ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT NHUỘM MÀU AXIT
CAM II BẰNG QUÁ TRÌNH OZON VỚI XÚC TÁC TRO
BAY GẮN KẾT NANO ZnO
Học viên: Nguyễn Thị Ngọc Hà
Lớp: QLTNMT K15 – A2
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. Văn Hữu Tập

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Chuyên ngành: Quản lý Tài Nguyên và Môi Trường

Thái nguyên, 2023


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận án “Nghiên cứu xử lý chất nhuộm màu
axit cam II bằng quá trình ozon với xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO” là do
tôi thực hiện với sự hướng dẫn của PGS.TS. Văn Hữu Tập.
Các kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, chính xác và chưa được
tác giả khác cơng bố.

Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về những nội dung mà tơi
đã trình bày trong Luận án này.
Thái Nguyên, ngày

tháng

năm 2023

HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Ngọc Hà


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Người hướng dẫn đề tài
nghiên cứu – PGS.TS. Văn Hữu Tập đã đinh hướng cho tôi những hướng
nghiên cứu khoa học quan trọng trong quá trình thực hiện luận án này.
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Khoa học và các
quý thầy, cô giáo, cán bộ viên chức trong khoa Tài ngun Mơi trường đã tận
tình giảng dạy, hướng dẫn và quan tâm tạo điều kiện cho tơi trong q trình học
tập và nghiên cứu.
Cảm ơn tất cả bạn bè và gia đình đã giúp đỡ động viên tơi trong q trình
thực hiện đề tài. Tơi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiếm q báu của các
thầy cơ giáo, quý vị và bạn bè để luận văn được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!
HỌC VIÊN

Nguyễn Thị Ngọc Hà

2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Tiêu thụ nước trong ngành dệt nhuộm................................................4
Bảng 2. Dịng thải và chất ơ nhiễm cần quan tâm trong nước thải ngành dệt
...........................................................................................................................5

Bảng 3. Tỉ lệ khối lượng và nguyên tố trong tro bay và tro bay/ZnO..........30

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ dệt nhuộm kèm dịng thải..........................................8
Hình 1.2. Phương pháp xử lý sinh học................................................................12
Hình 2.1: Cơng thức cấu tạo của Axit Orange II.................................................21
Hình 2.2. Máy tạo khí ơzơn Next 20P.................................................................23
Hình 3.1. Ảnh SEM tro bay (a) và tro bay/ZnO (b)............................................28
Hình 3.2. Phổ EDX của tro bay (a) và tro bay/ZnO (b)......................................29
Hình 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ gắn kết ZnO và tro bay đến hiệu suất xử lý màu......32
Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ gắn kết ZnO và tro bay đến hiệu suất xử lý TOC
chất nhuộm màu Axit cam II...............................................................................33
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý TOC chất nhuộm màu Axit
cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB.......................................................34
Hình 3.6. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý TOC chất nhuộm màu Axit
cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB.......................................................36
Hình 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác đến hiệu suất xử lý màu chất
nhuộm màu Axit cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB...........................38
Hình 3.8. Ảnh hưởng của hàm lượng chất xúc tác đến hiệu suất xử lý TOC chất
nhuộm màu Axit cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB...........................41
Hình 3.9. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất xử lý màu chất nhuộm màu
Axit cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB...............................................43
Hình 3.10. Ảnh hưởng của nồng độ đến hiệu suất xử lý TOC chất nhuộm màu
Axit cam II băng quá trình ozon xúc tác ZnO/TB...............................................45

3


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
COD


Chemical oxygen demand
Biochemical (hay Biological) Oxygen
Demand)
Absorable Organic Halides
Total suspended solids
(Tổng chất rắn lơ lửng)
Settleable Solids
(Chất rắn có thể lắng được)
Vi sinh vật

