Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Dưới đây là tài liệu nghiên cứu do Lê Thị Phương Mai – Đại học Đà Nẵng thực hiện. Chủ đề nghiên cứu: Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa. Hãy cùng Xử Lý Nước Việt Phát tìm hiểu sơ lược về công trình nghiên cứu này.

Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Ngành chế biến thuỷ sản ngày càng phát triển. Cùng với đó lượng nước thải ra môi trường cũng ngày càng nhiều. Ngành chế biến thuỷ sản đã sử dụng một lượng nước khá lớn trong quá trình chế biến. 

Vấn đề ô nhiễm nguồn nước do ngành chế biến thuỷ sản thải trực tiếp ra môi trường đang là mối quan tâm hàng đầu của các nhà quản lý môi trường. Nước bị nhiễm bẩn sẽ ảnh hưởng đến con người và sự sống của các loài thuỷ sinh cũng như các loài động thực vật sống gần đó. Vì vậy, việc nghiên cứu xử lý nước thải ngành chế biến thuỷ sản cũng như các ngành công nghiệp khác là một yêu cầu cấp thiết đặt ra.

Từ những nguyên nhân trên. Đề tài Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa đã được thực hiện.

Thành phần, tính chất của nước thải thuỷ sản

Nước thải có hàm lượng BOD₅, COD, SS cũng như hàm lượng nitơ, photpho khá cao và có mùi hôi tanh rất khó chịu do trong nước thải chứa protein, lipit từ các bộ phận dư thừa của quá trình sản xuất như: vây, nội tạng, mắt, vỏ… của mực, tôm, cá bị phân hủy. 

Thành phần nước thải chủ yếu như sau:

• Chất thải rắn: các bộ phận dư thừa, nội tạng thải bỏ…
• Các chất ô nhiễm hữu cơ.
• Chất ô nhiễm nitơ, photpho.

Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải

Thông số vật lý

• Hàm lượng chất rắn lơ lửng
• Mùi 
• Độ màu
• Độ đục 

Thông số hóa học

• Độ pH của nước.
• Nhu cầu oxy hóa học (COD)
• Nhu cầu oxy sinh học (BOD) 
• Oxy hòa tan (DO)

Thông số vi sinh vật 

• Vi khuẩn
• Virus
• Giun sán

Xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa là gì?

Phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa là phương pháp sử dụng muối kim loại tạo ra bằng quá trình điện hòa tan kim loại anode có khả năng hình thành các bông keo tụ. Các bông keo tụ này sẽ hấp phụ các chất bẩn trong nước thải và được tuyển nổi lên trên bề mặt, sau đó được tách ra.

Sự hình thành keo trong quá trình hòa tan nhôm, sắt anode

Quá trình keo tụ – tuyển nổi điện hóa xảy ra theo các giai đoạn sau:

• Hòa tan anode tạo thành các ion Al₃⁺
• .Thủy phân của ion Al₃⁺ tạo thành các phức hidroxo di chuyển về cathode. Đồng thời tham gia tương tác làm mất tính bền của các phần tử chất hữu cơ. Sự mất tính bền dẫn đến sự giảm nồng độ chất hữu cơ nên có thể xem sự keo tụ là sự suy giảm mật độ hạt keo theo thời gian. Tốc độ hấp phụ và keo tụ phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, tốc độ chuyển động của các hạt và khoảng cách giữa các hạt keo.
• Liên kết các hạt bị mất tính bền trên với nhau tạo thành các khối bông lớn, dễ tách loại.

Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Hiệu suất tách loại COD tăng dần khi tăng mật độ dòng điện. Ở mật độ dòng 1 A/dm2 cho hiệu suất cao nhất. Tiếp tục tăng mật độ dòng, hiệu suất tách loại COD lại giảm.

Như vậy, kết quả khảo sát cho thấy khoảng mật độ dòng điện làm việc bằng 1,0A/dm2 cho hiệu suất tách loại COD là lớn nhất.

