Nghiên cứu mô hình lọc sinh học xác định mức độ xử lý nước thải cơ sở sản xuất nước tương

g ở Việt Nam đời sống người dân ngày càng ổn định do đĩ nhu cầu cuộc sống ngày càng cao tạo điều kiện cho các doanh nghiệp trong và ngồi nước mở rộng hoạt động kinh doanh Cơ sở chế biến và sản xuất nước tương Lam Thuận là một trong số đĩ. Ngồi những vấn đề về kinh tế như giải quyết được việc làm cho người lao động ,nâng cao đời sống người dân , đĩng gĩp ngân sách nhà nước bên cạnh đĩ là các vấn đề mơi trường mà cơ sở chưa giải quyết được .Vơí đề tài “ Nghiên cứu mơ hình lọc sinh học xử lý nước thải cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận” tơi hy vọng sẽ đĩng gĩp được một phần sức nhỏ bé của mình trong việc bảo vệ mơi trường chung. I.2 Mục đích nghiên cứu Xác định mức độ ơ nhiễm của nghành sản xuất nước Tương sau khi đã áp dụng phương pháp mới và mơ hình lọc sinh học hiếu khí để xử lý nước thải nhằm đạt được tiêu chuẩn mơi trường phù hợp với các quy định về mơi trường của chính phủ Việt Nam. I.3 Nội dung nghiên cứu Lấy nước thải đầu ra của cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận Tiến hành mơ hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra Tìm ra khoảng nồng độ xử lý tối ưu nhất đối với giá thể nghiên cứu I.4 Đối tượng nghiên cứu Giá thể là các vịng nhựa cĩ đường kính d = 21mm và chiều cao h =25mm Nước thải được lấy từ cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận I.5 Phương pháp nghiên cứu Xây dựng mơ hình nhỏ mơ phỏng bể xử lý đặt trong phịng thí nghiệm Vận hành mơ hình với giá thể là các ống nhựa và xử lý nước thải theo các tải trọng khác nhau Kiểm tra các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của nước thải sau khi được xử lý ở mơ hình trong phịng thí nghiệm. Các chỉ tiêu kiểm tra COD,pH,SS. I.6 Phạm vi nghiên cứu Mơ hình trong phịng thí nghiệm Bể lọc sinh học hiếu khí với giá thể là các ống nhựa Xử lý nước Tương sau quá trình sản xuất theo phương pháp mới(cĩ hàm lượng 3MCPD dưới chuẩn cho phép) Chương II : TỔNG QUAN NGHÀNH SẢN XUẤT NƯỚC TƯƠNG . II.1 Tổng quan về nước tương II.1.1 Lịch sử nước tương Nước Tương hay cịn gọi là xì dầu là loại nước chấm được sản xuất bằng cách lên men hạt đậu tương,ngũ cốc rang chin,nước và muối ăn.Nước Tương cĩ nguồn gốc từ Trung Quốc được sử dụng rộng rãi ở các nước châu á trong đĩ cĩ Việt Nam Nước tương được lên men bằng men cĩ chứa 1 trong 2 lồi nấm Aspergillus oryzae hoặc A.sojae cùng các vi sinh vật liên quan khác. Cĩ 2 loại nước tương 1 loại được làm từ hạt đậu tương nguyên vẹn cĩ chất lượng cao hơn 1 loại rẻ tiền được làm từ protein đậu tương thủy phân. Lên men đậu tương tự nhiên sẽ cho mùi vị thơm hơn bằng cách để ngồi trời.Ngày nay các sản phẩm này đều được làm trên quy trình máy mĩc. Nước tương là một sản phẩm lên men truyền thống giàu axit amin cĩ mùi vị đặc trưng và kích thích tiêu hĩa.Dùng nhiều trong bữa ăn và cĩ lợi cho sức khỏe vừa tạo thêm vị ngon cho thức ăn.Từ lâu được sản xuất dưới quy mơ nhỏ ( hộ gia đình ) bằng phương pháp lên men truyền thống từ các vi sinh vật cĩ sẵn trong tự nhiên. II.1.2 Giá trị thực phẩm của nước tương. Khi đánh giá chất lượng nước tương về phương diện hĩa học trước hết người ta chú ý đến lượng đạm tồn phần vì đây chính là chất dinh dưỡng cĩ giá trị nhất của nước tương.Tiếp theo cần xem xét lượng đạm amin.Từ 2 lượng đạm này ta cĩ thể suy ra tỷ lệ đạm amin đốivới đạm tồn phần cho biết mức độ thủy phân protein trong nước tương , tỷ lệ này càng cao càng tốt.trung bình tỷ lệ này trong nước tương chiếm 50% - 60%. II.1.3 Thành phần hĩa học của nước tương. Chất lượng nước tương thay đổi tùy theo nguyên liệu , tỷ lệ phối chế,phương pháp chế biến…. Trong nước chấm lên men cịn chứa nhiều đường do tác dụng của men amylase lên tinh bột. Nước chấm chứa một số loại