Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thiết kế và đánh gái quy trình công nghệ xử lý nước thải của trung tâm thí nghiệm thực hành (10m3 ngày đêm) tại trường đại học phú yên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ XUÂN QUÝ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CỦA TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH (10m3/ngày.đêm) TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Bình Định - Năm 2019 e BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ XUÂN QUÝ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CỦA TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH (10m3/ngày.đêm) TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊN Chun ngành : HĨA VƠ CƠ Mã số : 44 01 13 Ngƣời hƣớng dẫn: TS TRƢƠNG MINH TRÍ Bình Định - Năm 2019 e LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tác giả người hướng dẫn khoa học Những kết số liệu luận văn chưa cơng bố hình thức e LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin trân trọng cảm ơn Thầy TS Trương Minh Trí ln nhiệt tình hướng dẫn, bảo động viên tơi suốt q trình thực luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy cô giáo Khoa Khoa học tự nhiên, trường Đại học Quy Nhơn trang bị cho kiến thức khoa học giá trị Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo trường, quý thầy cô giáo trường THCS & THPT Nguyễn Viết Xuân, Tuy An, Phú Yên tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè ln bên cạnh động viên giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Bình Định, ngày 15 tháng năm 2019 Học viên Nguyễn Thị Xuân Quý e MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Nội dung ch nh luận văn CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu trung tâm th nghiệm thực hành, Trường Đại học Phú Yên 1.2 Đặc t nh nước thải phòng th nghiệm 1.3 Giới thiệu trình oxy hóa nâng cao 1.3.1 Sự cần thiết công nghệ cao xử lý nước thải 1.3.2 Nguyên tắc chung phương pháp oxy hóa nâng cao 10 1.3.3 Phân loại trình oxy hóa tiên tiến 11 1.3.4 Sơ lược chế số trình oxy hóa nâng cao 12 1.4 Tổng quan chất keo tụ - tạo 21 1.4.1 Giới thiệu chung 21 1.4.2 Cơ chế trình keo tụ - tạo 22 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình keo tụ-tạo bơng 22 1.4.4 Một số hóa chất dùng để keo tụ - tạo 24 e CHƢƠNG THỰC NGHIỆM 30 2.1 Hóa chất, dụng cụ 30 2.1.1 Dụng cụ 30 2.1.2 Hóa chất 31 2.2 Đánh giá kết nghiên cứu 32 2.3 Phương pháp nghiên cứu 32 2.3.1 Phương pháp th nghiệm thực nghiệm 32 2.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 33 2.4 Lấy mẫu, bảo quản mẫu phân t ch mẫu 35 2.4.1 Lấy mẫu 35 2.4.2 Bảo quản mẫu 36 2.4.3 Phân t ch mẫu 37 2.5 Khảo sát điều kiện tối ưu 48 2.5.1 Oxy hoá nước thải Fenton 49 2.5.2 Oxy hóa nước thải Catazon 50 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Khảo sát sơ thành phần nước thải 53 3.2 Oxy hoá nước thải Fenton 54 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 54 3.2.2 Khảo sát giá trị pH tối ưu 55 3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng lượng Fe2+ đến trình Fenton 56 3.2.4 Khảo sát lượng Fe2+ tối ưu cho trình Fenton 57 3.2.5 Khảo sát lượng H2O2 cho trình Fenton 59 3.2.6 Khảo sát lượng H2O2 tối ưu cho trình Fenton 60 3.2.7 Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy 61 3.2.8 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 62 3.2.9 Khảo sát hiệu xử lý trình Fenton 63 e 3.3 Oxy hóa nước thải Catazon 64 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 64 3.3.2 Khảo sát giá trị pH tối ưu 65 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng lượng Fe2+ đến trình Catazon 66 3.3.4 Khảo sát tỷ lệ phèn Fe2+/Al3+ tối ưu 67 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng thời gian sục kh 69 