt độ

Nhiệt độ nước thải công nghiệp đặc biệt là nước thải của nhà máy nhiệt điện, nhà máy hạt nhân, thường cao hơn từ 10 – 250C so với nước thường. Nước nóng có thể gây ô nhiễm hoặc có lợi tùy theo mùa và vị trí địa lí. Vùng có khí hậu ôn đới nước nóng có tác dụng xúc tiến sự phát triển của vi sinh vật và các quá trình phân hủy.



Nhưng ở những vùng nhiệt đới nước nóng sẽ làm thay đổi quá trình sinh, hóa, lí học bình thường của hệ sinh thái, giảm lượng oxi tan vào nước.

Cách xác định: bằng nhiệt kế.

e) Chất rắn trong nước

Gồm hai loại là chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan. Tổng hai loại chất rắn trên gọi là tổng chất rắn trong nước. Chất rắn lơ lửng là phần chất rắn không bị hòa tan làm cho nước đục, thay đổi màu sắc và các tính chất.

Chất rắn hòa tan mắt thường không nhìn thấy được thường làm cho nước có mùi, vị khó chịu, đôi khi cũng làm cho nước có màu. Đó là chất khoáng vô cơ, hữu cơ như muối clorua, cacbonat, nitrat, photphat,… Nguồn nước có hàm lượng chất rắn cao không dùng được trong công nghiệp và sinh hoạt.

Cách xác đinh: dùng giấy lọc bằng xanh để lọc nước loại bỏ những phần tử không tan lơ lửng trong nước. Lấy 250 ml nước đã lọc, đun trên bếp cách thủy đến cạn khô, sau đó sấy cặn ở 1080C, đem cân cặn và tính tổng hàm lượng chất rắn tan trong nước ra mg/l.

f) Chất keo

Các chất keo là các vật chất rất nhỏ có đường kính từ 0.001 (µm) đến 1 (µm). Vì nhỏ nên chất keo tồn tại lơ lửng trong nước nên dễ tiếp xúc tối đa với nước và các chất tan có thể hòa tan trong nước.

g) Độ cứng của nước

Trong các cation, ion canxi thường có nồng độ cao nhất và có ảnh hưởng lớn nhất đối với hóa học môi trường nước. Các khoáng chất tạo thành các nguồn ion canxi chủ yếu trong nước là thạch cao CaSO4.2H2O, CaSO4, đolomit: CaMg(CO3)2, aragonit.

Canxi xuất hiện trong nước là do sự cân bằng giữa canxi và các hợp chất magie cacbonat cùng với CO2 tan trong nước, làm tăng độ cứng của nước.

Cách xác đinh: bằng phương pháp chuẩn độ hoặc tính toán theo hàm lượng canxi, magie trong nước.



Độ cứng thường được biểu thị bằng CaCO3 (mg/l), có thể phân loại độ cứng của nước như sau:

Độ cứng của nước Hàm lượng CaCO3 (mg/l)Nước mềm

Nước cứng trung bìnhNước quá cứng

< 50~ 150

>300

h) Độ dẫn điện

Muối tan trong nước khi tồn tại ở dạng ion sẽ làm cho nước dẫn điện. Khả năng dẫn điện của nước phản ánh hàm lượng các chất rắn tan trong nước (ở một nhiệt độ xác định).

Cách xác đinh: đơn vị đo là milisimen (mS) trên một mét nước. Độ dẫn điện của mẫu nước được so với độ dẫn điện của dung dịch chuẩn KCl. Ở một nhiệt độ xác định, nếu nồng độ KCl khác nhau, độ dẫn điện sẽ khác nhau.

i) Độ axit

Độ axit là hàm lượng của các chất có trong nước có khả năng tham gia phản ứng với kiềm mạnh. Nước axit thường rất ít gặp trừ trường hợp bị ô nhiễm nặng. Độ axit thường do sự có mặt của các axit yếu như H2PO4

-, CO2, H2S, các protein, các axit béo và các ion kim loại có tính axit. Độ axit của nước có nguồn gốc khác nhau do quá trình thủy phân, oxi hóa khoáng vật và chất hữu cơ, hoạt động vi sinh,…..

Cách xác đinh:

Độ axit toàn phần (m) (pH < 4.5): lấy 100 ml mẫu nước cho vào bình tam giác dung tích 250 ml, thêm 2-3 giọt metyl da cam và tiến hành chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.01M đến khi dung dịch chuyển từ màu đỏ sang màu vàng hết a ml. Nếu dùng máy đo pH thì chuẩn độ đến pH = 4.5.

Độ axit toàn phần (p) (pH=8.3): lấy 100 ml mẫu nước cho vào bình tam giác 250 ml, thêm 2-3 giọt phenolphthalein và chuẩn độ bằng dung dịch NaOH 0.01M đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng hết b ml. Nếu dùng máy đo pH thì kết thúc chuẩn độ khi pH = 8.3.

j) Độ kiềm



Độ kiềm được định nghĩa là hàm lượng các chất có trong nước có khả năng phản ứng với axit mạnh. Độ kiềm rất quan trọng trong việc xử lý nước và trong môi trường hóa sinh của các loại nước tự nhiên. Thông thường người ta cần phải xác định được nồng độ kiềm để tính toán khối lượng các hóa chất cần thêm vào khi xử lý nước.

Cách xác đinh:

Độ kiềm tự do (m): lấy 100 ml mẫu nước, sau đó chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0.01M với chỉ thị phenolphthalein đến khi mất màu hồng hết a ml. Nếu dùng máy đo pH thì kết thúc chuẩn độ khi pH=8.3.

Độ kiềm toàn phần (p): lấy 100 ml mẫu nước thổi một luồng không khí sạch qua trong vài phút, đem chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0.01M với chỉ thị metyl da cam đến khi chuyển từ màu vàng sang màu da cam hết b ml. Nếu dùng máy đo pH thì chuẩn độ đến pH=4.5.

k) Các kim loại nặng

Kim loại nặng là những kim loại có khối lượng riêng lớn hơn 5 g/cm3, chúng tồn tại trong thủy quyển dưới dạng muối hòa tan.

Chì (Pb)

Là nguyên tố có độc tính cao, gây độc cho hệ thần kinh, tác động lên hệ enzim.

Tiêu chuẩn tối đa cho phép của WHO nồng độ chì trong nước uống không được quá 0.05 mg/ml.

Xác định hàm lượng chì trong nước bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hoặc phương pháp chiết trắc quang với thuốc thử đithizon trong clorofom.

Thủy ngân (Hg)

Là nguyên tố tương đối độc, dễ bay hơi ở nhiệt độ thường, nên hít phải hơi thủy ngân sẽ rất độc. Trong nước, metyl thủy ngân là dạng độc nhất. Chất này hòa tan



mỡ và phần chất béo của màng não tủy. Tủy ngân có khả năng phản ứng với các axit amin chưa lưu huỳnh, các hemoglobin, abumin.

Nồng độ tối đa cho phép của WHO đối với thủy ngân trong nước uống là 1 µg/l.

Xác định bằng phương pháp vôn – ampe hòa tan, phương pháp chiết trắc quang với đithizon trong clorofom.

Asen (As)

Là nguyên tố kích thích sinh trưởng, nhưng ở nồng độ cao lại gây độc cho sinh vật sống. Asen đi vào nguồn nước bằng đường tự nhiên và nhân tạo. Nguồn tự nhiên gây ô nhiễm asen là núi lửa, bụi đại dương. Nguồn nhân tạo gây ô nhiễm asen là quá trình nấu chảy đồng, chì, kẽm, luyện thép, đốt rừng, đốt các chất thải, thuốc trừ sâu,…

Tiêu chuẩn cho phép của WHO nồng độ asen trong nước uống là 50 µg/l. Trong nước sạch hàm lượng asen là 0.4 – 1 µg/l.

Asen thường được xác định bằng phương pháp hấp thụ nguyên tử.

Cađimi (Cd)

Là kim loại được sử dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim và chế tạo đồ nhựa, hợp chất của nó được sử dụng chủ yếu trong sản xuất pin. Cađimi xâm nhập vào nước qua đường tự nhiên và nhân tạo. Nguồn tự nhiên do bụi núi lửa, bụi vũ trụ,… Nguồn nhân tạo từ công nghiệp luyện kim, mạ, sơn, chất dẻo, lọc dầu.

Tiêu chuẩn WHO qui định nồng độ Cd cho nước uống ≤ 0.003 mg/l, tiêu chuẩn Việt Nam cho phép đối với nước sinh hoạt và nước ngầm là ≤ 0.001 mg/l.

Được xác định bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử.

Crom (Cr)



Là kim loại màu trắng, trong nước thường tồn tại hai dạng ion Cr (III), Cr (VI). Cr (III) không độc nhưng Cr (VI) độc. Crom xâm nhập vào nguồn nước từ các nguồn nước thải của các nhà máy mạ điện, nhuộm, mực viết, mực in, in tráng ảnh,…

Tiêu chuẩn WHO qui định hàm lượng Cr trong nước uống là ≤ 0.05 mg/l.

Xác định bằng phương pháp quang phổ phát xạ, phương pháp kích hoạt nơtron hoặc khối phổ.

Mangan (Mn)

Là nguyên tố vi lượng, gây độc mạnh với nguyên sinh chất của tế bào. Mangan đi vào môi trường nước do quá trình rửa trôi, sói mòn và do các chất thải công nghiệp.

Tiêu chuẩn của WHO qui định trong nước uống hàm lượng Mn không quá 0.1 mg/l. Để xác định Mn có thể sử dụng các phương pháp phân tích hóa học.

2. Các thông số đặc trưng của nước thải2.1. Hàm lượng chất rắn

Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng quan trọng nhất của nước thải. Nó bao gồm các chất rắn nổi, lơ lửng, keo và tan. Do đó khi phân tích, tổng chất rắn được xác định là phần còn lại sau khi cho bay hơi mẫu nước hoặc nước thải trên bếp cách thủy, tiếp đó sấy khô ở nhiệt độ 103oC cho tới khi trọng lượng không đổi. Hàm lượng các chất lắng được gọi là những hạt rắn sẽ lắng xuống đáy bình hình côn (gọi là phễu Imhop) trong 60 phút, được tính bằng ml/l. Chỉ tiêu này là một phép đo gần đúng lượng bùn sẽ được khử trong lắng sơ cấp.