chất béo ,vitamin ,muối ăn và các yếu tố vi lượng khác.Vì vậy nước tương nếu được sản xuất theo đúng quy trình thì sẽ cĩ mùi vị và màu sắc rất tốt. Bảng II.1 Thành phần hĩa học trung bình của nước tương. Thành Phần Hàm Lượng Đạm Nito tồn phần theo Nito 15 – 21,6 Nito 8,5 – 1,3 NH3 1,0 – 2,0 Đường 14,5 – 15,3 Lipid 17,0 – 25,0 NaCl 200 – 250 Acid 2,0 – 8,0 Chất khơ 325 - 387 Metionin 3,32 Lyzin 6,5 Phynylamin 7,0 ( Nguồn :” Phương pháp sản xuất nước tương và thiết kế phân xưởng” Võ Văn Quốc ) pH = 5,9 – 6,2 , khối lượng riêng của nước tương 1,01 - 1,04mg/l II.1.4 Nguyên liệu chính Đậu nành Bảng II.2 Thành phần hĩa học của đậu nành Đạm Nito tồn phần theo Nito 15 – 21,6 Nito 8,5 – 1,3 NH3 1,0 – 2,0 Đường 14,5 – 15,3 Lipid 17,0 – 25,0 NaCl 200 – 250 Acid 2,0 – 8,0 Chất khơ 325 - 387 Metionin 3,32 Lyzin 6,5 Phynylamin 7,0 ( Nguồn :”Phương pháp sản xuất nước tương và thiết kế phân xưởng” Võ Văn Quốc ) Ngồi ra đậu nành cịn chứa nước, vitamin A ,B1 ,B2 ,B5 ,B6 , B12. Protein đậu nành : Protein đậu nành được tạo bởi acid amin trong đĩ cĩ đủ các loại acid amin khơng thay thế .Cĩ thể nĩi protein của đậu nành giống protein của trứng và được xem là nguyên liệu chế biến thay thế protein động vật Các nhĩm protein đơn giản ( % so với tổng số protein ) Albumin : 6 – 8 % Globumin : 25 – 34 % Glutelin : 13 – 14 % Prolamin : khơng đáng kể. Thành phần các acid amin khơng thay thế trong đậu nành và thực phẩm quan trọng (g/100g protein) Bảng II.3 Thành phần các acid amin khơng thay thế trong đậu nành và thực phẩm. Loại Acid amin Đậu nành Trứng Thịt Bị Sữa bị Gạo Giá trị FAO – OMS Leusin 7.84 8.32 8.00 10.24 8.26 4.8 Isoleusin 4.48 5.6 5.12 5.6 3.84 6.4 Lysin 6.4 6.24 2.12 8.16 3.68 4.2 Phenylalanin 4.96 5.12 4.48 5.44 4.8 2.8 Threonin 3.84 5.12 4.64 4.96 3.36 2.8 Tryptophan 1.28 1.76 1.21 1.44 1.28 1.4 Valin 4.8 7.52 5.28 7.36 5.76 4.2 Methionin 1.28 3.2 2.72 2.88 2.08 2.2 ( Nguồn :”Phương pháp sản xuất nước tương và thiết kế phân xưởng” Võ Văn Quốc”) Chất béo đậu nành chiếm khoảng 20 % trọng lượng khơ của hạt đậu nành nằm chủ yếu trong nhân của hạt.chất béo chiếm 2 thành phần chủ yếu là triglycerid ( 96% lượng chất béo thơ ) và lecithine ( chiếm 2% chất béo thơ ). II.1.5 Các phương pháp sản xuất nước tương Ngày nay nước tương được sản xuất từ nguyên liệu protein với hai phương pháp chính đĩ là Phương pháp lên men vi sinh truyền thống Phương pháp hĩa giải Ngày nay phương pháp sản xuất theo truyền thống đã khơng cịn đáp ứng được nhu cầu của thị trường ngày một đơng đúc nên hiện nay đa phần các sản phẩm cĩ bán trên thị trường đều là nước tương hĩa giải cĩ sử dụng HCl ở nhiệt độ cao sinh ra nhiều chất cĩ độc hại cĩ thể dẫn đến ung thư điển hình nhất là chất 3 – MCPD (viết tắc của chất 3 – mono – chloro – propan 1,2 – Diol ) được tạo thành chủ yếu từ phản ứng thủy phân giữa protein thực vật và Acid chlohydrid. Việc sử dụng nước chấm truyền thống sẽ tốt hơn về vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm.Đây là phương thức sản xuất nước tương sử dụng nấm Aspergillus oryzae cùng với nguyên liệu trong cơng nghiệp ép dầu và bia.  II.1.6 Quy trình sản xuất nước tương Vo Ngâm Rang chín già Hấp chín Nghiền Nuơi mốc mốc trung gian Ngâm nước đậu Ủ mốc Nước Chắt Dịch bột đậu Nước đậu Ủ tương Để ngấm Tương lỏng Hình II.1 Quy trình sản xuất nước tương II.1.7 Vi sinh vật trong sản xuất nước tương. Đối với phương thức sản xuất nước tương trong cơng nghiệp thì phải cải tạo giống vi sinh vật thuần chủng.Giống vi sinh vật được đưa vào sản xuất phải đảm bảo các điều kiện : ảnh hưởng tốt đến hương vị của sản phẩm cĩ hoạt lực protease cao khơng chứa độc tố aflatoxin khả năng tăng sinh tốt, dễ nuơi trong điều kiện thường Giống mốc dùng trong sản xuất nước chấm cĩ thể là Aspergillus oryzae, Aspergillus soyae, Aspergillus