Nhận viết luận văn đại học, thạc sĩ trọn gói, chất lượng, LH ZALO=>0909232620 Tham khảo dịch vụ, bảng giá tại: https://vietbaitotnghiep.com/dich-vu-viet-thue-luan-van Download luận văn thạc sĩ ngành khoa học môi trường với đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
T N N
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ DỪA ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG
NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
LUẬN VĂN T ẠC SĨ K O ỌC
Hà Nội –2016

2. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
T N N
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP PHỤ
TỪ XƠ DỪ ĐỂ XỬ LÝ AMONI TRONG
NƯỚC THẢI BỆNH VIỆN
Chuyên ngành: Khoa học môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN T ẠC SĨ K O ỌC
N : PGS.TS TR N VĂN TUYÊN
TS. PHẠM TH THÚY
Hà Nội –2016

3. i
LỜ C M ĐO N
Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện trong chương trình đào tạo của
trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội. Các số liệu và kết
quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố. Tôi hoàn toàn chịu
trách nhiệm về nội dung luận văn.
Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn
Bùi Thị Lan Anh

4. ii
LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
PGS.TS. Trịnh Văn Tuyên - Viện Công nghệ môi trường - Viện hàn lâm khoa học
và công nghệ Việt Nam; TS. Phạm Thị Thúy – Khoa môi trường – Trường đại học
khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội đã dành rất nhiều thời gian và tâm
huyết hướng dẫn em nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này.
Em xin cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công nghệ - Khoa môi trường – Trường
đại học Khoa học tự nhiên đã giúp đỡ, tạo điều kiện, tận tình dạy bảo và truyền đạt
những kiến thức quý báu cho em suốt quá trình học tập và giúp em hoàn thiện luận
văn này.
Em xin cảm ơn các anh chị trong Viện Công nghệ môi trường – Viện hàn lâm
khoa học và công nghệ Việt Nam đã tận tình dạy bảo, trang bị kiến thức giúp em
hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình bạn bè, người thân đã động viên tạo điều kiện
cho em hoàn thành tốt luận văn này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2016
Người thực hiện luận văn
Bùi Thị Lan Anh

5. iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................vi
DANH MỤC BẢNG................................................................................................ vii
DANH MỤC HÌNH................................................................................................ viii
MỞ ĐẦU.....................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................4
1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm amoni trong nước thải bệnh viện....................4
1.2 Giới thiệu về công nghệ xử lý nước thải bệnh viện E – Hà Nội.........................6
1.3 Một số phương pháp xử lý amoni trong nước thải ...........................................10
1.3.1 Phương pháp Clo hóa ................................................................................10
1.3.2 Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng ......................................................11
1.3.3 Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Brommua..........................................12
1.3.4 Phương pháp trao đổi ion ..........................................................................12
1.3.5 Phương pháp sinh học ..............................................................................13
1.3.6 Phương pháp hấp phụ................................................................................14
1.4 Công trình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở thế giới và Việt Nam...17
1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải trên thế giới ..............17
1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở Việt Nam...............18
1.5 Hiện trạng và một số biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam...............................19
1.5.1 Hiện trạng xơ dừa ở Việt Nam ..................................................................19
1.5.2 Biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam..........................................................21
1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới và Việt
Nam........................................................................................................................25
1.6.1 Tổng quan về phương pháp cacbon hóa....................................................25
1.6.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế giới .......................27

6. iv
1.6.3 Tình hình nghiên cứu cacbon hóa ở Việt Nam..........................................32
Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................36
2.1 Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................36
2.2 Dụng cụ thí nghiệm...........................................................................................36
2.3 Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................37
2.3.1 Phương pháp tài liệu..................................................................................37
2.3.2.Phương pháp thực nghiệm.........................................................................37
2.3.2.1 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa xơ dừa....................................37
2.3.2.2 Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ than cacbon hóa xơ dừa
dạng viên.........................................................................................................43
2.3.2.3 Thực nghiệm hấp phụ dạng tĩnh ........................................................43
2.3.2.4 Thực nghiệm hấp phụ dạng cột...........................................................46
2.3.3 Phương pháp phân tích ..............................................................................47
Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................50
3.1 Đánh giá quá trình thực nghiệm cacbon hóa ....................................................50
3.1.1 Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ của buồng cacbon hóa................................50
3.1.2 Khảo sát tỷ lệ hơi nước trong vật liệu thí nghiệm.....................................51
3.1.3 Khảo sát tỷ trọng đổ đống của vật liệu xơ dừa..........................................52
3.1.4 Khảo sát độ tro hóa của xơ dừa .................................................................52
3.1.5 Khảo sát hiệu suất thu hồi sản phẩm của vật liệu khi tiến hành cacbon hóa
...............................................................................................................................53
3.2 Khảo sát lựa chọn loại than tối ưu cho quá trình hấp phụ amoni trong nước thải
bệnh viện................................................................................................................55
3.3 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ qua quá trình hấp phụ
tĩnh .........................................................................................................................57
3.3.1 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của than cacbon hóa qua sự thay đổi của
các dải pH .............................................................................................................57
3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của dung lượng hấp phụ đến quá trình xử lý amoni
trong nước thải bệnh viện .....................................................................................59

7. v
3.3.3 Ảnh hưởng thời gian hấp phụ....................................................................62
3.3.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ rắn: lỏng...................................................................63
3.3.5 So sánh hiệu suất hấp phụ của than hoạt tính gáo dừa ở thị trường với than
cacbon hóa xơ dừa đã chế tạo...............................................................................64
3.4 Đánh giá hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ chế tạo từ quá trình
cacbon hóa theo cột................................................................................................65
3.4.1 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ là 100% than cacbon hóa từ
xơ dừa ...................................................................................................................66
3.4.2 Hiệu quả hấp phụ amoni của vật liệu hấp phụ dạng viên..........................67
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................70
PHỤ LỤC..................................................................................................................74

8. vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD Nhu cầu oxy hóa sinh học
BTNMT Bộ tài nguyên môi trường
COD Nhu cầu oxy hóa hóa học
NH4
+
Amoni
QCVN Quy chuẩn Việt Nam
TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam
TOC Tổng cacbon

9. vii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nước thải bệnh viện..................................4
Bảng 1.2 Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía Bắc..........................5
Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện E.........................9
Bảng 1.4 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp ……....30
Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau .................................33
Bảng 1.6 Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa.......................35
trên các vật liệu khác nhau........................................................................................35
Bảng 2.1 Danh mục các thiết bị cần thiết cho quá trình nghiên cứu ........................36
Bảng 2.2 Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu .....................................36
Bảng 2.3 Hóa chất lập đường chuẩn xác định N-NH4
+
theo phương pháp Nessler..49
Bảng 3.1 Tỉ trọng của xơ dừa....................................................................................52
Bảng 3.2 Độ tro hóa của xơ dừa ...............................................................................52
Bảng 3.3 Hiệu suất thu hồi sản phẩm từ xơ dừa ở T=3000
C, T= 400o
C, T= 500o
C.53
Bảng 3.4 Nồng độ NH4
+
sau khi điều chỉnh pH........................................................57
Bảng 3.5 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir .........60
Bảng 3.6 Các thông số xác định phương trình đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich........62

10. viii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện E..............................................................7
Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ .....................................................................18
Hình 1.3 Lò nung cacbon hoá đặt tại Viện Công nghệ môi trường và mẫu tre khô
trước cabon hoá và mẫu than ....................................................................................33
Hình 1.4 Ảnh SEM của than cacbon hoá các...........................................................34
thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy....................................................34
Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình Cacbon hóa..................................................39
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm........................................................40
Hình 2.3 Lò nung ......................................................................................................40
Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm pilot ................................................41
Hình 2.5 Mô hình và thiết bị Jartest của quá trình thí nghiệm hấp phụ....................42
Hình 2.6 Sơ đồ hệ nghiên cứu thực nghiệm liên tục.................................................47
Hình 2.7 Phương trình đồ thị đường chuẩn amoni ...................................................49
Hình 3.1 Biểu đồ biểu diễn nhiệt độ của lò cacbon hóa ...........................................50
Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ bay hơi nước của xơ dừa theo thời gian...................51
Hình 3.3 Đồ thị biến đổi hiệu suất thu hồi sản phẩm theo thời gian .......................53
ở các mức nhiệt độ khác nhau...................................................................................53
Hình 3.4 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 3000
C ...............................................54
Hình 3.5 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 4000
C ...............................................54
Hình 3.6 Xơ dừa sau khi nung ở nhiệt độ T = 5000
C ...............................................55
Hình 3.7 Đồ thị dung lượng hấp phụ amoni của các loại than cacbon hóa đã chế tạo
ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau.......................................................................56
Hình 3.8 Kích thước mao quản của than cacbon hóa xơ dừa ...................................57
ở T= 500o
C, t= 30 phút .............................................................................................57
Hình 3.9 Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý NH4
+
............................................58
Hình 3.10 Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ ban amoni đến hiệu suất xử lý................59
Hình 3.11Đường đẳng nhiệt Langmuir.....................................................................61

11. ix
Hình 3.12 Đường đẳng nhiệt Freundlich ..................................................................62
Hình 3.13 Đồ thị ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý amoni .....................63
Hình 3.14 Ảnh hưởng của khối lượng than đến hiệu suất xử lý NH4
+
.....................64
Hình 3.15 So sánh khả năng hấp phụ của than hoạt tính thị trường .........................65
và than cacbon chế tạo ..............................................................................................65
Hình 3.16 Khả năng hấp phụ của vật liệu hấp phụ ở mô hình dạng cột...................66
Hình 3.17 Khả năng hấp phụ của vật liệu dạng viên ................................................67

12. 1
MỞ ĐẦU
Nước thải bệnh viện là một trong những mối quan tâm, lo ngại sâu sắc của các
nhà quản lý môi trường vì chúng có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng và nguy hiểm
đến đời sống con người.
Hiện nay, nước thải từ một số bệnh viện, phòng khám đa khoa có chứa nhiều
thành phần ô nhiễm vượt tiêu chuẩn cho phép, gây ô nhiễm môi trường [4]. Trong
nước thải bệnh viện có một số thành phần giống như nước thải sinh hoạt, chứa
lượng lớn các chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ đặc trưng bằng chỉ tiêu BOD5, các chất
dinh dưỡng nito phốt pho, amoni (NH4
+
). Hàm lượng amoni sau khi xử lý sinh học
có nồng độ đặc thù từ 20-60 mg/l [16].Tuy nhiên ở một số bệnh viện hoặc phòng
khám đa khoa, cơ sở y tế do quá tải trong việc sử dụng khu vệ sinh nên hàm lượng
amoni trong nước sẽ rất cao vượt quá quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về quy chuẩn
nước thải bệnh viện (QCVN 28: 2010/BTNMT) [4]. Vì là yếu tố gây độc nên việc
xử lý amoni trong nước thải là đối tượng rất đáng quan tâm.
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đã và đang áp dụng nhiều biện pháp xử lý
amoni như: Clo hóa, màng lọc, làm thoáng, trao đổi ion, phương pháp sinh học. Các
phương pháp trên đều có ưu, nhược điểm và khả năng xử lý amoni khác nhau.
Một trong các phương pháp xử lý amoni là hấp phụ và thường được sử dụng ở
giai đoạn cuối cùng nhằm xử lý triệt để và đảm bảo tiêu chuẩn môi trường. Phương
pháp này có nhược điểm là chi phí cao, vật liệu hấp phụ phải tái sử dụng để giảm
chi phí.Vì vậy lựa chọn vật liệu hấp phụ có giá thành rẻ có sẵn trong tự nhiên là vô
cùng cần thiết. Trong đó có phương pháp cacbon hóa từ chất thải nông lâm nghiệp
như tre, gỗ, lõi ngô, xơ dừa [23] để xử lý ô nhiễm nước thải nhuộm [24], ứng dụng
trong mô hình bio-toilet [25] sẽ giảm chi phí đáng kể và không cần tiến hành giải
hấp.
Ở Việt Nam dừa được trồng khá phổ biến đi kèm theo đó là các phế phẩm từ
dừa được thải bỏ ra môi trường và gây ô nhiễm môi trường trong đó có xơ dừa.
Hiện nay xơ dừa được sử dụng để làm đồ thủ công mỹ nghệ, tấm lót, phân bón
trong nông nghiệp, các giá thể sinh học…Với đặc tính tối ưu của xơ dừa như vậy

