Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có chứa Ca(OH)2 để xử lý nước thải Nhà máy chế biến thủy sản

8/17/2019 Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có chứa Ca(OH)2 để xử lý nước thải Nhà máy chế biến thủy sản

http://slidepdf.com/reader/full/nghien-cuu-ung-dung-vat-lieu-co-chua-caoh2-de-xu-ly-nuoc 1/48

1

TR ƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA MÔI TRƢỜ NG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

NGUYỄN VĂN HÀI

NGHIÊN CỨ U Ứ NG DỤNG VẬT LIỆU CÓ CHỨ A

Ca(OH)2 ĐỂ XỬ LÝ NƢỚ C THẢI NHÀ MÁY

CHẾ BIẾN THỦY SẢN

Luận văn tốt nghiệp Đại họcChuyên ngành Khoa học Môi trƣờ ng

Cán bộ hƣớ ng dẫn: Lê Anh Kha

C ần Thơ, 2013

W.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



i

PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG

Luận văn tốt nghiệ p kèm theo đây, vớ i tựa đề là “Nghiên cứ u ứ ng dụng vậtliệu có chứ a Ca(OH)2 để xử lý nƣớ c thải nhà máy chế biến thủy sản”, do NguyễnVăn Hài thực hiện và báo cáo đã đượ c hội đồng chấm luận văn thông qua.

C ần Thơ, ngày … tháng … năm 2013

Thành viên của hội đồng:

Cán bộ phản biện Cán bộ phản biện

PGS.TS. Nguyễn Văn Công ThS. Nguyễn Thị Như Ngọc

Cán bộ hƣớ ng dẫn

ThS.Lê Anh Kha





ii

LỜI CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cảm ơn:

Quý thầy cô bộ môn Khoa học Môi trường đã tạo điều kiện, truyền đạt nhữngkiến thức quý báu để tôi hoàn thành tốt luận văn này.

Quý thầy cô trong hội đồng phản biện đã đóng góp những ý kiến quý báu để tôihoàn thành quyển luận văn này.

Thầy Lê Anh Kha đã quan tâm, hướ ng dẫn tận tình trong suốt khóa luận văn để

tôi thực hiện tốt đề tài của mình.

Các bạn Nguyễn Thị Thu An, Hồ Ngọc Hiền và Lê Thị Mỹ Trinh đã giúp tôi

trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Gia đình, các bạn lớ p Khoa học Môi trườ ng 36 đã động viên, giúp đỡ và đóng

góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tậ p và thực hiện đề tài.Con xin dâng thành quả này đến ba mẹ kính yêu!

Xin chân thành cảm ơn!

C ần T hơ, ngày … tháng … năm 2013

Ngườ i thực hiện

Nguyễn Văn Hài





iii

MỤC LỤC

PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG ................................................................................... i

LỜ I CẢM TẠ ................................................................................................................. ii

MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii

DANH SÁCH HÌNH .................................................................................................... vi

DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................... vii

TÓM LƢỢ C ................................................................................................................ viii

CHƢƠNG I. MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1

CHƢƠNG II. LƢỢ C KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 3

2.1 Hiện tượng phú dưỡ ng hóa ................................................................................ 3

2.1.1 Khái niệm .................................................................................................... 3

2.1.2 Nguyên nhân ............................................................................................... 3

2.1.3 Hiện tượ ng và tác hại của phú dưỡ ng hóa ................................................... 4

2.2 Sơ lượ c về đất sét ............................................................................................... 4

2.3 Sơ lượ c về canxi hidroxit (Ca(OH)2) ................................................................. 5

2.2.1 Tính chất vật lý ............................................................................................ 5

2.2.2 Tính chất hóa học ........................................................................................ 5

2.2.3 Ứ ng dụng của canxi hidroxit ....................................................................... 5

2.4 Hợ p chất của lân trong nướ c .............................................................................. 6

2.5 Chu trình phosphorus trong tự nhiên ................................................................. 7

2.6 Sơ lượ c về biện pháp xử lý nướ c ....................................................................... 72.5.1 Trao đổi ion ................................................................................................. 7

2.5.2 Lọc ............................................................................................................... 8

2.5.3 Hấ p phụ ....................................................................................................... 8





iv

2.7 Một số vật liệu đượ c sử dụng để loại bỏ lân ...................................................... 9

2.8 Một số nghiên cứu về vật liệu tự chế có khả năng hấ p phụ lân ....................... 10

2.9 Một số thông số lý, hóa trong nước và nướ c thải ............................................ 11

2.8.1 Nhiệt độ ..................................................................................................... 112.8.2 pH .............................................................................................................. 11

CHƢƠNG III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U ......................... 13

3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................... 13

3.2 Vật liệu và phương tiện thí nghiệm ................................................................. 13

3.2.1 Vật liệu ...................................................................................................... 13

3.2.2 Phương tiện thí nghiệm ............................................................................. 13

3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................ 13

3.3.1 Tạo vật liệu chứa Ca(OH)2 có khả năng hấ p phụ lân trong nướ c ............. 13

3.3.2 Thí nghiệm khảo sát định tính khả năng hấ p phụ lân của vật liệu trongnướ c. ................................................................................................................... 14

3.3.3 Thí nghiệm khảo sát định lượ ng khả năng hấ p phụ lân của vật liệu trong

nướ c. ................................................................................................................... 163.3.4. Thí nghiệm khảo sát định lượ ng khả năng hấ p phụ lân của vật liệu bằngnướ c thải nhà máy chế biến thủy sản ...................................................................... 18

3.4 Phương pháp thu và bảo quản mẫu .................................................................. 18

3.5 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu ........................................................... 19

3.4.1 Phương pháp phân tích .............................................................................. 19

3.4.2 Phương pháp xử lý số liệu ......................................................................... 19CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 20

4.1 Thí nghiệm khảo sát định tính khả năng hấ p phụ lân của vật liệu trongnướ c ................................................................................................................... 20





v

4.2. Thí nghiệm khảo sát định lượ ng khả năng hấ p phụ lân của vật liệu trongnướ c ................................................................................................................... 24

4.3. Thí nghiệm khảo sát định lượ ng khả năng hấ p phụ lân của vật liệu bằngnướ c thải nhà máy chế biến thủy sản. ..................................................................... 31

CHƢƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 34

5.1 K ết luận ................................................................................................................ 34

5.2 Kiến nghị .............................................................................................................. 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................

PHỤ LỤC .........................................................................................................................





vi

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1. Sơ đồ chu trình phosphate ............................................................................... 8

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm bằng hệ thống cột lọc .............................................. 18

Hình 4.1. Nồng độ P_PO43-

còn lại sau 30 phút ............................................................ 20Hình 4.2. Khả năng phóng thích P_ PO4

3- của vật liệu ................................................. 23

Hình 4.3. Khả năng hấ p phụ photphate của 5 gam vật liệu sau 180 phút ..................... 24

Hình 4.4. Thờ i gian hấ p phụ tối ưu của 10 gam vật liệu hạt .......... ............ .......... 26

Hình 4.5. Biến động nồng độ P-PO43- và pH sau 7,5 giờ khi xử lý qua hệ thống cột lọc

(V = 4,03 lít/giờ ) ............................................................................................................ 27

Hình 4.6. Biến động nhiệt độ theo thờ i gian ở lưu tốc V = 4.03 lít/giờ ........................ 28


(V = 2,89 lít/giờ ) ............................................................................................................ 29

Hình 4.8. Biến động nhiệt độ theo thờ i gian ở lưu tốc V = 2.89 lít/giờ ........................ 30


(V = 2,31 lít/giờ ) ............................................................................................................ 31

Hình 4.10. Biến động nhiệt độ theo thờ i gian ở lưu tốc V = 2.31 lít/giờ ...................... 33

Hình 4.11. K ết quả xử lý nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản ở lưu tốc V = 2,89

lít/giờ .............................................................................................................................. 33

Hình 4.13. Các dạng photphat sau khi xử lý ................................................................. 34





vii

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 3.1. Các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 .......... ............ ........... ........... ....... 15




Bảng 3.5. Các chỉ tiêu và phươ ng pháp phân tích trong thí nghiệm ............................. 19

Bảng 4.1. Sự phóng thích phosphate của vật liệu .......................................................... 22

Bảng 4.3. Các dạng lân trướ c và sau khi xử lý bằng vật liệu ........................................ 34





viii

TÓM LƢỢC

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có chứa Ca(OH)2 để xử lý lân trong nướ cthải nhà máy chế thủy sản” đượ c thực hiện tại Khoa Môi trườ ng và Tài nguyên thiên

nhiên từ 9/2012 đến tháng 12/2013 nhằm nghiên cứu khả năng hấ p phụ lân trong nướ ccủa vật liệu chứa Ca(OH)2.

K ết quả thí nghiệm chọn đượ c vật liệu phối tr ộn giữa đất sét và Ca(OH)2 theo tỷ

lệ 1:1 cho khả năng hấ p phụ tốt đạt hiệu suất xử lý 91,40%, đảm bảo yêu cầu đặt ra vàvật liệu phóng thích photphate r ất thấp và không đáng kể (0,11 ± 0,005mgP/L, sau 24

giờ ).

Định lượ ng khả năng hấ p phụ photphate tối đa của 1 gam vật liệu nghiền đượ c

5,22 mgP/L trong 40 phút. Thờ i gian xử lý tối ưu của 10 gam vật liệu hạt trong 1 phút

là 14,03 mgP/L tương ứng 1 gam vật liệu hạt xử lý đượ c 1,40 mgP/L.

K ết quả thí nghiệm với nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản cho hiệu suất

xử lý cao và khả năng hấ p phụ tốt hơn (đạt 85,60% hiệu suất xử lý, ở thờ i gian 330

phút so vớ i quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT ở cột A).

Từ khóa: phú dưỡ ng hóa, xử lý nướ c thải, hấ p phụ , vật liệu hấ p phụ.





1

CHƢƠNG I. MỞ ĐẦU

Ngành chế biến thủy sản ở Việt Nam không ngừng phát triển vớ i giá tr ị kim

ngạch xuất khẩu thủy sản đạt 4,5 tỷ USD năm 2008 tăng 20% so với năm 2007 (Báo

cáo ngành thủy sản Việt Nam, 2009). Hiện nay, lượng nướ c thải sinh ra từ lĩnh vực chế

biến thủy sản khá lớ n, cụ thể như tổng lượng nướ c thải từ các Khu công nghiệ p (KCN)

ở đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) là 13.700 m3/ngày, trong đó Cần Thơ chiếm

11.300 m3/ngày (Bộ Tài nguyên và Môi Trườ ng, 2009). Nhiều doanh nghiệp đã xây

dựng hệ thống xử lý nướ c thải, tuy nhiên việc vận hành hệ thống không hiệu quả đã dẫn

đến tình tr ạng nướ c thải ra môi trườ ng có một số chỉ tiêu vượt QCVN, đặc biệt là COD,

tổng đạm và tổng lân. Theo nghiên cứu của Bùi Thị Nga và ctv (2008) cho thấy nướ cthải tại KCN Trà Nóc có hàm lượ ng chất r ắn lơ lửng vượ t QCVN từ 2-53 lần,chất hữu

cơ vượ t từ 5 - 6 lần, coliform vượ t từ 2 - 48 lần (QCVN 08:2008/BTNMT); điều này đã

làm gia tăng mức độ ô nhiễm nguồn nướ c trên các sông, r ạch và ảnh hưở ng nghiêmtr ọng đến quá trình nuôi tr ồng thủy sản, sinh hoạt của cộng đồng dân cư tại chỗ và lâncận.

Tuy nhiên, hàm lượng đạm và lân là những dưỡ ng chất trong nướ c thải có ảnh

hưở ng r ất lớn đến sinh vật trong môi trường nướ c. Hàm lượng đạm và lân cao trong môi

trường nướ c làm điều kiện thuận lợi để phát triển các loại thực vật nước (như rong, lục

bình, bèo v.v...) nhất là sự phát triển của tảo gây hiện tượng phú dưỡ ng nguồn nướ c,

làm suy giảm chất lượng nước, làm tăng các chất lơ lửng, chất hữu cơ, làm suy giảm

lượng ôxy trong nước, phóng thích ra những độc tố làm ảnh hưởng đến đờ i sống thuỷ sinh vật, tạo ra những khó khăn tốn kém cho các ngành kinh tế quốc dân, cần đượcnghiên cứu nhằm tìm biện pháp để khắc phục

Hiện nay, một số biện pháp xử lý nướ c thải chế biến thủy sản chủ yếu chỉ loại bỏ

được hàm lượ ng chất hữu cơ bằng cách oxi hóa sinh hóa nhưng hàm lượng nitơ và photpho thì giảm chưa đáng kể ((Green and Shelef, 1994), Mitsuhori et al . (2009) đượ c

trích bở i Lê Anh Kha (2012)). Nên việc nghiên cứu loại bỏ lân trong nướ c thải nhà máychế biến thủy sản trướ c khi thải ra môi trườ ng bên ngoài là r ất cần thiết.

Để hạn chế phú dưỡng hóa nguồn nước, cải thiện chất lượng nguồn nước thảitrước khi đưa ra nguồn tiếp nhận, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có chứa

Ca(OH)2 để xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản” được thực hiện.

Mục tiêu của đề tài: Loại bỏ lân ra khỏi nước bằng vật liệu có chứa canxi

hidroxit (Ca(OH)2) để ứng dụng vào xử lý nước thải nhà máy chế biến thủy sản ở quymô phòng thí nghiệm.