Bảng 1: Các tính chất vật lý, hóa học và sinh học đặc trưng của nước thải và nguồn gốc của chúng

Tính chất Nguồn phát sinh Các tính chất vật lý:

- Màu

- Mùi

- Chất rắn

- Chất thải sinh hoạt và công nghiệp, sự phân rã tự nhiên chất hữu cơ

- Sự thối rữa chất thải và các chất thải công nghiệp

- Cấp nước cho sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt



- Nhiệt độ

Thành phần hóa học:Nguồn gốc hữu cơ:- Cacbonhydrat

- Mỡ, dầu, dầu nhờn

- Thuốc trừ sâu- Phenol- Protein- Các chất hoạt động bề mặt- Các chất khácNguồn gốc vô cơ:- Độ kiềm

- Clorua

- Các kim loại nặng- Nito- pH- photpho- Lưu huỳnh

- Các chất độc- Các khíH2SCH4

O2

Thành phần sinh học:

và sản xuất, xói mòn đất, dòng thấm, chảy vào hệ thống cống

- Các chất thải sinh hoạt và sản xuất

- Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

- Các chất thải sinh hoạt, thương mại và sản xuất

- Chất thải nông nghiệp- Chất thải công nghiệp- Các chất thải sinh hoạt và thương mại- Các chất thải sinh hoạt và sản xuất- Phân rã tự nhiên các chất hữu cơ

- Nước thải sinh hoạt, cấp nước sinh hoạt, quá trình thấm của nước ngầm

- Cấp nước sinh hoạt, các chất thải sinh hoạt, quá trình thấm của nước ngầm, các chất làm mềm nước

- Các chất thải công nghiệp- Các chất thải sinh hoạt và nông nghiệp- Các chất thải công nghiệp- Các chất thải sinh hoạt và công nghiệp- Cấp nước sinh hoạt, nước thải sinh hoạt và

công nghiệp- Các chất thải công nghiệp

- Phân hủy các chất thải công nghiệp- Phân hủy các chất thải sinh hoạt- Cấp nước sinh hoạt, sự thấm của nước bề mặt

- Các dòng nước hở và nhà máy xử lý



- Các động vật- Thực vật- Sinh vật nguyên sinh- Virut

- Các dòng nước hở và nhà máy xử lý- Các chất sinh hoạt và nhà máy xử lý- Các chất thải sinh hoạt

Bảng 2: Các thành phần quan trọng trong nước thải liên quan tới công nghệ xử lý

Thành phần Ghi chúCác chất rắn lơ lửng Các chất rắn lơ lửng có thể dẫn đến tang khả năng láng

bùn và điều kiện kỵ khí khi nước thải không qua xử lý vào môi trường nước

Các chất hữu cơ phân hủy sinh học

Gồm protein, cacbonhydrat và chất béo. Các chất hữu cơ phân hủy sinh học được đo bằng chỉ tiêu BOD và COD. Nếu thải chúng trực tiếp vào môi trường, quá trình ổn định sinh học của chúng có thể dẫn đến giảm lượng oxy trong nước tự nhiên và là nguyên nhân gây mùi

Các nhân tố gây bệnh Rất nhiều bệnh có thể lan truyền qua các vi khuẩn gây bệnh trong nước thải

Các chất dinh dưỡng Cả nito và photpho cùng với cacbon là những chất dinh dưỡng chính cho sự phát triển của các sinh vật ngoài ý muốn trong môi trường nước. còn khi thải chúng với một lượng dư vào đất sẽ làm ô nhiễm nước ngầm

Các chất hữu cơ trơ Các chất hữu cơ này không bị phân hủy bời các phương pháp xử lý nước thải thông thường. Ví dụ điển hình là chất hoạt động bề mặt, phenol và một số hóa chất bảo vệ trong nông nghiệp

Kim loại nặng Các kim loại nặng thường nhiễm vào nguồn nước do các hoạt động công nghiệp. Chúng cần được khử ra khỏi nước thải



Các chất rắn vô cơ hòa tan

Các thành phần vô cơ như canxi, natri, sunfat có mặt trong nước thải sinh hoạt trong quá trình sử dụng nước. Nếu nước thải đó muốn sử dụng lại thì phải khử bỏ chúng

2.2. Hàm lượng oxy hòa tan DO (Dissolved Oxygen)

Một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước là hàm lượng oxy hòa tan, vì oxy không thể thiếu đối với các vi sinh vật sống trên cạn cũng như dưới nước. Oxy duy trì quá trình trao đổi chất, sinh ra năng lương cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất. Nồng độ oxy hòa tan tối thiểu đối với các loại cá hoạt động mạnh như cá hồi là 5-8mg/l, còn đối với các loài cá có nhu cầu oxy thấp như cá chép là 3mg/l.

Oxy là chất khí khó hòa tan trong nước, không tác dụng với nước về mặt hóa học. Độ tan của nó phụ thuộc vào các yếu tố như áp suất, nhiệt độ và các đặc tính của nước. Nồng độ bão hòa của oxy trong nước ở nhiệt độ cho trước tính theo định luật Henry. Nồng độ này nằm trong khoảng 8-15mg/l ở nhiệt độ thường.

Khi thải các chất thải sử dụng oxy vào các nguồn nước, quá trình oxy hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong các nguồn nước này, thậm chí đe dọa sự sống của các loài cá cũng như sinh vật sống trong nước.

Để xác định nồng độ oxy hòa tan trong nước nguồn hay nước thải, người ta thường dùng phương pháp iot (còn gọi là phương pháp Winkler). Phương pháp phân tích dựa vào quá trình oxy hóa Mn2+ thành Mn4+ trong môi trường kiềm và Mn4+ lại có khả năng oxy hóa I- thành I2 tự do trong môi trường axit. Như vậy lượng I2 được giải phóng tương đương với lượng oxy hòa tan có trong nước. lượng iot này được xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch natri thiosunfat (Na2S2O3).

Hiện nay người ta sản xuất được các máy đo DO (Oxygen meter) có độ chính xác cao phục vụ nghiên cứu và quan trắc môi trường. Việc xác định thông số về hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện khí của nước tự nhiên và quá trình phân hủy hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải. Mặt khác hàm lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa. Đó là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải.



2.3. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh hóa là chỉ tiêu thông dụng nhất để xác định mức độ ô nhiễm của chất thải trong nước thải của công nghiệp.

BOD được định nghĩa là lượng oxy vi sinh vật đã sử dụng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Phương trình tổng quát của phản ứng này như sau:

Vi khuẩn

Chất hữu cơ + O2 CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm có định

Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các sinh vật sử dụng oxy hòa tan. Vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan cân thiết cho quá trình phân hủy sinh học là công việc quan trọng để đánh giá ảnh hưởng của một dòng thai đối với nguồn nước.

BOD biểu thị lượng các chất hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật.

Trong kỹ thuật môi trường chỉ tiêu BOD được dùng rộng rãi để:

1. Xác định gần đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học các chất hữu cơ có trong nươc thải.

2. Xác định kích thước thiết bị xử lý.3. Xác định hiệu suất xử lý của một số quá trình.4. Xác định sự chấp thuận tuân theo những quy định cho phép thải chất thải.

Trong thực tế người ta không thể xác định lượng oxy cần thiết để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ (vì tốn nhiều thời gian) mà chỉ xác định lượng oxy cần thiết trong 5 ngày đầu ở nhiệt độ ủ 20oC, ký hiệu BOD. Chỉ tiên này đã được chuẩn hóa và sử dụng ở hầu khắp các nước trên thế giới.

Hiện nay người ta sản xuất được máy đo BOD để phân tích nhanh. Do quá trình oxy hóa sinh học xảy ra rất chậm và kéo dài, trong khoảng thời gian 20 ngày, khoảng 95÷99% các chất hữu cơ cacbon bị oxy hóa và trong 5 ngày đầu tiên xác định BOD có khoảng 60÷70% các chất hữu cơ này bị oxy hóa. Nhiệt độ 20oC là nhiệt độ trung bình trong năm ở các nước có khí hậu ôn hòa và nó cũng dễ được tái diễn lại trong tủ ủ. Nếu tiến hành ủ mẫu ở các nhiệt độ khác nhau sẽ cho kết quả



BOD5 khác nhau vì tốc độ phản ứng sinh học phụ thuộc vào nhiệt độ. Do vậy, một số nước ở khu vực nhiệt đới, đã dùng thông số BOD4 (là mẫu phân tích được ủ ở 30oC trong 3 ngày).

Hạn chế của phương pháp phân tích BOD:

1. Yêu cầu mật độ vi sinh vật trong mẫu phân tích cần đủ lớn và các vi sinh vật bổ sung vào mẫu cần được thích nghi với môi trường.

2. Khi chất thải có chứa các chất độc hại cần xử lý sơ bộ trước khi phân tích, cần chý ý giảm ảnh hưởng của các vi sinh vật nitrat hóa.

3. Chỉ đo được hàm lượng các chất hữu cơ có thể bị phân hủy bằng con đường sinh học.

4. Thí nghiệm không có giá trị cân bằng sau khi các chất hữu cơ hòa tan trong dung dịch đã bị sử dụng.

5. Thời gian phân tích quá dài, phải sau 5 ngày mới có kết quả.2.4. Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)

Chỉ số này được dùng rộng rãi để biểu thị hóa hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và mức độ ô nhiễm nước tự nhiên. COD được định nghĩa là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO2 và nước. Lượng oxy này tương đương với hàm lượng chất hữu cơ có thể bị oxy hóa được xác định khi sư dụng một tác nhân oxy hóa hóa học mạnh trong môi trường axit. Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp bicromat và cơ chế của nó theo phương trình phản ứng sau:

Ag2SO4

Các chất hữu cơ + Cr2O72- + H+ CO2 + H2O +2Cr3+

To sôi

Chỉ số COD biểu thị cá lượng các chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật, do đó nó có giá trị cao hơn BOD. Phép phân tích COD có ưu điểm là cho kết quả nhanh (khoảng 3 giờ) khắc phục được nhược điểm của phép đo BOD. Đối với nhiều loại chất thải, giữa chỉ số COD và BOD có mối tương quan nhất định với nha. Khi thiết lập được mối quan hệ này có thể sử dụng phép đo COD để vận hanh và kiểm soát hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải. Hiện nay đã có máy phân tích COD nhanh (COD Reactor).



Ngoài các chỉ số COD và BOD người ta còn dùng một vài chỉ số khác để đo hàm lượng các chất hữu cơ trong nước như tổng hợp cacbon hữu cơ TOC (Total Organic Cacbon) và nhu cầu oxy theo lý thuyết ThOD (Theoretical Oxygen Demand). TOC chỉ được dùng khi hàm lượng các chất hữu cơ trong nước rất nhỏ, còn ThOD chính là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn phần hữu cơ trong chất thải thành CO2 và nước và chỉ có thể tính được khi biết công thức hóa học của các chất hữu cơ. Vì thành phần của nước thải rất phức tạp nên không thể tính được nhu cầu oxy theo lý thuyết. Trong thực tế chỉ số này có thế tính gần đúng trên cơ sở chỉ só COD.

2.5. Các chất dinh dưỡnga) Hàm lượng nito

Nito và photpho là những nguyên tố chủ yếu cần thiết cho các sinh vật nguyên sinh và thực vật phát triển, chúng là những chất dinh dưỡng hoặc kích thích sinh học.

Nito là nguyên tố chính xây dựng tế bào tổng hợp protein nên số liệu về chỉ tiêu nito rất cần thiết để xác định khả năng có thể xử lý một loại nước thải nào đó bằng các quá trình sinh học. Trong trường hợp không đủ nito, có thể bổ sung them để chất thải đó trở nên có khả năng xử lý bằng phương pháp sinh học.

Chỉ tiêu hàm lượng nito trong nước cũng được xem như là chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nước vì NH3 tự do là sản phẩm phân hủy các chất chứa protein.

Tổng nito là tổng các hàm lượng nito hữu cơ, N-NH3, N-NO2 và N-NO3. Hàm lượng nito hữu cơ được xác định bằng phương pháp Kinđal (Kjeldahl). Chỉ tiêu N-NH3 thường được xác định bằng phương pháp so màu hoặc chuẩn độ, còn các chỉ tiêu N-NO2 và N-NO3 xác định bằng phương pháp so màu.

b) Hàm lượng photpho

Ngày này người ta quan tâm nhiều hơn đến việc kiểm soát hàm lượng các hợp chất photpho trong nước mặt, trong nước thải công nghiệp thải vào nguồn nước. Vì nguyên tố này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự phát triển “bùng nổ” của tảo ở một số nguồn nước mặt. Photpho trong nước và nước thải tồn tại ở các dạng orthophotphat có thể xác định bằng phương pháp so màu với thuốc thử là NH3MoO4 và SnCl2, còn polyphotphat và photphat hữu cơ cần chuyển hóa thành



orthophotphat qua phản ứng với axit sau đó xác định băng phương pháp so màu nói trên.

Chỉ tiêu photpho có ý nghĩa có ý nghĩa quan trọng cấp nước để kiểm soát sự hình thành cận rỉ, ăn mòn và xử lý nước thải bằng các phương pháp sinh học.

c) Hàm lượng sunfat

Ion sunfat thường có trong nước cấp sinh hoạt cũng như trong nước thải. Lưu huỳnh cũng là một nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp protein và được giải phóng ra trong quá trình phân hủy chúng. Sunfat bị khử sinh học ở điều kiện kỵ khí. Khí H2S được giải phóng ra vào không khí trên bề mặt nước thải trong hệ thống dẫn. Một phần khí này tích tụ tại các hốc bề mặt nhám của ống dẫn bị oxy hóa sinh học thành H2SO4, làm ăn mòn các ống dẫn. Khí H2S phát sinh mùi khó chịu và độc hại cho con người ở nơi xử lý nước thải.