Ảnh hưởng của pH môi trường đến hiệu suất xử lý COD

Sau khi nghiên cứu nhận thấy

• Với pH = 4,5 thì quá trình keo tụ không xảy ra. Khi đó hiệu suất xử lý bằng 0. Tăng dần pH, hiệu suất cũng tăng. 
• Khi pH = 6,5 ÷ 7,5 cho hiệu suất là cao nhất. 
• Khi pH > 7,5 thì hiệu suất có xu hướng giảm.

Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực 

Qua kết quả khảo sát cho thấy, khoảng cách điện cực 2 ÷ 3 cm thì hiệu quả keo tụ tốt nhất. Khi tăng khoảng cách điện cực, hiệu suất xử lý COD giảm, thời gian điện phân kéo dài.

Ảnh hưởng của thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Kết quả khảo sát cho thấy thời gian điện phân cho hiệu suất cao nhất trong khoảng 20 ÷ 30 phút. Tuy nhiên, sau đó hiệu suất lại giảm.

Ảnh hưởng của nhiệt độ 

Kết quả khảo sát cho thấy, hiệu suất tăng dần theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ 30 ÷ 400^oC cho hiệu suất cao nhất. Tuy nhiên, sau đó nhiệt độ tăng lên nữa thì hiệu suất có xu hướng giảm. 

So sánh hiệu suất xử lý giữa điện cực nhôm và điện cực sắt

Xử lý với anode nhôm cho hiệu suất cao hơn khi xử lý với anode sắt. Kết quả ở hình dưới đây.

Ảnh hưởng của khuấy trộn đến hiệu suất xử lý nước thải thủy sản

Một trong những đặc trưng của quá trình điện phân nói chung và keo tụ – tuyển nổi điện hoá nói riêng là sự thoát khí trên bề mặt điện cực: khí oxy thoát ra trên anode và khí hydro thoát ra trên cathode. Các khí này cũng tham gia vào quá trình khuấy trộn cùng với quá trình sục khí giúp truyển nổi các khối bông tụ. Vì vậy tốc độ của quá trình tách loại là rất cao.

Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý COD khi có sự tham gia của quá trình khuấy trộn tăng lên so với khi không có quá trình khuấy trộn dung dịch. Ngoài ra, khi tăng cường khuấy trộn thì tốc độ va chạm, chuyển khối của các loại phần tử keo tụ với các chất thải được tăng cường nên thời gian keo tụ giảm nhiều. Phương pháp khuấy trộn ảnh hưởng rõ rệt đến sự keo tụ các chất hữu cơ khó bị keo tụ. 

Hiệu suất xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa tại điều kiện tối ưu

Tiến hành thí nghiệm

• Lấy mẫu nước thải thủy sản của một số nhà máy trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. 
• Điện cực nhôm được rửa sạch bằng xà phòng để tẩy dầu mỡ. 
• Sau rửa qua nước sạch rồi cho vào dung dịch NaOH 2,5% trong thời gian từ 3 – 5 phút để hòa tan lớp oxit Al2O3. 
• Tiếp theo rửa sạch bề mặt bằng nước, rồi nhúng vào dung dịch HNO₃ 15% trong khoảng 10 – 30 giây. 
• Trung hòa bằng dung dịch Na₂CO₃, rửa sạch và đem vào bình điện phân. 
• Tiến hành thí nghiệm với thể tích mẫu nghiên cứu là 1 lít, mật độ dòng điện nghiên cứu là 1,0 A/dm2. Nồng độ muối NaCl thêm vào dung dịch trong quá trình nghiên cứu là 1g/L. Thời gian xử lý là 20 phút, khoảng cách điện cực là 2 cm.