2

Để đạt được mục tiêu trên cần tiến hành nghiên cứu các nội dung sau:

- Tạo vật liệu chứa Ca(OH)2 có khả năng hấp phụ lân trong nước.

- Thí nghiệm khảo sát định tính khả năng hấp phụ lân của vật liệu.

- Thí nghiệm khảo sát định lượng khả năng hấp phụ lân của vật liệu.

-

Thí nghiệm khảo sát định lượng khả năng hấp phụ lân của vật liệu bằng nướcthải nhà máy chế biến thủy sản.





3

CHƢƠNG II. LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Hiện tƣợng phú dƣỡng hóa

2.1.1 Khái niệm

Phú dưỡ ng với nghĩa tổng quát là "giàu dinh dưỡng" được Nauman đưa ra năm1919 khi trình bày khái niệm về sạch và giàu dinh dưỡ ng. Ông phân biệt: hồ sạch là hồ

chứa ít tảo, thực vật lơ lửng; còn hồ phú dưỡ ng là hồ giàu thực vật trôi nổi.

Phú dưỡng hoá được định nghĩa như là sự làm giàu nướ c quá mức bở i những

chất dinh dưỡng vô cơ cùng với dinh dưỡ ng có nguồn gốc thực vật. Thông thườ ng là

các muối nitrat và phosphate. Đây là dạng suy giảm chất lượng nướ c vớ i hiện tượ ng

nồng độ của chất dinh dưỡng tăng cao làm bùng phát các loại thực vật nướ c (rong,

tảo…), tăng các chất lơ lửng chất hữu cơ, suy giảm oxy trong nước, gây khó khăn tốn

kém cho sinh hoạt và sản xuất của người dân (Bùi Đức Tuấn, 2004).

2.1.2 Nguyên nhân

Nguyên nhân gây phú dưỡ ng là sự thâm nhậ p một lượ ng lớ n N, P từ nướ c thải sinh

hoạt của các khu dân cư, sự đóng kín và thiếu đầu ra của môi trườ ng hồ. Sự phú dưỡ ng

nướ c hồ và các sông, kênh dẫn nướ c thải gần các thành phố lớn đã trở thành hiện tượ ng

phổ biến ở hầu hết các nướ c trên thế giớ i.

Nguyên nhân của sự phú dưỡng được giải thích như sau: Nước không bị ô nhiễm

thường có tỉ lệ N/P<10. Cống dẫn nước thải vào hồ sẽ làm giảm tỷ lệ trên vì N/P trongnước thải là 3 (nước thải đô thị 30mg/l.N; 10 mg/l.P). Do vậy nếu trồng tảo để hạn chế

phú dưỡng sẽ càng làm cho tỷ lệ N/P giảm đi. Khi viết cân bằng vật chất cho N và P sẽ

thấy phương thức tốt nhất để chống phú dưỡng là loại bỏ P từ nước thải chứ không phảitrồng tảo để loại bỏ N.

Theo Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết (2005) đượ c trích dẫn bở i Lê Anh Kha

(2012) đã phân biệt rõ nguồn gốc của hiện tượng phú dưỡng hoá như sau: Phú dưỡ ng tự nhiên có thể xảy ra trong môi trường nước đượ c gọi là khá sạch.

Phần lớ n các tr ầm tích hữu cơ đượ c tạo ra do quá trình tích luỹ chất dinh dưỡ ng trongnướ c ở tr ạng thái nghèo dinh dưỡ ng chuyển sang tr ạng thái giàu dinh dưỡ ng và thờ igian để xuất hiện hiện tượ ng này là r ất lâu.

Phú dưỡ ng do nhân tạo là hiện tượ ng phát triển quá mạnh bở i tảo, rong và thực

vật thuỷ sinh do hoạt động sống của con ngườ i gây ra. Trong quá trình sinh hoạt và sản

xuất con người đã đưa vào môi trườ ng quá nhiều chất hữu cơ gây hiện tượ ng bùng phát

tảo và thực vật thuỷ sinh.





4

2.1.3

Hiện tƣợng và tác hại của phú dƣỡng hóa

Biểu hiện phú dưỡng thường đượ c nhận biết qua màu sắc nướ c ao do mật độ của

tảo. Nồng độ diệ p lục trong nước thường đượ c lấy làm chỉ số sinh khối của tảo. Đối vớ ihồ nghèo dinh dưỡ ng thì nồng độ diệ p lục trong nước thường đượ c lấy trung bình vào

mùa hè ở lớp nướ c bề mặt khoảng 0,3-2,5 mg/cm3 trong khi đối vớ i hồ phú dưỡ ng hoá

chỉ số đó là 5-140 mg/cm3. Sự phú dưỡng hoá cũng ảnh hưởng đến tốc độ sinh sản cao

cấ p. Tốc độ sinh sản trung bình là 30-100 mg C/m2 ngày và 300-3000 mg C/m2 ngày ở hồ phú dưỡ ng hoá (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết , 2005 đượ c trích dẫn bở i Lê Anh

Kha, 2012).

Khi nồng độ dinh dưỡ ng cao trong các ao hồ thì tốc độ sinh sản, sinh trưở ng và

mật độ tảo cao tạo thành những thảm thực vật bao phủ trên mặt nướ c sẽ làm hạn chế sự

trao đổi oxy, quang hợ p tr ong môi trường nướ c vớ i không khí, cạn kiệt nguồn oxy có

trong thuỷ vực, ảnh hưởng đến các loài thuỷ sinh trong thủy vực. Đến giai đoạn phát

triển cực đại, tảo sẽ chết đi, tích tụ dưới đáy thủy vực và nó là cơ chất cho vi sinh vật phân huỷ. Phân hủy thiếu khí hay phân hủy hiếm khí, khi có oxy thì vi sinh vật sẽ lấy

oxy để phân huỷ xác thực vật, làm giảm nguồn oxy trong thủy vực, đồng thờ i khi thiếu

oxy chúng sẽ chuyển sang phân huỷ yếm khí và sinh ra khí độc (H2S) gây độc trong

thủy vực ảnh hưởng đến các loài thủy sinh khác. Trong quá trình phân huỷ xác bã củatảo tạo ra các chất dinh dưỡ ng mới, đây là điều kiện để cho tảo phát triển tr ở lại và chu

trình đượ c lậ p lại tuần hoàn.

2.2

Sơ lƣợc về đất sét

Thành phần chính của đất sét là các khoáng alumosilicat ngậm nước (nAl2O3.mSiO2.pH2O) chúng được tạo thành do fenspat bị phong hóa. Tùy theo điều

kiện của từng môi trường mà các khoáng tạo ra có thành phần khác nhau, khoáng

caolinit 2SiO2.Al2O3.2H2O và khoáng montmorilonit 4SiO2.Al2O3.nH2O là hai khoáng

quyết định những tính chất quan trọng của đất sét như độ dẻo, độ co, độ phân tán, khảnăng chịu lửa v.v...

Ngoài ra trong đất sét còn chứa các tạp chất vô cơ và hữu cơ như thạch anh (SiO2), cacbonat (CaCO3, MgCO3), các hợp chất sắt Fe(OH)3, FeS2, tạp chất hữu cơ ở

dạng than bùn, bi tum v.v... các tạp chất đều ảnh hưởng đến tính chất của đất sét.

Màu sắc của đất sét là do tạp chất vô cơ và hữu cơ quyết định. Màu của đất sét

chứa ít tạp chất thường là trắng, chứa nhiều tạp chất thì đất sét có màu xám xanh, nâu,xám đen.





5

2.3

Sơ lƣợc về canxi hidroxit (Ca(OH)2)

2.2.1

Tính chất vật lý

Hiđroxit canxi hay canxi hiđroxit là một hợp chất hóa học với công thức hóa

học Ca(OH)2. Nó là một chất dạng tinh thể không màu hay bột màu trắng, dễ hút nước,

có khối lượng riêng 2,078 g/cm

3

và thu được khi cho canxi ôxít (tức vôi sống) tác dụngvới nước (gọi là tôi vôi).

Ca(OH)2 ít tan trong nước; dễ tan trong dung dịch amoni clorua (NH4Cl) hoặc

trong dung dịch kiềm. Đươc dùng để khử khuẩn, làm vữa xây nhà, quét vôi.

Tên gọi của khoáng chất tự nhiên chứa canxi hiđroxit là portlandit.

Nếu bị nung nóng tới 520°C, thì canxi hiđroxit bị phân hủy thành ôxít canxi vàhơi nước. Hạt hiđroxit canxi rất mịn trong nước gọi là vôi sữa.

2.2.2

Tính chất hóa học

Dung dịch chứa canxi hiđroxit gọi chung là vôi nướ c, phản ứng:

CaO + H2O = Ca(OH)2

và có tính bazơ trung bình - mạnh, có phản ứng mạnh với các axít và ăn mòn nhiều kimloại khi có mặt nước. Nó trở thành dạng sữa nếu đioxit cacbon đi qua đó, do sự kết tủa

của canxi cacbonat mới tạo ra.

Dung dịch canxi hiđoxit làm đổi màu quỳ tím sang màu xanh và làm cho phenolphtaline chuyển sang màu hồng.

Tác dụng vớ i axit:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O

Tác dụng vớ i oxit axit:

2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2H2O

3H3PO4 + 5Ca(OH)2 = Ca5(PO4)3(OH) + 9H2O

Tác dụng vớ i dung dịch muối:

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO2 + 2NaOH

2.2.3

Ứng dụng của canxi hidroxit

Do tính bazơ mạnh nên canxi hidroxit có một số ứng dụng như:

Chất k ết bông trong xử lý nước, nướ c thải và cải tạo độ chua của đất.



http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%A3p_ch%E1%BA%A5t_h%C3%B3a_h%E1%BB%8Dc



http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hy%C4%91roxyt&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi_%C3%B4x%C3%ADt

http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C6%B0%E1%BB%9Bc



http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Portlandit&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=V%C3%B4i_n%C6%B0%E1%BB%9Bc&action=edit&redlink=1




http://vi.wikipedia.org/wiki/Baz%C6%A1



http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt

http://vi.wikipedia.org/wiki/Kim_lo%E1%BA%A1i



http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90i%C3%B4x%C3%ADt_cacbon



http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi_cacbonat

http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi_cacbonat




http://vi.wikipedia.org/wiki/Ax%C3%ADt



http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Portlandit&action=edit&redlink=1


http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi_%C3%B4x%C3%ADt

http://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hy%C4%91roxyt&action=edit&redlink=1

http://vi.wikipedia.org/wiki/Canxi




6

Thay thế cho natri hiđroxit trong một số loại hóa, mỹ phẩm uốn tóc của ngườ i

Mỹ gốc Phi.

Thuốc thử hóa học: để bổ sung canxi sinh học cho các động vật sử dụng nhiều

canxi sống trong bể như tảo, ốc sên, giun ống cứng và san hô, trung hòa lượng axít dưthừa, xử lý nước…

Chất nhồi: sản xuất ebonite, sản xuất các hỗn hợ p khô cho nghề sơn và trang trí,

sản xuất các hỗn hợ p cho một số loại thuốc tr ừ dịch hại và có tác dụng kháng vi trùng

để điều tr ị sâu răng…

Ngoài những ứng dụng trong cuộc sống, khi dùng hiđroxit canxi quá liều có thể

gây ra các triệu chứng nguy hiểm, bao gồm: có thể gây mù khi tiế p xúc k ết mạc; kích

ứng và phồng r ộ p khi tiế p xúc vớ i da và niêm mạc, khó thở , hạ huyết áp, liệt cơ xương,

gây nhiễu hệ thống actin-myosin, tăng pH trong máu và gây tổn thương các nội tạng.

2.4

Hợp chất của lân trong nƣớc Lân tồn tại trong nước dưới các dạng H2PO4

-, HPO42-, PO4

3-, các polyphosphate

như Na3(PO4)6 và phosphor hữu cơ. Đây là một nguồn dinh dưỡng cho các thực vậtdưới nước, gây ô nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phì dưỡng ở ao, hồ (Nhân và

Nga, 1999).

Phosphorus được hoà trộn chủ yếu trong các axit nucleic, các phosphor lipit vàcác polyme của màng vi khuẩn. Trong một số trường hợp chúng tập trung trong tế bào

dưới dạng polymeta phosphate (sự loại phosphor sinh học…) và có một tỉ lệ rất nhỏ

phosphor khuếch tán được như ATP (Adenosin Triphosphat). Phosphorus chiếm tỷ lệkhoảng 1,5 - 2,0% trọng lượng khô của khối vi sinh, nhưng tỷ lệ phần trăm này sẽ tăngtheo tốc độ sinh trưởng của vi sinh vật và biến đổi ngược chiều với nhiệt độ.

Phosphorus trong nước là đại lượ ng phản ánh mức độ dinh dưỡ ng của thủy vực,cũng như khả năng có thể gây nên hiện tượng phú dưỡ ng cho thủy vực. Nồng độ

phosphate trong nướ c ô nhiễm thườ ng <0,01mg/L. Ở những sông ngòi và kênh r ạch bị ônhiễm bở i nguồn nướ c sinh hoạt và nướ c thải nông nghiệ p thì nồng độ thườ ng lớn hơn

0,5 mg/L và mức phosphate vô cơ tổng số trong nước đượ c chấ p nhận từ 0,03-0,04

mg/L.Phosphate không thuộc loại hóa chất độc hại đối với người nhưng nếu quá nhiều

sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡ ng, làm cho rong tảo phát triển nhanh gây tắt nghẽn các

đườ ng ống dẫn, các kênh r ạch,... Rong tảo phát triển nhiều sẽ làm cạn kiệt nguồn oxy

hòa tan. DO giảm BOD tăng, rong tảo phát triển không kiểm soát đượ c r ồi chết đi dẫn

đến hôi thối, cá chết.