13. 2
khi sử dụng để chế tạo thành than cacbon hóa làm vật liệu hấp phụ amoni thì giá trị
của nó còn tăng cao. Chất thải cacbon hóa sau khi hấp phụ amoni có thể dùng làm
phân bón cải tạo đất trồng.
Xuất phát từ thực tiễn trên tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo
vật liệu hấp phụ từ xơ ừ để xử lý m tr c thải bệnh việ ”.
 Mụ t êu đề tài:
Luận văn được thực hiện nhằm chế tạo ra vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng
phương pháp cacbon hóa. Sau đó sử dụng vật liệu hấp phụ đã chế tạo để xử lý
amoni trong nước thải bệnh viện đã qua xử lý sinh học.
 Nội dung nghiên cứu
Luận văn bao gồm các nội dung nghiên cứu chính sau:
1. Tổng quan về nước thải bệnh viện và các phương pháp xử lý amoni trong nước
thải, giới thiệu về phương pháp hấp phụ sử dụng than cacbon hóa.
2. Thực nghiệm chế tạo vật liệu hấp phụ từ xơ dừa bằng phương pháp cacbon hóa.
Tiến hành nghiên cứu chế tạo ở các nhiệt độ các khác nhau 300o
C, 400o
C, 500o
C và
các khoảng thời gian khác nhau từ 10 phút đến 60 phút, xác định các tính chất của
vật liệu, khảo sát dung lượng hấp phụ amoni, độ tro, chụp ảnh SEM, cấu trúc kích
thước mao quản.
3. Thực nghiệm hấp phụ để xử lý amoni trong nước thải bệnh viện sau khi đã qua hệ
thống xử lý sinh học bằng phương pháp hấp phụ và nghiên cứu ảnh hưởng của pH,
tỷ lệ Rắn: Lỏng, thời gian đến hiệu suất xử lý amoni trong nước thải và lựa chọn
loại than cacbon hóa cho quá trình xử lý.
- Tiến hành thực nghiệm trên quy mô dạng cột lọc liên tục với các dải lưu lượng
khác nhau từ 0,5 l/h đến 1,5 l/h để khảo sát khả năng hấp phụ amoni trong nước
thải của vật liệu.
 Ý ĩ và ý ĩ t ực tiễn.
- Nghiên cứu chế tạo than cacbon hóa từ phế liệu nông nghiệp (xơ dừa) tuy là
vật liệu không mới nhưng chưa được chú ý đến nhiều.

14. 3
- Sản phẩm than thành phẩm thu được có những đặc trưng như xốp, có cấu
trúc mao quản và chất lượng phù hợp để xử lý nước thải bệnh viện sau xử lý
sinh học hiếu khí.
- Về mặt kinh tế thì đây là phế liệu nông nghiệp sẵn có và tiềm năng ở Việt
Nam, là một dạng vật liệu hấp phụ đặc biệt và giá thành hợp lý, phù hợp với
điều kiện kinh tế ở Việt Nam
 Phạm vi củ đề tài:
Các thực nghiệm được tiến hành trong phòng thí nghiệm.

15. 4
C ơ 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẪN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Tổng quan về tình hình ô nhiễm m tr c thải bệnh viện
Nước thải bệnh viện là dung dịch thải từ các cơ sở khám, chữa bệnh. Nguồn tiếp
nhận nước thải là: nước mặt, vùng nước biển ven bờ, hệ thống thoát nước, nơi mà
nước thải y tế thải vào. Nước thải y tế chứa vô số loại vi trùng, virus và các mầm
bệnh sinh học khác trong máu, mủ, dịch, đờm, phân của người bệnh, các loại hóa
chất độc hại từ cơ thể, chế phẩm điều trị, chất phóng xạ [16]. Ngoài ra còn có các
chất bẩn khoáng, hữu cơ đặc thù như chế phẩm thuốc, chất khử trùng, các dung môi
hóa học, dư lượng thuốc kháng sinh, các đồng vị phóng xạ được sử dụng trong quá
trình chuẩn đoán và điều trị bệnh. Thành phần và nguồn gốc phát sinh nước thải
bệnh viện được thể hiện ở bảng 1.1:
Bảng 1.1 Thành phần và nguồn phát sinh nước thải bệnh viện
Nhóm Thành phần Nguồn phát sinh
Các chất ô nhiễm
hữu cơ, các chất
vô cơ
Cacbonhydrat, protein, chất béo,
nguồn gốc động vật và thực vật,
các hợp chất nito, photpho
Nước thải sinh hoạt của
bệnh nhân, người nhà
bệnh nhân, khách vãng
lai, cán bộ công nhân viên
trong bệnh viện
Các chất tẩy rửa Muối của các axit béo bậc cao Xưởng giặt của bệnh viện
Các loại hóa chất - Formaldehyde
- Các chất quang hóa học
- Các dung môi gồm các hợp
chất halogen như
Cloroform, các thuốc mê
sốc hơi như halothan, các
hợp chất khác như xylem,
axeton
- Các chất hóa học hỗn hợp
Sử dụng trong khoa giải
phẫu bệnh, triệt khuẩn,
ướp xác và dùng bảo quản
mẫu xét nghiệm ở một số
khoa.
Có trong dung dịch dùng
cố định và tráng phim
Sử dụng trong quá trình
điều trị và chuẩn đoán

16. 5
gồm các dịch làm sạch và
khử khuẩn
- Thuốc sử dụng cho bệnh
nhân
bệnh.
Các loại vi khuẩn
virut, kí sinh
trùng gây bệnh
Vi khuẩn Salmonalla, Shigella,
Vibrio, Cholorae, coliorm, tụ cầu,
liên cầu, Virus đường tiêu hóa,
virus bại liệt, nhiễm các loại ký
sinh trùng, amip và các loại nấm
Có trong máu, dịch đơm,
phân của người mang
bệnh
(Nguồn: Bộ y tế và DTM Dự án xây dựng 2007) [16]
Các hợp chất chứa nito có thể tồn tại dưới dạng hợp chất hữu cơ, nitrit, nitrat
và amoni. Amoni thực ra không quá độc với cơ thể con người. Nhưng khi ra môi
trường nếu hàm lượng amoni vẫn còn cao thì các vi sinh vật trong nước nhờ oxi
không khí chuyển amoni thành cách nitrit (NO2
-
), nitrat (NO3
-
), tích tụ trong nước
mặt. Các hợp chất chứa nito trong nước có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm cho
cơ thể người sử dụng nước.Hàm lượng một số chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải bệnh
viện các tỉnh phía Bắc được đưa ra ở bảng dưới đây cho thấy mức độ nguy hại của
nước thải bệnh viện:
Bảng 1.2 Chất lượng nước thải một số bệnh viện khu vực phía Bắc
STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị tính Hàm lượng trung bình
Tổng BV tuyến
tỉnh
BV tuyến
trung ương
1 pHc
mg/l ±7,16 ±7,02 ±6,81
2 CODc
mg/l ±148,79 ±134,81 ±142,42
3 SSa
mg/l 48,35 35,70 66,43
4 NH4
+
(tính theo N)c
mg/l ±22,44 ±27,99 ±29,44
5 NO3-
(tính theo P)c
mg/l ±0,15 ±0,32 ±0,53
6 PO4
3-
(tính theo P)c
mg/l ±6,57 ±6,7 ±8,37

17. 6
7 Dầu mỡ động thực
vậtc
Mg/l ±2,62 ±2084 ±2,35
8 Coliform/100mlb
- ±81x104
±93 x104
±75 x104
a.Số liệu năm 2011
b.Số liệu năm 2012-2013, nước thải sau xử lý
c.Số liệu năm 2010 -2013
(Nguồn: Viện Y học lao động và Vệ sinh môi trường, Kết quả quan trắc
môi trường bệnh viện 2010-2013) [5]
Theo Đào Ngọc Phong và các cộng sự 1998 [18] nghiên cứu về ô nhiễm môi
tường và khả năng lây truyền do nước thải bệnh viện gây ra ở Hà Nội cho thấy hiện
tượng tăng vượt trội ở các khu dân dư tiếp xúc với nước thải bệnh viện nhất là bệnh
đường tiêu hóa.
Với các đặc tính nguy hại của nước thải bệnh viện cần có những hệ thống
công nghệ xử lý để loại bỏ hết các thành phần chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn QCVN
28:2010/BTNMT [4].
1.2 Gi i thiệu về công nghệ xử lý c thải bệnh viện E – Hà Nội
Thiết bị xử lý nước thải CN-2000 được thiết kế chế tạo theo dạng tháp sinh
học. Thiết bị CN-2000 có công suất 120 - 150m3
/ngày đêm, được ứng dụng để xử lý
các nguồn nước thải có ô nhiễm hữu cơ và Nitơ. Các thông số nước thải đầu vào:
COD từ 250-300mg/l, BOD từ 100-250 mg/l, nồng độ các độc tố có hại cho các quá
trình xử lý bằng vi sinh đạt mức cho phép [6].
Nguyên lý hoạt động:

18. 7
Hình 1.1 Sơ đồ xử lý nước thải bệnh viện E [6]
Theo sơ đồ hình vẽ nước thải được thu gom từ các khoa, buồng bệnh, các bể
phốt trong bệnh viện đến bể hợp khối gồm các công đoạn ngăn thu nước thải có lắp
đặt song chắn rác để loại bỏ các thành phần rác, ngăn điều hòa, ngăn làm lắng sơ
bộ, bể hiếu khí và ngăn thu bùn.
Bể điều hòa làm nhiệm vụ điều hòa lưu lượng và nồng chất bẩn trong nước
thải, đồng thời tại đây nước thải được trộn các chế phẩm vi sinh nhằm tăng nhanh
quá trình phân hủy sơ bộ các chất hữu cơ, xử lý một phần COD, BOD. Tại đây nước
thải được khuấy trộn và làm thoáng sơ bộ nhờ hệ thống sục khí. Phần nước thải sau
khi đi qua hệ điều hòa được lắng sơ bộ và phần nước gạn trong bể nén bùn được
chảy sang bể hiếu khí gồm 2 ngăn, tại đây hàm lượng bùn hoạt tính được duy trì lơ
lửng để oxy hóa các chất bẩn, hợp chất hữu cơ thành những chất ổn định tạo thành
bông cặn dễ lắng. Tại bể này thực hiện quá trình khử BOD, COD và Nito. Môi
trường hiếu khí trong bể đạt được do sử dụng hệ thống sục khí nhằm duy trì hỗn
hợp lỏng trong thiết bị luôn ở chế độ khuấy trộn hoàn toàn [6].
Sau khi qua xử lý tại bể hiếu khí nước thải được bơm lên thiết bị hợp khối
dạng thám thiết bị xử lý có đệm vi sinh được chế tạo từ vật liệu nhựa có thông số độ
rỗng > 90%., bề mặt riêng 250-300 m2
/m3
[6]. Tại đây thực hiện quá trình xử lý vi
sinh:
Thu gom nước
thải
Song chắn rác Bể điều hòa Bể lắng
đợt 1
Bể khử trùng Bể lắng đợt 2 Bể hiếu khí
Ra cống thành
phố, ao hồ
Bể nén bùn

