Nghiên cứu công nghệ và thiết kế hệ thống xử lý nước thải xưởng in tráng phim ảnh – Viện Phim Việt Nam, công suất 30m3/ngày đêm

phần mang điện tích sẽ kết hợp hoặc dính kết với nhau tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion tự do. Các tổ hợp này được gọi là các hạt “bông keo” (flocs). Tùy theo thành phần cấu tạo, người ta chia các bông keo thành hai loại: Keo kỵ nước (hydropholic): là loại không hấp phụ các phân tử nước như keo hydroxýt kim loại, sulfua kim loại, … Nó đóng vai trò chủ yếu trong xử lý nước và nước thải. Keo ưa nước (hydrophylic): là loại hấp phụ các phân tử nước tạo lớp vỏ hydrat dày bao bọc hạt keo như vi khuẩn, virus, … Hình 2.2: Cấu tạo hạt keo trong nước thải Trong nước thải thường chứa các hạt rắn mang điện tích âm, chúng sẽ hút các ion trái dấu có trong môi trường. Các ion trái dấu ở gần bề mặt hạt rắn bị hút chặt tới mức chúng chuyển động cùng hạt rắn, tạo thành một mặt trượt; các ion ở xa hơn liên kết lỏng lẻo với nhân, có thể dễ dàng bị trượt ra. Giữa lớp ion trái dấu bên trong và lớp ion trái dấu bên ngoài tồn tại một hiệu điện thế, gọi là thế điện đông zeta (hay thế zeta). Thế zeta phụ thuộc vào thế nhiệt động và chiều dài hai lớp, giá trị của nó sẽ xác định lực đẩy tĩnh điện của các hạt rắn (lực gây cản trở sự kính kết các hạt rắn với nhau). Cấu tạo của hạt keo được mô tả trên hình 2.2 và hình 2.3. HÌnh 2.3: Mô tả điện thế trên bề mặt hạt keo Như vậy, giữa các hạt keo trong nước thải, tồn tại hai tương tác: lực đẩy tĩnh điện EA quy đinh bởi thế zeta và lực hút Van der Waals EB quy định bới cấu trúc phân tử của các hạt. Tổng lực tác dụng lên hạt keo là: E = EA + EB. Lực này thay đổi phụ thuộc vào khoảng cách giữa các hạt keo và cường độ ion trong dung dịch (hình 2.4). Để các hạt có thể tiến tới gần và kết dính với nhau thì phải giảm thế zeta tới giá trị tới hạn sao cho các hạt rắn không đẩy lẫn nhau, thường giảm tới xấp xĩ giá trị không, bằng cách cho thêm các ion mang điện tích dương. Trong quá trình đông tụ, diễn ra quá trình phá vỡ trạng thái ổn định của hạt keo nhờ trung hòa điện tích. a) Khi cường độ ion thấp b) Khi cường độ ion cao Hình 2.4: Tương tác lực trên bề mặt hạt keo khi cường độ ion của dung dịch thay đổi Trong xử lý nước thải, quá trình đông keo tụ thường được thực hiện nhờ cho thêm chất keo tụ vào nước thải và điều chỉnh pH của nước thải tới giá trị thích hợp (giá trị này tùy thuộc vào loại chất keo tụ sử dụng). Hiệu suất của quá trình đông keo tụ phụ thuộc vào loại chất keo tụ, loại chất trợ keo và liều lượng sử dụng, cường độ khuấy trộn, thời gian khuấy trộn, … Chất keo tụ thường là muối của các kim loại hóa trị 3 như Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, Al2(OH)2Cl, KAl(SO4)2.12H2O, Fe2(SO4)3.2H2O, Fe2(SO4)3.3H2O, FeSO4.7H2O và FeCl3. Đôi khi, trong trường hợp đặc biệt có thể sử dụng CaCl2, Ca(OH)2 hoặc MgSO4. Quá trình thủy phân các chất đông tụ và tạo thành các bông keo xảy ra theo các giai đoạn sau: Me3+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH ↔ Me(OH)3 + H+------------------------------------------- Me3+ + 3HOH ↔ Me(OH)3 + 3H+ Để tăng cường quá trình tạo bông keo hydroxyt