7

2.5

Chu trình phosphorus trong tự nhiên

Phosphorus đi vào cơ thể ở dạng vô cơ H2PO4-, HPO4

2-, PO43-, sau đó đượ c xây

dựng thành các phân tử hữu cơ như axit nucleic, phosphorus lipit và ATP (xem Hình

2.1). Khi động thực vật chết đi hay bài tiết chất thải các vi khuẩn photphate hóa khép

lại vòng photphorus đơn bằng cách tr ả phosphate vô cơ trở lại đất. Một vùng giàu

phosphor không bình thường tích lũy phân chim biển ở các đảo ven biển Tây Peru. Chất

này có tên gọi Guano và đượ c dùng làm phân bón.

Hoàn tất chu k ỳ sinh địa hóa của phosphor r ất chậm bở i lẽ các kho chứa

phosphorus vô sinh ở dạng đá chỉ phân hủy khi bị đưa ra ngoài để chuyển động địa chấn

và bị bào mòn. Nguồn cung cấ p tự nhiên phosphor vào đồng ruộng và hệ sinh thái nướ cnhận nướ c chứa nhiều phosphor dẫn đến hệ thực vật đượ c kích thích phát triển mạnh và

đôi khi dẫn đến bùng phát tảo xanh, ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ sinh thái.

Hình 2.1 . Sơ đồ chu trình phosphorus

2.6

Sơ lƣợc về biện pháp xử lý nƣớc

2.5.1

Trao đổi ion

Trao đổi ion là một quá trình trong đó các ion trên bề mặt của chất r ắn trao đổi

với ion có cùng điện tích trong dung dịch khi tiế p xúc vớ i nhau. Các chất này gọi là các

ionit (chất trao đổi ion), chúng hoàn toàn không tan trong nướ c.

Trao đổi ion là một quá trình thuận nghịch, tương đương về điện tích để trao đổiđượ c một ion hóa tr ị II cần phải có hai ion hóa tr ị I ra khỏi mạng trao đổi.





8

Các chất có khả năng hút các ion dương từ dung dịch điện ly gọi là cationit.

Những chất này mang tính axit. Các chất có khả năng hút các ion âm gọi là anionit và

chúng mang tính kiềm. Ionit trao đổi cả cation và anion thì ngườ i ta gọi chúng là các

ionit lưỡ ng tính.

Các chất trao đổi ion có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên

hay nhân tạo:

Nhóm các chất trao đổi ion vô cơ tự nhiên gồm có zeolit, đất sét, chất mica,…

Nhóm các chất trao đổi ion có nguồn gốc vô cơ tổng hợ p gồm: silicagen, pecmutit (chất làm mềm nướ c), các oxit khó tan và hidroxit của một số kim loại như

nhôm, crom, zirconi…

Các chất trao đổi ion hữu cơ tổng hợ p là các loại nhựa cao phân tử, ví dụ các chất

trao đổi cation sunfua RSO3H, cation cacboxylic R-COOH, anion R-COOH

2.5.2

Lọc

Lọc là quá trình làm sạch nướ c thông qua lớ p vật liệu lọc nhằm tách các hạt cặnlơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả vi sinh vật trong nướ c.

Vật liệu lọc có thể sử dụng ở dạng hạt như cát, sỏi, than, xỉ, thủy tinh,…

Cơ chế của quá trình lọc gồm:

Cơ chế sàng: quá trình tách các hạt r ắn lơ lửng có kích thướ c lớn hơn kích thướ cmao quản của vật liệu lọc.

Cơ chế lắng: tách các phần tử lơ lửng có kích thướ c nhỏ hơn kích thướ c lỗ maoquản. Các phần tử lơ lửng lắng trên bề mặt hạt vật liệu lọc.

Cơ chế hấ p phụ: đây là cơ chế quan tr ọng nhất để tách các hạt keo, các phần tử lơlửng và các tạ p chất hoà tan. Lực hấ p phụ chỉ có tác dụng khi khoảng cách giữa các hạt

lơ lửng trong nướ c và bề mặt hấ p phụ r ất nhỏ, do đó cơ chế hấ p phụ chỉ có tác dụng khicác cơ chế khác đã đưa các hạt bẩn cần tách trong nước đến tiế p cận vớ i bề mặt vật liệu

lọc.

2.5.3 Hấp phụ

Quá trình hấ p phụ là quá trình tậ p hợ p các chất hoà tan trong dung dịch lên bề

mặt chung của chất lỏng và chất r ắn thích hợ p.

Các chất hấ p phụ như than hoạt tính, xỉ tro, mạt sắt, đất sét, keo nhôm,… (Chi,2005)





9

Theo Lê Văn Khoa (1995), trong đất có chứa một lượ ng keo dương đáng kể nhất

là trong môi trườ ng pH thấ p. Do sức hút tĩnh điện, những hạt keo đất mang điện tíchdương này có khả năng hấ p phụ anion từ dung dịch bên ngoài, là nguyên nhân của phản

ứng hấ p phụ lý hóa học trong đất. Hấ p phụ anion phụ thuôc r ất lớ n vào phản ứng củamôi trườ ng. Ảnh hưởng này do lượng keo dương có dấu và lượng điện tích thay đổi

theo pH, pH càng cao, keo dương càng ít làm giảm cường độ hấ p phụ. Ngượ c lại nếu pH giảm lượ ng điện tích keo dương tăng lên rõ rệt do sự phân ly các nhóm OH- trong

phức hệ hấ p phụ được tăng lên, làm cường độ hấ p phụ anion cũng tăng lên.

Trong hợ p tổng quát, quá trình hấ p phụ gồm 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Sự dịch chuyển vật chất bẩn đến bề mặt phân giớ i giữa hai pha r ắn

và lỏ ng. Giai đoạn này phụ thuộc và tính chất vật lý và thủy động lực của chất lỏng.

Giai đoạn 2: Sự khuếch tán của chất bẩn vào các lỗ r ỗng có kích thướ c hiển vi vàsiêu hiển vi của chất hấ p phụ.

Giai đoạn 3: Sự k ết dính của chất bẩn vào chất hấ p phụ.

Trong 3 giai đoạn trên, giai đoạn 2 và 3 phụ thuộc vào tính chất và cấu trúc của

chất hấ p phụ. (Lê Hoàng Việt, 2000).

2.7

Một số vật liệu đƣợc sử dụng để loại bỏ lân

Trên thế giớ i có nhiều vật liệu tự nhiên đượ c các nhà khoa học nghiên cứu để

loại bỏ lân trong nướ c thải bao gồm các loại khoáng sản, đá, đất và vật liệu tr ầm tích.

Đá vôi là loại đá trầm tích có hàm lượ ng CaCO3 cao, loại đá này đã đượ c nhiều

nhà nghiên cứu thử nghiệm và ứng dụng trong các hệ thống xử lý để loại lân trong nướ cthải. Cơ chế xử lý lân của vật liệu này là thông qua tạo phức k ết tủa vớ i Ca2+có tổngthành phần vật liệu. Tuy nhiên, nhiều nhà nghiên cứu cho r ằng hiệu xuất xử lý không

cao (Johansson, 1991 đượ c trích dẫn bở i Lê Anh Kha, 2012).Đá dolomite và các cát dominit đã đượ c thử nghiệm để loại bỏ lân trong

một số nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Các nhà khoa học cho r ằng cơ chế loại bỏ chủ yếu của loại vật liệu này là hấ p phụ bề mặt. Do đó, vật liệu này đã đượ c ứng dụng

khá phổ biến làm vật liệu nền tròn các hệ thống xử lý nướ c thải bằng đất ngập nướ c.

Một số loại đất đá ong đượ c hình thành từ vùng khí hậu nhiệt đớ i. Khi sử dụngđá ong để xử lý nướ c thải có hàm lượ ng không quá cao (6-20 mg/L), đá ong có hiệusuất xử lý khá tốt (Kadlec và Knight, 1996 đượ c trích dẫn bở i Lê Anh Kha, 2012).

Đất macnơ là một đất có cấu trúc bền vững, thành phần bao gồm đất sét và các

hạt vôi. Vật liệu này cũng đượ c sử dụng trong nông nghiệp để điều hòa pH đất và bổ

sung vôi. Một số nghiên cứu cho thấy đây là vật liệu có khả năng xử lý nướ c thải có





10

hàm lượng lân tương đối thấ p (khoảng nồng độ của nướ c thải sinh hoạt) (Lê Anh Kha,

2012).Đất đỏ bazan có nhiều ở các tỉnh miền núi và miền trung đượ c thử nghiệm để

loại bỏ lân trong nướ c thải thủy sản đượ c bố trí tại phòng thí nghiệm. K ết quả nghiên

cứu cho thấy loại vật liệu này có tiềm năng dùng để xử lý nướ c thải của nhà máy chế

biến thủy sản.Với 1 g đất đỏ bazan có thể hấ p phụ đượ c 1,51 mg PO43- . K ết quả chothấy hiệu suất xử lý lân bở i vật liệu này r ất hiệu quả, đạt 99,7 % và hàm lượ ng lân còn

lại trung bình trong nước đầu ra chỉ khoảng 0,31 mg/L (Lê Anh Kha và ctv, 2012).

2.8

Một số nghiên cứu về vật liệu tự chế có khả năng hấp phụ lân

Hiên nay, có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nướ c về sử dụng vật

liệu, thiết bị để loại bỏ lân trong nướ c thải trong loại bỏ lân trong nướ c thải cũng đượ ccông bố r ộng:

Theo Lê Anh Kha (2003) vật liệu hạt đất nung hiệu quả r ất cao trong việc loại bỏ

lân dù có hay không bổ sung nguồn cacbon và qua xử lý này đạt 77%.

Theo Nguyễn Hồng Xuyến (2007), đất phèn nung ở Bến Lức – Long An khi

nung ở 5500C và nghiền nhỏ xử lý đượ c 74% PO43-, đất phèn Hoà An tr ộn bột mì nung

10000C xử lý 98% PO43-, đất phèn Đức Huệ nung 5500C xử lý đượ c 87% PO4

3- đối vớ i

hệ thống lọc lân liên tục cho thấy khả năng loại lân của đất phèn Hội An có tr ộn bột mì

nung ở 10000C là r ất hiệu quả.

Tr ần Đức Hạ (2002), dùng các hóa chất keo tụ gốc sắt (Fe) hoặc nhôm (Al) để

khử các muối phosphor trong nướ c thải. Tuy nhiên phương án này có chi phí đầu tư cao,khó định lượng đượ c hóa chất theo thờ i gian, tạo nên lớ p bùn hoạt tính. Khả năng lấy

phosphor của vi khuẩn k ị khí tùy tiện Acinebacter sp tăng lên r ất nhiều khi cho nướ c

thải luân chuyển qua các điều kiện k ị khí và hiếu khí.

Các công trình cung cấp nướ c sạch cho cộng đồng dân cư nhỏ như nghiên cứu

của Hiếu (2003), sử dụng các vật liệu: sét nung, than đướ c, than gáo dừa có tác dụng

làm giảm hàm lượng sulfate, nitrate và phosphate trong nước mưa.

Ngô Thị Hồng Chi (2005), tìm ra cách loại bỏ phosphor, sắt trong nướ c bằng các

vật liệu tự chế. Thành phần chủ yếu là sử dụng đất phèn nung và không nung có bổ sungcác hóa chất: CaCO3, AlCl3, FeCl3, Al2(SO4)3. Qua k ết quả nghiên cứu cho thấy khả năng loại bỏ phosphor của đất phèn nung có bổ sung hóa chất Al2(SO4)3 là hiệu quả

nhất trong thờ i gian 60 phút so vớ i các hóa chất: CaCO3, AlCl3, FeCl3.

“Nghiên cứu khả năng hấ p phụ lân trong nướ c thải thuỷ sản của đất đỏ Bazan”

do Hồ Thị Mỹ Lan thưc hiện đã khẳng định với lưu tốc 1L/giờ tương ứng vớ i thờ i gian





11

lưu 3 giờ cho hiệu quả xử lý lân tốt nhất và đối vớ i hệ thống chứa 1 gam vật liệu có áp

suất thì hiệu suất cao hơn khả năng loại lân khi không có áp suất.

Nghiên cứu của Tr ần Bích Luỹ (2010) về khả năng hấ p phụ đạm, lân của than

tràm cho k ết quả là khả năng hấ p phụ lân của than tràm r ất ít, chủ yếu là hấ p phụ đạm

và kích cỡ than tốt để xử lý là 0,5 mm trong 45 phút.

Nghiên cứu “Đánh giá khả năng hấ p phụ lân trong nướ c thải của một số loại đất

phèn hấ p phụ lân của vật liệu. Đất phèn nung có khả năng hấ p phụ lân vớ i tỷ lệ N/P lớ nhơn hoặc bằng 34/1 thì sẽ làm cho tảo không phát triển được, điều này chứng tỏ đất

phèn nung” của Trương Thị Hồng Quyên (2009) đã rút ra kết luận kích cỡ có ảnh hưở ng

đến khả năng hấ p phụ lân của vật liệu, vật liệu có kích thướ c càng nhỏ thì khả năng hấ p phụ lân càng lớ n và nồng độ lân càng cao thì càng làm giảm khả năng đất phèn nung có

khả năng hạn chế sự phát triển của tảo thông qua khả năng hấ p phụ lân của nó.