19. 8
- Trộn khí cưỡng bức có cường độ cao bằng việc dùng không khí thổi cưỡng
bức để hút và đẩy nước thải
- Lọc vi sinh dòng xuôi có lớp đệm vi sinh ngập nước
Thời gian lưu của nước thải trong thiết bị hợp khối là 2-2,5 giờ. Khi nước thải
tưới qua lớp vật liệu lọc bằng các phần tử rắn xốp, các vi khuẩn sẽ được hấp phụ,
sinh sống và phát triển trên bề mặt đó. Vi khuẩn dính bám vào vật rắn nhờ chất
galatin do chúng tiết ra và có thể di chuyển dễ dàng trong lớp chất nhày này. Đầu
tiên vi khuẩn phát triển tập trung ở một khu vực sau đó chúng phát triển lan dần và
phủ kín bề mặt vật liệu lọc. Các chất dinh dưỡng như muối khoáng, hợp chất hữu cơ
và oxy có trong nước thải khuếch tán qua màng sinh vật và có thể vào tận lớp
Xenlulose đã tích lũy phía trong cùng. Sau một thời gian, màng sinh vật được hình
thành và chia thành 2 lớp: Lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí, được oxy hóa khuếch tán
xâm nhập vào, lớp trong là lớp thiếu oxy. Thành phần sinh vật chủ yếu của màng vi
sinh vật là vi khuản, ngoài ra còn có các động vật nguyên sinh, nấm, xạ khuẩn. Sau
một thời gian hoạt động màng sinh vạt dày lên, các chất khí tích tụ phía trong tăng
lên và màng bị tách ra khỏi vật liệu lọc. Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước tăng lên.
Sự hình thành các lớp màng sinh vật mới lại tiếp diễn [6].
Sau đó nước thải cùng bùn hoạt hóa chuyển qua bể lắng đợt 2 (lắng lamen) để
tách khỏi bùn hoạt hóa và cặn hữu cơ khác. Tại bể lắng lamen có xếp đệm làm tăng
bề mặt tiếp xúc, tăng khả năng va chạm. Bể này có đường cấp hóa chất keo tụ nhằm
tạo bông keo tụ nâng cao hiệu suất lắng.
Phần nước trong được qua bộ phận khử trùng bằng dung dịch NaOCl hoặc
Ca(OCl)2 nồng độ 3-5 mg (tính theo lượng Clo hoạt tính)/m3
nước thải. Cuối cùng
nước thải được xả ra ngoài cống. Phần bùn, cặn lắng ở ngăn lắng và từng ngăn xử lý
sinh học được máy bơm hồi lưu một phần bùn hoạt hóa trở lại thiết bị sinh học để
đảm bảo được nồng độ xử lý còn phần bùn dư được bơm về máy nén bùn [6].
Nguyên lý hợp khối cho phép thực hiện kết hợp nhiều quá trình cơ bản xử lý
nước thải đã biết trong không gian thiết bị của mỗi mô-đun để tăng hiệu quả và
giảm chi phí vận hành xử lý nước thải. Thiết bị xử lý hợp khối cùng một lúc thực

20. 9
hiện đồng thời quá trình xử lý bùn hoạt tính và bể lọc nhỏ giọt. Việc kết hợp đa
dạng này sẽ tạo mật độ màng vi sinh tối đa mà không gây tắc các lớp đệm, đồng
thời thực hiện oxy hóa mạnh và triệt để các chất hữu cơ trong nước thải. Thiết bị
hợp khối còn áp dụng phương pháp lắng có lớp bản mỏng (lamen) cho phép tăng bề
mặt lắng và rút ngắn thời gian lưu.
Đi kèm với giải pháp công nghệ hợp khối này có các hóa chất phụ trợ gồm:
chất keo tụ PACN-95 và chế phẩm vi sinh DW-97-H giúp nâng cao hiệu suất xử lý,
tăng công suất thiết bị. Chế phẩm DW-97-H là tổ hợp của các vi sinh vật hữu hiệu
(nấm sợi, nấm men, xạ khuẩn và vi khuẩn), các enzym thủy phân ngoại bào (amilaz,
cellulaz, proteaz) các thành phần dinh dưỡng và một số hoạt chất sinh học sẽ làm
phân giải (thủy phân) các chất hữu cơ từ trong bể phốt của bệnh viện nhanh hơn
(tốc độ phân hủy tăng 7 - 9 lần và thủy phân nhanh các cao phân tử khó tan, khó
tiêu thành các phân tử dễ tan, dễ tiêu), giảm được sự quá tải của bể phốt, giảm kích
thước thiết bị, tiết kiệm chi phí chế tạo và chi phí vận hành, cũng như diện tích mặt
bằng cho hệ thống xử lý. Chất keo tụ PACN-95 khi hòa tan vào trong nước sẽ tạo
màng hạt keo, liên kết với cặn bẩn (bùn vô cơ hoặc bùn hoạt tính tại bể lắng) thành
các bông cặn lớn và tự lắng với tốc độ lắng cặn nhanh; nhờ đó, giảm được kích
thước thiết bị lắng (bể lắng) đáng kể mà vẫn đảm bảo tiêu chuẩn đầu ra của nước
thải [6].
Dưới đây là bảng số liệu kết quả phân tích thực hàm lượng một số chỉ tiêu ô
nhiễm trong nước thải bệnh viện E sau khi qua hệ thống xử lý sinh học:
Bảng 1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu ô nhiễm tại bệnh viện E
STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơ vị tính Nồ độ QCVN 28:2010/BTNMT
(mức B)
1 pH - 7-8 6,5-8,5
2 COD mg/l 85 100
3 SS mg/l 35 100
4 NH4
+
mg/l 20-25 10

21. 10
Qua bảng số liệu phân tích hàm lượng các chất ô nhiễm sau khi nước thải
được xử lý sinh học cho thấy pH, hàm lượng COD, SS, NO3
-
, NO2
-
đạt tiêu chuẩn
cho phép (QCVN 28:2010/BTNMT) [4] tuy nhiên hàm lượng amoni (NH4
+
) thì vẫn
cao vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
1.3 Một số p ơ p áp xử lý m tr c thải
Trong nước thải Amoni là thành phần khá phổ biến. Các dòng thải chứa Nito
có thể gây độc đối với môi trường nước, gây ra hiện tượng giảm nồng độ oxi trong
nước, hiện tượng phú dưỡng, ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ Clo. Vì vậy cần phải
loại bỏ Nito trong nước thải là cần thiết. Quá trình loại bỏ các hợp chất nito chủ yếu
là sinh học hay các quá trình kết hợp giữa hóa lý và vật lý [36].
Có rất nhiều phương pháp xử lý amoni trong nước cấp và nước thải đã được
các nước trên thế giới thử nghiệm và đưa vào áp dụng: làm thoáng để khử NH3, ở
môi trường pH cao (pH= 10-11); clo hóa với nồng độ cao hơn điểm đột biến trên
đường cong hấp thụ clo trong nước, tạo cloramin trao đổi ion NH4
+
và NO3
-
bằng
các vật liệu trao đổi cation/anion như Klynoptilolyle hay Sepiolite; Nitrat hóa bằng
các phương pháp sinh học; nitrat hóa kết hợp khử nitrat; công nghệ anammox;
phương pháp điện hóa, điện thẩm tách, điện thẩm tách đảo chiều [1].
1.3.1 Phương pháp Clo hóa
Clo là chất oxi hóa mạng có khả năng oxi hóa amoni/ammoniac ở nhiệt độ
phòng thành N2. Khi hòa tan Clo trong nước tùy theo pH của nước mà có thể nằm
dạng HClO hay ion ClO- do có phản ứng theo phương trình:
Cl2 + H2O → HCl + HClO (pH <7)
HClO -> H+
+ ClO-
(pH > 8)
Khi trong nước có NH4
+
sẽ xảy ra các phản ứng sau:
HClO + NH3 = H2O + NH2Cl (monocloramin)
HClO + NH2Cl = H2O + NHCl2 (Dicloramin)
HClO + NHCl2 = H2O + NCl3 (Tricloramin)
Nếu Clo dư sẽ xảy ra phản ứng phân hủy các Cloramin

22. 11
HClO + 2 NH2Cl = N2 + 3Cl-
+ H2O
Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Natrisunfit (Na2SO3)
Na2SO3 + Cl2 + H2O -> 2HCl + Na2SO4
Khử Clo dư trong nước sau khi lọc bằng Trionatrisunfit (Na2S2O3)
4Cl2 + Na2S2O3 +5H2O -> 2NaCl + 6HCl + 2H2SO4
Khi đó lượng Clo dư trong nước sẽ giảm tới số lượng nhỏ nhất vì xảy ra phản
ứng phân hủy Cloramin. Khi amoni phản ứng gần hết, Clo dư sẽ phản ứng với các
hợp chất hữu cơ có trong nước để hình thành nhiều hợp chất Clo có mùi đặc trưng
khó chịu. Trong đó khoảng 15% là các hợp chất nhóm THM- Trihalometan và
HAA- Axit axetic halogen đều là các chất có khả năng gây ung thư và bị hạn chế
nồng độ nghiêm ngặt. Ngoài ra với lượng Clo cần dùng rất lớn, vấn đề an toàn trở
lên khó giải quyết đối với các nhà máy lớn. Như vậy phương pháp này tuy đơn giản
về thiết bị và rẻ về kinh tế và xây dựng nhưng lại khó áp dụng [1].
1.3.2 Phương pháp kiềm hóa và làm thoáng
Amoni tồn tại trong nước dạng cân bằng:
NH4
+
↔ NH3 + H+
; pKa = 9,5
Ở pH gần 7 chỉ có một lượng nhỏ khí NH3 so với ion amoni. Nếu ta nâng pH
tới 9.5 tỷ lệ NH3/NH4
+
= 1, càng tăng pH cân bằng càng chuyển về phía tạo thành
NH3. Khi đó nếu áp dụng các kĩ thuật sục khí hoặc thổi khí thì NH3 sẽ bay hơi theo
định luật Henry là chuyển cân bằng về phía phải [1]:
NH4
+
+ OH-
↔H3 + H2O
Trong thực tế pH phải nâng lên xấp xỉ 10,5- 11 để biến 99% NH4
+
thành khí
NH3 hòa tan trong nước.
Nâng pH của nước thô: Năng lên bằng cách dùng vôi hoặc xút. Sau bề lọc pha
axit vào nước để đưa pH từ 10,5- 11,0 xuống còn 7,5.
Phương pháp này áp dụng được cho nước thải, khó có thể đưa dược nồng độ
NH4
+
xuống dưới 1,5 mg/l nên rất hiếm khi được áp dụng để xử lý nước cấp [1].

23. 12
1.3.3 Phương pháp Ozon hóa với xúc tác Brommua
Xử lý NH4
+
bằng O3 với sự có mặt của Br- cũng diễn ra theo cơ chế giống như
phương pháp xử lý dùng Clo [1]. Dưới tác dụng của O3thì Br-
bị oxi hóa thành BrO-
theo phản ứng:
Br-
+ O3 + H+
= HBrO + O2
Phản ứng oxy hóa NH4
+
được thực hiện bởi ion BrO-
giống như của ion ClO-
NH3 + HBrO = NH2Br + H2O
NH2Br + HBrO = NHBr2 + H2O
NH2Br + NHBr2 = N2 + 3Br-
+ H+
1.3.4 Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một quá trình hóa lý thuận nghịch trong đó xảy ra phản ứng
trao đổi giữa các ion trong dung dịch điện ly với các ion trên bờ mặt hoặc bên trong
của pha răn tiếp xúc với nó. Quá trình trao đổi ion tuân theo định luật bảo toàn điện
tích, phương trình trao đổi ion được mô tả như sau [1]:
AX + B-
↔ AB + X-
CY + D+
↔ CD +Y+
Trong đó AX là chất trao đổi anion, CY là chất trao đổi cation
Phản ứng trao đổi là phản ứng thuận nghịch, chiều thuận là chiều trao đổi,
chiều nghịch được gọi là chiều phản ứng tái sinh. Mức độ trao đổi ion phụ thuộc
vào:
- Kích thước hóa trị của ion.
- Nồng độ ion có trong dung dịch.
- Bản chất của chất trao đổi ion.
- Nhiệt độ.
Nhựa trao đổi ion dạng rắn được dùng để thu những ion nhất định trong dung
dịch và giải phóng vào dung dịch một lượng tương đương các ion khác có cùng dấu
điện tích. Nhựa trao đổi cation là những hợp chất cao phân tử hữu cơ có chứa các
nhóm chức có khả năng trao đổi với công thức chung là RX. Trong đó, R là gốc hữu

24. 13
cơ phức tạp có thể là COOH-
, Cl-
… Phản ứng trao đổi cation giữa chất trao đổi và
cation có trong dung dịch [1].
R-H(Na) + NH4
+
= R-NH4 + H+
(Na)
2R-H + Ca2
+
= R2Ca + 2H+
Chất trao đổi ion có thể có sẵn trong tự nhiên như các loại khoáng sét trong đó
quan trọng nhất là Zeolit, các loại sợi…cũng có thể là chất vô cơ tổng hợp hoặc hữu
cơ. Trong thực tế nhựa trao đổi ion được sản xuất và ứng dụng rộng rãi nhất [1].
1.3.5 Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học gồm hai quá trình nối tiếp là nitrat hóa và khử nitrat
a. Quá trình nitrat hóa:
Quá trình chuyển hóa về mặt hóa học:
NH4
+
+ 1,3O2 → NO2
-
+ 2H+
+ H2O
NO2
-
+ 0,5O2 → NO3
-
Phương trình tổng NH4
+
+ 2O2 → NO3
-
+ 2H+
+ H2O(1)
Như vậy 1 mol NH4
+
tiêu thụ 2 mol O2 hay 1gN_NH4
+
tiêu thụ 4,57g O2, 1
mol NH4
+
tạo thành 1 mol NO3
-
, 1 mol NH4
+
tạo thành 2 mol H+
. Lượng tạo ra
phản ứng với độ kiềm HCO3
-
như vậy 1gN_NH4
+
tiêu thụ 7,14g độ kiềm. Các
phương trình trên không tính đến quá trình sinh tổng hợp sinh khối (vi khuẩn). Ta
có:
1,02NH4
+
+ 1,82O2 + 2,02HCO3
-
→ 0,021C5H7O2N + NO3
-
+ 1,92 H2CO3 + 1,06
H2O
Như vậy 1g N-NH4
+
tiêu thụ 4,3g O2, 1g N-NH4
+
tiêu thụ 7,2g độ kiềm (quy về
CaCO3). Để thiết kế người ta hay dùng các con số suy ra từ phương trình.
b. Quá trình khử nitrat hóa:
Để loại bỏ nitrat trong nước, sau công đoạn nitrat hóa amoni là khâu khử nitrat
sinh hóa nhờ các vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện thiếu khí anoxic. Các vi khuẩn
ở đây là dị dưỡng nghĩa là nguồn cacbon hữu cơ để tạo nên sinh khối mới. Nitrit và
nitrat sẽ chuyển thành dạng khí N2.

