Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- i -
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU vi
MỞ ĐẦU vi
CHƢƠNG 1. TỔ NG QUAN 3
1.1. NGUYÊN NHÂN GÂY Ô NHIỄ M NGUỒ N NƢỚ C 3
1.2. NGUỒN GỐC PHÁT SINH CÁC CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI 3
1.2.1. Ngnh công nghiệp sản xuất than cc 4
1.2.2. Sử dụng các hoá chất bảo vệ thực vật 4
1.2.3. Sự phát triển của công nghiệp hiện đại 5
1.2.4. Hóa chất dệt nhuộm 5
1.3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHENOL. 6
1.3.1. Cấu tạo v tính chất của phenol 6
1.3.2. Mộ t số ƣ́ ng dụ ng củ a Phenol 6
1.3.3. Độc tính của phenol 7
1.3.4. Phản ứng tạo phức mu nâu đ antipyrin 8
1.4. MỘT VÀI THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 9
1.4.1. Trị s pH 9
1.4.2. Hm lƣợng oxi hòa tan DO (Disssolved Oxygen) 9
1.4.3. Nhu cầu oxi hóa hóa học COD (Chemical Oxygen Demand) 10
1.4.4. Tổng chất rắn lơ lửng TSS (Total Suspended Solid) 10
1.5. QUY CHUẨN QUỐC GIA VỀ NƢỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 10
1.6. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TIÊN TIẾN XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI
TRONG MÔI TRƢỜNG. 11
1.6.1. Phƣơng pháp xử lý sinh họ c kỹ thuậ t sƣ̉ dụ ng bùn hoạt tính 11
1.6.2. Công nghệ khử trùng bằng bức xạ tử ngoại. 19
1.6.3. Phƣơng pháp Fenton 19
1.6.4. Phƣơng pháp ozon hoá 20

2.4.1. Xác định chỉ s COD 34
2.4.2. Xác định hm lƣợng TSS 35
2.4.3. Xác định chỉ s DO v pH 36
2.5. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ VỊ TRÍ LẤY MẪU 36
2.5.1. Đi tƣợng nghiên cứu 36
2.5.2. Vị trí lấy mẫu 38
2.5.3. Lấy mẫu v bảo quản mẫu 39
2.6. XỬ LÝ NƢỚC Ô NHIỄM PHENOL BẰNG BÙN HOẠT TÍNH – HIẾU KHÍ 39
2.6.1. Chuẩn bị 39
2.6.2. Cách tiến hnh 40
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40
3.1. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHENOL PHƢƠNG
PHÁP 5530D 40
3.1.1. Khảo sát các điều kiện ti ƣu cho phản ứng tạo phƣ́ c mà u antipyrin 41
3.1.2. Đo phổ hấp thụ electron của phƣ́ c mà u nâu đỏ antipyrin 45
3.1.3 . Xác định khoả ng tuyế n tí nh 46
3.1.4. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định phenol 46
3.1.5. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định phenol 47
3.1.6. Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng, giới hạn báo cáo 48
3.1.7. Xác định hiệu suất thu hồi 48
3.1.8. Xác định độ lặp lại 49
3.2. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG PHENOL PHƢƠNG
PHÁP 5530C 50
3.2.1. Kết quả đo phổ hấp thụ electron của phƣ́ c mà u nâu đỏ antipyrin 50
3.2.2. Xác định khoả ng tuyế n tí nh 50
3.2.3. Xây dựng đƣờng chuẩn xác định phenol 51
3.2.4. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định 52
3.2.5. Xác định giới hạn phát hiện, giới hạn định lƣợng, giới hạn báo cáo 52
3.2.6. Xác định hiệu suất thu hồi 53
3.2.7. Xác định độ lặp lại 53

