BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM BÀI BÁO CÁO TIỂU LUẬN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, SO SÁNH KHẢ NĂNG KEO TỤ CỦA PHÈN NHÔM, PHÈN SẮT, PAC, FAC, VÀ CHITOSAN TẠI CÔNG TY TNHH IN NANU TP.HCM SVTH : VÕ TẤN LỢI MSSV : 1191081057 GVHD: TS THÁI VĂN NAM Hồ Chí Minh, 03/2013 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  Tp.HCM, Ngày .Tháng .Năm Xác nhận giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  Tp.HCM, Ngày .Tháng .Năm Xác nhận giáo viên phản biện DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TP.HCM: Thành phố Hồ Chí Minh COD(Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hóa học PAC( Poly Aluminium Chloride): Là loại phèn nhôm tồn dạng cao phân tử (polyme) FAC(Ferous Aluminum Sulphat Compounds): Là hỗn hợp phèn nhôm sắt DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Mơ tả lượng tương tác hệ keo Hình 2: Mơ tả hiệu chế hấp phụ trung hịa điện tích Hình 3: Cơ chế hấp phụ - bắc cầu 1.GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Nước thải mực in ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sức khỏe người, tác động trực tiếp đến loài thủy sinh kim loại nặng dung môi hữu Các chất xâm nhập vào nguồn nước ngầm môi trường đất không xử lý triệt để trước thải vào nguồn tiếp nhận Từ đó, chất độc thấm đất ảnh hưởng trực tiếp đến thực vật trồng đất người ăn phải thực vật bị tích lũy độc chất vào thể gây bệnh Do vậy, nước thải mực in cần xử lý triệt để trước xả vào nguồn tiếp nhận Giải pháp xử lý phương pháp keo tụ tạo bơng dựa loại hóa chất keo tụ lựa chọn để giải toán Nước thải mực in khó xử lý phương pháp sinh học Nếu thực phương pháp xử lý hóa lý keo tụ tạo đạt hiệu cao dừng lại Ngược lại, tiến hành xử lý theo phương pháp oxy hóa hệ Fenton 1.2.Tính cấp thiết của đề tài Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật cũng chính là bước phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp cả về quy mô và công nghệ Đi kèm theo đó là những tác động tiêu cực của nó đối với môi trường Đặc biệt ô nhiễm nguồn nước Ngành in là một ngành xuất hiện rất sớm thế giới (xuất hiện đầu tiên ở Trung Quốc và thế kỉ VI) Ở Việt Nam, nó là một ngành trực tiếp sản xuất và phát triển mạnh những năm gần với hàng trăm sở in công nghiệp cả nước Nước thải từ q trình sản xuất mực in khơng nhiều, phát sinh từ công đoạn vệ sinh thiết bị máy móc Ngồi nước thải cịn phát sinh từ trình vệ sinh xưởng mực in bị tràn đổ Tuy nhiên, nồng độ chất gây ô nhiễm cao Khi trực tiếp thải vào nguồn tiếp nhận khơng qua xử lý, chất hữu có nước thải làm suy giảm nồng độ oxy hòa tan nước vi sinh vật sử dụng ôxy hòa tan để phân hủy chất hữu Độ màu nước thải làm hạn chế độ sâu tầng nước ánh sáng chiếu xuống, gây ảnh hưởng tới trình quang hợp tảo, rong rêu Đồng thời, gây tác hại mặt cảm quan, gây tác động xấu tới chất lượng nước, ảnh hưởng tới hệ thuỷ sinh, nghề nuôi trồng thuỷ sản, du lịch cấp nước Nước thải ngành sản xuất mực in có thành phần ô nhiễm đặc trưng dung môi hữu cơ, độ màu, chất rắn lơ lửng Do đó nước thải ngành in cũng là vấn đề rất được quan tâm Từ những sở đó, đề tài :” Nghiên cứu, so sánh khả keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC, và Chitosan tại công ty TNHH in Nanu TP.HCM ” được tiến hành nhằm tìm giải pháp giảm thiểu độ màu, COD của nước thải in để giảm thiểu ảnh hưởng đến người, môi trường PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu quy mô phịng thí nghiệm - Đối tượng nghiên cứu: loại nước thải xử lý nước thải mực in Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu 3.MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Mục