BOD
AOX
TSS
SS
VSV

4


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................2
DANH MỤC BẢNG.............................................................................................3
DANH MỤC HÌNH..............................................................................................3
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT.............................................................................4
MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu.........................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................2
3. Ý nghĩa của đề tài............................................................................................3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.....................................4
1.1. Tổng quan về chất ô nhiễm dệt nhuộm......................................................4
1.2. Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm....................................10
1.2.1. Phương pháp vật lý.........................................................................10
1.2.2. Phương pháp hóa lý........................................................................11
1.2.3. Phương pháp hố học......................................................................12
1.2.4. Phương pháp sinh học.....................................................................12
1.3. Cơng nghệ ozon...........................................................................................13
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước..............................................14
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới................................................14
1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước..................................................18
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU....................................................................................................21
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.............................................................21
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................21
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu.........................................................................21
2.2. Nội dung nghiên cứu..................................................................................21
2.3. Phương pháp nghiên cứu...........................................................................21
2.3.1. Các nội dung tiến hành thí nghiệm................................................21
2.3.2. Hóa chất sử dụng.............................................................................22
2.3.3. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.......................................................23
2.3.4. Các phương pháp chế tạo vật liệu và phân tích............................24
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN................................29
3.1. Đặc điểm của xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO....................................29
3.2. Đánh giá ảnh hưởng của tỉ lệ gắn kết tro bay với nano ZnO cho xúc tác
ozon xử lý chất nhuộm màu axit cam II......................................................31

5



3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý dung dịch chất
nhuộm màu axit cam II bằng ozon xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO....35
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất xúc tác tro bay gắn kết nano
ZnO đến hiệu quả xử lý dung dịch dịch chất nhuộm màu axit cam II
bằng ozon........................................................................................................38
3.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ ban đầu của dịch chất nhuộm
màu axit cam II tới hiệu quả xử lý bằng ozon xúc tác tro bay gắn kết
nano ZnO.......................................................................................................42
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ...................................................................................47
1. Kết luận..........................................................................................................47
2. Kiến nghị........................................................................................................48
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................49

6


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp
dệt nhuộm đã đóng góp rất lớn vào sự phát triển kinh tế chung của cả nước.
Ngành công nghiệp dệt nhuộm không những đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của
người dân trong nước mà còn thu được giá trị kinh tế nhờ xuất khẩu. Tuy nhiên,
quá trình sản xuất của ngành dệt cũng thải ra môi trường một lượng lớn nước
thải với nồng độ chất ô nhiễm cao.
Nước thải dệt nhuộm không chỉ gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường tại
các khu công nghiệp cao, hay các khu đơ thị mà cịn xuất hiện tại cả các vùng
nơng thơn, nơi có truyền thống dệt nhuộm. Đặc thù của nghề dệt nhuộm là sử
dụng rất nhiều nước, nước được sử dụng có chứa rất nhiều hóa chất và thuốc
nhuộm nên thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm bao gồm các
tạp chất tự nhiên (tách ra từ sợi vải), chất bẩn, dầu, sáp, hợp chất chứa nito,

pectin (trong quá trình nấu tẩy), các loại thuốc nhuộm, chất tẩy giặt,... Nguồn
nước thải phát sinh trong công nghiệp dệt nhuộm là từ các công đoạn hồ sợi, rũ
hồ, nhuộm và hồn tất. Do đó, ơ nhiễm mơi trường nước thải ngành dệt nhuộm
đang là vấn đề rất được quan tâm và cần có những giải pháp xử lý phù hợp.
Phương pháp ozon là một phương pháp xử lý nước thải được sử dụng để
phân huỷ các chất hữu cơ trong nước thải. Phương pháp này sử dụng khí ozon
(O3) để phân hủy các chất hữu cơ và loại bỏ chúng khỏi nước thải. Phương pháp
ozon được sử dụng rộng rãi cho xử lý nước thải trong các ngành cơng nghiệp.
Các chất hữu cơ có thể được tạo ra trong quá trình sản xuất và xử lý các sản
phẩm dệt nhuộm, vì vậy phương pháp ozon là một giải pháp hiệu quả cho việc
loại bỏ chúng khỏi nước thải.
Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng ozon thơng thường thì hiệu quả chưa cao, khi kết
hợp với chất xúc tác sẽ tăng khả năng phân huỷ. Xu hướng sử dụng các chất thải từ
công nghiệp như tro bay và tăng cường khả năng xúc tác bằng nano ZnO sẽ hứa hẹn