Bảng 3.1. Ảnh hƣởng của pH đến phản ứng tạo phức mu antipyrin 41
Bảng 3.2. Nồng độ 4-Aminoantipyrine khác nhau vớ i phenol v A khảo sát 42
Bảng 3.3. Nồng độ 4-Aminoantipyrine khác nhau, không có phenol v abs khảo sát 42
Bảng 3.4. Nồng độ của K
3
Fe(CN)
6
khác nhau v abs khảo sát 43
Bảng 3.5. Khoảng thời gian khác nhau v abs khảo sát 44
Bảng 3.6. Độ hấp thụ quang v nồng độ ở các thời điểm khác nhau 46
Bảng 3.7. Tóm tắt các hệ s từ phƣơng trình Abs = a* C + b thể hiện sự tƣơng
quan giữa độ hấp thụ quang v nồng độ phenol 46
Bảng 3.8. Nồng độ phenol khác nhau v abs để xây dựng đƣờng chuẩn 46
Bảng 3.9. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định phenol 47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- iv -
Bảng 3.10. Kết quả thực nghiệm v giá trị tính toán đƣợc 48
Bảng 3.11. Kế t quả củ a cá c đợ t thí nghiêm xá c đị nh hiệ u suấ t thu hồ i 48
Bảng 3.12. Xác định độ lặp lại ở khoảng nồng độ thấp: Blank + 0,1 mg phenol/l 49
Bảng 3.13. Xác định độ lặp lại ở khoảng nồng độ thấp: Blank + 0,5 mg phenol/l 49
Bảng 3.14. Xác định độ lặp lại ở khoảng nồng độ thấ p: Blank + 1,2 mg phenol/l 49
Bảng 3.15. Độ hấp thụ quang v nồng độ ở các thời điểm khác nhau 50
Bảng 3.16. Tóm tắt các hệ s từ phƣơng trình Abs = a* C + b thể hiện sự
tƣơng quan giữa độ hấp thụ quang v nồng độ phenol 51
Bảng 3.17. Nồng độ phenol khác nhau v abs để xây dựng đƣờng chuẩn 51
Bảng 3.18. Đánh giá độ tin cậy của đƣờng chuẩn xác định phenol 52
Bảng 3.19. Kết quả thực nghiệm v giá trị tính toán đƣợc. 53
Bảng 3.20. Kế t quả củ a cá c đợ t thí nghiêm xá c đị nh hiệ u suấ t thu hồ i 53
Bảng 3.21. Xác định độ lặp lại ở khoảng nồng độ thấp: Blank + 0,02 mg phenol/l 53

Hình 2.1. Mộ t số hì nh ả nh ô nhiễ m nƣớ c ở Suố i Cố c trong chƣơng thời sự VTV1 37
Hình 2.2. Bản đồ Suố i Cố c p. Cam Giá – Tp. Thái Nguyên 38
Hình 2.3. Sơ đồ vị trí lấy mẫu nƣớc ở Suố i Cố c 38
Hình 2.4. Hình ảnh bùn hoạt tính 40
Hình 3.2. Ảnh hƣởng nồ ng độ củ a 4-Aminoantipynrine đế n tạ o phƣ́ c antipyrin 43
Hình 3.5. Phổ hấp thụ electron của phức mu antipyrin đƣợc quét từ
400

700 nm ở ba giá trị nồng độ khác nhau 45
Hình 3.6. Đƣờng chuẩn xác định hm lƣợng phenol 47
Hình 3.7. Phổ hấp thụ electron của phức mu antipyrin đƣợc quét từ
400

700 nm ở ba giá trị nồng độ khác nhau 50
Hình 3.8. Đƣờng chuẩn xác định hm lƣợng phenol 52
Hình 4.1. Một s hình ảnh ô nhiễm Sui Cc 70
Hình 4.2. Một s hình ảnh của chƣơng trì nh thờ i sƣ̣ ngà y 14/07/2011 71
Hình 4.3. Một s hình ảnh dụng cụ v thiết bị 1 72
Hình 4.4. Một s hình ảnh dụng cụ v thiết bị 2 73
Hình 4.5. Một s hình ảnh hóa chất 73
Hình 4.6. Một s hình ảnh lấy mẫu 1 74
Hình 4.7. Một s hình ảnh lấy mẫu 2 75
Hình 4.8. Một s hình ảnh bảo quản mẫu 75
Hình 4.9. Một s hình ảnh phổ hập thụ electron 76

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- vi -
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm nƣớc đang l mi quan tâm lớn của ton cầu. Trong hôi nghị
thƣợng đỉnh thế giới về phát triển bền vững (Johan nesbugr, 2002) nƣớc đƣợc xếp l

3
nƣớc thải/ngy
từ các KCN không qua xử lý đƣợc xả ra các nguồn tiếp nhận đã gây ra ô nhiễm môi
trƣờng. Có đến 57% s KCN đang hoạt động chƣa có hệ thng xử lý nƣớc thải tập
trung. Ô nhiễm môi trƣờng từ các KCN gây tác động xấu tới môi trƣờng sinh thái tự
nhiên. Nhất l nƣớc thải không qua xử lý từ các KCN xả thải vo môi trƣờng gây ra
những thiệt hại không nh tới hoạt động sản xuất nông nghiệp v nuôi trồng thủy sản

