TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
--------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI KHU CÔNG
NGHIỆP PHÚ NGHĨA BẰNG HỆ OZON - ÁNH SÁNG MẶT TRỜI

NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG
MÃ NGÀNH: 306

Giáo viên hướng dẫn : Th.S Trần Thị Thanh Thủy
Sinh viên thực hiện

: Nguyễn Thị Nhã

Mã sinh viên

: 1353011677

Lớp

: 58D - KHMT

Khoá học

: 2013 - 2017

Hà Nội - 2017

LỜI CÁM ƠN
Để hồn thành chƣơng trình đào tạo khóa học 2013 – 2017, đƣợc sự
nhất trí của trƣờng Đại học Lâm Nghiệp – khoa Quản lý Tài nguyên rừng và
Mơi trƣờng, em đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu khả năng
xử lý nước thải Khu công nghiệp Phú Nghĩa bằng hệ Ozon – ánh sáng mặt
trời”. Với sự nỗ lực của bản thân, sự hƣớng dẫn tận tình của cơ Trần Thị
Thanh Thủy đến nay em đã hồn thành khóa luận.
Qua đây, em xin cảm ơn sâu sắc tới cơ Trần Thị Thanh Thủy đã tận
tình giúp đỡ em hồn thành khóa luận tốt nghiệp.
Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô khoa Quản lý tài ngun rừng và
Mơi trƣờng nói chung và các thầy cô ngành Khoa học môi trƣờng, trƣờng Đại
học Lâm Nghiệp nói riêng. Xin cảm ơn trung tâm phân tích mơi trƣờng và
ứng dụng công nghệ địa không gian – khoa Quản lý Tài nguyên rừng và Môi
trƣờng đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian thực tập tại trung
tâm.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cán bộ công nhân viên trong khu
công nghiệp Phú Nghĩa đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em
trong thời gian thực tập tốt nghiệp.
Cuối cùng, em xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ em
trong suốt q trình thực hiện khóa luận tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Nhã


TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP



Tên khóa luận: Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải Khu công

nghiệp Phú Nghĩa bằng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời.


Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Nhã.



Giáo viên hƣớng dẫn: Th.S Trần Thị Thanh Thủy.



Địa điểm thực tập: KCN Phú Nghĩa, huyện Chƣơng Mỹ, TP.Hà



Mục tiêu nghiên cứu:

Nội.
a. Mục tiêu chung:
Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải
của các Khu công nghiệp bằng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời. Qua đó, ta góp
phần nâng cao hiệu quả xử lý và góp phần bảo vệ môi trƣờng.
b. Mục tiêu cụ thể:
-

Đánh giá đƣợc khả năng xử lý nƣớc thải tập trung Khu công nghiệp


Phú Nghĩa bằng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời.
-

Đề xuất đƣợc giải pháp sử dụng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời để xử

lý nƣớc thải của KCN Phú Nghĩa.


Nội dung nghiên cứu:

-

Nghiên cứu về thực trạng nƣớc thải tại Khu công nghiệp Phú

Nghĩa.
-

Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng ozon kết hợp với ánh sáng mặt

trời để xử lý nƣớc thải tại Khu công nghiệp.
-

Đề xuất phƣơng án sử dụng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời trong xử lý

nƣớc thải KCN Phú Nghĩa.


Phƣơng pháp nghiên cứu:

-


Phƣơng pháp thu thập, kế thừa số liệu.

-

Phƣơng pháp phân tích hệ thống:

-

Phƣơng pháp điều tra thực địa, lấy mẫu ngoài hiện trƣờng:

-

Phƣơng pháp xử lý số liệu.


-

Phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm.

-

Phƣơng pháp so sánh, đánh giá.



Kết quả đạt đƣợc:

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu, phân tích và đánh giá đề tài đi đến một
số kết luận sau:

- Nƣớc thải của trạm xử lý nƣớc thải – KCN Phú Nghĩa tại bể gom có
các chỉ tiêu sau: pH = 6,7; COD = 528 (mg/l); BOD5 = 240 (mg/l); TSS =
280 (mg/l); độ đục = 35,51 NTU. So sánh với QCVN 40:2011/BTNMT –
Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải cơng nghiệp thì pH đạt QCVN,
COD vƣợt quá QCVN 3,5 lần. BOD5 vƣợt quá QCVN 4,8 lần. TSS vƣợt quá
QCVN 2,8 lần.
- Sau khi khảo sát quá trình xử lý nƣớc thải bằng hệ Ozon – khơng có
ánh sáng mặt trời, q trình xử lý chất hữu cơ đạt đƣợc hiệu quả cao nhất ở
pH = 6, thời gian phản ứng 60 phút. Các hàm lƣợng đo đƣợc đối với pH = 6
trong khoảng thời gian 60 phút là: COD = 156 (mg/l), hiệu suất xử lý COD
đạt 70%; BOD5 = 35 (mg/l), hiệu suất xử lý BOD5 đạt 85%; độ đục = 13,74
NTU; TSS = 158 (mg/l).
- Khi hệ phản ứng Ozon kết hợp ánh sáng mặt trời, quá trình xử lý chất
hữu cơ đạt đƣợc hiệu quả cao nhất ở pH = 6, thời gian phản ứng 60 phút. Các
hàm lƣợng đo đƣợc đối với pH = 6 trong khoảng thời gian 60 phút là: COD =
72 (mg/l), hiệu suất xử lý COD đạt 86%; BOD5 = 32 (mg/l), hiệu suất xử lý
BOD5 đạt 86%; độ đục = 13,82 NTU; TSS = 56 (mg/l).
- Đề tài cũng đề xuất phƣơng án sử dụng hệ O3 – ASMT trong xử lý
nƣớc thải khu vực nghiên cứu, thời gian sục 60 phút tại pH = 6 thì nƣớc thu
đạt chuẩn.


