- KẾT HỢP KEO TỤ HÓA HỌC VỚI TUYỂN NỔI ĐIỆN HÓA XỬ LÝ SƠ CẤP NƯỚC THẢI SẢN XUẤT MÍA ĐƯỜNG. - Nghiên cứu được tiến hành nhằm nâng cao hiệu quả giai đoạn xử lý sơ cấp nước thải sản xuất từ nhà máy mía đường. - Nếu nước thải được keo tụ hóa học ở pH = 7,5, thêm lượng PAC. - Có thể kết hợp công đoạn keo tụ hóa học với bể tuyển nổi điện hóa để góp phần giảm tải lượng nạp chất ô nhiễm cho công đoạn xử lý sinh học trong hệ thống xử lý nước thải ngành công nghiệp mía đường.. - Kết hợp keo tụ hóa học với tuyển nổi điện hóa xử lý sơ cấp nước thải sản xuất mía đường. - Cả hai công đoạn này đều tạo ra một lượng lớn nước thải. - (2003) đã giới thiệu quy trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất mía đường gồm lọc keo tụ - tạo bông lắng hấp phụ tách khí cho hiệu suất loại BOD và COD của nước thải lần lượt là 96% và 95%. - Những nghiên cứu tiền xử lý nước thải sản xuất mía đường bằng quy trình lý - hóa là rất cần thiết để giảm tải lượng cho công đoạn xử lý sinh học tiếp sau.. - những cation đó cùng nhóm hydroxyl tạo thành hydroxide kim loại là những chất keo tụ phổ biến trong thực tế xử lý nước thải (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).. - Trong lĩnh vực xử lý nước và nước thải, bể tuyển nổi điện hóa được áp dụng để xử lý nước thải thuộc da, dệt nhuộm, các loại nước thải có chứa chất tạo màu, nước thải nhà máy giấy, xi mạ, chưng cất cồn và nhiều ngành khác (Kuokkanen et al., 2013). - Chaudhari (2014) đã xử lý nước thải nhà máy đường bằng phương pháp điện hóa. - Keo tụ hóa học là quá trình sử dụng các hóa chất (thường gọi là phèn) để làm cho các hạt keo trong nước thải tạo thành các bông cặn có khả năng lắng. - “Kết hợp keo tụ hóa học với tuyển nổi điện hóa xử lý sơ cấp nước thải sản xuất mía đường” được tiến hành nhằm tìm ra phương pháp khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế để xử lý sơ cấp nước thải mía đường, giảm thiểu tải nạp chất ô nhiễm cho bể xử lý sinh học bố trí tiếp sau.. - Đối tượng thí nghiệm là nước thải được lấy từ hố thu nước thải sản xuất của Nhà máy đường Phụng Hiệp, thị xã Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang.. - Thí nghiệm keo tụ nước thải được tiến hành trên thiết bị Jartest (Lovibond - Đức) với 6 bình chứa nước thải thí nghiệm hoạt động đồng thời.. - Hình 1: Sơ đồ và thông số mô hình bể tuyển nổi điện phân 2.2 Phương pháp thí nghiệm. - Mẫu nước thải trước và sau quá trình thí nghiệm chính thức được thu thập ở 3 ngày liên tiếp. - Nước thải trước và sau vận hành thí nghiệm được thu thập và tiến hành phân tích các thông số pH, DO, SS, EC, độ đục, BOD 5 , COD, TKN, TP tại các phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường, Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ. - 3.1 Một số đặc tính của nước thải sản xuất mía đường. - Khảo sát thực tế tại nhà máy sản xuất mía đường cho thấy về mặt cảm quan nước thải chứa nhiều chất rắn có kích thước lớn, nhiều