BÀI GIỮA KÌ
MÔN: ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP
HÓA LÝ TRONG XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Giáo viên hướng dẫn: TS. NGUYỄN THỊ DIỆU CẨM
Họ tên

: PHẠM MINH HOÀNG
NGUYỄN THỊ NGỌC SƯỚNG

Dịch bài báo 2

1


XỬ LÝ SƠ BỘ NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ - TẠO
BÔNG CHO QUÁ TRÌNH NITRAT HÓA
Tóm tắt
Mục đích chính của việc nghiên cứu này là nghiên cứu các ứng dụng quá trình
keo tụ-tạo bông xử lý sơ bộ nước rỉ rác ở các bãi rác mới để ngăn ngừa ô nhiễm
trong các màng siêu lọc của quá tình xử lý sinh học. Thí nghiệm Jar-test được
thực hiện để xác định các điều kiện tối ưu cho việc loại bỏ cặn và chất hữu cơ.
Các chất keo tụ sắt clorua, nhôm sunfat và nhôm polychloride (PAX) đã được
dùng là chất thử nghiệm, cùng với các loại kết tủa khác nhau của (anion và
cation polyelectrolytes). Giá trị pH tối ưu tương ứng là khoảng 4.0 cho sắt
clorua và 6.0 cho sulfat nhôm. Khi sử dụng PAX thì không cần điều chỉnh pH,
các giá trị tối ưu đã được tìm thấy của các nước rỉ rác (khoảng 8.3). Lượng tối
ưu của Fe3+ là 0.4g/L, Al3+ là 0.8g/L và PAX là 4g/L. Kết quả tốt nhất này được
tìm thấy với keo tụ, 98% cặn, 91% màu sắc và 26% COD được loại bỏ. Khi chất
tạo bông được bổ sung, kết quả cũng tương tự như những kết quả tìm thấy khi
chỉ thêm chất keo tụ, mặc dù đã đạt được sự gia tăng đáng kể trong tỷ lệ. Khối
lượng bùn sinh ra chiếm khoảng 4.5-5.0% khi sử dụng clorua sắt hoặc nhôm

(14 g/L) và tăng độ hòa tan oxy như một hệ quả của áp lực cao (2.5-3.0 bar).
Sinh khối sau đó được tách ra bằng màng siêu lọc. Nhà máy xử lý nước rỉ rác
lên đến 550 m3 ngày-1, methanol được thêm vào như là một nguồn chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học để thuận lợi cho việc thực hiện quá trình khử nitơ. Lượng
bùn tạo ra là khoảng 30 m3 ngày-1 [26].
Mục đích của việc nghiên cứu này là ứng dụng của chất keo tụ và chất tạo
bông khác nhau để xử lý nước rỉ rác mới sinh ra ở những khu vực bãi rác mới và
để xác định các chất keo tụ và điều chỉnh các điều kiện tối ưu để giảm cặn và để
tránh tắc nghẽn trong màng cho các giai đoạn xử lý tiếp theo.
2. Thực nghiệm
Mẫu nước thải được thu thập từ các bãi chôn lấp hợp vệ sinh của La
Zoreda Asturias, Tây Ban Nha, mà đã đi vào hoạt động kể từ tháng Giêng năm
1986. Mười hai mẫu được thu thập từ các khu vực bể rác mới (bể 2) và mười hai

3


mẫu từ khu vực bể rác cũ (bể 1), cho các mục đích của đặc tính và để so sánh
qua các thử nghiệm màng siêu lọc.
Thời gian lấy mẫu là từ tháng Chín đến tháng 11 năm 2005 (mỗi tuần hai
mẫu). Các mẫu được thu thập trong chai nhựa 20 L, vận chuyển đến các phòng
thí nghiệm, bảo quản ở 4oC và sau đó đặc trưng.
Phân tích hóa lý (pH, độ dẫn, độ đục, độ màu sắc, COD, BOD 5, amoninitơ, axit dễ bay hơi, sắt và nhôm) được thực hiện trong vòng 2 ngày sau lấy
mẫu theo phương pháp chuẩn cho việc kiểm tra của nước và nước thải [28]. pH
được đo bằng máy đo pH (CRISON Mod. 207). Độ đục và màu sắc được đo
bằng máy quang phổ (HACH Mod. DR / 201). Độ đục, thể hiện như FAU
(Formazin Attenuation đơn vị) được đo ở bước sóng 860 nm, và màu sắc ở bước
sóng 445 nm. COD đã được xác định theo phương pháp 5220 D (trào ngược
khép kín, phương pháp so màu) của các phương pháp chuẩn cho việc kiểm tra
của nước và nước thải. BOD5 được xác định bằng phương pháp Warburg.