2.6. Chỉ thị chất lượng về vi sinh của nước

Chất lượng về mặt vi sinh của nước thường được biểu thị bằng nồng độ của vi khuẩn chỉ thị - là những vi khuẩn gây bệnh, về nguyên tắc là nhóm trực khuẩn (coliform). Thông số được sử dụng rộng rãi nhất là coli.

Trong khảo sát chất lượng nước, điều cần thiết là phải xác định số vi khuẩn coliform để xem liệu có đạt tiêu chuẩn hay không. Thường dùng kx thuật lên men để đếm đoán chừng, xác nhận kết quả dương và xét nghiệm fecal coliform.

Có thể căn cứ vào tỷ số FC/FS (FS là fecal streptococci) để xác định nguồn gốc sự nhiễm bẩn là do người hay động vật. Biết được nguồn gốc của sự nhiễm bẩn là bước cơ bản trong quá trình đưa ra các biện pháp quản ly chất lượng nước.

2.7. Các tác nhân độc hại và các hợp chất liên quan về mặt sinh tháia) Trihalogenmetan (THM)

Trihalogenmetan được tạo thành khi các nguyên tố hóa học trong nhóm halogen (clo, brom, iod) tác dụng với các hợp chất hữu cơ. Trong xử lý nước và nước thải, điều quan tâm chủ yếu đối với THM là chloroform (CHCl3), bromodiclomctan, clorodibromometan và bromoform (CHBr3).



b) Các hợp chất hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ không phân hủy hoặc tác dụng với các chất khác gây ô nhiễm môi trường sinh thái.

c) Các kim loại nặng

Hầu hết các kim loại nặng tồn tại trong nước ở dạng ion. Các chất này gồm asen, bari, cadmi, crom, đồng, chì, thủy ngân, niken, selen, bạc và kẽm. Chúng phát sinh từ nhiều nguồn gốc khác nhau nhưng chủ yếu là do các hoạt động công nghiệp. Do chúng không phân rã nên các kim loại nặng tích tụ trong các chuỗi thức ăn của hệ sinh thái. Quá trình này bắt đầu với nồng độ thấp của các kim loại nặng tồn tại trong nước hoặc cặn lắng, rồi sau đó được tích tụ nhanh trong các thực vật và động vật sống dưới nước.

II. ĐẶC TRƯNG NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY1. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước và nước thải nhà máy giấy

Công nghiệp giấy là ngành công nghiệp có vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân của Việt Nam và có tốc độ tăng trưởng khá cao trong những năm vừa qua (từ năm đến 1999, tốc độ tăng trưởng bình quân là 16%/năm; ba năm gần đây, 2004, 2005, 2006 tốc độ tăng trưởng là 20%/năm, 5 năm kế tiếp theo tốc độ tăng trưởng dự báo là 28%/năm). Sản phẩm của ngành chiếm ưu thế rất lớn trong thị trường tiêu thụ. Mặc dù hiện nay các phương tiện thông tin và liên lạc phát triển mạnh như Internet, máy tính, điện thoại… nhưng giấy vẫn luôn là sản phẩm cần thiết và không thể thiếu đối với ngành giáo dục, báo chí, in ấn, hội họa… và cả trong nhu cầu tiêu dùng hàng ngày khác của con người như khan giấy, giấy vệ sinh… Đặc biệt ngày nay, giấy còn được khuyến khích trong việc sử dụng làm bao bì, giấy gói,… để thay thế túi nilon ở một số quốc gia trên thế giới.

Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy cũng là một trong những ngành công nghiệp có mức độ ô nhiễm trầm trọng nhất và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do độc tính nước thải. Độc tính của các dòng nước thải từ các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy là do sự hiện diện một hỗn hợp phức tạp các dịch chiết trong thân cây như nhựa cây, các axit béo, lignin và một số sản phẩm phân hủy của lignin đã bị clo hóa có độc tính sinh thái cao, có nguy cơ gây ung thư và rất khó phân hủy trong môi trường. Nồng độ của một số chất từ dịch chiết có khả năng gây ức chế đối



với cá. Khi xả trực tiếp nguồn nước thải này qua kênh rạch sẽ hình thành từng mảng giấy nổi lên trên mặt nước, làm cho nước có độ màu cao và hàm lượng DO trong nước hầu như bằng không. Điều này không những ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của sinh vật nước, đến đời sống thủy sinh mà còn gián tiếp ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trong khu vực. Ngoài ra, nước thải ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy thường có pH trung bình khoảng 9 – 11, có các chỉ số BOD, COD cao (có thể lên đến 700 mg/l đối với BOD và 2500 mg/l đối với COD). Đặc biệt, ngoài lignin, nước thải còn có cả kim loại nặng, phẩm màu, xút, chất rắn lơ lửng…. Tất cả các chất này đều độc hại đối với sức khỏe con người, sinh vật và môi trường.

Vì vậy, một bài toán khó đặt ra cho ngành giấy là phải xử lý tốt các chất thải phát sinh trong quá trình sản xuất, mà đặc biệt quan trọng là nước thải, nhằm giảm ô nhiễm, bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên.

Ngành công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy là một trong những ngành tiêu hao lượng tài nguyên nước rất lớn và do đó lượng nước thải ra cũng rất đáng kể. Bên cạnh đó, chất lượng nước thải của ngành này cũng là một vấn đề hết sức cấp bách do mức độ ô nhiễm cao. Việc xử lý nước thải ngành giấy đang là mối quan tâm của tất cả các doanh nghiệp sản xuất giấy trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng. Hiện nay, nước ta có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, nhưng chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy giấy đều chưa xây dựng hệ thống xử lý nước thải hoặc đã xây dựng nhưng vẫn xử lý ko đạt tiêu chuẩn thải ra. Nguyên nhân là do công nghệ sản xuất giấy ở nước ta còn rất lạc hậu và hạn chế so với trình độ tiên tiến của các nước trên thế giới. Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy ở Việt Nam phải sử dụng khoảng 100 – 350 m3 nước, trong khi các nhà máy sản xuất giấy hiện đại trên thế giới chỉ sử dụng 7 – 15 m3 nước/tấn giấy.

Với những vấn đề như trên thì việc xử lý nguồn nước thải từ các nhà máy giấy là cực kỳ quan trọng thu hút được đông đảo sự quan tâm của giới khoa học, giới kinh doanh cũng như của người dân. Trong bài tiểu luận này chúng ta sẽ đi vào tìm hiểu những ảnh hưởng cũng như hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy giấy hiện nay. Từ đó hy vọng đề ra biện pháp giải quyết, kêu gọi mọi người chung tay bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này, cũng chính là bảo vệ chúng ta.



2. Khái quát về quy trình sản xuất giấya) Giai đoạn sản xuất bột giấy



b) Giai đoạn sản xuất giấy

3. Nguồn gốc, đặc tính của nước thải nhà máy giấy

Có hai nguồn sản sinh ra nước thải đó là: từ quá trình xeo giấy và quá trình làm việc.

Trong quá trình tạo bột của công nghiệp xeo giấy sẽ xuất hiện trong dịch thải và sẽ gây ô nhiễm nặng đối với môi trường nếu không kịp thời thu hồi được dịch đen.

Dịch đen, theo thuật ngữ của ngành giấy, bao gồm 70% chất rắn hữu cơ (có thể thu hồi để tái tạo) và sử dụng và 30% chất rắn vô cơ. Cũng vì thế, mức độ ô nhiễm từ nước thải công nghiệp xeo giấy tỷ lệ nghịch với khả năng thu hồi dịch đen.



Ngoài ra, trong quá trình tạo bột xeo giấy, để tạo nên một sản phẩm đặc thù hoặc những tính năng đặc thù cho sản phẩm, người ta còn sử dụng nhiều hóa chất và chất xúc tác. Những chất này nếu không được thu hồi hoặc xử lý mà xả thẳng ra sông ngòi sẽ làm ô nhiễm nặng nguồn nước.

Những chất ô nhiễm chủ yếu của ngành tạo bột xeo giây đối với các nguồn nước bao gồm:

Vật huyền phù: là những hạt chất rắn không chìm trong nước, bao gồm chất vô cơ, cát, bụi, quặng,… hoặc những chất hữu cơ như dầu, cặn hữu cơ. Nhiều vật huyền phù xả xuống nguồn nước dần dần sẽ hình thành các “bãi sợi” và tạo ra quá trình lên men, từ đó tiêu hao oxy hòa tan trong nước, tác động tới sự sống còn của các sinh vật trong nước, phủ lấp không gian sinh tồn, gây cản trở các hoạt động bình thường…

Vật hóa hợp dễ sinh hóa phân giải: là những thành phần nguyên liệu với số lượng tương đương đã tan trong quá trình tạo bột xeo giấy dễ sinh hóa phân giải, bao gồm các vật có lượng phân tử thấp (chất bán sợi, metanol, axit, loại đường…).

Những chất này sẽ bị oxy hóa, do đó cũng tiêu hao oxy hòa tan trong nước, gây tác hại đối với các sinh vật.

Vật hóa hợp khó sinh hóa phân giải: bắt nguồn chủ yếu từ chất đường phân tử lớn và lignin trong nguyên liệu sợi. Những chất này thường có màu, do đó ảnh hưởng đến sự chiếu rọi của ánh sáng vào nguồn nước. Những vật chất này cũng có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị hấp thụ.

Các vật chất có độc: rất nhiều vật chất có độc đối với sinh vật hiện diện trong nước thải của công nghiệp giấy như colophan và axit béo không bão hòa trong dịch đen, dịch thải của đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút.

Bên cạnh các vật chất độc hại trên, nước thải của ngành công nghiệp giấy có thể làm ảnh hưởng trầm trọng đến trị số pH của nguồn nước hoặc làm ngăn cản ánh sáng, tác động đến quá trình quang hợp. Từ đó làm mất sự cân bằng sinh thái trong môi trường nước.

Mặt khác do quá trình đi lại của công nhân từ ngoài vào trong xưởng hay nhà máy sẽ mang một lượng đất, cát vào khí mà rửa sàn nhà thì đất, cát này sẽ đi theo dòng nước ra bể chứa nước thải.



4. Các thông số đặc trưng của nước thải nhà máy giấy

Bảng 3: Thành phần nước thải của một số nhà máy sản xuất giấy và bột giấy với nguyên liệu là gỗ và giấy thải

Chỉ tiêu Đơn vị

Nguyên liệu từ gỗ mềm Nguyên liệu là giấy thải

Sản phẩm giấy carton Sản phẩm giấy vệ sinh

Sản phẩm giấy bao bì

pH * 6,9 6,8 ÷ 7,4 6,0 ÷ 7,4Màu Pt*Co 1500 1000 ÷ 4000 1058 ÷ 9550Nhiệt độ 0C * 28 ÷ 30 28 ÷ 30SS mg/l 4244 454 ÷ 6082 431 ÷ 1307COD mgO2/l 4000 868 ÷ 2128 741 ÷ 4130BOD mgO2/l 1800 475 ÷ 1075 520 ÷ 3085Ntổng mg/l 43,4 0,0 ÷ 3,6 0,7 ÷ 4,2Ptổng mg/l 2 * *SO4

2- mg/l 116 * *Nguồn: Tổng cục Môi trường (2011)



Bảng 4: Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải công nghiệp thải vào vực nước sông dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt. (TCVN 6980 : 2001)

STT Thông sốQ > 200 m3/s Q = 50 ÷ 200 m3/s Q < 50 m3/s

F1 F2 F3 F1 F2 F3 F1 F2 F3

1 Mầu, Co – Pt ở pH =7 20 20 20 20 20 20 20 20 20

2 Mùi, cảm quan

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

Không có mùi

khó chịu

3 BOD5 (200C), mg/l 40 35 35 30 25 25 20 20 20

4 COD, mg/l 70 60 60 60 50 50 50 40 40

5Tổng chất rắn lơ lửng, mg/l

50 45 45 45 40 40 40 30 30

6 Asen, As, mg/l 0,2 0,2 0,2 0,15 0,15 0,15 0,1 0,05 0,05

7 Chì, Pb, mg/l 0,1 0,1 0,1 0,08 0,08 0,08 0,06 0,06 0,06

8 Dầu mỡ khoáng, mg/l 5 5 5 5 5 5 5 5 5

9 Dầu mỡ động thực vật, 20 20 20 10 10 10 5 5 5



mg/l

10 Đồng, Cu, mg/l 0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2

11 Kẽm, Zn, mg/l 1 1 1 0,7 0,7 0,7 0,5 0,5 0,5

12 Photpho tổng số, mg/l 10 10 10 6 6 6 4 4 4

13 Clorua, Cl-, mg/l 600 600 600 600 600 600 600 600 600

14 Coliform, MPN/100 ml 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000 3000

Chú thích:

Q là lưu lượng sông, m3/s;

F là thải lượng, m3/ngày (24 giờ);

F1 từ 50 m3/ngày đến dưới 500 m3/ ngày;

F2 từ 500 m3/ngày đến dưới 5000 m3/ngày;

F3 bằng hoặc lớn hơn 5000 m3/ ngày.



III. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHÀ MÁY GIẤY1. Phương pháp xử lý nước thải nói chung1.1. Phương pháp cơ học

Xử lý cơ học nhằm mục đích:

Tách các chất không hòa tan, những vật chất lơ lửng kích thước lớn (rác, nhựa, dầu, mỡ, cặn lơ lửng, các tạp chất nổi... ) ra khỏi nước thải.Loại bỏ cặn nặng như sỏi, cát, mảnh kim loại, thủy tinh...Điều hòa lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải.Xử lý cơ học là giai đoạn chuẩn bị và tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình xử lý hóa học và sinh học.

1.1.1. Lọc qua song chắn hoặc lưới chắn Đây là bước xử lý sơ bộ Mục đích: khử tất cả các tạp vật có thể gây ra sự cố trong quá trình vận hành hệ

thống xử lý nước thải như bơm, đường ống hoặc kênh dẫn. Đây là bước quan trọng đảm bảo an toàn và điều kiện làm việc thuận lợi cho cả hệ

thống.a) Song chắn rác- Song chắn có thể đặt cố định hoặc di động, có thể là tổ hợp cùng máy nghiền nhỏ.

Song chắn cố định thông dụng hơn.- Song chắn rác thường được làm bằng kim loại, đặt ở cửa vào kênh dẫn, nghiêng

một góc 60÷750.- Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Tiết diện tròn có

trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các lực bị giữ lại. Do đó thông dụng hơn cả là thanh tiết diện hỗn hợp.

- Song chắn rác được phân thành loại thô, mịn. Song chắn rác thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60-100mm, song chắn rác mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10-25.

- Rác có thể lấy bằng phương pháp thủ công hoặc thiết bị rào cơ khí.b) Lưới lọc

Để khử các chất lơ lửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị. Lưới có kích thước lỗ từ 0.5 đến 1 mm. Khi tang trống quay, thường với vận tốc 0.1 đến 0.5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước thải vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống



cào. Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của công nghiệp giấy.

1.1.2. Điều hòa lưu lượng

Điều hòa lưu lượng được dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vẫn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý.

1.1.3. Quá trình lắnga) Phân tích quá trình lắng của các hạt rắn trong nước thải

Bảng 5: Các loại lắng trong xử lý nước thải

Loại lắng Mô tả quá trình Ứng dụng / Nơi xảy raLắng từng hạt riêng lẻ (lắng loại 1)

Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù ở nồng độ thấp. Các hạt lắng hoàn toàn riêng biệt không có tác động qua lại với nhau

Loại cát, sỏi ra khỏi nước thải

Lắng kẹo tụ (lắng loại II)

Đó là quá trình lắng của các hạt kết tụ trong hỗn hợp huyền phù hơi loãng, do các hạt rắn kết hợp lại với nhau làm tăng khối lượng hạt lắng và lắng nhanh hơn.

Loại một phần chất rắn lơ lửng trong xử lý nước thải chưa xử lý trong các công trình xử lý lắng sơ cấp và phần trên của bể thứ cấp, các loại bông keo tụ hóa học trong các bể lắng cũng được khử bằng loại lắng này

Lắng vùng- Lắng loại

III- Lắng tập

thể

Đó là quá trình lắng của các hạt lơ lửng trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ trung bình, trong đó lực tương tác giữa các hạt cản trở sự lắng của các hạt bên cạnh. Vì vậy các hạt có xu hướng ở lại cùng một vị trí với nhau thành một khối cùng lắng xuống, tạo thành một mặt phân cách giữa pha lỏng và pha rắn ở phía trên khối hạt rắn lắng.

Xảy ra ở các công trình lắng thứ cấp tiếp ngay sau công trình xử lý sinh học.



- Lắng chen

Đó là quá trình lắng của các hạt trong hỗn hợp huyền phù có nồng độ ở mức tạo nên một cấu trúc. Tại đó các hạt rắn lắng tiếp chỉ do sự nén ép của cấu trúc đó. Sự nén ép này xảy ra là do trọng lượng của các hạt rắn liên tiếp thêm vào bởi sự lắng của chúng từ lớp lỏng ở phía trên. Tốc độ lắng chen nhỏ hơn tốc độ lắng tự do, do xuất hiện dòng chất lỏng đi ngược lên và độ nhớt lớn của môi trường

Thường xảy ra trong lớp dưới của khối bùn nằm sâu ở đây của bể lắng thứ cấp hay thiết bị làm đặc bùn.

b) Bể lắng cát

Bể lắng cát có nhiệm vụ loại bỏ cát, xỉ lò, hoặc các tạp chất rắn vô cơ không tan khác có kích thước từ 0.2-2mm ra khỏi nước thải. Đảm bảo an toàn cho các thiết bị cơ khí (như các loại bơm) không bị cát, sỏi bào mòn; tránh tắc đường ống dẫn và các ảnh hưởng đến công trình sinh học phía sau.

Theo nguyên lý làm việc, người ta chia bể lắng thành hai loại: bể lắng ngang và bể lắng đứng.

Bể lắng cát thường được thiết kế hai ngăn để luân phiên nhau làm việc và cạo cặn. Bể lắng cát có sục khí làm cho dòng nước thải chuyển động theo quỹ đạo tròn và xoắn ốc quanh trục theo hướng dòng chảy. Bể lắng cát có sục khí cần có chiều sâu ít nhất bằng 2m. Thông dụng nhất là bể lắng cát loại ngang.

c) Các loại bể lắng- Bể lắng có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng nhỏ hơn 0.2mm có sẵn trong nước

thải, cặn hình thành trong quá trình keo tụ tạo bông (bể lắng đợt 1) hoặc cặn sinh ra trong quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2). Bể lắng có nhiều loại khác nhau và hiện thông dụng hơn cả là các bể lắng liên tục.

- Theo chiều dòng chảy, bể lắng được phân thành : bể lắng ngang và bể lắng đứng. Trong xử lý nước thải công nghiệp, bể lắng ngang có thể xây dựng một bậc hoặc nhiều bậc.



d) Tách các tạp chất nổi

Trong các loại nước thải chứa dầu, mỡ có khối lượng riêng nhỏ hơn nước. Đó là những chất nổi, chúng sẽ gây ảnh hưởng xấu tới các công trình thoát nước.

Theo tiêu chuẩn dòng thải, không cho phép xả nước thải chứa dầu, mỡ vào nguồn tiếp nhận nước vì chúng tạo thành một lớp màng mỏng phủ lên diện tích mặt nước khá lớn, gây khó khan cho quá trình hấp thụ oxy của không khí vào nước, làm cho quá trình tự làm sạch của nước bị cản trở. Mặt khác, dầu mỡ trong nước thải là một nguyên liệu có thể chế biến và dùng lại trong sản xuất và công nghệ. Vì vậy, nước thải dầu mỡ với hàm lượng 100 mg/l trở lên trước khi xử lý phải qua bể tách dầu mỡ.

Loại các tạp chất nổi khỏi mặt nước, thực chất cũng giống như lắng các chất rắn, chỉ khác là trong trường hợp này khối lượng riêng của hạt nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, do đó hạt sẽ nổi lên.

1.1.4. Lọc- Lọc dùng để tách các tạp chất phân tán có kích thước nhỏ khi không thể loại bỏ

được bằng phương pháp lắng. Quá trình lọc có thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cao trước vách ngăn hay áp suất chân không sau vách ngăn.

- Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị lọc là phải có hiệu suất tách tạp chất cao và tốc độ lọc lớn nhất

- Lọc ít khi sử dụng trong xử lý nước thải, thường chỉ sử dụng trong nước sau xử lý đòi hỏi có chất lượng cao.

1.1.5. Tách các hạt rắn lơ lửng dưới tác dụng của lực ly tâm và lực nén

Người ta tách còn các hạt lơ lửng bằng cách tiến hành quá trình lắng chúng dưới tác dụng của các lực ly tâm trong các xyclon thủy lực hoặc máy ly tâm.

1.2. Các phương pháp hóa lýa) Keo tụ- Các hạt cặn có kích thước nhỏ hơn 10−4 mm thường không thể tự lắng mà tồn tại ở

trạng thái lơ lửng. Muốn loại bỏ các hạt cặn này phải sử dụng biện pháp cơ học kết hợp biện pháp hóa học, tức là cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau và dính kết các hạt cặn lơ



lửng trong nước, tạo thành các bông cặn lớn hơn có trọng lượng đáng kể. Các bông cặn mới sẽ dễ dàng lắng xuống dưới bể lắng.

- Để thực hiên quá trình keo tụ, người ta thường cho vào trong nước các chất keo tụ thích hợp như: phèn nhôm Al2(SO¿¿4)3 ¿, phèn sắt FeSO4, Fe2(SO¿¿4)3 ¿ hoặc FeCl3. Các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan.

Phèn nhôm: cho vào nước chúng phân ly thành Al3+ → Al(OH)3

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

Độ pH của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thuỷ phân:

- pH > 4.5 : không xảy ra quá trình thuỷ phân. - pH = 5.5 – 7.5 : đạt tốt nhất. - pH > 7.5 : hiệu quả keo tụ không tốt.

Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 20-40oC, tốt nhất 35-40oC.

Ngoài ra các yếu tố ảnh hưởng khác như : thành phần Ion, chất hữu cơ, liều lượng…

Phèn sắt: gồm sắt (II) và sắt (III): Phèn Fe (II) : khi cho phèn sắt (II) vào nước thì Fe(II) sẽ bị thuỷ phân thành

Fe(OH)2.

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

Trong nước có O2 tạo thành Fe(OH)3

- pH thích hợp là 8 – 9 => có kết hợp với vôi thì keo tụ tốt hơn.- Phèn FeSO4 kỹ thuật chứa 47-53% FeSO4. Phèn Fe (III):

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

Ảnh hưởng của độ pH

- Phản ứng xảy ra khi pH > 3.5.- Hình thành lắng nhanh khi pH =5.5 - 6.5 So sánh phèn sắt và phèn nhôm:- Độ hoà tan Fe(OH)3 < Al(OH)3



- Tỉ trọng Fe(OH)3 = 1.5 Al(OH)3 - Trọng lượng đối với Fe(OH)3 = 2.4; Al(OH)3 =3.6- Keo sắt vẫn lắng khi nước có ít huyền phù. - Lượng phèn FeCl3 dùng = 1/3 –1/2 phèn nhôm. - Phèn sắt ăn mòn đường ống.b) Hấp phụ

Phương pháp hấp phụ được xem là phương pháp ưu việt nhất. Sử dụng phương pháp này sẽ xử lý được triệt để, có thể loại bỏ hầu hết các chất vô cơ và hữu cơ, loại cả màu sắc lẫn mùi vị, không để lại ô nhiễm phụ sau xử lý, thu gom và kiểm soát hoàn toàn chất thải

- Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc 2 pha không hòa tan là pha rắn (chất hấp phụ) với pha khí hoặc pha lỏng.

- Chất bị hấp phụ sẽ đi từ pha lỏng (hoặc pha khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ chất bị hấp thụ trong dung dịch đạt cân bằng.