tiêu của đề tài • Xác định thơng số vận hành, q trình keo tụ tạo bơng cho loại phèn nhơm, phèn sắt, PAC, FAC Chitosan • Chọn lựa loại hóa chất keo tụ năm loại phù hợp để xử lý nước thải mực in đạt hiệu cao • Tính tốn chi phí vận hành cho loại hóa chất keo tụ (phèn nhơm, phèn sắt, PAC, FAC Chitosan) 3.2 Nội dung nghiên cứu • • Xác định pH tối ưu phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC Chitosan Xác định lượng hóa chất keo tụ tối ưu năm loại: phèn nhơm, phèn sắt, PAC, FAC Chitosan • So sánh ý nghĩa kinh tế, ý nghĩa kỹ thuật ý nghĩa môi trường phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC Chitosan • So sánh khả keo tụ phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC Chitosan • Lựa chọn loại hóa chất keo tụ tốt để xử lý với nước thải mực in công ty Nanu 3.3 Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Phương pháp luận Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt tới chân lý khách quan dựa sở của sự chứng minh khoa học Điều này có nghĩa rằng, các nghiên cứu khoa học cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các vấn đề sẽ giải quyết Nghiên cứu và đề xuất các giải pháp khả keo tụ của năm loại hóa chất keo tụ, mục đích đưa loại hóa chất nào xử lý nước thải mực in tốt nhất, giá thành vừa phải, phù hợp với nhu cầu của công ty 3.3.2 Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp sẽ thực hiện để đạt được với những mục tiêu và nội dung trên: Xử lý nước thải mực in phương pháp hóa lý thực theo hai cách: keo tụ tạo oxy hóa hệ Fenton Xác định lựa chọn phương pháp hóa lý theo cách keo tụ tạo bơng để xử lý nước thải mực in vì: • Phương pháp thực đơn giản • Chi phí thấp • Thực phương pháp đạt hiệu cao dừng lại Ngược lại, thực theo cách oxy hóa hệ Fenton Nguyên lý của quá trình keo tụ tạo Tuỳ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ, thơng thường hạt cặn nước mang điện tích âm dương Khi cân điện động nước bị phá vỡ, thành phần mang điện tích kết dính với nhờ lực liên kết phân tử lực điện từ, tạo thành tổ hợp phân tử, nguyên tử ion khác nhau, tổ hợp tạo thành gọi hạt keo Tuỳ thuộc vào thành phần cấu tạo, hạt keo có tính chất khác Người ta chia hạt keo thành hai loại: Keo kỵ nước keo háo nước Trong kỹ thuật xử lý nước keo tụ, keo kỵ nước đóng vai trị chủ đạo Ngồi ra, người cịn phân loại theo dạng sau: • Keo phân tử phân tử lớn (polyme) tạo thành hạt keo • Keo phân tán gồm nhiều phân tử phân tán tạo thành hạt keo • Keo liên kết gồm nhiều phân tử khác liên kết với tạo thành hạt keo • Keo kỵ nước khơng tan, phân chia thành hạt nhỏ, khơng ngậm dầu, nước • Keo ngậm nước có khả hấp phụ phân tử nước Keo kỵ nước hình thành sau trình thủy phân chất xúc tác phèn nhôm, phèn sắt Ban đầu phân tử hình thành liên kết lại với thành khối đồng Nhờ có diện tích bề mặt lớn, khối có khả hấp thụ chọn lọc loại ion đó, có thành phần ion khối gần giống ion khối tính chất kích thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion Lớp vỏ ion với khối phân tử bên tạo thành hạt keo Bề mặt nhân keo mang điện tích lớp ion gắn chặt đó, có khả hút số ion tự mang điện tích trái dấu để bù lại phần điện tích Như vậy, quanh khối liên kết phân tử ban đầu có hai lớp ion mang điện tích trái dấu bao bọc, gọi lớp điện tích kép hạt keo Lớp ion lực liên kết yếu nên thường khơng có đủ điện tích trung hồ với lớp điện tích bên hạt keo ln mang điện tích định Để cân điện tích mơi trường, hạt keo lại thu hút quanh số ion trái dấu trạng thái khuếch tán Nếu hạt keo trạng thái tĩnh điện tích hạt bù lớp ion khuếch tán Do chuyển động Brown, lớp ion khuếch tán không di