Tài liệu Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in

Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in MỞ ĐẦU Trang 1 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Nước thải mực in sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người, tác động trực tiếp đến các loài thủy sinh bởi các kim loại nặng và dung môi hữu cơ. Các chất này sẽ xâm nhập vào nguồn nước ngầm và môi trường đất nếu không được xử lý triệt để trước khi được thải vào nguồn tiếp nhận. Từ đó, các chất độc thấm trong đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến thực vật được trồng trên đất và con người ăn phải các thực vật này sẽ bị tích lũy độc chất vào trong cơ thể và gây bệnh. Chính vì những ảnh hưởng nghiêm trọng trên mà nước thải mực in cần được xử lý triệt để trước khi được xả vào nguồn tiếp nhận. Mặt khác, nước thải mực in khó xử lý bằng phương pháp sinh học. Do đó, phương pháp xử lý hóa lý bằng keo tụ tạo bông dựa trên các loại hóa chất keo tụ sẽ được lựa chọn để giải quyết bài toán này. Nếu thực hiện phương pháp xử lý hóa lý bằng keo tụ tạo bông đạt hiệu quả cao thì sẽ dừng lại việc thí nghiệm. Ngược lại, sẽ tiến hành xử lý theo phương pháp oxy hóa bằng hệ Fenton. 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  Xác định các thông số vận hành, quá trình keo tụ tạo bông cho các loại phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan.  Chọn lựa loại hóa chất keo tụ trong năm loại trên phù hợp để xử lý nước thải mực in đạt hiệu quả cao nhất.  Tính toán chi phí vận hành cho các loại hóa chất keo tụ (phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan). 3. PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU  Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu trên quy mô phòng thí nghiệm.  Đối tượng nghiên cứu: loại nước thải được xử lý là nước thải mực in tại Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu. Trang 2 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in 4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Xác định pH tối ưu của phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC và Chitosan.  Xác định lượng hóa chất keo tụ tối ưu của năm loại: phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan.  So sánh ý nghĩa kinh tế, ý nghĩa kỹ thuật và ý nghĩa môi trường của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan.  So sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt (III), PAC, FAC và Chitosan.  Lựa chọn loại hóa chất keo tụ tốt nhất để xử lý với nước thải mực in của công ty Nanu. 5. Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 5.1. Ý NGHĨA KHOA HỌC  Xác định được các thông số phù hợp để chọn lựa loại hóa chất keo tụ để xử lý nước thải mực in đạt hiệu quả tốt nhất.  Xác định được quy trình công nghệ xử lý nước thải mực in hiệu quả. 5.2. Ý NGHĨA THỰC TIỄN  Giúp giải quyết vấn đề xử lý nước thải mực in đối với môi trường.  Giải quyết được các bài toán về tính kỹ thuật, tính kinh tế và tính môi trường trong phương pháp keo tụ tạo bông để xử lý nước thải mực in. Trang 3 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Trang 4 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN IN NANU  Tên doanh nghiê êp: Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu.  Địa chỉ trụ sở chính: Số 2/7, ấp 3, xã Xuân Thới Sơn, huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh.  