25. 14
Quá trình khử nitrat hóa là tổng hợp của bốn phản ứng nối tiếp nhau:
NO3
-
→ NO2- → NO → N2O → N2
Quá trình này đòi hỏi nguồn cơ chất chúng có thể là chất hữu cơ phổ biến là
axit axetic, H2 và S. Khi có mặt đồng thời NO3
-
và các chất cho điện tử, chất cho
điện tử bị oxi hóa, đồng thời NO3
-
nhận điện tử và khử về N2
Vi khuẩn tham gia vào quá trình khử nitrat bao gồm: Bacilus, Pseudoomnas,
Methanomanas, Paracocas, Spiritum, Thiobacilus....[35]
Đây là phương pháp xử lý amoni được nhiều nhà khoa học trong và ngoài
nước quan tâm và cũng có kết quả khả quan.
1.3.6 Phương pháp hấp phụ.
Hấp phụ là phương pháp tách các chất, trong đó các cấu tử hỗn hợp lỏng, hoặc
khí hấp phụ trên bề mặt xốp, rắn. Chất hấp phụ là những vật rắn có chứa các mao
quản. Chất bị hấp phụ là chất nằm trong pha lỏng hoặc pha khí. Khi quá trình hấp
phụ xảy ra tức là có dòng pha lỏng hoặc dòng pha khí chuyển động và tiếp xúc với
chất hấp phụ. Hấp phụ là quá trình chuyển động của các chất bị hấp phụ vào các
ống mao quản và trên bề mặt của chất rắn xốp. Quá trình ngược lại được gọi là quá
trình nhả hấp [9].
 Hấp phụ vật lý
Các nguyên tử bị hấp phụ liên kết với những tiểu phân(nguyên tử, phân tử,
các ion, …) ở bề mặt phân chia pha bởi lực liên kết Van der waals yếu. Nói một
cách khác, trong hấp phụ vật lý các phân tử của chất bị hấp phụ và chất hấp phụ
không tạo thành hợp chất hóa học(không hình thành các liên kết hóa học) mà chỉ bị
ngưng tụ trên bề mặt phân chia pha và bị giữ lại trên bề mặt bằng lực liên kết phân
tử yếu (lực Van der waals) và liên kết hydro. Sự hấp phụ vật lý luôn luôn thuận
nghịch. Nhiệt hấp phụ không lớn [13].
 Hấp phụ hóa học
Có những lực hóa trị mạnh(do các liên kết bền của liên kết ion, liên kết cộng
hóa trị, liên kết phối trí,...) liên kết những phân tử hấp phụ và những phân tử bị hấp

26. 15
phụ tạo thành những hợp chất hóa học trên bề mặt phân chia pha. Nói một cách
khác, hấp phụ hóa học xảy ra khi các phân tử hấp phụ tạo thành hợp chất hóa học
với các phân tử bị hấp phụ và hình thành trên bề mặt phân chia pha(bề mặt hấp
phụ). Lực hấp phụ hóa học khi đó là lực liên kết hóa học thông thường(liên kết ion,
liên kết cộng hóa trị, liên kết phối trí, ...) sự hấp phụ hóa học luôn luôn bất thuận
nghịch. Nhiệt hấp phụ hóa học lớn, có thể đạt tới giá trị 800kJ/mol [13].
 Một số phương trình đẳng nhiệt mô tả quá trình hấp phụ
Mô hình Langmuir:
Khi thiết lập phương trình hấp phụ Langmuir người ta xuất phát từ giả thuyết
sau:[7]
- Tiểu phân bị hấp phụ liên kết với bề mặt tại những trung tâm xác định.
- Mỗi trung tâm chỉ hấp phụ một tiểu phân.
- Bề mặt chất hấp phụ là đồng nhất, nghĩa là năng lượng hấp phụ trên các
trung tâm là như nhau và không phụ thuộc vào sự có mặt của các tiều phân
hấp phụ trên các trung tâm bên cạnh.
- Thuyết hấp phụ Langmuir được mô tả bởi phương trình:
Trong đó: qe, qm: dung lượng và dung lượng hấp phụ cực đại (mg/g)
Ce: Nồng độ dung dịch tại thời điểm cân bằng
b: hệ số của phương trình Langmuir (được xác định từ thực nghiệm)
Mô hình Freundlich:
Trong đó : Lượng hấp phụ đơn vị, mg chất bẩn/cm3
chất hấp phụ (mg/g)
Ce : Nồng độ cân bằng, mg/l
kF là 1/n là các hằng số đặc trưng, kF đặc trưng cho khả năng hấp phụ của vật liệu
đối với chất bị hấp phụ, n là đặc trưng đính tính cho bản chất tương tác của hệ hấp
phụ. Phương trình được chuyển về dạng đường thẳng

27. 16
Người ta phân biệt hai kiểu hấp phụ: hấp phụ trong điều kiện tĩnh và hấp phụ trong
điều kiện động [7].
- Hấp phụ trong điều kiện tĩnh là không có sự chuyển dịch tương đối của phân
tử chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ mà chúng cùng chuyển động với
nhau. Biện pháp thực hiện là cho chất hấp phụ vào nước và khuấy trong một thời
gian đủ để đạt được trạng thái cân bằng (nồng độ cân bằng). Tiếp theo cho lắng
hoặc lọc để giữ chất hấp phụ lại và tách nước ra.
- Hấp phụ trong điều kiện động là có sự chuyển động tương đối của phân tử
chất lỏng (nước) so với phân tử chất hấp phụ. Biện pháp thực hiện là cho nước lọc
qua lớp lọc vật liệu hấp phụ.
Các chất hấp phụ thường dùng là: than hoạt tính, đất sét hoạt tính, silicagen,
keo nhôm, một số chất tổng hợp hoặc chất thải trong sản xuất như xỉ tro, xỉ mạt
sắt,... Trong số này than hoạt tính được sử dụng phổ biến nhất. Than hoạt tính có hai
dạng: dạng bột và dạng hạt đều được dùng để hấp phụ. Lượng chất hấp phụ tùy
thuộc vào khả năng hấp phụ của từng chất và hàm lượng chất bẩn có trong nước.
Phương pháp này có khả năng hấp phụ 58 95% các chất hữu cơ và màu. Các chất
hữu cơ có thể bị hấp phụ được tính đến là phenol, ankylbenzen, sulfonic axit, thuốc
nhuộm, các hợp chất thơm [26].
. Hiện nay người ta áp dụng than hoạt tính để xử lý amoni trong nước thải: Bột
than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) cho vào một bể
tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng hoặc lọc. Do
than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng polyelectrolyte. Bột
than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong
nước thải. Than hoạt tính sau khi sử dụng có thể được tái sinh lại tuy nhiên chưa tìm
được phương pháp hữu hiệu để tái sinh, đối với than hoạt tính dạng hạt người ta tái
sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất hữu cơ bám trên bề mặt của chúng, trong quá
trình tái sinh 5- 10 % hạt than bị phá hủy và phải thay thế bằng hạt mới [26].

28. 17
1.4 Công trình nghiên cứu xử lý amoni trong c thải ở thế gi i và Việt Nam.
Hiện nay trên thế giới và Việt Nam cũng đã có rất nhiều công trình nghiên cứu
loại bỏ amoni trong nước thải trong đó xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và Nitơ nói
chung bằng các biện pháp sinh học là rất phổ biến trong các phương pháp bởi tính
khả thi và tính kinh tế cao của phương pháp này mang lại. Bên cạnh đó phương
pháp hấp phụ cũng là một trong những phương pháp đáng được quan tâm:
1.4.1 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải trên thế giới.
Từ những năm 1995, phản ứng chuyển hóa hợp chất nitơ mới về cả lý thuyết
và thực nghiệm đã được phát hiện trong nước thải. Đó là phản ứng oxy hóa
ammonium bởi nitrite trong điều kiện kị khí [37] để tạo thành Nito phân tử mà
không cần cung cấp chất hữu cơ, chất dinh dưỡng. Gần 20 năm sau, nhóm đại học
kỹ thuật Delf Hà Lan và sau đó là các nước Đức Nhật, Thụy Sỹ, Bỉ, Anh đã công bố
lần lượt các kết quả nghiên cứu ban đầu về quá trình amammox, bản chất của quá
trình là ammonium được oxy hóa trong điều kiện kị khí mà nitrite đóng vai trò là
chất nhận điện tử tạo thành nito phân tử [33]. Đây là quá trình oxy hóa amoni bơi
nitrỉe xảy ra trong điều kiện không có oxy theo tỷ lệ giữa NH4
+
và NO2
-
tương
đương 1:1 [37], cơ chế sinh hóa dựa vào sự cân bằng sinh khối trong quá trình làm
giàu anammox được thiết lập như sau:
NH4
+
+1,32NO2
-
+0,066HCO3
-
+0,13H+
=1,02N2 + 0,26NO3
-
+ 0,066CH2O0,5N0,15 +
2,03H2O
Trong đó quá trình khử amoni trong điệu kiện kị khí xảy ra trong điều kiện tự
dưỡng mà NO2 đóng vai trò không thể thiếu trong quá trình thực hiện sự chuyển
hóa chất dinh dưỡng. Như vậy để loại bỏ amoni trong nước thải dựa vào sự phát
triển sinh khối (CH2O0,5N0,15) từ phản ứng amoni đòi hỏi quá trình chuyển hóa vật
chất tuân theo cơ chế 50:50.