nồng độ 18%.
Các thí nghiệm được tiến hành khi có và không điều chỉnh pH trước và
cho lượng thuốc thử khác nhau. Giá trị pH của mẫu được điều chỉnh theo mức
độ mong muốn bằng cách cho thêm một lượng thích hợp dung dịch HCl. Ngoài
ra điều này tạo ra một số vấn đề do sự hình thành các bọt, gây khó khăn trong
việc giảm độ pH dưới 7. Giọt chất chống tạo bọt (NALCO 71D5) đã được thêm
vào các mẫu để giải quyết vấn đề này.
Cuối cùng, thử nghiệm màng siêu lọc được thực hiện với nước rỉ rác cũ,
nước thải chưa qua xử lý mới, và nước rỉ rác mới bị keo tụ với nhôm
polychloride, với một lượng 1g/L, mà không cần điều chỉnh pH trước (tỷ lệ loại
bỏ cặn trên 90%). Giảm tốc độ dòng chảy qua màng siêu lọc theo thời gian đã
được nghiên cứu.
Nhà máy thí điểm KOCH, LABCELL CF-1 đã được sử dụng để tiến hành
các thí nghiệm. Điều này cho phép thiết bị làm việc xuyên dòng chảy lên đến áp
suất 8 bar. Trong nghiên cứu này áp suất 2 bar đã được áp dụng. Một KOCH
SelRo MPS-U20P-pH ổn định polyethersulphone màng được sử dụng; màng này
có kích thước lỗ 25.000 Da và một phạm vi pH và nhiệt độ làm việc tối đa từ 014 và 70 oC, tương ứng. Đây là loại màng được chọn nhờ các thông số kỹ thuật
của màng siêu lọc được sử dụng tại các nhà máy nước thải rỉ rác thẩm thấu
ngược COGERSA.
Sau mỗi bài kiểm tra màng siêu lọc, màng đã được rửa sạch bằng axit
phosphoric, sodium hydroxide 45oC và sodium hypochlorite cho đến khi phục
hồi tốc độ dòng chảy ban đầu bằng nước cất.
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Đặc điểm của nước rỉ rác

5


Các giá trị đặc trưng của các thông số hóa lý chính cho các mẫu nước thải
mới và cũ trong nghiên cứu được trình bày trong Bảng 1.

màu và COD tham khảo các nước thải sau khi xử lý. pH tối ưu đã được tìm thấy
là 3.8, có sự khử COD, màu sắc và độ đục tương ứng 26%, 84% và 90%.
Bảng 2 Loại bỏ COD, độ đục và màu sắc so với pH với lượng 0,5g Fe 3 +/L

Khi đã thu được pH tối ưu, mục tiêu tiếp theo là xác định các thuốc thử
với lượng tối ưu. Các lượng khác nhau, giữa 0.3 và 0.7g Fe 3+/L đã được thử
nghiệm, có một giá trị tối ưu là 0.4 mg/L, với sự khử COD, màu sắc và độ đục
tương ứng là 28%, 78% và 90%, sử dụng cùng chất keo tụ, thu được kết quả
tương tự như loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải rỉ rác ở pH tối ưu là 4.
Sau khi giải quyết trong thời gian 30 phút và 24 h, bùn được hình thành
trong quá trình keo tụ khoảng 32% và 30% trong tổng khối lượng của mẫu được
sử dụng trong các thí nghiệm tương ứng. Sau khi ly tâm trong 30 phút ở 4350
rpm, khối lượng bùn được giảm xuống còn 4% trong tổng khối lượng xử lý.
3.2.2. Nhôm sulfat
Trong trường hợp này, các thí nghiệm đã được tiến hành một lần nữa mà
không cần điều chỉnh pH trước khi cho lượng nhôm sunfat khác nhau (0.3, 0.4,
0.5 và 0.6g Al3+/L). Kết quả cho thấy rằng lượng của nhôm sunfat làm việc càng
nhiều, sự khử loại bỏ độ đục càng cao. Tuy nhiên, có sự khác biệt rõ ràng đã
7


được tìm thấy trong COD ứng với các lượng khác nhau, khác nhau về giá trị
giữa 11.5% cho 0,3g Al3+/L và 15% đối với lượng 0,4g Al 3+/L. Loại bỏ độ đục
cũng tương tự đối với lượng 0,5 và 0,6g Al 3+/L (khoảng 80.7%). pH nước thải
dao động giữa các giá trị 7 cho lượng 0,3g Al3+/L và 6.4 cho lượng 0,6g Al 3+/L.
Lượng 0,5g Al 3+/L đã được sử dụng để xác định khoảng pH tối ưu, trong
khoảng 6 giờ, khử độ đục rất cao (92%) và màu sắc (77%), mặc dù trong COD
(20%), có thể được quan sát thấy trong Bảng 3.
Bảng 3 Loại bỏ COD, độ đục và màu sắc so với pH với lượng 0,5g Al 3+/L


tiên tương ứng với các thí nghiệm được tiến hành mà không cần điều chỉnh pH.
Việc loại bỏ của màu sắc và độ đục cao nhất được lấy mà không cần điều chỉnh
pH, trong khi kết quả tốt nhất để loại bỏ COD đã thu được bằng cách điều chỉnh
độ pH khoảng 6.5. Tăng năng suất xử lý COD này là không đáng kể, đủ để
chứng minh cho điều chỉnh trước của pH, đặc biệt là xem xét rằng sản lượng
màu sắc và độ đục loại bỏ được cao hơn mà không cần điều chỉnh pH.
Bảng 4 Loại bỏ COD, độ đục và màu sắc so với pH cho một lượng 4g PAX/L