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................... 3
1.1. Các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng chủ yếu ở các khu công nghiệp .............. 3
1.1.1. Thực trạng ô nhiễm nƣớc thải ở khu công nghiệp ................................. 3
1.1.2. Thành phần của một số loại nƣớc thải công nghiệp ............................... 5
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải ........................................................ 7
1.2.1. Phƣơng pháp xử lý cơ học ...................................................................... 7

1.2.2. Phƣơng pháp xử lý hóa – lý .................................................................... 7
1.2.3. Phƣơng pháp xử lý hóa học..................................................................... 8
1.2.4. Phƣơng pháp xử lý sinh học .................................................................... 8
1.3. Cơ sở của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng hệ Ozon/ASMT................. 9
1.3.1. Khái niệm và tính chất hóa lý của ozon ................................................. 9
1.3.2. Cơ chế oxi hóa của ozon ...................................................................... 10
1.3.3. Oxy hóa bằng ánh sáng mặt trời .......................................................... 13
1.3.4. Oxy hóa bằng Ozon/ánh sáng mặt trời ................................................. 15
1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng tới q trình ozon hố ......................................... 17
1.5. Ƣu và nhƣợc điểm của ozon hoá trong xử lý nƣớc và nƣớc thải ............ 19
1.5.1. Ƣu điểm ................................................................................................. 19
1.5.2. Nhƣợc điểm ........................................................................................... 19
1.6. Ứng dụng của phƣơng pháp ozon hóa .................................................... 19
1.7. Một số nghiên cứu phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng ozon/ASMT trên
thế giới và Việt Nam ...................................................................................... 20
1.7.1. Một số nghiên cứu trên thế giới ............................................................ 20
1.7.2. Một số nghiên cứu ở Việt Nam ............................................................. 21
CHƢƠNG II MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................................... 22
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................. 22
2.1.1. Mục tiêu chung ...................................................................................... 22


2.1.2. Mục tiêu cụ thể ...................................................................................... 23
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 23
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu............................................................................ 23
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 23
2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 23
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 23
2.4.1. Phƣơng pháp thu thập, kế thừa số liệu .................................................. 23

2.4.2. Phƣơng pháp điều tra thực địa lấy mẫu ngoài hiện trƣờng ................... 24
2.4.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu .................................................................... 25
2.4.4.Phƣơng pháp phân tích trong phịng thí nghiệm .................................... 25
2.4.5. Phƣơng pháp so sánh, đánh giá, biểu diễn số liệu ............................... 29
2.5. Xử lý nƣớc thải KCN Phú Nghĩa bằng hệ Ozon/ánh sáng mặt trời......... 30
2.6. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm ................................................................. 30
CHƢƠNG III ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN – KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 32
3.1. Khu vực Chƣơng Mỹ và Khu công nghiệp Phú Nghĩa ........................... 32
3.1.1. Điều kiện tự nhiên ................................................................................. 32
3.1.2. Điều kiện kinh tế, xã hội khu vực nghiên cứu ...................................... 33
3.1.3. Định hƣớng phát triển khu công nghiệp Phú Nghĩa ............................. 34
3.2. Trạm xử lý nƣớc thải tập trung Khu công nghiệp Phú Nghĩa ................ 35
3.2.1. Giới thiệu về khu xử lý nƣớc thải tập trung .......................................... 35
3.2.2. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải tập trung của KCN ........................... 36
CHƢƠNG IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................... 42
4.1. Điều tra thực trạng nƣớc thải tại khu công nghiệp .................................. 42
4.1.1. Các loại hình sản xuất chủ yếu trong KCN Phú Nghĩa ........................ 42
4.1.2. Các nguồn phát sinh nƣớc thải .............................................................. 43
4.1.3. Thực trạng công tác quản lý nƣớc thải tại KCN Phú Nghĩa ................. 44
4.1.4. Đặc trƣng của nƣớc thải trƣớc khi xử lý của KCN Phú Nghĩa ............. 44


4.2. Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng ozon để xử lý nƣớc thải tại khu công
nghiệp .............................................................................................................. 46
4.2.1. Kết quả xử lý nƣớc thải đối với hệ Ozon – không có ASMT ............... 46
4.2.2. Kết quả xử lý nƣớc thải đối với hệ Ozon – có ASMT .......................... 52
4.3. Đề xuất phƣơng án sử dụng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời trong xử lý nƣớc
thải KCN Phú Nghĩa ....................................................................................... 59
4.3.1. Các giải pháp về mặt kỹ thuật ............................................................... 59

4.3.2. Các giải pháp về mặt quản lý ................................................................ 60
4.3.3. Các giải pháp giáo dục, truyền thông .................................................... 60
KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ........................................................ 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu viết tắt