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 2 -
tại các khu vực lân cận. Ngoi ra, ô nhiễm môi trƣờng từ các KCN lm gia tăng gánh
nặng bệnh tật, gia tăng tỷ lệ ngƣời mắc bệnh…[2].
Thành ph Thái Nguyên là một trong những trung tâm công nghiệp lớn ở Việt
Nam. Nơi đây, tập trung nhiều nhà máy, xí nghiệp nhƣ: Nhà máy gang thép Thái
Nguyên, Nhà máy Giấy Hong Văn Thụ, Nhà máy điện Cao Ngạn… Lƣợng nƣớc thải
từ các nhà máy, xí nghiệp đổ ra môi trƣờng hàng ngày khá lớn. Nh máy Cc Hóa, nhà
máy gang thép, nh máy Tấm Lợp Amiăng Xi Măng Thái Nguyên v KCN Gang Thép
– phƣờng Cam Giá thnh ph Thái Nguyên – Thái Nguyên hàng ngày xả một lƣợng
lớn nƣớc thải vào Sui Cc gây ô nhiễm cho nguồn tiếp nhận và nguồn nƣớc Sông
Cầu. Ảnh hƣởng đến con ngƣời và hệ sinh thái tự nhiên của khu vực đó.
Xuất phát từ tình hình ô nhiễm môi trƣờng nói chung v tình hình ô nhiễm
nguồn nƣớc tại cá c khu công nghiệ p nó i riêng, ý thức đƣợc tầm quan trọng việc xử lý ô
nhiễm nguồn nƣớc, chúng tôi chọn đề ti “Nghiên cứu phân tích và xử lý phenol
trong nướ c Suố i Cc – phườ ng Cam Giá, thành ph Thái Nguyên”. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Phenol có trong thà nh phầ n thuố c diệ t cỏ, thuố c diệ t nấ m mố c. Do đó , trong quá
trình lƣu trữ, bảo quản v sử dụng sẽ có tình trạng thất thoát ra ngoi môi trƣờng. Trong
sản xuất nông nghiệp quá trình sử dụng thuc diệt c, trừ sâu; các chai lọ, lƣợng thuc tồn
dƣ v nƣớc rửa dụng cụ chƣa đƣợc thu gom v xử lý.
Ngoi ra, phenol cò n đƣợ c sƣ̉ dụ ng là m chấ t sá t trù ng , gây tê (Chloraseptic
spray), lm bong tróc lớp tế bo chết (trong chiế n tranh thế giớ i II ), tẩ y uế (hỗ n hợ p
phenol và chloroform là mộ t hỗ n hợ p thƣờ ng dù ng để tẩ y uế DNA trong ngà nh sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 4 -
học phân tử ) v lƣợng dƣ phenol trong quá trình sử dụng sẽ phát tán vo môi trƣờ ng
gây ra tì nh trạ ng ô nhiễ m [14].
1.2.1. Ngnh công nghiệp sản xuất than cc
Nƣớ c thả i củ a nh máy sản xuất than cc có chƣa nhiề u hợ p chấ t hƣ̃ u cơ khó
phân hủ y, đặ c biệ t là phenol. Hm lƣợng phenol trong nƣớ c dập cc, nƣớc thải của các
nh máy Cc thƣờng rấ t cao.
Nƣớc thải có chứa phenol của nh máy Cc đƣợc phát sinh chủ yếu từ các
nguồn sau: Nƣớc amoniac (NH
3
) tuần hon dƣ tại phân xƣởng cc; Nƣớc lm lạnh
cui, nƣớc phân ly benzen tạp tại phân xƣởng hoá; Nƣớc rửa, nƣớc phân ly dầu cc
trong phân xƣởng hoá; Nƣớc từ tháp chƣng NH
3
ở công đoạn sunphat mol hoá tại phân
xƣởng hoá; Nƣớc thải ở công đoạn chƣng dầu cc; Nƣớc thải từ hơi nƣớc tạp có trong
đƣờng ng dẫn khí thanol [4].
Trong quá trì nh sả n xuấ t than cố c , than đá đƣợc chƣng cất trong lò cc không
có không khí ở khoảng 1000
0
C. Ở nhiệt độ ny, các chất hữu cơ có trong than mỡ sẽ bị