Địa điểm kinh doanh: Số 2/7, ấp 3, xã Xuân Thới Sơn, huyện Hóc Môn, Thành phố Hồ Chí Minh.  Điê ên thoại: 08. 62595929.  Ngành nghề kinh doanh: in ấn.  Giấy chứng nhâ nê đăng ký kinh doanh số: 4102064633 do Sở Kế Hoạch & Đầu Tư Thành phố Hồ Chí Minh cấp. 1.2. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ IN TẠI CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN IN NANU Bán Thành Phẩm (áo, quần, mũ nón…) Làm phim Mực in, dung môi hữu cơ Làm khuôn in và pha mực Dán bán thành phẩm lên khuôn in In Trang 5 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Sấy khô Ép (tạo hình) Kiểm phẩm Tẩy rửa khuôn in Nước thải mực in Lò hấp khuôn Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ in của Công Ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu Chú thích đường mũi tên: : Hóa chất. : Nước thải. 1.3. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Nguyên liệu đầu vào là mực, màu, dung môi. Sau khi có mẫu duyệt, pha mực cho đúng màu của mẫu để tiến hành sản xuất đại trà. Dán bán thành phẩm lên bàn in, thực hiện từng công đoạn in để hoàn thành sản phẩm. Sấy khô tại bàn in rồi chuyển lên máy sấy băng chuyển để ổn định mặt in. Sản phẩm sẽ được ép để hình in được đẹp hơn. Cuối cùng tổ kiểm phẩm sẽ kiểm tra chất lượng trước khi xuất trả bán thành phẩm cho khách hàng. Kiểm tra bán thành phẩm: sau khi nhận bán thành phẩm từ khách hàng, tiến hành kiểm tra số lượng, chất lượng cũng như thông số kỹ thuật. Làm phim và khuôn: bộ phận thiết kế và kỹ thuật phối hợp làm phim và khuôn in cho sản xuất hàng loạt. Dán bán thành phẩm: công nhân cho một lớp keo mỏng lên bàn in, sấy qua một lần và dán bán thành phẩn lên bàn in theo đúng khuôn rập sẵn có trên bàn in. Trang 6 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Sấy khô: cho máy sấy bàn sấy qua bán thành phẩm một lần sau đó chuyển qua máy sấy băng tải để ổn định mặt hình in cũng như đảm bảo độ chín của mực in. Ép tạo hình: công đoạn này sẽ làm cho sản phẩm đẹp hơn, rõ nét hơn ở hình in và cố định hình in trên sản phẩm. Kiểm phẩm: tổ kiểm tra thực hiện việc kiểm tra chất lượng sản phẩm sau in và đóng gói sản phẩm đạt trước khi xuất trả khách hàng. Rửa khuôn in: khuôn in được tẩy rửa để chuẩn bị sản xuất mẫu mới hoặc lưu kho để tái sử dụng. Toàn bộ nước thải rửa khuôn in được đưa về hệ thống xử lý nước thải của công ty. 1.4. NGUỒN PHÁT SINH, ĐẶC TÍNH CỦA NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH IN TẠI CÔNG TY TRÁCH NHIỆM HỮU HẠN IN NANU 1.4.1. Nguồn phát sinh nước thải  Nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt phát sinh từ quá trình sinh hoạt của nhân viên, công nhân trong xưởng in. Loại nước thải này bị ô nhiễm bởi các chất lơ lửng (SS), các chất hữu cơ (BOD), các chất dinh dưỡng (N, P) và vi khuẩn gây bệnh như: Coliform, E.coli… Các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt chủ yếu: Carbonhydrate, Protein, Lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy. Khi phân hủy thì vi sinh vật cần lấy oxy hòa tan trong nước để chuyển hóa các chất hữu cơ nói trên thành CO 2, N2, H2O, CH4… Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn có một lượng chất rắn lơ lửng có khả năng gây hiện tượng bồi lắng cho các nguồn tiếp nhận nó khiến chất lượng nước tại những nguồn