2.9 Một số thông số lý, hóa trong nƣớc và nƣớc thải

2.8.1

Nhiệt độ

Thông thườ ng nhiệt độ nước thường ít thay đổi hơn nhiệt độ không khí. Tuy

nhiên việc gia tăng nhiệt độ nướ c sông có thể làm thay đổi cấu trúc hệ sinh thái nướ c.

Nhiệt độ nước tăng dần ảnh hưởng đến sự suy giảm hàm lượ ng oxy hòa tan và

làm tăng nhu cầu oxy của cá. Nhiệt độ nước tăng còn làm xúc tiến sự phát triển của cácsinh vật phù du.

Nhiệt độ ảnh hưở ng lớn đến các quá trình sinh học, hóa học. Nhiệt độ có thể đẩy

nhanh hoặc làm chậm các quá trình phản ứng, phân hủy các chất, trao đổi chất,… ảnhhưở ng lớn đến độ hòa tan các chất trong môi trường nướ c, nhiệt độ tăng hàm lượ ng cácion trong nước tăng và ngượ c lại.

2.8.2 pH

pH là đại lượ ng toán học biểu thị nồng độ hoạt tính của ion H+ trong nướ c.

pH = -log[H+]

pH được dùng để đánh giá độ axit, độ kiềm của nướ c, pH phụ thuộc vào tính chất

của đất, quá trình quang hợ p của thực vật thủy sinh, quá trình phân hủy chất vô cơ, nhiệtđộ và sự tác động của con ngườ i. Quá trình quang hợ p của thực vật thủy sinh, quá trình

phân hủy hợ p chất hữu cơ giải phóng CO2 làm giảm pH. Ngoài ra, pH còn phụ thuộc

vào nhiệt độ và sự tác động của con ngườ i (Nguyễn Văn Bé, 1987).

pH có ý nghĩa quan tr ọng về mặt môi sinh trong thiên nhiên có ảnh hưởng đến

các hoạt động sinh học trong nướ c, liên quan đến một số đặc tính như: ăn mòn, hòa





12

tan…(Cefina, 1994). pH còn chi phối các quá trình xử lý nước như: kết bông, tạo cợ n,

làm mềm, khử dính, diệt khuẩn…

Ngoài ra, ion H+ có trong môi trường nướ c có thể là do sản phẩm của quá trình

thủy phân các ion sắt, nhôm trong trao đổi keo đất. Do đó, pH của nướ c phụ thuộc vào:

Tính chất của đất: ở những vùng có nhiều sắt, nhôm (đất phèn) thì pH thấ p.Quá trình quang hợ p của thực vật thủy sinh: quá trình quang hợ p hấ p thu CO2

làm giảm pH.

Nướ c có pH thấ p càng có khả năng chứa hàm lượ ng cao các cation kim loại vàngượ c lại. K hi nướ c ở khoảng trung tính và kiềm thì các kim loại chỉ có thể tồn tại ở dạng ion hòa tan với hàm lượ ng r ất nhỏ (tr ừ kim loại kiềm và kiềm thổ). Ngượ c lại, pH

càng cao càng có khả năng chứa hàm lượ ng lớ n các anion của các axit yếu.

pH nướ c là yếu tố liên quan chặt chẽ tớ i dạng tồn tại và hàm lượ ng của hàng loạt

các thành phần hóa học hòa tan trong nướ c, cho phép giải thích sự k ết tủa, lắng đọnghoặc hòa tan chuyển sang tr ạng thái linh động của r ất nhiều nguyên tố hóa học trong

môi trườ ng tự nhiên. Các quá trình tương tác, trao đổi vật chất vớ i pha khí, pha r ắn và

các quá trình sinh học trong môi trường nướ c diễn ra đồng thờ i vớ i sự biến đổi không

ngừng của pH nướ c (Tr ần Ngọc Lan, 2008).





13

CHƢƠNG III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1

Thời gian và địa điểm nghiên cứu

- Thờ i gian: Từ tháng 8/2013 đến tháng 12/2013.

-

Địa điểm: Phòng thí nghiệm chất lượ ng môi trườ ng, Khoa Môi trườ ng và Tàinguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ.

3.2

Vật liệu và phƣơng tiện thí nghiệm

3.2.1 Vật liệu

Vật liệu nghiên cứu là những hạt khối hình tr ụ đượ c tạo ra từ sự phối tr ộn giữa

đất sét và Ca(OH)2.

3.2.2 Phƣơng tiện thí nghiệm

-

Ca(OH)2 -

Cân phân tích 5 số lẻ -

Cốc thủy tinh

- NaNO3 - Máy đo EC - Buret

- K(SbO)C4 H4O4 -

Máy khuấy từ -

Giấy lọc

- (NH4)6Mo2O24 - Burette chuẩn độ - Ống nghiệm

- KH2PO4 -

Hệ thống bể lọc tự chế -

Can nhựa

- Ascorbic acid - Bộ lọc - Bình định mức

- Pepton - Tủ sấy - Bình tam giác

-

H2SO4 -

Máy bơm nước điều áp -

Ống đong

- NaHPO4.12H2O - Máy so màu Spectro Flex

610

- Máy đo pH

3.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm

3.3.1 Tạo vật liệu chứa Ca(OH)2 có khả năng hấp phụ lân trong nƣớc

- Tìm vật liệu không có chứa Ca(OH)2: vật liệu có hình cầu, có tính trơn và không

có khả năng hấp phụ. Vật liệu là những viên bi thủy tinh được làm bằng silicat.

-

Tạo vật liệu hấp phụ lân bằng đất sét nung: Đất sét được thu tại xã Hòa Thạnh,

huyện Châu Thành tỉnh Hậu Giang có pH nằm trong khoảng từ 5 đến 6 và đượcchuyển về phòng thí nghiệm chất lượng môi trường, Khoa Môi trường & TNTN.

Tiến hành phơi khô đất, nghiền phối trộn đất với nước và tạo hình bằng cối xaythịt. Dùng dao cắt thành từng đoạn dài khoảng 1 - 1,5 cm, sau đó nung ở 550oC

trong 2 giờ để loại bỏ chất hữu cơ lẫn trong mẫu đất và làm cứng vật liệu.





14

- Tạo vật liệu hấp phụ lân bằng Ca(OH)2: Ca(OH)2 được mua ngoài thị trường, có

khả năng tự đóng rắn nhanh khi tiếp xúc với CO2 trong không khí. Ca(OH)2 đượctrộn với nước sau đó tạo hình bằng cối xay thịt có kích thước dài khoảng 1 - 1,5

cm, đem phơi.

- Tạo vật liệu (có chứa Ca(OH)2) hấp phụ lân trong nước cần thực hiện các bước:

+

Bước 1: Chọn vật liệu nền (đất sét) có khả năng kết dính và không tan trongnước (sau khi đun ở 550oC), có thể tích nhỏ và diện tích tiếp xúc lớn được

trộn với Ca(OH)2 và tạo hình.

+ Bướ c 2: Đất sét sau khi thu được phơi khô trong phòng thí nghiệm, nghiền

nhỏ và sàng qua rây có kích thước khoảng 0,5mm và được trộn với Ca(OH)2

theo các tỷ lệ khác nhau. Tỷ lệ giữa đất sét và canxi hidroxit là: 1:1; 1:2; 2:1.

+

Bước 3: Sau khi vật liệu được trộn, thêm vừa nước để tạo sự kết dính của vật

liệu và tăng độ dẻo. Tạo hình vật liệu bằng cối xay thịt và cắt thành từng đoạndài khoảng 1 - 1,5 cm, sau đó nung ở 550oC trong 2 giờ để vật liệu được cứngvà không tan trong nước.

+

Bước 4: Kiểm tra khả năng hấp phụ của vật liệu theo các tỉ lệ được định

hình.

3.3.2 Thí nghiệm khảo sát định tính khả năng hấp phụ lân của vật liệu trongnƣớc.

Thí nghi ệm 1: Xác đị nh kh ả năng hấ p ph ụ c ủa v ật li ệu

Thí nghiệm đượ c tiến hành vớ i các vật liệu đã định hình theo các tỉ lệ khácnhau.

Cân 1 g vật liệu cho vào bình tam giác 100 ml, sau đó thêm 50 ml dung dịch

PO43- có nồng độ 78,66 mg/L và tạo sự khuấy tr ộn vật liệu trong dung dịch. Mỗi tỷ

lệ là một nghiệm thức, ta có 7 nghiệm thức (trong đó có một nghiệm thức vật liệu

là silicat và một nghiệm thức không có vật liệu) như bảng 3.2 đượ c mô tả. Saukhoảng thờ i gian 30 phút tiến hành thu mẫu để xác định nồng độ PO4

3- còn lại. Thí

nghiệm đượ c lặ p lại 3 lần, tổng số mẫu là 21.

Xác định đượ c vật liệu có tỷ lệ phối tr ộn cho hiệu quả xử lý lân tốt nhấttrong các tỷ lệ đượ c thí nghiệm.





15

Bảng 3.1. Các nghiệm thứ c trong thí nghiệm 1

Nghiệmthức (NT)

Mô tả nghiệm thức

NT1 Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L).

NT2 Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật l iệu silicat.

NT3 Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật l iệu đất sét nung.

NT4 Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật l iệu Ca(OH)2.

NT5Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật liệu có phối tr ộn đấtsét và Ca(OH)2 theo tỷ lệ 1:1.

NT6Dung dịch phosphate chu n (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật l iệu có ph i tr ộn đ tsét và Ca(OH)2 theo tỷ lệ 1:2.

NT7Dung dịch phosphate chuẩn (50ml, 78,64 mg/L) + 1g vật liệu có phối tr ộn đấtsét và Ca(OH)2 theo tỷ lệ 2:1.

Thí ngh i ệm 2: Ki ể m tra s ự phóng thích phosphate c ủa v ật l i ệu

Sau khi chọn đượ c vật liệu có khả năng hấ p phụ lân tốt nhất, tiến hành bố trí

thí nghiệm kiểm tra sự phóng thích phosphate của vật liệu vào môi trường nướ c.

Cân một lượ ng vật liệu xác định (1g) cho vào bình tam giác, thêm 50 ml

nướ c cất và lắc đều. Tiến hành thu mẫu sau 24 giờ để xác định nồng độ phosphatetrong môi trường nướ c của các nghiệm thức. Qua đó đánh giá khả năng phóng thích

phosphate của vật liệu, so sánh vớ i nghiệm thức đối chứng. Thí nghiệm đượ c lặ plại 3 lần vớ i 2 nghiệm thức, tổng số mẫu là 6.


Nghiệm thức (NT) Mô tả nghiệm thức

NT1 Nướ c cất (50ml).

NT2 Nướ c cất (50ml) + 1g vật liệu.

Thí ngh i ệm 3: So sánh kh ả năng phóng thích phosphate c ủa các v ật l i ệutr ong thí nghi ệm

Vật liệu đượ c sử dụng trong thí nghiệm 3 là các vật liệu ở thí nghiệm 1. Thí

nghiệm 3 gồm 7 nghiệm thức và đượ c tiến hành như thí nghiệm 2, thu mẫu sau 24 giờ .Qua so sánh đượ c khả năng phóng thích phosphate của các vật liệu vật liệu, nhằmkiểm tra vật liệu đượ c chọn so vớ i các vật liệu khác.





16


Nghiệmthức (NT)

Mô tả nghiệm thức

NT1 Nướ c cất (50ml).

NT2 Nướ c cất (50ml) + 1g vật liệu silicat.

NT3 Nướ c cất (50ml) + 1g vật liệu đất sét nung. NT4 Nướ c cất (50ml) + 1g vật liệu Ca(OH)2.

NT5 Nướ c cất (50ml) + 1g vật liệu có phối tr ộn đất sét và Ca(OH)2 theo tỷ lệ 1:1.



3.3.3

Thí nghiệm khảo sát định lƣợ ng khả năng hấp phụ lân của vật liệu trong nƣớ c.

Thí nghi ệm 4: Định lượ ng kh ả năng hấ p ph ụ t ối đa, tối ưu của v ật l i ệu trongnướ c

Cân một lượ ng vật liệu xác định đượ c chọn tại thí nghiệm 1 (5g) cho vào

bình tam giác 1 lít, thêm vào 1 lít dung dịch PO43- có nồng độ C (mg/L).

Tạo sự khuấy tr ộn dung dịch liên tục, thu mẫu sau từng khoảng thờ i gian xácđịnh. Xác định nồng độ PO4

3- trong dung dịch của từng nghiệm thức theo các

khoảng thờ i gian.

Thí nghiệm đượ c lặ p lại 3 lần vớ i 2 nghiệm thức.


Nghiệm thức (NT) Mô tả nghiệm thức

NT1 Dung d ịch phosphate chuẩn (1000 ml, 29,63 mg/L).

NT2 Dung d ịch phosphate chuẩn (1000 ml, 29,63 mg/L) + 5g vật liệu .

Đến một thời điểm, nồng độ hóa chất trong NT1 gần như không thay đổi qua

các thời điểm thu mẫu và nồng độ hóa chất trong dung dịch của NT2 ổn định ở giá

tr ị C’, C’’. K ết luận về hoạt tính tối đa của 1g vật liệu theo công thức sau:

m

V )C' (C

1000 (mg hóa chất).





17

Trong đó:

C: nồng độ hóa chất thí nghiệm trong nghiệm thức đối chứng.

C’, C”: nồng độ hóa chất trong nghiệm thức mẫu.

