i

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
o0o

NGUYỄN THỊ NGỌC
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐỂ
XỬ LÝ COD CỦA DỊCH THẢI TỪ CÔNG ĐOẠN Ủ
HOA CÚC VẠN THỌ BẰNG VISCOZYME

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG GVHD: TS. HOÀNG THỊ HUỆ AN Nha Trang, tháng 07 năm 2013
i

LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường và thầy cô giảng viên
Viện Công nghệ sinh học và môi trường đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất, cung cấp
cho tôi những kiến thức và kĩ năng cần thiết trong suốt thời gian học tập tại trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm bộ môn hóa đã
tạo điều kiện tốt nhất về dụng cụ và trang thiết bị trong quá trình tôi thực hiện đồ án tốt

1.2.1.4 Các loại bể lắng 8
1.2.1.5 Tách dầu mỡ 8
1.2.1.6 Lọc cơ học 8
iii

1.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý và hóa học 10
1.2.2.1 Trung hòa 10
1.2.2.2 Phương pháp tuyển nổi 11
1.2.2.3 Phương pháp hấp phụ 13
1.2.2.4 Phương pháp trích ly 15
1.2.2.5 Phương pháp trao đổi 17
1.2.2.6 Phương pháp làm thoáng và chưng bay hơi 19
1.2.2.7 Phương pháp oxi khử 20
1.2.3 Xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học 21
1.3 Lý thuyết về phương pháp keo tụ 24
1.3.1 khái niệm 24
1.3.2 Cơ chế đông tụ và keo tụ 24
1.3.3 Các chất keo tụ 26
1.3.3.1 Keo tụ với muối nhôm 26
1.3.3.2 Keo tụ với polyaluminium chlorid (PAC) 27
1.3.3.3 Keo tụ với muối sắt 28
1.3.4 Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ 29
1.4 Giới thiệu một số công trình xử lý COD bằng phương pháp keo tụ 31
CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33
2.1 Đối tượng nghiên cứu, hóa chất và dụng cụ 33
2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 33
2.1.2 Hóa chất sử dụng 33
iv

2.1.3 Thiết bị và dụng cụ 34

2.3.6 Thiết kế thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm tối ưu hóa 45
2.3.6.1 Thiết kế thực nghiệm tối ưu hóa 45
2.3.6.2 Tiến hành thí nghiệm tối ưu hóa 46
2.3.7 Tiến hành thí nghiệm Jartest 47
2.3.8 Phương pháp xử lý số liệu 48
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 49
3.1 Kết quả nghiên cứu các thông số đầu vào của nước thải 49
v

3.2 Kết quả nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng liều lượng và pH của các loại phèn đến
hiệu suất xử lý COD 49
3.2.1 kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC và pH đến hiệu suất xử lý
COD 49
3.2.1.1 Kết quả thí nghiệm 1 49
3.2.1.2 Kết quả thí nghiệm 2 51
3.2.2 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2
O)
và pH đến hiệu suất xử lý COD 53
3.2.2.1 Kết quả thí nghiệm 3 53
3.2.2.2 Kết quả thí nghiệm 4 55
3.2.3 Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng phèn sắt (Fe
2
(SO

3.4.2 Xây dựng mô hình hồi quy cấp hai 66
3.4.3 Kiểm tra tính tương thích của mô hình 67
3.4.4 Kết quả tối ưu hóa 69
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74
vi

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75
vii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ quy trình xử lý hoa cúc vạn thọ bằng Viscozyme 5
Hình 1.2: Cơ chế quá trình đông tụ 25

Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ PAC đến hiệu suất xử lý COD 51
Hình 3.2: Nước thải sau khi cho PAC vào và chưa tiến hành khuấy trộn 52
Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ PAC 53
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O) đến
hiệu suất xử lý COD 55
Hình 3.5: Nước thải sau xử lý bằng phèn nhôm (Al
2
(SO

)
3
.7H2O) 60
Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H2O ) 61
Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD của PAC,
phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
.18 H
2
O), phèn sắt (Fe
2
(SO
4
)
3
.7H
2
O) 62
Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu suất xử lý COD 64