này xấu đi. Các chất dinh dưỡng như N, P có nhiều trong nước thải sinh hoạt chính là các yếu tố gây nên hiện tượng phú dưỡng hóa. Vì vậy, cơ sở xây dựng bể tự hoại nhằm xử lý lượng nước thải này trước khi xả vào nguồn tiếp nhận. Nguồn tiếp nhận nước thải là hệ thống cống thoát nước thải chung. Trang 7 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in  Nước thải sản xuất Nước thải sản xuất là nước thải từ công đoạn rửa khuôn in. Loại nước thải này ô nhiễm các thông số sau: pH, SS, độ màu, độ đục, BOD5, COD. Tổng lưu lượng nước thải sản xuất được ước tính khoảng 20 m 3/ngày. Toàn bộ lượng nước thải này được thu gom vào hệ thống xử lý nước thải sản xuất của xưởng để xử lý trước khi xả vào cống góp chung thoát nước thải khu vực.  Nước mưa chảy tràn Bản thân nước mưa ít làm ô nhiễm môi trường. Khi chưa xây dựng, nước mưa sẽ tiêu thoát bằng nhiều nhánh nhỏ chảy ra hệ thống thoát nước hoặc phần lớn thấm trực tiếp xuống đất. Ngoài ra, nước mưa chảy tràn trên mặt đất tại khu vực cuốn theo các chất cặn bã và đất cát xuống hệ thống thoát nước, nếu không có biện pháp tiêu thoát tốt, sẽ gây nên tình trạng ứ đọng nước mưa, gây tắc nghẽn hệ thống tiêu thoát nước, tạo ảnh hưởng xấu đến môi trường. 1.4.2. Nguồn gây ô nhiễm không khí  Nguồn phát sinh khí thải Trong quá trình hoạt động của xưởng, nguồn phát sinh khí thải do các máy móc thiết bị là không có. Mà khí thải được phát sinh chủ yếu trong các quá trình sau đây: Ô nhiễm không khí do phương tiện vận chuyển giấy nguyên liệu, bán thành phẩm đến và đi trước xưởng. Chủ yếu là các loại xe ô tô, xe tải nhẹ và các loại xe gắn máy. Nhiên liệu sử dụng của các loại phương tiện trên chủ yếu là xăng, dầu diesel. Các nhiên liệu này khi đốt cháy sẽ sinh ra khói thải chứa các chất ô nhiễm không khí. Các thành phần ô nhiễm trong khói thải trên chủ yếu là SO x, NOx, COx, Cacbuahydro, Aldehyde và bụi. Nguồn gây ô nhiễm do giao thông vận tải không tập trung và không thường xuyên nên khó quản lý. Ô nhiễm không khí do bụi phát sinh trong quá trình khuân vác nguyên liệu và bán thành phẩm trong quá in và vận chuyển bán thành phẩm lên xe. Tuy nhiên lượng bụi phát sinh trong các công đoạn này là không đáng kể và tải lượng rất nhỏ. Trang 8 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Ô nhiễm không khí do mùi, hơi dung môi: hơi dung môi là chất ô nhiễm đáng chú ý trong quá trình in ấn. Các dung môi hữu cơ có thể tan trong mỡ cũng như có thể tan tốt trong nước, đồng thời chúng có thể chuyển hóa sinh học trong cơ thể người. Nhưng dung môi tan trong mỡ, khi đi vào cơ thể người thì chúng tích tụ trong các mô mỡ bao gồm cả hệ thần kinh. Những dung môi tan trong nước khi tiếp xúc với da, các dung môi này hòa tan vào tuyến mồ hôi và đi vào cơ thể, rồi sau đó chúng có thể phân bố khắp nơi trên cơ thể. Tất cả các dung môi trên đều có một đặc tính chung là hấp thụ nhanh trong phổi. Có nhiều loại dung môi hữu cơ gây ngộ độc cho người và động vật như: Benzene, Toluene, Xylene…(Độc học môi trường cơ bản, Lê Huy Bá – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh năm 2006). Trong quá trình hoạt động in ấn của cơ sở, ô nhiễm do mùi và hơi dung môi phát sinh trong quá trình mực in được hòa trộn cùng với một số dung môi trong máy in. Do đó công nhân điều khiển máy in cần phải có phương tiện bảo hộ lao động đầy đủ khi thao tác với máy để tránh xảy ra các hiện tượng nhiễm độc do hơi dung môi. Tuy lượng hơi dung môi và mùi phát sinh là chưa đến ngưỡng gây ngộ độc nhưng để hạn chế đến mức thấp nhất gây hại cho công nhân và bảo vệ môi trường cơ sở đã thiết kế bố trí các quạt thông gió nhà xưởng.  