- Các chất hấp phụ thường được sử dụng: than hoạt tính, tro, sỉ, mạt cưa, silicagen, keo nhôm.

Giới thiệu về than hoạt tính:

- Than hoạt tính là chất hấp phụ đầu bảng, có phổ sử dụng rất rộng. Nó có khả năng hấp phụ cả chất vô cơ lẫn hữu cơ, các chất phân cực và không phân cực, đặc biệt là các chất hữu cơ có phân tử lớn.

- Than hoạt tính khử màu, khử mùi rất tốt. Sau khi sử dụng có thể tái sinh.- Than hoạt tính được dùng để : Lọc nước uống hoặc nước công nghiệp với độ tinh khiết cao. Xử lý nước thải công nghiệp khi nước thải nhà máy này không thể phâ hủy ngay

bằng vi sinh vật được, hay trong đó có chứa chất hữu cơ độc hại. Xử lý bậc III đối với nước thải đã qua xử lý nhưng vẫn còn các chất trơ với vi

sinh vật, để giảm chỉ số COD xuống đến đạt tiêu chuẩn quy định. Than hoạt tính có thể ở dạng bột hoặc hạt. Than hạt thường có thêm các chất phụ gia và các chất kết dính lại được nén ép

thành từng viên nên khả năng hấp phụ kém hơn than bột.



Than hạt chủ yếu được dùng như lớp lọc, có thể lọc ngược hoặc lọc xuôi. Khả năng hấp phụ của than hạt phụ thuộc rất nhiều vào thời gian lưu của nước qua bể lọc.

c) Trao đổi ion Phương pháp này dựa trên cơ sở lợi dụng khả năng có thể trao đổi ion của một số

hợp chất cao phân tử thiên nhiên và nhân tạo gọi là ionit. Những hợp chất có khó khả năng trao đổi cation gọi là cationit, những hợp chất có khả năng trao đổi anion gọi là anionit.

Một cationit thường dùng để làm mềm nước (loại ion Ca2+, M2+) là zeolit có nguồn gốc tự nhiên, có thành phần là Na2Al2Si2O8.xH2O, ion Na ở trong mạng lưới tinh thể zeolit có khả năng di chuyển ra trong dung dịch nước nhường chỗ lại cho các ion Ca2+, Mg2+, Fe2+ có trong nước. Như vậy trong dung dịch nước chỉ còn ion Na+.

Bằng phương pháp nhân tạo, người ta đã chế ra các loại nhựa không tan trong nước nhưng khi có mặt trong dung dịch chúng có khả năng trao đổi cation, đó là các phân tử hữu cớ chứa nhóm axit, có công thức chung là RCOOH. Cơ chế trao đổi ion:

2RCOOH + CaSO4 Ca(RCOO)2 + H2SO4

2RCOOH + NaCl NaRCOO + HCl

Cũng bằng phương pháp nhân tạo, người ta đã chế ra một loại nhựa có khả năng trao đổi ion. Đó là các phân tử hữu cơ chứa nhóm bazơ, có công thức chung là RNH3OH. Cơ chế trao đổi ion :

RNH3OH + H2SO4 (RNH3)2SO4 + 2H2O

RNH3OH + HCl RNH3Cl + H2O

Với việc lựa chọ những nhựa trao đổi ion thích hợp, người ta có thể loại hết tất cả các cation và anion có trong nước, làm cho nước trở nên tinh khiết

Phương pháp này có thể khử tương đối triệt để các tạp chất ở trạng thái ion trong nước như Zn, Cu, Cr, Mn, Ni, Hg ... cũng như các hợp chất của As, P, CN−¿¿, chất phóng xạ. Thường sử dụng nhựa trao đổi ion nhằm khử cứng và khử khoáng.

d) Tuyển nổi



Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục bọt khí nhỏ vào pha lỏng. Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt khí và hạt cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước thì cặn sẽ theo bọt khí nổi lên mặt nước và ta có thể vớt các hạt cặn cùng với bọt khí ra.

e) Phương pháp điện hóa

Nước thải có thể làm sạch các tạp chất hòa tan hoặc phân tán nhờ tác dụng của dòng điện một chiều xảy ra quá trình oxi hóa ở điện cực dương (anot) và khử ở điện cực âm (catot).

Phương pháp điện hóa cho phép lấy ra từ nguồn nước thải các sản phẩm có giá trị bằng sơ đồ công nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hóa, có thể không cần hoặc ít cần hóa chất thông thường.

Hiệu suất của phương pháp điện hóa được tính bằng các yếu tố như mật độ dòng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dòng, hiệu suất theo dòng điện.

Điện phân dung dịch

Khi có 2 điện cực cùng nhúng trong một dung dịch và cho dòng điện một chiều đi qua, tại cực dương (anot) các ion âm sẽ cho electron nghĩa là xảy ra quá trình oxi hóa điện hóa; ngược lại tại cực âm (catot) các ion dương sẽ nhận electron, nghĩa là xảy ra phản ứng khử.

Sơ đồ bể điện phân



Quá trình điện phân đã được nghiên cứu để làm sạch nước thải khỏi các tạp chất xyanua, sunfoxyanua, cac andehyt, hợp chất nitơ Trong quá trình oxi hóa điện hóa, các chất trong nước thải bị phân rã hoàn toàn tạo thành CO2, NH3 và nước, hay tạo thành các chất đơn giản hơn và không độc hai có thể tách â bằng phương pháp khác. Dưới đây là ví dụ minh họa cho các quá trình xử lý điện hóa.

- Oxy hóa ở anot của xyanat xảy ra theo phản ứng sau:

CNO- + 2H2O → NH4+ + CO3

2-

- Hoặc oxy hóa đến mức tạo thành khí nitơ:

2CNO- + 4OH- - 6e → 2CO2 + N2 + 2H2O

- Trường hợp bổ sung thêm NaCl, khí clo được giải phóng ở anot sẽ oxy hóa xyanua:

2Cl- - 2e → Cl2

CN- + CL2 + 2OH- → CNO- + 2Cl- + H2O

2CNO- + 4OH- +3Cl2 → 2CO2 + N2 + 6Cl- + 2H2O

- Sunfoxyanua được phân hủy theo phản ứng sau:

CNS- + 10OH- - 8e → CNO- + SO42- + 5H2O

- Khử crom hóa trị VI (Cr2O72-):

Cr2O72- + 14H+ + 12e → 2Cr + 7H2O

- Khử NH4NO3:

NH4NO3 + 2H+ + 2e → NH4NO2 + H2O

NH4NO2 → N2 + 2H2O

- Có thể oxy hóa phenol nhờ oxy mới sinh ngay trong quá trình điện phân:

2H+ + 2e → H2

4OH- - 4e → 2H2O + O2



C6H5OH + 14O → 6CO2 + 3H2O

- Các hợp chất halogen hữu cơ độc hại sẽ được chuyển thành các hợp chất hữu cơ ít độc hại hơn khi không còn liên kết với halogen:

RCL + 2e + H+ → R – H + Cl-

Đông tụ điện

Khi sử dụng các điện cực không tan có thể xảy ra quá trình đông tụ do hiện tượng sinh điện và phóng điện của hạt mang điện trên các điện cực, phá vỡ điện cực solvat ( hiện tượng chất tan lien kết với phân tử nước) làm cho một số chất trước đây hòa tan được nhờ hiện tượng solvat hóa thì nay kết tủa trở lại. Nhờ quá trình này có thể làm sạch nước chứa hầm lượng các hạt keo của các chất ô nhiễm.

Khi sử dụng các điện cực tan, ví dụ như sắt hay nhôm thì các cation sắt hay nhôm sẽ phản ứng với nước tạo thành các hydroxyt của các kim loại này ở dạng bông và quá trình đông tụ sẽ được tạo ra.

Sơ đồ hệ thống thiết bị đông tụ bằng điện



1.3. Phương pháp hóa học1.3.1. Phương pháp trung hòa

Mục đích: nước thải chứa axit vô cơ hay kiềm cần được trung hòa để đưa độ pH về khoảng 6.5 đến 8.5 trước khi thải. Việc lựa chọn các chất hòa trộn phụ thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải, chế độ thải nước thải, khả năng sẵn có và giá thành của tác nhân hóa học.

a) Trung hòa bằng trộn nước thải axit với nước thải kiềm

Ứng dụng: sử dụng trên nước thải của một số nhà máy chứa axit và một số nhà máy có nước thải chứa kiềm. Người ta trộn nước axit và kiềm vào bình có cánh khuấy hoặc không có cánh khuấy (khuấy trộn bằng không khí).

Ví dụ: xử lý nước thải xỉ mạ.



b) Trung hòa bằng cách cho thêm hóa chất vào nước thải. Ứng dụng: trung hòa nước thải có tính axit. Tác nhân hóa học sử dụng: NaOH, KOH, sữa vôi, đôlômit. Đôi khi người ta sử

dụng nhiều chất thải khác nhau.

Ví dụ: xử lý nước thải có axit sunfuric người ta dung xỉ của hợp kim sắt-crom, luyệ thép, luyện gang…

Các chất được chọn phụ thuộc vào thành phần và nồng độ nước thải. Có 3 dạng nước thải có tính axit:

- Nước thải có tính axit yếu: Axit cacbonic.- Nước thải chứa axit mạnh nhưng muối dễ tan trong nước như: HCl, HNO3 …- Nước chứa axit mạnh nhưng muối khó tan trong nước như: H2SO4…

Khi trung hòa nước thải chứa axit sunfuric bằng sữa vôi dễ gây lắng cặn làm tắc nghẽn thành ống, nên cần rửa chúng bằng nước sạch và cho thêm vào nước thải chất làm mềm nước hoặc tăng vận tốc dòng nước.

Để trung hòa nước thải có tính kiềm người ta sử dụng các axit hoặc khí axit, ví dụ xử lý nước thải nhà máy bia…

c) Trung hòa nước thải chứa axit bằng cách lọc qua lớp vật liệu lọc trung hòa- Vật liệu lọc: đá vôi, manhêtit, đá hoa, đôlômit, đá phấn và các chất thải rắn như xỉ

và xỉ tro. Vật liệu được sử dụng ở dạng cục với kích thước 30 đến 80 mm. Quá trình có thể tiến hành trong thiết bị lọc – trung hòa đặt nằm ngang hoặc đứng.

- Người ta dùng các thiết bị lọc này để trung hòa nước axit có nồng độ axit không qúa 1.5 mg/l và không chứa muối kim loại nặng.

- Khi chiều cao của lớp vật liệu lọc bằng 0.85m đến 1.2m thì vận tốc không được lớn hơn 5 m/s và thời gian tiếp xúc không dưới 10 phút. Vận tốc nước thải trong thiết bị nằm ngang là 1m/s đến 3m/s.

d) Trung hòa bằng các khí axit

Để trung hòa nước thải kiềm, sử dụng khí thải chứa CO2, SO2, NO2, N2O3… Việc sử dụng khí axit không những cho phép trung hòa nước thải mà đồng thời tăng hiệu suất làm sạch chính khí thải khỏi các cấu tử độc hại.

1.3.2. Phương pháp oxy hóa và khử



Mục đích: trong quá trình oxy hóa, các chất ô nhiễm độc hại chứa trong nước thải sẽ chuyển thành chất ít độc hại hơn và được loại ra khỏi nước

Ưu điểm: làm sạch nước. Nhược điểm: Phương pháp này yêu cầu phí hóa chất lớn, vì thế nó chỉ được ứng

dụng khi chất ô nhiễm không thể loại được bằng phương pháp khác. Ví dụ xử lý xianua, hợp chất Asen…

Chất oxy hóa mạnh nhất là flo nhưng tính ăn mòn mạnh nên không đước sử dụng trong thực tế.

a) Oxy hóa bằng clo và các hợp chất của clo Clo là một chất oxy hóa mạnh ở bất cứ dạng nào. Khí Clo tác dụng với nước tạo

thành axit hypoclorit (HClO) có tác dụng khử trùng mạnh. Khi cho Clo vào nước, chất diệt trùng sẽ khuếch tán xuyên qua vỏ tế bào vi sinh vật và gây phản ứng với men bên trong tế bào, làm phá hoại quá trình trao đổi chất dẫn đến vi sinh vật bị tiêu diệt.