V: thể tích hóa chất đưa vào thí nghiệm.

m: khối lượ ng vật liệu.

Thí nghiệm xác định đượ c khả năng hấ p phụ tối đa của 1g vật liệu đượ c bao

nhiêu mgP/L.

Thí nghiệm xác định đượ c thờ i gian hấ p phụ tối ưu của vật liệu đượ c bao nhiêu

mgP (khoảng thờ i gian vật liệu hấ p phụ tốt nhất).

Thí ngh i ệm 4: Thí ngh i ệm kh ảo sát kh ả năng hấ p ph ụ lân trong nướ c c ủav ật l i ệu b ằng h ệ th ố ng c ột l ọc t ự ch ế

Sau khi chọn đượ c vật liệu, tiến hành bố trí thí nghiệm vớ i dung dịch đượ c pha

có nồng độ PO43- tương đương nồng độ PO4

3- của nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản

sau giai đoạn amon hóa khoảng 100 mg/L bằng hệ thống cột lọc.

Tiến hành cho vật liệu vào hệ thống cột lọc (hình 3.1). Tại đây, xác định khả

năng hấ p phụ lân của vật liệu với 3 lưu tốc khác nhau: 2,31 lít/giờ , 2,89 lít/giờ , 4,03

lít/giờ (theo Dương Thị Cẩm Giang, 2012 với lưu tốc 3,36 lít/giờ đạt 93,5% hiệu suất

xử lý trong 36 giờ ). Thu mẫu theo thời gian đến khi nồng độ PO43- của nướ c thải đầu ra

đạt mức quy chuẩn k ỹ thuật quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT). Thí nghiệm lặ p lại 3 lần.

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm bằng hệ thống cột lọc

Chiều nướ c di chuyển





18

- Bể cấp: bể nhựa có thể tích 120 lít, nước trong bể là dung dịch được pha từ

hóa chất có thành phần gần giống với nước thải (nồng độ PO43- tương đương

nồng độ PO43- của nguồn nước thải nhà máy chế biến thủy sản).

- Máy bơm: dùng để bơm dung dịch từ bể cấp đến hệ thống cột lọc.

-

Cột lọc: là cột dùng để chứa vật liệu thí nghiệm được làm bằng nhựa PVC, cóđường kính 40mm, chiều cao 60cm, có sức chứa 500g vật liệu và nước đượccấp từ dưới lên bằng ống dẫn từ bể cấp nhờ bơm điều áp. Nước sau khi qua cột

lọc được thoát ra ngoài bằng ống dẫn.

Thuyết minh quy trình: Nước sẽ được chứa trong bể cấp, sau đó được máy bơm

điều áp bơm vào hệ thống cột lọc đã bố trí sẵn có chứa vật liệu và di chuyển theo chiềutừ dưới lên. Nước được đưa lên thấm qua các vật liệu lọc và theo đường dẫn thoát ra

ngoài. Thu mẫu và phân tích chỉ tiêu PO43- ở đầu vào và đầu ra của bể để xác định khả

năng hấp phụ lân của vật liệu.

Thí nghiệm xác định được lưu tốc và thời gian lưu cho hiệu quả xử lý đạt mức

quy chuẩn k ỹ thuật quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMT).

3.3.4. Thí nghiệm khảo sát định lƣợng khả năng hấp phụ lân của vật liệubằng nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản

Thí nghiệm 5: Định lượng khả năng hấp phụ lân của vật liệu bằng nước thảinhà máy chế biến thủy sản

Sau khi xác định được lưu tốc và thời gian lưu cho hiệu quả xử lý đạt mức quy

chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (QCVN 40:2011/BTNMT). Ta tiếnhành thí nghiệm lưu tốc và thời gian lưu đó với khả năng hấp phụ lân của vật liệu bằngnước thải nhà máy chế biến thủy sản (Công ty TNHH Thủy sản Quang Minh Lô 2:20A

Khu công nghiệp Trà Nóc 2, phường Phước Thới, quận Ô Môn, TP. Cần Thơ).

Vật liệu được đưa vào hệ thống như hình 3.1 và nước cấp được sử dụng là nướcthải nhà máy chế biến thủy sản. Hệ thống được vận hành như thí nghiệm 4. Thí nghiệmđược lặp lại 3 lần. Các chỉ tiêu phân tích tại thí nghiệm này bao gồm: PO4

3-, nhiệt độ,

pH.

3.4 Phƣơng pháp thu và bảo quản mẫu

Thu và bảo quản mẫu theo phương pháp phòng thí nghiệm: Thu và bảo quản mẫutheo phương pháp phòng thí nghiệm: phosphate đươc thu bằng chai nhựa 100ml, thu tại

đầu vào và đầu ra của hệ thống cột lọc (thu mẫu đầu ra trướ c vì không làm mất tính ổnđịnh đầu ra của của dòng chảy). Mẫu được đông đá ở - 20oC hoặc 4oC nếu chưa phân

tích.





19

3.5

Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu

3.4.1

Phƣơng pháp phân tích

Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích ứng dụng trong đề tài đượ c thể hiện rõ ở

bảng 3.5.

Bảng 3.5. Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích trong thí nghiệm

STT Chỉ tiêu Phƣơng pháp phân tích

1 Nhiệt độ Nhiệt k ế rượ u

2 pH Máy đo pH

3 PO43- So màu Ascorbic acid theo Standard Method

3.4.2

Phƣơng pháp xử lý số liệu

-

Số liệu đượ c xử lý và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Microsoft Excel.

- Thống kê bằng phần mềm SPSS.





20

CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1

Thí nghiệm khảo sát định tính khả năng hấp phụ lân của vật liệu trong nƣớc

Thí nghi ệm 1: Xác đị nh kh ả năng hấ p ph ụ c ủa v ật li ệu

Để so sánh sự khác biệt về khả năng hấ p phụ lân giữa mẫu đất không phối tr ộn

Ca(OH)2 và có phối tr ộn Ca(OH)2 theo các tỉ lệ khác nhau (tỉ lệ giữa đất và Ca(OH)2 lần

lượ t là: 1:1; 1:2; 2:1).

Vớ i mục tiêu khảo sát khả năng hấ p phụ lân của vật liệu trong nướ c. Trên cơ sở đó chọn ra vật liệu có khả năng hấ p phụ lân tốt để tiến hành thí nghiệm định lượ ng và

ứng dụng trong thực tế. K ết quả định tính đượ c thể hiện qua hình 4.1

Hình 4.1. Nồng độ P_PO43- còn lại sau 30 phút

Ghi chú: các cột có ký t ự chữ cái khác nhau(a-b-c-d-e-f) thì có khác biệt ở mức ý nghĩa 5% Duncan; Nghiệm thứ c 1: 50ml P_PO4

3- 78,64(mg/L) + 1g đấ t sét nghiề n; Nghiệm thứ c 2: 50ml P_PO43- 78,64(mg/L) + 1g

hỗ n hợp đấ t sét và Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 1:1); Nghiệm thứ c 3: 50ml P_PO43- 78,64(mg/L) + 1g hỗ n hợp đấ t

sét và Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 1:2); Nghiệm thứ c 4: 50ml P_PO43- 78,64(mg/L) + 1g hỗ n hợp đấ t sét và

Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 2:1); Nghiệm thứ c 5: 50ml P_PO43- 78,64(mg/L) 1g + 1g Ca(OH)2 nghiề n; Nghiệm

thứ c 6: 50ml P_PO43- 78,64(mg/L) + 1g silicat nghiề n; Nghiệm thứ c 7: 50ml P_PO4

3- 78,64(mg/L) .

Qua hình cho thấy trong quá trình thí nghiệm hàm lượ ng P_PO43- còn lại của

nghiệm thức 3 (1.77±0.009 mgP/L), nghiệm thức 5 (3.23±0.002 mgP/L) và nghiệm thức

2 (6.73±0.077 mgP/L) thấ p nhất. Trong đó, nghiệm thức 3 có hiệu quả xử lý cao nhấtđạt 97,80%, tiế p theo là nghiệm thức 5 đạt 95,90%, nghiệm thức 2 đạt 91.40% và thấ pnhất là nghiệm thức 1 và nghiệm thức 6 lần lượ t vớ i giá tr ị là 46,87±0.03 mgP/L (đạt

40.40%) và 61,08±0.004 mgP/L (đạt 22.30%). K ết quả thống kê cho thấy, hàm lượ ng

P_PO43- của nghiệm thức 3 khác biệt không có ý nghĩa so vớ i nghiệm thức 5 (p<0.05)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Nghiệm thức

7

Nghiệm thức

6

Nghiệm thức

1

Nghiệm thức

4

Nghiệm thức

2

Nghiệm thức

5

Nghiệm thức

3

N ồ n g đ ộ

P - P O 4

3 - ( m g / L )

a

bc

d ef f





21

nhưng có khác biệt so vớ i nghiệm thức 1 và các nghiệm thức còn lại trong thí nghiệm

(p>0.05).

Theo nghiên cứu của Dương Thị Cẩm Giang (2013), cho thấy vật liệu đượ c làm

từ Ca(OH)2 cho hiệu quả xử lý r ất cao (vật liệu đượ c phối tr ộn từ CaSO4 và Ca(OH)2

theo tỉ lệ 10:1) đạt 94,02% ở nồng độ P_PO43- là 100,22 mgP/L. Theo Nguyễn Thị

Phương Thúy và ctv (2012), kết quả nghiên cứu cho thấy %P khả năng hấ p phụ lân cao

nhất trên đất có sa cấu sét pha thịt và thấ p nhất là đất có sa cấu thịt pha sét và một số đất

có sa cấu cát pha thịt có khả năng hấ p phụ lân kém hơn. Kết quả nghiên cứu của

Nguyễn Thị Ngọc Hạnh và Ngô Thụy Diễm Trang (2013), cho thấy vật liệu có kích

thướ c nhỏ nhất có khả năng hấ p phụ cao nhất và ngượ c lại vật liệu có kích thướ c càng

lớ n thì khả năng hấ p phụ kém hơn. Theo k ết quả nghiên cứu của Lữ Minh Tấn (1982)

cho thấy thành phần lân trong đất phù sa có lượ ng P-Ca cao hơn đất phèn, lượ ng Al-P

và Fe-P thấp hơn đất phèn.

Nhìn chung k ết quả nghiên cứu cho thấy, phù hợ p vớ i các vật việt đượ c nghiêncứu trước đây từ các nguyên liệu như: đất phèn, đất đỏ bazan; Ca(OH)2…. Trong thí

nghiệm, các vật liệu đều có khả năng loại bỏ lân trong nướ c (tr ừ nghiệm thức 6 là vật

liệu silicat và nghiệm thức 7 là dung dịch P_PO43- có nồng độ cho trướ c là 78,64 mg/L

là nghiệm thức đối chiếu vớ i khả năng hấ p phụ của vật liệu) và cho hiệu quả tốt nhất làở nghiệm thức 3, nghiệm thức 5 và nghiệm thức 2 phù hợ p vớ i các nghiên cứu trướ c

đây. Tuy nhiên, nghiệm thức 5 (vật liệu là Ca(OH)2) có khả năng hấ p phụ thấp hơnnghiệm thức 3 (vật liệu là đất sét và Ca(OH)2 lần lượ t theo tỷ lệ 1:2) nhưng khác biệt

không có ý nghĩa ở 5% Duncan. Chứng tỏa r ằng, vật liệu đượ c gắn Ca(OH)2 còn có khả năng hấ p phụ cao hơn vật liệu nền (do đất có pH nằm trong khoảng 5-6 nên có thành

phần Al và Fe làm tăng khả năng hấ p phụ).

Vớ i mục tiêu đề tài đặt ra là tìm ra vật liệu có chứa canxi hidroxit (Ca(OH)2) để

loại bỏ lân trong nướ c thải nên nghiệm thức 5 không đượ c chấ p nhận. Đối vớ i nghiệmthức 3, xét về tỉ lệ giữa đất sét và Ca(OH)2 lần lượt là 2:1 sau khi đượ c phối tr ộn thì khả

năng kết dính không cao, có cấu trúc r ờ i gạt và dễ bị vở khi dòng nước lưu thông tronghệ thống xử lý dòng chảy liên tục. Nên, vật liệu của nghiệm thức 2 đượ c chọn làm vật

liệu cho các thí nghiệm sau.

Thí ngh i ệm 2: Ki ể m tra s ự phóng thích phosphate c ủa v ật l i ệu

Sự phóng thích photphate của vật liệu là một tr ọng những yếu tố quan tr ọng ảnhhưởng đến hàm lượng photphate trong nướ c thải khi sử dụng vật liệu để xử lý lân trong

hệ thống liên tục. Nếu vật liệu có khả năng phóng thích photphate vào môi trường nướ ccao sẽ làm cho quá trình xử lý sẽ bị hạn chế do phải xử lý thêm lượ ng photphate mà vật

liệu phóng thích ra. Ngượ c lại, việc xử lý sẽ hiệu quả hơn, hệ thống xử lý sẽ hoàn thiện





22

hơn nếu vật liệu đưuọc chọn không có khả năng phóng thích photphate, hoặc khả năng

phóng thích photphate với hàm lượng không đáng kể.