nhôm và sắt, tăng tốc độ lắng cũng như kích thước bông keo, người ta cho thêm vào nước trong quá trình keo tụ các hợp chất cao phân tử gọi là chất trợ đông tụ. Việc sử dụng chất trợ đông tụ giúp giảm thời gian đông tụ, thời gian lắng cũng như nâng cao hiệu suất lắng các bông keo. Các chất trợ đông tụ thường dùng là polyacrylamit, polyacrylic acid, polydiallydimetyl-amon, … 2.5.2 Quá trình khử gốc thiosulfat bằng acid [8],[9],[10] Gốc thiosulfat S2O32- được điều chế trong dung dịch nước theo phản ứng sau: SO32- + S → S2O32- Hoặc: 4HSO3- + 2HS- → 3S2O32- + 3H2O Khi acid hóa dung dịch thiosulfat thì tạo ra kết tủa lưu huỳnh do hình thành thiosulfuric acid H2S2O3 ít bền, nhanh chóng bị phân hủy thành lưu huỳnh và khí SO2 theo phản ứng sau: S2O32- + 2H+ → H2S2O3 → S ↓ + SO2 + H2O Nếu trong dung dịch có ion Ag+ thì sản phẩm tạo ra còn có Ag2S và gốc sulfat SO42-. Nếu trong dung dịch có chứa các ion kim loại thích hợp thì sẽ xuất hiện kết tủa của các sulfua kim loại. Các kết tủa hydrosulfua cũng có thể được hình thành do ion S2- phản ứng với lưu huỳnh nguyên tố có trong dung dịch theo phản ứng sau: S2O32- + 2Ag+ + H2O → Ag2S + SO42- + 2H+- Fe3+ + 2S → FeS2 ↓ S + S2- → S22- Fe2+ + S22- → FeS2 ↓ Như vậy, quá trình khử gốc thiosulfat diễn ra qua hai giai đoạn: Giai đoạn 1: hình thành kết tủa lưu huỳnh và khí SO2 Giai đoạn 2: hình thành các kết tủa sulfua kim loại (nếu trong dung dịch có chứa các ion kim loại mà muối sulfua của nó không tan) Để quá trình khử gốc thiosulfat đạt hiệu quả cao thì môi trường phải rất acid, pH của môi trường phải nhỏ hơn 1. Ngoài ra, để phản ứng diễn ra theo đúng chiều và tốc độ phản ứng nhanh hơn thì cần tiến hành khuấy trộn để đuổi SO2 ra khỏi dung dịch (nếu SO2 vẫn còn tồn tại trong dung dịch thì nó có thể tham gia phản ứng nghịch hoặc các phản ứng khác trong nước). Trong thực tế, quá trình khử gốc thiosulfat có thể thực hiện với lượng acid nhỏ ban đầu để khởi động quá trình. Khi đó, ban đầu sẽ diễn ra phản ứng giống như trong giai đoạn 1. Sau đó, các phản ứng đồng thời diễn ra đến khi đạt trạng thái cân bằng cuối cùng. 2.5.3 Quá trình oxy hóa bằng KMnO4 [8],[9] Acid pemanganic HMnO4 là acid mạnh, có thể thu được dung dịch chứa nó không qúa 20%. Muối kali pemanganat KMnO4 bền hơn và được sử dụng rộng rãi. Ở dạng khan, kali pemanganat là tinh thể màu tím sẫm, dễ tan trong nước. Dạng dung dịch, nó có màu tím sẫm do ion MnO4-. [8] Ion MnO4- có tính oxy hóa mạnh, sản phẩm khử hầu như chỉ phụ thuộc vào pH của môi trường: Trong môi trường acid mạnh, không dư MnO4-, sản phẩm tạo thành là Mn2+ hầu như không màu Trong môi trường acid mạnh, dư MnO4- thì sản phẩm oxy hóa sẽ có kết tủa màu nâu MnO2 do MnO4- phản ứng với ion Mn2+ Trong môi trường trung tính, acid yếu, kiềm yếu, sản phẩm của sự khử MnO4- là kết tủa MnO2 màu nâu Trong môi trường kiềm mạnh, sản phẩm là MnO42- màu xanh Trong xử lý nước thải, ban đầu, quá trình diễn ra theo phản ứng oxy hóa chất ô nhiễm thành CO2 và H2O dưới tác dụng của KMnO4: KMnO4 + chất ô nhiễm + H+ → CO2 + H2O + Mn2+ Sau một khoảng thời gian nhất định, lượng Mn2+ tạo thành đủ lớn, trong nước còn dư KMnO4, xuất hiện sự tranh chấp