Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.

Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau quá trình ozon hóa.

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung trình bày luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau trình ozon hóa” nghiên cứu cá nhân tơi, sở số liệu, số liệu tham khảo Những tài liệu sử dụng tham khảo luận văn nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày luận văn hoàn toàn trung thực từ thực nghiệm, không chép từ nguồn Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu kỷ luật Học viện Khoa học Công nghệ đề Hà Nội, tháng 12 năm 2022 Học viên Nguyễn Đắc Tuấn Thành LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ khoa học - Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường với đề tài “Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau q trình ozon hóa’’ thực phịng thí nghiệm - Viện Cơng nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, hướng dẫn TS Lê Thanh Sơn TS Đặng Thị Thơm Trong suốt trình thực luận văn, từ nhận đề tài kết thúc thực nghiệm, nhận quan tâm, động viên, hỗ trợ từ thầy hướng dẫn Bằng tất kính trọng, lịng biết ơn, tơi xin phép gửi tới TS Lê Thanh Sơn TS Đặng Thị Thơm lời cảm ơn chân thành Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam cho phép tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn thầy giáo Học viện nói chung, thầy khoa Cơng nghệ mơi trường nói riêng giảng dạy, truyền đạt kiến thức, tạo điều kiện sở vật chất hướng dẫn tơi hồn thành chương trình học tập thực luận văn Và cuối tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè người ln khích lệ, động viên tạo điều kiện tốt cho tơi q trình thực luận văn tốt nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2022 Học viên Nguyễn Đắc Tuấn Thành MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .5 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh 1.1.2 Đặc điểm nước thải dệt nhuộm 1.1.3 Các loại thuốc nhuộm thường dùng 11 1.1.3.1 Thuốc nhuộm hòa tan nước 12 a Thuốc nhuộm trực tiếp 12 b Thuốc nhuộm bazo-cation 12 1.1.3.2 Thuốc nhuộm không hòa tan nước 13 a Thuốc nhuộm hoàn nguyên 13 b Thuốc nhuộm Pigment 13 c Thuốc nhuộm azo không tan .13 1.1.4 Chất màu Reactive Red 120 .15 1.1.4.1 Tổng quan chất màu Reactive Red 120 15 1.1.4.2 Các nghiên cứu xử lý chất màu Reactive Red 120 16 1.1.5 Ảnh hưởng nước thải dệt nhuộm đến môi trường 16 1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM .18 1.2.1 Phương pháp hấp phụ .18 1.2.2 Phương pháp màng lọc .19 1.2.3 Phương pháp oxy hóa tiên tiến 20 1.2.4 Phương pháp sinh học .22 1.3 XỬ LÝ THỨ CẤP BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC MÀNG (MBR) 23 1.3.1 Nguyên tắc phương pháp 23 1.3.2 Ưu nhược điểm phương pháp 25 1.3.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ MBR xử lý chất màu và nước thải dệt nhuộm 27 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 31 2.2 HÓA CHẤT, THIẾT BỊ 31 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.3.1 Phương pháp thực nghiệm .32 2.3.2 Phương pháp phân tích .39 2.3.3 Phân tích và xử lý số liệu 42 2.4 CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 44 2.4.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hệ MBR .44 2.4.2 Nghiên cứu chế độ tắc nghẽn màng 46 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD VÀ RR120 47 3.1.1 Ảnh hưởng chế độ sục khí 47 3.1.1.1 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến việc loại bỏ COD 49 3.1.1.2 Ảnh hưởng chế độ sục khí đến việc loại bỏ RR120 50 3.1.2 Ảnh hưởng thời gian lưu thủy lực 52 3.1.2.1 Ảnh hưởng HRT đến việc loại bỏ COD .53 3.1.2.2 Ảnh hưởng HRT đến việc loại bỏ RR120 55 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian lưu bùn 57 3.1.3.1 Ảnh hưởng SRT đến việc loại bỏ COD 58 3.1.3.2 Ảnh