Khi cho Clo vào nước, phản ứng diễn ra như sau: Cl2 + H2O HClO + HCl HClO H+ + ClO-

Khi sử dụng Clorua vôi, phản ứng diễn ra như sau: Ca(OCl)2 + H2O CaO +2 HOCl 2HOCl 2H+ + OCl-

Mật độ Clo: 3.17g/l dung dịch. Theo TCXD -33: 1985: Lượng clo dư ở đầu mạng lưới tối thiểu là 0.5mg/l

Dùng thiết bị Clorato để định lượng và pha chế Clo Phạm vi ứng dụng- Thiết bị dự trữ Clo phải được kiểm tra và đảm bảo tùy theo số lượng sản phẩm dự

trữ, do vậy phải tôn trọng quy định hướng dẫn của thiết bị đã phân loại- Nước Javel đặc biệt được dùng khi có lý do an toàn dự trữ, ta có thể dùng khí clo.

Hypoclorit canxi có một hàm lượng Clo hoạt tính rất cao và được dùng trước hết ở vùng không có nguồn cấp khí Clo, cũng không có dung dịch Javel.

Bể tiếp xúc: Thời gian tiếp xúc chủ yếu lien quan đến mục đích sử dụng, cần đạt tới 2h. Điều

quan trọng là trộn dung dịch chứa clo với nước xử lý một cách nhanh chóng và hoàn hảo.



Các bể tiếp xúc cần phải sắp xếp để tránh tất cả nối tắt dòng chảy do 1 phần nước chảy qua bể quá nhanh không đủ tiếp xúc cần thiết.

b) Oxy hóa bằng Hydroperoxit- Hydroperoxit (H2O2) là một hợp chất lỏng không màu và có thể trộn với nước ở

bất ki tỉ lệ nào. Được ứng dụng để oxy hóa các nitrit, andehit, phenol, xianua, chất thải chứa lưu huỳnh, thuốc nhuộm hoạt hóa… Nồng độ giới hạn cho phép trong nước là 0.1mg/l.

- Trong môi trường axit và kiềm H2O2 bị phân hủy Môi trường axit: 2H+ + H2O2 + 2e → 2H2OMôi trường kiềm: 2OH- + H2O2 - 2e → 2H2O + 2O2-

- Trong môi trường axit, H2O2 chuyển muối sắt II thành muối sắt III, HNO2 thành HNO3, CN- thành CNO- trong môi trường kiềm.

- Trong dung dịch loãng, quá trình oxy hóa chất hữu cơ diễn ra chậm, nên cần có xúc tác kim loại có hóa trị thay đổi (Fe2+, Cu2+…) để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sử dụng H2O2 một cách độc lập thì hiệu quả phân hủy các chất hữu cơ rất hạn chế. Hiệu quả đó tăng rất mạnh khi kết hợp H2O2 với một số tác nhân khác như: Fe2+, Fe3+, ozone hoặc bức xạ cực tím. Tổ hợp Fe2+/H2O2 được gọi là tác nhân Fenton. Xúc tác Fe2+ có thể dùng ở dạng muối tan xúc (tác đồng thể) hoặc ở dạng hấp phụ trên chất mang rắn (xúc tác dị thể).

Hệ chất Fenton (dung dịch H2O2 xúc tác Fe) dùng để xử lý các chất hữu cơ độc hại. Quá trình oxy hóa bằng phản ứng Fenton diễn ra ở pH 3-5 với có mặt xúc tác Fe, Mn2+, Cr3+, H2O2.

Cơ chế và động học của phương pháp oxy hóa với tác nhân Fenton như sau:

- Đầu tiên xảy ra phản ứng tạo gốc OH*

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + OH* với k2 = 76 (mol-1.s)

- Sau đó xảy ra phản ứng phục hồi Fe2+

Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + H+ + HO2* với k3 = 3.10-3 (mol-1.s)

Gốc OH tạo thành ở phản ứng 1 sẽ đóng vai trò chính trong việc oxy hóa chất hữu cơ.

c) Oxy hóa bằng piroluzit MnO2



Quá trình tiến hành bằng cách lọc mước thải qua lớp vật liệu này hoặc phản ứng trong thiết bị khuấy trộn. Piroluzit là vật liệu tự nhiên, chứa chủ yếu dioxit mangan. Được sử dụng rộng rãi để oxy hóa As hóa trị III thành hóa trị V.

H2AsO3 + MnO2 + H2SO4 → H2AsO4 + MnSO4 + H2O d) Ozon hóa

Oxy hóa nước bằng ozon cho phép đồng thời khử tạp chất nhiễm bẩn, khử màu, khử các vị lạ và mùi đối với nước. Quá trình ozon hóa có thể làm sạch nước thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, hydrosunfua (H2S), các hợp chất Asen, chất hoạt hóa bề mặt, xianua, chất nhuộm…

Trong xử lý nước bằng ozon, các hợp chất hữu cơ bị phân hủy và xảy ra sự khử trùng đối với nước. Các vi khuẩn bị chết nhanh hơn so với xử lý nước bằng clo vài nghìn lần.

Ozon có thể oxy hóa cả các chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước thải.

Ozon là khí màu tím nhạt, tồn tại ở tầng thượng quyển, ở nhiệt độ -119, ozon hóa lỏng và có màu xanh đậm.

Ozon rất độc, gây hại cho sức khỏe ở nồng độ 0.25mg/l, cực độc ở 1mg/l, nồng độ tối đa cho phép trong khu vự làm việc là 0.0001mg/m3. Trong dung dịch axit, nó có độ bền cao, trong không khí, nó pân ly rất chậm, trong nước nó phân ly nhanh và trong dung dịch kiềm yếu nó phân ly rất nhanh.

Ozon phân hủy chất hữu cơ và tiệt trùng nhanh hơn sử dụng Clo, axit làm tăng tốc độ hòa tan của ozon và kiềm làm giảm độ hòa tan của nó.

Tác động của ozon trong quá trình oxy hóa có thể diễn ra theo ba hướng:

- Oxy hóa trực tiếp với sự tham gia của một nguyên tử oxy- Kết hợp toàn bộ phân tử ozon với chất bị oxy hóa tạo thành ozonua- Tăng cường xúc tác của tác động oxy hóa của oxy trong không khí bị ozon hóa.

Ví dụ: Ozon hóa các hợp chất kim loại FeSO4 + H2SO4 + O3 → Fe2(SO4)3 + 3H2O + O2

MnSO4 + O3 + H2O → H2MnO4 + O2 + H2SO4

H2MnO4 + 3O3 → HMnO4 + 3O2 + H2O



Ozon hóa H2S H2S + O3 → H2O + SO2

3H2S + $O3 → 3H2SO4

Ozon hóa ammoniac NH3 + 4O3 → NO3

- + 4O2 + H2O + H+

e) Oxy hóa bằng oxy trong không khí

Oxy hóa bằng oxy không khí dùng để tách Fe ra khỏi nước theo phản ứng sau:

4Fe2+ + O2 + H2O → 4Fe3+ + 4OH- Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+

Quá trình oxy hóa được tiến hành bằng sự thông gió qua nước trong các tháp phun mưa. Ở các nhà máy giấy, oxy của không khí được sử dụng để oxy hóa sunfua trong nước thải. Quá trình oxy hóa hydrosunfua thành sunfua lưu huỳnh diễn ra qua các giai đoạn thay đổi hóa trị của lưu huỳnh từ -2 đến +6:

S2- → S → S6O62- → S2O3

2- → SO32- → SO4

2-

f) Các phương pháp oxy hóa khác- Kali permangannat, chất này tương đối đắt dùng xử ly sơ bộ để loại bỏ magan, sắt

hòa tan trong nước.- Brom có tính chất sát trùng và diệt tảo, dùng khử trùng nước bể bơi, liều lượng dư

nhỏ nhất là 1(g/m3).- Bức xạ tử ngoại: bước sóng từ 200-300 (nm), sinh ra từ đèn chứa hoi thủy ngân,

ứng dụng trong xử lý nước uống ở mạng ống ngắn và bảo dưỡng tốt.- Bức xạ ion: dùng để bảo quản thực phẩm.1.3.3. Phương pháp khử

Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để tách Hg, Cr, As,... ra khỏi nước thải.

a) Khử bằng hydroperoxit

Không chỉ oxy hóa, người ta còn dùng H2O2 để khử lý clo trong nước

H2O2 + Cl2 O2 + 2HCl H2O2 + NaClO NaCl + H2O

b) Khử Thủy ngân



Thủy ngân trong các hợp chất vô cơ được khử thành kim loại và tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng, lọc, keo tụ. Để khử Hg người ta có thể dùng sunfua sắt, hydroxit natri, bột sắt, H2S

c) Khử Asen

Asen trong nước thải dưới dạng các phân tử oxy hoặc ở các dạng anion AsS2-, phương pháp phổ biến nhất. Trước hết cần oxy hóa Asen II thành Asen V, các chất khử là CuCl2, Clo, bùn, piroluzit. Khi nồng độ Asen lớn người ta khử các axit Asenic thành Aseno, bằng đioxit lưu huỳnh lắng dưới dạng trioxit asen

d) Khử Cr- Với Natri hydrosunfit

Cr2O72- + 3S2- + 14H+ 2Cr3+ + 3S +7H2O

- Với sắt sunfat Cr2O7

2- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O 1.3.4. Kết tủa

Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nước thải các hóa chất để làm kết tủa các chất hòa tan trong nước thải hoặc chất rắn lơ lửng sau đó loại bỏ chúng thông qua quá trình lắng cặn. Kết tủa thường gặp trong xử lý nước là kết tủa cacbonat canxi và kết tủa hydroxit

Trước đây người ta thường dùng quá trình này để khử bớt chất rắn lơ lửng. sau đó là BOD của nước thải khí có sự biến động lớn về SS, BOD của nước thải cần xử lý theo mùa vụ sản xuất; khi nước thải cần phải đạt đến 1 giá trị BOD, SS nào đó trước khi cho vào quá trình xử lý sinh học và trợ giúp cho quá trình lắng trong các bể lắng sơ và thứ cấp. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lượng hóa chất sử dụng và yêu cầu quản lý.

Thông thường nếu tính toán tốt quá trình này có thể loại bỏ được 80-90% TSS, 40-70% BOD5, 30-60% COD và 80-90% vi khuẩn trong khi các quá trình lắng cơ học khác thông thường chỉ loại được 50-70% TSS, 30-40% chất hữu cơ.

a) Kết tủa Hydroxit- Các chất thường được sử dụng trong quá trình kết tủa: Phèn nhôm

(Al2(SO4)3.18H2O, Al2(SO4)3.14H2O), sắt (III) clorua (FeCl3), sắt sunfat (FeSO4.7H2O), vôi (Ca(OH)2)…



- Sử dụng hóa chất để loại chất rắn lơ lửng: Phèn nhôm : Khi được thêm vào nước thải chứa calcium hay magieum bicabonat

phản ứng xảy ra như sau:

Al2(SO4)3.18H2O + 3Ca(HCO3)2 → 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 ↓ + 18H2O

Nhôm hidroxit không tan, lắng xuống với một vận tốc chậm kéo theo nó là các chất rắn lơ lửng. Trong phản ứng trên cần thiết phải có 4.5m/l phèn nhôm. Do đó nếu cần thiết phải sử dụng thêm vôi.

Vôi : khi cho vôi vào nươc thải các phản ứng có thể xảy ra:

Ca(OH)2 + H2CO3 → CaCO3 ↓ + 2H2O

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaCO3 ↓ + 2H2O

Quá trình lắng của CaCO3 sẽ kéo theo các chất rắn lơ lửng

Sunfat sắt và vôi : trong hầu hêt các trường hợp sunfat sắt không sử dụng riêng mà phải kết hợp với vôi để tạo kết tủa. Các phản ứng xảy ra như sau:

FeSO4 + Ca(HCO3)2 → 2Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 2H2O

Fe(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2Fe(OH)2 ↓ + 2CaCO3 + 2H2O

4Fe(OH)2 + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 ↓

Sắt (III) clorua: các phản ứng xảy ra như sau:

FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-

3H+ + 3HCO3- H2O + CO2

Sắt(III) clorua và vôi : phản ứng như sau:

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2

Sắt(III) sunfat và vôi : phản ứng xảy ra như sau:

Fe2(SO4)3 + Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaSO4

Xử lý hợp chất kẽm, đồng, chì, niken, coban.