Sau khi vật liệu đượ c chọn ở thí nghiệm 1, ta tiến hành kiểm tra sự phóng thích

photphate của vật liệu trong môi trường nướ c. K ết quả đượ c thể hiện qua bảng 4.1

Bảng 4.1. Sự phóng thích phosphate của vật liệu Nghiệm thức Nồng độ P_PO4

3- (mg/L)

Nghiệm thức 1 0,002 ± 0,001

Nghiệm thức 2 0,11 ± 0,005

Ghi chú: giá tr ị trong bảng là giá tr ị trung bình ± Sd; Nghiệm thức 1: nướ c cấ t; Nghiệm thức 2: nướ c cấ t+ vật liệu nghiền (đấ t sét và Ca(OH)2 nghiề n theo t ỷ l ệ 1:1).

Qua bảng số liệu cho thấy trong quá trình thí nghiệm, nồng độ phophate của

nghiệm thức 2 sau 24 giờ tăng gấ p khoảng 6 lần so vớ i nghiệm thức 1 (nướ c cất), nhưngkhả năng phóng thích photphate vào môi trường nướ c r ất thấ p và không ảnh hưởng đến

khả năng hấ p phụ của vật liệu. Chứng tỏ r ằng, vật liệu đượ c chọn đảm bảo yêu cầu hấ p phụ và khả năng phóng thích.

Theo nghiên cứu của Dương Thị Cẩm Giang (2013), cho thấy khả năng phóngthích photphate của vật liệu đượ c phối tr ộn giữa CaSO4.0,5H2O và Ca(OH)2 theo tỷ lệ

10:1 r ất thấ p và hầu như không phóng thích (trung bình 0,004 ± 0,0006). Theo Lê Văn

Chiến (2010), khả năng phóng thích photphate của vật liệu đượ c làm bằng đất đỏ bazan

vào môi trường nước không đáng kể.

Tóm lại, k ết quả nghiên cứu khả năng phóng thích của vật liệu này cao hơn so

vớ i k ết quả nghiên cứu của Dương Thị Cẩm Giang (2013) và Lê Văn Chiến (2010),điều này có thể lý giải như sau: do đất sét đượ c thu tại ruộng lúa, một phần đất sét có

sẵn hàm lượng photphate nhưng rất nhỏ, theo quy luật khuếch tán thì khuếch tán từ nơicó nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp, đây chính là nguyên nhân làm cho vật liệu

phóng thích photphate trong nướ c cất. Theo nghiên cứu của Dương Thị Cẩm Giang vậtliệu có thành phần chính là ion Ca2+ có khả năng hấ p phụ tốt hơn và hàm lượ ng

photphate phóng thích ra môi trường là không đáng kể và xem như không có (trung

bình 0,004 ± 0,0006). Đối vớ i nghiên cứu của Lê Văn Chiến, vật liệu là đất đỏ bazannên chứa hàm lượng photphate ít hơn so với đất sét đượ c thu ở ruộng lúa (nơi có canh

tác và bón phân lân), nên hàm lượ ng phóng thích photphate r ất thấ p so với đất sét.





23

Thí nghi ệm 3: So sánh kh ả năng phóng thích photphate c ủa các v ật li ệu trong

thí nghi ệm

Để kiểm tra, so sánh khả năng phóng thích của vật liệu đượ c chọn so vớ i các vật

liệu khác trong thí nghiệm. Thí nghiệm so sánh khả năng phóng thích photphate đượ c

tiến hành và k ết quả đượ c thể hiện qua hình 4.2:

Hình 4.2. Khả năng phóng thích P_ PO43- của vật liệu

Ghi chú: các cột có ký t ự chữ cái khác nhau (a-b-c-d-e) thì có khác biệt ở mức ý nghĩa 5% Duncan; Nghiệm thứ c 1: 50ml nướ c cấ t + 1g đấ t sét nghiề n; Nghiệm thứ c 2: 50ml nướ c cấ t + 1g hỗ n hợp đấ t sét và

Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 1:1); Nghiệm thứ c 3: 50ml nướ c cấ t + 1g hỗ n hợp đấ t sét và Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ

l ệ 1:2); Nghiệm thứ c 4: 50ml nướ c cấ t + 1g hỗ n hợp đấ t sét và Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 2:1); Nghiệm thứ c 5:

50ml nướ c cấ t 1g + 1g Ca(OH)2 nghiề n; Nghiệm thứ c 6: 50ml nướ c cấ t + 1g silicat nghiề n; Nghiệm thứ c 7: 50ml

nướ c cấ t.

Trong quá trình nghiên cứu cho thấy, hầu hết các vật liệu đượ c phối tr ộn giữa đất

sét vớ i Ca(OH)2 và không phối có tr ộn đất sét (tr ừ nghiệm thức 6) đều có khả năng

phóng thích r ất thấ p (nghiệm thức 2 là 0,02 ± 0,002, nghiệm thức 3 là 0,02 ± 0,002,

nghiệm thức 4 là 0,03 ± 0,007 và 0,02 ± 0,002 là nghi ệm thức 5) và tỉ lệ thuận vớ i tỉ lệ

phối tr ộn giữa đất sét vớ i Ca(OH)2 (khi tỉ lệ Ca(OH)2 càng tăng thì khả năng phóng

thích càng thấp và ngượ c lại khi tỉ lệ đất sét càng nhiều thì khả năng phóng thích càngcao như nghiệm thức 1 là 1,18 ± 0,004). Trong khi đó, ở nghiệm thức 1 vật liệu có khả

năng phóng thích photphate cao nhất (1,18 ± 0,004 mg/L), gấ p khoảng 50 – 60 lần so

vớ i vật liệu trong các nghiệm thức còn lại nhưng so vớ i nghiệm thức 6 thì gấ p khoảng20 lần. Đều này chứng tỏ, trong đất có chứa photphate và hàm lượ ng này tùy thuộc vào

tỉ lệ phối tr ộn vớ i vật liệu nền mà cho khả năng phóng thích khác nhau.

Như vây, vật liệu đượ c chọn đảm bảo nhu cầu đặt ra: có khả năng hấ p phụ tốt,

khả năng phóng thích photphate thấ p và hầu như không đáng kể, có tính k ết dính cao và

khó tan rã trong hệ thống xử lý liên tục.

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

1.200

1.400

Nghiệm thức

1

Nghiệm thức

6

Nghiệm thức

4

Nghiệm thức

2

Nghiệm thức

3

Nghiệm thức

5

Nghiệm thức

7

N ồ n g đ ộ P - P O 4

3 - ( m g / L )

a

b c

d d d e





24

4.2.

Thí nghiệm khảo sát định lƣợ ng khả năng hấp phụ lân của vật liệu trong

nƣớ c

Thí nghi ệm 4: Định lượ ng kh ả năng hấ p ph ụ t ối đa, tối ưu c ủa v ật l i ệu trongnướ c

Để đảm bảo vật liệu đượ c chọn mang hiệu quả kinh tế cao trong hệ thống xử lý,thí nghiệm định lượ ng khả năng hấ p phụ đối đa của vật liệu đượ c tiến hành. K ết quả định lượng đượ c thể hiện ở hình 4.3.

Hình 4.3. Khả năng hấ p phụ photphate của 5 gam vật liệu sau 180 phút

Ghi chú: các cột có ký t ự chữ cái khác nhau (a-b-c-d-e-f-g-h-i-k-l-m-n-o-p) thì có khác biệt ở mức ý nghĩa5% Duncan; Nghiệm thứ c 1: 1000ml P_PO4

3- 29,63mg/L; Nghiệm thứ c 2: 1000ml P_PO43- 29,63mg/L + 1g hỗ n

hợp đấ t sét và Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 1:1).

K ết quả thí nghiệm cho thấy, nồng độ photphate ở nghiệm thức 1 có biến động

nhưng không đáng kể, nồng độ photphate dao động trong khoảng 29,29 - 29,83 mg/L.

K ết quả thống kê ở nghiệm thức 1, qua các thời gian hàm lượng photphate thay đổi khác

biệt không có ý nghĩa ở mức thống kê 5% Duncan. Vì vậy, chứng tỏ nồng độ photphatetrong nghiệm thức 2 giảm là do vật liệu hấ p phụ.

Ở nghiệm thức 2: nhìn chung, trong 1 phút đầu hàm lượ ng photphate giảm nhanh

nhất, từ nồng độ photphate là 29,63 mg/L sau 1 phút nồng độ photphate giảm còn 10,28mg/L. Vậy, trong một 1 phút, 1 gam vật liệu hấ p phụ đượ c 3,87 mgP vớ i nồng độ là29,63 mg/L đạt hiệu suất xử lý 65,30%. Ở các thờ i gian tiếp theo, hàm lượ ng photphate

giảm đều từ phút thứ 3 đến phút thứ 30 và giảm mạnh ở phút thứ 40. Tại đây hàm lượ ng

photphate còn lại khoảng 3,54 ± 0,019 mg/L, khả năng hấ p phụ được 5,22 mgP đạt

88,10% hiệu suất xử lý. Từ phút 40 tr ở đi, khả năng hấ p phụ kém đi và không ổn định,

khả năng hấ p phụ chỉ dao động trong khoảng 5,02 - 5,27 mgP.

0

5

10

15

20

25

30

35

0 1 3 5 7 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90


3 - ( m g / L )

Thời gian (phút)

Nghiệm thức 1 Nghiệm thức 2

b c d e fml

ik

hgn om





25

Như vậy, thờ i gian hấ p phụ tốt nhất của vật liệu (đất sét và Ca(OH)2 theo tỉ lệ

1:1) là 40 phút và 1 gam vật liệu nghiền này có khả năng hấ p phụ đượ c 5,22 mgP caohơn so vớ i k ết quả xử lý lân của vật liệu chứa phèn nhôm là 2,648 mgP (k ết quả nghiên

cứu của Trương Nguyễn Minh Kha, 2013) và thấp hơn vật liệu chứa Ca(OH)2 là 25,29

mgP ở phút 150 (k ết quả nghiên cứu của Dương Thị Cẩm Giang, 2013) nhưng thờ i gian

hấ p phụ lại nhanh hơn. Do vật liệu đượ c nghiền nhỏ, có sự khuấy tr ộn liên tục nên có diện tích tiế p xúc

lớn trong nướ c làm tăng nhanh hiệu quả xử lý của vật liệu. Tuy nhiên, khi ứng dụng vào

hệ thống xử lý, còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: vật liệu không thể nghiền nhỏ nên diện

tích tiế p xúc bị hạn chế; khi nghiền vật liệu có thể bị cuốn trôi theo dòng chảy và làm

nghẹt đườ ng ống của hệ thống xử lý; hạn chế việc hoàn nguyên vật liệu. Nên vật liệu

đượ c sử dụng trong các thí nghiệm này sau là vật liệu đượ c tạo hình (vật liệu hình tr ụ cókích thước: đườ ng kính 3 - 5mm và chiều dài từ 1 - 1,5 cm).

Như vậy, cần kiểm tra khả năng hấ p phụ photphate của vật liệu hạt trước khi đưavào hệ thống thí nghiệm, nhằm xác định khả năng hấ p phụ tối ưu của vật liệu hạt để áp

dụng trong thực tế. Thí nghiệm khả năng hấ p phụ tối ưu của vật liệu hạt đượ c tiến hành

và k ết quả khảo sát thể hiện ở hình 4.4:

Hình 4.4. Thờ i gian hấ p phụ tối ưu của 10 gam vật liệu hạt

Ghi chú: các cột có ký t ự chữ cái khác nhau (a-b) thì có khác biệt ở mức ý nghĩa 5% Duncan; Nghiệm

thứ c 1: 1000ml P_PO43- 26,67mg/L; Nghiệm thứ c 2: 1000ml P_PO4

3- 26,63mg/L + 10 gam hỗ n hợp đấ t sét và

Ca(OH)2 nghiề n (theo t ỷ l ệ 1:1).

Trong thờ i gian khảo sát 90 phút cho thấy, k ết quả thí nghiệm ở nghiệm thức1 có biến động nhưng sự biến động khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức 5%

Duncan. Vậy vật liệu trong nghiệm thức 2 giảm là do vật liệu hấ p phụ.

0

5

10

15

20

25

30

0 1 3 5 7 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90


3 - ( m g / L )

Thời gian (phút)

Nghiệm thức 2 Nghiệm thức 1

b b b b b b

b b b b b b b b





26

Trong khi đó, ở nghiệm thức 2 nồng độ photphate giảm và biến động liên tục

theo thời gian, trong 1 phút đầu tiên nồng độ biến động lớ n nhất là 13,95 ± 0,468

mg/L so vớ i nồng độ ban đầu là 27,98 mg/L đạt hiệu suất xử lý 50,10%, tươ ng

ương ứng vớ i 10 gam vật liệu sẽ xử lý được 14,03 mgP tương đương 1 gam vật liệu

hạt xử lý đượ c 1,403 mgP. Sau thời gian 1 phút đến k ết thúc thí nghiệm, nồng độ

photphate biến động tăng, giảm liên tục theo thời gian nhưng sự khác biệt không cóý nghĩa thống kê ở mức 5% Duncan. K ết quả ở thí nghiệm này hoàn toàn phù hợ p

vớ i k ết quả thí nghiệm 4 do vật liệu sử dụng là vật liệu tạo hình nên hạn chế diện

tích bề mặt tiế p xúc so vớ i vật liệu nghiềm (có diện tích tích xúc nhiều nhất). So

vớ i các k ết quả nghiên cứu của Trương Nguyễn Minh Kha (2013), thờ i gian và

lượng photphate đã xử lý đều thấp hơn (ở 1 phút đầu xử lý đượ c 15,397 mgP vớ i

nồng độ là 26,04 mg/L).