mạng lại hiệu quả cao cho xử lý nước thải dệt nhuộm. Chính vì vậy, tơi chọn tiến
hành nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu xử lý chất nhuộm màu axit cam II bằng quá
trình ozon xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO” nhằm đưa ra một hướng xử lý mới
đối với lượng nước thải của ngành dệt nhuộm của nước ta.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng xử lý chất nhuộm màu axit cam II bằng quá trình ozon
với xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO.
3. Nội dung nghiên cứu
- Thu gom tro bay, chế tạo nano ZnO và tro bay gắn kết nano ZnO
- Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO đến
hiệu quả xử lý chất nhuộm màu axit cam II bằng ozon
- Đánh giá ảnh hưởng của pH đến hiệu quả xử lý chất nhuộm màu axit cam
II bằng ozon với xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO
- Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ chất nhuộm màu axit cam II đến hiệu

quả xử lý bằng ozon với xúc tác tro bay gắn kết nano ZnO.
4. Ý nghĩa của đề tài
- Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu này góp phần đánh giá
khả năng xử lý chất nhuộm màu axit cam II bằng quá trình ozon với xúc tác tro
bay gắn kết nano ZnO.
- Ý nghĩa trong thực tiễn: Nghiên cứu có thể dùng làm tài liệu tham khảo
cho các cán bộ làm công tác quản lý môi trường cũng như các cơ quan quản lý
nhà nước về xử lý các chất thải dệt nhuộm trong công tác quản lý môi trưởng.

2


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về chất ô nhiễm dệt nhuộm
Ngành dệt là ngành cơng nghiệp có dây chuyền cơng nghệ phức tạp, áp
dụng nhiều loại hình cơng nghệ khác nhau. Đồng thời trong q trình sản xuất
sử dụng các nguồn ngun liệu, hố chất khác nhau và cũng sản xuất ra nhiều
mặt hàng có mẫu mã, màu sắc, chủng loại khác nhau [1].
Nguyên liệu chủ yếu là sơ bông, sơ nhân tạo để sản xuất các loại vải cotton
và vải pha. Ngoài ra cịn sử dụng các ngun liệu như lơng thú, đay gai, tơ tằm
để sản xuất các mặt hàng tương ứng.
Bên cạnh những đóng góp to lớn vào sự phát triển kinh tế của đất nước và
những đóng góp trong vấn đế đảm bảo an sinh xã hội thì hoạt động sản xuất của
ngành dệt may cũng mang lại khơng ít nhũng tác động tiêu cực đến môi trường
sinh thái.
Hoạt động sản xuất của ngành dệt may bao gồm nhiều công đoạn, từ phát
triển nguổn nguyên liệu (trồng cây nguyên liệu, sản xuất bông xơ) cho tới kéo
sợi, dệt vải, nhuộm hoàn tất, may và tiêu thụ sản phẩm. Tùy thuộc vào đặc thù
của từng công đoạn sản xuất mà phát sinh ra nhiều dạng ô nhiễm như: bụi, tiếng
ổn, nhiệt dư, chất thải rán, khí thải và nước thải… Những đặc trưng của loại

nước thải này có pH, nhiệt độ, COD cao và độ màu tương đối cao. Vấn để môi
trường mà ngành dệt may Việt Nam đang gặp nhiều khó khăn đó chính là nước
thải. Lượng nước sử dụng trong q trình nhuộm và hồn tất vải có biên độ dao
động lớn có thể từ 16 – 900 m3/ tấn sản phẩm.Tuy nhiên, trong những năm gần
đây khi nền kinh tế phát triển mạnh đã xuất hiện nhiều nhà máy, xí nghiệp với
cơng nghệ hiện đại ít gây ơ nhiễm môi trường [2].
Công nghiệp dệt nhuộm là một ngành cơng nghiệp đóng góp rất lớn cho
nền kinh tế, tạo ra hàng triệu sản phẩm vải và quần áo mỗi năm. Tuy nhiên,
ngành công nghiệp này cũng gây ra nhiều chất ô nhiễm và tác động đáng kể đến
môi trường và sức khỏe con người. Các chất ô nhiễm thường gặp trong ngành
3