triển mạnh của công nghiệp bao giờ cũng kèm theo hệ quả tiêu cực đi với môi trƣờng.
Không chỉ những chất thải từ các ngnh công nghiệp l nguồn gây ô nhiễm m kể cả
những sản phẩm của một s ngnh công nghiệp nhƣ: các chất kháng sinh trong công
nghiệp dƣợc phẩm, các chất tẩy rửa tổng hợp, các hợp chất có nhân thơm, các chất
mu sử dụng trong công nghiệp dệt nhuộm đều l các hợp chất hữu cơ độc hại, bền
vững v nguy hại đi với sức khoẻ con ngƣời.
1.2.4. Hóa chất dệt nhuộm
Sự phát triển mạnh mẽ của ngnh dệt may tại Việt Nam đã đóng góp rất lớn cho xã
hội. Đi cùng với nó l chất lƣợng vải, mu sắc, kiểu dáng rất đa dạng. Tuy nhiên, dƣới góc
độ môi trƣờng thì đây lại l nguyên nhân dẫn đến sự ô nhiễm với mức độ ngy cng trầm
trọng hơn v cng khó khăn hơn trong nghiên cứu công nghệ xử lý nƣớc thải dệt nhuộm.
Hng năm, ngnh công nghiệp dệt may sử dụng hng nghìn tấn thuc nhuộm.
Hiệu suất sử dụng của các loại thuc nhuộm vo khoảng 70-80%. Nhƣ vậy, một phần
các loại hoá chất, thuc nhuộm sử dụng sẽ thải ra môi trƣờng. Theo s liệu thng kê
ngnh dệt may thải ra môi trƣờng khoảng 24-30 triệu m
3
nƣớc thải/năm. Trong đó chỉ
khoảng 10% tổng lƣợng nƣớc thải đƣợc xử lý, còn lại đều thải ra môi trƣờng tiếp nhận
(cng thoát hoặc mƣơng tiêu thoát của thnh ph) [7].
Ở một s nƣớc, tiêu chuẩn cho phép đi với các thông s ô nhiễm của công
nghiệp dệt nhuộm đã ngy cng giảm xung, điều đó cho thấy sự tiến bộ trong công
nghệ sản xuất của các nƣớc để có thể đáp ứng đƣợc yêu cầu đó. Các cơ sở sản xuất
buộc phải thay đổi quy trình công nghệ, thay đổi những hoá chất sử dụng, hệ thng xử
lý cho phù hợp. Ví dụ, các thông s tiêu chuẩn đi với nƣớc thải dệt ở Đức hiện nay đã
giảm xung đi với COD chỉ còn l 160 mg/l (vì đây l loại chất hữu cơ khó phân huỷ
nên ở nƣớc Đức có quy định riêng. Đi với Việt Nam mặc dù COD cho phép xả thải l
150mg/l đi với nƣớc thải công nghiệp (QCVN 40/BTNMT loại B) nhƣng l quy định
chung cho tất cả các loại nƣớc thải sản xuất, không phân biệt các ngnh khác nhau.
Tiêu chuẩn ngy cng cao cũng đồng nghĩa với việc cần các phƣơng pháp công nghệ
xử lý tiên tiến hơn, hiệu quả hơn.

H
5
OH ( M = 94 đvc) [18,19].
OH OH
Hay
CÊu t¹o ph©n tö phenol

Hình 1.1. Công thức cấu tạo và mô hình phân tử phenol
Tên hoá học (theo IUPAC) : Benzenol.
Tên thƣờng dùng: Phenol.
Phenol l một chất rắn ở điều kiện thƣờng, nóng chảy ở 43
0
C v sôi ở 182
0
C.
Để lâu trong không khí, phenol tự chảy rữa (vì hút ẩm tạo thnh hiđrat, nóng chảy ở
18
0
C) và nhum mu hồng (vì bị oxi hoá một phần bởi oxi không khí). Tuy có khả
năng tạo liên kết hiđro với nƣớc nhƣng phenol ít tan trong nƣớc lạnh (9,5g/100g nƣớc
ở 25
0
C) vì phân tử có gc thơm – C
6
H
5
. Khi đun nóng, độ tan tăng lên v ở trên 70
0
C
phenol tan vô hạn trong nƣớc [26,27].

OH…) [26,27].
Phenol có thể dù ng trƣc tiế p là m chấ t sá t trù ng , tẩ y uế …(nhƣ phenol đƣợ c cho
vo hồ tinh bột lm keo dán giấy để bảo quản hồ tinh bột lâu hng , nhờ tí nh sá t trù ng
của phenol) [26,27].
1.3.3. Độc tính của phenol
Phenol có thể thâm nhập vo cơ thể con ngƣời qua việc hô hấp v tiếp xúc da,
mắt, mng nhầy. Phenol đƣợc xem l chất cực độc với con ngƣời nếu đi vo cơ thể
ngƣời qua đƣờng miệng với hm lƣợng lớn. Khi ăn phải những chất có hm lƣợng
phenol cao sẽ dẫn đến tử vong. Triệu chứng nhƣ co giật, hôn mê dẫn tới ri loạn hô hấp,
không còn khả năng kiểm soát, máu trong cơ thể thay đổi dẫn đến hiện tƣợng tụt huyết
áp. Phenol còn lm ảnh hƣởng tới gan, thận v cả tim của bị ngƣời nhiễm độc [12,27].
Những ảnh hƣởng lâu di của phenol: nhiều thí nghiệm đã chỉ ra sự liên quan
về đau bắp thịt, sƣng gan của con ngƣời khi tiếp xúc với phenol lâu ngy. Phenol còn
gây bng cho da, lm ri loạn nhịp tim [12,27].
Hiện nay, chƣa có nghiên cứu no về sự ảnh hƣởng của phenol ở nồng độ thấp
đi với sự phát triển của cơ thể, tuy nhiên nhiều nh khoa học cho rằng tiếp xúc thƣờng
xuyên với phenol có thể dẫn đến sự phát triển chậm trễ, gây ra sự biến đổi dị thƣờng ở
thế hệ sau, tăng tỉ lệ đẻ non ở ngƣời mang thai [12,27].
Khả năng gây ung thƣ của phenol: hiện nay, chƣa có một nghiên cứu cụ thể no
chỉ ra rằng phenol có khả năng gây ra ung thƣ ở ngƣời. Tuy nhiên, kết quả nghiên cứu
khi cho động vật ăn thƣờng xuyên thức ăn có chứa phenol ở hm lƣợng cho phép chỉ ra
rằng: Ở động vật đó xuất hiện các khi u hoặc các chất gây bệnh ung thƣ da. EPA
(Environmental Protection Agency) đã xếp phenol vo nhóm D, nhóm có khả năng gây
bệnh ung thƣ ở ngƣời [12,27].
Khi ăn, uố ng phả i mộ t lƣợ ng phenol có thể gây kí ch ƣ́ ng , bng phía bên trong
cơ thể và gây tƣ̉ vong ở hm lƣợng cao. Tình trạng kích ứng v ảnh hƣởng cũng xảy ra
tƣơng tƣ̣ đố i vớ i cá c loà i độ ng vậ t khi tiế p xú c vớ i phenol [12,27].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 8 -