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy 70 3.3.7 Khảo sát hiệu suất xử lý trình Catazon 71 3.3.8 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng PAC 73 3.4 Quy trình cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải Trung tâm th nghiệm thực hành - Đại học Phú Yên 75 3.4.1 Lựa chọn phương pháp xây dựng quy trình cơng nghệ 75 3.4.2 Thiết kế hệ thống xử lý nước thải Đại học Phú Yên 77 3.5 Đánh giá hiệu xử lý nước thải 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC e DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BCH BOD BOD5 BQL BTCT BTNMT : Ban chấp hành : Nhu cầu oxy sinh học : Lượng oxy cần thiết ngày đầu : Ban quản lý : Bê tông cốt thép : Bộ tài nguyên môi trường CĐ COD ĐH DO ĐTXD GD - ĐT GDĐH HSSV Kphđ KT - XH NCKH PAC POP PTN : Cao đẳng : Nhu cầu oxy hóa học : Đại học : Lượng oxy hòa tan : Đầu tư xây dựng : Giáo dục - Đào tạo : Giáo dục đại học : Học sinh - sinh viên : Không phát : Kinh tế xã hội : Nghiên cứu khoa học : Chất trợ lắng Poly Aluminium Clorit : Những chất hữu khó phân hủy : Phịng thí nghiệm QCVN SS TCVN TDS TOC : Quy chuẩn Việt Nam : Chất rắn lơ lửng dạng huyền phù : Tiêu chuẩn Việt Nam : Tổng hàm lượng chát rắn hòa tan : Tổng lượng cacbon hữu TSS TTTNTH TW : Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng : Trung tâm thí nghiệm thực hành : Trung Ương VCKT VXM : Vật chất kỹ thuật : Vữa xi măng e DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 1.1 Mơ hình keo tụ - tạo bơng 22 Hình 1.2 Chất trợ lắng PolyAluminium Clorit (PAC) dạng rắn 27 Hình 1.3 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Chất trợ lắng Poly Aluminium Clorit (PAC) dạng dung dịch Đồ thị mối liên hệ pH với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ pH tối ưu với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ thể t ch Fe2+ với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ thể t ch Fe2+ tối ưu với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ thể t ch H 2O2 với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ thể t ch H2O2 tối ưu với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ thời gian khuấy với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ tốc độ khuấy với hiệu suất xử lý COD trình Fenton Đồ thị mối liên hệ pH với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Đồ thị mối liên hệ pH tối ưu với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Đồ thị mối liên hệ thể t ch Fe2+ với hiệu suất xử lý COD trình Catazon e 27 54 55 57 58 59 60 61 62 64 65 67 Số hiệu hình Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Tên hình Đồ thị mối liên hệ tỷ lệ phèn sắt/phèn nhôm với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Đồ thị mối liên hệ thời gian sục kh ozon với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Hình 3.14 Đồ thị mối liên hệ tốc độ khuấy với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Đồ thị mối liên hệ thể t ch PAC với hiệu suất xử lý COD trình Catazon Trang 68 69 71 74 Hình 3.16 Sơ đồ mạng lưới thu gom nước thải 75 Hình 3.17 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải 78 Hình 3.18 Sơ đồ cơng nghệ 80 Hình 3.19 Bảng thống kê cốt thép 81 Hình 3.20 Mặt xây dựng tổng thể 81 Hình 3.21 Mặt bố tr nắp đan 82 Hình 3.22 Mặt bố tr ống chờ 83 Hình 3.23 Mặt bố tr thép đáy 83 Hình 3.24 Mặt kết cấu thép tường 84 Hình 3.25 Mặt kết cấu dầm 84 Hình 3.26 Mặt kết cấu nắp bể 85 Hình 3.27 Mặt bố tr ống nước thải 85 Hình 3.28 Mặt bố tr ống bùn 86 Hình 3.29 Mặt bố tr ống dẫn kh 87 Hình 3.30 Mặt bố tr hóa chất 87 Hình 3.31 Mặt bố tr ống ozon 88 Hình 3.32 Thiết bị vi lọc 88 e QUY ĐỊNH KỸ THUẬT 2.1 Giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nước thải 2.1.1 Giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm n ước thải công nghiệp