dệt nhuộm bao gồm: Hóa chất nhuộm: Đây là loại chất gây ơ nhiễm chính trong
ngành dệt nhuộm. Các hóa chất này thường chứa các hợp chất hữu cơ, kim loại
nặng và các chất độc hại khác. Các hóa chất nhuộm này có thể bị rị rỉ vào mơi
trường hoặc bị thải ra trong nước thải, gây nguy hại cho sức khỏe con người và
môi trường. Nước thải: Ngành dệt nhuộm tạo ra lượng lớn nước thải chứa các
hóa chất nhuộm và các chất hữu cơ khác. Nước thải này có thể chứa các chất
độc hại và gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường nếu không
được xử lý đúng cách.
Nước được sử dụng rất nhiều trong quá trình xử lý vải ướt. Lượng nước sử
dụng thay đổi theo từng công đoạn và mặt hàng xử lý. Trong cùng một cơng
đoạn thì việc sử dụng nước thải cũng khác nhau tùy theo loại thiết bị. Các số liệu
được sử dụng nước cho các loại vải khác nhau được đưa ra trong bảng 1.

Bảng 1. Tiêu thụ nước trong ngành dệt nhuộm
Lượng nước tiêu thụ

Hàng dệt nhuộm


(m3/tấn sản phẩm)

Vải Cotton

80-240

Vải Cotton dệt thoi

70-180

Len

100-250

Vải Polyacrylic

10-70

Nguồn: Tổng công ty dệt may Việt Nam (2003)
Có khoảng 88% nước sử dụng được thải ra dưới dạng nước thải và 12%
thoát ra do bay hơi.
Dòng thải bao gồm nước thải chủ yếu từ các cơng đoạn sản xuất sợi, dệt
vải, nhuộm và hồn tất. Người ta thường đặc biệt quan tâm tới các loại thuốc
nhuộm, các chất hồ, và các chất hoạt động bề mặt. Các nguồn gây ô nhiễm nước
thải quan trọng từ ngành dệt nhuộm được trình bày trong bảng 2.

4



Bảng 2. Dịng thải và chất ơ nhiễm cần quan tâm trong nước thải ngành dệt
Cơng đoạn
Giũ hồ

Hóa chất sử dụng

Chất ô nhiễm cần quan tâm

Nước dùng để tách chất hồ sợi BOD, COD
khỏi vải

Nấu tẩy

Hồ in, chất khử bọt có trong vải

Dầu khống

Nước dùng để nấu

Lượng nước thải lớn, có
BOD, COD, nhiệt độ cao,
kiềm tính

Chất hoạt động bề mặt

BOD, COD

Tác nhân chelat hóa (chất tạo Photpho, kim loại nặng
phức) chất ổn định, chất điều
chỉnh pH, chất mang


Nhuộm

Tác nhân tẩy trắng hypoclorit

AOX

Nước dùng để nhuộm, giặt

Lượng nước thải lớn có màu,
BOD, COD, nhiệt độ cao

Nhuộm với các thuốc nhuộm pH kiềm tính
hoạt

tính,

hồn

ngun

và

sunfua, kiềm bóng, nấu, tẩy trắng
Nước dùng để nhuộm, giặt

Lượng nước thải lớn có màu,
BOD, COD, nhiệt độ cao

Nhuộm với các thuốc nhuộm pH kiềm tính

hoạt

tính,

hồn

ngun

và

sunfua, kiềm bóng, nấu, tẩy trắng
Nhuộm với thuốc nhuộm bazo, pH tính axit
phân tán, axit, hoàn tất
Thuốc nhuộm, chất mang, tẩy AOX
trắng bằng Clo, chất bảo quản,
5