N
N
Me
Ph
O
Me
NH
2
(1)
OH
Me
K
3
Fe(CN)
6
O
Me
N
N
O
N
Me
Me
Ph
(3a)

O
R
N
N

2
NH
Me
Ph
OH
H R
(4)
(5)
(6)
a
b
c
a R=Me
b R=Et
a R=Me
b R=Et
a R=Me
b R=He
[59]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 9 -
VI
VII
(3a)
(5)
(4a)
(4a)
(3a) (6)
N

H H
Cyclization
O
Me
O
Me
N
H
N
O
Me
CH
2
N
Ph
EtO
O
R
N
N
O
CH
2
N
Me
Ph
H
+
R
Me

C)
0
5
10
15
20
25
30
Nƣớc ngọt (mg/l)
14,6
12,8
11,3
10,2
9,2
8,4
7,6
Nƣớc biển (mg/l)
11,3
10,0
9,0
8,1
7,1
6,7
6,1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 10 -
1.4.3. Nhu cầu oxi hóa hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)
Chỉ s COD l lƣợng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa hóa học các chất hữu
cơ thnh CO

Bảng 1.2. Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp
TT
Thông s
Đơn vị
Giá trị C
A
B
1
Nhiệt độ
oC
40
40
2
Màu
Pt/Co
50
150
3
pH
-
6

9
5,5

9
4
BOD5 (20oC)
mg/l
30

0,1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 11 -
11
Crom (VI)
mg/l
0,05
0,1
12
Crom (III)
mg/l
0,2
1
13
Đồng
mg/l
2
2
14
Kẽm
mg/l
3
3
15
Niken
mg/l
0,2
0,5
16

Florua
mg/l
5
10
23
Amoni (tính theo N)
mg/l
5
10
24
Tổng nitơ
mg/l
20
40
25
Tổng pht pho (tính theo P )
mg/l
4
6
26
Clorua (không áp dụng khi xả vo
nguồn nƣớc mặn, nƣớc lợ)
mg/l
500
1000
27
Clo dƣ
mg/l
1
2

Trong đó: C l giá trị của thông s ô nhiễm trong nƣớc thải công nghiệp.
Cột A Bảng 1 quy định giá trị C của các thông s ô nhiễm trong nƣớc thải
công nghiệp khi xả vo nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt;
Cột B Bảng 1 quy định giá trị C của các thông s ô nhiễm trong nƣớc thải
công nghiệp khi xả vo nguồn nƣớc không dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt [10];
Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nƣớc thải đƣợc xác định tại khu vực
tiếp nhận nƣớc thải.
1.6. MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP TIÊN TIẾN XỬ LÝ CHẤT HỮU CƠ ĐỘC HẠI
TRONG MÔI TRƢỜNG.
1.6.1. Phƣơng pháp xử lý sinh họ c kỹ thuậ t sƣ̉ dụ ng bùn hoạt tính
1. Bùn hoạt tính