Tóm lại, thờ i gian hấ p phụ tối ưu của vật liệu liệu dạng hạt là 1 phút và hấ p

phụ đượ c 1,403 mgP.Thí ngh i ệm 5: Thí ngh i ệm kh ảo sát kh ả năng hấ p ph ụ lân trong nướ c c ủa

v ật l i ệu b ằng h ệ th ố ng c ột l ọc t ự ch ế

Nhằm xác định lưu tốc diễn biến theo thờ i gian mà vật liệu xử lý tốt nhất

(k ết quả đượ c so sanh vớ i quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ pQCVN 40:2011/BTNMT) và mang lại hiểu quả kinh tế. Đồng thời, xác định các

mối tương quan giữa pH và khả năng hấ p phụ photphate của vật liệu. Thí nghiệm

tiến hành trên 3 lưu tốc xác định lần lượ t là: 4,03 L/giờ ; 2,89 L/giờ và 2,31 L/giờ .

K ết quả thí nghiệm với lƣu tốc 4,03 lít/ giờ đƣợ c thể hiện qua hình 4.5


(V = 4,03 lít/giờ )

0

2

4

6

8

10

12

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

p H

N ồ n

g đ ộ P - P O 4

3 - ( m g / L )

Thời gian (phút)

Photphate pH





27

Qua hình cho thấy, nồng độ photphate giảm mạnh trong 30 phút đầu (từ 30,80

mgP/L sau 30 phút còn lại 3,43 ± 0,210 mgP/L) cho hiệu quả xử đạt 88,90%, sau đó khả năng hấ p phụ của vật liệu giảm từ phút 30, nồng độ photphate đầu ra tăng nhanh ở phút

60 đến phút 150 (từ 4,71 ± 0,168 lên 14,55 ± 0,043 mgP/L) và tăng đều ở thờ i gian

từ 210 phút đến 450 phút (từ 15,54 ± 0,026 lên 22,67 ± 0,068 mgP/L), vượ t giớ i hạn

cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN40:2011/BTNMT loại A) từ phút 60.

Thông số pH đượ c theo dõi cho thấy, trướ c khi xử lý pH (thờ i gian 0, pH = 7,88)

nằm trong khoảng cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công

nghiệ p QCVN 40:2011/BTNMT loại A (pH từ 6-9), sau khi qua hệ thống xử lý pHtăng nhanh ở 10 phút đầu và vượ t chuẩn cho phép (QCVN 40:2011/BTNMT loại

A). Tuy nhiên, pH giảm dần sau phút thứ 10, nhưng đến phút 210 thì pH năm trongkhoảng cho phép (pH = 8,92). Nguyên nhân pH tăng nhanh sau khi qua hệ thống xử

lý có thể lý giải như sau: do trong vật liệu chứa nhiều ion (OH)-

, nên khi có dòngchảy của nước tác động làm cho ion (OH)- đượ c phóng thích ra môi trường nướ c

làm tăng pH của nướ c.

Qua k ết quả trên ta thấy, pH và khả năng hấ p phụ của vật liệu có mối tương

quan tỷ lệ thuận, khi pH tăng cao, khả năng xử lý photphate của vật liệu hiệu quả nhất (pH = 9,53 ± 0,311, lượ ng photphate còn lại là 3,04 ± 0,210 mg/L, đạt

90,10%). Khi pH giảm, khả năng hấ p phụ của vật liệu giảm theo và pH dần tr ở về

trung tính thì nồng độ photphate trong nước tăng dần về nồng độ ban đầu.

Nhìn chung, nhiệt độ đo đượ c trong thí nghiệm với lưu tốc này dao động từ 29oC đến 30oC đều nằm trong khoảng cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia

về nướ c thải công nghiệ p QCVN 40:2011/BTNMT loại A. K ết quả thể hiện qua

hình 4.6.

Hình 4.6. Biến động nhiệt độ theo thờ i gian ở lưu tốc V = 4.03 lít/giờ

28.4

28.9

29.4

29.9

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

N h i ệ t

đ ộ ( o C )

Thời gian (phút)





28



(V = 2,89 lít/giờ )

K ết quả khảo sát cho thấy, với lưu tốc 2,89 lít/giờ (pH = 7,75) cho hiệu quả xử lý

cao hơn so với lưu tốc 4,03 lít/giờ và thờ i gian xử lý lâu hơn. Ở lưu tốc này, thờ i gianxử lý tối đa đạt 270 phút, cho hiệu suất xử lý là 88.00% (nồng độ photphate còn lại là

3,46 ± 0,003 mg/L, đạt quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p(QCVN 40:2011/BTNMT loại A)); ở lưu tốc 4,03 lít/giờ là 30 phút cho 88,90%

hiệu xuất xử lý. Đến 330 phút thì còn 4,49 mgP/L cho hiệu suất xử lý 84,50% (đạt

quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMTloại B)). Theo khả năng hấ p phụ của vật liệu, theo thờ i gian vật liệu có xu hướ ng

giảm khả năng hấ p phụ và nồng độ photphate tăng. Trong khi đó, pH giảm xuốngđều từ phút 20 đến phút 450 (từ 10,17 ± 0,480 xuống còn 9,65 ± 0,312) nhưng

không nằm trong quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT).

Qua hình 4.8 cho thấy, nhiệt độ biết động liên tục và không ổn định so với lưu

tốc 4,03 lít/giờ . Nhìn chung, nhiệt độ vẫn có xu hướ ng giảm và dao động trong khoảng

cho phép quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN40:2011/BTNMT). Nhiệt độ đầu vào khoảng 29,5oC sau khi xử lý nhiệt độ dao

động trong khoảng từ 30 ± 0,50oC đến 28 ± 0,866oC.

0

2

4

6

8

10

12

0

5

10

15

2025

30

35

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

p H

N ồ n g đ ộ P - P O 4 3

- ( m g / L )

Thời gian (phút)

Photphate pH





29



Hình 4.9. Biến động nồng độ P-PO43- và pH sau 7,5 giờ khi xử lý qua hệ thống cột lọc(V = 2,31 lít/giờ )

Qua hình cho thấy, mối quan hệ của pH lên khả năng hấ p phụ đều giống vớ i hai

lưu tốc trên: khi pH tăng làm tăng khả năng hấ p phụ của vật liêu (pH tăng từ 7,75 lên

9,98 ± 0,376, nồng độ photphate từ 29,83 mg/L còn 2,81 ± 0,059 mg/L trong 10 phútđầu). Đến phút 30, pH tăng tên 10,13 ± 0,505 thì lượ ng photphate còn lại là 1,14 ± 0,01

mg/L cho hiệu xuất cao nhất (đạt 96,20%). Thờ i gian hấ p phụ tối đa của vật liệu trong

nghiệm thức này là 330 phút, lâu hơn so với hai lưu tốc trên (lưu tố c 4,03 lít/giờ ; 2,89

lít/giờ ). Ở 330 phút, cho hiệu suất xử lý đạt 86,70% thấp hơn so vớ i hiệu suất của lưutốc 2,89 lit/giờ là 88,00% ở thờ i gian hấ p phụ tối ưu. Qua một thờ i gian xử lý, thì pH

sau xử lý giảm và khả năng hấ p phụ cũng giảm nhưng pH ở lưu tốc này luôn cao hơn so

với hai lưu tốc trên (ở thời điểm phút 450, lưu tốc 2,31 lít/giờ là 9,65 ± 0,312, lưu tốc

4,03 lít/giờ là 8,82 ± 0,05, lưu tốc 2,89 lít/giờ là 9,43 ± 0,200).

Ngượ c lại, k ết quả đo nhiệt độ lại thấp hơn so với hai lưu tốc trên, ở phút 450

nhiệt độ còn 28,5oC nhưng kết quả này không thấ p nhiều so với hai lưu tốc trên là 29oC.

25.0

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

N h

i ệ t đ ộ ( o C )

Thời gian (phút)

0

2

4

6

8

10

12

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

p H


3 - ( m

g / L )

Thời gian (phút)

Photphate pH





30

Nhưng đều giống với hai lưu tốc trên là gian theo thờ i gian, k ết quả biến động nhiệt độ

ở lưu tốc 2,31 lít/giờ đượ c biểu diễn ở hình 4.10.


Nhìn chung, k ết quả xác định lưu tốc cho thấy, ở lưu tốc 2,31 lít/giờ có khả năng

hấ p phụ tốt nhất (đạt 96,20%) trong ba lưu tốc và có thờ i gian hấ p phụ tối đa là 330 (đạt86,70%) lâu hơn so với lưu tốc 4,03 lít/giờ là 60 phút (đạt 84,70%) và lưu tốc 2,89

lít/giờ là 270 phút (đạt 88,00%) nhưng hiệu suất xử lý thấp hơn so với lưu tốc 2,89

lít/giờ (so vớ i quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT ở loại A). Tuy nhiên, ở lưu tốc 2,89 lít/giờ thì ở phút 330 nằm trong

khoảng cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT) ở loại B (nồng độ photphate là 4,49 ± 0,008 mg/L, đạt 84,50%).

pH đầu vào của mỗi lưu tốc đều nằm trong khoảng cho phép từ (6 - 9),nhưng khi qua hệ thống xử lý pH đều tăng lên rất cao (cao nhất là lưu tốc 2,89

lít/giờ 10,25; 2,31 lít/giờ là 10,21 và 4,03 lít/giờ là 9,53) làm cho khả năng hấ p phụ

photphate tăng mạnh trong 60 phút đầu. Khi pH giảm, khả năng hấ p phụ photphate

giảm, nhưng pH vẫn còn cao khi nồng độ photphate nằm trong khoảng cho phép

của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT) (cao nhất là lưu tốc 2,31 lít/giờ ở 4,71 ± 0,168 mgP/L là 9,65 ±

0,416; 2,89 lít/giờ ở 4,49 ± 0,005 mg/L là 9,64 ± 0,080 và 4,03 lít/giờ ở 4,65 ±

0,074 mg/L là 9,21 ± 0,08). Theo xu hướ ng, diễn biến theo thờ i gian khả năng giảm

pH của lưu tốc 2,89 lít/giờ nhanh hơn so vớ i lưu tốc 2,31 lít/giờ , khả năng hấ p phụ

và hiệu xuất xử lý của lưu tốc 2,31 lít/giờ không cao nhiều so với lưu tốc 2.89lit/giờ .

Nhiệt độ khảo sát đượ c cho thấy, độ dao động khoảng 1 - 1,5oC và nằm trong

khoảng cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p(QCVN 40:2011/BTNMT).

27.0

28.0

29.0

30.0

31.0

32.0

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450 510 N h i ệ t đ ộ ( o

C )

Thời gian (phút)





31

Tóm lại, trong ba lưu tốc trên, lưu tốc đượ c chọn là lưu tốc 2,89 lít/giờ do hiệu suất

xử lý cao và pH thấp hơn so với lưu tốc 2,31 lít/giờ . Ở lưu tốc 4,03 lít/giờ hiệu suất

xử lý không cao (không đạt yêu cầu đặt ra).

4.3. Thí nghiệm khảo sát định lƣợng khả năng hấp phụ lân của vật liệu bằngnƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản.

Thí nghi ệm 6 : Định lượ ng kh ả năng hấ p ph ụ lân c ủa v ật l i ệu b ằng nướ c th ảinhàmáy ch ế bi ế n th ủy s ản.

Sau khi chọn được lưu tốc theo yêu cầu, tiến hành thí nghiệm lưu tốc đượ c chọnvới nướ c thải chế biển thủy sản đượ c lấy tại nhà máy Công ty TNHH Thủy sản Quang

Minh (Lô 2:20A Khu công nghiệp Trà Nóc 2, phường Phướ c Thớ i, quận Ô Môn, thanh

phố Cần Thơ).

K ết quả thí nghiệm đượ c trình bày ở hình 4.11, qua hình cho thấy, pH luôn luôn

tỉ lệ thuận vớ i khả năng hấ p phụ của vật (từ thí nghiệm 6), ở đầu vào pH = 8,22 sau 10 phút qua hệ thống xử lý thì pH tăng lên 10,61 ± 0,07 cao nhất, khả năng hấ p phụ của vật

liệu là 98,70% (nồng độ photphate còn lại là 0,33 ± 0,015 mg/L so vớ i nồng độ ban đầu

là 25,27 mg/L), pH và khả năng hấ p phụ giảm đều theo thờ i gian k ề thừ phút thứ 10.Sau 330 phút thì khả năng hấ p phụ photphate của vật liệu không còn tốt và bắt đầu vượ t

chuẩn cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN

40:2011/BTNMT ở loại A). Đến phút thứ 450 (5,01 ± 0,305 mgP/L) thì nồng độ

photphate đầu ra bắt đầu vượ t chuẩn cho phép của quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMT ở loại B) nhưng pH = 9,19 ±

0,025 nằm ngoài khoảng cho phép (từ 6 - 9) xả thải.

Hình 4.11. K ết quả xử lý nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản ở lưu tốc V = 2,89 L/giờ

0

2

4

6

8

10

12

0

4

8

12

16

20

24

28

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450 510

p H

N ồ n g đ ộ

P - P O 4

3 - ( m g / L )

Thời gian (phút)

Photphate pH





32

So vớ i k ết quả lưu tốc đượ c chọn ở thí nghiệm trong dung dịch đượ c pha từ

hóa chất có nồng độ tương đương nồng độ nướ c thải của nhà máy xử lý nướ c thải

nhà máy chế biến thủy sản (28,93 mgP/L) thì khả năng xử lý trên nướ c thải nhà

máy chế biến thủy sản đạt hiệu quả cao hơn và thờ i gian xử lý tối đa lâu hơn (xử lý

tớ i 330 phút (3,38 ± 0,275 mgP/L) vẫn đạt quy chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c

thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMT ở loại A), trên dung dịch đượ c pha thì ở 330 phút (4,49 ± 0,008 mgP/L) vượ t loại A.