Nguồn phát sinh tiếng ồn và độ rung Tiếng ồn và độ rung được phát sinh trong quá trình vận hành máy móc. Ngoài ra tiếng ồn và độ rung còn phát sinh trong quá trình vận chuyển nguyên liệu và bán thành phẩm đi và đến trước xưởng. Tiếng ồn và rung đô nê g cũng là yếu tố có tác đô nê g lớn đến sức khỏe con người. Tác hại của tiếng ồn là gây nên những tổn thương cho các bô ê phâ ên trên cơ thể. Trước hết là cơ quan thính giác chịu tác đô êng trực tiếp của tiếng ồn làm giảm đô ê nhạy của tai, thính lực giảm sút gây nên bê nê h nghề nghiê êp. Ngoài ra, tiếng ồn gây ra các chứng đau đầu, ù tai, chóng mă tê , buồn nôn, rối loạn thần kinh, rối loạn tim mạch, các bê nê h về hê ê thống tiêu hóa. Cơ sở đã áp dụng mô êt số biê nê pháp hạn chế các ảnh hưởng tiêu cực của tiếng ồn đến sức khỏe người lao đô nê g. Trang 9 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Công nhân thường xuyên tiếp xúc với môi trường này nên về lâu dài có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, năng suất lao động của công nhân. Do đó, trong thời gian đến cơ sở sản xuất sẽ có hướng đầu tư máy móc thiết bị mới để hạn chế được tiếng ồn và độ rung tạo điều kiện thuận lợi cho công nhân làm việc và không gây ảnh hưởng đến khu vực dân cư xung quanh. Tuy nhiên nguồn phát sinh tiếng ồn trong nhà xưởng và khu vực trước xưởng là rất thấp không vượt quá tiêu chuẩn cho phép theo tiêu chuẩn vê ê sinh công nghiê pê được ban hành kèm theo quyết định số 3733/2002 QĐ-BYT ngày 10/10/2002 của Bô ê Y tế (≤ 85 dBA). 1.4.3. Nguồn phát sinh chất thải rắn và chất thải nguy hại  Ô nhiễm do chất thải rắn sản xuất Chất thải rắn trong quá trình sản xuất bao gồm: giẻ lau mực và dung môi, bao bì (bình chứa) dung môi, mực in. Lượng chất thải rắn sản xuất phát sinh không nhiều, ước tính khoảng 1 kg/ngày.  Ô nhiễm do chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh chử yếu từ các hoạt đô nê g của công nhân viên trong cơ sở, bao gồm: các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học như thức ăn thừa, vỏ trái cây, thực phẩm rau quả bỏ đi, đồ hô pê . Ngoài ra còn có bao bì, giấy, túi nilon… Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ dễ phân hủy. Do đó nếu lượng chất thải này không được quản lý tốt cũng gây những ảnh hưởng nhất định đến môi trường trong khu vực sản xuất và khu vực xung quanh xưởng.  Ô nhiễm do chất thải rắn nguy hại Các loại chất thải phát sinh từ quá trình hoạt động của xưởng in bao gồm: các lon mực in sau sử dụng, các giẻ lau chùi máy móc thiết bị dính hóa chất, thùng chứa các dung dịch hòa trộn mực in, bóng đèn huỳnh quang hỏng…lượng chất thải này phát sinh trong một tháng ước tính khoảng 1 kg/ngày. Các loại chất thải này cần có biện pháp quản lý, thu gom hợp lý để đảm bảo không thải ra môi trường trái phép. 1.4.4. Đặc tính nước thải mực in của công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu Trang 10 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Nước thải được thải ra chủ yếu từ công đoạn rửa khuôn in. Loại nước