teriol, Aspergillus niger…  II.1.8 Quy trình cơng nghệ Hình II.2 Quy trình sản xuất nước chấm bằng phương pháp lên men mốc Aspergillus oryzae). Giải thích quy trình Quá trình xử lý nguyên liệu được thực hiện qua các bước sau: Xay nhỏ : kích thước hạt khoảng 1 mm là tốt nhất cĩ mục đích để tăng hiệu quả diện tích tiếp xúc của enzyme nhờ đĩ tăng hiệu quả của enzyme. Phối liệu và trộn nước : trộn khơ đậu đã được xay nhỏ cho thêm 60 – 75% nước so với lượng bột trên. Hấp chín nhằm mục đích tiêu diệt vi sinh vật đồng thời thay đổi đặc tính lý hĩa của nguyên liệu nhằm tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển tốt để tạo ra các enzyme cĩ hoạt lực cao. II.1.9 Nuơi nấm mốc Nấm được nuơi phải cĩ hoạt lực protease tốt để thủy phân tốt nguồn đạm cĩ sẵn trong nguyên liệu.Để đạt được yêu cầu trên thì các yếu tố mơi trường kỹ thuật lên mốc cũng như thời gian lên mốc,kiềm hãm mốc phát triển dĩng vai trị rất quan trọng trong việc tạo ra nước tương ngon.Thường nuơi nấm mốc ở 38 - 32 0C , độ ẩm khơng khí 85 – 90% , thời gian lên mốc khoảng 48 giờ. Trong quy trình nuơi nấm mốc cần cĩ quạt ly tâm cĩ lưu lượng giĩ khoảng 6000 m3/tấn nguyên liệu/giờ với áp lực 100mm cột nước. Trong quá trình nuơi cần đảo lộn để mốc phát triển đều khắp cơ chất. II.1.10 Lên mên hoặc thủy phân Thủy phân thường xảy ra 2 quá trình chính : Thủy phân protein và thủy phân tinh bột ca 2 đều chịu 3 yếu tố ảnh hưởng chính Lượng nước cho vào quá trình thủy phân, bằng kinh nghiệm sản xuất thực tiễn cho thấy nước cho vào chiếm khoảng 30 – 40% so với nguyên liệu tương đương với 60 – 70% khối lượng nấm. Lượng muối khi cho vào là 15% Nhiệt độ thủy phân phải giữ ổn định trong khoảng 54 – 58% trong suốt thời gian thủy phân. Sau khi thủy phân xong căn cứ vào hàm lượng nước thủy phân để tính lượng muối, nước muối và các phụ gia khác cần bổ sung sao cho đạt nồng độ quy định. II.1.11 Trích ly : Dịch trích ly lần thứ nhất cho nồng độ đậm, cĩ màu xấu và chiếm khoảng 60 – 80% lượng nguyên liệu thủy phân nhưng lại chứa một lượng đạm khá cao. Dịch trích ly lần 2 nhận được từ việc ngâm bã trong 12 – 16 giờ với nước muối 15 – 18 Be. Cứ như vậy ta tiến hành các lần trích ly tiếp theo để tận thu lượng đạm cịn lại trong bã lọc.Tùy theo yêu cầu chất lượng và loại nước chấm ta cĩ thể cĩ cơng thức pha đấu khác nhau. II.1.12 Thanh trùng sản phẩm Thanh trùng cĩ thể tiến hành bằng hai cách : Đun trực tiếp hoặc dùng hơi từ nồi hơi.Nhiệt độ thanh trùng ở 60 – 700C để tránh làm thay đổi chất lượng nước tương , làm bay hơi đạm hịa tan thì thời gian thanh trùng từ 1h 30 đến 2h. II.2 Cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận II.2.1Giới Thiệu Chung Cơ Sở Sản Xuất Nước Tương Lam Thuận cĩ địa chỉ 295/14/6 Kinh Dương Vương , khu 6 , phường An Lạc , quận Bình Tân – TPHCM Là cơ sỏ sản xuất nước tương quy mơ vừa và nhỏ. Số người đang làm cho cơ sở là 75 người : số lượng Nam, Nữ xấp xỉ bằng nhau.Nam bốc vác, nữ chế biến , bảo quản, đĩng gĩi. II.2.2 Mơi trường và nước thải Nước thải từ nước tương cĩ đặc điểm là COD và BOD khá cao,cịn lại là cặn lơ lửng nhưng ở dạng dễ tách bằng các phương pháp xử lý cơ học. Nước thải của cơng ty gồm Nước thải từ sản xuất và sinh hoạt Nguồn nước thải từ quá trình vận chuyển Nước thải sinh ra từ quá trình chế biến Nước thải vệ sinh, thiết bị , nhà xưởng trước và sau giờ sản xuất Lưu lượng nước thải khoảng 10 m3/ngày. Khí thải :Cơ sở sản xuất được trang bị hiện đại nên hạn chế được khí thốt ra bên ngồi Mùi : khơng đáng kể ,chỉ phảng phất trong co sở sản xuất ít bay ra ngồi do cơ sở dường như khép kín với xung quanh. Các khía cạnh khac Nhiệt độ : Nước tương khơng cần bảo quản ở nhiệt độ lạnh, ở nhiệt độ thường sản phẩm vẫn tốt nhưng tránh ánh nắng vì ánh nắng cĩ thể làm tăng nhiệt độ cua sản phẩm gây ra các biến