phản ứng với KMnO4 giữa chất ô nhiễm và ion Mn2+. Sản phẩm của phản ứng lúc này có thêm kết tủa MnO2 màu nâu, hiệu suất của quá trình giảm xuống. CHƯƠNG III: THÍ NGHIỆM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1 Các thông số phân tích 3.1.1 Nhu cầu oxy hóa hóa học của nước-COD Nhu cầu oxy hóa hóa học (COD-Chemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể oxy hóa hóa học được ở điều kiện tiêu chuẩn. Thông số này có ý nghĩa trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải, của các sông hồ cũng như độ sạch của nước đã qua xử lý. Phương pháp phân tích: phương pháp hồi lưu đóng Nguyên tắc phân tích: sử dụng chất oxy hóa mạnh (dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường acid mạnh) để oxy hóa toàn bộ các hợp chất có trong nước thải, sau đó xác định lượng chất oxy hóa mạnh còn dư để suy ra nhu cầu oxy hóa học. Các loại hóa chất sử dụng: Dung dịch chuẩn Kali Bicromat K2Cr2O7 0,25N Dung dịch acid H2SO4: hòa tan 5,5g Ag2SO4 tinh khiết vào 1kg acid H2SO4 đậm đặc Tinh thể hoặc bột muối HgSO4 (loại tinh khiết phân tích) Dung dịch chuẩn muối amoni sắt sulfat (NH4)2Fe(SO4)2 0,025N (dung dịch FAS) Chất chỉ thị Feroin: Hòa tan 0,7g FeSO4 trong nước, thêm 1,5g 1,10-phanalthrolin, lắc cho đến tan hết, pha loãng thành 100ml Dung dịch hỗn hợp: pha acid H2SO4 đã có Ag2SO4 và dung dịch K2Cr2O7 0,25N theo tỷ lệ thể tích 3:1 Dung dịch chuẩn KHP: hòa tan 0,4251g kali hidro phtalat đã được sấy khô ở 105OC vào trong nước và định mức đến 100ml. Dung dịch này có giá trị COD lý thuyết là 500mg/l Dụng cụ: Pipet 2ml, 5ml. Bình định mức 50ml, 100ml Thiết bị đun mẫu Tubetests Heater Ống đun mẫu chịu nhiệt 16x100mm Bình nón chuẩn độ cớ 50ml Cách tiến hành: Cho vào ống đun chịu nhiệt chuyên dụng: 1ml dung dịch K2Cr2O7 0,25N, 3ml dung dịch H2SO4 đậm đặc đã bổ sung lượng thích hợp Ag2SO4. Cho thêm vào ống đun một lượng HgSO4 một lượng tùy thuộc vào lượng Cl-, Br- có trong nước thải cần phân tích (tỷ lệ thường là 1:10). Cho thêm 2ml mẫu cần phân tích vào ống đun và lắc đều (chú ý: cần pha loãng mẫu nếu cần để giá trị COD của mẫu không vượt quá 1000ml/l). Đun ống trong vòng 2 giờ ở 150OC, sau đó để nguội về nhiệt độ phòng. Chuẩn lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch FAS 0,025N. Làm tương tự với mẫu trắng, thay 2ml mẫu bằng 2ml nước cất. Xử lý kết quả: COD = , mg/l Trong đó: Vo: Thể tích FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng, ml Vm: Thể tích FAS tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu phân tích, ml N: Nồng độ dung dịch FAS, được chuẩn lại hàng ngày, N 8: Đương lượng gam của oxy, đlg 2: Thể tích mẫu đã lấy, ml k: Hệ số pha loãng 3.1.2 Nhu cầu oxy hóa sinh hóa của nước-BOD Nhu cầu oxy hóa sinh hóa (BOD-Biochemical Oxygen Demand) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hữu cơ và vô cơ có thể oxy hóa sinh hóa được ở điều kiện chuẩn. Phương pháp phân tích: phương pháp dùng bình Oxytop Nguyên tắc của phương pháp: Quá trình oxy hóa sinh học nước thải tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CO2, sensor điện tử gắn trên bình Oxytop có chức năng xử lý tín hiệu giảm áp do khí CO2 bị hấp thụ bởi hạt