chất rắn cặn lơ lửng, dầu mỡ, màu vàng đục và có mùi mật đường. - Kết quả đo nồng độ DO, pH trong 3 ngày liên tiếp tại vị trí lấy mẫu nước thải thí nghiệm cho thấy DO bằng 0 mg/L, pH dao động từ 7,1 - 7,2.. - Với các đặc điểm nước thải nêu trên và các ưu điểm của quá trình tuyển nổi điện hóa là có khả năng loại bỏ SS và dầu mỡ cao, nước thải sau khi qua bể tuyển nổi điện hóa sẽ có hàm lượng DO tăng lên do quá trình hòa tan của các bọt khí ô-xy vào nước, quá trình ô-xy hóa điện hóa bởi gốc hy- đrô-xyn giúp làm giảm độ màu của nước thải. - Như vậy, việc lựa chọn biện pháp tuyển nổi điện hóa để xử lý sơ cấp nước thải sản xuất mía đường là hoàn toàn phù hợp. - cực để tiến hành các thí nghiệm của bể tuyển nổi điện hóa.. - 3.2 Kết quả thı́ nghiê ̣m bể tuyển nổi điện hóa 3.2.1 Thí nghiệm 1: Xác định góc nghiêng điện cực thích hợp. - Bảng 2 trình bày các thông số vận hành của thí nghiệm này. - Kết quả thí nghiệm cho thấy nước thải đầu vào có độ đục và COD biến thiên lớn (Hình 3) do phụ thuộc vào lượng mía tiếp nhận để sản xuất trong một ngày và chu kì xả rửa thiết bị của nhà máy, điều này làm cho độ đục và COD của nước thải đầu ra biến động lớn tương ứng với đầu vào. - Bảng 2: Thông số vận hành thí nghiệm xác định góc nghiêng điện cực. - Hình 3: Độ đục và COD của nước thải trước và sau tuyển nổi với góc nghiêng điện cực khác nhau 3.2.2 Thí nghiệm 2: Xác định mật độ dòng. - thể lên đến 700 A/m 2 đối với nước thải nhà máy giấy.. - Bảng 3 trình bày các thông số vận hành của thí nghiệm.. - Bảng 3: Thông số vận hành của thí nghiệm xác định mật độ dòng điện thích hợp. - Góc nghiêng điện cực 45 o chọn từ thí nghiệm 1. - Hình 4 trình bày độ đục và COD của nước thải trước và sau khi tuyển nổi với các diện tích bản điện cực khác nhau. - Hình 4: Độ đục và COD của nước thải trước và sau tuyển nổi với diện tích điện cực khác nhau Bảng 4: Khối lượng nhôm hòa tan với các diện tích bản điện cực khác nhau. - Bảng 5: Lượng điện năng cần để xử lý 250 m 3 nước thải hàng ngày của nhà máy Diện tích bản. - điện cực (cm 2. - Lượng điện để xử lý 250 m 3 nước thải trong 1 ngày của nhà máy (kW). - Vì vậy, diện tích bản điện cực 504 cm 2 được chọn để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.. - 3.2.3 Thí nghiệm 3: Xác định khoảng cách điện cực thích hợp. - Thí nghiệm này nhằm khảo sát hiệu quả tuyển. - Bảng 6: Thông số vận hành của thí nghiệm xác định khoảng cách giữa các điện cực. - Góc nghiêng điện cực 45 o Lựa chọn từ thí nghiệm 1. - Diện tích điện cực 504 cm 2 Lựa chọn từ thí nghiệm 2. - Độ đục và nồng độ COD trong nước thải trước và sau tuyển nổi của thí nghiệm xác định khoảng cách giữa các bản điện cực cho quá trình tuyển nổi điện phân được thể hiện ở Hình 5. - Kết quả cho thấy độ đục nước thải giảm khi khoảng cách điện cực giảm xuống, cụ thể giảm 77,78% đối với. - Hình 5: Độ đục và COD của nước thải trước và sau tuyển nổi với khoảng cách điện cực khác nhau