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 12 -
Bùn hoạt tính l một tập hợp gồm nhiều vi sinh vật v các hạt có kích thƣớc
khác nhau có khả năng ổn định chất hữu cơ hiếu khí gồm: nấm, vi khuẩn, protoroa,
rotifer, trong đó hm lƣợng vi khuẩn chiếm 95 % sinh khi của bùn. Các hạt có thể l
các vi khuẩn 0,5 - 5 m hoặc l các bông bùn lớn từ 1mm trở lên [4].
Bùn hoạt tính l có nhiệm vụ lm giảm nồng độ chất hữu cơ (C v năng lƣợng) v vô
cơ đến mức thấp nhất có thể. Do vậy m quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính phải sng
trong môi trƣờng cạnh tranh gay gắt. Chỉ có quần thể sinh vật no có khả năng thích nghi tt
mới có thể sng sót. Tuy nhiên loi chiếm ƣu thế trong quần thể vi sinh vật thƣờng thay đổi
do các yếu t ảnh hƣởng không phải lúc no cũng ging nhau. Nhƣng dù l loi no đi
chăng nữa thì cũng phản ảnh đầy đủ đặc điểm của hệ thng bùn hoạt tính đó [4].
2. Các nghiên cứu về bùn hoạt tính
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí - bùn hoạt tính ngy nay
đó trở nên rất phổ biến v quen thuộc. Tổ tiên của phƣơng pháp ny l tiến sĩ Angus
Smith. Vo cui thế kỉ trƣớc, ông đó nghiên cứu việc lm thoáng khí tạo điều kiện oxy
hoá chất hữu cơ lm giảm ô nhiễm trong nƣớc thải. Từ đó, có rất nhiều nghiên cứu về
vấn đề ny. Năm 1910, Black v Phelps thấy rằng có thể lm giảm ô nhiễm nƣớc thải

nhƣng chủ yếu chúng phát triển bằng cách phân đôi. Thời gian cần để phân đôi tế bo
thƣờng gọi l thời gian sinh sản, có thể dao động dƣới 20 phút đến hằng ngy. Các giai
đoạn sinh trƣởng của vi khuẩn:
Giai đoạn tiềm tng hay thích nghi (giai đoạn sinh trƣởng chậm - Lag phase): là giai
đoạn vi khuẩn cần thời gian để thích nghi với môi trƣờng dinh dƣỡng. Ở giai đoạn ny,
nồng độ BOD trong nƣớc thải cao, nồng độ oxy ho tan thấp. Nhóm protozoa có thể sng
trong điều kiện ny l trùng biến hình (amoebae) v trùng roi (flagellates). Trùng tiêm mao
(ciliated protozoa), trùng bánh xe (rotifers), giun tròn sng tự do (free-living nematodes)
cũng xuất hiện ở giai đoạn ny nhƣng s lƣợng ít v khả năng hoạt động không hiệu quả. Vì
vậy, hiệu quả xử lý BOD trong sut pha lag không cao, nƣớc thải bị đục [4].

Hình 1.2. Trùng biến hình (amoebae) Hình 1.3. Trùng roi (flagellate)
Giai đoạn tăng sinh khi theo s mũ (Log phase): Ở pha log vi khuẩn sản xuất
ra nhiều enzym cần thiết để lm giảm BOD v tổng hợp tế bo cần thiết cho quá trình
sinh trƣởng. S lƣợng trùng tiên mao bơi (free-swimming ciliates) tăng nhanh trong
sut pha log v l động vật nguyên sinh đặc trƣng ở pha ny, thời gian sinh trƣởng của
trùng tiên mao bơi khoảng 24 giờ. Sự xuất hiện của lƣợng lớn trùng tiên mao bơi lm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 14 -
tăng hiệu quả xử lý, chất lƣợng nƣớc thải đầu ra đƣợc cải thiện đáng kể: nồng độ BOD,
nồng độ TSS v độ đục giảm [4].
Giai đoạn tăng trƣởng chậm dần (Declining log phase): Đây l giai đoạn quan
trọng nhất đi với sự phát triển của vi sinh vật cũng nhƣ sự hình thành bông bùn.
Trong giai đoạn ny, lƣợng sinh khi rất nhiều v đa dạng, hiệu quả xử lý BOD cao.
S lƣợng trùng tiên mao nhiều, trong đó chiếm ƣu thế l trùng tiên mao bò (crawling
ciliated protozoa) [4].

Hình 1.4. Trùng tiên mao bơi Hình 1.5. Trùng
tiêm mao bò

Chƣa có
Chƣa có
Xuất hiện
Xuất hiện
2
Hình dạng bông bùn
-
-
Hình cầu
Bất thƣờng
3
BOD
Cao
Cao
Trung bình
Thấp
4
DO
Thấp
Thấp
Trung bình
cao
5. Tính chất tạo bông bùn hoạt tính
Bùn hoạt tính gồm các cá thể vi sinh vật không sng độc lập m phát triển theo
từng khi. Khả năng tạo bông l đặc tính quan trọng nhất của bùn hoạt tính. Nhờ đó m
bùn có một tc độ lắng thích hợp. Chỉ có lắng trọng lực l cách hiệu quả v kinh tế nhất
để tách bùn ra khi nƣớc thải sau xử lý. Những vi sinh vật có khả năng kết bông hoặc
chỉ cần có khả năng kết dính vo bông bùn sẽ có lợi cho bản thân hơn rất nhiều so với
những loi sng riêng rẽ:
Chúng đƣợc giữ lại trong bùn hoạt tính trong khi các loi không có khả năng tạo