hưởng SRT đến việc loại bỏ RR120 59 3.2 KHẢO SÁT SỰ BÁM BẨN CỦA MÀNG 61 3.2.1 Hiện tượng tắc nghẽn màng .61 3.2.2 Phương pháp vệ sinh màng lọc dung dịch NaOCl 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Kết chi tiết nghiên cứu ảnh hưởng chế độ sục khí/nghỉ 73 Kết chi tiết nghiên cứu ảnh hưởng HRT .75 Kết chi tiết nghiên cứu ảnh hưởng SRT 77 Xác định nồng độ COD 79 Xây dựng đường chuẩn RR120 phịng thí nghiệm 81 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu viết tắt Tiếng Việt Tiếng Anh AOX Halogenua hữu dễ hấp phụ The adsorbable organic halides BOD Nhu cầu ôxy sinh hóa Biochemical oxygen demand COD Nhu cầu ơxy hóa học Chemical oxygen demand DO Ơxy hịa tan Dissolved oxygen EPS Cao phân tử ngoại bào Exopolysaccharide HRT Thời gian lưu thủy lực Hydraulic retention time MBR Màng lọc sinh học Membrane bioreactor MF Màng vi lọc Micro Filtration MLSS Hỗn hợp chất rắn lơ lửng Mixed liquor suspended solids PLC Bộ điều khiển lập trình Programmable Logic Controller RR120 Chất nhuộm màu Reactive Red 120 Reactive Red 120 SEM Kính hiển vi điện tử quét Scanning electron microscope SRT Thời gian lưu bùn Sludge retention time TDS Tổng chất rắn hòa tan Total disolved solids TMP Áp suất qua màng Trans Membrane Pressure TSS Tổng chất rắn lơ lửng Total suspended solids DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Lượng tiêu thụ nước tạo lượng nước thải tương ứng quy trình dệt nhuộm [3] Bảng 1.2 Thành phần chất nhiễm có nước thải ngành dệt may [6] Bảng 1.3 Nồng độ số chất ô nhiễm [7] 10 Bảng 1.4 Thành phần đặc điểm nước thải công ty dệt may Thành Công 10 Bảng 1.5 Đặc điểm nước thải nhà máy dệt nhuộm địa bàn TP Hồ Chí Minh 11 Bảng 1.7 QCVN 13-MT:2015/BTNMT [12] .18 Bảng 1.8 Ưu điểm phương pháp sinh học màng (MBR) .25 Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng thực nghiệm 31 Bảng 2.2 Danh mục thiết bị sử dụng 31 Bảng 2.3 Thơng số chất mẫu sau q trình ozon hoá 35 Bảng Bảng pha chất dinh dưỡng ni vi sinh (tính cho 15 L dung dịch) 38 Bảng 3.1 Các điều kiện thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng chế độ sục khí đến hiệu xử lý COD RR120 .48 Bảng 3.2 Các điều kiện thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng HRT đến hiệu xử lý COD RR120 .53 Bảng 3.3 Các điều kiện thí nghiệm để khảo sát ảnh hưởng SRT đến hiệu xử lý COD RR120 .57 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu trúc hóa học Reactive Red 120 15 Hình 1.2 Mơ tả màng lọc 19 Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống MBR dịng chìm dịng ngồi 24 Hình 2.1 Hệ thí nghiệm ozon sử dụng nghiên cứu .32 Hình 2.2 Bình oxy sử dụng thí nghiệm đề tài 33 Hình 2.3 Máy tạo ozon D-10S sử dụng thí nghiệm đề tài .34 Hình 2.4 Máy khuấy từ gia nhiệt sử dụng thí nghiệm đề tài 34 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thí nghiệm MBR sử dụng nghiên cứu 36 Hình 2.6 Hình ảnh bể sinh học – màng MBR sử dụng thí nghiệm đề tài 37 Hình 2.7 Hình ảnh modun màng MBR sử dụng thí nghiệm đề tài 37 Hình 2.8 Đường chuẩn NO3- bước sóng 415 nm 43 Hình 2.9 Đường chuẩn RR120 bước sóng 512 nm 44 Hình 3.1 Ảnh hưởng chế độ sục khí/nghỉ đến việc loại bỏ COD trình xử lý MBR 49 Hình 3.2 Ảnh hưởng chế độ sục/nghỉ khí đến việc loại bỏ RR120 trình xử lý MBR .51 Hình 3.3 Ảnh hưởng HRT đến việc loại bỏ COD trình xử lý MBR 54 Hình 3.4 Ảnh hưởng HRT đến việc loại bỏ RR120 trình xử lý MBR 56 Hình 3.5 Ảnh hưởng SRT đến việc loại bỏ COD trình xử lý MBR 59 Hình 3.6 Ảnh hưởng SRT đến việc loại bỏ RR120 trình xử lý MBR 60 Hình 3.7 Hiện tượng tắc nghẽn màng 62 Hình 3.8 Lượng nước hút phút/ngày khoảng 45 ngày 62 Hình 3.9 Ảnh SEM bề mặt màng MF lúc đầu (a) sau 45 ngày vận hành (b) 63 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Công nghiệp dệt nhuộm nước ta chiếm tỷ trọng cao tổng kim