kiềm mạnh để đưa ra giá trị BOD của nước thải. Các loại hóa chất cần thiết: Dung dịch muối phốtphát với pH = 7,2 Dung dịch MgSO4.7H2O (2,25g/100ml) Dung dịch CaCl2 (2,75g/100ml) Dung dịch FeCl3.6H2O (0,025g/100ml) Hạt kiềm NaOH Dụng cụ: Bình Oxytop Con khuấy từ, máy khuấy từ Tủ điều nhiệt Cách tiến hành: Lấy vào bình Oxytop một lượng mẫu thích hợp (lựa chọn theo bảng kèm theo), cho con khuấy từ vào trong bình, đặt lẵng cao su và cho thêm 2-3 hạt kiềm NaOH, rồi vặn nắp có chứa bộ vi xử lý. Giữ mẫu ở nhiệt độ 20OC trong thời gian 5 ngày. Sau 5 ngày, đọc giá trị trên máy. Chú ý: Điều chỉnh pH của nước thải (nếu cần thiết) về khoảng tối ưu cho quá trình phân tích, pH=6,5-7,5 Bổ sung thêm vi sinh vật cho nước thải nếu trong nước thải không đủ vi sinh vật để thực hiện quá trình oxy hóa (vi sinh vật bổ sung nên lấy ở nguồn nước sông, nước hồ có nước thải sinh hoạt hoặc nước thải sinh hoạt lấy ở cống thải chính hoặc nơi thải không bị ô nhiễm nước thải công nghiệp) Nếu trong nước thải không đủ dinh dưỡng cho vi sinh vật thì tiến hành bổ sung các chất dinh dưỡng cần thiết Xử lý số liệu: BOD = (BODm – BODo) x f x k, mg/l Trong đó: BODm: Giá trị BOD đọc đươc ứng với mẫu cần phân tích, mg/l BODo: Giá trị BOD đọc được ứng với mẫu trắng, mg/l f: Hệ số pha loãng (ứng với lượng mẫu cho vào bình, chọn theo bảng) k: Hệ số pha loãng của mẫu (nếu không pha loãng thì k = 1) 3.1.3 Chất rắn lơ lửng SS Chất rắn lơ lửng (SS-Suspended Solid) là đại lượng biểu thị thành phần các hạt cặn tồn tại ở dạng lơ lửng trong nước thải, nó không thể lắng được trong các bể lắng thông thường. Chất rắn lơ lửng là phần tổng chất rắn còn lại sau khi lọc với kích thước lỗ lọc nhất định và sấy khô tới khối lượng không đổi. Phương pháp xác định: phương pháp khối lượng Nguyên tắc của phương pháp: lọc một thể tích nước thải nhất định trên giấy lọc, sau đó xác định phần khối lượng giấy lọc tăng thêm do phần cặn lơ lửng bị giữ lại, từ đó suy ra giá trị “Chất rắn lơ lửng”. Dụng cụ: Bình định mức 25ml, 50ml, 100ml Giấy lọc kích thước lỗ lọc 0,45μm Tủ sấy Cân phân tích Phễu lọc Whatman Cách thực hiện: Sấy giấy lọc ở 150OC đến khối lượng không đổi, cân giấy lọc để xác định khối lượng giấy lọc ban đầu. Lọc một thể tích nhất định nước thải cần phân tích qua giấy lọc. Sấy và cân giấy đã lọc đến khối lượng không đổi, cân giấy lọc để xác định khối lượng giấy lọc sau khi lọc. Xử lý số liệu: SS = , mg/l Trong đó: m1: Khối lượng giấy lọc sau khi lọc, mg m0: Khối lượng giấy lọc trước khi lọc, mg V: Thể tích nước thải đã lọc, ml 3.1.4 Tổng sắt ∑Fe Sắt là một kim loại khá phổ biến trong vỏ Trái đất. Trong môi trường nước, đặc tính và dạng dung dịch của sắt phụ thuộc rất nhiều vào pH và thế oxy hóa khử của nước. Tổng sắt là đại lượng biểu thị hàm lượng sắt có trong nước ở dạng sắt (II) và sắt (III) tồn tại ở dạng muối tan và phức chất. Phương pháp phân tích: Phương pháp so màu Nguyên tắc của phương pháp: Dùng chất oxy hóa mạnh để chuyển toàn bộ sắt (II) về dạng sắt (III), dùng thuốc thử thiocyanat SCN- tạo phức màu đỏ máu trong môi trường acid. Đo độ hấp thụ quang để suy ra nồng độ sắt (III) trong mẫu. Cách tiến hành: Dựng đường chuẩn