Kết quả nghiên cứu thử nghiệm trên mô hình pilot công suất 100 lít/giờ xử lý nước dư hồ bùn đỏ của nhà máy alumin nhân cơ

ui 
chuẩn xả thải ra ngoài môi trường. 
Trong thực tế sản xuất còn có hệ thống rửa 
ngược bằng nước để định kỳ tách thu hồi cặn bám 
trên vật liệu lọc và duy trì hiệu quả hấp phụ của 
than hoạt tính khi sau một thời gian vận hành các 
chất COD và các cặn bẩn bám dính trên bề mặt 
vật liệu lọc. 
2.2. Mô tả mô hình Pilot
Mô hình pilot được chế tạo bằng vật liệu SUS 
304 có khả năng chịu ăn mòn, đặc biệt một số thiết 
bị tiếp xúc trực tiếp với nước có tính kiềm và axít, 
được phủ composite, được chia thành 3 cụm xử lý 
độc lập nên rất thuận tiện, linh hoạt trong công tác 
vận chuyển, lắp đặt và vận hành. Tại hiện trường 
các cụm xử lý được kết nối thành một hệ thống 
hoàn chỉnh. Thông số kỹ thuật của từng cụm xử 
lý như sau:
2.2.1. Cụm trung hòa
Cụm trung hòa có chức năng điều chỉnh pH 
đạt yêu cầu xả thải và tối ưu cho quá trình xử lý 
keo tụ tiếp theo. Cụm xử lý trung hòa bao gồm 1 
bể có kích thước Dài x Rộng x Cao = 1,2 x 0,4 x 
0,5m chia làm 3 ngăn, được đặt trên khung giá đỡ 
có bánh xe. Các ngăn đều bố trí hệ thống phân 
phối khí thô để hòa trộn hóa chất axít H2SO4 với 
nước dư hồ bùn đỏ. Trong mỗi ngăn chứa có lắp 
đặt điện cực đo pH, giá trị pH được hiển thị trên 
màn hình Led. Các bơm định lượng axit được điều 
khiển tự động hoặc bằng tay để điều chỉnh pH đạt 
giá trị tối ưu (Xem hình 2, 3).
Hình 1. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý nước dư hồ bùn đỏ trên mô hình pilot công suất 100 lít/giờ
Hình 2. Cụm trung hòa 3 cấp
 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
45
2.2.2. Cụm châm keo tụ, tạo bông
Nước dư hồ bùn đỏ sau quá trình trung hòa 
sẽ hình thành kết tủa hydroxit Al(OH)3. Cụm châm 
keo tụ tạo bông có chức năng hòa trộn chất trợ 
lắng keo tụ (Polymer) với nước hồ bùn đỏ sau 
trung hòa để tạo ra các bông kết tủa có kích thước 
lớn để lắng đọng nhanh. Cụm châm keo tụ, tạo 
bông bao gồm 1 bể có kích thước Dài x Rộng x 
Cao = 1,2 x 0,4 x 0,4m chia làm 2 ngăn, được đặt 
trên khung giá đỡ có bánh xe. Tại mỗi ngăn có 
lắp hệ thống khuấy trộn, có thể điều chỉnh tốc độ 
khuấy nhằm tăng hiệu quả tạo bông (Xem hình 4).
2.2.3. Cụm lắng đọng, lọc
Cụm lắng đọng, lọc có chức năng lắng đọng 
nhanh nước dư có các bông keo có kích thước lớn 
từ cụm châm keo tụ, tạo bông và lọc, hấp phụ xử 
lý COD bằng than hoạt tính. Cụm lắng đọng, lọc 
bao gồm bể lắng có đường kính R = 0,6 m; Cao 
H = 1m và bể lọc có đường kính R = 0,4 m; Cao 
H = 0,8m được đặt trên khung giá đỡ có bánh xe 
(Xem hình 5).
2.3. Nguyên lý hoạt động của mô hình pilot 
thử nghiệm xử lí nước dư hồ bùn đỏ
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình Pilot 
thử nghiệm nước dư hồ bùn đỏ được thể hiện 
trong hình 6.
