CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. Tổng quan tài liệu trong và ngoài nước 1. Trong đề tài The feasibility of Cassiafistula gum with polyaluminium chloridefor decolorization of reactive dyeing waste water(YuanshingpernGand ManhHaBui, 2014).Nhóm tác giả đã nghiên cứu trên hai loại thuốc nhuộm hoạt tính Xanh 19 (RB19) và đen 5 (RB5) và đưa ra các kết quả tối ưu cho thấy Gum từ hạt Muồng Hoàng Yến với liều lượng 200 và 300 mg/l ở pH 10, nồng độ thuốc nhuộm ban đầu (IDC) là 100 và 50 mg/l, thời gian phản ứng là 30 và 45 phút, và khuấy trộn với tốc độ 60 rpm đã không đạt được độ khử màu cao trong thuốc nhuộm RB19 và RB5 với liều lượng tương ứng là 55,7 và 62,0%, so với chất keo tụ PAC (97,2 và 94,4%, tương ứng) tại IDC và phản ứng cùng một thời gian. Trong khi đó khi sử dụng kết hợp gum Muồng Hoàng Yến và PAC, hiệu quả khử màu trên cả hai loại thuốc nhuộm đạt trên 92% ở 40% khối lượng gum.
Những kết quả này cho thấy tiềm năng của việc sử dụng gum Muồng Hoàng Yến như một chất keo tụ "xanh" hoặc là một yếu tố góp phần để loại bỏ màu của nước thải dệt nhuộm. Physico -chemical treatment of textile wastewater using natural coagulant cassia fistula (cassia fistula) pod biomass(Hammad Asif Hanif và các cộng sự 2008). Chaudhari và Vijay R.Patil, 2011 cho thấy gum Muồng hoàng yến nguyên liệu chính và quan trọng trong chế biến bao phim thuốc dùng trong y học với nhiều mặt tốt hơn so với nguyên liệu trước đó đã sử dụng. Theo Katrina và các cộng sự 2014 cho thấy gum được tinh chế từ hạt của cây cassia obtusifolia có khả năng xử lý ô nhiễm trong nước thải công nghiệp tốt hơn so với nhôm sunfat.
Nghiên cứu của Phạm Thị Nhật Trinh và các cộng sự của tạp chí khoa học trường ĐH Cần Thơ, năm 2014 cho thấy từ dịch chiết phân đoạn etyl axetat của lá Muồng hoàng yến, bằng các phương pháp sắc ký đã phân lập được hai hợp chất flavonoit: kaempferol và liquiritigenin. Cấu trúc hóa học của các hợp chất này được xác định bằng phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR (1D, 2D). Theo Lê Thị Mỹ Hằng và các cộng sự, 2013 cho thấy gum được tinh chế từ hạt cây Muồng hoàng yến có khả năng khử màu nhuộm ( brilliant blue 19; reactive black 5; reactive red 195…). Tổng quan các phương pháp xử lý nước thải.
Phương pháp lý học Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách các chất không hòa tan và một phần các chất ở dạng keo ra khỏi nước thải. Những công trình xử lý cơ học bao gồm: Hình 1. Sơ đồ phương pháp lý học 1. Song chắn rác Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau cỏ, rác … được gọi chung là rác.
Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau đó được chuyển tới bể phân hủy cặn (bể mêtan).Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác. Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… Song chắn rác được chia làm 2 loại di động hoặc cố định, có thể thu gom rác bằng thủ công hoặc cơ khí. Song chắn rác được đặt nghiêng một góc 60 – 900 theo hướng dòng chảy. Bể lắng cát Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát.
ra khỏi nước thải. Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng.Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước. Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo. - Dựa vào chức năng, vị trí có thể chia bể lắng thành các loại: bể lắng đợt 1 trước công trình xử lý sinh học và bể lắng đợt 2 sau công trình xử lý sinh học; 10 - Dựa vào nguyên tắc hoạt động, người ta có thể chia ra các loại bể lắng như: bể lắng hoạt động gián đoạn hoặc bể lắng hoạt động liên tục; - Dựa vào cấu tạo có thể chia bể lắng thành các loại như sau: bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm và một số bể lắng khác.
Bể lắng đứng Bể lắng đứng có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật trên mặt bằng.Bể lắng đứng thường dùng cho các trạm xử lý có công suất dưới 20. Nước thải được dẫn vào ống trung tâm và chuyển động từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Vận tốc dòng nước chuyển động lên phải nhỏ hơn vận tốc của các hạt lắng. Nước trong được tập trung vào máng thu phía trên.
