Báo Cáo Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ngành in bằng phương pháp keo tụ

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ iv
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH IN 2
I.1. Giới thiệu chung về ngành in. 2
I.2. Công nghệ in. 3
I.2.1. Công đoạn chuẩn bị 3
I.2.2. Công đoạn chế bản in. 3
I.2.3. Công đoạn in và sau in. 4
I.3. Một số loại hình công nghệ in. 4
I.3.1. In offset 4
I.3.2. In flexo. 6
I.3.3. In lưới .7
I.3.4. In ống đồng. 7
I.4. Đặc trưng nước thải trong ngành in và tác động của nó đến môi trường sinh thái 7
I.4.1. Công đoạn làm phim 7
I.4.2. Quá trình chế tạo khuôn in. 8
I.4.3. Quá trình in. 8
CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 10
II.1. Phương pháp cơ học. 10
II.1.1. Quá trình lắng. 10
II.1.2. Lọc. 11
II.2. Phương pháp hóa lý. 12
II.2.1. Đông keo tụ. 12
II.2.2. Tuyển nổi 12
II.2.3. Hấp phụ. 12
II.2.4. Trao đổi ion. 13
II.2.5. Điện hóa. 13
II.2.6. Kỹ thuật màng. 14
II.3. Các phương pháp hóa học. 14
II.3.1. Phương pháp trung hòa. 14
II.3.2. Phương pháp oxy hóa và khử. 15
II.4. Phương pháp sinh học. 17
II.4.1. Phương pháp hiếu khí 17
II.4.2. Phương pháp yếm khí 20
CHƯƠNG III.QUÁ TRÌNH ĐÔNG KEO TỤ 21
III.1. Cơ chế quá trình keo tụ. 21
III.1.1. Tính chất hạt keo. 21
II.1.1.1 Cấu tạo hạt keo. 21
II.1.1.2. Tính chất chung của hạt keo. 22
II.1.2. Cơ chế keo tụ. 23
II.1.2.1. Nén ép lớp khuếch tán. 24
II.1.2.2. Hấp phụ và trung hòa điện tích. 25
II.1.2.3.Cơ chế dính bám và kết tủa. 25
II.1.2.4. Cơ chế kết tủa quét, hấp phụ tạo cầu nối. 26
III.2. Động học quá trình keo tụ. 26
III.2.1. Grandien tốc độ G [4]:. 27
III.2.2. Thời gian cần thiết cho quá trình đông tụ và kết bông. 28
III.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình keo tụ. 28
III.3.1. pH 28
III.3.2. Hàm lượng chất keo tụ. 28
III.3.3. Chất trợ keo tụ. 28
III.3.4. Thời gian và cường độ khuấy trộn. 29
III.3.5. Nhiệt độ nước. 29
III.5. Một số chất keo tụ. 29
III.5.1. Keo tụ với các chất đơn giản. 29
III.5.1.1. Phèn nhôm Al[SUB]2[/SUB](SO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB].18 H[SUB]2[/SUB]O 29
III.5.1.1. Phèn sắt FeSO[SUB]4[/SUB].7H[SUB]2[/SUB]O 34
III.5.2. Keo tụ với hợp chất cao phân tử. 34
III.5.2.1. Polyacrylamine PAA 36
III.5.2.2. Poly Aluminium Chloride PAC 36
III.6. Ưu nhược điểm và ứng dụng của phương pháp keo tụ. 37
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38
IV.1. Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu. 38
IV.2. Thiết bị nghiên cứu và phương pháp phân tích. 38
IV.3. Điều kiện nghiên cứu. 38
IV.4. Lựa chọn chất keo tụ. 39
IV.4.1. Nghiên cứu quá trình keo tụ với phèn sắt FeSO[SUB]4[/SUB]. 39
IV.4.1.1. Ảnh hưởng của pH 39
IV.4.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ FeSO[SUB]4[/SUB]. 41
IV.4.1.3 Ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo tụ PAA 43
IV.4.2. Nghiên cứu quá trình keo tụ với phèn nhôm Al[SUB]2[/SUB](SO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB]. 45
IV.4.2.1. Ảnh hưởng của pH 45
IV.4.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ Al[SUB]2[/SUB](SO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB]. 47
IV.4.3. Nghiên cứu quá trình keo tụ với PAC 49
IV.4.3.1. Ảnh hưởng của pH 49
IV.4.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ PAC 51
IV.4.4. So sánh và lựa chọn chất keo tụ thích hợp. 53
IV.5. Xác định miền tối ưu của quá trình keo tụ bằng FeSO[SUB]4[/SUB]. 54
IV.5.1.Cơ sở của phương pháp quy hoạch thực nghiệm 54
IV.5.2. Kết quả nghiên cứu keo tụ đối với phèn sắt FeSO[SUB]4[/SUB] theo quy hoạch thực nghiệm 61
KẾT LUẬN 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
PHỤ LỤC 70

