TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

---\[---

HUÊ MINH THẮNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ
THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ VỚI CHẤT KEO TỤ
LÀ PHÈN NHÔM VÀ PHÈN SẮT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

An Giang, 05/2011


TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG
KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ - MÔI TRƯỜNG

---\[---

HUÊ MINH THẮNG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ
THÍCH HỢP ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG
PHƯƠNG PHÁP HÓA LÝ VỚI CHẤT KEO TỤ
LÀ PHÈN NHÔM VÀ PHÈN SẮT

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
Long Xuyên, ngày…..tháng…..năm 2011
Ký xác nhận của giảng viên hướng dẫn
……………………..
Ths. Phan Trường Khanh


LỜI CẢM ƠN
#"
Qua 4 năm học đại học và qua 4 tháng nghiên cứu làm luận văn tốt
nghiệp em đã được sự chỉ dạy tận tình tận tình của các thầy cô. Những kiến
thức kinh nghiệm mà em nhận được qua sự truyền đạt của thầy cô là vô cùng
quý báu đối với em. Bằng tất cả tấm lòng của mình em xin bày tỏ lòng biết ơn
đến:
Thầy Phan Trường Khanh, thầy đã dành nhiều thời gian quý báo để
hướng dẫn rất tận tình kỹ lưỡng, giải đáp những thắc mắc, khó khăn mà em
dấp phải trong quá trình làm luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn môi trường, tập
thể lớp DH8MT đã động viên, khích lệ và giúp đỡ trong suốt thời gian làm
luận văn.
Đây là lần đầu tiên có cơ hội tiếp cận công việc nghiên cứu khoa học và
với khoảng thời gian ngắn nên em còn gặp rất nhiều khó khăn, nhưng được sự
động viên giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bạn bè đã giúp
em có thêm nghị lực để tiếp tục nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này. Qua
đó, em có điều kiện tiếp thu những kiến thức mới, những phương pháp nghiên

2.5.3. Phương pháp sinh học ....................................................................14
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................18
U

3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................18
3.2. Thời gian nghiên cứu.............................................................................18
3.3. Mục tiêu nghiên cứu..............................................................................18
3.4. Nội dung nghiên cứu .............................................................................18
3.5. Phương tiện và vật liệu nghiên cứu .......................................................18
3.6. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................18
3.6.1. Phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ..........................................18
3.6.2. Bố trí thí nghiệm .............................................................................22
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

i


Khóa luận tốt nghiệp 

3.6.3. Phương pháp đánh giá số liệu:.......................................................24
Chương 4. KẾT QUẢ THẢO LUẬN ...........................................................25
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................42
5.1. Kết luận .................................................................................................42
5.2. Kiến nghị ...............................................................................................43

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

ii


iii


Khóa luận tốt nghiệp 

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần và tính chất nước rác điển hình ..................................... 5
Bảng 2.2: Mối liên hệ giữa tỷ số COD/TOC, BOD/COD và tuổi thọ của bãi
rác với hiệu suất khử chất hữu cơ từ nước rác ................................................... 6
Bảng 2.3: Mối liên hệ giữa tính chất nước thải và các giải pháp xử lý ............. 7
Bảng 4.1: Kết quả kiểm định Duncan giá trị pH trung bình của 5 nghiệm thức
.......................................................................................................................... 26
Bảng 4.2: Kết quả kiểm định Duncan giá trị COD (mg/l) trung bình của 3 lần
thí nghiệm......................................................................................................... 28
Bảng 4.3: Kết quả kiểm định Duncan giá trị SS (mg/l) trung bình của 3 lần thí
nghiệm.............................................................................................................. 30
Bảng 4.4: Kết quả kiểm định Duncan Nồng độ NH4+ (mg/l) trung bình của 3
lần thí nghiệm................................................................................................... 32
Bảng 4.5: Kết quả phân tích chạy mô hình với thể tích thùng 60 lít ............... 33
Bảng 4.6: Kết quả phân tích khi chạy trên thiết bị Jartest ở liều lượng 1g của 3
lần lặp lại .......................................................................................................... 33
Bảng 4.7: Hiệu suất xử lý của hai lần chạy mô hình theo thời gian khác nhau
.......................................................................................................................... 38
Bảng 4.8: Kết quả loại bỏ đồng(mg/l).............................................................. 39
Bảng 4.9: Kết quả loại bỏ Cadimi (mg/l)......................................................... 39
Bảng 4.10: Kết quả loại bỏ chì (mg/l).............................................................. 40
Bảng 4.11: Đơn giá các hóa chất...................................................................... 40
Bảng 4.12: Tổng tiền khi xử lý 60 lít nước rỉ rác............................................. 41