thải này có chứa các thành phần ô nhiễm về các chỉ tiêu như: pH, SS, độ màu, độ đục, BOD5, COD đều cao hơn chuẩn cho phép theo QCVN 24:2009/BTNMT (cột B). Tổng lưu lượng nước thải sản xuất được ước tính khoảng 20 m 3/ngày. Toàn bộ lượng nước thải này được thu gom vào hệ thống xử lý nước thải sản xuất của xưởng để xử lý trước khi xả vào cống góp chung thoát nước thải khu vực. Nước thải mực in phát sinh từ quá trình rửa khuôn in có chứa các thành phần sau: Formaldehyde, Poly vinyl chloride (PVC), kim loại nặng (Pb, Cr6+, Hg, Ni, Cd), Alkyl phenol ethoxylate (APEO), Organotin. Ngoài ra, công đoạn pha mực in có sử dụng các loại màu, mực, keo và thành phần chất kết dính, dung môi hữu cơ điển hình như Xylene đều là chất thải nguy hại.  Tính chất vật lý Gồm các chỉ số ô nhiễm có trong nước thải mực in từ quá trình rửa khuôn in như các chất rắn, màu, độ đục, mùi đều rất cao (mẫu nước thải mực in này đã được phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường với các chỉ số trên và kết quả phân tích tại Viện là đều vượt mức cho phép QCVN 24:2009/BTNMT (cột B). S T Thông số Đơn vị Phương pháp thử 7 QCVN nghiệm 24:2009 / QT.10.12.051 T 1 2 3 4 5 6 Kết quả thử pH Màu SS Độ đục BOD5 COD Tổng Pt – Co mg/l NTU mgO2/l mgO2/l TCVN 6492:1999 SM 2120 C TCVN 4560:1988 TCVN 6184:1996 Áp kế ASTM D 1252-88 MPN / (*) TCVN 6187-2:1996 Trang 11 BTNMT 5.7 290 183 206 680 1480 Cột B 5.5 – 9 70 100 50 100 230000 5000 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Coliform 100 ml (*) (*): Phương pháp được VILAS công nhận. Bảng 1.1. Bảng kết quả thử nghiệm mẫu nước thải mực in của Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu đầu vào (Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới Và Bảo Vệ Môi Trường Thành phố Hồ Chí Minh ngày 17/12/2010)  Tính chất hóa học Nước thải từ quá trình in tại Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn In Nanu có chứa các thành phần sau: Formaldehyde, Poly vinyl chloride (PVC), kim loại nặng (Pb, Cr6+, Hg, Ni, Cd), Alkyl phenol ethoxylate (APEO), Organotin. Ngoài ra, còn có thành phần chất kết dính, dung môi hữu cơ như Xylene… đều là chất thải nguy hại.  Tính chất sinh học Chỉ số tổng coliform được phân tích tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới và Bảo Vệ Môi Trường với kết quả phân tích là 230000 MPN/100 ml vượt mức cho phép của chỉ số tổng Coliform theo QCVN 24:2009/BTNMT (cột B). 1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG Nước thải sản xuất: Nhâ ên biết được sự tác đô nê g của nước thải từ công đoạn rửa khuôn in đến môi trường. Nên chúng tôi đã đề ra phương thức giải quyết để giảm thiểu sự ô nhiễm, tác đô nê g đến nguồn tiếp nhâ nê nước thải và môi trường xung quanh. Nếu lượng nước thải này không được xử lý tốt thì khi xả vào nguồn tiếp nhâ nê sẽ ảnh hưởng đến môi trường tại khu vực như: tạo mùi hôi, thấm xuống đất ảnh hưởng đến nước ngầm, đưa vào đất mô êt số thành phần hoá chất, dung môi đô êc hại cho đất. Hay khi dầu mỡ rửa trôi sẽ làm giảm khả năng hấp thụ của oxy trong môi trường nước, làm suy giảm và cản trở sự trao đổi chất, thậm chí có thể hủy diệt các cá thể sống dưới nước nếu nồng độ ô nhiễm lớn. Trang 12 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Việc xuất hiện của các kim loại nặng như: Pb, Cr6+, Hg, Ni, Cd sẽ ảnh hưởng tới