> 14
Tc độ khử cBOD tăng đáng kể
5
> 12
Bông bùn hình thành nhanh chóng
6
> 8
Chất béo, dầu, mỡ giảm xung
7
> 4
Động vật nguyên sinh hoạt động mạnh mẽ
Theo Waste Water Engineering- Metcalf and Eddy, bảng 8.3 trang 652
Ảnh hƣởng của chất dầu mỡ trong nƣớc thải nhƣ: chất bơ, margarine, dầu thực
vật, dầu ăn. Chất béo v dầu mỡ thƣờng bền vững v khó bị phân hủy. Trong quá trình
xử lý nƣớc thải bằng bùn hoạt tính, các hợp chất ny sẽ bao phủ các bông bùn v can
thiệp vo hoạt động vi khuẩn cũng nhƣ cấu trúc bông bùn [4].
Ảnh hƣởng của kim loại nặng: Nƣớc thải công nghiệp thƣờng chứa nhiều kim
loại nặng độc hại. Hầu hết các kim loại nặng xâm nhập vo bùn hoạt tính ở dạng ho
tan nhƣ oxit kim loại hay dƣới dạng các ion tự do nhƣ Cu
2+
, Pb
2+
,
… Khi các kim loại
ny hấp thụ vo bề mặt của tế bo vi khuẩn, vo trong tế bo vi khuẩn. Kim loại nặng
không chỉ tấn công vi khuẩn m còn tấn công trùng tiêm mao, trùng bánh xe, giun tròn
di chuyển tự do. Việc ny dẫn tới lm giảm hoạt động của các vi sinh vật v chúng bị
rửa trôi nhiều. Kim loại nặng trong nƣớc thải ức chế hoạt động của những vi khuẩn
khử cBOD (cacbon BOD) và BOD. Khi có sự hiện diện của các kim loại nặng độc hại
trong nƣớc, các vi khuẩn chỉ khử một lƣợng nh cBOD quá trình khử BOD bị ngƣng

N
50
Mo
0,43
2
P
10
Zn
0,16
3
Fe
12
Cu
0,15
4
Ca
6,2
Co
0,13
5
K
4,5
Na
0,05
6
Mg
2,0
-
-
Theo Waste Water Engineering- Metcalf and Eddy, bảng 8.5 trang 672

Đi với hệ thng khử BOD, thời gian lƣu bùn (SRT) có thể dao động từ 3 - 5 ngày,
phụ thuộc vo nhiệt độ của nƣớc thải. Ở nhiệt độ 18 - 25ºC, với những hệ thng khử BOD
v giảm quá trình nitrat hoá, thời gian lƣu bùn (SRT) có thể chọn l 3 ngy. Để loại trừ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 18 -
nitrat hóa, một s quá trình bùn hoạt tính có thời gian lƣu bùn (SRT) = 1 ngy, hay nh
hơn. Ở 10ºC, thời gian lƣu bùn (SRT) = 3 - 5 ngy cho quá trình khử BOD [4].
Ảnh hƣởng của pH l rất quan trọng. pH l một yếu t chính trong sự phát triển của
vi sinh vật. pH cao quá hay thấp quá đều ảnh hƣởng xấu tới đời sng vi sinh. Sự hình
thnh bông bùn tt nhất pH nằm trong khoảng 6,5 - 8,5. Khi pH < 6,5 v > 8,5, liên kết
giữa các bông bùn trở nên yếu, bùn nổi lên do các vi khuẩn không liên kết chặt chẽ [4].
Ảnh hƣởng lƣợng bùn tuần hon: mục đích của tuần hon bùn l duy trì đủ
nồng độ bùn hoạt tính trong bể lm thoáng. Lƣu lƣợng tuần hon bùn khoảng 50 -
70% của lƣu lƣợng nƣớc thải trung bình. Nồng độ bùn tuần hon từ bể lắng khoảng
từ 4000 - 12000 mg/l [4].
7. Các phương pháp xử lý sinh học kỹ thuật sử dụng bùn hoạt tính
Các biện pháp sinh học để xử lý nƣớc thải l sử dụng khả năng sng v hoạt động
của vi sinh vật để phân hủy các chất bền hữu cơ trong nƣớc thải. Chúng sử dụng các hợp
chất hữu cơ v một s chất khoáng lm nguồn dinh dƣỡng v tạo năng lƣợng [4].
Phƣơng pháp ny thƣờng đƣợc sử dụng để lm sạch các loại có chứa các chất
hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nh, keo [4].
Xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học gồm các phƣơng pháp sau:
- Phƣơng pháp hiếu khí.
- Phƣơng pháp kỵ khí.
- Phƣơng pháp thiếu khí.
a. Các phương pháp hiếu khí
Kỹ thuật bùn hoạt tính: Đây l kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rãi để xử lý nƣớc thải
đô thị v công nghiệp. Theo cách ny, nƣớc thải đƣợc đƣa ra bộ phận chắn rác, loại rác,
chất rắn đƣợc lắng, bùn đƣợc tiêu hủy v lm khô [4].