Tên đầy đủ

ASMT

Ánh sáng mặt trời

BOD5

Nhu cầu oxy sinh hoá sau 5 ngày

COD

Nhu cầu oxy hoá học

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng trong nƣớc

TDS


Tổng chất rắn hịa tan

DO

Lƣợng oxy hồ tan trong nƣớc

EC

Độ dẫn điện

E

Điện thế

KCN – KCX

Khu công nghiệp – Khu chế xuất

XLNT

Xử lý nƣớc thải

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam


BTNMT

Bộ tài nguyên môi trƣờng


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Một số thông số về nƣớc thải dệt nhuộm ở Việt Nam .................... 5
Bảng 1.2: Thành phần, tính chất nƣớc thải chế biến thực phẩm....................... 6
Bảng 1.3: Thành phần nƣớc thải ....................................................................... 7
Bảng 1.4: Tính chất lý hóa của Ozon .............................................................. 10
Bảng 1.5: Điện thế ơxy hóa của một số tác nhân ............................................ 16
Bảng 1.6: Ứng dụng ơ xy hóa trong xử lý nƣớc thải và bùn thải ................... 20
Bảng 4.1: Các doanh nghiệp và loại hình sản xuất chủ yếu tại KCN Phú Nghĩa
......................................................................................................................... 42
Bảng 4.2: Các nguồn phát sinh nƣớc thải tại KCN Phú Nghĩa ....................... 43
Bảng 4.3: Kết quả phân tích đặc tính nƣớc thải .............................................. 45
Bảng 4.4: Sự thay đổi pH bằng hệ Ozon - khơng có ASMT .......................... 46
Bảng 4.5: Kết quả xử lý BOD5 đối với hệ Ozon – không có ASMT ............. 47
Bảng 4.6: Kết quả xử lý COD đối với hệ Ozon – khơng có ASMT ............... 49
Bảng 4.7: Kết quả xử lý TSS đối với hệ Ozon – khơng có ASMT ................ 51
Bảng 4.8: Sự thay đổi pH bằng hệ Ozon - có ASMT .................................... 51
Bảng 4.9: Kết quả xử lý BOD5 đối với hệ Ozon – có ASMT ........................ 53
Bảng 4.10: Kết quả xử lý COD đối với hệ Ozon – có ASMT ........................ 55
Bảng 4.11: Kết quả xử lý TSS đối với hệ Ozon – có ASMT Kết quả xử lý
nƣớc thải KCN bằng hệ Ozon – có ASMT ..................................................... 57


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình ozon hóa gián tiếp và trực tiếp ......................................... 12
Hình 1.2: Bản chất ánh sáng mặt trời .............................................................. 14

Hình 3.1. Bản đồ quy hoạch KCN Phú Nghĩa ................................................ 32
Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ xử lý nƣớc thải tập trung KCN Phú Nghĩa ......... 36
Hình 4.1: Theo dõi sự thay đổi pH bằng hệ Ozon - khơng có ASMT ............ 47
Hình 4.2: Hiệu quả xử lý BOD5 bằng hệ Ozon - khơng có ASMT................ 48
Hình 4.3: Hiệu suất xử lý BOD5 bằng hệ Ozon – khơng có ASMT .............. 48
Hình 4.4: Hiệu quả xử lý COD bằng hệ Ozon - khơng có ASMT.................. 50
Hình 4.5: Hiệu suất xử lý COD bằng hệ Ozon - không có ASMT ................. 50
Hình 4.6: Hiệu quả xử lý TSS bằng hệ Ozon - khơng có ASMT ................... 51
Hình 4.7: Theo dõi sự thay đổi pH bằng hệ Ozon - có ASMT ....................... 52
Hình 4.8: Hiệu quả xử lý BOD5 bằng hệ Ozon - có ASMT........................... 54
Hình 4.9: Hiệu suất xử lý BOD5 bằng hệ Ozon – có ASMT ......................... 54
Hình 4.10: Hiệu suất xử lý BOD5 bằng hệ Ozon - ASMT và hệ Ozon - khơng
có ASMT đối với pH = 6 ................................................................................ 55
Hình 4.11: Hiệu quả xử lý COD bằng hệ Ozon - có ASMT........................... 56
Hình 4.12: Hiệu suất xử lý COD bằng hệ Ozon - có ASMT .......................... 57
Hình 4.13: Hiệu suất xử lý COD bằng hệ Ozon - ASMT và hệ Ozon - khơng
có ASMT đối với pH = 6 ................................................................................ 57
Hình 4.14: Hiệu quả xử lý TSS bằng hệ Ozon - có ASMT ............................ 58
Hình 4.15: Sơ đồ các bể trong hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung ............... 58


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội, việc đẩy mạnh và mở rộng các
ngành công nghiệp ngày càng đƣợc quan tâm, nhiều khu công nghiệp, nhà
máy đƣợc xây dựng và đƣa vào hoạt động. Bên cạnh những lợi ích to lớn về
kinh tế - xã hội, các ngành công nghiệp cũng phát sinh nhiều vấn đề mơi
trƣờng cần giải quyết, trong đó ơ nhiễm mơi trƣờng do nƣớc thải là một trong
những mối quan tâm hàng đầu. Theo báo cáo về hiện trạng môi trƣờng, hiện
nay vấn đề bảo vệ môi trƣờng chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Thực tế khoảng
90% cơ sở công nghiệp và các khu cơng nghiệp chƣa có hệ thống xử lý nƣớc

thải, các cơ sở có hệ thống xử lý nƣớc thải thì hiệu suất xử lý vẫn chƣa hồn
tồn tối đa.
Khu công nghiệp Phú Nghĩa đƣợc xây dựng với điều kiện thuận lợi,
một trong những khu cơng nghiệp có quy mô lớn tại Hà Nội. Hiện nay, khu
công nghiệp Phú Nghĩa hiện có khoảng 60 doanh nghiệp đi vào hoạt động sản
xuất với nhiều mặt hàng và nhiều khu sản xuất. Chính vì vậy thành phần nƣớc
thải của tồn khu công nghiệp đƣợc xử lý ngay tại nguồn phát sinh. Nhà máy
xử lý nƣớc thải khu công nghiệp Phú Nghĩa công suất 3000 m3/ngày đêm đã
đƣợc xây dựng và đƣa vào sử dụng từ tháng 4/2011, đảm bảo yêu cầu chất
lƣợng kỹ thuật, cấp điện, cấp thoát nƣớc, xử lý nƣớc thải, thông tin liên lạc và
hệ thống kho tàng bến bãi, góp phần hồn thiện đồng bộ hạ tầng kỹ thuật theo
đúng tiêu chí của khu cơng nghiệp điển hình của TP. Hà Nội.
Hiện nay, đã có rất nhiều công nghệ để xử lý nƣớc thải. Các công nghệ
chủ yếu là xử lý yếm khí và kị khí bằng các quá trình phân hủy các chất hữu
cơ nhờ các vi sinh vật phân giải, xử lý một lƣợng lớn BOD và COD. Các
cơng nghệ này địi hỏi chi phí xây dựng và vận hành xử lý. Tuy nhiên, ozon là
phải pháp tối ƣu nhất, Ozon xử lý đƣợc cả sáu vấn đề của nƣớc thải hiện nay.
Khí ozon khử màu, khử mùi, tiêu diệt vi khuẩn, nấm mốc hiệu quả. Nhƣng
khi ozon kết hợp với ánh sáng mặt trời thì việc xử lý nƣớc lại đem lại hiệu
1