đến hiệu suất xử lý COD khi giữ nguyên giá trị pH 43
Bảng 2.6: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý
COD khi giữ nguyên giá trị nồng độ phèn sắt 44
Bảng 2.7: Bảng kế hoạch thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian lắng đến hiệu
suất xử lý COD 45
Bảng 2.8: Bảng thiết kế quy hoạch thực nghiệm Error! Bookmark not defined.
Bảng 2.9: Bảng thiết kế thực nghiệm tối ưu 46

Bảng 3.1: Thành phần và tính chất của nước thải sử dụng trong nghiên cứu 49
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng PAC đến hiệu suất xử lý COD
50
x

Bảng 3.3: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ PAC 52
Bảng 3.4: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của liều lượng Phèn nhôm đến hiệu suất xử lý
COD 54
Bảng 3.5: Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD khi cố định
nồng độ phèn nhôm (Al
2
(SO
4
)
3
18 H
2
O) 56
Bảng 3.6: kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ phèn sắt (Fe
2
(SO
xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt

Tên đầy đủ

COD

Nhu cầu oxy hóa học

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

BOD
5

Nhu cầu oxy sinh học

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

v/w


Nội dung nghiên cứu
 Đánh giá một số chỉ tiêu môi trường của dịch thải từ công đoạn ủ hoa cúc vạn
thọ bằng viscozyme.
 Xây dựng quy trình thích hợp để xử lý COD của dịch thải nói trên bằng biện
pháp keo tụ.
 Thử nghiệm và đánh giá hiệu quả xử lý dịch thải bằng quy trình đã xây dựng.
Phương pháp nghiên cứu
 Thực hiện các thí nghiệm kiểm chứng khả năng xử lý COD của một số chất keo
tụ vô cơ.
 Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng các điều kiện tối ưu hóa cho chất keo tụ vô cơ
được chọn.
 Xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel và Modde 5.0.
Phạm vi nghiên cứu
 Thí nghiệm được tiến hành trên quy mô phòng thí nghiệm tại phòng thí nghiệm
bộ môn Hóa.
 Sử dụng thí nghiệm Jartest để tiến hành kiểm chứng các điều kiện tối ưu hóa.
Đối tượng nghiên cứu
Mẫu nước thải dùng để tiến hành thí nghiệm là mẫu nước thải lấy từ công đoạn
ủ hoa cúc vạn thọ bằng viscozyme. 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về hoa cúc vạn thọ và enzyme Viscozyme [3]
1.1.1 Phân loại và đặc điểm hình thái hoa cúc vạn thọ
Cúc vạn thọ (Tagetes) là một loài hoa có nguồn gốc từ Trung Mỹ và đã trở
thành cây hoa không thể thiếu tại mọi khu vườn Bắc Mỹ, cây rất thích hợp với khí hậu
khô và nóng của Mexico và Nam Mỹ. Cây được nhà thám hiểm hernando Cortess đưa
về trồng khắp nơi Địa Trung Hải, rồi mọi nơi trên thế giới.

Hoa của loài lai Antigua Yellow có màu vàng tươi, hoa kép to 7 - 8 cm, trồng ở
làng hoa Gò Vấp, Việt Nam. Sau 60 ngày gieo hạt đã ra hoa, hoa nở liên tiếp nhiều
tháng, thời gian có hoa lâu nhất trong các loài hoa cúc vạn thọ. Cây mọc khít và cao 30
- 50 cm, còn gọi là Inca lùn.
Loài lai Inca Hybrid hoa kép và rất to, 10 - 13 cm. Cây cao 50 - 70 cm, ra hoa
sớm và vụ hoa kéo dài, vẫn còn hoa khi các loài hoa cúc vạn thọ khác đã tàn. Chịu
nhiệt độ đến 39-40
0
C.
Giống tam nhiễm lai triploid, thuộc nhóm Solar series F1 là giống phối hợp cây
lùn của cúc vạn thọ pháp và hoa kép to của cúc vạn thọ Châu phi, vừa chịu lạnh vừa
chịu nóng.
1.1.2 Giới thiệu về enzyme Viscozyme
Viscozyme L. được sử dụng trong đề tài là sản phẩm của hãng Novozyme (Đan
Mạch), bao gồm các enzyme hoạt động: Cellulase, hemicellulase, xylanase.
Đặc tính của sản phẩm Viscozyme:
5