29. 18
1.4.2 Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong nước thải ở Việt Nam
Trong những năm gần đây tại Việt Nam đã có một số các công trình nghiên
cứu xử lý các hợp chất hữu cơ chứa Nito trong nước cấp cũng như nước thải như
sau:
- Tháng 6 năm 2013 Công ty Suidokiko Kaisha, LTD, Tokyo, Nhật Bản đã hỗ trợ
trung tâm Quốc gia nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn xây dựng thí điểm
một hệ thống xử lý nước có xử lý amoni trong nước ngầm bằng phương pháp sinh
học [2], tháng 8 năm 2013 hoàn thành lắp đặt tại trung tâm Tư vấn và chuyển giao
công nghệ cấp nước và vệ sinh môi trường, ngõ 3, Cầu Bươu, Thanh Trì, Hà Nội và
đã bắt đầu đi vào hoạt động theo sơ đồ hình [1.2].
Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Hệ thống tiến hành trên công suất 5m3
/h, xử lý qua ba bước là xử lý sinh học,
kết tủa, lắng sau đó xử lý hóa chất sau đó nước thải được chuyển qua hệ thống lọc
nhanh. Kết quả thu được nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn QCVN
28:2010/BTNMT [4].
Đối với nước thải đã có công trình nghiên cứu trên cơ sở phản ứng anammox
để xử lý loại bỏ nito kết hợp nitrit hóa bán phần và oxi hóa kị khí amoni ( viết tắt là
quá trình SNAP). Đây là công trình nghiên cứu mô phỏng nước rỉ rác chứa amoni
với nồng độ 240mg-N/l ở tải trọng 0,6 kg-N/m3
/ngày cho thấy sự vận hành ổn định
với hiệu suất chuyển hóa amoni 85-90% và hiệu suất nôt 75-80%. Kết quả tương tự

30. 19
đạt được trong một bể phản ứng khác với nồng độ amoni là 500 mg-N/l và tải trọng
đến 1,0 kg-N/m3
/ngày, với hiệu suất 80%. Quá trình SNAP sinh ra rất ít bùn với
hiệu suất bùn 0,045 mg-VSS/mg-N bị loại [2].
Ngoài ra đã có công trình nghiên cứu áp dụng phương pháp sinh học có sử
dụng hai dòng vi khuẩn Pseudomonas stutzeri D3b và Acinetobacter lwoffii TN&
để loại bỏ amoni trong nước rỉ rác có hàm lượng amoni từ 50 đến 100 mg/l. Kết quả
nghiên cứu cho thấy trong điều kiện sục khí 4 giờ bổ sung 1 ml acid acetic cho 1 lít
nước rỉ rác vi sinh vật hoạt động hữu hiệu giảm lượng amoni trong nước rỉ rác với
pH 6-8 trong khoảng cho phép của TCVN 33-85 [11].
Than hoạt tính làm một dạng của carbon đã được xử lý để mang lại một cấu trúc rất
xốp, với diện tích bề mặt lớn đặc trưng bằng cấu trúc nhiều đường mao dẫn phân
tán tạo nên các lỗ với kích thước và hình dạng khác nhau. Nghiên cứu cấu trúc và
tính chất hấp phụ ammonium trong nước của than trà Bắc thực hiện tại trung tâm
phân tích kiểm nghiệm TVU, Khoa hóa học ứng dụng, Trường Đại học Trà Vinh
cho thấy tải trong hấp phụ của than hoạt tính biến tính là 10,2 mg/g có khả năng xử
lý amoni tốt [14].
1.5 Hiện trạng và một số biện pháp xử lý xơ ừa ở Việt Nam
1.5.1 Hiện trạng xơ dừa ở Việt Nam
Ngành sản xuất chỉ xơ dừa đã được hình hành rất lâu và bắt đầu phát triển từ
năm 1996, cho đến những năm gần đây ngành sản xuất chỉ xơ dừa mới thật sự phát
triển mạnh. Theo tính toán của các nhà chuyên môn, để sản xuất một tấn chỉ xơ dừa
thì có ít nhất 2,5 tấn mụn được thải ra. Kết quả điều tra năm 2005 có khoảng 200 cơ
sở sản xuất chỉ sơ dừa trên toàn huyện Mỏ Cày, phát triển tập trung mạnh nhất ở các
xã Khánh Thạnh Tân, Đa Phước Hội, An Thạnh, Thành Thới B nằm dọc theo tuyến
sông Thơm có khoảng 135 cơ sở. Sản xuất chỉ xơ thải ra lượng mụn dừa giao động
từ 300-500 tấn/ngày, tập trung nhiều nhất vào khoảng tháng 4-9 hằng năm. Phần lớn
mụn dừa không có bãi chứa hoặc có bãi chứa khi quá tải thì chủ cơ sở thải đổ trực
tiếp xuống sông Thơm gây ô nhiễm môi trường và lan rộng ra các nhánh của sông

31. 20
Thơm, ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt của người dân và huỷ diệt nguồn
lợi thuỷ sinh vật [3].
Sông Thơm từ phía sông Hàm Luông, khi đến đoạn sông thuộc xã Đa Phước
Hội giáp thị trấn Mỏ Cày đã thấy nước sông lấm tấm hạt mụn dừa.
Mụn dừa gây ô nhiễm nước sông, không chỉ ảnh hưởng ăn uống, sinh hoạt của
con người mà việc nuôi trồng thủy sản cũng bị thiệt hại, vì mụn dừa còn theo dòng
nước chảy vào các con rạch, mương vườn, ao cá, nước chát của vụn rỉ gây ra ô
nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng đến sự sống của các sinh vật.Thủy sản ngoài sông
rạch cũng giảm nhiều. Ở vùng này trước đây có miệng chài là có thể kiếm tôm cá
nuôi sống gia đình được, nay phải bỏ nghề vì cá tôm còn rất ít.
Hầu hết việc xử lý mụn xơ dừa chưa hiệu quả vì mặt bằng không đủ chứa, còn
chuyển cơ sở sang nơi khác thì chi phí vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm rất
cao.
Hoạt động của các cơ sở sản xuất xơ dừa cũng đóng góp rất lớn vào nguồn thu
ngân sách nhà nước, góp phần tăng giá trị trái dừa cho nhà vườn, mang lại ngoại tệ
từ xuất khẩu chỉ xơ dừa không phải nhỏ.
Tuy nhiên, sớm có qui hoạch một bãi đổ mụn dừa, cơ sở sản xuất phải đưa
mụn đến bãi đổ để chấm dứt tình trạng ô nhiễm dòng sông Thơm.
Tính chất của xơ dừa
Theo TAPPI (1988) xơ dừa là chất hữu cơ và có thể tái sử dụng. Độ pH của xơ
dừa là 5,5 [3].
Chất lượng của xơ dừa không bị ảnh hưởng nếu độ pH thấp hơn. Xơ dừa có
một số tính chất và thànhphần hóa học sau:
- Tỷ lệ C:N là 80:1.
- Độ xốp10-12%.
- Chất hữu cơ: 9,4-9,8%.
- Tổng lượng tro: 3-6%.
- Cellulose: 20-30%.
- Lignin: 60-70%

32. 21
- Tanin: 8,0-8,5% (thuộc loại pyrocatechic-tanin không thủy phân).
- EC (dS/m)0,8.
- N0,5%.
- P0,3%.
- K0,4%.
1.5.2 Biện pháp xử lý xơ dừa ở Việt Nam
a) Mụn dừa làm đất sạch.
Trong quá trình đập, tước chỉ xơ dừa, vụn dừa phát tán gây ô nhiễm môi
trường do thải xuống sông, kênh, rạch…Ngày nay mụn dừa trở nên khan hiếm nhờ
sản xuất đất sạch, phân hữu cơ vi sinh, đất sinh học, giá thể trồng nấm, chậu trồng
kiểng, bao bì tự hủy, ván ép.
Đất sạch được sản xuất từ mụn dừa qua quá trình xử lý, kết hợp vi sinh thành
một loại đất trồng hữu cơ có các đặc tính ưu việt: Tơi xốp, thoáng khí, dễ thấm
nước, giữ ẩm cao, không mang mầm bệnh, chứa nhiều vi sinh vật có lợi cho đất.
Sau 6 tháng sử dụng, đất sạch trở nên “mùn hoá” (tạo thành humus kết giữ được các
khoáng vi và đa lượng trong đất để cung cấp cho cây trồng) có ích cho cây trồng.
Đất sạch được sản xuất dạng viên nén tròn, viên nén vuông, thành phần đất sạch,
gồm: Nitơ, mùn hữu cơ, vi lượng đủ dùng, vi sinh vật hữu ích, vi sinh vật cố định
đạm, vi sinh vật phân giải lân… [3].
Đất sạch được sản xuất theo công nghệ như sau: Đem xả chất chát và các tạp
chất trong mụn dừa, dùng phương pháp hóa học để tách chất chát trong mụn dừa,
đồng thời xử lý và cho ra một gốc hóa học khác ở dạng muối dễ tiêu. Sau đó mụn
dừa được diệt khuẩn có hại, đem xay nhuyễn, trộn ủ với các chất dinh dưỡng đa, vi
lượng từ nguồn hữu cơ vi sinh, sấy khô và đóng gói xuất ra thị trường. Đất sạch có
đặc tính dễ thấm nước, giữ ẩm tốt, thoát nước nhanh, kháng sâu bệnh… thích hợp
để trồng hoa kiểng, rau sạch, rau mầm, ươm cây giống [3].
Đất sinh học được sản xuất từ mụn dừa bằng phương pháp vi sinh để loại bỏ
chất chát thành dạng muối vi lượng, có tác dụng như một loại phân bón, khi trộn

33. 22
vào đất, giúp đất trở nên tơi xốp hơn. Ngoài ra, đất sinh học còn cải thiện được sự
bạc màu của đất tự nhiên, vì trong đất sinh học có các thành phần: Nitơ, P2O5, K2O,
Acid Humic, Ligninsulfonate, trung lượng, vi lượng, vi sinh vật kháng bệnh cho
đất, vi sinh vật cố định đạm, vi sinh vật phân giải lân, vi nấm kháng bệnh. Đất sinh
học khi trộn vào đất sẽ có những tác dụng: giúp cho đất trồng có hệ dinh dưỡng đầy
đủ và cân đối; giúp điều tiết được dinh dưỡng cho cây trồng theo cơ chế vi sinh; Cải
thiện trạng thái mao dẫn của đất làm cho đất dễ thấm nước. Tăng khả năng trao đổi
ion trong đất, giúp cho đất tơi xốp, thoáng khí tạo điều kiện cho rễ cây phát triển
mạnh. Đất sinh học giữ ẩm tốt trong điều kiện khí hậu thay đổi, thích hợp cho việc
cải thiện đất pha cát, pha sét. Trong đất sinh học có nhiều chủng loại vi sinh có lợi
cho đất và cây trồng, tăng độ phì nhiêu giúp cải tạo đất tốt [3].
Mụn dừa là nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh: sau khi mụn dừa
được sấy khô loại bỏ tạp chất có hại, áp dụng tiếp kỹ thuật vi sinh sẽ cho ra sản
phẩm phân hữu cơ vi sinh, giúp cải tạo đất bạc màu một cách hiệu quả.
b) Mụn dừa là nguyên liệu sản xuất ván ép
Mụn dừa là nguyên liệu để sản xuất ván ép, do mụn dừa có chất chát nên có
khả năng chống mối, mọt. Sản phẩm ván ép từ mụn dừa có công dụng như tấm
Okal, MDF. Theo kết quả thử nghiệm của Chi cục đo lường TP. HCM thì lực uốn
gãy của loại ván ép dày 12mm và làm bằng mụn dừa là lớn hơn 90kg/cm2
[3].
c) Mụn dừa làm giá thể để trồng nấm.
Mụn dừa còn là nguyên liệu tốt để làm giá thể trồng nấm rơm và nấm bào ngư.
Hiện nay, Trung tâm Nghiên cứu và Ứng dụng tiến bộ khoa học-công nghệ Bến Tre
đang đầu tư xây dựng vùng nguyên liệu trồng nấm và phối hợp với Công ty Chế
biến sau thu hoạch Quang Minh Anh (TP. HCM) để đưa dây chuyền công nghệ hiện
đại vào sản xuất nấm rơm, nấm bào ngư từ mụn dừa, xuất khẩu sang Mỹ [3].
d) Các công dụng khác của mụn dừa

34. 23
Bên cạnh làm đất sinh học, đất sạch, phân hữu cơ vi sinh, ván ép, vụn dừa là
nguyên liệu sản xuất chậu trồng cây, bầu trồng cây, bao bì tự hủy. Quy trình sản
xuất như sau: Hỗn hợp nguyên liệu gồm bã mía, vụn dừa, phụ gia (thạch cao, nhựa
thông…) được nghiền thành bột (độ mịn phụ thuộc vào từng loại sản phẩm), sau đó
đưa vào khuôn ép định hình sản phẩm, phơi sấy rồi đưa vào sử dụng. Việc cho phụ
gia nhiều hay ít sẽ quyết định thời gian phân hủy của sản phẩm từ 1 tháng đến 1
năm. Thực tế cho thấy, các sản phẩm chậu hoa, bầu trồng cây tự hủy giúp cây phát
triển nhanh, sau 1 thời gian sử dụng chậu sẽ tự phân hủy thành đất mùn. Thị trường
Tây Âu và Bắc Mỹ rất ưa chuộng sản phẩm này [3].
Hiện nay, vụn dừa ở Bến Tre còn được sơ chế xuất khẩu sang các nước như
Hàn Quốc, Hà Lan, Đài Loan, Thuỵ Điển, Nhật, Canada, Bỉ, Trung Quốc để trồng
hoa, rau cải, cà chua … trong nhà kính mà không cần đất tự nhiên. Do vụn dừa có
nhiều công dụng nên hiện nay mụn dừa trở nên đắt hàng, từ đó các khu vực sản xuất
chỉ xơ dừa ở Bến Tre không bị ô nhiễm như trước đây [3].
e) Xơ dừa làm nguyên liệu chế tạo phụ tùng xe
Chế tạo phụ tùng xe không nhất thiết cần nguyên liệu đắt tiền. Ngay nguồn vật
liệu phong phú rẻ tiền như trái dừa khô cũng có thể được sử dụng.
Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Baylor (Texas) mới đây phát
hiện nguyên liệu mới giúp tiết kiệm giá thành sản xuất phụ tùng xe - vỏ dừa đã qua
sử dụng hay xơ của trái dừa khô. Để chứng minh nhận định này, họ đã thử nghiệm
sản xuất ván sàn, đường nẹp thân xe, panen cửa nội thất từ xơ dừa bỏ đi. Kết quả
thật bất ngờ, nguồn nguyên liệu tưởng chừng phế thải đã phát huy tác dụng triệt để,
thay thế phần nào sợi tổng hợp pôliexte hiện thời [3, 8].
Đó là nhờ tính hữu dụng đặc biệt của hợp chất xơ dừa pha trộn pôliprôpilen,
cho hỗn hợp chịu nhiệt độ cao. Từ đó nhà sản xuất dễ dàng tạo khuôn và làm bóng
hình khối theo ý đồ mong muốn. Thêm vào đó, phụ tùng xe chế tạo từ xơ dừa còn
được người tiêu dùng ưa chuộng ở đặc tính nhẹ bền chắc chắn, bảo vệ xe khỏi nguy
cơ cháy nổ và khói độc [8].