Kết quả thí nghiệm nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa

Chỉ tiêu	Đơn vị	Phương pháp thử	Giá trị		Hiệu suất xử lý (%)
			Trước xử lý	Sau xử lý
COD	mg/L	Kali Pemanganat	2340	502	78,5
BOD5	mg/L	TCVN 6001-1:2008	1326	269	79,7
Nitơ tổng	mg/L	SMEWW 4500N:2012	345,6	95,64	72,3
Photpho tổng	mg/L	TCVN 6202:2008	2,684	1,814	32,4
pH	–	TCVN 6184:2011	8,05	7,74	–
TSS	mg/L	TCVN 6625:2000	115,0	56,5	50,9
Độ đục	NTU	TCVN 6184:2008	47,9	23,5	50,9

Với điều kiện điện phân tối ưu đã khảo sát, các chỉ tiêu môi trường của nước thải sau xử lý giảm đáng kể với hiệu suất xử lý COD khá cao, đạt đến 78,5%. Đồng thời là các chỉ tiêu TSS, BOD5, TSS, nitơ tổng giảm nhiều

Ưu nhược điểm của keo tụ sắt so với keo tụ nhôm

Ưu điểm

• Về mặt năng lực keo tụ ion Al₃⁺ và Fe₃⁺, nhờ điện tích 3⁺, có năng lực keo tụ thuộc loại cao nhất (quy tắc Schulz-Hardy) trong số các loại muối ít độc hại. Độ hoà tan của keo Fe(OH)₃ trong nước nhỏ hơn Al(OH)₃. Tỷ trọng của Fe(OH)₃ = 1,5 Al(OH)3 (trọng lượng đơn vị của Al(OH)₃ = 2,4 còn của Fe(OH)₃ = 3,6) do vậy keo sắt tạo thành vẫn lắng được khi trong nước có ít chất huyền phù. Hơn nữa sắt ít bị ảnh hưởng của nhiệt độ và giới hạn pH rộng. Nhôm và sắt ít độc, có sẵn trên thị trường và khá rẻ. 
• Công nghệ keo tụ bằng phương pháp hòa tan anode nhôm là công nghệ tương đối đơn giản, dễ kiểm soát, phổ biến rộng rãi.

Nhược điểm của quá trình keo tụ nhôm, sắt

• Trong quá trình điện phân, khi quá liều lượng cần thiết thì hiện tượng keo tụ bị phá hủy làm nước đục trở lại.
• Khả năng loại bỏ các chất hữu cơ tan và không tan cùng các kim loại nặng thường hạn chế. 
• Keo sắt gây ăn mòn đường ống mạnh hơn keo nhôm

Để xem chi tiết hơn về báo cáo khoa học công trình nghiên cứu: Nghiên cứu xử lý nước thải thủy sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa. Hãy xem tài liệu PDF dưới đây:

Kết luận

Xử lý nước thải công nghiệp thuỷ sản là việc vô cùng quan trọng, cấp thiết. Giúp giảm tình trạng ô nhiễm môi trường bảo vệ sức khoẻ con người.

Đề tài đã chỉ ra rằng xử lý nước thải thuỷ sản bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa mang lại hiệu quả hơn, có nhiều ưu điểm hơn so với keo tụ hoá học. Tuy nhiên để ứng dụng phương pháp nào vào thực tiễn cũng cần nghiên cứu thêm một số yếu tố như: 

• Liều lượng phụ gia trợ keo tụ.
• Tiêu tốn điện cực.
• Tiêu hao năng lượng. 

Việc lựa chọn dạng keo tụ cho mỗi nguồn nước thải chỉ có thể thực hiện thông qua thực nghiệm nghiên cứu

Tài liệu trên nhằm mục đích tham khảo. Không nhằm mục đích quảng bá sản phẩm hay phục vụ kinh doanh.

Bạn đang có nhu cầu xử lý nước thải, lọc nước công nghiệp, xử lý nước sinh hoạt. Hãy liên hệ Xử Lý Nước Việt Phát để được tư vấn hỗ trợ miễn phí:

CÔNG TY TNHH THIẾT BỊ MÁY VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG VIỆT PHÁT

• Địa chỉ nhà máy: Lễ Khê – Xuân Sơn – Sơn Tây – Hà Nội
• Hotline: 0932 333 299 – 0986 924 889
• Email: xulynuocvietphat@gmail.com
• Kênh: Youtube Xử Lý Nước Việt Phát
• Fanpage: Facebook Xử Lý Nước Việt Phát

Xử Lý Nước Việt Phát – Luôn sẵn sàng tư vấn và phục vụ Quý khách.