chất chống mối mọt, Clo hóa len
Thuốc nhuộm sunfua

Sunfua

Nhuộm hoạt tính

Muối trung tính

Các thuốc nhuộm phức chất kim Kim loại nặng
loại và pigment
Các chất giặt, tẩy dầu mỡ, chất Hydrocarbon chứa Halogen

mang, tẩy trắng bằng Clo
Các thuốc nhuộm hoạt tính và Màu
sunfua
Dịng thải từ cơng đoạn in hoa

BOD, COD, TSS, đồng, nhiệt
độ, pH, thể tích nước

Dịng thải từ các cơng đoạn xử lý BOD, COD, TSS
nhằm tạo ra các tính năng mong
muốn cho thành phẩm
Nguồn: Tài liệu sản xuất sạch hơn ngành dệt nhuộm, Bộ Công Thương
Bên cạnh nước thải, xơ sợi chứa các tạp chất và hóa chất sử dụng trong q
trình xử lý vải cũng góp phần gây ra sự ơ nhiễm của dịng thải ngành dệt nhuộm.
Phần lớn các tạp chất có trong xơ sợi, như các loại kim loại và hydrocarbon, đều
được đưa vào một cách có chủ đích trong q trình hồn tất kéo sợi nhằm tăng
cường các đặc tính vật lý và khả năng làm việc của sợi vải. Các chất hoàn tất
này thường được tách ra khỏi vải trước khau xử lý cuối cùng, và do đó gây ra sự
ơ nhiễm trong nước thải.
Thành phần nước thải thường không ổn định, phụ thuộc nhiều vào đặc tính
của vật liệu được nhuộm, thuốc nhuộm, phụ gia, các hóa chất khác được sử
dụng, thiết bị nhuộm.
Ngồi ra nước thải cịn phát sinh từ việc xử lý khí thải như là khí thải lị hơi,…

6


Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ dệt nhuộm kèm dịng thải

Các nguồn phát sinh nước thải dệt nhuộm:


7


+ Các tạp chất tách ra từ vải sợi như: dầu mỡ, các tạp chất chứa Nitơ, các
chất bụi bẩn dính vào sợi (chiếm 6% khối lượng xơ).
+ Hóa chất sử dụng: hồ tinh bột, H 2SO4, CH3COOH, NaOH, NaOCl, H2O2,
Na2CO3, Na2SO3,…các loại thuốc nhuộm, các chất trơ, chất ngấm, chất cầm
màu, chất tẩy giặt.
+ Thành phần nước thải phụ thuộc vào: đặc tính của vật liệu nhuộm, bản
chất của thuốc nhuộm, các chất phụ trợ và các hóa chất khác được sử dụng.
Nguồn nước thải bao gồm từ các cơng đoạn chuẩn bị sợi, chuẩn bị vải, nhuộm
và hồn tất.
+ Các loại thuốc nhuộm được đặc biệt quan tâm vì chúng thường là nguồn
sinh ra các kim loại, muối và màu trong nước thải. Các chất hồ vải với lượng
BOD, COD cao và các chất hoạt động bề mặt là nguyên nhân chính gây ra tính
độc cho thuỷ sinh của nước thải dệt nhuộm.
1.2. Một số phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm
1.2.1. Phương pháp vật lý
Nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp thường chứa các chất
tan và không tan ở dạng hạt lơ lửng. Các tạp chất lơ lửng có thể ở dạng rắn hoặc
lỏng, chúng tạo với nước thành hệ huyền phù.
Để tách rác và các hạt lơ lửng ra khỏi nước thải, người ta thường sử dụng
các quá trình cơ học (gián đoạn hoặc liên tục). Như lọc qua song chắn hoặc lưới,
lắng dưới tác dụng của lực trọng trường hoặc lực li tâm và lọc. Việc lựa chọn
phương pháp xử lý tùy thuộc vào các hạt, tính chất hóa lý, nồng độ hạt lơ lửng,
lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần thiết.
Các phương pháp xử lý cơ học được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải:
+ Song lưới chắn rác: Tách các chất rắn thô và có thể lắng
+ Thiết bị nghiền rác: nghiền các chất thơ thành vụn, có kích thước nhỏ và