quả cao hơn rất nhiều. Ánh sáng mặt trời là nguồn năng lƣợng tự nhiên, nó
bao gồm các tia sáng nhìn thấy (có các dải quang phổ: đỏ, da cam, vàng, lục,
lam, chàm, tím), tia tử ngoại (cịn lại là tia UV bao gồm UVA, UVB, UVC),
và tia hồng ngoại. Các tia sáng này sẽ cung cấp năng lƣợng trong các phản
ứng hóa học để xử lý nƣớc thải cơng nghiệp tối ƣu nhất.
Chính vì vậy, em xin chọn đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc
thải Khu công nghiệp Phú Nghĩa bằng hệ Ozon – ánh sáng mặt trời” để
xử lý hiệu quả nƣớc thải công nghiệp, giúp kiểm sốt, hạn chế, xử lý các chất

ơ nhiễm mơi trƣờng, làm hạn chế đến mức thấp nhất những ảnh hƣởng tiêu
cực, giữ gìn mơi trƣờng xanh, sạch, đẹp cho thế hệ hiện tại và tƣơng lại, phù
hợp với mục tiêu phát triển bền vững đất nƣớc.

2


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng chủ yếu ở các khu công nghiệp
Nguồn phát sinh chất thải gây ô nhiễm tồn tại dƣới ba dạng: chất thải
rắn, khí thải và nƣớc thải. Ngồi ra, trong q trình sản xuất, các nhà máy cịn
gây ra các ơ nhiễm khác nhƣ tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ.
1.1.1. Thực trạng ô nhiễm nước thải ở khu công nghiệp
a. Khái niệm
Nƣớc thải công nghiệp là nƣớc thải đƣợc sinh ra trong quá trình sản
xuất cơng nghiệp từ các cơng đoạn sản xuất và các hoạt động phục vụ cho sản
xuất nhƣ nƣớc thải khi tiến hành vệ sinh công nghiệp hay hoạt động sinh hoạt
của công nhân.
Nƣớc thải công nghiệp rất đa dạng, khác nhau về thành phần cũng nhƣ
lƣợng phát thải và phụ thuốc vào nhiều yếu tố: loại hình cơng nghiệp, loại
hình cơng nghệ sử dụng, tính hiện đại của cơng nghệ, tuổi thọ của thiết bị,
trình độ quản lý của cơ sở và ý thức cán bộ của nhân viên.
b.

Phân loại

Nƣớc thải công nghiệp đƣợc chia làm 2 loại:



Nƣớc thải sản xuất bẩn: là nƣớc thải sinh ra từ q trình sản xuất

sản phẩm, xúc rửa máy móc thiết bị, từ q trình sinh hoạt của cơng nhân
viên, loại nƣớc này chứa nhiều tạp chất, chất độc hại, vi khuẩn,...


Nƣớc thải sản xuất không bẩn là loại nƣớc sinh ra chủ yếu khi làm

nguội thiết bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngƣng tụ hơi nƣớc cho nên
loại nƣớc thải này thƣờng đƣợc quy ƣớc là nƣớc sạch.
c. Thực trạng và phương pháp xử lý nước thải công nghiệp trên thế
giới và Việt Nam.


Ở Việt Nam

Nƣớc thải là nguồn gây ô nhiễm chủ yếu của các khu công nghiệp,
nƣớc thải từ các xí nghiệp có thành phần và tính chất khác nhau khi tập trung
3


lại và xả ra môi trƣờng đã làm ô nhiễm mơi trƣờng nghiêm trọng và rất khó để
xử lý. Việc xử lý nƣớc thải khu công nghiệp ở nƣớc ta vẫn còn là vấn đề cấp
bách. Theo báo cáo hiện trạng môi trƣờng quốc gia năm 2009, khoảng 70%
trong số 1 triệu m3 nƣớc thải/ngày với các thành phần chủ yếu là các chất lơ
lửng, chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng, dầu mỡ và 1 số kim loại nặng từ các KCN
đã xả thẳng ra nguồn tiếp nhận không qua xử lý, đe dọa đến môi trƣờng sống,
sức khỏe cộng đồng.
Hiện nay ở nƣớc ta ƣớc tính đã có khoảng 60-70 nhà máy xử lý nƣớc
thải tập trung tại các KCN-KCX, trong số 171 KCN-KCX đƣa vào hoạt động

(tổng số có 223 KCN-KCX có quyết định thành lập).
Cũng khoảng 60% số KCN và nhiều cụm công nghiệp, nhà máy, cơ sở
sản xuất, làng nghề chƣa có trạm XLNT, có nơi đã xây dựng trạm XLNT
nhƣng không hoạt động. Công nghệ XLNT thƣờng dùng là phƣơng pháp bùn
hoạt tính và lọc sinh học.
Công nghệ xử lý nƣớc thải công nghiệp khá đa dạng và đặc biệt có xuất
xứ từ nhiều nƣớc. Do đó các thiết bị cũng có xuất xử từ nhiều nguồn cung
cấp. Kết quả sẽ gây nhiều khó khăn cho việc sửa chữa, thay thế khi cần thiết.