độ hấp phụ quang đối với mẫu chuẩn có nồng độ thay đổi từ 0-0,2mg/l. Lấy một thể tích mẫu thích hợp cho vào bình nón chịu nhiệt 250ml (thể tích mẫu sao cho nồng độ sắt không vượt quá 0,2mg/l), cho thêm 2,5ml dung dịch H2SO4 (tỷ lệ 1:2) và 2,5ml dung dịch KMnO4 0,1N. Đun sôi hỗn hợp từ 5-10 phút, rồi nhỏ từ từ từng giọt dung dịch acid Oxalic H2C2O2 20% cho đến khi dung dịch mất màu tím, nhỏ từng giọt dung dịch KMnO4 0,1N cho đến khi xuất hiện màu hồng nhạt. Chuyển tất cả hỗn hợp vào bình định mức 100ml, cho vào bình 2,5ml dung dịch HCl (tỷ lệ 1:1) và 2,5ml dung dịch NH4SCN, định mức bằng nước cất tới vạch. Đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 477nm, từ đó suy ra nồng độ sắt có trong nước thải. Xử lý kết quả: ∑Fe = , mg/l Trong đó: m: Nồng độ sắt suy ra từ đồ thị đường chuẩn, mg/l V: Thể tích mẫu sắt đem phân tích, ml f: Hệ số pha loãng mẫu (nếu mẫu không pha loãng thì f = 1) 3.1.5 Độ màu Pt-Co Độ màu là đại lượng biểu thị màu sắc của nước thải. Màu trong nước thải do thành phần chất rắn lơ lửng, các hợp chất mang màu và các hợp chất hòa tan khác. Màu gây ra bởi thành phần chất rắn lơ lửng gọi là màu biểu kiến, có thể loại bỏ dễ dàng bằng phương pháp lọc. Màu thực do các hợp chất mang màu và các hợp chất hòa tan gây ra cần dùng các biện pháp hóa lý kết hợp để xử lý. Phương pháp xác định: Phương pháp so màu Nguyên tắc của phương pháp: Đo độ hấp thụ quang của dung dịch tại bước sóng 456,8nm, dựa vào đường chuẩn hấp thụ quang của dung dịch Pt-Co để suy ra độ màu của nước thải. Cách tiến hành: Lập đường chuẩn độ hấp thụ quang của dung dịch Pt-Co. Đo độ hấp thụ quang của nước thải ở bước sóng 456,8nm, dựa vào đường chuẩn hấp thụ quang để suy ra độ màu Pt-Co. Xử lý số liệu: Độ màu Pt-Co được suy trực tiếp dựa vào kết quả đo độ hấp thụ quang của dung dịch cần phân tích và đồ thị đường chuẩn. 3.2 Các thí nghiệm xử lý nước thải Để thuận lợi cho quá trình thí nghiệm, em chỉ khảo sát hiệu xử lý nước thải theo hiệu quả khử COD và khảo sát thêm hiệu quả khử độ màu đối với quá trình keo tụ. Các thông số khác được coi như có hiệu quả xử lý tương tụ do giá trị ô nhiễm của chúng không lớn. 3.2.1 Thí nghiệm đông keo tụ xử lý nước thải hàng ngày Mục đích của thí nghiệm: xem xét khả năng khử tạp chất lơ lửng và độ màu của nước thải hàng ngày bằng phương pháp đông keo tụ với chất keo tụ là phèn nhôm và chất điều chỉnh pH là sữa vôi; tìm ra nồng độ chất keo tụ tối ưu cho quá trình; xem xét ảnh hưởng của chất trợ keo tới quá trình. Dụng cụ và hóa chất sử dụng: Phèn nhôm 1% Sữa vôi Ca(OH)2 1% Chất trợ keo PAA 0,02% Cốc thủy tinh 250ml Pipet 1ml, 2ml, 5ml Máy khuấy từ có điều chỉnh tốc độ khuấy a) Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ tới hiệu quả xử lý Mục đích thí nghiệm: xác định ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ tới hiệu quả xử lý, từ đó xác định hàm lượng chất keo tụ tối ưu. Trong quá trình đông keo tụ hóa học, chất keo tụ đóng vai trò quyết định tới hiệu quả xử lý. Trong một khoảng giới hạn nhất định, khi hàm lượng chất keo tụ sử dụng tăng lên thì hiệu quả keo tụ cũng tăng lên. Nhưng sự tăng hiệu quả keo tụ không tuyến tính, tỷ lệ thuận