BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

NGUYỄN DUY LINH

NGHI N C U Đ C TRƯNG NƯ C THẢI H NG
TH NGHIỆ
V Đ

TRƯỜNG TRUNG HỌC C

UẤT HƯ NG N

L

Chuyên ngành: Hóa vô cơ
Mã số:

60440113

LUẬN VĂN THẠC SỸ HÓA HỌC

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
PGS.TS. NGUYỄN HOA DU

Vinh - 2012


ii

LỜI C


DANH MỤC BẢNG BI U --------------------------------------------------------------------------------------------------------- vii
DANH MỤC H NH ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- viii
PHẦN MỞ ĐẦU -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1
CHƢƠNG 1: T NG QUAN
1.1. Môi trƣờng và sự ô nhiễm môi trƣờng --------------------------------------------------------------------------- 4
1.1.1. Đ nh ngh a môi trƣờng ------------------------------------------------------------------------------------------------- 4
1.1.2. hái niệm về ô nhiễm môi trƣờng, ô nhiễm nƣớc ---------------------------------------------- 4
1.2. Chất thải PTN hóa học --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5
1.2.1. Phân loại theo t nh chất ------------------------------------------------------------------------------------------------ 5
1.2.2. Phân loại theo nhóm nguồn ho c dòng thải ch nh ---------------------------------------------- 7
1.2.3. Đ c điểm chung của chất thải PTN trƣờng ph thông -------------------------------------- 9
1.2.4. Hoạt động của PTN ở nhà trƣờng ph thông-------------------------------------------------------- 9
1.2.5. Chất thải PTN trƣờng THCS ------------------------------------------------------------------------------------ 10
1.3 Các phƣơng pháp

l chất thải và nƣớc thải PTN------------------------------------------------- 10

1.3.1. Phƣơng pháp vật l : ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 10
1.3.1.1. Lọc, phân loại bằng song chắn ---------------------------------------------------------------------- 10
1.3.1.2. Bể lọc, lắng bằng cát ----------------------------------------------------------------------------------------- 11
1.3.2. Phƣơng pháp hóa l

----------------------------------------------------------------------------------------------------- 11

1.3.2.1. Phƣơng pháp hấp phụ bằng than hoạt t nh ------------------------------------------------ 11
1.3.2.2. Phƣơng pháp trung hòa ------------------------------------------------------------------------------------ 12
1.3.2.3. Phƣơng pháp o i hóa kh

--------------------------------------------------------------------------------

3.2.1. Xác đ nh đ c t nh a it-ba ơ của nƣớc thải ---------------------------------------------------------- 31
3.2.2. Xác đ nh pH, chất rắn lơ l ng, chất rắn hòa tan,dung lƣợng t ng nƣớc
thải ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 39
3.2.3. Thực nghiệm ác đ nh độ a it trong nƣớc thải -------------------------------------------------- 41
3.3. ết quả thực nghiệm khảo sát khả năng

l nƣớc thải PTN trƣờng THCS

bằng đá vôi CaCO3) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42
3.4. Thiết kế công nghệ và thiết b

l nƣớc thải PTN trƣờng THCS ------------------- 48

3.4.1. Cơ sở thiết kế: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
3.4.2. Sơ đồ công nghệ

l

------------------------------------------------------------------------------------------------ 49

3.4.2.1. Công nghệ

l một giai đoạn --------------------------------------------------------------------- 49

3.4.2.2. Công nghệ

l hai giai đoạn ----------------------------------------------------------------------- 50

3.4.2.3. Công nghệ



57


v

3.4.3.5. Mô hình hệ thống

l sơ bộ ------------------------------------------------------------------------ 57

3.5. Đề uất phƣơng pháp quản l chất thải PTN ở trƣờng ph thông --------------------- 59
3.5.1. Phân loại hóa chất và việc bảo quản, s dụng trong PTN trƣờng THCS 59
3.5.2. Đề uất một số biện pháp quản l chất thải PTN ở trƣờng ph thông ------ 61
3.5.2.1. Đối với hóa chất thải không có đ c t nh nguy hại ----------------------------------- 61
3.5.2.2. Đối với chất thải có đ c t nh nguy hại -------------------------------------------------------- 62
T LUẬN VÀ I N NGH

------------------------------------------------------------------------------------------------------