Muối kẽm:

Zn2+ +2OH- Zn(OH)2

ZnCl2 + Na2CO3 + H2O NaCl + CO2 + Zn(OH)2CO3

Muối đồng:

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2

Nước thải chứa nhiều kim loại thường được lắng đồng thời bằng hydroxit canxi và hiệu quả lắng cao hơn so với lắng từng kim loại.

Xử lý bằng tác nhân kiềm cho phép giảm nồng độ kim loại nặng đến giá trị cho phép thải vào hệ thống nước thải sinh hoạt. Tuy nhiên khi yêu cầu cao hơn thì phương pháp này không đạt yêu cầu.

pH là một nhân tố quan trọng cho quá trình kết tủa. Bảng dưới đây đưa ra độ pH thích hợp cho quá trình kết tủa các kim loại nặng.

Bảng 6: pH thích hợp cho việc kết tủa các kim loại nặng

Ion pH Ion pH

Fe (+3) 2,0 Ni (+2) 6,7

Al (+3) 4,1 Cd (+2) 6,7

Cr (+3) 5,3 Co (+2) 6,9

Cu (+2) 5,3 Zn (+2) 7,0

Fe (+2) 5,5 Mg (+2) 7,3

Pb (+2) 6,0 Mn (+2) 8,5

Nhược điểm của phương pháp : hình thành cặn khó tách nước. Ngoài ra nước sau khi xử lý chứa lượng lớn muối canxi khó sử dụng lại trong hệ thống nước tuần hoàn.

b) Kết tủa CacbornatCanxi



Làm mềm bằng vôi:- Mục đích là khử độ cứng bicacbonat hay độ cứng tạm thời canxi và magie.- Các phản ứng cơ bản:

Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 2CaCO3 + 2H2O

Ca(OH)2 + Mg(HCO3)2 MgCO3 + CaCO3 + 2H2O

Cơ chế kết tủa: phản ứng vôi trong nước tho diễn ra rất chậm nếu không có tác chất kết tinh. Thời gian phản ứng kéo dài trong nhiều giờ. Khi muốn loại bỏ cacbonat hoàn toàn trong suốt, thì việc làm mềm bằng vôi phải luôn đi kèm với lọc trong.

Dùng cacbonatnatri: Khử độ cứng vĩnh viễn thực hiện bằng quy trình cacbonat natri lạnh, có kết hợp

hoặc không có kết tủa bicacbonat canxi và magie bằng vôi

CaSO4 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4

CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + 2NaCl

Kết tủa bằng xút ăn da:

Cho phép hạ thấp độ cứng của nước xuống một giá trị bằng 2 lần độ giảm lượng bicacbonat của các chất kiềm thổ

Ca(HCO3)2 + 2NaOH CaCO3 + Na2CO3 + 2H2O

c) Kết tủa silic:

Thực chất của kết tủa silic là sự hấp thụ của Silic lên các bông cặn chứa nhiêu hydroxit Al, Mg, Fe.

Kết tủa Silic bằng Magie:

Magie thường xuất hiện ở giếng khoan và kết tủa một phần nhờ Silic.

Khử Silic bằng Natri Aluminat:

Phương pháp thực hiện ở quy trình làm lạnh, liều lượng nhôm được tính bằng Al2O3 có trong nước lợ từ 2-2.6 mg/cho 1 mg Silic kết tủa.



Kết tủa Silic bằng sắt(III) clorua:

Sử dụng FeCl3 kết hợp aluminat có thể thu Silic còn lại trong nước từ 0.2-0.3 (mg/l), pH 8.5-9 thay vì còn 1-3 (mg/l) khi dùng riêng aluminat

d) Các loại kết tủa khác Sunfat

Kết tủa sunfat được đặt trước khi xả nước hay nước tuần hoàn lại, sunfat được khử khỏi nước lợ trước khi đem chưng cất.

SO42- + Ca2+ + H2O CaSO4.2H2O

Ví dụ ta thu hàm lượng còn lại trong nước

Từ 2-3g/l SO42- khi lọc nước muối với CaCl2.

Từ 1.5-2g/l SO42- khi trung hòa nước axit, không có CaCl2.

Florua

Loại bỏ Florua bằng kết tủa được thực hiện ở các loại nước có axit của việc làm sạch khí đốt của các lò thiêu, luyện nhôm, cũng như nước thải công nghiệp chế biến thủy tinh.

Tác nhân trung hòa là vôi, có thể là phức chất CaCl2:

F- + Ca2+ CaF2

Photphat

Hai phương thức kết tủa sử dụng:

- Cho nước thải axit: dùng vôi

Kết tủa dihydrophotphatcanxi ở pH 6-7

2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O

Kết tủa photphatcanxi ở pH 9-12

3Ca(HPO4)2 +3Ca(OH)2 2Ca3(PO4)3 +6H2O

- Nước thải không axit: dùng muối Al, Fe



AlPO4 và FePO4 là muối ít tan nhưng kết tủa ở dạng keo tủa. Kết tủa tạp chất được loại bỏ bằng hấp thụ trên bề mặt hydroxit kim loại dư

1.4. Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp sinh học được ứng dụng xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ: H2S, Sunfit, Amoniac... dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển.

Nước thải xử lý bằng phương pháp sinh học được đặc trưng bởi chỉ tiêu BOD hoặc COD. Để có thể xử lý bằng phương pháp này nước thải sản xuất cần không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không được vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD ≥ 0.5.

Một cách tổng quát phương pháp sinh học có thể phân thành 2 loại:

- Phương pháp kỵ khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật kỵ khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy.

- Phương pháp hiếu khí: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí. Để đảm bảo hoạt động sống của chúng cần cung cấp oxy liên tục và duy trì nhiệt độ trong khoảng 20 đến 400C.

Trong xử lý nước thải công nghiệp, các phương pháp hiếu khí được ứng dụng rộng rãi hơn cả.

a) Phương pháp sinh học kỵ khí

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện kỵ khí có thể biểu diễn đơn giản như sau:Vi sinh vậtChất hữu cơ → CH4 + CO2 + H2 + NH3 + H2S + Tế bào mớiMột cách tổng quát quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử;- Giai đoạn2: acid hóa.- Giai đoạn 3: acetate hóa.



- Giai doạn 4: methan hóa.

Các chất thải hữu cơ chứa nhiều chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,…trong giai đoạn thủy phân, sẽ được cắt mạch tạo những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acids, carbohydrate thành đường đơn, và chất béo thành các acid béo. Trong giai đoạn acid hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acid, H2 và CO2. Các acid béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acid, propionic acid và lactic acid. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch carbohydrate. Vi sinh vật chuyển hóa methan chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2 + H2, formate, acetate, methanol, methylamines, và CO.Tùy theo trạng thái của bùn, có thể chia quá trình xử lý kỵ khí thành:

- Quá trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng như quá trình tiếp xúc kỵ khí (Anaerobic Contact Process), quá trình xử lý bằng lớp bùn kỵ khí với dòng nước đi từ dưới lên (UASB);

- Qúa trình xử lý kỵ khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình lọc kỵ khí (Anaerobic Filter Process).

-b) Phương pháp sinh học hiếu khí

Các quá trình của phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc trong các điều kiện xử lý nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo người ta tạo ra các điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu suất cao hơn rất nhiều.Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nước thải gồm ba giai đoạn:

- Oxy hóa các chất hữu cơ.- Tổng hợp tế bào mới.- Phân hủy nội bào.

Các quá trình xử lý sinh học bằng phương pháp hiếu khí có thể xảy ra ở điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo. Trong các công trình xử lý nhân tạo, người ta tạo điều kiện tối ưu cho quá trình oxy hóa sinh hóa nên quá trình xử lý có tốc độ và hiệu



suất cao hơn rất nhiều. Tùy theo trạng thái tồn tại của vi sinh vật, quá trình xử lý sinh học hiếu khí nhân tạo có thể chia thành:

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng lơ lửng chủ yếu được sử dụng để khử chất hữu cơ chứa carbon như quá trình bùn hoạt tính, hồ làm thoáng, bể phản ứng hoạt động gián đoạn, quá trình lên men phân hủy hiếu khí. Trong số các quá trình này, quá trình bùn hoạt tính là quá trình phổ biến nhất.

- Xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật sinh trưởng dạng dính bám như quá trình bùn hoạt tính dính bám, bể lọc nhỏ giọt, bể lọc cao tải, đĩa sinh học, bể phản ứng nitrate với màng cố định.

2. Quy trình công nghệ xử lý nước thải của các nhà máy giấy ở Việt Nam2.1. Quy trình 1a) Quy trình



b) Thuyết minh quy trình 1: Nước thải từ công đoạn sản xuất bột giấy được đưa qua song chắn rác thô. Các

song chắn rác làm bằng kim loại đặt ở cửa vào của kênh dẫn để tách các chất thải có kích thước lớn như: bao, bì trong quá trình làm vứt ra; giấy vụn có kích thước lớn, các rác thải này được đem đi chôn lấp. Sau khi tách được rác thô nước thải tiếp tục đi qua song chắn rác tinh, song chắn rác này sẽ giữ lại rác có kích thước khoảng 4mm, rác đó là bột giấy, ta đem thu hồi bột giấy và đi tái chế lại.

Nước thải tiếp tục đi qua bể lắng sơ cấp; bể lắng sơ cấp được làm bằng vật liệu bê tông cốt thép tùy thuộc vào kích thước yêu cầu của quá trình lắng, điều kiện kinh tế, có nhiệm vụ tách các chất rắn lơ lửng trong nước và một phần còn lại có khả năng lắng được để đảm bảo điều kiện cho quá trình lắng tiếp theo. Bể lắng ngang dòng nước thải chia làm 4 vùng:

- Vùng nước thải (vị trí trên cùng): có nhiệm vụ phân phối dòng nước thải từ quá trình chắn rác bể lắng.

- Vùng lắng: chiếm hầu hết thể tích lắng.



- Vùng xả nước: tháo nước ra một cách ổn định để tiếp tục quá trình xử lý.- Vùng bùn cặn: vùng chứa bùn sau quá trình lắng. Dòng chảy nước thải sau khi ra khỏi bể lắng cho qua bể điều hòa để ổn định dòng

nước thải. Rồi tiếp tục cho qua bể tuyển nổi. Ở bể tuyển nổi, nước thải được khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học. Bể

tuyển nổi có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ nhẹ, lắng chậm một thời gian ngắn. Khi các hạt đã nổi trên bề mặt có thể thu gom bằng bộ phận với bột. Ta có thể thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào trong pha lỏng. Các khí đó kết dính với các hạt và khi lực nổi tổng hợp của các bóng khí và hạt đủ lớn để kéo hạt cùng nổi lên bề mặt, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các bột chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. Sau đó cho qua bể Aerotank.

Tại bể Aerotank, nước được phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện kỵ khí thành các dạng khí sinh học và các sản phẩm hữu cơ khác.

Cuối cùng cho qua bể lọc sinh học. Bể lọc sinh học là một thiết bị phản ứng trong đó các vi sinh vật sinh trưởng cố định trên lớp màng bám trên lớp vật liệu lọc. Nước thải được tưới từ trên xuống qua lớp vật liệu lọc bằng đá hoặc các vật liệu khác nhau. Cuối cùng nước đảm bảo tiêu chuẩn được thải ra môi trường.