35. 24
Chính vì thế, sản phẩm phụ tùng xe độc đáo này đã trở thành người sản phẩm
hữu ích của rất nhiều quốc gia vùng gần xích đạo - nơi thiên tai hiểm họa luôn rình
rập đe dọa cuộc sống của người dân. Đặc biệt, tại những xứ sở dừa chất thành đống
như Inđônêxia, Gana hay n Độ - nơi người dân không ý thức xơ dừa tích tụ chính
là môi trường lý tưởng của loài muỗi anôphen - việc tận dụng vỏ dừa khô chế tạo
phụ tùng xe được xem như một sản phẩm lý tưởng: vừa bảo vệ môi trường và
phòng bệnh sốt rét, vừa nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh [8].
f) Dùng xơ dừa để xử lý nước thải.
Các vật liệu dùng làm giá thể cho sinh vật bám trong quy trình xử lý nước thải
sinh học thường có ít nhất một trong bốn điểm yếu sau: đắt tiền, trọng lượng lớn,
chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy. Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh được
những bất lợi đó.
Một trong những biện pháp nâng cao hiệu suất xử lý nước thải bằng công nghệ
sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống. Khi xử lý nước thải bằng
quá trình sinh trưởng lơ lửng (không có giá thể cho sinh vật bám), thì nước thải qua
xử lý đi ra ngoài, đã mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật.
Phương pháp xử lý theo kiểu sinh trưởng kết bám (có giá thể) khắc phục được
điều này. Trước đây, những vật liệu được sử dụng làm giá thể thường là các vật liệu
trơ như cát sỏi, gốm, xỉ quặng hoặc chất dẻo. Tuy nhiên, các vật liệu trên thường là
đắt tiền (với chất dẻo, đầu tư 75 - 200USD cho mỗi mét khối thể tích bể xử lý),
trọng lượng lớn chiếm chỗ và dễ gây tắc nghẽn dòng chảy của nước thải qua bể xử
lý [8].
Nhằm tìm kiếm một loại vật liệu làm giá thể có thể khắc phục được các điểm
yếu nêu trên, xơ dừa đã bắt đầu được nghiên cứu năm 1996. Các miếng đệm xơ dừa
phủ cao su dưới dạng các khối hình chữ nhật kích thước nhỏ được lắp đặt đều bên
trong một bể xử lý kỵ khí. Với nước thải chế biến cao su, mô hình trên có hiệu suất
xử lý chất hữu cơ khoảng 90% [8].

36. 25
Từ những ứng dụng ban đầu của công nghệ trên, người ta đã nghiên cứu thành
công ứng dụng xơ dừa thô trong xử lý nước thải dưới dạng đơn giản hơn. Các sợi
xơ dừa được kết thành chuỗi tiết diện tròn và không phủ cao su đường kính 20cm và
dài 200cm. Sau đó, các chuỗi này được buộc song song với nhau trên một khung
hình chữ nhật.
Nước thải từ một xưởng chế biến cao su được cho qua bể phân hủy kỵ khí có
xơ dừa thô làm giá thể, thời gian lưu nước là hai ngày. Kết quả, 90% COD và BOD
bị loại ra khỏi nước thải. Mô hình này đã được vận hành thử nghiệm thường xuyên
từ tháng 9/1999 đến năm 2001. Qua kiểm nghiệm chất lượng nước thải trên 22 mẫu
nước thải, hiệu suất xử lý đối với chất ô nhiễm hữu cơ vẫn ổn định, đạt khoảng 90%
đối với cả BOD và COD, hiện tượng cuốn trôi vi sinh vật ra khỏi bể xử lý không
đáng kể, thuận lợi cho những quá trình xử lý kế tiếp. Sau hơn một năm vận hành, bể
kỵ khí dùng xơ dừa không có hiện tượng tắc ngẽn dòng chảy nước thải.Vì thành
phần chủ yếu của xơ dừa là cellulose ( khoảng 80%) và lignin (khoảng 18%), nên
rất khó bị vi sinh vật phân hủy. Theo ước tính của các nhà nghiên cứu, tuổi thọ của
xơ dừa trong bể kỵ khí là khoảng 5 năm [8].
Từ kết quả trên, đã chứng minh khả năng và hiệu quả sử dụng xơ dừa thô
trong bể xử lý kỵ khí để xử lý nước thải nghành chế biến cao su. Ngoài ra, có thể áp
dụng công nghệ trên trong việc xử lý các lọai nước thải có chứa chất ô nhiễm hữu
cơ cao. Xơ dừa là một loại vật liệu rẻ tiền và sẵn có ở nhiều vùng trong nước ta, nên
đây có thể được coi như một hướng phát triển các công nghệ xử lý nước thải đơn
giản và rẻ tiền.
1.6 Tổng quan về tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế gi i và
Việt Nam
1.6.1 Tổng quan về phương pháp cacbon hóa.
Hiện nay phương pháp thiêu đốt được sử dụng phổ biến để xử lý chất thải rắn
sinh hoạt và chất thải rắn y tế và ngăn ngừa các dịch bệnh. Tuy nhiên phương pháp
này còn hạn chế vì chi phí xử lý cao và có nguy cơ tạo thành dioxin và furan. Một

37. 26
công nghệ mới xử lý chất thải bằng phương pháp cacbon hóa, công nghệ này cho
phép thu hồi năng lượng như nhiệt năng và điện năng hoặc nguyên nhiên liệu sạch
(than sạch, than hoạt tính) [15]. Phương pháp này góp phần xử lý ô nhiễm môi
trường và lượng rác thải cho bãi chôn lấp, đây là một yếu tố quan trọng trong vấn đề
quản lý chất thải.
Cacbon hóa là quá trình loại bỏ các chất hữu cơ nhẹ có thể bay hơi có mặt
trong nhiên liệu nhằm mục đích thu nhận cacbon. Đây là quá trình cháy không hoàn
toàn nguyên liệu. Các hợp chất hữu cơ phân hủy dưới tác dụng của nhiệt và tạo
thành cacbon. Quá trình cacbon hóa có thể phân chia thành hai bước: sấy khô và đốt
cháy không hoàn toàn nhiên liệu [15].
Có một số khác biệt giữa phương pháp thiêu đốt truyền thống và công nghệ
mới. Phương pháp truyền thống biến toàn bộ chất thải đầu vào thành khí thải và tro,
sinh ra lượng khí thải độc hại. Ngược lại phương pháp nhiệt phân biến chất thải
thành các loại nhiên liệu giàu năng lượng bằng việc đốt chất thải ở trạng thái kiểm
soát, quy trình xử lý nhiệt hạn chế sự biến đổi để quá trình đốt cháy không xảy ra
trực tiếp, chất thải được thành những chất trung gian có thể xử lý thành các vật liệu
tái chế hoặc thu hồi năng lượng. Dưới tác dụng của nhiệt, các loại rác thải chuyển
hóa kèm theo quá trình phân hủy tạo thành nước, khí và than tổng hợp. Than tổng
hợp được làm lạnh trong vòng 90 giây mà không cần một sản phẩm phụ gia nào
trong khoang giảm nhiệt, đây là sản phẩm của chính quá trình xử lý nhiệt phân rác
thải ở nhiệt độ thấp, loại than này có chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp khoảng 0,2%.
Điều đáng lưu ý là công nghệ nhiệt phân rác thải ở nhiệt độ thấp này sẽ giúp tránh
được nguy cơ phản ứng sinh ra các chất độc hại, đặc biệt là dioxin [15].
Nhiệt phân là quá trình làm suy giảm nhiệt của các vật liệu cacbon ở nhiệt độ từ
400o
C đến 800o
C hoặc trong điều kiện thiếu oxy hoặc có nguồn cung cấp oxy rất
hạn chế. Quá trình này làm bay hơi và phân hủy các vật liệu rác hữu cơ bằng nhiệt,
không bằng đốt lửa trực tiếp. Khi chất thải bị nhiệt phân, khí và than ở dạng rắn
được sinh ra. Than dưới dạng rắn là hợp chất các nguyên liệu khó cháy với cacbon.
Khí tổng hợp được sinh ra là hỗn hợp các khí gồm cacbon monixit, hydro, metan và

38. 27
một số loại hợp chất hữu cơ khác dễ bay hơi. Khí tổng hợp có nhiệt trị là 10-20
mJ/Nm3
[15].
Với những đặc tính tối ưu của phương pháp cacbon hóa, đã có rất nhiều ứng
dụng để xử lý các chất dư thừa trong nông nghiệp và công nghiệp, xử lý các chất
thải sinh hoạt và thương mại, thu hồi năng lượng từ những chất dư thừa trong quá
trình tái chế liệu.
Ưu điểm của phương pháp:
- Giảm khối lượng chất thải.
- Làm cho chất thải an toàn và biến thành chất trơ.
- Thu được giá trị của chất thải các loại năng lượng nhiên liệu (điện năng,
than..).
- Đi theo hướng phát triển bền vững tiến tới việc tái sử dụng và tái chế.
- Là một biện pháp xử lý thích hợp đối với lượng chất thải đang gia tăng.
- Chất thải biến thành năng lượng và sự bổ sung cho việc tái chế vật liệu.
- Đẩy mạnh việc thay đổi thành phần chất thải rắn ở bãi chôn lấp.
- Giải quyết tình trạng thiếu nơi chôn lấp chất thải.
- Ứng phó với những công cụ kinh tế và tài chính.
1.6.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ cacbon hóa trên thế gi i.
Phương pháp cacbon hóa đã được thế giới nghiên cứu và sử dụng từ rất lâu
trên thế giới nhằm thu hồi được những sản phẩm nhiên liệu có giá trị cao hơn.
a. Công nghệ cacbon hóa ở nhiệt độ thấp.
Ở Mỹ, từ những năm 1990 đã có rất nhiều nghiên cứu về công trình cacbon
hóa ở nhiệt độ thấp. Fank M. Gentry có các công trình nghiên cứu về quá trình
luyện than cốc và khí hóa than ở nhiệt độ thấp [21,31].
Nhiệt độ của quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp được tranh cãi giữa các nhà
nghiên cứu. Parr và Layng quan niệm nhiệt độ thấp dưới 750o
C hoặc 800o
C trong
khi Bone quan niệm nhiệt độ nằm trong giới hạn 550o
C và 600o
C và Gludd quan
niệm nhiệt độ thấp trong giới hạn 500o
C đến 600o
C [21]. Sự tranh cãi này xuất phát