Khóa luận tốt nghiệp 

Chương 1: GIỚI THIỆU

Phát triển kinh tế - xã hội luôn gắn liền với những bất cập vấn đề về
môi trường nhất là về rác thải. Ngày nay, rác thải đang là mối đe dọa của mỗi
quốc gia, mỗi thành phố. Cũng như các nước đang phát triển trên thế giới, ở
nước ta rác thải chiếm một khối lượng lớn với các thành phần phức tạp đã gây
ra những áp lực nặng nề đến môi trường, việc xử lý rác tại các bãi chôn lấp
làm giảm đáng kể ô nhiễm do rác thải sinh ra. Tuy nhiên, trong quá trình chôn
lấp không thể tránh khỏi những phát sinh như nước rò rỉ, khí sinh học từ bãi
rác, côn trùng gây bệnh truyền nhiễm, mùi hôi,… Trong số đó, nước rỉ rác là
nguồn ô nhiễm nghiêm trọng nhất và là một trong những vấn đề nan giải đang
được sự quan tâm của toàn xã hội.
Chất thải rắn sinh hoạt thường có nhiều thành phần khác nhau, từ các
chất hữu cơ dễ phân huỷ đến các chất hữu cơ khó phân huỷ, từ các chất không
nguy hại đến các chất nguy hại,…kết quả là nước rỉ rác cũng có nhiều thành
phần phức tạp gây khó khăn cho việc xử lý. Thêm vào đó là nồng độ các chất
ô nhiễm có trong nuớc rỉ rác thường rất cao, chúng thay đổi theo từng bãi chôn
lấp và chúng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Vì thế khiến cho việc xử
lý nước rỉ rác gặp nhiều khó khăn và trở ngại.
Việc nghiên cứu các công nghệ xử lý nước rỉ rác đã và đang được thực
hiện nhưng kết quả nước sau xử lý thì COD không đạt. Các phương pháp xử
lý hóa học được áp dụng đối nước rác như: keo tụ bằng muối FeCl3, Al2(SO4)3,
PAC lọc màng, hấp phụ cũng được áp dụng để xử lý nước rác nhưng cũng
đem lại một kết quả nhất định, tuy nhiên hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm chưa
được triệt để, các thiết bị lọc màng khi sử dụng rất hay bị nghẹt và không ổn
định.
Vì vậy, để có thể xử lý đồng thời các chất có hại, SS, N-NH4, COD, Cu,
Pb, Cd có trong nước rỉ rác, chúng tôi tiến hành thực hiện “Nghiên cứu xác

Diện tích của bãi rác mới: 3,5 ha hoạt động từ năm 2000 đến nay và
theo dự kiến thì trong năm 2010 thì đóng cửa.
2.1.2. Hiện trạng môi trường tại bãi rác Bình Đức

Hình 2.2: Hiện trạng bãi rác Bình Đức
Qua quá trình khảo sát tại bãi rác và khu vực xung quanh bãi rác, vấn
đề gây ô nhiễm môi trường mà người dân trong khu vực và vùng lân cận dễ
nhận thấy chủ yếu là do mùi và ruồi, đồng thời tại đây còn tồn đọng một lượng

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

2


Khóa luận tốt nghiệp 

lớn nước rò rỉ không được xử lý cũng góp phần gây ô nhiễm nghiêm trọng
nguồn nước trong khu vực.
2.2. Tổng quan về nước rác
2.2.1. Định nghĩa về nuớc rỉ rác

Hình 2.3: Nước rỉ rác
Nuớc rỉ rác là nuớc bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ
rác chảy vào tầng đất duới của bãi chôn lấp. Trong giai đoạn hoạt động của bãi
chôn lấp nuớc rỉ rác hình thành chủ yếu do nuớc mưa và nuớc ép ra từ các lỗ
rỗng của chất thải do các thiết bị đầm nén.
2.2.2. Nguồn gốc phát sinh nước rác
Nước rỉ từ rác được hình thành khi nước thấm vào các ô chôn lấp.
Nước có thể thấm vào rác theo một số cách sau đây:

- Điều kiện khí hậu
- Cách quản lý, chế độ vận hành
- Độ nén, độ dày của lớp rác, loại bãi chôn lấp rác.
- Các hoạt động sinh học, hóa học, độ ẩm, nhiệt độ, pH,…
Ở những bãi rác mới, nước rác thường có pH thấp (4,5 – 6) nhưng nồng
độ BOD5, COD, TOC và kim loại nặng cao, còn ở những bãi rác cũ thì pH cao
hơn (6,5 – 7,5), nồng độ các chất ô nhiễm thấp do đã trải qua một quá trình
phân hủy tự nhiên. Thông qua tỉ số BOD5/COD người ta có thể đánh giá khả
năng phân hủy sinh học của nước rác đó. Thường thì những bãi rác lâu năm tỉ
số BOD5/COD thấp hơn nhiều so với bãi rác mới. Ngoài ra, những bãi rác
chứa các chất vô cơ và kim loại nặng khá cao, còn nước rác sinh ra từ các bãi
chôn lấp sinh hoạt thì chứa các hàm lượng chất ô nhiễm sinh học và hàm
lượng vi sinh cao.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

4


Khóa luận tốt nghiệp 

Bảng 2.1: Thành phần và tính chất nước rác điển hình
Thành phần

Giá trị, mg/l
Bãi mới

Bãi lâu năm
(trên 10 năm)


10000 – 55000

10000

1200

Tổng chất rắn lơ lửng

200 – 2000

500

100 -400

Nitơ hữu cơ

10 -800

200

80 -120

Amoniac

10 – 800

200

20- 40


6,6 - 9

Nitrat

5 - 40

25

5 -10

Độ cứng theo CaCO3

300 - 25000

3500

200 - 500

Canxi

50 – 7200

3000

100 – 400

Magie

50 – 15000



5


Khóa luận tốt nghiệp 

2.4. Tình hình xử lý nước rác
2.4.1. Tình hình xử lý nước trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có 3 xu hướng xử lý nước rác:
+ Xử lý sơ bộ nước rác để tuần hoàn, tái sử dụng trong nông nghiệp.
+ Xử lý sơ bộ nước rác để đưa vào hệ thống cống rãnh.
+ Xử lý nước rác đạt tiêu chuẩn cho phép thải nguồn tiếp nhận.

Bảng 2.2: Mối liên hệ giữa tỷ số COD/TOC, BOD/COD và tuổi thọ của bãi
rác với hiệu suất khử chất hữu cơ từ nước rác
Đặc trưng nước rác

Hiệu quả xử lý của quá trình

COD/TOC

>2,8

2-2,8

0,5


Kém

Kết tủa hóa học (với vôi)

Kém

Khá

Kém

Oxi hóa hóa học Ca(ClO)2 Kém

Khá

Khá

O3

Kém

Khá

Khá

Thẩm thấu ngược

Khá

Tốt

Tính chất nước thải

Hiệu quả giải pháp

BOD/COD

COD
(mg/l)

Sinh học

Keo tụ

Thẩm thấu Than hoạt
ngược
tính

>0,5

>10000

Tốt

Xấu

Trung bình Xấu

0,1 – 0,5

2000

để khử N- amonia (99%) và COD (91%).
NaOH
Nước
rác vào

Bể lọc
cát

vôi

Bể điều hòa hết
lớp tách amonia

Bể tiếp
xúc

Polime và chất
keo tụ

Bể
trộn

Bể tạo
bông

Than
hoạt tính

Lọc ép


có nhiều đơn vị thiết kế các công nghệ khác nhau. Tuy nhiên, vẫn chưa có
công nghệ nào có thể xem là đảm bảo về mặt hiệu quả và kinh tế nhất.
Sau đây là một số công nghệ xử lý nước rác được áp dụng tại Việt
Nam:

Bùn
dư

Bùn tuần
hoàn

Vào

Khử
cứng

UASB

Aerobic
1

Anoxic
1

Anoxic
2

Lắng

Oxic 2



Khóa luận tốt nghiệp 

H2SO4 được sử dụng để đưa pH về mức thích hợp cho quá trình keo tụ xảy ra
tốt hơn. Chất keo tụ sử dụng ở đây là phèn sắt (FeCl3) và chất trợ keo tụ
polymer. Trước khi lọc cát, pH được đưa lên giá trị trung hòa bằng dung dịch
Na2CO3. Tuy nhiên, trong thực tế quá trình vận hành hệ thống xử lý vẫn không
đạt tiêu chuẩn quy định.