môi trường đất từ đó ảnh hưởng đến các loài thực vật. Con người ăn phải các thực vật này sẽ bị tích lũy sinh học vào trong cơ thể. Đối với chì (Pb): gây ô nhiễm đất, có thể gây ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật trong đất và do đó làm giảm năng suất sinh học của đất. Chì được hấp thụ bởi thực vật và từ đó làm ô nhiễm dây chuyền thực phẩm và gây hại cho sức khỏe con người. Độc chất chì làm viêm thận, thấp khớp, tích lũy dần dần trong xương. Đối với Crôm VI (Cr6+): ảnh hưởng tới môi trường đất, gây độc cho cây trồng và ảnh hưởng đến sức khỏe con người vì có độc tính cao. Đối với thủy ngân (Hg): ô nhiễm môi trường đất, tích lũy trong đất và dẫn đến sự methyl hóa của Hg trong đất. Đối với dung môi hữu cơ (như Xylene chẳng hạn): khi cơ thể bị nhiễm xylene thì xylene sẽ chuyển hóa thành methylhippuric acid và dấu hiệu này tìm thấy trong nước tiểu, khi hít phải hơi xylene thì từ 60 – 65 % được giữ lại ở trong phổi, gây tổn thương cho phổi. Khi tiếp xúc với xylene thì nó được hấp thụ qua da và đào thải qua nước tiểu. 1.6. MỘT VÀI NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN NƯỚC THẢI MỰC IN Bất kỳ một phương pháp in nào từ in lưới, in typo, in flexo, in ống đồng hay in offset đều có chất độc hại thải ra môi trường. Tuy nhiên nếu đánh giá theo quy trình công nghệ sản xuất in (trước in chế bản, in và gia công sau in) thì việc gây ô nhiễm chính là do các chất thải độc hại tập trung ở công đoạn chế bản và công đoạn in. Xét về tổng thể, ô nhiễm môi trường do công nghiệp sản xuất in có nhiều dạng: ô nhiễm do tiếng ồn, ô nhiễm không khí do các dung môi của mực in, hồ dán, xăng dầu mỡ, ô nhiễm do các chất thải rắn như bản in, giấy in cũng rất lớn. Tuy nhiên nguồn gây ô nhiễm chủ yếu lại là nước thải của công nghiệp in ở nước ta là rất lớn nhưng lại chưa được các cơ sở sản xuất in quan tâm giải quyết và cũng ít các công trình khoa học nghiên cứu trong lĩnh vực này do quy mô nhỏ lẻ và phân tán của các xí nghiệp in. Trang 13 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Sau đây là một vài nghiên cứu trong nước liên quan đến nước thải mực in như:  Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu sản xuất mực in gốc nước dùng cho công nghiệp in vỏ bao ximăng tại Việt Nam năm 2006-2007. Chủ nhiệm đề tài này là Phó giáo sư Trần Văn Thắng - Bộ môn Công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.  Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu xử lý nước thải ngành in bằng phương pháp keo tụ kết hợp với phương pháp oxy hóa khử năm 2007-2008. Chủ nhiệm đề tài này là Thạc sĩ Bùi Thị Tuyết Loan - Bộ môn Công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.  Đề tài cấp bộ: Nghiên cứu sản xuất mực in phun gốc nước sử dụng chất màu pigment năm 2008-2009. Chủ nhiệm đề tài này là Tiến sĩ Hoàng Thị Kiều Nguyên - Bộ môn công nghệ in - Viện Kỹ thuật hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Trang 14 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trang 15 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Xử lý nước thải mực in bằng phương pháp hóa lý được thực hiện theo hai cách: keo tụ tạo bông và oxy hóa bằng hệ Fenton. Xác định và lựa chọn phương pháp hóa lý theo cách keo tụ tạo bông để xử lý nước thải mực in vì:  Phương pháp thực hiện đơn giản.  Chi phí thấp.  