9


Khối lượng bùn sinh ra là lớn hơn trong trường hợp của hai chất keo tụ
phân tích khác, có được tỷ lệ bùn 60% đối với khối lượng ban đầu với sau khi
lắng 24h (giá trị tương tự thu được sau khi lắng 1h). Sau khi ly tâm, theo các
điều kiện tương tự như trong các thí nghiệm khác, 15% khối lượng bùn thu
được đối với tổng khối lượng nước thải được xử lý với.
3.2.4. So sánh kết quả với các chất keo tụ khác nhau
Bảng 5 cho thấy kết quả tốt nhất thu được cho mỗi chất keo tụ thử
nghiệm. Như có thể thấy, kết quả tốt nhất sử dụng ferric chloride hoặc nhôm
sunfat thu được cho một pH acid tương ứng 3.8 và 6.0(sau khi xử lý pH tương
ứng là 3 và 5.2). Điều này ngụ ý điều cần thiết để nâng cao độ pH của nước thải
thu được sau khi xử lý này trước khi phải chịu ảnh hưởng đến quá trình nitrat
hóa - quá trình khử nitơ, đó là một bất lợi từ các quan điểm của các ứng dụng
công nghiệp.
Bảng 5 Kết quả tốt nhất đạt được cho mỗi chất keo tụ thử nghiệm

Khi sử dụng nhôm polychloride, kết quả tốt nhất đạt được ở độ pH của
nước rỉ rác. Trong trường hợp này, việc giảm độ pH của nước thải phụ thuộc
nhiều vào nồng độ áp dụng. Đối với lượng 1 g/L không có nhu cầu điều chỉnh
pH trước xử lý sinh học.

mg/L, hơi cao hơn so với trong nước thải chưa qua xử lý (0.8 mg/L). Khi nước
11


thải được xử lý về mặt sinh học, độ pH phải được tăng lên trong trường hợp các
kết quả có tính axit trong xử lý keo tụ, giảm khả năng hòa tan của kim loại.
3.4. thử nghiệm siêu lọc
Hình 2 cho thấy các kết quả thu được trong các thử nghiệm, đại diện cho
thời gian của thí nghiệm theo giờ trên trục x và tốc độ dòng chảy thấm qua bằng
ml/phút trên trục y. Một sự khác biệt rõ ràng được quan sát giữa cách xử lý nước
rỉ rác mới và cũ. Nó có thể được quan sát thấy rằng tốc độ dòng chảy của thấm
qua màng tế bào khi sử dụng nước rỉ rác cũ luôn là cao hơn so với tốc độ dòng
chảy thấm qua với nước rỉ rác mới, tắt nghẽn màng được quan sát với 33%. Hai
mươi bốn giờ sau khi bắt đầu thí nghiệm, sự khác biệt về tỷ lệ dòng chảy đã
được tìm thấy là 40%.

Hình 2 Giảm tốc độ dòng chảy qua màng siêu lọc theo thời gian.
Cuối cùng, thử nghiệm được thực hiện với nước rỉ rác mới bị keo tụ với
nhôm polychloride (lượng 1g PAX/L, pH ban đầu 8.3, pH cuối cùng 7.8). Lượng
này được sử dụng vì lý do kinh tế và môi trường. Đối với độ đục, việc loại bỏ
cũng tương tự như ở lượng cao (> 90%). Một lợi thế quan trọng là không có nhu
cầu để điều chỉnh pH trước khi xử lý sinh học và cuối cùng, nồng độ nhôm còn
lại sau khi keo tụ là rất thấp (khoảng 1mg/L), tương tự như các giá trị được tìm
thấy trong nước thải rỉ rác không được xử lý. Một sự gia tăng khá đáng kể trong
tốc độ dòng chảy đã được quan sát, gần như tương đương với tốc độ dòng chảy
thu được trong các màng siêu lọc của nước rỉ rác cũ. Tăng 50% tốc độ dòng

12



của nước rỉ rác cũ và nước rỉ rác mới keo tụ với 1g PAX/L là chỉ có 7%, so với
40% khi so sánh về tốc độ dòng chảy của nước rỉ rác cũ và các nước rỉ rác mới
mà đã không được keo tụ. Các vấn đề của màng bám bẩn khi tiến hành siêu lọc

13


với nước rỉ rác mới có thể được cải thiện nếu các nước rỉ rác là xử lý trước khi
xử lý keo tụ-tạo bông.

14