67

TÀI LIỆU THAM HẢO -------------------------------------------------------------------------------------------------------------68


vi

C C

HIỆU VI T T T TR NG LU N V N


Thành phố

TP.HCM

Thành phố Hồ Ch Minh


vii

D NH

ỤC ẢNG I U

Bảng 1.1: Các đ c t nh của than hoạt t nh hạt và than hoạt t nh bột.
Bảng 1.2: X l chất thải bằng chất o y hóa.
Bảng 1.3: X l chất thải bằng chất kh .
Bảng 1.4: Các hóa chất thƣờng s dụng trong quá trình kết tủa.
Bàng 2.1: Số liệu hóa chất s dụng trong chƣơng trình hóa THCS.
Bảng 3.1: Giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm trong nƣớc thải
công nghiệp.
Bảng 3.2: Các thông số ô nhiễm và giới hạn cho ph p của nƣớc thải phòng
th nghiệm trƣờng trung học cơ sở.
Bảng 3.3: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 9.
Bảng 3.4: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 10.
Bảng 3.5: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 11.
Bảng 3.6: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 12 – 1.
Bảng 3.7: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 2.
Bảng 3.8: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 3.
Bảng 3.9: Thống kê lƣợng hóa chất trong mẫu nƣớc thải PTN tháng 4.
Bảng 3.10: Thông số nƣớc thải PTN trƣờng THCS.

Hình 1.1: Sự quan tâm của học sinh đến CTNH.
Hình 3.1: Thành phần nƣớc thải chứa nH+ và nOH- tƣơng đƣơng.
H nh 3.2: Thành phần nH+ tƣơng ứng trong nƣớc thải.
Hình 3.3: pH nƣớc thải PTN trƣờng THCS Bình Chánh.
Hình 3.4: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT9 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.5: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT10 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.6: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT11 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.7: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT12 – 1 theo thời gian tiếp
úc với đá vôi.
Hình 3.8: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT2 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.9: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT3 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.10: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải MT4 theo thời gian tiếp úc
với đá vôi.
Hình 3.11: Biến thiên giá tr pH của nƣớc thải chung 1 năm theo thời gian tiếp
úc với đá vôi.
Hình 3.12: Sơ đồ công nghệ

l 1 giai đoạn.

Hình 3.13: Bể thu gom, trộn dòng thải và trung hòa.
Hình 3.14: Mô hình công nghệ
Hình 3.15: Sơ đồ công nghệ

l 2 giai đoạn.
l 3 giai đoạn.

các tiết dạy đều thải trực tiếp ra môi trƣờng theo đƣờng nƣớc thải sinh hoạt.
Điều đó t nhiều gây ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng nguồn nƣớc và môi
trƣờng sống của chúng ta. Để có biện pháp

l th ch hợp và khả thi đối với

điều kiện trƣờng ph thông, cần điều tra, đánh giá những đ c điểm thành
phần, tần suất thải của nƣớc thải phòng th nghiệm các trƣờng học. Đồng thời,
để giảm thiểu tác động đối với môi trƣờng, các phòng th nghiệm cần có các
biện pháp quản l chất thải tốt.
Trên cơ sở thực tiễn đó và bản thân đang công tác giảng dạy hóa học tại
trƣờng Trung học cơ sở, chúng tôi chọn đề tài ‘‘
làm nội dung nghiên cứu luận văn cao học. Hy vọng kết quả thu đƣợc
từ đề tài này sẽ cung cấp cho chúng ta một bức tranh t ng quan về chất thải
trong phòng th nghiệm ở trƣờng ph thông cơ sở, đồng thời đƣa ra đƣợc cách
l nƣớc thải này một cách đơn giản với chi ph thấp.


2

.

c đích n hi n c u

- Nghiên cứu đ c trƣng nƣớc thải phòng th nghiệm PTN trƣờng trung học
cơ sở.
- Đề uất phƣơng án

l sơ bộ nƣớc thải PTN trƣờng trung học cơ sở.



chất thải PTN theo thời gian.
4.3.

:

- Phân t ch ác đ nh một số thông số cơ bản về đ c trƣng nƣớc thải PTN và
ảnh hƣởng của chúng đến môi trƣờng.
- Th nghiệm tác dụng của đá vôi trong việc
- Đề uất và thiết kế thiết b

l sơ bộ nƣớc thải PTN.

l sơ bộ nƣớc thải PTN dùng đá vôi.

- Đo các thông số cơ bản trƣớc và sau khi

l nƣớc thải PTN với đá vôi.