Thực hiện phương pháp này nếu đạt hiệu quả cao thì dừng lại. Ngược lại, sẽ thực hiện theo cách oxy hóa bằng hệ Fenton. 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1.1. Nguyên lý của quá trình keo tụ tạo bông 2.1.1.1. Hạt keo liên kết Tuỳ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ, thông thường các hạt cặn trong nước đều có thể mang điện tích âm hoặc dương. Khi thế cân bằng điện động của nước bị phá vỡ, các thành phần mang điện tích sẽ kết dính với nhau nhờ lực liên kết phân tử và lực điện từ, tạo thành một tổ hợp các phân tử, nguyên tử hoặc các ion khác nhau, các tổ hợp tạo thành được gọi là hạt keo. Tuỳ thuộc vào thành phần cấu tạo, các hạt keo sẽ có những tính chất khác nhau. Người ta có thể chia các hạt keo thành hai loại: Keo kỵ nước và keo háo nước. Trong kỹ thuật xử lý nước bằng keo tụ, keo kỵ nước đóng vai trò chủ đạo. Ngoài ra, người còn phân loại theo các dạng sau: Trang 16 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in  Keo phân tử là những phân tử lớn (polyme) tạo thành hạt keo.  Keo phân tán gồm nhiều phân tử phân tán tạo thành hạt keo.  Keo liên kết gồm nhiều phân tử khác nhau liên kết với nhau tạo thành hạt keo.  Keo kỵ nước không tan, phân chia thành các hạt nhỏ, không ngậm dầu, nước.  Keo ngậm nước có khả năng hấp phụ các phân tử nước. Keo kỵ nước hình thành sau quá trình thủy phân các chất xúc tác như phèn nhôm, phèn sắt. Ban đầu các phân tử mới hình thành liên kết lại với nhau thành các khối đồng nhất. Nhờ có diện tích bề mặt lớn, các khối này có khả năng hấp thụ chọn lọc một loại ion nào đó, hoặc có trong thành phần các ion của khối hoặc gần giống một trong các ion trong khối về tính chất và kích thước, tạo thành lớp vỏ bọc ion. Lớp vỏ ion này cùng với khối phân tử bên trong tạo thành hạt keo. Bề mặt nhân keo mang điện tích của lớp ion gắn chặt trên đó, có khả năng hút một số ion tự do mang điện tích trái dấu để bù lại một phần điện tích. Như vậy, quanh khối liên kết phân tử ban đầu có hai lớp ion mang điện tích trái dấu bao bọc, gọi là lớp điện tích kép của hạt keo. Lớp ion ngoài cùng do lực liên kết yếu nên thường không có đủ điện tích trung hoà với lớp điện tích bên trong và do vậy hạt keo luôn mang một điện tích nhất định. Để cân bằng điện tích trong môi trường, hạt keo lại thu hút quanh mình một số ion trái dấu ở trạng thái khuếch tán. Nếu hạt keo ở trong trạng thái tĩnh thì điện tích của hạt được bù bởi lớp ion khuếch tán. Do chuyển động Brown, lớp ion khuếch tán không di chuyển đồng thời với hạt keo, bởi vì lực liên kết không bền vững. Do đó, hạt keo trong nước luôn là hạt keo mang điện tích. Theo lý thuyết về lớp điện tích kép, nếu muốn hạt keo keo tụ thì thế điện động Zeta cần phải giảm thấp dưới giá trị giới hạn. Do vậy, quá trình keo tụ được xem như bước đầu tiên trong việc kết hợp các hạt riêng rẽ nhờ việc giảm thế điện động Zeta. Qúa trình tạo bông keo xảy ra nhờ khuấy trộn và hình thành việc kết hợp các bông keo nhỏ. Trang 17 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Trong pha phân tán keo, điện tích bề mặt của các hạt keo có ảnh hưởng rất lớn đến các ion bao quanh. Các ion trái dấu bị thu hút về bề mặt và các đồng ion bị đẩy ra khỏi bề mặt. Kết hợp hỗn hợp các xu hướng chuyển động nhiệt và hút hoặc đẩy ion lẫn nhau sẽ tạo ra một lớp trong của