ngạch xuất nước Mỗi năm, ngành tạo việc làm cho triệu người, giá trị xuất sản phẩm dệt may đứng hàng thứ hai tổng kim ngạch xuất nước, đưa Việt Nam đứng top 10 nước xuất hàng dệt may giới Đây ngành công nghiệp mạnh, đứng vị trí quan trọng kinh tế quốc dân nước thải loại hình cơng nghiệp lại ô nhiễm cách trầm trọng không kiểm sốt xử lý Cơng nghiệp dệt nhuộm loại hình cơng nghiệp đa dạng chủng loại sản phẩm thường xuyên có thay đổi lớn nguyên liệu, đặc biệt thuốc nhuộm Có 10.000 loại thuốc nhuộm sử dụng ngành dệt nhuộm với gần 70% thuốc nhuộm azo phức tạp cấu trúc tổng hợp tự nhiên Phần lớn thuốc nhuộm sử dụng ngành dệt nhuộm chất màu tổng hợp hữu nhóm azo có giá thành rẻ, hiệu nhuộm màu cao Tuy nhiên, hợp chất azo thường khó phân hủy sinh học, độc hại cho người môi trường Màu sắc đậm đặc nước thải chứa chất màu ngăn cản hấp thụ oxy ánh sáng mặt trời, gây bất lợi cho phát triển sinh vật nước Riêng RR120, việc ăn phải gây kích ứng mắt, niêm mạc đường hơ hấp trên; nhức đầu; chóng mặt; buồn nơn, việc tiêu thụ gây tử vong, chất chất gây ung thư dẫn đến tạo thành khối u thể Trong nhiều năm, nhiều nỗ lực nhằm tìm phương pháp tối ưu để xử lý nước thải có chứa thuốc nhuộm nói chung, reactive red 120 nói riêng hấp phụ, điện phân, oxy hóa, lọc màng,… Tuy nhiên, phương pháp có hạn chế chung tạo nhiễm thứ cấp hoặc xử lý không triệt để, chuyển chất ô nhiễm từ dạng thành dạng khác Do đó, việc nghiên cứu tìm giải pháp xử lý triệt để, không tạo chất ô nhiễm thứ cấp thực cần thiết Ozon (O3) chất oxy hóa thân thiện với mơi trường phân hủy thành oxy mà khơng tạo sản phẩm phụ tự sinh phản ứng oxy hóa Ozon sử dụng rộng rãi việc lọc nước uống, xử lý nước thải xử lý nước, khử trùng nước hồ bơi nhân tạo,… Ozon phản ứng xởi hợp chất vô hữu khác dung dịch nước, phản ứng trực tiếp ozon phân tử hoặc thông qua chế gốc tự hydroxyl sinh phân hủy Ozon Đối với chất màu azo, ozon phản ứng trực tiếp với số động học phản ứng cao từ 10 5-107 M-1s-1, sản phẩm tạo chất hữu mạch ngắn, dễ phân hủy sinh học Trong khí đó, công nghệ màng lọc sinh học (MBR) phân hủy chất hữu mạch ngắn, dễ phân hủy sinh học kết hợp trình phân hủy sinh học hiếu khí bùn hoạt tính q trình tách sinh khối, vi khuẩn hệ thống lọc màng (vi lọc hoặc siêu lọc) thiết bị, có ưu điểm thiết bị nhỏ gọn, thời gian lưu thủy lực ngắn, mật độ vi sinh cao thời gian lưu bùn dài nên khối lượng bùn dư sinh ít, giảm chi phí xử lý, thải bỏ bùn; chất lượng nước sau xử lý có chất lượng cao, ổn định Trên sở đó, đề tài “Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau q trình ozon hóa” thực nhằm nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu thiết bị sinh học – màng MBR xử lý dung dịch chất màu Reactive Red 120 sau tiền xử lý ozon hóa đánh giá hiệu trình xử lý điều kiện phù hợp tìm Kết đề tài luận văn góp phần xây dựng phương pháp xử lý hiệu quả, triệt để nước thải ngành dệt nhuộm có chứa chất màu azo Reactive Red 120 Mục tiêu nghiên cứu a Mục tiêu chung: Nghiên cứu xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 nước sau q trình ozon hóa q trình MBR lựa chọn điều kiện phù hợp công nghệ MBR cho việc xử lý chất màu Reactive Red 120 sau q trình ozon hóa ... xử lý có chất lượng cao, ổn định Trên sở đó, đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau q trình ozon hóa” thực nhằm nghiên cứu số yếu... văn Thạc sĩ khoa học - Chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường với đề tài ? ?Nghiên cứu sử dụng thiết bị sinh học màng (MBR) để xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 sau q trình ozon hóa’’ thực phịng... lý hiệu quả, triệt để nước thải ngành dệt nhuộm có chứa chất màu azo Reactive Red 120 Mục tiêu nghiên cứu a Mục tiêu chung: Nghiên cứu xử lý thứ cấp chất màu Reactive Red 120 nước sau trình ozon