- Màu sắc: nâu;
- Trạng thái vật lý: lỏng;
- Chất bảo quản: kali sorbet;
Viscozyme là sản phẩm từ chủng nấm mốc Aspergillus aculeatus. Viscozyme
chứa các carbohydrase có thể làm phân hủy cellulose và hemicelluloses, thành phần
chủ yếu của thành tế bào thực vật, nơi ngăn ngừa mất nước và duy trì tính toàn vẹn của
tế bào trong thành tế bào, do đó giúp làm tăng khả năng chiết các chất có bên trong tế
bào.
+ Xylanase: là một enzyme có tác dụng phá vỡ hemicelluloses - một trong
những thành phần chủ yếu của thành tế bào.
+ Hemicellulase: có tác dụng phá vỡ các thành phần của thành tế bào, chủ yếu
là hemicelluloses.

1.2.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Trong nước thải thường có các loại tạp chất rắn cỡ khác nhau bị cuốn theo, như
rơm cỏ, bao bì, giấy, giẻ, dầu mỡ nổi, cát, sỏi, các vụn gạch ngói… Ngoài ra, còn các
loại hạt lơ lửng ở dạng huyền phù rất khó lắng. Tùy theo kích cỡ, các hạt huyền phù
7

được chia thành hạt chất rắn lở lửng có thể lắng được, các hạt rắn keo được khử bằng
đông tụ.
Các loại tạp chất trên dùng các phương pháp xử lý cơ học là thích hợp ( trừ hạt
dạng chất rắn keo).
1.2.1.1 Song chắn rác
Nhằm giữ các vật thô, như giẻ, giấy, rác, vỏ hộp, mẫu đất đá, gỗ… ở trước
song chắn rác. Song làm bằng sắt tròn hoặc vuông, thanh nọ cách thanh kia 1 khoảng
60 - 100m để chắn vật thô và 10 - 25 mm để chắn vật nhỏ, đặt nghiêng theo dòng chảy
một góc 60 - 75
0

Vật tốc dòng chảy thường lấy 0,8 - 1m/s để tránh lắng cát.
1.2.1.2 Lưới lọc
Sau chắn rác, để có thể loại bỏ các tạp chất rắn có kích cỡ nhỏ hơn, mịn hơn ta
có thể đặt thêm lưới lọc. Các vật thải được giữ lại trên mặt lọc, phải cào lấy ra khỏi làm
tắc dòng chảy.
Người ta còn thiết kế lưới lọc hình tang trống cho nước chảy từ ngoài vào hoặc
từ trong ra.
Trước lưới chắn còn có khi lắp thêm máy nghiền để nghiền nhỏ các loại tạp
chất.
1.2.1.3 Lắng cát
Dựa vào nguyên lý trọng lực, dòng nước thải được cho chảy qua “bẫy cát”. Bẫy
cát là các loại bể, hố, giếng…cho nước thải chảy vào theo nhiều cách khác nhau: theo
tiếp tuyến, theo dòng ngang, theo dòng từ trên xuống và tỏa ra xung quanh… Nước qua