2.2. Quy trình 2a) Quy trình



b) Thuyết minh quy trình 2 Nước thải công đoạn xeo giấy được đưa qua hố thu nhằm điều chỉnh PH

thích hợp. Sau đó nước thải từ hố thu và từ công đoạn sản xuất bột giấy được đưa qua song chán rác nhằm giữ lại những tạp chất thô (chủ yếu là rác) có trong nước thải. Sau đó nước được đưa qua bể lắng cát để lắng các tạp chất vô cơ đảm bảo cho các quá trình xử lý sâu, cát từ bể lắng được dẫn đến sân phơi để làm ráo nước và đem đi chon lấp hoặc trải đường.

Nước tiếp tục đưa sang bể điều hòa nhằm ổn định lưu lượng và nồng độ. Tại bể điều hòa, được bố trí máy khuấy trộn chìm nhằm mục đích hòa trộn đồng đều nước thải trên toàn diện tích bể, ngăn ngừa hiện tượng lắng cặn ở đáy bể sinh ra mùi khó chịu. Điều hòa lưu lượng là phương pháp áp dụng để khắc



phục các vấn đề sinh ra sự dao động cửa lưu lượng, cải thiện hiệu quả hoạt động của quá trình xử lý tiếp theo. Bơm được lắp đặt trong bể điều hòa để đưa nước lên các công trình phía sau.

Từ bể điều hòa nước được bơm trực tiếp qua bể keo tụ tạo bông, nhằm keo tụ làm giảm một lượng chất rắn lơ lửng tiếp tục được chảy qua bể lắng 1j. Tại bể lắng 1 loại bỏ các cặn sinh ra trong quá trình keo tụ tạo bông. Ở đây ta thu hồi bôt còn một phần bùn được đưa sang bể chứa bùn. Nước thải tiếp tục đưa sang bể Aerotank , bể này có nhiệm vụ xử lý các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại bể Aerotank diễn ra các quá trình oxi hóa các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nước thải với sự tham gia của vi sinh vật hiếu khí. Trong bể Aerotank có hệ thống sục khí trên khắp diện tích bể nhằm cung cấp oxi tạo điều kiện cho sinh vật hiếu khí sống, phát triển và phân giải các chất ô nhiễm. Vi sinh vật hiếu khí sẽ tiếp tục tiêu thụ các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo có trong nước để sinh trưởng. Vi sinh vật phát triển thành quần thể ở dạng bông bùn dễ lắng gọi là bùn hoạt tính. Khi vi sinh vật phát triển mạnh, sinh khối tăng tạo thành bùn hoạt tính. Hàm lượng bùn hoạt tính nên duy trì ở 2500-4000 mg/l. Do đó, một phần bùn lắng tại bể lắng sẽ được bơm tuần hoàn lại vào bể Aerotank để đảm bảo nồng độ bùn nhất định trong bể.Nước thải sau xử lý sinh học có mang theo bùn hoạt tính cần phải loại bỏ trước khi đi vào bể tiếp theo, vì vậy bể lắng 2 có nhiệm vụ lắng và tách bùn hoạt tính ra khỏi nước thải. Nước sạch được thu đều trên bề mặt bể lắng thông qua máng tràn răng cưa.

Nước thải sau bể lắng sẽ tự chảy sang bể khử trùng qua Clo và được bơm qua bể lọc áp lực đa lớp vật liệu: sỏi đỡ, cát thạch anh và than hoạt tính, để loại bỏ các hợp chất hữu cơ hòa tan, các nguyên tố dạng vết, những chất khó hoặc không phân giải sinh học và halogen hữu cơ. Nước lọc sau khi qua bể lọc áp lưc sẽ đi qua bể nano dạng khô để loai bỏ lượng lưu huỳnh còn sót trong nước thải, đồng thời khử trùng nước thải trước khi nước thải được xả thải vào nguồn tiếp nhận. Nước sau khi qua bể nano dạng khô đạt yêu cầu nước thải loại B xả thải vào nguồn tiếp nhận theo quy định hiện hành của pháp luật.

2.3 Ưu nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải Ưu điểm



- Đây là công nghệ xử lý mới và hiện đại thuộc vào loại tốt nhất ở Việt Nam về xử lý nước thải.

- Công nghệ phù hợp với đặc điểm, tính chất của nguồn nước thải; - Nồng độ các chất ô nhiễm sau quy trình xử lý đạt quy chuẩn hiện hành; - Diện tích đất sử dụng tối thiểu. - Công trình thiết kế dạng modul, dễ mở rộng, nâng công suất xử lý.

Nhược điểm - Nhân viên vận hành cần được đào tạo về chuyên môn;

- Chất lượng nước thải sau xử lý có thể bị ảnh hưởng nếu một trong những công trình đơn vị trong trạm không được vận hành đúng các yêu cầu kỹ thuật;- Bùn sau quá trình xử lý cần được thu gom và xử lý định kỳ.

3. Một số hình ảnh minh họa và chức năng của các bểa) Thiết bị chắn rác

Thiết bị chắn rác có thể là xong chắn rác hoặc lưới chắn rác, có chức năng chắn giữ những rác bẩn thô (giấy, rau, cỏ, rác…) nhằm đảm bảo cho máy bơm, các công trình và thiết bị xử ý nước thải hoạt động ổn định.

Song và lưới chắn rác được cấu tạo bằng các thanh song song, các tấm lưới đan bằng thép hoặc tấm thép có đục lỗ tùy theo kích cỡ các mắt lưới hay khoảng cách giữa các thanh mà ta phân biệt loại chắn rác thô, trung bình hay rác tinh.



Theo cách thức làm sạch thiết bị chắn rác ta có thể chia làm hai loại: loại làm sạch bằng tay, loại làm sạch bằng cơ giới

Thiết bị nghiền rác

Là thiết bị có nhệm vụ cắt và nghiền vụn rác thành các hạt, các mảnh nhỏ lơ lửng trong nước thải để không làm tắc ống, không gây hại cho bơm. Trong thực tế cho thấy việc sử dụng thiết bị nghiền rác thay thế cho thiết bị chắn rác đã gặp nhiều khó khan cho các công đoạn xử lý tiếp theo do lượng cặn tang lên như làm tắc nghẽn hệ thống phân phối khi và các thiết bị làm thoánh trong các bể( đĩa, lỗ phân phối khí và dính bám vào các tuabin…) Do vậy phải cân nhắc trước khi sử dụng.

b) Bể diều hòa

Bể điều hòa ổn định lưu lượng xử lý nồng độ chất ô nhiễm

Là đơn vị dùng để khắc phục các vấn đề sinh ra do sự biến động về lưu lượng và tải lượng dòng vào, đảm bảo hiệu quả các công trình xử lý, dảm bảo đầu ra sau xử lý, giảm chi phí và kích thước các thiết bị sau này.

Có 2 loại bể điều hòa:

Bể điều hòa lưu lượng. Bể điều hòa lưu lượng và chất lượng



Các phương án bố trí bể điều hòa có thể là bể điều hòa trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý. Phương án điều hòa trên dòng thải có thể làm giảm đáng kể dao đọng thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án điều hòa ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó. Vị trí tốt nhất để bố trí bể điều hòa cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý, và phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom cũng như đặc tính của nước thải

c) Bể keo tụ và lắng Bể lắng cát Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bể cặn khô, nặng như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh,

mảnh kim loại, than vụn… nhằm bảo vệ cá thiết bị cơ khisdeex bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau.

Bể lắng cát gồm những loại sau: Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể.

Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể. Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên theo thân bể. Nước được dẫn theo

ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng vừa chuyển động xoắn theo trục, vừa chuyển động tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt các dồn về trung tâm va rơi xuống đáy.

Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu vào máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.

Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh hiện tượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí. Dàn này dược đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể vớ một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và phân tử nặng có thể lắng.

Lắng là phương pháp đơn giản nhất để tách các chất bẩn không hòa tan ra khỏi nước thải. Dựa vào chức năng và vị trí có thể chia bể lắng thành các loại:

Bể lắng đợt 1: Được đặt trước công trình xử lý sinh học, dùng để tách cá chất rắn, chất bẩn lơ lửng không hòa tan.

Bể lắng đợt 2: Được đặt sau công trình xử lý sinh học dùng để lắng các cặn vi sinh bùn làm trong nước khi thải ra nguồn tiếp nhận. Căn cứ vào chiều dòng chảy



của nước trong bể, bể lắng cũng được cũng được chia thành các loại going như bể lắng cát ở trên: bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng tiếp tuyến( bể lắng radian).

d) Bể tuyển nổi

Bể tuyển nổi được sử dụng để loại bỏ các hại rắn hoặc lỏng ra khỏi hỗn hợp nước thải và cô đặc bùn sinh học. Không khí đước thổi vào bể tạo bọt khí, bọt khí và hạt nổi lên trên mặt nước thải và được loại bỏ bắng các thiết bị gạt bọt. Một số loại hóa chất như phèn nhôm, muối ferric, silicat hoạt tính có thể được them vào nước thải để kết dính các hạt lại làm cho nó dễ kết hợp với bọt khí dể nổi lên mặt nước hơn. Một tỉ số quan trọng để tính toán cho bể nổi là tỉ lệ A/S ( tỉ lệ air/solid ratio).

Hiện nay phương pháp tuyển nổi được ứng dụng phổ biến trong công nghiệp là phương páp tuyển nổi bằng áp suất hay còn gọi là tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch. Ưu điểm của phương pháp cho phép làm sạch nước với nồng độ tạp chất còn lại rất nhỏ, thiết bị cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ thực hiện thi công, lắp đặt sửa chữa.

Quá trình tuyển nổi bằng áp lực tiến hành qua hai giai đoạn:



Bão hòa nước bằng không khí dưới áp suất cao. Tách khi hòa tan dưới áp suất khí quyển.

e) Bể xử lý sinh học hiếu khí và bể xử lý sinh học kỵ khí.

Bể xử lý hiếu khí

Nước thải chảy qua suốt chiều dài của bể và được sục khí, khuấy nhằm tăng cường khí oxi hòa tan và tăng cường quá trình oxi hóa chất bẩn hữu cơ có trong nước.

Nước thải sau khi đã được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở dạng hòa tan cùng các chất lơ lửng đi vào Aeroten. Các chất lơ lửng này là một số chất rắn và có thêr là chất hữu cơ chưa được hòa tan. Các chất lơ lửng làm nơi vi khuẩn bám vào trú ngụ, sinh sản và phát triển, dần thành cá hạt cặn bông. Các hạt này dần dần to và lơ lửng trong nước. Chính vì vậy xử lý nước thải ở Aeroten hiếu khí được gọi là quá trình xử lý với sinh vật lơ lửng của quần thể vi sinh vật. Các bông cạn này chính là bùn hoạt tính. Bùn hoạt tính là loại bùn xốp chứa nhiều vi sinh vật có khả năng oxi hóa và khoáng hóa các chất hữu cơ chứa trong nước thải. Tại bể sinh học hiếu khí sẽ xảy ra quá trình oxi hóa chất hữu cơ có trong nước thải.



Bể xử lý sinh học kỵ khí

Sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây nhiễm bẩn trng nước thải. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng. Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận ding dưỡng để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh khối của chúng tăng lên.

IV. KẾT LUẬN

Công nghiệp giấy là một trong những ngành công nghiệp cần thiết nhất song cũng tiêu hao nhiều tài nguyên nhất, đặc biệt về rừng và nước, vấn đề xử lý, bảo vệ môi trường luôn đi cùng với sự phát triển bền vững của ngành.

Trước khả năng tăng trưởng vượt bậc của ngành giấy chúng ta cần phải đưa ra những biện pháp để giải quyết vấn đề về tài nguyên, môi trường một cách hiệu quả hơn.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Kĩ thuật xử lí nước thải - Trịnh Lê Hùng2. Giáo trình công nghệ xử lý nước thải giấy – Trần Văn Nhân NXB KH_KT Hà Nội

20053. Giáo trình Hóa học môi trường – PGS. TS. Đặng Đình Bạch (chủ biên), TS.

Nguyễn Văn Hải4. Các trang web: http://yeumoitruong.com.vn

Tailieu.vn Wikipedia.com

Các tài liệu tham khảo về công nghệ sản xuất giấy


mỤc lỤc - tỉnh giấc · web viewem xin chân thành cảm ơn viện kĩ thuật hóa học,...

Documents