Thuyết minh nguyên lý của mô hình pilot:
Nước dư hồ bùn đỏ được dẫn vào bồn chứa 
dung tích 2m3 sau đó được bơm qua bơm P0, vào bể 
trung hòa cấp 1, cấp 2, cấp 3. Tại đây, pH lớn 
hơn giá trị đặt (pH = 8), bơm hóa chất trung hòa 
P3 sẽ hoạt động. Khi bơm nước thải bật lên, máy 
thổi khí sẽ thổi khí vào bể trung hòa cấp 1, 2, và 
3. Nước thải được trung hòa về pH = 8 được tự 
chảy qua thiết bị keo tụ, tại đây bơm P4 sẽ bơm 
Hình 3. Tủ điện điều khiển
Hình 4. Cụm châm keo tụ, tạo bông
Hình 5. Cụm lắng đọng, lọc hấp phụ bằng than 
hoạt tính
46 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
hóa chất keo tụ lên bể keo tụ đồng thời động cơ 
khuấy hoạt động để khuấy đều hóa chất keo tụ với 
nước dư hồ bùn đỏ. Nước dư hồ bùn đỏ sau khi 
phản ứng với hóa chất keo tụ sẽ được chảy qua 
bể khuấy chậm, tốc độ khuấy được điều chỉnh qua 
bộ điều khiển ở tốc độ phù hợp. Sau đó nước thải 
được chảy vào bể lắng, bông bùn được tạo sẽ 
lắng xuống đáy, nước trong sẽ được chảy qua bể 
lọc hấp phụ than hoạt tính. Nước thải chảy qua lớp 
lọc hấp phụ sẽ hấp phụ các chất hữu cơ để giảm 
COD của nước thải về giá trị đáp ứng thải ra môi 
trường. Nước chảy qua bể chứa nước đã qua xử 
lý trước khi xả ra môi trường. Khi chạy hệ thống 
một thời gian (đặt qua rơ le thời gian) sẽ yêu cầu 
rửa ngược. Khi yêu cầu rửa ngược thì tiến hành 
mở hoàn toàn van V8, khi hết nước có trong bể 
lọc thì tiến hành đóng van V3, V6 và mở hoàn toàn 
van V4, bật bơm P5 sau đó mở từ từ van V5 để tia 
nước sẽ rửa toàn bộ cặn rắn trên bề mặt lọc (nếu 
có). Sau một thời gian tiến hành mở van V7 để xả 
cặn lắng đưa về hồ bùn đỏ để tận thu nhôm quay 
lại chu trình sản xuất. 
3. Kết quả vận hành thử nghiệm
Sau một thời gian lắp đặt và vận hành tại hiện 
trường (phân xưởng Lắng rửa - Công ty nhôm Đắk 
Nông - TKV) để xử lý nước dư khoang số 1 hồ bùn 
đỏ của nhà máy alumin Nhân Cơ, nhóm nghiên 
cứu đề tài có một số nhận xét, đánh giá như sau:
3.1. Thiết kế chế tạo
- Toàn bộ mô hình Pilot được chế tạo bằng thép 
SUS 304 có khả năng chịu ăn mòn, chia thành 03 
modul độc lập đặt trên khung có bánh xe nên rất 
thuận tiện, linh hoạt trong công tác vận chuyển, 
lắp đặt và vận hành.
- Các thiết bị điều khiển và đo được bố trí gọn 
gàng ở những vị trí thuận tiện cho vận hành.
- Thiết bị có độ kín khít cao.
- Hệ thống phân phối khí đặt dưới đáy các ngăn 
trung hòa làm việc hiệu quả, hòa trộn tốt.
3.2. Vận hành
- Hệ thống làm việc ổn định.
- Đạt công suất thiết kế 100 lít/giờ.
- Vận hành hệ thống rất đơn giản, có thể vận 
hành ở chế độ tự động.
- Các thiết bị đo đạc tin cậy và dễ quan sát.