Trên thế giới:

Tái sử dụng nƣớc trong sản xuất công nghiệp bắt đầu tại Mỹ vào những
năm 1940: nƣớc thải sau xử lý đƣợc khử trùng và sử dụng trong dây chuyền
sản xuất thép. Tại Thụy Điển, từ năm 1930 đến năm 1970, tổng lƣu lƣợng tái
sử dụng nƣớc đã tăng 5-6 lần. Ở Israel, nƣớc thải công nghiệp và sinh hoạt
đƣợc thu gom vào các hệ thống xử lý nƣớc thải; hơn 80% lƣợng nƣớc thải của
các hộ gia đình đƣợc tái sử dụng, đạt tới 400 triệu m3 nƣớc/năm; khoảng ½
lƣợng nƣớc dùng để tƣới tiêu là nƣớc thải đã qua tái sử dụng.
Tại Nhật Bản, do hạn chế về nƣớc nên ứng dụng tái sử dụng nƣớc từ rất
sớm, nhờ vậy, năm 1995 đã có 89,6% dân số tại các thành phố lớn hơn 50.000
dân đƣợc sử dụng nƣớc sạch. Ở Singapore, năm 2003 đã xử lý và cung cấp
nguồn nƣớc tái sử dụng với chất lƣợng khá cao (đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng

4


cho ăn uống), cấp trực tiếp cho các ngành công nghiệp, các trung tâm thƣơng
mại và tòa nhà. Trung Quốc đã đạt đƣợc tỷ lệ 56% tái sử dụng nƣớc trên tổng
số 82 thành phố lớn (1989) và tỷ lệ tái sử dụng cao nhất đạt 93%.

1.1.2. Thành phần của một số loại nước thải công nghiệp
Nƣớc thải dệt nhuộm

a.

Nƣớc thải dệt nhuộm có chứa nhiều thành phần các chất dinh dƣỡng
nhƣ: hàm lƣợng COD và BOD trong nƣớc thải cao, độ pH mang tính kiềm
cao, độ màu lớn do có nhiều màu thuốc nhuộm, hàm lƣợng chất rắn lơ
lửng cao.
Bảng 1.1: Một số thông số về nƣớc thải dệt nhuộm ở Việt Nam [1]
Thông số

Lƣợng

TSS

BOD

COD

Độ màu

nƣớc thải

(mg/l)

(mg/l)

(mg/l)


pH

(Pt.Co)

394

400-1000

70-135

350-600

8-10

350-600

264-280

800-1100

90-400

570-1200

9-10

1120-1600

Sợi


236

800-1300

90-130

210-230

9-11

180-540

Dệt len

114

420

120-130

400-500

9

260-300

(m3/tấn)

Mặt hàng
Hàng bông

dệt thoi
Hàng pha
dệt kim

(Nguồn: Trần Ngọc Phú, 2004)
b. Nƣớc thải chế biến thực phẩm


Đặc thù của ngành chế biến thực phẩm

-

Có lƣu lƣợng tƣơng đối lớn và ổn định

-

Chứa các hợp chất hữu cơ (thƣờng ít độc) có nguồn gốc từ động vật

và thực vật
-

Chất thải hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật chủ yếu là cacbonhydrat

-

Chất thải có nguồn gốc động vật có thành phần đa phần là protein

và chất béo

5



-

Có các thơng số ơ nhiễm đặc trƣng nhƣ hàm lƣợng TSS, BOD5,

COD khá cao (cao gấp 10 – 20 lần quy chuẩn), vi khuẩn gây hại
-

Chứa hàm lƣợng Nitơ, Photpho khá cao

-

Một số nƣớc thải có hàm lƣợng muối cũng rất cao.

Bảng 1.2: Thành phần, tính chất nƣớc thải chế biến thực phẩm

STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị đầu
vào

QCVN
40:2011/BTNMT
Cột A


Cột B

1

pH

-

6,5 – 8,5

6–9

5,5 – 9

2

BOD5

mg/l

700 – 1500

30

50

3

COD


mg/l

1000 – 2500

74

150

4

TSS

mg/l

350 – 700

50

100

5

Tổng Nito

mg/l

100 – 250

20


40

6

Tổng Photpho

mg/l

10 – 50

4

6

7

Dầu mỡ

mg/l

50 – 200

5

10

8

Tổng


MNP/100

104 - 105

3.000

5.000

coliforms

ml

(Nguồn: Công nghệ xử lý nước thải chế biến thực phẩm – Cơng ty
TNHH cơng nghệ mơi trường Hịa Bình Xanh – năm 2016)
Nhận xét: Nƣớc thải ngành chế biến thực phẩm phù hợp với công
nghệ xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học, ở một số ngành chế biến
thực phẩm có các thơng số ơ nhiễm cao nhƣ: giết mổ gia xúc, chế biến hải
sản, chế biến nƣớc mắm … có thể kết hợp với phƣơng pháp xử lý hóa lý nhƣ:
keo tụ tạo bơng, tuyển nổi DAF, tiền xử lý bằng phƣơng pháp cơ học nhƣ:
song chắn rác tinh, bể lắng cát …
c.

Nƣớc thải sản xuất giấy

Nƣớc thải sản xuất giấy có hàm lƣợng SS, BOD, COD khá cao.