chuyển đồng thời với hạt keo, lực liên kết khơng bền vững Do đó, hạt keo nước ln hạt keo mang điện tích Theo lý thuyết lớp điện tích kép, muốn hạt keo keo tụ điện động Zeta cần phải giảm thấp giá trị giới hạn Do vậy, trình keo tụ xem bước việc kết hợp hạt riêng rẽ nhờ việc giảm điện động Zeta Qúa trình tạo bơng keo xảy nhờ khuấy trộn hình thành việc kết hợp bơng keo nhỏ Trong pha phân tán keo, điện tích bề mặt hạt keo có ảnh hưởng lớn đến ion bao quanh Các ion trái dấu bị thu hút bề mặt đồng ion bị đẩy khỏi bề mặt Kết hợp hỗn hợp xu hướng chuyển động nhiệt hút đẩy ion lẫn tạo lớp bề mặt tích điện hạt keo lớp ngồi có số đương lượng ion trái dấu phân bố pha khuếch tán tạo lớp bề mặt điện tích kép Theo Stern, tác giả phân chia lớp điện tích kép thành hai lớp: lớp điện tích kép Stern với ion trái dấu hút mạnh bề mặt hạt keo lớp khuếch tán, có bề dày phụ thuộc vào cường độ ion cùa dung dịch Điện bề mặt lớp lớp Stern lớp lớp khuếch tán gọi điện động Zeta Các lực hút lực đẩy tĩnh điện xem lực phân tán tồn hạt keo Độ lớn lực thay đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách hạt chúng độc lập với cường độ ion nước Khả ổn định hạt keo kết tổng hợp lực hút lực đẩy Nếu lực tổng hợp lực hút xảy trình keo tụ Khi thuỷ phân ion kim loại Fe3+ Al3+ bổ sung nhờ nước, trình thuỷ phân xảy tức thời hình thành phức Hydroxyl Nồng độ phức Hydroxyl phụ thuộc vào nồng độ ion kim loại giá trị pH Các phức Hydroxyl có mang điện tích thời gian tồn chúng ngắn Các ion dương bị hấp phụ bề mặt hạt keo điện tích bề mặt bị trung hồ giảm điện động Zeta Số ion trái dấu địi hỏi để trung hồ điện tích bề mặt nhỏ so với số ion yêu cầu để nén lớp điện tích nồng độ ion trái dấu cấn bổ sung tỉ lệ thuận với nồng độ hạt keo nước bổ sung dư lượng ion trái dấu tạo tái ổn định hệ keo chuyển đổi nghịch chiều điện tích bề mặt Khi lượng động học hạt keo không đủ để tạo chuyển động, huyền phù trở nên bền vững biện pháp khuấy trộn bổ sung polyme có khả keo tụ, người ta phá vỡ trạng thái cân hệ làm cho hạt keo xích lại gần tăng lực hút giảm lực đẩy làm cho trình keo tụ đạt hiệu Khi sử dụng biện pháp giảm điện động Zeta, người ta nhận thấy điện Zeta hạt keo kỵ nước dao động giới hạn 0.05 đến 0.1V Để lực hút phân tử thắng lực đẩy tĩnh điện thi điện Zeta phải nhỏ 0.03V trình keo tụ đạt hiệu điện Zeta tiến tới Trạng thái hạt keo điện Zeta gọi trạng thái đẳng điện trị số pH hệ trạng thái đẳng điện gọi điểm đẳng điện Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 4.1 Ý nghĩa khoa học Xác định thông số phù hợp để chọn lựa loại hóa chất keo tụ để xử lý nước thải • mực in đạt hiệu tốt Xác định quy trình cơng nghệ xử lý nước thải mực in hiệu • 4.2 Ý nghĩa thực tiễn • • Giúp giải vấn đề xử lý nước thải mực in môi trường Giải tốn tính kỹ thuật, tính kinh tế tính mơi trường phương pháp keo tụ tạo để xử lý nước thải mực in TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI BỐ CỤC DỰ KIẾN CỦA ĐỀ TÀI Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị TĨM TẮT ĐỀ TÀI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH IN NANU 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.6 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN TẠI CÔNG TY IN THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN NGUỒN PHÁT SINH VÀ ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI Nguồn phát sinh nước thải Nguồn gây ô nhiễm không khí Nguồn phát sinh chất thải rắn chất thải nguy hại Đặc tính nước thải mực in ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG MỘT VÀI NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC THẢI MỰC