với lượng chất keo tụ sử dụng. Ban đầu, khi hàm lượng chất keo tụ tăng thì hiệu quả keo tụ tăng rất nhanh. Nhưng đến một giới hạn nào đó, khi tăng hàm lượng chất keo tụ thì hiệu quả xử lý tăng lên không đáng kể và dần đạt trạng thái bão hòa. Nếu hàm lượng chất keo tụ tiếp tục tăng nữa thì hiệu quả xử lý không thay đổi, hơn nữa lại làm tăng chi phí hóa chất sử dụng. Do đó, cần xác định hàm lượng chất keo tụ tối ưu cho quá trình. Để xác định hàm lượng chất keo tụ tối ưu, ta tiến hành keo tụ với lượng chất keo tụ sử dụng thay đổi tương đối rộng để tìm ra giới hạn bão hòa của quá trình. Khi đã có giới hạn bão hòa của quá trình, ta tiến hành thí nghiệm với khoảng keo tụ hẹp hơn xung quanh giới hạn bão hòa tìm được đến khi tìm được giá trị tối ưu cho quá trình. Do quá trình keo tụ có tác dụng xử lý độ màu và tạp chất lơ lửng trong nước thải là chủ yếu nên quá trình phân tích đánh giá hiệu quả của thí nghiệm dựa trên hiệu quả khử độ màu và tạp chất lơ lửng là chủ yếu. Hiệu quả khử COD cũng được xem xét trong một số trường hợp nhất định. Các thông số khác, tạm thời không được đánh giá. Đối với nước thải có giá trị thấp, do nước thải có pH = 6,5 – 7, nằm trong khoảng pH tối ưu cho quá trình đông keo tụ bằng phèn nhôm, nên không sử dụng sữa vôi để điều chỉnh pH của nước thải. Tiến trình thí nghiệm: Lấy vào các cốc 250ml chính xác 200ml nước thải (dùng ống đong 250ml hoặc ống đong 500ml). Cho con khuấy từ vào cốc. Đặt cốc lên máy khuấy từ. Tiến hành khuấy nhanh với tốc độ 300 vg/p. Cho nhanh vào trong cốc lượng chất keo tụ thay đổi sao cho hàm lượng chất keo tụ nằm trong khoảng 50mg/l – 500 mg/l. Tiếp tục khuấy nhanh trong thời gian 90 giây. (Đối với nước thải hàng ngày có giá trị ô nhiễm cao, trước khi cho phèn cần bổ sung 4ml sữa vôi để đưa pH của nước thải về khoảng tối ưu) Sau thời gian khuấy nhanh, giảm tốc độ khuấy xuống khoảng 40 vg/p, thời gian khuấy là 5 phút. Sau 5 phút khuấy chậm, ngừng khuấy và để lắng tự nhiên trong thời gian 2 giờ. Sau thời gian lắng, phân tích các chỉ số: độ màu, COD của nước thải và ghi giá trị vào bảng. Kết quả thí nghiệm với nước thải có giá trị thấp: STT 1 2 3 4 5 6 Nước thải, ml 200 200 200 200 200 200 Phèn nhôm 1%, ml 0 1 2 4 8 10 Hàm lượng phèn, mg/l 0 50 100 200 400 500 COD, mg/l 200 148 90 80 78 71 ηCOD, % 0 26 55 60 61 65 Độ màu Pt-Co 350 215 77 60 47 44 ηĐộ màu, % 0 38,5 78 83 86,5 87 Hình 4.1: Hiệu quả xử lý COD và độ màu của nước thải giá trị thấp khi nồng độ chất keo tụ thay đổi Dựa vào hình 4.1, có thể thấy trong khoảng chất keo tụ thay đổi từ 0 – 100mg/l thì hiệu quả xử lý tăng rất nhanh, từ 0% - 80% đối với độ màu và từ 0% - 55% đối với giá trị COD. Khi lượng chất keo tụ >100mg/l, quá trình keo tụ bắt đầu tiến tới trạng thái bão hòa, mặc dù hàm lượng chất keo tụ tăng từ 100 – 500mg/l nhưng hiệu quả xử lý chỉ tăng từ 80% - 87% đối với độ màu và từ 55% - 65% đối với giá trị COD. Khi hàm lượng chất keo tụ khoảng 200mg/l thì hiệu quả xử lý đạt khoảng 60% đối với giá trị COD và khoảng 83% đối với độ màu, nước thải sau xử lý đã đạt tiêu chuẩn thải loại B theo tiêu chuẩn TCVN5945:2005. Hiệu quả xử lý COD cũng tương đối cao so với hiệu