Nước rác

Bể chứa

Bể trộn keo tụ

Bể lắng 1

Bể lắng

Bể phân hủy kị khí

Không khí

Bể SBR

Bể lắng

Hệ thống lọc áp lực


màu sắc của nước.
z Chất hòa tan
Nói chung chúng là các anion hoặc cation. Một bộ phận các chất hữu
cơ cũng có dạng hòa tan. Người ta cũng thấy cả khí (như O2, CO2, H2S…).
z Vai trò của sự đông tụ và kết bông
Phương pháp đông tụ và kết bông dễ dàng loại bỏ huyền phù và chất
keo. Quá trình này thực hiện trước khi tách pha rắn-lỏng: Lắng gạn, tuyển nổi
hay lọc.
Loại bỏ các chất hòa tan đối với mỗi chất cần có cách xử lý riêng, cần
hoặc không cần đông tụ-kết bông, thậm chí cả việc tách pha rắn - lỏng (Trung
tâm đào tạo ngành nước và môi trường, 1999).
2.4.2. Khái niệm quá trình keo tụ
Keo tụ là một phương pháp xử lý nước có sử dụng hóa chất, trong đó
các hạt keo nhỏ lơ lửng trong nước nhờ tác dụng của chất keo tụ mà liên kết
với nhau tạo thành bông keo có kích thước lớn hơn và người ta có thể tách
chúng ra khỏi nước dễ dàng bằng các biện pháp lắng lọc hay tuyển nổi
(Nguyễn thị thu thủy, 2000).
2.4.3. Phá bền của các hạt keo huyền phù
Nói chung, các chất ở trạng thái huyền phù có kích thước khác nhau.
Một số có kích thước và mật độ đủ lớn để có thể dễ dàng bị sa lắng. Một số có
kích thước đủ nhỏ (10-8- 10-5 m), được gọi là huyền phù keo, trong những điều
kiện thuân lợi, chúng có thể kết tụ lại với nhau thành các tổ hợp (cụm) hạt lớn
hơn, có thể lắng gạn được . Sự tổ hợp đó rất ít khi tự xảy ra một cách tự nhiên
trong nước vì hiệu ứng tương tác đẩy tĩnh điện giữa chúng (bề mặt hạt keo
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

10




-

Phản ứng oxy hóa khử

-

Phản ứng chất độc hại,…

Xử lý hóa học và hóa lý là giai đoạn cần thiết trước khi tiến hành xử lý
sinh học, tuy nhiên trong một số trường hợp xử lý hóa – lý có thể tiến hành sau
xử lý sinh học nhằm mục đích xử lý triệt để.
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

11


Khóa luận tốt nghiệp 

Ï Sục khí bay hơi
Sục khí bay hơi là một quy trình đẩy khí đi xuyên qua nước ngầm hay
nước mặt ô nhiễm để loại bỏ các hóa chất có hại. Không khí tác động đến hóa
chất để biến đổi từ chất lọng sang chất khí (bay hơi). Sau đó, không khí được
thu lại và làm sạch. Sục khí bay hơi thường được sử dụng để xử lý nước ngầm
như là một phần của quá trình bơm và là một biện pháp để xử lý (EPA, 2001).
Ï Phương pháp oxy hóa nâng cao
Oxy hóa học là phương pháp xử lý được sử dụng để loại bỏ chất hữu cơ
và kết tủa kim loại. Nó dựa trên phản ứng oxy hóa khử. Quá trình oxy hóa
nâng cao (AOP) được phát hiện bởi Glaze et at (1987) như là “quy trình xử lý