3

. Nh n đ n

pc

đề tài

- Phân t ch và đánh giá đƣợc đ c trƣng nƣớc thải PTN trƣờng trung học cơ sở.
- Đề uất phƣơng pháp


l nƣớc thải PTN trƣờng THCS

bằng đá vôi CaCO3)
3.4 Thiết kế, th nghiệm thiết b

l sơ bộ nƣớc thải PTN trƣờng trung

học cơ sở
3.5 Đề uất phƣơng pháp quản l chất thải PTN trƣờng THCS


4

CHƯ NG 1 T NG
1.1.

i tr

n và s

nhiễm m i tr

U N

n

1.1.1.
Môi trƣờng bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo
quan hệ mật thiết với nhau, bao quanh con ngƣời, có ảnh hƣởng tới đời sống,


học

Đối với trƣờng ph thông PTN hóa học là một bộ phận không thể tách
rời với hoạt động dạy học. PTN là nơi giúp học sinh tiến hành các th nghiệm
nhằm củng cố lại các kiến thức đã l nh hội trên l thuyết, ho c nghiên cứu
các kiến thức của bài học mới. Song song với các tiết thực hành th nghiệm
này thì có một lƣợng không nhỏ các chất thải hóa học ở PTN đƣợc thải ra môi
trƣờng. Trong số đó có phần lớn chất thải nguy hại đến môi trƣờng sinh thái
và đến sức khỏe con ngƣời.
Các chất thải nguy hại này đƣợc phân làm 2 loại ch nh: Phân loại theo
t nh chất và phân loại theo nhóm nguồn ho c dòng thải ch nh [19].
1.2.1.

â loạ

eo í

Theo quyết đ nh 23/2006/QĐ-BTNMT ban hành ngày 26 tháng 12 năm
2006 thì chất thải nguy hại bao gồm các đ c t nh sau: [19]
 Dễ nổ (N – H1):
Một chất thải đƣợc em là dễ n nếu mẫu đại diện có chứa một trong các
đ c t nh sau :
- Các chất thải ở thể rắn ho c lỏng mà bản thân chúng có thể n do kết quả

phản ứng hóa học của chất thải khi tiếp úc với ngọn l a, va đập ho c b ma
sát .


6

 Chất oxy h

( H – H5.1) :

Chất thải o y hoá là các chất thải có khả năng nhanh chóng thực hiện
phản ứng o y hóa tỏa nhiệt mạnh khi tiếp úc với các chất khác, có thể gây ra
ho c góp phần đốt cháy các chất đó.
 Chất ăn mòn (

– H8):

Chất thải đƣợc coi là chất thải nguy hại có t nh ăn mòn khi mẫu đại diện
thể hiện một trong các t nh chất sau:
- Là chất thải, thông qua các phản ứng hóa học sẽ gây t n thƣơng nghiêm

trọng các mô sống khi tiếp úc.


7

- Trong trƣờng hợp các chất thải nguy hại có t nh ăn mòn rò r nó sẽ phá hủy

các vật liệu, hàng hóa và phƣơng tiện vận chuyển.
- Thông thƣờng đó là các chất ho c hỗn hợp các chất có t nh axit mạnh pH

nhỏ hơn ho c bằng 2 , ho c kiềm mạnh pH lớn hơn hay bằng 12,5
 Chất thải c tính độc (Đ)
- Độc cấp t nh H6.1 : là các chất thải có thể gây t vong, t n thƣơng nghiêm

trọng ho c có hại cho sức khỏe qua đƣờng ăn uống, hô hấp ho c qua da.

01. Chất thải từ ngành thăm dò, khai thác, chế biến khoáng sản, dầu kh và
than.


8

02. Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất vô cơ.
03. Chất thải từ ngành sản xuất hoá chất hữu cơ.
04. Chất thải từ ngành nhiệt điện và các quá trình nhiệt khác.
05. Chất thải từ ngành luyện kim.
06. Chất thải từ ngành sản xuất vật liệu xây dựng và thuỷ tinh.
07. Chất thải từ quá trình x l , che phủ bề m t, tạo hình kim loại và các vật
liệu khác.
08. Chất thải từ quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng, s dụng các sản
ph m che phủ (sơn, v c ni, men thuỷ tinh), chất kết d nh, chất b t k n và
mực in.
09. Chất thải từ ngành chế biến gỗ, sản xuất các sản ph m gỗ, giấy và bột
giấy.
10. Chất thải từ ngành chế biến da, lông và dệt nhuộm.
11. Chất thải xây dựng và phá dỡ (kể cả đất đào từ các khu vực b ô nhiễm).
12. Chất thải từ các cơ sở tái chế,

l , tiêu huỷ chất thải,

l nƣớc cấp sinh

hoạt và công nghiệp.
13. Chất thải từ ngành y tế và thú y (trừ chất thải sinh hoạt từ ngành này).
14. Chất thải từ ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và thuỷ sản.
15. Thiết b , phƣơng tiện giao thông vận tải đã hết hạn s dụng và chất thải từ