Lọc được sử dụng trong nước thải để tách các tạp chất nhỏ ra khỏi nước mà bể
lắng không lắng được. Trong các loại phin lọc thường có loại phin lọc dùng vật liệu
dạng tấm và loại hạt. Vật liệu làm bằng dạng tấm có thể làm bằng tấm thép có đục lỗ
hoặc bằng lưới bằng thép không gỉ, nhôm, niken, đồng thau… và cả các loại vải khác
nhau (thủy tinh, amiăng, bông, len, sợi tổng hợp). Tấm lọc cần có trở lực nhỏ, đủ bền
và dẻo cơ học, không bị trương nở và bị phá hủy ở điều kiện lọc.
Vật liệu lọc dạng hạt là cát thạch anh, than gầy, than cốc, sỏi, đá nghiền, thậm
chí cả than nâu, than bùn hay than gỗ.
Đặc tính quan trọng của lớp hạt lọc là độ xốp và bề mặt riêng. Quá trình lọc có
thể xảy ra dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng hoặc áp suất cấp trước
vách vật liệu lọc hoặc chân không sau lớp lọc.
Các phin lọc làm việc sẽ tách các phân tử tạp chất phân tán hoặc lơ lửng khó
lắng khỏi nước. Các phin lọc làm việc hoàn toàn không dựa vào nguyên lý cơ học. Khi
nước qua lớp lọc, dù ít hay nhiều, cũng tạo ra lớp màng trên bề mặt các hạt vật liệu lọc.
Màng này là màng sinh học. Do vậy, ngoài tác dụng tách các tạp chất phân tán ra khỏi
nước, các màng sinh học cũng đã biến đổi các chất hòa tan trong nước thải nhờ quân
thể vi sinh vật có trong màng sinh học.
Chất bẩn và màng sinh học sẽ bám vào vật liệu lọc dần dần bịt các khe hở của
lớp lọc làm cho dòng chảy bị chậm lại hoặc ngừng chảy. Trong quá trình làm việc
người ta phải rửa phin lọc, lấy bớt màng bẩn phía trên và cho nước rửa đi từ dưới lên
trên để tách màng bẩn ra khỏi vật liệu lọc.
Trong xử lý nước thải người ta thường dùng loại thiết bị lọc chậm, lọc nhanh,
lọc kín, lọc hở. Ngoài ra còn dùng loại lọc ép khung bản, lọc quay chân không, các
máy vi lọc hiện đại. Đặc biệt là cải tiến các thiết bị lọc trước đây thuần túy là lọc cơ
học thành lọc sinh học, trong đó vai trò của lọc sinh học phát huy nhiều hơn.
Trong xử lý nước thải bằng biện pháp cơ học: chắn rác, lọc cát, loại bỏ dầu, mỡ
nổi, lọc như đã đề cập ở trên, người ta còn dùng xiclon thủy lực để tách tạp chất khó
10


Canxi cacbonat

CaCO
3
1

Canxi oxit

CaO

0,56

Canxi hidroxit

Ca(OH)
2
0,7411
Tên hóa chất Công thức hóa học

Lượng hóa chất cần
thiết tính bằng mg/l để


Vôi tôi dolomit

[(Ca(OH)
2
)
0,6

(Mg(OH)
2
)
0,4
]

0,677

Xút

NaOH

0,799

Soda

Na
2
CO
3

1,059

Tuyển nổi phân tán không khí bằng thiết bị cơ học
Các trạm tuyển nổi với phân tán không khí bằng thiết bị cơ học được sử dụng
rộng rãi trong lĩnh vực khai khoáng cũng như trong lĩnh vực xử lý nước thải. Các thiết
bị kiểu này thường cho phép tạo bọt khí khá nhỏ.
Tuyển nổi phân tán không khí bằng máy bơm khí nén (qua các vòi phun,
qua các tấm xốp)
Tuyến nổi phân tán không khí qua các vòi phun: Thường được sử dụng để xử
lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm,
tuabin) với các chi tiết chuyển động.
Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp có ưu điểm so với biện
pháp tuyển nổi khác, cấu tạo các ngăn tuyển nổi giống như cấu tạo của aeroten, ít tốn
điện năng, không cần thiết bị cơ giới phức tạp, rất có lợi khi xử lý nước thải có tính
xâm thực cao. Khuyết điểm của phương pháp tuyển nổi này là: các lỗ của các tấm xốp,
chụp xốp chống bị tắc làm tăng tổn thất áp lực, khó chọn vật liệu xốp đáp ứng yêu cầu
về kích thước các bọt khí.
Tuyển nổi với tách không khí từ nước (tuyển nổi chân không, tuyển nổi
không áp, tuyến nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí nước)
Biện pháp này được sử dụng rộng rãi với nước thải chứa chất bẩn kích thước
nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của biện pháp này là tạo ra một dung
dịch (nước thải) bão hòa không khí. Sau đó không khí tự tách ra khỏi dung dịch ở dạng
các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các chất bẩn.
Tuyển nổi với tách không khí từ nước phân biệt thành: tuyển nổi chân không,
tuyển nổi không áp, tuyển nổi có áp hoặc bơm hỗn hợp khí - nước.
Tuyển nổi điện, tuyển nổi sinh học và hóa học
13

Tuyển nổi điện là khi cho dòng điện một chiều đi qua nước thải, ở một trong
điện cực (catot) sẽ tạo ra khí hidro. Kết quả nước thải được bão hòa bởi các bọt khí và
khí nổi lên kéo theo các chất bẩn không tan tạo thành các váng bọt bề mặt. Ngoài ra
nếu trong nước thải chứa các chất bẩn khác là các chất điện phân thì khi dòng điện đi