6


Bảng 1.3: Thành phần nƣớc thải

Nguyên liệu từ
Chỉ tiêu

Đơn vị

Nguyên liệu là giấy thải

gỗ mềm
Sản phẩm giấy Sản phẩm giấy Sản phẩm giấy
carton

vệ sinh

bao bì

-

6,9

6,8 – 7,2

6,0 – 7,4

Pt.co

1.500

1.000 – 4.000

1.058 – 9.550


C

-

28 – 30

28 – 30

mg/l

4.244

454 – 6.082

431 – 1.307

COD

mgO2/l

4.000

868 – 2,128

741 – 4.130

BOD

mgO2/l


1.800

475 – 1,075

520 – 3.085

Ntổng

mg/l

43,4

0,0 – 3,6

0,7 – 4,2

Ptổng

mg/l

2,0

-

-

SO42-

mg/l


116

-

-

pH
Màu
Nhiệt độ
SS

0

( Nguồn: Tổng cục Môi trường, 2011)
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải [2]
1.2.1. Phương pháp xử lý cơ học
-

Các cơng trình xử lý cơ học đƣợc áp dụng phổ biến gồm có: song

chắn rác, lƣới chắn rác, thiết bị nghiền rác, bể điều hòa, bể khuấy trộn. Mỗi
cơng trình đƣợc áp dụng với từng đối tƣợng nhiệm vụ cụ thể phù hợp.
-

Ƣu điểm:

+ Đơn giản, dễ sử dụng, dễ quản lý.
+ Chi phí thấp, các thiết bị dễ quản lý.
+ Hiệu quả xử lý sơ bộ tốt.

-

Nhƣợc điểm:

+ Chỉ hiệu quả đối với các chất không tan.
+ Không tạo đƣợc kết tủa để loại bỏ các chất rắn lơ lửng.
1.2.2. Phương pháp xử lý hóa – lý
7


Là q trình dùng hóa chất và bể phản ứng nhằm tách các chất rắn lơ
lửng, kim loại nặng và 1 số phần các chất hữu cơ có trong nƣớc thải để đáp
ứng hiệu quả xử lý trong các công đoạn tiếp theo. Gồm có các phƣơng pháp
chính sau: keo tụ, hấp thụ, hấp phụ, trao đổi ion, công nghệ màng.
-

Ƣu điểm:

+ Tạo đƣợc kết tủa để loại bỏ các chất rắn lơ lửng.
+ Loại bỏ đƣợc các tạp chất nhẹ hơn nƣớc.
+ Đơn giản, dễ sử dụng.
-

Nhƣợc điểm:

+ Chi phí mua hóa chất cao (đối với 1 số trƣờng hợp)
+ Khơng hiệu quả đối với chất rắn hịa tan.
1.2.3. Phương pháp xử lý hóa học
-


Là phƣơng pháp sử dụng các chất có khả năng oxy hóa để khử

các hợp chất hữu cơ khó phân hủy sinh học trong nƣớc thải và khử trùng nƣớc
thải. Gồm có phƣơng pháp trung hịa, khử trùng oxy hóa và oxy hóa bậc cao.
-

Ƣu điểm:

+ Các hóa chất dễ tìm kiếm
+ Khơng gian xử lý nhỏ
+ Dễ sử dụng và dễ dàng cho việc quản lý
-

Nhƣợc điểm:

+ Chi phí khá cao
+ Có khả năng tạo ra các chất thải thứ cấp
1.2.4. Phương pháp xử lý sinh học
-

Là phƣơng pháp dựa vào hoạt động của các vi sinh vật sử dụng

các chất trong nƣớc thải nhƣ nito, photpho và các nguyên tố vi lƣợng làm
nguồn dinh dƣỡng để phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu
cơ đơn giản.
Sản phẩm cuối cùng là CO2 và nƣớc (hiếu khí); CH4 và CO2 (kị khí).
Q trình này có thể thực hiện ở trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
8



-

Ƣu điểm:

+ Hiệu quả cao, ổn định về tính sinh học
+ Nguồn ngun liệu dễ tìm kiếm, có sẵn trong tự nhiên.
+ Chi phí xử lý thấp.
+ Thân thiện với môi trƣờng.
-

Nhƣợc điểm:

+ Thời gian xử lý lâu và phải hoạt động liên tục, phụ thuộc vào
ánh sáng, nhiệt độ, pH, DO, hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng, các chất
độc hại khác.
+ Chịu ảnh hƣởng bởi điều kiện thời tiết, vì vậy khó khăn trong việc
vận hành.
+ Hiệu quả xử lý không cao nếu trong chất thải chứa nhiều thành phần
khác nhau.
+ Hạn chế khi thành phần của nƣớc đầu vào biến động trong 1 khoảng
rộng.
+ Khá tốn diện tích.
+ Hạn chế với nƣớc thải có độc.
1.3. Cơ sở của phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng hệ Ozon/ASMT
1.3.1. Khái niệm và tính chất hóa lý của ozon
Ozon một chất khí với đặc tính oxi hóa rất mạnh, đƣợc ứng dụng rất
nhiều trong công nghiệp cũng nhƣ trong đời sống, đặc biệt là trong cộng
nghiệp xử lý nƣớc thải sinh hoạt và cung cấp nguồn nƣớc sạch cho dân cƣ.
Hầu nhƣ tất cả những quy trình cơng nghiệp nào xử lý chất thải, hay khử độc,
khử trùng đều phải qua công đoạn xử lý phân hủy bằng OZON.

Ozon (O3) là một tác nhân oxi hoá mạnh với thế oxi hoá là 2,07V, ozon
có thể xảy ra phản ứng oxi hố với nhiều chất hữu cơ, các chất vô cơ trong
nƣớc, có thể làm sạch nƣớc thải khỏi phenol, sản phẩm dầu mỏ, H2S, các hợp
chất của asen, chất hoạt động bề mặt, xyanua, thuốc nhuộm, hidrocacbon

9


thơm, thuốc sát trùng. Ozon có cơng thức phân tử là O3, ở nồng đơ cao có
màu xanh.
Bảng 1.4: Tính chất lý hóa của Ozon
STT