3.3. Hiệu quả xử lý của mô hình
Tại điều kiện vận hành tối ưu, nhóm thực hiện 
đề tài đã tiến hành lấy mẫu 2 đợt, mỗi đợt 7 ngày 
(3 lần/ ngày) nước dư hồ bùn đỏ trước xử lý, sau 
lắng và sau lọc để phân tích chỉ tiêu Màu, pH, 
COD, TSS tại phòng thí nghiệm môi trường của 
Viện khoa học công nghệ mỏ - Vinacomin. Kết quả 
Hình 6. Sơ đồ nguyên lý của mô hình Pilot xử lí nước dư hồ bùn đỏ công suất 100 Lít/giờ 
 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
47
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm trên mô hình Pilot ở chế độ vận hành tối ưu
Ngày lấy 
mẫu
Chỉ tiêu phân 
tích
Trước 
xử lý
Sau xử 
lý trung 
hòa, 
keo tụ 
và lắng
Sau xử lý 
lọc hấp 
phụ than 
hoạt tính 
Ấn Độ
Hiệu 
suất xử 
lý trung 
hòa, keo 
tụ và lắng 
(%)
Hiệu suất 
xử lý sau 
lọc hấp 
phụ than 
hoạt tính 
Ấn Độ (%)
QCVN 40:2011/
BTNMT
Cột A Cột B
Đợt 1
Ngày 
27/12/2020
Độ màu (Pt/Co) 105 51 36 51,75 29,61 50 150
pH 11,2 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 52 43 27 - 36,88 50 100
COD (mg/l) 171 105 57 38,79 45,24 75 150
Ngày 
28/12/2020
Độ màu (Pt/Co) 120 56 36 53,06 36,70 50 150
pH 11,1 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 56 42 26 - 38,42 50 100
COD (mg/l) 198 117 65 40,74 44,62 75 150
Ngày 
29/12/2020
Độ màu (Pt/Co) 118 52 34 56,21 33,53 50 150
pH 11 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 55 43 23 - 45,32 50 100
COD (mg/l) 179 110 61 38,55 44,25 75 150
Ngày 
30/12/2020
Độ màu (Pt/Co) 110 48 33 56,36 30,56 50 150
pH 11,3 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 53 44 26 - 40,51 50 100
COD (mg/l) 167 103 60 38,52 41,55 75 150
Ngày 
31/12/2020
Độ màu (Pt/Co) 107 48 33 54,83 32,41 50 150
pH 11,1 7,8 7,8 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 57 45 26 - 43,40 50 100
COD (mg/l) 148 91 52 38,51 42,85 75 150
Ngày 
1/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 116 52 36 55,17 30,13 50 150
pH 11,2 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 59 45 27 - 40,45 50 100
COD (mg/l) 172 107 62 37,60 41,93 75 150
Ngày 
2/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 112 52 36 53,87 30,32 50 150
pH 11 8 8 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 51 45 26 - 41,50 50 100
COD (mg/l) 154 96 59 37,88 38,32 75 150
Đợt 2
Ngày 
14/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 115 51 34 55,65 32,66 50 150
pH 11,4 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 55 43 27 - 38,47 50 100
COD (mg/l) 162 98 58 39,30 41,02 75 150
48 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
được thể hiện trong bảng 1.
(Ghi chú: Số liệu phân tích các chỉ tiêu được lấy 
trung bình của 3 lần trong ngày)
Kết quả phân tích mẫu nước dư hồ bùn đỏ 
trước xử lý, sau lắng và sau lọc trong quá trình vận 
hành thử nghiệm mô hình Pilot tại hiện trường, 
nhóm nghiên cứu có một số nhận xét, đánh giá 
như sau:
- Độ pH: Giá trị pH sau xử lý dao động 7,8 ÷ 8 
nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột A).
- Độ màu: 
+ Độ màu nước dư hồ bùn đỏ trước xử lý 
trong đợt thử nghiệm dao động 103 ÷ 120 Pt/Co 
nằm trong giới hạn quy định của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột B, màu=150 Pt/Co), tuy nhiên vẫn 
còn vượt ngưỡng quy định của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột A, màu=50 Pt/Co). 
+ Độ màu nước dư hồ bùn đỏ sau xử lý bằng 
trung hòa, keo tụ và lắng dao động trong khoảng 
46-58 Pt/Co (tùy thuộc độ màu trong nước trước 
xử lý), hiệu suất xử lý dao động 51,67 ÷ 58,18%, 
vẫn còn vượt ngưỡng quy định của QCVN 
40:2011/BTNMT (Cột A, màu=50 Pt/Co). 