Nước thải sản xuất mía đường có nhiều muối. - 3.2.4 Thí nghiệm 4: Xác định thời gian lưu nước thích hợp. - Bảng 7: Thông số vận hành thí nghiệm xác định thời gian lưu nước thích hợp. - Khoảng cách giữa các điện cực 2 cm Lựa chọn từ thí nghiệm 3. - Hình 6 cho thấy độ đục của nước thải sau tuyển nổi giảm và 51,39% tương ứng các thời gian lưu 25 phút, 30 phút và 35 phút.. - Nồng độ COD trong nước thải sau quá trình tuyển nổi cũng giảm và 26,38% tương ứng với thời gian lưu 25 phút, 30 phút và 35 phút.. - Hình 6: Độ đục và COD của nước thải trước và sau tuyển nổi ở các thời gian lưu khác nhau Giá trị độ đục của nước sau tuyển nổi giảm khi. - đồng thời nhiệt độ trong bể tăng lên làm tăng độ xáo trộn khiến chất rắn lơ lửng phân tán rộng dẫn đến hiệu quả tuyển nổi thấp, giá trị COD và độ đục trong nước thải tăng trở lại. - 3.2.5 Thí nghiệm 5: Thí nghiệm định hướng cho quá trình keo tụ. - Hiệu suất loại bỏ COD của bể tuyển nổi điện phân ở thời gian lưu 30 phút là 38,58%, nồng độ COD còn lại khá cao sẽ ảnh hưởng đến quá trình xử lý sinh học phía sau, vì vậy cần thêm quá trình keo tụ hóa học phía trước để keo tụ và tạo bông nước thải trước khi đưa vào bể tuyển nổi điện hóa. - Thí nghiệm này được tiến hành nhằm xác định thông số thích hợp (pH, liều lượng PAC, liều lượng A110) của quá trình keo tụ hóa học nước thải mía đường.. - Bảng 8: Thông số nước thải đầu vào thí nghiệm keo tụ hóa học. - Thí nghiệm xác định liều lượng PAC phù hợp Khi cho PAC biến thiên từ 120 đến 280 mg/L, giá trị độ đục giảm thấp nhất ghi nhận ở liều lượng PAC = 240 mg/L, tương ứng với giá trị pH của nước thải là 4,4 (Hình 7). - Hình 7: Độ đục, pH, EC của nước thải sau xử lý tương ứng với liều lượng PAC sử dụng. - Thí nghiệm xác định pH thích hợp. - Trong thí nghiệm này liều lượng PAC được cố định ở mức 240 mg/L, dùng NaOH để điều chỉnh nước thải đầu vào cho pH dao động từ 6,5 đến 8,5.. - Như vậy, độ đục của nước thải giảm nhiều nhất ở giá trị ở pH = 7,5, chọn giá trị này để tiến hành thí nghiệm tiếp theo.. - Thí nghiệm xác định lượng polymer anion A110 thích hợp (tương ứng với liều lượng PAC 240 mg/L và pH = 7,5). - Thí nghiệm này tiến hành với pH nước thải là 7,5, liều lượng PAC là 240 mg/L kết hợp với pô-ly- me A110 có liều lượng biến thiên từ 1 - 5 mg/L.. - nước thải sản xuất mía đường bằng phương pháp keo tụ hóa học kết hợp tuyển nổi điện hóa. - Khuấy trộn nước thải. - Bảng 9 trình bày các thông số vận hành cho thí nghiệm này.. - Khoảng cách điện cực 2 cm Lựa chọn từ thí nghiệm 3. - Thời gian lưu 30 phút Lựa chọn từ thí nghiệm 4. - Liều lượng PAC 240 mg/L Lựa chọn từ thí nghiệm 5a. - pH 7,5 Lựa chọn từ thí nghiệm 5b. - Pô-ly-me A110 5 mg/L Lựa chọn từ thí nghiệm 5c. - Thí nghiệm được tiến hành trong 3 ngày liên tục. - bể tuyển nổi ổn định. - Kết quả phân tích mẫu nước thải trước và sau khi qua tuyển nổi điện phân ở thời gian lưu 30 phút thể hiện ở Bảng 10.. - Bảng 10: Nồng độ ô