Nhƣ vậy theo quyết đ nh 23/2006/QĐ-BTNMT ban hành ngày 26 tháng
12 năm 2006 thì chất thải PTN trƣờng ph thông thuộc vào nhóm chất thải có
đ c t nh dễ n , dễ cháy, chất o y hóa, chất ăn mòn và chất thải có t nh độc.
1.2.4. Hoạ

ủ

N

ổ

Đối với bộ môn hóa học, th nghiệm giữ vai trò đ c biệt quan trọng nhƣ
một bộ phận không thể tách rời của quá trình dạy học. Thông qua th nghiệm
ngƣời học nắm bắt đƣợc kiến thức bộ môn, đồng thời hình thành kỹ năng thực
hành. Do đó việc giảng dạy hóa học luôn đƣợc tiến hành ngay trong PTN
ho c phòng bộ môn để gắn liền việc giảng dạy l thuyết với thực hành, giúp
học sinh nắm kiến thức một cách hứng thú, sinh động, vững chắc và sâu sắc
hơn. Vì vậy, tùy theo mục đ ch của quá trình học tập mà hoạt động th nghiệm
ở trƣờng ph thông của học sinh đƣợc chia làm 3 dạng khác nhau [4]:
-

Th nghiệm minh họa hay nghiên cứu bài mới: đƣợc tiến hành theo từng cá

nhân ho c theo nhóm đƣợc phân chia trƣớc.


10

- Th nghiệm thực hành: nhằm củng cố những kiến thức mà học sinh l nh hội



l bằng những phƣơng pháp th ch hợp khác nhau. Sau đây là t ng

quan một số phƣơng pháp

l nƣớc thải: phƣơng pháp vật l , phƣơng pháp

hóa l ...[14], [9], [7], [3], [28].
1.3.1.

lý:

1.3.1.1. Lọc, phân loại bằng song chắn:


11

-

Ƣu điểm: phân loại và tách đƣợc các chất rắn không tan với k ch thƣớc

lớn.
-

huyết điểm: không tách đƣợc các chất không tan với k ch thƣớc nhỏ, các

chất tan trong chất thải. Đôi khi gây cản trở dòng chảy nƣớc thải. [14]
1.3.1.2. Bể lọc, lắng: bằng cát
- Ƣu điểm: phân loại và tách một phần các chất rắn lơ l ng, chất rắn không



th n hoạt tính hạt và th n hoạt tính bột [14].

Th n s
T ng diện t ch bề m t m2/g)
hối lƣợng riêng kg/m3)
hối lƣợng riêng, t m ƣớt trong nƣớc kg/l
Vùng k ch thƣớc hạt mm [μm]
ch thƣớc hiệu dụng mm

GAC

PAC

700 – 1300

800 – 1800

400 – 500

360 – 740

1 – 1,5

1,3 – 1,4

0,1 – 2,36

[5 – 50]


độc hại, kim loại n ng không nhiều.
1.3.2.2. Phƣơng pháp trung hòa
Nƣớc thải PTN chứa nhiều axit ho c kiềm. Để ngăn ngừa hiện tƣợng
xâm thực và để tránh cho quá trình sinh hóa ở các công trình làm sạch và
nguồn nƣớc không b phá hoại, ta cần phải trung hòa nƣớc thải. Trung hòa
còn nhằm mục đ ch tách loại một số ion kim loại n ng ra khỏi nƣớc thải.
M t khác muốn nƣớc thải đƣợc x l tốt bằng phƣơng pháp sinh học phải
tiến hành trung hòa và điều ch nh pH về 6,6 -7,6 [9]. Trung hòa bằng cách