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng III.1. Bảng quan hệ giữa hệ số K và nhiệt độ. 27
Bảng IV.1. Kết quả xác định ảnh hưởng của pH 39
Bảng IV.2. Kết quả xác định ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ. 41
Bảng IV.3. Kết quả xác định ảnh hưởng của hàm lượng chất trợ keo. 43
Bảng IV.4: Kết quả xác định ảnh hưởng của pH 45
Bảng IV.5. Kết quả xác định ảnh hưởng của hàm lượng chất keo tụ. 47
Bảng IV.6 Xác định ảnh hưởng của pH 49
Bảng IV.7. Xác định ảnh hưởng của chất keo tụ. 51
Bảng IV.8. Quan hệ giữa các yếu tố, hệ số và số thí nghiệm 56
Bảng IV.9. Đặc trưng chủ yếu của ma trận quy hoạch quay. 57
Bảng IV.10. Ma trận quy hoạch quay với ba yếu tố. 58
Bảng IV.11. Giá trị các hệ số a. 58
Bảng IV.12 . Các biến số độc lập và mức mã hóa. 61
Bảng IV.13. Ma trận quy hoạch 2[SUP]3[/SUP] và kết quả thực nghiệm 62
Bảng IV.14. Ma trận quy hoạch thực nghiệm quay bậc hai, ba yếu tố. 63
Bảng IV.15. Giá trị các hệ số của hàm mục tiêu trong thực nghiệm 64
Bảng IV.16. Giá trị các phương sai của hàm mục tiêu. 64



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình I.1. Sơ đồ công nghệ in. 5
Hình I.2. Quy trình in offset 6
Hình II.1. Bể aeroten thông thường. 18
Hình II.2. Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí 20
Hình III.1. Khái niệm về lớp điện tích kép. 21
Hình III.2. Mô tả điện thế trên bề mặt hạt keo. 21
Hình III.3. Cường độ ion cao. 23
Hình III.4. Cường độ ion thấp 23
Hình III.5. Cơ chế dính bám 25
Hình III.6. Cơ chế kết tủa quét 26
Hình III.7. Biểu đồ mối quan hệ giữa tỉ lệ các hợp chất của nhôm và pH 30
Hình III.8. Mối tương quan giữa độ đục, liều lượng chất keo tụ (Al[SUP]3+[/SUP], Fe[SUP]3+[/SUP]) độ đục dư. 32
Hình III.9: Sơ đồ quá trình bắc cầu phá vỡ cân bằng hệ keo nhờ các polymer. 36
Hình IV.1. Mô hình nghiên cứu thí nghiệm Jartest 38
Đồ thị IV.1. Biến thiên COD và hiệu suất theo thay đổi pH 40
Đồ thị IV.2. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo sự thay đổi pH 40
Đồ thị IV.3. Biến thiên COD và hiệu suất theo hàm lượng FeSO[SUB]4[/SUB]. 42
Đồ thị IV.4. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo hàm lượng FeSO[SUB]4[/SUB]. 42
Đồ thị IV.5. Biến thiên COD và hiệu suất theo hàm lượng PAA 44
Đồ thị IV.6. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo hàm lượng PAA 44
Đồ thị IV. 7. Biến thiên COD và hiệu suất theo sự thay đổi pH 46
Đồ thị IV.8. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo sự thay đổi pH 46
Đồ thị IV.9. Biến thiên COD và hiệu suất theo hàm lượng Al[SUB]2[/SUB](SO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB]. 48
Đồ thị IV.10. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo hàm lượng Al[SUB]2[/SUB](SO[SUB]4[/SUB])[SUB]3[/SUB]. 48
Đồ thị IV.11. Biến thiên COD và hiệu suất theo sự thay đổi pH 50
Đồ thị IV.12. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo sự thay đổi pH 50
Đồ thị IV.13. Biến thiên COD và hiệu suất theo hàm lượng PAC 52
Đồ thị IV.14. Biến thiên độ màu và hiệu suất theo hàm lượng PAC 52





MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật cũng chính là những bước phát triển vượt bậc của các ngành công nghiệp cả về quy mô và công nghệ. Đi kèm theo đó là những tác động tiêu cực của nó đối với môi trường. Đặc biệt là ô nhiễm nguồn nước.
Ngành in là một ngành xuất hiện rất sớm trên thế giới (xuất hiện đầu tiên ở Trung Quốc và thế kỉ VI). Ở Việt Nam, nó là một ngành trực tiếp sản xuất và phát triển mạnh trong những năm gần đây với hàng trăm cơ sở in công nghiệp trong cả nước. Ngành in tuy không thải ra môi trường lượng lớn nước thải nhưng nước thải của nó chứa nhiều tác nhân gây ô nhiễm, các chất độc hại gây ô nhiễm nguồn nước và các loài sinh vật thuỷ sinh. Đặc trưng nước thải ngành in là có độ màu cao, chứa nhiều dầu mỡ, các chất lơ lửng khó tan trong nước, các dung môi hữu cơ và có thể chứa cả kim loại và các chất hữu cơ, vô cơ rất độc. Do đó vấn đề nước thải ngành in cũng là vấn đề rất cần được quan tâm.

Từ những cơ sở đó, đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải ngành in bằng phương pháp keo tụ” được tiến hành nhằm tìm ra giải pháp giảm thiểu độ màu, COD của nước thải in để giảm thiểu ảnh hưởng đến con người, môi trường.

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân, và của Ths Đỗ Thị Tuyết Loan đã giúp em hoàn thành đồ án này.