bề mặt tích điện của hạt keo và một lớp ngoài có số đương lượng các ion trái dấu phân bố trong pha khuếch tán tạo ra lớp bề mặt điện tích kép. Theo Stern, tác giả phân chia lớp điện tích kép thành hai lớp: lớp điện tích kép Stern với các ion trái dấu hút nhau rất mạnh trên bề mặt hạt keo và lớp khuếch tán, có bề dày phụ thuộc vào cường độ ion cùa dung dịch. Điện thế trên bề mặt giữa lớp ngoài của lớp Stern và lớp trong của lớp khuếch tán được gọi là thế điện động Zeta. Các lực hút và lực đẩy tĩnh điện được xem như là các lực phân tán tồn tại giữa các hạt keo. Độ lớn của các lực này thay đổi tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa các hạt và chúng độc lập với cường độ ion của nước. Khả năng ổn định của hạt keo là kết quả tổng hợp giữa lực hút và lực đẩy. Nếu lực tổng hợp là lực hút thì xảy ra quá trình keo tụ. Khi thuỷ phân ion kim loại như Fe3+ hoặc Al3+ bổ sung nhờ nước, quá trình thuỷ phân xảy ra tức thời và hình thành các phức Hydroxyl. Nồng độ các phức Hydroxyl phụ thuộc vào nồng độ các ion kim loại và giá trị pH. Các phức Hydroxyl có mang điện tích và thời gian tồn tại của chúng rất ngắn. Các ion dương bị hấp phụ trên bề mặt các hạt keo và điện tích bề mặt bị trung hoà do giảm thế điện động Zeta. Số các ion trái dấu đòi hỏi để trung hoà điện tích bề mặt khá nhỏ so với số các ion yêu cầu để nén lớp điện tích các nồng độ các ion trái dấu cấn bổ sung tỉ lệ thuận với nồng độ các hạt keo trong nước và bổ sung dư lượng các ion trái dấu sẽ tạo ra sự tái ổn định của hệ keo do chuyển đổi nghịch chiều điện tích bề mặt. Khi năng lượng động học của các hạt keo không đủ để tạo ra sự chuyển động, huyền phù sẽ trở nên bền vững và bằng biện pháp khuấy trộn hoặc bổ sung các polyme có khả năng keo tụ, người ta có thể phá vỡ trạng thái cân bằng của hệ làm cho các hạt keo xích lại gần nhau hơn tăng lực hút giảm lực đẩy và do vậy làm cho quá trình keo tụ đạt hiệu quả hơn. Trang 18 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in Khi sử dụng biện pháp giảm thế điện động Zeta, người ta nhận thấy rằng điện thế Zeta của hạt keo kỵ nước dao động trong giới hạn 0.05 đến 0.1V. Để lực hút phân tử thắng được lực đẩy tĩnh điện thi điện thế Zeta phải nhỏ hơn 0.03V và quá trình keo tụ càng đạt hiệu quả khi điện thế Zeta tiến tới 0. Trạng thái hạt keo khi điện thế Zeta bằng 0 được gọi là trạng thái đẳng điện và trị số pH của hệ ở trạng thái đẳng điện được gọi là điểm đẳng điện. 2.1.1.2. Cơ chế của quá trình keo tụ tạo bông  Nén lớp điện tích, giảm thế điện động Zeta nhờ ion trái dấu. Hình 2.1. Mô tả năng lượng tương tác của hệ keo Điện tích bề mặt hạt keo  Qúa trình keo tụ do hấp phụ ion trái dấu trên bề mặt. Trang 19 Khóa luận tốt nghiệp Đề tài khóa luận: Khảo sát, so sánh khả năng keo tụ của phèn nhôm, phèn sắt, PAC, FAC và Chitosan để xử lý nước thải mực in + 0 100 % a. Lượng ion trái dấu cho vào b. Lượng ion trái dấu cho vào Độ đục còn lại 75 % 50 % 25 % 0% Hình 2.2. Mô tả hiệu quả của cơ chế hấp phụ trung hòa điện tích các ion trái dấu a. Sự phụ thuộc giữa điện tích bề mặt hạt keo và lượng ion trái dấu đưa vào. b. Hiệu quả về độ đục thu được theo lượng ion trái dấu đưa vào.  Hấp phụ - bắc cầu. Phản ứng 1: Hấp thụ ban đầu với lượng polyme tối ưu Polyme Hạt keo Phản ứng 2: Tạo bông keo Trang 20 Hạt bị phá vỡ cân bằng