IN Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1 Nguyên lý q trình keo tụ tạo bơng 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới q trình keo tụ tạo bơng 2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.3 MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 2.4 NGUN TẮC THÍ NGHIỆM TRÊN MƠ HÌNH JARTEST 2.5 VẬT LIỆU THỰC NGHIỆM 2.5.1 Mẫu nước thải 2.5.2 Dụng cụ, thiết bị hóa chất 2.6 TIẾN TRÌNH THỰC NGHIỆM 2.6.1 Thí nghiệm xác định pH tối ưu 2.6.2 Thí nghiệm xác định lượng hóa chất keo tụ tối ưu 2.7 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 2.7.1 Đo độ truyền suốt (độ truyền quang) 2.7.2 Phân tích COD 2.8 VỆ SINH DỤNG CỤ, KIỂM TRA THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN THỰC NGHIỆM 3.1 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.1.1 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ phèn nhơm 3.1.2 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ phèn sắt (III) 3.1.3 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ FAC 3.1.4 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ PAC 3.1.5 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ Chitosan 3.2 BÀN LUẬN VÀ ĐÚC KẾT Ý KIẾN 3.2.1 Bàn luận 3.2.1.1 Tính kỹ thuật (so sánh khả keo tụ) 3.2.1.2 Tính kinh tế 3.2.1.3 Tính mơi trường 3.2.2 Đúc kết ý kiến Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 PHẦN KẾT LUẬN 4.2 PHẦN ĐÚC KẾT KINH NGHIỆM 4.3 PHẦN KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Lê Huy Bá (2002), Độc học môi trường, Nhà xuất Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh 2.Công ty Trách nhiệm hữu hạn in Nanu (2010), Bản cam kết bảo vệ môi trường Công ty Trách nhiệm hữu hạn in Nanu, Công ty Trách nhiệm hữu hạn Thương mại dịch vụ môi trường Thế giới xanh tư vấn, Thành phố Hồ Chí Minh 3.Nguyễn Đức Đạt Đức (2010), Bài giảng thí nghiệm Kỹ thuật xử lý nước thải, tr.11-18, Bộ môn Kỹ thuật môi trường, Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh 4.Ngơ Đình Ngọc Giao (2009), Bài giảng thí nghiệm hóa kỹ thuật môi trường, tr.69-72, Bộ môn Kỹ thuật môi trường, Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh 5.Trịnh Xuân Lai (2008), Xứ lý nước cấp cho sinh hoạt công nghiệp, tr.62-81, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội 6.Ngô Thị Nga, Trần Văn Nhân (2009), Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, tr.118-125, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 7.Nguyễn Thị Thu Thủy (2008), Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, tr.131-164, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 8.Một số đề tài nghiên cứu nước thải mực in tra tìm trang web trường Đại học Bách khoa Hà Nội www.hut.edu.vn tìm thơng tin mục Viện Kỹ thuật hóa học (chọn mục Nghiên cứu chọn Đề tài khoa học) Dữ liệu lấy xác vào ngày 10 tháng 07 năm 2011  ... sắt, PAC, FAC Chitosan • So sánh ý nghĩa kinh tế, ý nghĩa kỹ thuật ý nghĩa môi trường phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC Chitosan • So sánh khả keo tụ phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC Chitosan • Lựa... CÔNG TY TNHH IN NANU 1.2 1.3 1.4 1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 1.5 1.6 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN TẠI CÔNG TY IN THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN NGUỒN PHÁT SINH VÀ ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI Nguồn phát sinh... khảo sát khả keo tụ phèn sắt (III) 3.1.3 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ FAC 3.1.4 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ PAC 3.1.5 Thí nghiệm khảo sát khả keo tụ Chitosan 3.2 BÀN LUẬN VÀ ĐÚC KẾT Ý KIẾN