đồng nhất
+ Bể điều hòa: Điều hòa lưu lượng và tải trọng BOD và SS

8


+ Khuấy trộn: Khuấy trộn hóa chất và chất khí với nước thải. Giữ cặn ở
trạng thái lơ lửng
+ Tạo bông: Giúp các hạt nhỏ liên kết thành các hạt lớn hơn để có thể tách
ra bằng lắng trọng lực.
+ Lắng: Tách các cặn và lắng, nén thành bùn
+ Tuyển nổi: Tách các hạt cặn lơ lửng nhỏ và các hạt cặn có tỷ trọng xấp
xỉ tỷ trọng của nước. Sử dụng để nén bùn sinh học.
+ Lọc: Tách các hạt cặn lơ lửng còn lại sau khi xử lý sinh học hoặc hóa học
+ Màng lọc: Tương tự như quá trình lọc. Tách tảo từ nước thải.
+ Vận chuyển khí: Bổ sung và tách khí
+ Bay hơi và tách khí: Bay hơi các chất hữu cơ có thể bay hơi từ nước thải.
Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ được đến 60% các tạp chất
không tan và giảm chất ơ nhiễm có khả năng phân hủy sinh học BOD đến 20%.
1.2.2. Phương pháp hóa lý
- Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý là việc đưa vào nước thải một
chất nào đó để tạo ra một phản ứng cụ thể giữa chất được đưa vào với các tạp
chất có trong nước thải nhằm loại bỏ những tạp chất đó ra khỏi nước thải một
cách hồn tồn.
- Trong q trình này thường diễn ra các phản ứng sau:
+ Phản ứng oxy hóa khử
+ Phản ứng kết tủa hoặc phân huỷ các chất độc hại
- Ứng dụng:
+ Phương pháp xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý dùng hóa chất
xử lý nước thải áp dụng đối với nước thải sản xuất ơ nhiễm hóa chất, kim loại

nặng, độ màu cao.
+ Phương pháp này kết hợp thêm những hạng mục bể sinh học khác để xử
lý hầu hết các loại nước thải.
- Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý

9


+ Xử lý hiệu quả các chất thải rắn, kim loại nặng, hóa chất… trong nước
thải, đã được chứng minh thực tế tại Việt Nam và thế giới.
+ Việc vận hành hệ thống xử lý nước thải tương đối ổn định nếu dùng
đúng hoá chất và liều lượng.
1.2.3. Phương pháp hố học.
Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học là sử dụng các phản ứng hóa
học để xử lý nước thải. Các cơng trình xử lý hóa học thường kết hợp với các
cơng trình xử lý lý học. Mặc dù hiệu quả cao, phương pháp này đòi hỏi chi phí
cao, cà có thể sản sinh ra các sản phẩm phụ độc hại.
- Kết tủa: Tách phospho và nâng cao hiệu quả của việc tách cặn lơ lửng ở
bể lắng bậc 1.
- Hấp thụ: Tách các chất hữu cơ không được xử lý bằng phương pháp hóa
học thơng thường hoặc phương pháp sinh học. Tách kim loại nặng, khử clo
trong nước thải trước khi xả thải.
- Khử trùng: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh
- Khử trùng bằng chlorine: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
- Khử Chlorine: Tách lượng Clo dư còn lại sau q trình clo hóa
- Khử trùng bằng ClO2: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh gây bệnh
- Khử trùng bằng BrCl2: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
- Khử trùng bằng Ozon: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh gây bệnh
- Khử trùng bằng tia UV: Tiêu diệt chọn lọc các vi sinh vật gây bệnh.
1.2.4. Phương pháp sinh học.