+ Độ màu nước dư hồ bùn đỏ sau khi tiếp tục 
xử lý bằng lọc hấp phụ than hoạt tính dao động 
trong khoảng 31 ÷ 38 Pt/Co, nằm trong giới hạn 
quy định của QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A, 
Ngày lấy 
mẫu
Chỉ tiêu phân 
tích
Trước 
xử lý
Sau xử 
lý trung 
hòa, 
keo tụ 
và lắng
Sau xử lý 
lọc hấp 
phụ than 
hoạt tính 
Ấn Độ
Hiệu 
suất xử 
lý trung 
hòa, keo 
tụ và lắng 
(%)
Hiệu suất 
xử lý sau 
lọc hấp 
phụ than 
hoạt tính 
Ấn Độ (%)
QCVN 40:2011/
BTNMT
Cột A Cột B
Ngày 
15/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 117 51 33 56,13 35,05 50 150
pH 11,6 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 56 44 28 - 36,67 50 100
COD (mg/l) 158 98 61 37,76 38,27 75 150
Ngày 
16/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 108 48 30 55,86 37,02 50 150
pH 11,5 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 51 44 27 - 38,62 50 100
COD (mg/l) 141 87 52 38,30 39,86 75 150
Ngày 
17/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 111 51 32 53,75 38,28 50 150
pH 11,3 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 53 46 29 - 36,46 50 100
COD (mg/l) 165 100 63 39,19 37,56 75 150
Ngày 
18/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 103 47 31 54,05 33,79 50 150
pH 11,2 7,8 7,8 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 50 45 27 - 41,17 50 100
COD (mg/l) 136 84 52 37,99 37,92 75 150
Ngày 
19/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 105 48 31 54,60 34,26 50 150
pH 11,1 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 54 45 29 - 35,85 50 100
COD (mg/l) 144 91 59 36,81 35,17 75 150
Ngày 
20/1/2021
Độ màu (Pt/Co) 110 49 32 55,45 34,69 50 150
pH 11,3 7,9 7,9 - - 6÷9 5,5÷9
TSS (mg/l) 52 44 28 - 37,08 50 100
COD (mg/l) 160 101 67 37,08 33,78 75 150
 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
 THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
49
màu=50 Pt/Co). 
+ Kết quả vận hành thử nghiệm mô hình cho 
thấy giải pháp lọc bằng vật liệu hấp phụ than hoạt 
tính Ấn Độ có hiệu quả khi xử lý độ màu trong 
nước dư hồ bùn đỏ nhà máy alumin Nhân Cơ đạt 
giới hạn quy định của QCVN 40:2011/BTNMT (Cột 
A, màu=50 Pt/Co). 
- Hàm lượng TSS: Bản chất nước dư hồ bùn 
đỏ trước xử lý có hàm lượng TSS không lớn, trong 
đợt thử nghiệm hàm lượng TSS dao động 50 ÷ 59 
mg/l. Tuy nhiên, do nước dư hồ bùn đỏ có hàm 
lượng nhôm cao, tồn tại dưới dạng NaAlO2, nên 
khi tiến hành trung hòa bằng axít sẽ xảy ra phản 
ứng sau: 2H+ + 2NaAlO2 + 2H2O = 2Al(OH)3 + 2Na
+. 
Kết tủa hydroxit Al(OH)3 hình thành làm tăng hàm 
lượng TSS trong nước, hàm lượng TSS cao hay 
thấp phụ thuộc vào hàm lượng nhôm trong nước 
dư hồ bùn đỏ. Kết quả phân tích hàm lượng TSS 
sau xử lý trung hòa, keo tụ và lắng trong đợt thử 
nghiệm dao động 40 ÷ 48 mg/l, sau xử lý lọc hấp 
phụ than hoạt tính Ấn Độ dao động 22 ÷ 28 mg/l, 
nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột A, TSS=50 mg/l).
- Hàm lượng COD: 
+ Kết quả phân tích hàm lượng COD trong 
nước dư hồ bùn đỏ trước xử lý trong đợt thử 
nghiệm dao động 136 ÷ 198 mg/l, một số thời 
điểm vượt giới hạn quy định của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột B, COD=150 mg/l). 
+ Kết quả phân tích hàm lượng COD sau xử lý 
trung hòa, keo tụ và lắng trong đợt thử nghiệm dao 
động 82 ÷ 120 mg/l (tương ứng với hiệu suất xử lý 
36,05 ÷ 41,92%) nằm trong ngưỡng giới hạn của 
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B, COD=150 mg/l), 
tuy nhiên vẫn còn vượt ngưỡng quy định của 
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A, COD=75 mg/l). 