13

dùng các dung d ch axit ho c muối axit, các dung d ch kiềm ho c oxit
kiềm để trung hòa dung d ch nƣớc thải [9].
Công nghệ

l cần t nh đến khả năng trung hòa lẫn nhau giữa các loại

nƣớc thải chứa a it và kiềm.
Quá trình trung hòa đƣợc thực hiện trong các bể trung hòa kiểu làm việc
liên tục hay gián đoạn theo chu k . Nƣớc thải sau khi trung hòa có thể cho
lắng ở các hố lắng tập trung và nếu điều kiện thuận lợi, các hố lắng này có
thể t ch có thể trữ đƣợc c n lắng trong khoảng 10 – 15 năm. Thể t ch c n
lắng phụ thuộc vào nồng độ a it, ion kim loại n ng trong nƣớc thải, vào dạng
và liều lƣợng hóa chất, vào mức độ lắng trong,…[11]. V dụ:
nƣớc thải bằng vôi sữa chế biến từ vôi th trƣờng chứa 50

hi trung hòa

CaO hoạt t nh sẽ

 Trung hòa nƣớc thải bằng cách cho thêm hóa chất:
Nếu nƣớc thải chứa quá nhiều axit hay kiềm tới mức không thể trung
hòa bằng cách trộn lẫn chúng với nhau đƣợc thì phải cho thêm hóa chất.
Phƣơng pháp này thƣờng để trung hòa axit.
Để trung hòa axit vô cơ có thể dùng bất k dung d ch có t nh bazơ
nào. Hóa chất rẻ tiền và dễ kiếm là Ca(OH)2, CaCO3, MgCO3, đôlômit, còn
NaOH và ôđa Na2CO3 ch đƣợc dùng khi chúng là phế liệu. Liều lƣợng
hóa chất đƣợc xác đ nh theo điều kiện trung hòa hoàn toàn axit tự do và lấy
lớn hơn t nh toán một chút [19].
1.3.2.3. Phƣơng pháp o y hóa kh
Các chất hóa học có trong nƣớc thải có thể phân hai loại ch nh là vô cơ
và hữu cơ.
Chất hữu cơ thƣờng là đạm, đƣờng, mỡ, các hợp chất chứa phenol, chứa
nitơ… nên có thể b phân hủy vi sinh vật, do đó có thể dùng phƣơng pháp
sinh học để

l , tuy nhiên hàm lƣợng các chất này trong nƣớc thải PTN

trƣờng THCS là rất thấp.
Các chất vô cơ thƣờng là các chất không
học đƣợc. Các ion kim loại n ng không thể

l bằng phƣơng pháp sinh
l bằng vi sinh vật và cũng

không loại bỏ đƣợc chúng dƣới dạng c n, ch 1 phần b hấp phụ bằng bùn
hoạt t nh. Thủy ngân, asen,… còn là những chất rất độc khó
diệt các vi sinh vật có lợi trong nƣớc thải.

l mà còn tiêu

Xianua (CN-)

Clorua oxit (oxy clorua)

Xianua, thuốc trừ sâu Diquat, Paraquat

Natri hypoclorit

Xianua, chì

Canxi hypoclorit

Xianua

Kali permanganat

Xianua, chì, phenol, Diquat, Paraquat, hợp chất
hữu cơ có lƣu hu nh, Rotenone, formaldehyde

Permanganat

Mn

Hydro peroxit

Phenol, Xianua, hợp chất lƣu hu nh, chì


16



THCS.
1.3.2.4. Phƣơng pháp kết tủa
Cơ chế của quá trình này là việc thêm vào nƣớc thải các hóa chất để làm
kết tủa các chất hòa tan trong nƣớc thải ho c chất rắn lơ l ng sau đó loại bỏ
chúng thông qua quá trình lắng c n.
Trƣớc đây ngƣời ta thƣờng dùng quá trình này để kh bớt chất rắn lơ
l ng, sau đó là BOD nhu cầu o y sinh học của nƣớc thải khi có sự biến
động lớn về SS, BOD của nƣớc thải cần

l theo từng thời điểm; khi nƣớc

thải cần phải đạt đến một giá tr BOD, SS nào đó trƣớc khi cho vào quá trình
l sinh học và trợ giúp cho các quá trình lắng trong các bể lắng sơ cấp và
thứ cấp. Các hóa chất thƣờng s dụng cho quá trình này đƣợc liệt kê trong


17

bảng 1.4. Hiệu suất lắng phụ thuộc vào lƣợng hóa chất s dụng và yêu cầu
quản l . Thông thƣờng nếu t nh toán tốt quá trình này có thể loại đƣợc 80 90% TSS, 40 - 70% BOD5, 30 - 60

COD và 80 - 90

vi khu n trong khi

các quá trình lắng cơ học thông thƣờng ch loại đƣợc 50 - 70% TSS, 30 - 40%
chất hữu cơ [11], [12].
ản 1.4: C c h



162,1

84- 93

Sắt III sunfat

Fe2(SO4)3
Fe2(SO4)3.3H2O

400
454

70 – 72

Sắt II sunfat
(copperas)

FeSO4.7H2O

Vôi

Ca(OH)2

T nh

chất

hí