đổi hĩa lý trong chai. Ánh sáng : Cơ sở trang bị hệ thống đèn neon cĩ cơng suất 40W để kiểm tra sản phẩm. Độ ẩm :nhà máy sản xuất hoạt động khá hiệu quả các vấn đề vệ sinh.Nước chỉ được sử dụng trong dây chuyền chế biến khép kín, hơn nữa để bảo quản sản phẩm tốt thì độ ẩm khơng được quá cao.Vì vậy trong cơ sở rất khơ ráo, sạch sẽ. Tiếng ồn : Vì cơ sở sản xuất được thiết kế gần như khép kín hơn nữa tiếng ồn khi máy mĩc hoạt động khơng lớn nên khơng gây ảnh hưởng gì lớn đối với xung quanh. Bụi : nhà xưởng sạch sẽ ,cơng nhân được trang bị thiết bị bảo hộ lao động (Ủng,giày,vớ ,bao tay ,mũ bảo hiểm …..) nên Bụi dường như khơng cĩ Tĩm lại cơ sở sản xuất nước tương Lam Thuận cĩ những cố gắng nhất định trong việc chấp hành các vấn đề mơi trường và an tồn lao động.Chỉ cịn một số hạn chế trong việc xử lý nước thải đầu ra. Chương III : TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI . III.1 Phương pháp xử lý cơ học Xử lý các thành phần cĩ kích thước khá lớn ,khơng tan.Những phương pháp xử lý cơ học bao gồm : III.1.1 Song chắn rác Song chắn rác cĩ 2 loại Song chắn rác thơ và lưới chăn rác Song chắn rác thơ dùng để chắn các loại rác cĩ kích thước lớn bao gồm các thanh sắt chắn dọc 2 bên, cĩ hình chữ nhật, hình bầu dục ,hình trịn cĩ thể di động hoặc cố định. Đối với các loại rác cĩ kích thước thì dùng lưới chắn rác. Sau khi các loại rác lớn đã được gạt bỏ thì các loại rác nhỏ sẽ được thiết bị lưới chắn rắn loại bỏ hoặc đưa vào bể phân hủy cặn hay cịn gọi là bể mêtan Thơng thường Song chắn rác được đặt theo một gĩc 60 – 900 theo hướng dịng chảy. III.1.2 Bể lắng cát Dùng để tách các chất bẩn vơ cơ cĩ trọng lượng riêng lớn trọng lượng riêng của nước và chịu sự tác động mạnh của trọng lực như Cát , xỉ than,…ra khỏi nước thải.Cát từ bể lắng cát sẽ được đưa ra ngồi hoặc đi đến sân phơi sau đĩ vận chuyển tới cơng ty xây dựng nếu tải trọng cát nhiều. III.1.3 Bể lắng Bể lắng dùng để tách các chất hữu cơ lơ lửng cĩ trọng lượng phân tử lớn hơn nước ,chất lơ lửng nào nặng hơn nước sẽ lắng xuống dưới, chất nào nhẹ hơn nước sẽ nổi lên trên dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và cặn nổi tới cơng trình xử lý cặn. Dựa vào chức năng vị trí cĩ thể chia bể lắng thành các loại : bể lắng đợt 1 trước cơng trình xử lý sinh học và bể lắng sinh học và bể lắng đợt 2 sau quá trình xử lý sinh học. Dựa vào nguyên tắc người ta cĩ thể chia ra các loại bể lắng như bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục Dựa vào cấu tạo cĩ thể chia bể lắng thành các loại như sau : bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ngang,bể lắng ly tâm, bể lắng 1 vỏ, bể lắng 2 vỏ. Nĩi chúng mỗi bể lắng đều cĩ các ưu nhược điểm khác nhau nhưng thơng thường người ta dùng bể lắng đứng. III.1.3.1 Bể lắng đứng Cĩ hình dạng trịn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng, bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý cĩ cơng suất 20.000 m3/ngày.đêm.Nước thải được đưa vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên trên theo phương thẳng đứng.Vận tốc dịng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng . Nước đã được xử lý sẽ được đưa lên phía trên và sẽ dùng máng thu nước.Cặn lắng được thu ở phần hình nĩn hoặc chĩp cụt ở phía dưới. III.1.3.1 Bể lắng ngang Cĩ hình dạng hình chữ nhật trên mặt bằng , tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều sâu khơng nhỏ hơn ¼ và chiều sâu cĩ thể là 4m.Bể lắng ngang cĩ cơng suất 15.000 m3/ngày.đêm .Trong bể lắng , nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các cơng trình xử lý tiếp theo.Vận tốc dịng chảy trong vùng cơng tác của bể khơng quá 40mm/s. Bể lắng ngang cĩ hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng bể. III.1.3.1 Bể lắng ly tâm Bể lắng ly tâm cĩ dạng hình trịn trên mặt phẳng , đường kính bể từ 16 đến 40m, chiều cao làm việc bằng 1/16 – 1/10 đường kính bể. Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý cĩ cơng suất lớn hơn 20.000 m3/ngày.đêm.Trong bể lắng nước chảy ra trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phía dưới dàn quay hợp với trục 1 gĩc 450. Đáy bể thường làm với độ dốc I = 0,02 – 0,05. Dàn quay với tốc độ 2 – 3 vịng trong 1 giờ. Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên. III.1.4 Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ được áp dụng khi xử lý nước thải cĩ chứa dầu mỡ ( nước thải cơng nghiệp ) nhằm tách các tạp chất nhẹ. Đối với nước thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ khơng cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay khi ở bể lắng nhờ thiết bị gạt dầu mỡ. III.1.5 Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp lọc đặc biệt qua lớp vật liệu lọc sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải cơng nghiệp. Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nĩ cho nước đi qua và giữ pha phân tái lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước . Tĩm lại phương pháp xử lý cơ học Cĩ thể loại bỏ được đến 60% tạp chất khơng hịa tan trong nước thải và giảm BOD đến 30%.Để tăng hiệu quả của các cơng trình xử lý cơ học cĩ thể dùng biện pháp thống sơ bộ, thống giĩ đơng tụ sinh học ,hiệu quả xử lý cĩ thể đạt 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40 – 50% theo BOD Trong số các cơng trình xử lý cơ học cĩ thể kể đến bể tự hoại bể lắng hai vỏ , bể lắng trong cĩ ngăn phân hủy là những cơng trình cơ học vừa cĩ tác dụng lắng vừa cĩ tác dụng phân hủy cặn lắng. III.2 Phương pháp hĩa lý Xử lý nước thải bằng phương pháp hĩa lý cĩ bản chất là dùng các quá trình phản ứng giữa các chất hữu cơ,vơ cơ cĩ trong nước thải với các chất được đưa vào bằng chất hĩa học hoặc phương pháp vật lý để gây biến đổi hĩa học ,giảm nồng độ ơ nhiễm , tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hịa tan nhưng khơng gây ơ nhiễm mơi trường hoặc độc hại.Giai đoạn xử lý hĩa lý cĩ thể xem là độc lập với giai đoạn xử lý các giai đoạn xử lý khác hoặc cĩ thể xem chúng là một giai đoạn trong quy trình xử lý nước cùng với các giai đoạn cơ học,hĩa học ,sinh học. Những phương pháp xử lý hĩa lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ,tuyển nổi,đơng tụ,hấp phụ,trao đổi ion,thấm lọc,siêu lọc…. III.2.1 Phương pháp đơng tụ và keo tụ,tạo bơng. Quá trình lắng chỉ khơng tách được các chất ơ nhiễm ở dạng hạt rắn lơ lửng ở dạng keo và hịa tan những hạt cĩ kích thước nhỏ mà chỉ tách được các hạt ở dạng huyền phù.Vì vậy để phương pháp lắng đạt hiệu quả thì cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt để tăng vận tốc lắng của chúng.Tăng kích thước của chúng bằng cách trung hịa điện tích để chúng cĩ thể liên kết với nhau.Đơng tụ (coagulation) chính là quá trình trung hịa điện tích, cịn quá trình tăng kích thước hạt là flocculation III.2.1.1Phương pháp đơng tụ Quá trình tạo thành bơng keo Me3 + HOH Me(OH)2+ + H+ Me(OH)2+ + HOH Me(OH)+ + H+ Me(OH)+ + HOH Me(OH)3 + H+ Me3+ + 3HOH Me(OH)3 + 3 H+ Các chất thường được sử dụng để keo tụ là Al2(SO4)3, FeSO4 hoặc FeCl3 Để các chất này xử lý hiệu quả hơn thì nên chú ý đến kích thước của hạt rắn lơ lửng. d < 4 – 10 mm dùng phương pháp keo tụ d> 4-10 mm thì dùng phương pháp lắng lọc Việc lựa chọn chất đơng tụ phụ thuộc vào thành phần,tính chất vật lý,giá thành,nồng độ tạp chất trong nước,PH. Các muối Nhơm thường dùng để đơng tụ là : Al2(SO4)3.18H2O , NaAlO2 , Al(OH)2Cl, Kal(SO4)2.12H2O , NH4Al(SO4)2.12H2O. Các muối Sắt thường dùng để đơng tụ là : Fe(SO)3.2H2O , Fe(SO4)3.3H2O , FeSO4.7H2O và FeCl3 . Hiệu quả cao khi sử dụng khơ hoặc dung dịch 10% - 15%. III.2.1.2 Phương pháp Keo tụ Bản chất của quá trình keo tụ là sự kết hợp các hạt lơ lửng khi cho các chất cao phân tử vào nước khác với quá trình đơng tụ ,khi keo tụ diễn ra thì sự kết hợp diễn ra khơng chỉ do sự tiếp xúc trực tiếp mà cịn do tương tác lẫn nhau giữa các phân tử keo bị hấp phụ trên các hạt lơ lửng. Quá trình keo tụ được thúc đẩy quá trình tạo bơng hydroxyt nhơm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng.Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đơng tụ,giảm thời gian đơng tụ đồng thời tăng vận tốc lắng . Cơ chế làm việc của chất keo tụ dựa trên các hiện tượng sau : hấp thụ phân tử keo trên bề mặt hạt keo , tạo thành mạng lưới phân tử keo tụ.Sự dính lại các hạt keo các hạt keo do lực đẩy vanderwalls.Dưới tác động của chất keo tụ giữa các hạt keo tạo thành cấu trúc 3 chiều , cĩ khả năng tách nhanh và tách hồn tồn ra khỏi nước. Chất keo tụ thường dùng cĩ thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp.Chất keo tự nhiên là tinh bột , ete, xenlulo, dectrin, và dioxyt silic Độ Ph ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thủy phân của phèn nhơm pH > 4,5 : khơng xảy ra quá trình thủy phân pH = 5,5 – 7,5 : hiệu quả cao nhất pH < 7,5 hiệu quả keo tụ khơng tơt Nhiệt độ của nước thích hợp vào khoảng 200C – 400C và tốt nhất ở 350C – 400C Phèn sắt II nếu kết hợp với Vơi ở pH = 8 – 9 xử lý tốt Phèn sắt III lắng nhanh khi pH = 5,5 – 6,5 III.2.2 Phương pháp tuyển nổi Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tác các tạp chất ( ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán khơng tan,tự lắng ít hiệu quả ra khỏi pha lỏng.Trong xử lý nước thải tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học.Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là cĩ thể khử được hồn tồn các hạt nhỏ và nhẹ cĩ trọng lượng phân tử thấp trong một thời gian ngắn.Khi các hạt hữu cơ nổi trên bề mặt nước chúng sẽ được thu lại bằng bộ phận vớt bọt Phương pháp tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục khí bọt nhỏ (thường sử dụng khơng khí) vào trong pha lỏng,các khí đĩ kết dính với các hạt và khi tập hợp lực nổi của bĩng khí và hạt đủ lớn sẽ kéo theo hạt cùng nổi lên trên bề mặt.Sau đĩ chúng tập hợp với nhau thành các lớp bọt chứa hàm lượng các hạt cao hơn trong chất lỏng ban đầu. III.2.3 Phương pháp hấp phụ Hấp phụ vật lý là quá trình xảy ra nhờ các lực liên kết vật lý giữa chất bị hấp phụ và bề mặt chất hấp phụ như lực liên kết Vanderwalls.Các hạt bị hấp phụ vật lý chuyển động tự do trên bề mặt chất hấp phụ.Đây được gọi là quá trình hấp phụ đa lớp. Hấp phụ hĩa học là quá trình hấp phụ trong đĩ xảy ra các phản ứng hĩa học giữa chất bị hấp phụ và chất hấp phụ . Trong xử lý nước thải , quá trình hấp phụ thường là sự liên kết của 2 quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hĩa học. Phương pháp hấp phụ được dùng rộng rãi để làm triệt để nước thải khỏi các chất hữu cơ hịa tan sau xử lý sinh học cũng như xử lý cục bộ khi nước thải cĩ chứa một lượng rất nhỏ các chất hữu cơ đĩ.Những chất này khơng phân hủy bằng con đường sinh học và thường cĩ độc tính cao.Nếu các chất cần bị hấp phụ tốt và khi chi phí riêng lượng chất hấp thụ khơng lớn thì việc áp dụng phương pháp này là hợp lý nhất. Các chất hấp phụ thường được sử dụng như : Than hoạt tính,các chất tổng hợp và nước thải và các chất thải của vài nghành sản xuất được dùng làm chất phụ trợ. Chất hấp phụ vơ cơ như đất sét, silicagen ,keo nhơm và các hydroxyt kim loại ít được sử dụng vì năng lượng tương tác của chúng với các phân tử nước lớn.Chất hấp phụ phổ biến nhất và cĩ hiệu quả là Than hoạt tính nhưng chúng cần cĩ các tính chất xác định như :tương tác yếu với các phân tử nước và mạnh với các chất hữu cơ, cĩ lỗ xốp thơ để cĩ thể hấp thụ các chất hữu cơ lớn và phức tạp, cĩ khả năng phục hồi.Ngồi ra than phải bền với nước và thấm nước nhanh.Quan trọng là than phải