+ Kết quả phân tích hàm lượng COD sau xử lý 
lọc hấp phụ than hoạt tính dao động 50 ÷ 68 mg/l 
(tương ứng với hiệu suất xử lý 40,59 ÷ 46,09%) 
nằm trong ngưỡng giới hạn của QCVN 40:2011/
BTNMT (Cột A, COD=75 mg/l). 
+ Kết quả vận hành thử nghiệm mô hình cho 
thấy giải pháp lọc bằng vật liệu hấp phụ than hoạt 
tính có hiệu quả, khả thi xử lý COD còn lại trong 
nước dư hồ bùn đỏ nhà máy alumin Nhân Cơ đạt 
giới hạn quy định của QCVN 40:2011/BTNMT 
(Cột A, COD=75 mg/l).
3.4. Chi phí xử lý
Kết quả nghiên cứu xử lý nước dư hồ bùn đỏ 
nhà máy alumin Nhân Cơ bằng mô hình Pilot có 
thể sơ bộ định mức chi phí vận hành (hóa chất, 
điện năng...) xử lý nước thải với 2 giai đoạn như 
sau:
Giai đoạn 1 - Trung hòa, keo tụ: Sử dụng axít 
H2SO4 98% để trung hòa nước dư hồ bùn đỏ về 
pH = 8, sử dụng hóa chất keo tụ anion để tách kết 
tủa AL(OH)3 và giảm hàm lượng COD, độ màu. 
Chi phí xử lý nước thải với giai đoạn 1 là: 31.720 
đồng/m3.
Giai đoạn 2 - Lọc hấp phụ bằng than hoạt 
tính Ấn Độ: Chi phí than hoạt tính để xử lý nước 
thải với giai đoạn 2 là: 1.700 đồng/m3.
Tổng chi phí cho cả hai giai đoạn khoảng 
33.420 đồng/m3.
4. Kết luận
Các kết quả thử nghiệm trên mô hình Pilot xử 
lý nước dư hồ bùn đỏ nhà máy alumin Nhân Cơ 
cho thấy, công nghệ xử lý nước dư hồ bùn đỏ do 
đề tài đề xuất đảm bảo độ tin cậy, phù hợp với tính 
chất nước dư hồ bùn đỏ từ nhà máy alumin, nước 
sau xử lý đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A). Kết 
quả thử nghiệm bằng mô hình Pilot này là cơ sở 
để đề xuất phương án thiết kế, cải tạo hệ thống xử 
lý nước dư hồ bùn đỏ từ các nhà máy alumin Nhân 
Cơ và Lâm Đồng nhằm nâng cao hiệu quả sản 
xuất và đáp ứng yêu cầu chất lượng nước trước 
khi xả thải theo quy định.
Tài liệu tham khảo:
[1]. ThS. Nguyễn Tiến Dũng, Báo cáo kết quả 
thử nghiệm xử lý nước dư hồ bùn đỏ trên mô hình 
Pilot đề tài “Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp 
nâng cao hiệu quả cho hệ thống xử lý nước dư hồ 
bùn đỏ của nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ 
nhằm đảm bảo an toàn, môi trường”, Viện KHCN 
Mỏ, 2021.
[2]. ThS. Nguyễn Tiến Dũng, Báo cáo tổng kết 
đề tài “Nghiên cứu, đề xuất các giải pháp nâng cao 
hiệu quả cho hệ thống xử lý nước dư hồ bùn đỏ 
của nhà máy alumin Tân Rai và Nhân Cơ nhằm 
đảm bảo an toàn, môi trường”, Viện KHCN Mỏ, 
2021.
50 KHCNM SỐ 1/2021 * CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Results of the experimental research on a pilot model with capacity of 100 liters/
hour for excess water treatment in red mud pond of Nhan Co Alumina Factory
MSc. Nguyen Tien Dung, Dr. Le Binh Duong, BA. Do Thi Thao
MSc. Pham Thi Thu Huong, Eng.Tran Nam Anh
Vinacomin – Instiute of Mining Science and Technology
Abstract:
This paper presents the trial operation results of a pilot model with capacity of 100 liters/hour for 
redundant water treatment in the red mud pond of Nhan Co alumina factory. The test results with the 
Pilot model are the basis to propose solutions to improve the efficiency of excess water treatment system 
in the red mud pond of Tan Rai and Nhan Co alumina factories to meet the discharge requirements as 
specified in the next time.