Tuy nước thải dệt nhuộm chứa nhiều chất khó phân hủy nhưng trong số
đó lại có khơng ít chất lại để phân hủy sinh học. Đặc biệt cần lưu tâm đến các
thành phần khác trong nước thải có thể gây độc và ảnh hưởng đến khả năng xử
lý của VSV như chất vô cơ, fomandehit, kim loại nặng... vì thế trước khi xử lý
sinh học cần xử lý sơ bộ các chất này bằng cách giảm nồng độ độc hại. Trước
khi tiến hành xử lý bằng phương pháp hiếu khí, cần kiểm tra nồng độ hàm lượng
BOD5:N:P = 100:51. Một số phương pháp xử lý sinh học thường dùng là bùn
10


hoạt tính, lọc sinh học, hồ oxy hóa. Phương pháp xử lý sinh học thường cho kết
quả xử lý không màu, lượng bùn tạo ra có sinh khối lớn nhưng lại khá tốn kém
trong khâu xử lý bùn và giá thành sử dụng VSV cao.
Hình 1.2. Phương pháp xử lý sinh học

1.3. Công nghệ ozon
Ozon là một giải pháp xanh để khử trùng nước thải. Ozon được sản xuất tại
chỗ và tất cả đều tự nhiên, được hình thành từ chỉ oxy. Khơng có sản phẩm phụ
hoặc các sản phẩm thải được hình thành trong quá trình tạo ra ozon.
Việc sử dụng ozon giúp loại bỏ quá trình xử lý hóa chất dư sau khi phản sử
dụng.
Ozon được sản xuất tại chỗ từ khơng khí và điện, tất cả các nguồn năng
lượng tái tạo.
Ozon là một nguồn tài nguyên hoàn toàn tái tạo.
Việc lưu trữ độc hại tiềm tàng của hóa chất được loại bỏ bằng cách sử
dụng ozon.
Sau khi ozon hịa tan vào nước, ozon chuyển hóa thành oxy, không để lại
dư lượng trong nước.

11



Sử dụng ozon để khử trùng nước thải mang lại nhiều lợi ích trong tiết kiệm
chi phí, tiết kiệm khơng gian, tiết kiệm lao động và nước sạch hơn. Ngày càng
có nhiều nhà máy xử lý nước thải đang chuyển sang sử dụng ozon để tận dụng
những lợi thế này.
Ozon khơng để lại dư lượng, do đó chỉ cần tiêm ozon. Khơng phải sử dụng
hóa chất thứ 2 để loại bỏ dư lượng ozon là cần thiết.
Ozon được sản xuất tại chỗ từ các nguồn năng lượng tái tạo và khơng cần
lưu trữ hóa chất.
Ozon sạch sẽ, an tồn và đáng tin cậy, chiếm ít khơng gian hơn và ít thiết bị
hơn so với nhiều hệ thống xử lý/lưu trữ hóa chất.
Sử dụng ozon tiết kiệm tiền bằng cách loại bỏ chi phí hóa học đang diễn ra.
Ozon sẽ tiêu diệt tất cả các vi khuẩn mà không ưu tiên một loại sinh vật
nào. Ozon cũng sẽ loại bỏ một số BOD, COD, và nhiều chất ơ nhiễm khác trong
dịng nước thải. Nhiều khách hàng bình luận về sự rõ ràng của nước sau khi
chuyển sang dùng máy ozon.
Ozon có hiệu quả đối với nước thải với mức TDS và TSS có thể khơng
chấp nhận được với việc khử trùng bằng tia cực tím. Do đó, lọc sẽ khơng cần
thiết cho việc sử dụng ozon trong nhiều ứng dụng nước thải. Ít phụ phẩm phụ
như tri-halomethones (THM’s) được hình thành với việc sử dụng ozon.
1.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trong những năm gần đây, công nghệ ozon đã được nhiều nhà nghiên cưu
trên thế giới phát triển để xử lý các chất hữu cơ trong nước thải. Hướng nghiên
cứu sử dụng các oxit kim loại làm xúc tác cho phản ứng ozon đã được nhiều nhà
khoa học trên thế giới nghiên cứu. Nghiên cứu xử lý axit oxalic bằng ozon có
xúc tác TiO2/Al2O3 [5]; sử dụng các xúc tác dị thể Fe/MgO, Fe/Al 2O3, Fe/SiO2
và Fe/ZrO2 để xúc tác cho q trình ozon hố các axit humic [10]; tích hợp ozon
và xúc tác tinh thể nano MgO để xử lý phenol trong nước thải mặn [11]; nghiên

