Hình. Mặt bằng mô hình AOPs/UV tỉ lệ 1:100
Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp tại Việt Nam, đặc biệt là ngành công nghiệp dệt may, đã đóng góp quan trọng vào tăng trưởng kinh tế quốc gia (Ho & Watanabe, 2017). Tuy nhiên, đi kèm với sự phát triển này là tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái (Hoang et al., 2024). Nước thải từ quá trình dệt nhuộm có thành phần phức tạp, chứa nhiều hóa chất độc hại, hợp chất hữu cơ khó phân hủy và các chất tạo màu bền vững (Vu et al., 2016; Hoang et al., 2024). Đặc biệt, nước thải có nồng độ COD và độ màu cao làm suy giảm oxy hòa tan trong nước, gây ảnh hưởng đến đời sống thủy sinh và quá trình quang hợp (Luong et al., 2022). Ngoài ra, một số hợp chất trong thuốc nhuộm có thể gây độc tính cao như ung thư, dị tật bẩm sinh và bệnh hô hấp (Zhang et al., 2021).
Các phương pháp xử lý truyền thống như keo tụ, hấp phụ và oxy hóa thông thường thường không đạt hiệu quả cao do đặc tính bền vững và khó phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm trong nước thải dệt nhuộm. Trong bối cảnh đó, việc kết hợp các công nghệ tiên tiến như quá trình oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes – AOPs) với các phương pháp xử lý truyền thống đã được chứng minh mang lại hiệu quả xử lý vượt trội (Mohajerani et al., 2009; Holkar et al., 2016). Trong đó, sự kết hợp giữa keo tụ và AOPs được xem là một hướng tiếp cận hiệu quả, giúp nâng cao khả năng loại bỏ chất hữu cơ và độ màu trong nước thải (Nguyen et al., 2017; GilPavas et al., 2017).
Quá trình keo tụ đóng vai trò như một bước tiền xử lý quan trọng, giúp loại bỏ các chất rắn lơ lửng và một phần chất hữu cơ, từ đó nâng cao hiệu quả cho các bước xử lý tiếp theo. Trong khi đó, AOPs – đặc biệt là quá trình AOPs/UV sử dụng O₃ – có khả năng tạo ra các chất oxy hóa mạnh như gốc hydroxyl (*OH) với thế oxy hóa cao (2,80 V), giúp phân hủy hiệu quả các hợp chất hữu cơ bền vững (Vu et al., 2016; Nguyen et al., 2020a). Kết quả nghiên cứu của Hassaan and El Nemr (2017) đã chứng minh hiệu quả của tổ hợp keo tụ kết hợp AOPs/UV trong xử lý nước thải dệt nhuộm, với hiệu suất loại bỏ đạt 96% COD và 95% độ màu.
Mặc dù nhiều nghiên cứu đã được tiến hành nhằm khảo sát việc kết hợp keo tụ và AOPs trong xử lý nước thải, các điều kiện tối ưu cho loại nước thải đặc thù của ngành dệt may Việt Nam, đặc biệt với sự kết hợp PAC, Polymer Anion và hệ O3/UV, vẫn chưa được nghiên cứu một cách hệ thống. Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm đóng góp dữ liệu thực nghiệm và bộ thông số vận hành hiệu quả, phục vụ cho việc cải thiện các hệ thống xử lý hiện hữu.
Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả xử lý độ màu và nhu cầu oxy hóa học (COD) trong nước thải dệt nhuộm bằng quy trình kết hợp keo tụ và oxy hóa nâng cao sử dụng tia UV và ozone (AOPs/UV-O₃). Quy trình thực nghiệm gồm ba bước: chế tạo mô hình xử lý, xác định điều kiện tối ưu cho quá trình keo tụ, và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất AOPs/UV-O₃.
Qua thời gian thực hiện, kết quả cho thấy, quá trình keo tụ đạt hiệu quả tối ưu tại pH = 6,5 với liều lượng PAC 600 mg/L và Polymer Anion 4 mg/L, đạt hiệu suất loại bỏ 71,4% độ màu và 55% COD. Giai đoạn AOPs/UV-O₃ thực hiện với thời gian phản ứng 40 phút và chiếu UV liên tục giúp nâng cao hiệu quả xử lý, đạt tổng hiệu suất loại bỏ 81,4% đối với độ màu và 87% đối với COD. Kết quả cung cấp các thông số vận hành hiệu quả, có thể được áp dụng để cải thiện hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm, điều này góp phần định hướng phát triển công nghệ xử lý hiệu quả và thân thiện với môi trường. |