Cặn lắng được chứa ở phần hình nón hoặc chóp cụt phía dưới. Bể lắng ngang Bể lắng ngang có hình dạng chữ nhật trên mặt bằng, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m. Bể lắng ngang dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 15. Trong bể lắng nước thải chuyển động theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể và được dẫn tới các công trình xử lý tiếp theo, vận tốc dòng chảy trong vùng công tác của bể không được vượt quá 40mm/s.
Bể lắng ngang có hố thu cặn ở đầu bể và nước trong được thu vào ở máng cuối bể. Bể lắng ly tâm Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn trên mặt bằng.Bể lắng ly tâm được dùng cho các trạm xử lý có công suất lớn hơn 20.Trong bể lắng nước chảy từ trung tâm ra quanh thành bể. Cặn lắng được dồn vào hố thu cặn được xây dựng ở trung tâm đáy bể bằng hệ thống cào gom cặn ở phần dưới dàn quay hợp với trục 1 góc 450. Đáy bể thường được thiết kế với độ dốc i = 0,02 – 0,05.
Dàn quay với tốc độ 2-3 vòng trong 1 giờ. Nước trong được thu vào máng đặt dọc theo thành bể phía trên. Bể vớt dầu mỡ Bể vớt dầu mỡ thường được áp dụng khi xử lý nước thải có chứa dầu mỡ (nước thải công nghiệp), nhằm tách các tạp chất nhẹ.Đối với thải sinh hoạt khi hàm lượng dầu mỡ không cao thì việc vớt dầu mỡ thực hiện ngay ở bể lắng nhờ thiết bị gạt chất nổi. Bể lọc Bể lọc nhằm tách các chất ở trạng thái lơ lửng kích thước nhỏ bằng cách cho nước thải đi qua lớp lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc.Bể này được sử dụng chủ yếu cho một số loại nước thải công nghiệp.
Quá trình phân riêng được thực hiện nhờ vách ngăn xốp, nó cho nước đi qua và giữ pha phân tán lại. Quá trình diễn ra dưới tác dụng của áp suất cột nước. Hiệu quả của phương pháp xử lý cơ học Có thể loại bỏ được đến 60% tạp chất không hoà tan có trong nước thải và giảm BOD đến 30%. Để tăng hiệu suất công tác 11 của các công trình xử lý cơ học có thể dùng biện pháp làm thoáng sơ bộ, thoáng gió đông tụ sinh học, hiệu quả xử lý có thể đạt tới 75% theo hàm lượng chất lơ lửng và 40- 50% theo BOD.
Phương pháp hóa lý Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường. Giai đoạn xử lý hoá lý có thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh. Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là: keo tụ, đông tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc … Hình 1. Sơ đồ phương pháp hóa lý 1.
Phương pháp keo tụ và đông tụ Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ. Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hỗ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng.Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau.Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation). Phương pháp keo tụ Keo tụ là hiện tượng các hạt lơ lửng kết dính lại với nhau thành tập hợp lớn hơn hay bị lắng xuống dưới tác dụng của trọng lực. Khi hai hạt keo tiến lại gần nhau, có hai lực đối lập nhau đồng thời xuất hiện: lực hút phân tử và lực đẩy tĩnh điện.
Lực hút phân tử tỉ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai hạt keo. Lực đẩy tĩnh điện chỉ xuất hiện ở khoảng cách gần khi lớp khuếch tán của các hạt keo bắt đầu phủ lên nhau, phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai hạt keo, hiệu thế φo và điện thế ξ của hệ. Hiệu số giữa năng lượng đẩy và năng lượng hút được gọi là thế năng tương tác của hệ.Ngoài ra, trong chuyển động Brown, các hạt keo mang năng lượng xác định và va chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó.Như vậy, muốn hiện tượng keo tụ xảy ra phải làm giảm thế năng tương tác của hệ và tăng xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo [16]. Trong nguồn nước, một phần các hạt thường tồn tại ở dạng các hạt keo mịn phân tán, kích thước các hạt thường dao động từ 0,1 – 10 micromet.
Các hạt này không nổi cũng không lắng, và do đó tương đối khó tách loại. Vì kích thước hạt nhỏ, tỷ số diện tích bề mặt và thể tích của chúng rất lớn nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Theo nguyên tắc, các hạt nhỏ trong nước có khuynh hướng keo tụ do lực hút Vander Waals giữa các hạt. Lực này có thể dẫn đến sự kết dính giữa các hạt ngay khi khoảng cách giữa chúng đủ nhỏ nhờ va chạm.