cĩ hoạt tính xúc tác thấp với các phản ứng bởi vì một số chất hữu cơ trong nước thải cĩ khả năng bị oxy hĩa và bị hĩa nhựa.Các chất hĩa nhựa bịt kín lỗ xốp của than và cản trở nĩ tái sinh ở nhiệt độ thấp. III.2.4 Phương pháp trao đổi ion là quá trình trong đĩ các ion trên bề mặt của chất rắn trao đổi ion cĩ cùng điện tích trong dung dich tiếp xúc với nhau.Các chất này gọi là ionit (trao đổi ion) chúng cĩ đặc điểm là khơng tan trong nước. Các chất cĩ khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit những chất này mang tính axit.Các chất cĩ khả năng hút các ion âm gọi là anionit và các chất này mang tính kiềm.Nếu ionit nào cĩ khả năng trao đổi anion và cation thì đĩ là ionit lưỡng tính. Phương pháp trao đổi ion thường được sử dụng để loại các kim loại nặng ra khỏi nước như :Cu,Fe,Zn,Pb,Hg,Ni,… và các hợp chất độc hại khác như arsen,photpho Cyanua,chất phĩng xa Các chất trao đổi ion là các chất vơ cơ hoặc hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo .Các chất trao đổi ion tự nhiên vơ cơ gồm cĩ zeonit, kim loại khống chất, đất sét ,fenspat ,chất mica khác nhau …. Vơ cơ tổng hợp gồm silicagen, pecmutit (chất làm mềm nước) ,các oxyt khĩ tan và hydroxyt của một số kim loại như nhơm ,crom ,ziriconi …. Các chất trao đổi ion hữu cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên gồm axit humic và than đá chúng mang tính axit ,các chất cĩ nguồn gốc tổng hợp và các nhựa cĩ bề mặt riêng lớn là những hợp chất cao phân tử. III.2.5 Các quá trình tách bằng màng. Màng được định nghĩa là một pha đĩng vai trị ngăn cách giữa các pha khác nhau.Việc ứng dụng màng để tách các chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp chất đĩ qua màng.Người ta thường dùng các kỹ thuật như điện thẩm tích , thẩm thấu ngược, siêu lọc và các quá trình tương tự khác. Thẩm thấu ngược và siêu lọc là quá trình lọc dung dịch qua màng bán thẩm thấu dưới áp suất cao hơn áp suất thẩm thấu lọc.Màng lọc cho các phân tử dung mơi đi qua và giữ lại các chất hịa tan .Sự khác biệt giữa hai quá trình là ở chỗ siêu lọc thường được sử dụng để tách dung dịch cĩ khối lượng phân tử trên 500 và cĩ áp suất thẩm thấu nhỏ ( ví dụ như các vi khuẩn , tinh bột , protein đất sét , đất sét … ) cịn thẩm thấu ngược thường được sử dụng để khử các vật liệu cĩ khối lượng phân tử thấp và cĩ áp suất cao. III.2.6 Phương pháp điện hĩa Mục đích của phương pháp này là xử lý các tạp chất tan và phân tán trong nước thải, cĩ thể áp dụng trong quá trình oxi hĩa dương cực,khử âm cực, đơng tụ điện và điện thẩm tích.Tất cả các quá trình đều xảy ra trên các điện cực khi cho dịng điện 1 chiều đi qua nước thải Các quá trình điện hĩa giúp thu hồi các sản phẩm cĩ giá trị từ nước thải với sơ đồ cơng nghệ tương đối đơn giản, dễ tự động hĩa và khơng sử dụng các chất hĩa học. Nhược điểm của phương pháp này là tiêu hao điện năng lớn nên giá thành để xử lý sẽ tăng cao. Làm sạch nước thải bằng phương pháp điện hĩa cĩ thể tiến hành liên tục hoặc gián đoạn Hiệu suất của phương pháp điện hĩa được đánh giá bằng 1 loạt các yếu tố như mật độ dịng điện, điện áp, hệ số sử dụng hữu ích điện áp, hiệu suất theo dịng và hiệu suất theo năng lượng III.2.7 Phương pháp trích ly : Trích ly pha lỏng được áp dụng để làm sạch nước thải chứa phenol, dầu , axit hữu cơ, các ion kim loại …. Phương pháp này được ứng dụng khi nồng độ chất thải lớn hơn 3 – 4 g/l ,vì khi đĩ giá trị chất thu hồi mới bù đắp chi phí cho quá trình trích ly. Quá trình làm sạch nước thải bằng phương pháp trích ly được chia theo 3 giai đoạn : Giai đoạn 1 : trộn mạnh nước thải với chất trích ly (dung mơi hữu cơ ) trong điều kiện bề mặt tiếp xúc phát triển giữa các chất lỏng nên hình thành 2 pha lỏng.Một pha là chất trích ly và một pha là chất được trích ly, cịn một pha là chất trích ly và nước