Hình 4.12. Biến động nhiệt độ trong xử lý nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản

Đồng thờ i, nhiệt độ trong thí nghiệm này dao động không lớ n nằm trong khoảng

từ 30,5 - 31oC và ổn định hơn sau 10 phút xử lý. So vớ i các thí nghiệm lưu tốc, nhiệt độ

luôn có xu hướ ng giảm và ổn định theo thờ i gian.Các dạng photphate sau khi xử lý:

K ết quả phân tích các chỉ tiêu TP, TDP và đầu vào cho thấy TP đầu vào r ất gấ pkhoảng 2 lần so vớ i TDP và PO4

3-, khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5%. Do dung

dịch đầu vào là nướ c thải từ nhà máy chế biến thủy sản. K ết quả phân tích đượ c thể hiệnở bảng 4.3.

Bảng 4.3. Các dạng lân trướ c và sau khi xử lý bằng vật liệu

Chỉ tiêu Đầu vào (mgP/L) Đầu ra (mgP/L)

TP 55,8 ± 0,015 20,18 ± 0,474

TDP 26,55 ± 0,010 12,89 ± 0,569

PO43- 25,27 ± 0,015 4,56 ± 0,353

Ghi chú: giá tr ị trong bảng là giá tr ị trung bình ± Sd

29.8

30

30.2

30.4

30.6

30.8

31

31.2

0 10 20 30 60 90 150 210 270 330 390 450

N h i ệ t đ ộ ( o C )

Thời gian (phút)





33

Sau khi qua hệ thống xử lý TP, TDP và PO43- đều giảm, trong đó TP và TDP

giảm gấp đôi so với đầu vào, còn PO43- thì gấ p 5 lần so với đầu vào. Điều này chứng tỏ

vật liệu có khả năng hấ p phụ cao. Quá trình xử lý chủ yếu là hấ p phụ (hấ p phụ chiếm

63,84%). K ết quả phân tích đượ c thể hiện ở hình 4.13

Hình 4.13. Các dạng photphate sau khi xử lý

36.16%

63.84%

Không hấp phụ Hấp Phụ





1

CHƢƠNG V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1 Kết luận

K ết quả thí nghiệm vật liệu trên các tỷ lệ phối tr ộn giữa đất sét và Ca(OH)2 theo

các tỷ lệ khác nhau, chọn đượ c vật liệu phối tr ộn giữa đất sét và Ca(OH)2 theo tỷ lệ 1:1 cho khả năng hấ p phụ tốt đạt hiệu suất xử lý 91,40%.

Khả năng hấ p phụ photphate tối đa của 1 gam vật liệu nghiền đượ c 5,22 mgP/L

trong 40 phút.

K ết quả thí nghiệm vớ i vật liệu hạt, thờ i gian xử lý tối ưu của 10 gam vật liệu

hạt là 14,03 mgP/L tương ứng 1 gam vật liệu hạt xử lý đượ c 1,40 mgP/L.

Thí nghiệm định lượ ng trong dung dịch đượ c pha từ hóa chất, chọn được lưu tốc

2,89 (cho hiệu suất xử lý đạt 88,00% và thờ i gian xử lý tối đa là 270 phút, so vớ i quychuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMT ở loại A)) để áp dụng cho hệ thống xử lý nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản.

Vật liệu đượ c thí nghiệm với nướ c thải nhà máy chế biến thủy sản cho k ếtquả xử lý cao và khả năng hấ p phụ tốt (đạt 85,60% ở thờ i gian 330 phút so vớ i quy

chuẩn k ỹ thuật Quốc gia về nướ c thải công nghiệ p (QCVN 40:2011/BTNMT ở loại A)) so vớ i dung dịch đượ c pha từ hóa chất có nồng độ tương đương nướ c thải

nhà máy chế biến thủy sản.

K ết quả xác định các dạng photphate sau phản ứng có sự xuất hiện dạng photphate lơ lửng chiếm 36,16%, lượ ng hấ p phụ chiếm 63,84%.

5.2 Kiến nghị

Nghiên cứu phối tr ộn vớ i các loại đất: đất phèn, đất sét (pH từ 7 – 9) so

sánh khả năng hấ p phụ của vật liệu.

Tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng hấ p phụ của vật liệu ở hệ thống xử

lý sục khí liên lục.

Nghiên cứu tạo ra các hình dạng có diện tích tiế p xúc nhiều để tăng hiệusuất xử lý và khả năng hấ p phụ.





TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bộ Tài nguyên Môi trườ ng, 2009. Báo cáo hiện tr ạng môi trườ ng quốc gia.

Bùi Thị Nga, Nguyễn Thanh Giao và Phạm Việt Nữ, 2008. Ảnh hưởng nướ c thải

Khu công nghiệp Trà Nóc đối vớ i thủy vực lân cận Thành phố Cần Thơ. Tạ p chí

Khoa học Đại học Cần Thơ 2008:9, 194 - 201.

Bùi Thị Nga, Nguyễn Thị Thùy, Huỳnh Vương Thu Minh và Hồ Nguyệt Hằng,

2013. Hiệu suất xử lý COD, tổng đạm, tổng lân của hệ thống xử lý nướ c thải tại

công ty TNHH xuất nhậ p khẩu thủy sản Cần Thơ. Tạ p chí Khoa học Trường Đại

học Cần Thơ, số 25, 2013: 52-58.

Cô Thị Kính, Phạm Việt Nữ, Lê Anh Kha và Lê Văn Chiến, 2012. Nghiên cứu hiệu

quả xử lý lân trong nướ c thải chế biến thủy sản bằng đất đỏ bazan trong phòng thínghiệm. Tạ p chí Khoa học Đại học Cần Thơ, số 23a, 2012: 11-19.

Dương Thị Cẩm Giang, 2013. Nghiên cứu khả năng hấ p phụ lân của vật liệu tự chế

chứa canxi hidroxit (Ca(OH)2). Luận văn tốt nghiệp Đại học - chuyên ngành

Khoa học Môi trườ ng - Khoa Môi trườ ng & TNTN - trường Đại học Cần Thơ.

Hồ Thị Mỹ Lan, 2011. Nghiên cứu khả năng hấ p phụ lân trong nướ c thải thủy sản

của đất đỏ bazan. Luận văn tốt nghiệp Đại học - chuyên ngành Khoa học Môi

trườ ng - Khoa Môi trườ ng & TNTN - trường Đại học Cần Thơ.

Lê Anh Kha và ctv , 2012. Sử dụng vật liệu địa phương để loại bỏ đạm và lân trongnướ c thải chế biến thủy sản. K ỷ yếu Hội thảo khoa học Môi trườ ng, Tài nguyên

thiên nhiên và Biến đổi khí hậu. Trang 234 - 243.

Lê Anh Kha, 2012. Hiệu quả của vật liệu tự chế trong xử lý đạm và lân từ nướ c thải

nhà máy chế biến thực phẩm. Báo cáo tổng k ết đề tài khoa học và công nghệ cấ pBộ.

Lê Hoàng Việt, 2000. Nguyên lý các quá trình xử lý nướ c thải. Trung tâm nănglượ ng mới. Đại học Cần Thơ.

Lê Văn Chiến, 2010. Khảo sát hiệu quả xử lý lân trong nướ c thải chế biến thủy sản

của vật liệu đất đỏ bazan ở tỉnh Bình Dương. Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên





ngành Khoa học Môi trường, trường Đại học Cần Thơ.

Lê Văn Khoa, 1995. Môi trườ ng và ô nhiễm. Nhà xuất bản Giáo dục Hà Nội.

Lữ Minh Tấn, 1982. Khảo sát thành phần của lân và sự đáp ứng của lúa lên các mức

độ lân dễ tiêu trong đất phù sa Gley Đồng Bằng Sông Cửu Long. Luận văn tốtnghiệp đại học – trường Đại học Cần Thơ.

Ngô Thị Hồng Chi, 2005. Loại bỏ phospho, sắt trong nướ c thải bằng các vật liệu tự

chế. Luận văn tốt nghiệp Đại học - Khoa Nông Nghiệ p & Sinh Học Ứ ng Dụng -Đại học Cần Thơ.

Nguyễn Hồng Xuyến, 2007. Loại bỏ lân trong nướ c thải bằng vật liệu tự chế. Luậnvăn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Môi trườ ng & QLTNTN, Khoa Nông

Nghiệ p & Sinh Học Ứ ng Dụng, trường Đại học Cần Thơ.

Nguyễn Thị Ngọc Hạnh và Ngô Thụy Thùy Trang, 2013. Ảnh hưở ng của kích cở và

loại vật liệu lên khả năng hấ p phụ và bản chất giải hấ p phụ lân của một số vật liệu

tự chế. Tạ p chí khoa học, trường Đại học Cần Thơ , số 26a (2013): 10-16

Nguyễn Văn Bé, 1987. Bài giảng môn Thủy lý hóa. Đại học Cần Thơ.

Tr ần Bích Lũy, 2010. Khảo sát khả năng hấ p phụ đạm , lân của than tràm. Luận văn

tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Khoa Môi trườ ng và tàinguyên thiên nhiên, trường Đại học Cần Thơ.

Tr ần Đức Hạ, 2002. Xử lý nướ c thải sinh hoạt qui mô nhỏ và vừa. Nhà xuất bản

Khoa Học K ỹ Thuật Hà Nội.

Tr ần Ngọc Lan, 2008. Hóa học nướ c tự nhiên. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội.

Trương Nguyễn Anh Kha, 2013. Nghiên cứu khả năng hấ p phụ lân của vật liệu tự

chế có chứa phèn nhôm. Luận văn tốt nghiệp Đại học - chuyên ngành Khoa họcMôi trườ ng - Khoa Môi trườ ng & TNTN - trường Đại học Cần Thơ.

Trương Thị Hồng Quyên, 2009. Đánh giá khả năng hấ p phụ lân trong nướ c thaircuar

một số loại đất phèn nung. Luận văn tốt nghiệ p Thạc sĩ chuyên nghành Khoa học





Môi trường, trường Đại học Cần Thơ.

Tr ần Văn Nhân và Ngô Thị Nga, 2006. Giáo trình công nghệ xử lý nướ c thải. NXB

Khoa học k ỹ thuật.

Lê Anh Kha và Masayuki Seto, 2003. Sử dụng hạt đất nung và khối bê tông để loại bỏ lân và đạm trong nướ c thải”. Tạ p chí Khoa học, Đại Học Cần Thơ: 224-231.





PHỤC LỤC

1. K ết quả Duncan thí nghiệm 1: Xác định khả năng hấp phụ của vật liệu

Descriptives

Nồng độ

Nghiệmthức(NT)

N MeanStd.

DeviationStd. Error

95% Confidence Interval forMean Minimum

Lower Bound Upper BoundĐầu vào 3 78.64000 .861858 0.497594 76.49902 80.78098 78.000

NT 1 3 46.86667 1.501943 0.867147 43.13563 50.59770 45.950

NT 2 3 6.73333 3.863397 2.230533 -2.86388 16.33054 3.600

NT 3 3 1.76667 0.425245 0.245515 0.71030 2.82303 1.450

NT 4 3 11.71667 2.150194 1.241415 6.37529 17.05804 9.350

NT 5 3 3.23333 0.076376 0.044096 3.04360 3.42306 3.150

NT 6 3 61.08333 0.202073 0.116667 60.58136 61.58531 60.900

NT 7 3 75.12000 0.632139 0.364966 73.54968 76.69032 74.520

Total 24 35.64500 31.900737 6.511711 22.17450 49.11550 1.450

Nồng độ

Duncan

NT N Subset for alpha = 0.051 2 3 4 5 6 7

NT 3 3 1.76667

NT 5 3 3.23333

NT 2 3 6.73333

NT 4 3 11.71667

NT 1 3 46.86667

NT 6 3 61.08333

NT 7 3 75.12000

Đầuvào

3 78.64000

Sig. 0.307 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000





2. K ết quả Duncan thí nghiệm 3: So sánh khả năng phóng thích photphatecủa các vật liệu trong thí nghiệm

Descriptives

phongthich Nghiệm

thức(NT)

N MeanStd.

DeviationStd. Error

95% Confidence Interval forMean

Lower Bound

NT 1 3 1.17600 0.004000 0.002309 1.16606

NT 2 3 0.02400 0.002000 0.001155 0.01903

NT 3 3 0.03033 0.002517 0.001453 0.02408

NT 4 3 0.03333 0.007095 0.004096 0.01571

NT 5 3 0.03300 0.004000 0.002309 0.02306

NT 6 3 0.06100 0.006245 0.003606 0.04549

NT 7 3 0.05733 0.004933 0.002848 0.04508

Total 21 .20214 .407631 0.088952 0.01659

Duncan Nghiệmthức(NT)

N Subset for alpha = 0.05

1 2 3 4

NT 2 3 0.02400

NT 3 3 0.03033 0.03033

NT 5 3 0.03300

NT 4 3 0.03333

NT 7 3 0.05733

NT 6 3 0.06100

NT 1 3 1.17600

Sig. 0.123 0.473 0.358 1.000


Documents

Nghiên cứu ứng dụng vật liệu có chứa Ca(OH)2 để xử lý nước thải Nhà máy chế biến thủy sản