Khóa luận tốt nghiệp 

hạt keo và hạt lơ lững kết hợp với nhau. Bởi vì các hạt keo có điện tích âm yếu
còn các hạt bông đông tụ có điện tích dương yếu nên giữa chúng có sự hút lẫn
nhau.
Chất đông tụ thường dùng là muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp giữa chúng.
Việc chọn chất đông tụ phụ thuộc thành phần, tính chất hóa lý và giá thành
của nó, nồng độ tạp chất trong nước, pH và giá thành phần muối của nước.
Các muối nhôm thường làm chất đông tụ là Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2,
Al(OH)5Cl, KAl(SO4)2.12H2O và NH4Al(SO4)2.12H2O.Trong số đó, phổ biến
nhất là sunphat nhôm. Nó hoạt động hiệu quả khi pH = 5-7,5. Sunphat nhôm
tan tốt trong nước và có giá thành tương đối rẻ. Nó được sử dụng ở dạng khô
hoặc dạng dung dịch 50% (Nguyễn Văn Phước, 2000).
 Muối nhôm
Phản ứng tạo bazơ , khi thêm ion Al3+ vào nước tạo ra một sự kết tủa
hydroxit mhôm cùng với giải phóng một số axit:
Al3+ + 3 H2O ↔ Al(OH)3↓ + 3 H+
Độ axit này có thể phản ứng với một vài loại chất hòa tan, đặc biệt đối
với các ion bicacbonat:
HCO3- + H+ ↔ H2O + CO2
Độ axit này có thể được bù khi thêm các chất làm đông tụ bằng cách
liên kết một bazơ (xút, vôi, cacbonat natri):
Al3+ + 3 OH- ↔ Al(OH)3↓
Sunphat nhôm
Al2(SO4)3 + 6H2O ↔ 2Al(OH)3↓ + 3 SO42- + 6CO2
Al3+ + HnPO4-(3-n) ↔ AlPO4 +nH+
Liều lượng: Lọc trong nước mặt tùy theo chất lượng nước 10 đến
150g/m3 dưới thương phẩm rắn Al2(SO4)3.18H2O. Trong xử lý nước thải từ 50
đến 300g/m3 (Sổ tay xử lý nước, 2005).

kim loại và chất rắn lơ lửng, ngoài ra Slater còn nghiên cứu việc sử dụng các
polyme để hỗ trợ quá trình lắng. Sau quá trình keo tụ bởi vôi, pH của nước
thải tăng lên đến 12, để trung hòa và kết tủa Canxi người ta sử dụng CO2.
Liều lượng vôi sử dụng trong các nghiên cứu của Thornton và Slater là
1-1,5g/l, hiệu quả của phương pháp này là 20-40%, kim loại nặng khoảng
90%, màu, chất rắn lơ lửng và độ đục giảm từ 70-90%.
2.5.3. Phương pháp sinh học
Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng khả năng sống
và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải. Các
vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng để
tạo ra năng lượng. Xây dựng tế bào sinh trưởng và sinh sản, do đó khối lượng
sinh khối được tăng lên. Phương pháp sinh học thường được sử dụng để loại
bỏ các chất hữu cơ hòa tan hoặc các chất phân tán nhỏ. Đối với các chất vô cơ
chứa trong nước thải thì phương pháp này dùng để khử chất sulfit, muối amon,
nitrat tức là các chất chưa bị oxy hóa hoàn toàn. Cho đến ngày nay người ta đã
GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

14


Khóa luận tốt nghiệp 

biết nhiều loại vi sinh vật có thể phân hủy tất cả các chất hữu cơ có trong thiên
nhiên và rất nhiều chất hữu cơ tổng hợp nhân tạo. Giải pháp xử lý bằng biện
pháp sinh học có thể được xem là tốt nhất trong các phương pháp vì:
-

Chi phí thấp



Màng
lọc
sinh
học

Thiếu khí

Ao
ổn
định
nuớc
thải

Khử
nitrat

Kị khí (anaerobic)

Bể lọc
kị khí
UASB

Bể
kị
khí

Hình 2.8: Các phuơng pháp sinh học làm sạch nuớc thải

- Ứng dụng các quá trình xử lý sinh học

trước khi đưa chất keo tụ vào). Đây là giai đoạn keo tụ

GVHD: Th.s Phan Trường Khanh
SVTH: Huê Minh Thắng

16

Trích đoạn Phương pháp đánh giá số liệu:

---