39. 28
từ một loại than đá mà các thí nghiệm tiến hành và các loại sản phẩm than cốc riêng
của từng nhà nghiên cứu. Par và các cộng sự sử dụng than Illinois để đảm bảo
không có khói khí đốt. Bone sử dụng than của Anh và Gludd sử dụng sản phẩm đầu
tiên của nhựa đường với loại nhựa đường có tỷ lệ cacbon tự do thấp. Do vậy khoảng
nhiệt độ phụ thuộc vào chất lượng sản phẩm tạo ra của các nhà nghiên cứu và
phương pháp thực hiện các quá trình.
Lịch sử quá trình nghiên cứu cacbon hóa ở nhiệt độ thấp liên quan chặt chẽ tới
khí than. Một trong những người đầu tiên đề cập đến lượng dầu lớn nhất thu được là
Perkins, người đạt bằng sáng chế năm 1953 về việc chiết xuất dầu khỏi đá phiến sét
và các vật liệu cacbon khác bằng cách chưng cất ở nhiệt độ thấp. Sau năm đó, Sparr
đề nghị luyện than để lấy dầu nhờn hơn là lấy khí trong điều tự nhiên chân không
cao. Mười năm sau, Parker người phát minh quá trình cốc hóa giành được bằng
sáng chế cho sản phẩm nhiên liệu không khói bằng cách chưng cất khí trơ ở nhiệt
độ cao, như khí lỏng, khí than ở 600o
C đến 650o
C. Sau đó Parker đạt được bằng
snags chế cho việc đốt than trong dòng khí thổi ở nhiệt độ dưới 450o
C. Đó chính là
nền tảng của quá trình cốc hóa [21].
Tại Mỹ những thí nghiệm được tiến hành từ rất sớm tại đại học Illinois từ
1902. Đã có một báo cáo kết quả vào năm 1908 và một báo cáo nghiên cứu sâu hơn
vào năm 1912 của Parr và công sự. Những nghiên cứu đầu tiên về lĩnh vực này
được nghiên cứu tại Mỹ, nhưng sau đó nó tiếp tục được nghiên cứu chủ yếu ở
những nước có nguồn dầu mỏ bị giới hạn và họ coi nguồn than dự trữ như nguồn
nguyên liệu lỏng quan trọng cho quốc gia. Chiến tranh thế giới đã tạo ra sự thúc đẩy
lớn cho lĩnh vực nghiên cứu này, đặc việt là tại Anh và Đức. Những nghiên cứu cơ
bản về nhiên liệu của Anh xuất bản năm 1917 đẩy mạnh tiết kiệm nhiên liệu và tiếp
tục phát triển những nghiên cứu về nhiên liệu. Nó góp phần to lớn cho những
nghiên cứu về cacbon hóa than [31].
Sau đây là một só nghiên cứu về quy trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp
Quy trình cacbon hóa của Mcintire

40. 29
Quy trình cacbon này dựa theo quy trình của tác giả Smith và được sự ủng hộ
của tổ chức The International Coal Products Company. Năm 1918 chính phủ Mỹ đã
cung cấp tài chính nhằm xây dựng một nhà máy với công suất 575 tấn than thô mỗi
ngày tại Clinchfield, VA. Tuy nhiên quy trình vận hành của nhà máy gặp nhiều khó
khăn, thêm vào đó những trờ ngại về kinh tế đã khiến dự án Clinchfield tạm ngừng
vào năm 1922. Sau này mô hình này được McIntire ứng dụng và phát triển. Điểm
nổi bật của hệ thống này là sự kết hợp giữa quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp và
cao nhằm đạt dược một số quy mô sản xuất cao hơn [15, 15].
Quy trình Coalite
Quy trình dựa trên mô hình của Parker, một trong những người tiên phong của
quá trình cacbon hóa ở nhiệt độ thấp. Mô hình đưa ra từ những năm dầu 1890
nhưng đến tận năm 1906 thì Coaltile mới giới thiệu về nguyên lý của quá trình
cacbon hóa [29]. Trong mô hình này, các bình chứng cất ở trạng thái tĩnh, nhiệt
được cung cấp từ bên trong và than được xếp từng lớp mỏng. Sau đó The Eticoal
Syndicate đã dựng lên một nhà máy gần Barnsley, nước Anh với công suất khoảng
50 tấn than. Trong quá trình chưng chất hơi nóng dược duy trì từ trên xuống dưới.
nhiệt độ trong bình chưng cất được duy trì ở 650o
C trong vòng 4,5 giờ cho đến khi
quá trình cacbon hóa được hoàn thành.
Thiết kế gần đây nhất của Coaltile là một cải tiến trong mô hình của Davidson. Quá
trình cacbon hóa ở nhiệt độ khoảng 650o
C trong vòng 8 giờ với lượng than xấp xỉ
36 tấn mỗi ngày. Đặc điểm của mô hình này là các thiết bị có bộ phận thoát khí
trong quá trình cacbon hóa và thu hồi than. Khoảng 25-35% chất dễ bay hơi chứa
trong than sẽ bị hóa hơi ở nhiệt độ 550o
C ở trong bình chưng cất [32].
Quy trình Fussion
Đây là phát minh của Hutchin và được tập đoàn Fusion quản lý, mô hình được
thiết kế dạng đơn và kép. Trong mô hình dạng đơn có lò quay bằng thép sắp xếp
theo chiều ngang. Nguyên liệu được nghiền cho vào các lò được đốt nóng. Sản
pahamr được hình thành ở buồng cố định ở trạng thái tĩnh và sau đó được lấy ra, khí
thải ngưng lại và cho một khu vực riêng.

41. 30
Mô hình lò kép nguyên tắc cấu tạo như ở dạng lò đơn. Điểm khác biệt là 2 lò
quay được sắp xếp theo kiểu đồng tâm, và cả hai có bộ phận nghiền nguyên liệu chỉ
diễn ra một lần, do vậy tránh được việc thoát khí trong vận hành. Thứ hai, than
được đốt nóng trước khi tiến hành quá trình cacbon hóa [17].
Quy trình Cacbon hóa chất thải nông nghiệp
Các thành phần chất hữu cơ trong chất thải đô thị có tốc độ phân hủy chậm
trong bãi chôn lấp như xương động vật, hải sản, gỗ, cao su… có thành phần cacbon
tương đối cao [32]. Ngoài ra đối tượng áp dụng khác có thể là các chất thải nông
nghiệp. Đã có rất nhiều nghiên cứu thu hồi cacbon từ sinh khối chất thải nông
nghiệp bằng phương pháp cacbon hóa của trường Đại học năng lượng thiên nhiên
Hawaii (2002) cho thấy sản phẩm thu được có giá trị nhiệt cao, thu hồi được các sản
phẩm cacbon có nhiệt trị cao như bảng sau:
Bảng 1.4 Hiệu suất thu hồi sản phẩm cacbon từ chất thải rắn nông nghiệp [34]
Chất thải Tỷ lệ thành phần % Hiệu
suất thu
hồi sản
phẩm
Hiệu
suất thu
hồi
cacbon
Nhiệt trị
của sản
phẩm
Hiệu
suất
chuyển
đổi năng
lượng
Hơi
nước
cacbon tro
Gỗ thông
tươi
24,7 72,5 2,8 40,0 29,7 29,9 66,1
Gỗ thông khô 15,8 80,6 3,6 36,8 30,4 31,2 63,6
Gỗ sồi 20,2 79,5 0,5 35,1 28,0 31,6 62,5
Lõi ngô 13,6 83,7 2,7 33,1 28,0 32 60,7
Vỏ trâu 23,8 43,2 33,0 46,1 24 19,4 57,7
Ngày nay, công nghệ cacbon hóa ở nhiệt độ thấp được nghiên cứu ứng dụng cho
nhiều lĩnh vực khác nhua. Các vật liệu có tỷ lệ thành phần cacbon cao có thể được
cacbon hóa thành những vật liệu có ích trong các hoạt động xử lý chất thải rắn bảo
vệ môi trường. Rác thải hữu cơ chát được trong rác thải đô thị hay các chất thải

42. 31
PVC có thành phần cacbon cao được cacbon hóa ở nhiệt độ thấp tạo ra các hợp chất
có độ xốp lớn, ứng dụng trong ngành công nghiệp và công nghệ xử lý nước thải.
b. Công nghệ cacbon hóa bằng phương pháp áp suất cao.
Hiện nay, ngoài phương pháp cacbon hóa ở nhiệt độ thấp thì phương pháp
cacbon hóa áp suất cao cũng đạt được những thành tích đáng kể và một công nghệ
cacbon hóa nhanh và hiệu quả, biến sinh khối của cacbon sinh học với lượng có thể
cân bằng giới hạn sau vài chục phút phản ứng. Công nghệ này cần lưu ý sự chát và
kiểm soát tia lửa trong khoang chứa sinh khối. Trong các thí nghiệm tiêu biểu, hệ
thống nén ở 1 MPa bằng không khí và điện được phát cho bộ phận làm nóng ở đáy
lò phản ứng. Sự cháy diễn ra sau vài phút dưới áp suất cao và các tia lửa sẽ bắt đầu
làm cho sinh khối chuyển thành cacbon sinh học. Nếu sinh khối sử dụng là lõi
ngô,sản lượng cacbon được giữ nguyên tuân theo lý thuyết và phản ứng hoàn thành
sau 20 phút [21].
Cacbon sinh học (than củi) được chế tạo ra sau hơn 38.000 năm và hiện giờ
vẫn là nguồn nhiên liên có thể tái tạo quan trọng nhất được sử dụng. Tuy nhiên
những công nghệ cacbon hóa có tính thương mại thì chậm và kết quả không rõ rệt.
Sản lượng đặc trưng của sản xuất than củi từ gỗ cứng của lò Missouri có chu trình
7-12 ngày khoảng 25% trọng lượng [21]. Những công nghệ cacbon hóa kém hiệu
quả hơn được sử dụng rộng rãi ở các nước và nó cũng là nguyên nhân hàng đầu cho
nạn phá rừng ở nhiều quốc gia nhiệt đới. Ngoài ra chu trình sản xuất nhiên liệu than
củi phát thải khí nhà kính nhiều nhất.
Theo báo cáo Viện năng lượng tự nhiên Hawai, Đại học Hawai của nhóm tác
giả Kazuhiro Mochizuki, LloydS. Paredes và Michael J. Antal, Jr năm 2002 [34],
sinh khối được đựng trong hộp hình trụ nhỏ và đưa vào khoang cacbon hóa có áp
suất không khí cao lên tới 1,1 MPa. Hệ thống lò có 2 bộ phận làm nóng ở đáy của
khoang cacbon hóa. Sự cháy bắt đầu sau vài phút và bộ phận làm nóng được tắt đi.
Sau đó, không khí đi vào nồi hơi và các tia lửa bắn ra và chuyển sinh khối thành
cacbon. Khi không khí đã cung cấp đủ cho quá trình cacbon hóa thì sẽ tạm ngừng
dòng khí, khoang cacbon hóa sẽ giảm áp suất và để nguội.

43. 32
Lõi ngô là nhiên liệu tốt cho quá trình cacbon hóa, tại áp suất 1,2 MPa sự cháy
xảy ra sau 2 phút làm nóng và dòng khí thổi dừng lại sau 18 phút. Với công nghệ
này sản lượng cacbon cố định đạt 100% sản lượng tại giới hạn cân bằng nhiệt hóa
học. Kết quả đạt được sự cải tiến to lớn so với công nghệ cũ. Giống như lõi ngô, vỏ
trấu cháy dễ dàng trong không khí ở áp suất cao nhưng sự lưu thông nhiệt và khí thì
bị hạn chế. Với đặc tính đó, sản lượng cacbon hóa cố định (24%) chỉ đạt được 82%
giá trị tại giới hạn thành phần cacbon hóa cố định của than thì ít thay đổi [21].
1.6.3 Tình hình nghiên cứucacbon hóa ở Việt Nam.
Rác thải đang ngày càng trở thành vấn đề bức xúc của xã hội. Với sự phát triển
nhanh chóng của các đô thị lớn như TP Hồ Chí Minh, Hà Nội và Hải phòng… thì
vấn đề xử lý rác thải đô thị lại càng trở nên bức thiết. Ở nước ta, phần lớn rác thải
được xử lý thô sơ bằng cách vùi lấp tại các bãi rác với nguy cơ gây ô nhiễm môi
trường cao, gây ra nhiều hậu quả xấu ảnh hưởng tới sức khoẻ con người.
Có nhiều phương pháp xử lý rác thải đô thị đã được nghiên cứu và áp dụng,
trong đó có phương pháp thiêu đốt. Phương pháp này xử lý được nhiều loại chất
thải (đặc biệt là các chất thải rắn khó phân huỷ như plastic, da, cao su…), tiết kiệm
được diện tích cho các bãi chôn lấp. Tuy nhiên, nó lại gây tác động xấu đến môi
trường không khí, ngoài ra chi phí cho việc xử lý khí thải của quá trình thiêu đốt rất
tốn kém [15, 17, 22].
Trên cơ sở thực tế đó, một phương pháp xử lý mới áp dụng đối với chất thải
rắn giàu cacbon bằng nhiệt phân đã bắt đầu được các nhà khoa học không chỉ ở Việt
Nam mà cả trên thế giới nghiên cứu. Phương pháp cacbon hoá này vừa có thể xử lý
được ô nhiễm của chất thải với chi phí xử lý thấp hơn, vừa tạo ra được loại sản
phẩm tái chế phục vụ kinh tế xã hội như than sạch làm nhiên liệu hoặc vật liệu hấp
phụ dùng trong công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường. Bản chất của phương pháp là
đốt các chất thải rắn cháy được trong điều kiện thiếu ôxy hoặckhông có oxy hoàn
toàn.
Với những ưu điểm vượt trội mà phương pháp cacbon hoá bằng nhiệt phân có
được, trong thời gian qua, các nhà khoa học Viện Công nghệ Môi trường đã tiến