thải. Giai đoạn 2 : phân ly 2 pha lỏng trên. Giai đoạn 3 : tái sinh chất trích ly Để giảm nồng độ chất hịa tan thấp hơn giới hạn cho phép cần phải chọn đúng chất trích ly và vận tốc của nĩ khi cho vào nước thải III.2.8 Phương pháp trung hịa. Nước thải chứa các axit vơ cơ hoặc kiềm cần được trung hịa đưa pH về khoang 6,5 – 8,5 để cho vi sinh vật cĩ thể hoạt động tốt, trước khi thải vào nguồn nước hoặc sử dụng cho cơng nghệ xử lý tiếp theo. Trung hịa nước thải cĩ thề được thực hiện theo nhiều phương pháp khác nhau : Bỏ kiềm hoặc acid vào nước thải để điều chỉnh độ pH đến giá trị phù hợp Bổ sung các tác nhân hĩa học. Lọc nước axit qua vật liệu để trung hịa Hấp thụ nước khí acid bằng nước kiềm hoặc hấp thụ amoniac bằng nước axit Việc lựa chọn phương pháp trung hịa là tùy thuộc vào thể tích và nồng độ nước thải , chế độ thải nước thải , khả năng sẳn cĩ và giá thành của tác nhân hĩa học. Trong quá trình trung hịa một lượng bùn cặn được tạo thành .Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân sử dụng cho quá trình. III.2.9 Phương pháp oxi hĩa khử Mục đích của phương pháp này là chuyển các chất ơ nhiễm độc hại trong nước thải thành các chất ít độc hơn và được loại ra khỏi nước thải.Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn các tác nhân hĩa học do đĩ quá trình oxi hĩa hĩa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây ơ nhiễm ,nhiễm bẩn trong nước thải khơng thể tách bằng những phương pháp khác .Thường sử dụng các chất oxi hĩa như : Clo khí hoặc Clo lỏng,nước Javen NaOCl , Kalipermanganat KMnO4 ,Hypocloric , H2O2 , Ozon,CaO(Cl) 2 III.2.10 Khử trùng nước thải Sau khi xử lý sinh học phần lớn các vi khuẩn trong nước thải bị tiêu diệt.Khi xử lý trong cơng trình sinh học nhân tạo như Aerotank , Aerophin số lượng vi khuẩn cịn rất ít chỉ khoảng 5% , trong hồ sinh vật hoặc cách đồng lọc cịn 1 – 2%.Nhưng để tiêu diệt tồn bộ vi sinh vật trong nước cần phải khử trung bằng các phương pháp sau : Chlor hĩa, Ozon hĩa , điện phân ,tia cực tím. III.2.10.1 Phương pháp chrlo hĩa: Phương pháp rẻ tiền và phổ biến nhất hiện nay là phương pháp chlor hĩa.Cho Chrlo vào nước thải dưới dạng hơi hoặc cloruavoi .Lượng chrlo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là sau xử lý cơ học là 10g/m3 , cịn đối với nước thải sau xử lý sinh học là 5g/m3 . Chrlo phải được trộn đều với nước và để đảm bảo hiệu quả khử trùng thời gian tiếp xúc giữa nước và hĩa chất là 30 phút trước khi thải nước ra mơi trường . Hệ thống chrlo hĩa nước thải chrlo hơi bao gốm thiết bị Clorato , máng trộn và bể tiếp xúc.Clorato cĩ tác dụng chuyển chrlo hơi thành chrlo nước nên sẽ trộn được vơi nước thải và được chia thành 2 nhĩm : nhĩm chân khơng và nhĩm áp lực .Chrlo hơi được vận chuyển về trạm xử lý nước thải dưới dạng hơi nén trong banton chịu áp.Trong trạm xử lý nước thải cần cĩ kho cất giữ banton này.Tĩm lại phương pháp này tốn chi phí và phức tạp nên trong thực tế ít dùng. III.2.10.2 Phương pháp chrlo hĩa nước thải bằng Clorua vơi Áp dụng cho các trạm xử lý nước thải cĩ cơng suất 1000 m3/ngày. Các cơng trình và thiết bị dùng trong dây chuyền này là các thùng hịa trộn , chuẩn bị dung dịch chrlorua vơi với liều lượng nhất định đi hịa trộn vào nước thải.Trong các thùng dung dịch Chrlorua vơi được khuấy trộn với nước cấp bằng các cánh khuấy gắn với trục động cơ điện. III.2.10.3 Phương pháp ozon hĩa Ozon hĩa tác động mạnh mẽ với các chất khống và chất hữu cơ, oxi hĩa bằng Ozon cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước, khử Phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp chất của Arsen , thuốc nhuộm…. Sau quá trình Ozon hĩa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến 99,9% .Ngồi ra Ozon cịn oxi hĩa các hợp chất Nito photpho … Nhược điểm của phương pháp ozon hĩa là giá thành ._.