nhiễm nước thải trước và sau keo tụ hóa học kết hợp tuyển nổi điện hóa Chỉ tiêu Đơn vị Trước tuyển nổi. - Sau tuyển nổi (n = 3). - Ghi chú: QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. - Do có điều chỉnh pH nên nước thải đầu ra của bể tuyển nổi đạt giá trị 7,56 nằm trong khoảng thích hợp để đưa tiếp sang công đoạn xử lý sinh học. - nồng độ SS, COD, BOD 5 , TKN, TP trong nước thải sau keo tụ và tuyển nổi đều giảm, cụ thể:. - Hiệu suất loại bỏ SS đạt khá cao khoảng 94,27%, nồng độ SS trong nước thải đầu ra đủ điều kiện (SS <. - Nồng độ COD trong nước thải đầu vào từ 5361,67 mg/L giảm xuống còn 2266 mg/L đạt hiệu suất xử lý 57,74%. - Nồng độ BOD trong nước thải đầu vào giảm từ 3.226 mg/L xuống còn 1.338 mg/L đạt hiệu suất xử lý 58,51%. - Đối với dưỡng chất: với nồng độ TKN đầu vào là 17,19 mg/L nước thải đầu ra chỉ còn 2,05 mg/L tương đối thấp (hiệu suất xử lý 88,07%).. - Khi đó tỷ lệ BOD : N : P của nước thải đầu ra chỉ đạt cần bổ sung dưỡng chất để nước thải đạt tỷ lệ BOD : N : P bảo đảm cho hoạt động của vi sinh vật trong công đoạn xử lý sinh học tiếp sau.. - Ước tính chi phí xử lý 1 m 3 nước thải mía đường bằng quá trình keo tụ hóa học kết hợp tuyển nổi điện hóa là 3.970 đồng, bao gồm:. - Liều lượng PAC là 240 mg/L, vậy lượng PAC cần sử dụng cho xử lý 1 m 3 nước thải là 0,24 kg PAC/m 3 . - Giá thị trường của PAC là 6.000 đồng/kg, cần chi 1.440 đồng để xử lý 1 m 3 nước thải. - pô-ly-me cần sử dụng để xử lý 1 m 3 nước thải là 0,005 kg/m 3 . - Pô-ly-me A110 có giá 70.000 đồng/kg, thành tiền 350 đồng/m 3 nước thải.. - Điện năng tiêu thụ cho tuyển nổi điện hóa là 1,18 kW điện/m 3 nước thải, thành tiền 1.180 đồng/m 3 nước thải (với giá điện công nghiệp 1,000 đồng/kW). - Nhôm phế liệu làm điện cực có giá thị trường là 30.000 đồng/kg, lượng nhôm cần xử lý 1 m 3 nước thải là 1.000 đồng.. - Phương pháp keo tụ hóa học kết hợp với tuyển nổi điện hóa có thể áp dụng trong giai đoạn xử lý sơ cấp nước thải sản xuất mía đường. - Nước thải sản xuất mía đường nếu được keo tụ - tạo bông trước khi đưa vào tuyển nổi điện hóa sẽ làm tăng đáng kể hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm, do các hạt keo và chất rắn lơ lửng kết dính thành các bông cặn lớn tạo điều kiện cho các bọt khí tiếp xúc, bám dính để nâng nó lên trên bề mặt bể tốt hơn.. - Sau quá trình tuyển nổi DO trong nước thải tăng từ 0 mg/L lên 3,89 mg/L giúp giảm chi phí vận hành cho hệ thống xử lý sinh học phía sau. - Tuy nhiên, để có thể tiếp tục xử lý nước thải sau tuyển nổi bằng biện pháp sinh học cần bổ sung thêm ni- tơ và phốt-pho.. - Nước thải sản xuất mía đường sau keo tụ và tuyển nổi điện hóa vẫn còn chứa nhiều chất hữu cơ, do đó cần nghiên cứu các phương pháp xử lý sinh học thích hợp để xử lý đạt tiêu chuẩn xả thải.. - Giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải. - Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp. - Giáo trình công nghệ xử lý nước thải