Tính chất

Đơn vị/ điều kiện

1

Nhiệt độ nóng chảy

0

2

Điểm sơi

0

3


Áp suất giới hạn

4

Nhiệt độ tới hạn

5

Trọng lƣợng riêng

6

Tỷ trọng

7

Giá trị

C

-251

C

-112

Atm

54,62


0

C

-12,1

Cao hơn so với khơng khí
1,71 g/cm3, tại 1830C

-31,658

Kg/m3

436

Nhiệt bay hơi

Cal/mol, ở nhiệt độ sơi

2980

8

Nhiệt hình thành

Cal/mol, 1amt và 250C

33,880


9

Năng lƣợng tự do tạo
thành

Cal/mol, 1amt và 250C

38,86

10

Thế oxy hóa

V, tại pH = 0

2,07

(Nguồn: Perry, R.H and Green, D.W,1997)
Khi hịa tan Ozon vào nƣớc tạo ra một mơi trƣờng diễn ra đồng thời hai
q trình ơxy hóa trực tiếp và gián tiếp thông qua hai tác nhân Ozon ban đầu
và các tác nhân ơxy hóa thứ cấp đặc biệt là gốc OH* và các gốc trung gian
khác. Ƣu điểm chính của nó là có khả năng phá huỷ hồn tồn hoặc một phần
chất hữu cơ khó phân huỷ ở nhiệt độ mơi trƣờng bình thƣờng. [9]
1.3.2. Cơ chế oxi hóa của ozon
Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, Ozon là khí màu xanh
nhạt, nặng hơn khơng khí. Ozon khơng bền, dễ bị phân hủy thành oxy ngun
tử và oxy phân tử. Ozon có thể hịa tan trong nhiều dung môi khác nhau, ở
điều kiện thƣờng, độ hòa tan của ozon vào trong nƣớc gấp 14 lần oxy. Tuy
nhiên, tính ổn định phụ thuộc vào nhiều yếu tố mơi trƣờng nhờ các cation,
kim loại, các oxít kim loại nặng, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất.

Ozon có thể oxi hóa các hợp chất hữu cơ trong nƣớc theo hai con đƣờng:
10


 Oxi hóa trực tiếp bằng phân tử ozon hịa tan trong nước.
Khi hoà tan Ozon vào nƣớc sẽ bị phân hủy tạo thành các gốc có tính
oxy hóa mạnh (OH*). Chúng tác dụng với các hợp chất hữu cơ, tạo thành
dạng oxy hóa của chúng. Với phƣơng trình phản ứng:
O3 + 2RH  HOH + O2 + R-R
Nhƣng phản ứng trực tiếp của ozon với các hợp chất hữu cơ có tính
chọn lọc, tức là Ozon chỉ phản ứng với 1 số loại hợp chất hữu cơ nhất định.
Sản phẩm của các q trình ozon hóa trực tiếp các chất vòng thơm thƣờng là
các axit hữu cơ hoặc muối của chúng. Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy cơ chế
này xảy ra tƣơng đối chậm và chiếm ƣu thế ở khoảng pH thấp.
 Oxi hóa gián tiếp qua gốc hydroxyl (OH*) khi phân hủy O3 trong nước:
O3 + HOH  O2 + OH* + H+
OH* + RH  H2O + R*
Khi sục Ozon vào nƣớc, chất oxy hóa thứ cấp là các gốc tự do *OH
đƣợc hình thành và sự có mặt của các gốc tự do này giúp hiệu quả oxy hóa
nâng cao.
Q trình oxi hố trực tiếp bằng phân tử O3 xảy ra tƣơng đối chậm so
với oxi hoá gián tiếp qua gốc hydroxyl (OH*). Hai con đƣờng oxi hoá trực
tiếp và gián tiếp của O3 với các chất hữu cơ cũng đƣợc Gottschalk và cộng sự
mô tả ở hình dƣới đây:

11


(S: chất cản trở , M: chất ơ nhiêm có nồng độ thấp khác, R: sản phẩm phản ứng)
Hình 1.1. Mơ hình ozon hóa gián tiếp và trực tiếp

Trong mơi trƣờng axít, con đƣờng oxi hố trực tiếp bằng phân tử O3 là
chủ yếu. O3 phản ứng với các hợp chất hữu cơ chứa liên kết đôi C=C hoặc các
liên kết vòng thơm và phân hủy chúng thành axit cacboxylic và andehit. Phân
tử O3 phản ứng dễ dàng với các chất hữu cơ nhƣ amin, phenol và các hợp chất
vòng thơm nhƣng phản ứng chậm với axit cacboxylic, andehit và rƣợu. Trong
mơi trƣờng kiềm, với sự có mặt của ion OH- , O3 bị phân hủy nhanh và hình
thành gốc hydroxyl linh động (OH*) và gốc này oxi hóa các chất hữu cơ trong
nƣớc và nƣớc thải. Phản ứng của phân tử O3 (E0 = 2,07V) chậm và hạn chế
trong khi gốc OH* (E0 = 2,80V) phản ứng với hầu hết các chất hữu cơ trong
nƣớc và nƣớc thải. [9]
Phản ứng của O3 và ion OH- hình thành gốc O2- và gốc HO2- . Phản ứng
giữa gốc O3 và gốc O2- lại hình thành gốc ozonit O3- , gốc này bị phân hủy
ngay lập tức và hình thành gốc hydroxyl linh động OH *. Tóm lại, phản ứng
của ba phân tử O3 hình thành hai gốc hydroxyl linh động OH*
3O3  OH  H  2OH  4O2
Do đó, thay vì sử dụng Ozon đơn, nhiều cơng trình nghiên cứu đã phát
triển theo hƣớng tìm kiếm các tác nhân phối hợp với ozon hoặc chất xúc tác
12


nhằm tạo ra gốc OH* để nâng cao hiệu quả oxi hoá của ozon khi cần xử lý
những hợp chất bền vững, khó phân huỷ trong nƣớc và nƣớc thải. Những tác
nhân đƣa thêm vào đƣợc nghiên cứu nhiều nhất là H2O2, chất xúc tác là các
muối Ni(II), Co(II), oxit kim loại TiO2, MnO2... Q trình ozon hóa nƣớc thải
đồng thời diễn ra oxi hóa các tạp chất mang màu, khử trùng, hủy độc, làm bão
hòa nƣớc bằng oxy. Oxi hóa các hợp chất hữu cơ bằng ozon có thể tạo thành
các sản phẩm trung gian: rƣợu, andehit, xeton, axít và do khả năng oxi hóa
mạnh nên nó có thể oxi hóa sâu hơn để tạo ra CO2 và H2O. [3]
1.3.3. Oxy hóa bằng ánh sáng mặt trời
-