quả xử lý độ màu của nước thải. Điều này chứng tỏ, hợp chất mang màu trong nước thải đóng góp một phần không nhỏ vào giá trị COD. Các hợp chất này tồn tại ở dạng keo hoặc dạng hòa tan nhưng có khả năng kết dính hay hấp phụ lên các bông keo và được tách ra khỏi nước thải nhờ quá trình lắng. Kết quả thí nghiệm với nước thải có nồng độ cao: STT 1 2 3 4 5 6 Nước thải, ml 200 200 200 200 200 200 Phèn nhôm 1%, ml 0 1 2 4 8 10 Hàm lượng phèn, mg/l 0 50 100 200 400 500 COD, mg/l 380 348 320 315 308 310 ηCOD, % 0 8.4 15,7 17 19 18,4 Độ màu Pt-Co 350 200 77 40 37 32 ηĐộ màu, % 0 42 78 88,5 89,5 91 Hình 4.2: Hiệu quả xử lý COD và độ màu của nước thải giá trị cao khi nồng độ chất keo tụ thay đổi Dựa vào hình 4.2, ta có thể thấy hiệu quả của việc xử lý độ màu trong nước thải vẫn rất tốt. Trong khoảng chất keo tụ thay đổi từ 0 – 100mg/l thì hiệu quả xử lý độ màu tăng từ 0% - 80%. Khi tiếp tục tăng lượng chất keo tụ tới 200mg/l, hiệu quả xử lý độ màu có tăng nhưng không nhiều, hiệu suất xử lý đạt 88%. Khi hàm lượng chất keo tụ >200mg/l thì hiệu quả xử lý độ màu gần như tăng không đáng kể, quá trình đạt trạng thái bão hòa. So với hiệu quả xử lý COD của nước thải có giá trị thấp, hiệu quả xử lý COD của nước thải có giá trị cao thấp hơn cả về lượng và tỷ trọng. Tại cùng hàm lượng chất keo tụ là 200mg/l, quá trình đông keo tụ có thể làm giảm giá trị COD trong nước thải có giá trị thấp tới 120mg/l, trong khi đó với nước thải có giá trị cao thì con số này dừng lại ở khoảng 65mg/l. Như vậy, có thể nhận thấy: trong nước thải có giá trị ô nhiễm cao, thành phần gây nên độ màu của nước thải chiếm tỷ trọng nhỏ hơn, lượng các chất này cũng ít hơn. Do đó, sau quá trình keo tụ, phần COD được xử lý của nước thải là không nhiều. Nhận xét: Đối với nước thải có giá trị thấp, hiệu quả keo tụ đạt rất tốt đối với cả sự khử độ màu, tạp chất lơ lửng và khử COD: hiệu quả khử độ màu đạt > 80% và hiệu quả khử COD đạt > 50% với hàm lượng phèn >100mg/l. Để có thể thải trực tiếp nước thải có giá trị thấp sau quá trình đông keo tụ vào nguồn tiếp nhận, ta lựa chọn hàm lượng chất keo tụ nằm trong khoảng 150 – 200mg/l, có thể sử dụng thêm sữa vôi với nồng độ 40 – 50 mg/l để tăng hiệu quả xử lý và điều chỉnh pH. Đối với nước thải có giá trị cao, hiệu quả khử độ màu và tạp chất lơ lửng rất tốt (đạt >80%) nhưng hiệu quả khử COD lại kém (100mg/l. Có thể suy đoán: hợp chất gây ra thành phần COD chủ yếu của nước thải tồn tại ở dạng hợp chất hòa tan bền, không có khả năng hấp phụ lên các hạt keo trong quá trình keo tụ. Nguyên nhân có thể do: trong quá trình tráng phim, lượng thuốc hãm bạc trên phim bị đẩy ra ngoài nhiều hơn, làm tăng thành phần muối thiosulfat và một số hợp chất khác trong nước thải. Các hợp chất này không tạo thành màu của nước thải nhưng lại đóng góp rất nhiều vào thành phần COD. Do đó, mặc dù hiệu quả khử độ màu và các tạp chất lơ lửng vẫn cao (tương đương với nước thải có giá trị thấp) nhưng hiệu quả khử COD lại không đáng kể, giá trị COD của nước thải sau đông keo tụ vẫn còn rất cao, cần tiếp tục xử lý ở các công đoạn tiếp theo. Nồng độ chất keo tụ tối ưu để xử lý nước thải nằm trong khoảng 150 – 200mg/l