cứu xử lý các hợp chất hữu cơ bằng ozon với xúc tác CeO 2 [12]; sử dụng xúc tác
12


CeO2/AC để xử lý chất hữu cơ như axit oxalic, anilin [13]. Quinones và cộng sự
(2013) [14] đã sử dụng TiFeC (titan manhetit cacbon) như tác nhân xúc tác
quang hoá cho q trình ozon hố để xử lý metopronol tatrat (MPT); Sable và
cộng sự (2014) [15] đã nghiên cứu xử lý axit clofibric (CFA) bằng ozon với xúc
tác Mg/Al hydrotancit (HT) có chứa Fe, Cu và Ni. Gần đây, một số tác giả như
Asgari và cộng sự (2013) [16] đã khảo cứu xương bò thải đã nhiệt phân làm xúc
tác cho phản ứng phân huỷ ozon để tăng hiệu quả sản sinh gốc linh động trong
pha lỏng; hay Ma và cộng sự (2014) [17] đã hoạt hoá tro và mùn cưa bằng niken
làm chất xúc tác cho ozon. Mangan (MnO2) cũng đã được kết hợp với oxít nhơm
(Al2O3) hoặc than hoạt tính dạng hạt (GAC) làm chất xúc tác cho sự phân hủy
ozon phân tử để xử lý một số loại hợp chất hữu cơ trong nước và nước thải.
Ichikawa và cộng sự (2014) [18], đã sử dụng một số chất xúc tác kim loại
(Co3O4, Fe2O3, SnO2, Mn3O4, CuO, ZnO, NiO, MgO và Al 2O3) trong xử lý
amoni bằng quá trình ozon hóa. Sun và cộng sự (2014) [19], đã đánh giá ảnh
hưởng của xúc tác dị thể MnOx/SBA-15 để xử lý axit oxalic bằng ozon. Các
nghiên cứu đều chỉ ra rằng các chất xúc tác làm tăng sự hình thành gốc hydroxyl
linh động thúc đẩy quá trình phân huỷ chất hữu cơ đạt hiệu quả cao hơn chỉ sử
dụng O3 đơn.
Nước thải dệt nhuộm cũng là đối tượng quan tâm của các nhà khoa học trên
thế giới vì là thành phần ơ nhiễm và khó phân huỷ trong các loại nước thải công
nghiệp. Một số hệ ozon xúc tác dị thể, O3/Mn, O3/Fe, O3/Fe, O3/Zn, O3/Co and
O3/Ni đã được Chung-Hsin Wu và cộng sự (2008) [20] nghiên cứu để xử lý chất
nhuộm màu C.I. Reactive Red 2. Kết quả cho thấy, với hàm lượng chất xúc tác
0,6 mM, hằng số tốc độ khử màu của các hệ O3/Mn(II), O3/Fe(II), O3/Fe(III), O3/
Zn(II), O3/Co(II) and O3/Ni(II) đạt tương ứng 3.295, 1.299, 1.278, 1.015, 0.843
và 0.822 khi thực hiện ở pH 2. Ảnh hưởng của q trình ozon hóa đến hiệu quả

khử màu và phân hủy của chất nhuộm C.I. Reactive Blue 19 cũng được thực
hiện trong một cột phản ứng quy mơ phịng thí nghiệm [21]. Kết quả cho thấy
ozon hóa là một phương pháp rất hiệu quả để khử màu. Sự giảm giá trị pH trong

13