Mặt trời là 1 quả cầu lửa khổng lồ có đƣờng kính khoảng

1.392.000km, thể tích 1,41.1018 km3.
Cấu tạo chủ yếu gồm hydro, heli và oxy ở trạng thái plasma.
-

Bức xạ mặt trời là dòng vật chất và năng lƣợng của Mặt

Trời phát ra. Đây chính là nguồn năng lƣợng chính cho các quá trình phong
hóa, bóc mịn, vận chuyển, bồi tụ trên Trái Đất, cũng nhƣ chiếu sáng và sƣởi
ấm cho các hành tinh trong hệ Mặt Trời.
Bức xạ mặt trời đƣợc chia thành 2 loại: bức xạ hạt và bức xạ điện từ.
-

Cƣờng độ bức xạ mặt trời là năng lƣợng chiếu xuống 1 đơn vị

diện tích đặt vng góc với nó trong 1 đơn vị thời gian.
Đơn vị: cal/cm2/phút, cal/cm2/ngày, Kcal/cm2/tháng, Kcal/cm2/năm

13


Hình 1.2: Bản chất ánh sáng mặt trời
Ánh sáng mặt trời là hỗn hợp của nhiều màu sắc khác nhau, đƣợc xác
định bằng độ dài sóng λ hoặc tần số dao động điện từ λ. Toàn bộ Trái Đất
nhận đƣợc từ Mặt Trời 2,4.1018 cal/phút.
-

Các tia sáng nhìn thấy gồm nhiều tia đơn sắc hợp thành dải


quang phổ (đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím), tƣơng ứng có bƣớc sóng λ
= 0,38 – 0,76μm và v = 4,3.1014 - 7,5. 1014Hz. Chiếm 46% tổng năng lƣợng
bức xạ mặt trời.
-

Các tia cực tím (tia tử ngoại) gọi tắt là tia UV: có bƣớc sóng λ

= 0,2μm – 0,38μm, bị khơng khí hấp thụ mạnh, chiếm khoảng 7% tổng năng
lƣợng bức xạ mặt trời. Hầu hết bị hấp thu bởi O3 và khí quyển, chỉ 1% xuống
tới mặt đất.
Thành phần chính của ánh sáng mặt trời là tia UVA, UVB và
UVC. Tuy nhiên, UVC đã bị tầng khí quyển hấp thu hết. Chỉ tính đến tia
UVA và UVB (trong đó tia UVB bị mây phản xạ 1 phần), đóng một vai
trị quan trọng trong việc gây tổn thƣơng trên da.

14


-

Các tia sáng cực đỏ (tia hồng ngoại) với bƣớc sóng λ = 0,76 – 1

μm và v = 3.1014 - 4,3.1014Hz chỉ đƣợc thực vật hấp thu 1 phần rất nhỏ. Chiếm
46% tổng năng lƣợng bức xạ mặt trời.
-

Các tia khác chiếm 1%.

Thực vật hấp thu mạnh ánh sáng có bƣớc sóng λ = 0,4 – 0,76 μm, nghĩa

là trùng với vùng ánh sáng nhìn thấy. Vì thế, vùng ánh sáng này đƣợc gọi là
vùng có bức xạ hoạt tính quang hợp (sinh lý), ký hiệu PAR2.
Bức xạ mặt trời chiếu lên 1 điểm bất kỳ trên mặt đất đƣợc tính theo
cơng thức :
Q=E+D
Trong đó:
+ Q là tổng xạ (tổng lƣợng bức xạ mặt trời đạt đến mặt đất,
cal/cm2/phút)
+ E là bức xạ trực tiếp hay cƣờng độ bức xạ (năng lƣợng bức xạ mặt
trời trực tiếp dồn với 1cm2 bề mặt đệm (đất, rừng,...) vng góc với tia chiếu
trong 1 phút.
+ D là tán xạ của bầu trời (năng lƣợng bức xạ tán xạ từ bầu trời dồn lên
1 cm2 bề mặt đệm trong 1 phút, trung bình là 0,25 cal/cm2/phút.
Một phần bức xạ mặt trời bị 1 số chất nhƣ oxy, ozon, cacbonic, hơi
nƣớc, bụi,... hấp thu có chọn lọc.
Một phần bị các phần tử khơng khí, bụi và mây làm cho khuếch tán.
Một phần bị các đám mây và các phân tử khí phản xạ lại khí quyển.
[10]
1.3.4. Oxy hóa bằng Ozon/ánh sáng mặt trời
Gần đây kỹ thuật ơ xy hóa nâng cao (AOPs) đang đƣợc áp dụng nhƣ
một giải pháp hiệu quả cho việc xử lý chất hữu cơ khó phân hủy sinh học
trong nƣớc thải. Sự kết hợp giữa tia tử ngoại và O3 (hệ O3/ASMT) là một
trong những kỹ thuật AOPs. Ozon hấp thụ các tia trong ASMT và phân ly rất
nhanh trong nƣớc. Trong hệ ơxy hóa này, khi xử lý nƣớc thải sẽ xảy ra q
trình ơxy hóa trực tiếp của các tia ASMT, O3 tới và ơxy hóa gián tiếp của việc
15