đối với nước thải có giá trị thấp và nằm trong khoảng 100 – 150mg/l đối với nước thải có giá trị cao. b) Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chất trợ keo tụ tới hiệu quả xử lý Mục đích thí nghiệm: xác định ảnh hưởng của chất trợ keo tụ tới hiệu quả quá trình đông keo tụ, từ đó tìm ra liều lượng chất trợ keo tụ. Chất trợ keo, tuy không đóng vai trò quyết định tới hiệu quả quá trình đông keo tụ nhưng nó cũng có vai trò rất lớn. Việc sử dụng chất trợ keo có thể giúp giảm lượng chất keo tụ sử dụng, tăng tốc độ tạo bông keo và do đó tăng tốc độ lắng của bông keo, giảm thời gian lắng cần thiết. Khi tốc độ lắng của các bông keo lớn, thời gian lắng giảm thì bể lắng thiết kế cũng có thể tích nhỏ hơn, chi phí xây dựng cũng giảm bớt. Cách xác định hàm lượng chất trợ keo cần thiết cũng tương tụ như cách xác định hàm lượng chất keo tụ cần thiết. Tuy nhiên, trong quá trình thí nghiệm, lượng chất keo tụ phải nhỏ hơn hàm lượng chất keo tụ tối ưu để có thể quan sát cũng như đánh giá ảnh hưởng của chất trợ keo tới quá trình. Do chất trợ keo tác dụng chủ yếu làm tăng kích thước bông keo, giảm thời gian lắng nên việc đánh giá ảnh hưởng của chất trợ keo chủ yếu dựa vào việc quan sát quá trình hình thành và phát triển của bông keo, quá trình lắng sau khuấy chậm, sau đó mới xem xét tới hiệu quả khử độ màu và tạp chất lơ lửng. Hiệu quả khử COD của nước thải không ảnh hưởng nhiều bởi việc sử dụng hay không chất trợ keo, vì vậy, hiệu quả khử COD trong trường hợp này không phải là yếu tố quan trọng. Tiến trình thí nghiệm: Lấy vào các cốc 250ml chính xác 200ml nước thải (dùng ống đong 250ml hoặc ống đong 500ml). Cho con khuấy từ vào cốc. Đặt cốc lên máy khuấy từ. Tiến hành khuấy nhanh với tốc độ 300 vg/p. Cho nhanh vào trong cốc 2ml phèn nhôm 1%. Tiếp tục khuấy nhanh trong thời gian 90 giây. (Đối với nước thải hàng ngày có giá trị ô nhiễm cao, trước khi cho phèn cần bổ sung 4ml sữa vôi để đưa pH của nước thải về khoảng tối ưu). Trong thời gian khuấy nhanh, tiến hành bổ xung thêm chất trợ keo tụ sao cho hàm lượng chất trợ keo tụ nằm trong khoảng 0 – 1,25 mg/l. Sau thời gian khuấy nhanh, giảm tốc độ khuấy xuống khoảng 40 vg/p, thời gian khuấy là 5 phút. Sau 5 phút khuấy chậm, ngừng khuấy và để lắng tự nhiên trong thời gian 2 giờ. Sau thời gian lắng, phân tích các chỉ số: độ màu, COD của nước thải và ghi giá trị vào bảng. Đối với các cốc cho chất trợ keo tụ thì hàm lượng chất keo tụ sử dụng là 75mg/l ứng với thể tích phèn cho vào là 1,5ml. Như vậy, có thể nhận thấy sự khác biệt của các cốc có cho chất trợ keo tụ với cốc không cho chất trợ keo: vì với lượng chất keo tụ nhỏ hơn nhưng quá trình keo tụ vẫn đạt được hiệu quả xử lý như với hàm lượng chất keo tụ tối ưu thì chứng tỏ chất trợ keo đã có ảnh hưởng tốt đến quá trình đông keo tụ. Nếu việc cho thêm chất trợ keo tụ không làm thay đổi hiệu quả xử lý thì chứng tỏ chất trợ keo tụ không có ảnh hưởng tốt đến quá trình đông keo tụ. Khảo sát ảnh hưởng của chất trợ keo tụ đựợc thực hiện đồng thời với nước thải có độ ô nhiễm thấp và nước thải có độ ô nhiễm cao. Nếu chất trợ keo tụ không có tác dụng tốt với một trong hai loại nuớc thải này