44. 33
hành nghiên cứu công nghệ cacbon hoá để xử lý chất thải rắn đô thị Hà Nội và đã
có một số kết quả khả quan cho việc áp dụng vào thực tế [31,24].
Hình 1.3 Lò nung cacbon hoá đặt tại Viện Công nghệ môi trường và mẫu tre khô
trước cabon hoá và mẫu than.
Cụ thể, hiệu suất thu hồi đối với giấy từ 22-30% và tương đối ổn định; với
nhựa là 25-39%; vải tương đối cao từ 60-75% ở nhiệt độ 300, 400 độ C, nhưng
giảm hẳn xuống còn 14-59% ở nhiệt độ 500 độ C; gỗ đạt từ 15,5 – 25,5%; cao su là
20 – 35% [27].
Vì sản phẩm than thu hồi được định hướng như là nhiên liệu đốt cho công nghiệp
và vật liệu làm giá thể sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trường. Trong đó, để làm
nhiên liệu đốt thì vật liệu khi đốt phải sinh ra nhiệt lượng cao và được đặc trưng bởi
thành phần TOC (tổng cacbon hữu cơ) có trong sản phẩm. Do đó, các nhà khoa học
đã tiến hành phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm theo tiêu chí nhiệt
năng thông qua chỉ tiêu TOC và nhiệt trị.
Bảng dưới đây trình bày kết quả đạt được như sau:
Bảng 1.5 TOC của than carbon hóa từ các vật liệu khác nhau [23]
TT Vật liệu TOC, %
1 Tre 86,77
2 Gỗ 88,82
3 Giấy 52,81
4 Da 57,58

45. 34
5 Lõi ngô 79,35
6 Trấu 68,15
Kết quả cho thấy TOC của các sản phẩm tương đối cao từ 80-90% như của tre,
gỗ và lõi ngô. Điều này chứng minh cho triển vọng ứng dụng công nghệ cacbon hoá
chất thải thành sản phẩm than dùng như nhiên liệu siêu sạch.
Bên cạnh đó, chỉ tiêu về vật liệu làm giá thể sinh học để xử lý ô nhiễm môi
trường cũng được các nhà khoa học nghiên cứu, đánh giá thông qua chỉ tiêu kích
thước mao quản và diện tích bề mặt riêng. Các hình ảnh SEM dưới đây cho thấy các
sản phẩm than từ nguyên liệu gỗ, tre rất phù hợp để làm vật liệu xử lý ô nhiễm môi
trường vì kích thước mao quản và diện tích bề mặt rất phù hợp (10-150 micromet)
[38].
Hình 1.4 ảnh SEM của than cacbon hoá các
thành phần chất thải: a) gỗ; b) tre; c) vải; d) giấy [23]
Dưới đây là bảng tổng hợp kích thước bề mặt và diện tích của các vật liệu đã
cacbon hóa

46. 35
Bảng 1.6 Kích thước và diện tích bề mặt riêng của than cacbon hóa
trên các vật liệu khác nhau [23]
Vật liệu cacbon hóa Kích thước mao quản Diện tích bề mặt(m2
/g)
Vải Kích thước rất nhỏ, phần lớn
nằm trong khoảng 1-2nm
60 – 70
Giấy Kích thước nhỏ, 1-2nm 50 – 70
Tre Kích thước nhỏ 10- 20 300 – 400
Gỗ 50 - 150 100 – 300
Theo kết quả đề tài nghiên cứu công nghệ cacbon hóa chất thải đô thị ở Việt
Nam [4] khi sử dụng công nghệ cacbon hoá để xử lý chất thải ô nhiễm có nhiều ưu
điểm vượt trội như chi phí xử lý thấp, lượng khí thải ít, tạo ra được sản phẩm than
sạch có nhiệt trị cao làm nhiên liệu trong công nghiệp hoặc vật liệu hấp phụ dùng
xử lý ô nhiễm môi trường (ví dụ: làm giá thể sinh học để xử lý nước thải dệt nhuộm
tại một số nhà máy dệt trong nước). Phương pháp cacbon hoá cũng có thể dùng để
xử lý rác thải nông nghiệp (rơm, rạ, chấu…), sản phẩm là tro thu được dùng làm
phân bón cho cây là rất tốt [20, 23].
Các kết quả nghiên cứu trên chứng tỏ phương pháp cacbon hoá để xử lý chất
thải rất có triển vọng trong tương lai. Phương pháp này được coi là một xu thế phát
triển mới cho việc xử lý chất thải không chỉ ở Việt Nam mà còn cả trên thế giới.

47. 36
C ơ 2: ĐỐ TƯỢNG VÀ P ƯƠNG P ÁP NG ÊN CỨU
2.1Đố t ợng nghiên cứu
- Xơ dừa (bao gồm chỉ xơ dừa và mụn xơ dừa), thực nghiệm áp dụng công nghệ
cacbon hóa theo mô hình thiết kế của Viện Công nghệ môi trường thuộc Viện hàn
lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
- Phân tích xử lý Amoni trong nước thải bệnh viện E – Hà Nội sau khi qua hệ thống
xử lý sinh học hiếu khí.
2.2Dụng cụ thí nghiệm.
Bảng 2.1 Danh mục các thiết bị cần thiết cho quá trình nghiên cứu.
STT Tên dụng cụ thiết bị Mục đích
1 Tủ sấy Sấy vật liệu
2 Thiết bị khuấy Jartest Khuấy khảo sát khả năng hấp phụ của
vật liệu bằng phương pháp hấp phụ tĩnh
3 Máy đo quang Xác định nồng độ NH4
+
4 Lò nung cacbon hóa Nung vật liệu cacbon hóa
5 Máy đo pH Đo và điều chỉnh pH
6 Cân Cân vật liệu
7 Dụng cụ thủy tinh phổ biến trong
phòng thí nghiệm
Tiến hành các thí nghiệm phụ trợ
Bảng 2.2 Danh mục các hóa chất cần thiết cho nghiên cứu.
STT Tên hóa chất Mục đích
1 H2SO4 Điều chỉnh pH trong nước thải
2 NaOH Điều chỉnh pH trong nước thải, giải hấp
vật liệu hấp phụ
3 KOH Xác định nồng độ amoni trong dung dịch

48. 37
4 KI Xác định nồng độ amoni trong dung dịch
5 HgI2 Xác định nồng độ amoni trong dung dịch
6 NH4Cl Pha dung dịch amoni và điều chỉnh nồng
độ amoni trong nước thải
2.3 P ơ p áp ê ứu
2.3.1 Phương pháp tài liệu
Thu thập, xử lý và tổng hợp các tài liệu cần thiết liên quan đến đề tài như sau:
- Lượng phát thải xơ dừa tại Việt Nam
- Thành phần có trong xơ dừa
- Công nghệ cacbon hóa với các vấn đề liên quan như khả năng ứng dụng của công
nghệ trong thực tế, ưu nhược điểm của hệ thống.
- Tình hình nghiên cứu cacbon hóa trên thế giới và Việt Nam
- Hệ thống xử lý nước thải tại bệnh viện E, thành phần nước thải bệnh viện.
- Các phương pháp xử lý amoni trong nước thải.
- Tình hình nghiên cứu xử lý amoni trong và ngoài nước.
2.3.2 Phương pháp thực nghiệm.
2.3.2.1 Thực nghiệm chế tạo than cacbon hóa xơ dừa.
Đây là phương pháp tiến hành thí nghiệm thực tế quá trình cacbon hóa phụ
phẩm nông nghiệp (xơ dừa). Qua đó tìm ra các thông số, các số liệu thực nghiệm
như: thời gian, nhiệt độ, hiệu suất thu hồi sản phẩm, tối ưu nhất cho than cacbon
hóa có khả năng hấp phụ amoni và độ oxi hóa lớn nhất.
a. Xác định độ ẩm của xơ dừa.
Xơ dừa được xé nhỏ, cân xác định khối lượng rồi đánh số M1: mẫu số 1; M2: mẫu
số 2; M3: mẫu số 3. Sau đó cho vào lò sấy ở nhiệt độ 100o
C và giữ ổn định nhiệt độ
này ở trong các khoảng thời gian khác nhau thay đổi từ 10 đến 55 phút. Mỗi khoảng
thời gian tiến hành thí nghiệm với 3 mẫu để xác định tỷ lệ bay hơi nước trung bình.
Mẫu sau khi sấy được cho vào bình hút ẩm trong khoảng 30 phút sau đó đem cân để
%100.
0
0
m
mm
a r


49. 38
xác định khối lượng sau khi sấy từ đó tính được độ ẩm của vật liệu theo công thức
sau:
Trong đó: a - độ ẩm (%).
m0 - khối lượng mẫu trước khi sấy (g).
mr - khối lượng mẫu sau sấy (g).
b. Xác định tỷ trọng của xơ dừa
Xơ dừa được xé nhỏ, sau đó tiến hành thí nghiệm với các khối lượng khác nhau,
cho vào bình có thể tích khác sau đó đem cân để xác định tỷ trọng của xơ dừa. Tính
theo công thức sau:
Trong đó b- tỷ trọng (kg/m3
)
m: khối lượng mẫu (kg)
V: thể tích bình (m3
)
c. Xác định độ tro của vật liệu
Tiến hành thí nghiệm với 5 mẫu xơ dừa. Xơ dừa xé nhỏ. Cân xơ dừa với các khối
lượng khác khối lượng tương ứng dao động khoảng 5g. Đặt mẫu xơ dừa vào đĩa
sau đó cho vào lò nung tro hóa cho đến khi toàn bộ mẫu được cháy hết, cụ thể tiến
hành tro hóa ở nhiệt độ 800o
C trong khoảng 90 phút. Khi quá trình tro hoá kết thúc,
lấy đĩa ra khỏi lò nung và làm nguội trong bình hút ẩm chân không.
Hàm lượng tro tính bằng phần trăm so với khối lượng chất thô được xác định
theo công thức:
Trong đó: - Độ tro (%).
- Khối lượng xỉ tro sau khi đốt (g).
- Khối lượng chất rắn (g).
d. Khảo sát sự biến đổi nhiệt độ trong lò phản ứng và đánh giá hiệu suất thu hồi
ổn định của xơ dừa trong quá trình cacbon hóa

50. 39
Quá trình khảo sát cacbon hóa được nghiên cứu ở các dải nhiệt độ khác nhau nhằm
đánh giá sự thay đổi nhiệt độ trong lò gia nhiệt.
Xơ dừa được xử lý theo mô hình thực nghiệm quy mô nhỏ như sau:
Hình 2.1 Sơ đồ thực nghiệm quá trình Cacbon hóa
Quá trình Cacbon hóa được thí nghiệm trong lò cacbon hóa theo sơ đồ cấu tạo sau:
Xơ dừa khô
Xử lý sơ bộ
(xé nhỏ)
Lò Cacbon
hóa ở nhiệt độ
từ 300-600o
C
Sản phẩm

51. 40
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo của thiết bị thí nghiệm
Hình 2.3 Lò nung
Thiết bị sử dụng phục vụ cho quá trình làm thí nghiệm gồm có: cốc, cân điện
tử, lò sấy, lò Cacbon hóa.
Điều kiện thí nghiệm: 300o
C, 400o
C, 500o
C, 600o
C
Thời gian cacbon hóa: 10 phút, 20 phút, 30 phút, 40 phút, 50 phút, 60 phút
Lß ®iÖn
NhiÖt kÕ
MÉuCèc ®ùng
mÉu
N¾p cèc