212
O
82
N
8
S
7
[4].
Chất khô của bùn hoạt tính chứa 70 - 90% hữu cơ v 10 - 30% vô cơ. Chất nền trong
bùn hoạt tính có thể đến 90% l phần chất rắn của rêu tảo v các phần rắn khác nhau [4].
Ao ổn định nƣớc thải: Phƣơng pháp xử lý sinh học đơn giản nhất l kỹ thuật “ổn
định nƣớc thải”. Đó l một loại ao chứa nƣớc trong nhiều ngy phụ thuộc vo nhiệt độ,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 19 -
oxy đƣợc tạo ra qua hoạt động tự nhiên của tảo trong ao. Cơ chế xử lý trong ao ổn định
chất thải bao gồm cả hai quá trình hiếu khí v kị khí [4].
+ Ao ổn định chất thải hiếu khí.
+ Ao ổn định chất thải kỵ khí.
+ Ao ổn định chất thải tùy nghi.
b. Các phương pháp kỵ khí
Phƣơng pháp xử lý kỵ khí dùng để loại b các chất hữu cơ có trong phần cặn của
nƣớc thải bằng vi sinh vật tùy nghi v vi sinh vật kỵ khí.
Hai cách xử lý yếm khí thông dụng l:
Lên men axit thủy phân v chuyển hóa các sản phẩm thủy phân (nhƣ axit béo,
đƣờng) thnh các axit v rƣợu mạch ngắn hơn v cui cùng thnh khí cacbonic.
Lên men metan: Phân hủy các chất hữu cơ thnh metan (CH
4
) và khí cacbonic (CO
2

2
O
2
để tạo ra gc tự do OH
●hoạt động, có tính oxi
hóa mạnh:
Fe
2+
+ H
2
O
2
 OH
●
+ OH ˉ + Fe
3+
(1.4)
Phản ứng nói trên đƣợc Henry J . Fenton phá t hiệ n ra đầ u tiên và o cuố i thế kỉ
XIX, do đó nó đƣợ c đặ t theo tên củ a ông là phản ứng Fenton.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
- 20 -
Phƣơng phá p Fenton có ƣu điểm ở chỗ các tác nhân H
2
O
2
v mui Fe(II) tƣơng

(Ultraviolet radiation). Bƣ́ c xạ UV đƣợ c xá c đị nh nhƣ mộ t bƣ́ c xạ điệ n tƣ̀ có bƣớ c só ng
nằ m trong khoả ng tƣ̀ 100 nm đế n 400 nm, đó là miề n nằ m giƣ̃ a miề n tia X và miề n á nh
sáng khả kiến . Phổ bƣ́ c xạ điện từ của UV đƣợc phân chia các thnh phần đặc trƣng
theo bƣớ c só ng nhƣ sau:
 UVA: tƣ̀ 340 nm đế n 315 nm.
 UVB: tƣ̀ 315 nm đế n 280 nm.
 UVC: tƣ̀ 280 nm đế n 200 nm.
 UVV (vacuum UV/ UV trong chân không): tƣ̀ 200 nm đế n 100 nm [7].
Nguồ n năng lƣợ ng đƣợ c sƣ̉ dụ ng trong quá trì nh quang hó a họ c chí nh là năng
lƣợ ng bƣ́ c xạ củ a nguồ n sá ng tƣ̉ ngoạ i UV. Tùy theo bƣớc sóng của các tia tử ngoại , sẽ
xác định đƣợc tƣơng ứng các mức năng lƣợng khác nhau đƣợc sử dụng cho tƣ̀ ng
trƣờ ng hợ p cụ thể củ a quá trì nh oxi hó a nâng cao nhờ tá c nhân á nh sá ng tƣ̉ ngoạ i . Các
phƣơng phá p oxi hó a nâng cao nhờ tá c nhân á nh sá ng tƣ̉ ngoạ i , tƣ́ c là cá c phƣơng phá p
xúc tác quang hóa gồm 3 loại:
 Phƣơng phá p quang phân trƣ̣ c tiế p.
 Phƣơng phá p xú c tá c quang hó a đồ ng thể .

Trích đoạn Các phƣơng pháp mới đang đƣợc nghiên cứu và sử dụng để xử lý nƣớc thải ở chính xác (độ đúng và độ chụm) DỤNG CỤ, MÁY MÓC, HÓA CHẤT Phƣơng pháp 5530D Phƣơng pháp 5530C

---