xảvào nguồn tiếp nhận nước thải t nh toán sau: Cmax = C x Kq x Kf Trong đó: - Cmax giá trị tối đa cho phép thông số ô nhiễm n ước thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nước thải - C giá trị thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp quy định Bảng 1; - Kq hệ số nguồn tiếp nhận nước thải quy định mục 2.3 ứng với lưu lượng dòng chảy sông, suối, khe, rạch; kênh, mương; dung t ch hồ, ao, đầm; mục đ ch sử dụng vùng nước biển ven bờ; - Kf hệ số lưu lượng nguồn thải quy định mục 2.4 ứng với tổng lưu lượng nước thải sở công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nước thải; 2.1.2 Áp dụng giá trị tối đa cho phép Cmax = C (không áp dụng hệ số Kq Kf) thông số: nhiệt độ, màu, pH, coliform, Tổng hoạt độ phóng xạ α, Tổng hoạt độ phóng xạ β 2.1.3 Nước thải công nghiệp xả vào hệ thống nước thị, khu dân cư chưa có nhà máy xử lý nước thải tập trung áp dụng giá trị C max = C quy định cột B Bảng 2.2 Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp quy định Bảng e Bảng 1: Giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp e Cột A Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước dùng cho mục đ ch cấp nước sinh hoạt; Cột B Bảng quy định giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp xả vào nguồn nước không dùng cho mục đ ch cấp nước sinh hoạt; Mục đ ch sử dụng nguồn tiếp nhận nước thải xác định khu vực tiếp nhận nước thải 2.3 Hệ số nguồn tiếp nhận n ước thải Kq 2.3.1.Hệ số Kq ứng với l ưu lượng dịng chảy sơng, suối, khe, rạch; kênh, mương quy định Bảng đây: Bảng 2: Hệ số Kq ứng với ƣu ƣợng dòng chảy nguồn tiếp nhận nƣớc thải Q t nh theo giá trị trung bình lưu lượng dịng chảy nguồn tiếp nhận nước thải 03 tháng khô kiệt 03 năm liên tiếp (số liệu quan Kh tượng Thuỷ văn) 2.3.2 Hệ số Kq ứng với dung t ch nguồn tiếp nhận nước thải hồ, ao, đầm quy định Bảng đây: e Bảng 3: Hệ số Kq ứng vớidung t ch nguồn tiếp nhận nƣớc thải V t nh theo giá trị trung bình dung t ch hồ, ao, đầm tiếp nhận nước thải 03 tháng khô kiệt 03 năm liên tiếp (số liệu quan Kh tượng Thuỷ văn) 2.3.3 Khi nguồn tiếpnhận nước thải khơng có số liệu lưu lượng dịng chảy sơng, suối, khe, rạch, kênh, mương áp dụng Kq = 0,9; hồ, ao, đầm khơng có số liệu dung t ch áp dụng Kết = 0,6 2.3.4 Hệ số Kq nguồn tiếp nhận nước thải vùng nước biển ven bờ, đầm phá nước mặn nước lợ ven biển Vùng nước biển ven bờ dùng cho mục đ ch bảo vệ thuỷ sinh, thể thao v giải tr nước, đầm phá nước mặn nước lợ ven biển áp dụng Kq = Vùng nước biển ven bờ không dùng cho mục đ ch bảo vệ thuỷ sinh, thể thao giải tr nước áp dụng Kq = 1,3 2.4 Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf Hệ số lưu lượng nguồn thải Kf quy định Bảng d ưới đây: Bảng 4: Hệ số ƣu ƣợng nguồn thải Kf e Lưu lượng nguồn thải F t nh theo lưu lượng thải lớn nêu Báo cáo đánh giá tác động môi trường, Cam kết bảo vệ môi trường Đề án bảo vệ môi trường PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 3.1 Lấy mẫu để xác định chất ƣợng nƣớc thải áp dụng theo hƣớng dẫn tiêu chuẩn quốc gia sau : - TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) – Chất lượng nước – Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu kỹ thuật lấy mẫu; - TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3: 2003) - Chất lượng nước - Lấy mẫu Hướng dẫn bảo quản xử lý mẫu; - TCVN 5999:1995 (ISO 5667 -10: 1992) - Chất lượng nước - Lấy mẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước thải 3.2 Phƣơng pháp xác định giá trị thơng số kiểm sốt nhiễm nƣớc thải công nghiệp thực theo tiêu chuẩn quốc gia quốc tế sau đây: - TCVN 4557:1988 Chất lượng nước - Phương pháp xác định nhiệt độ; - TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lượng nước - Xác định pH; - TCVN 6185:2008 - Chất lượng nước - Kiểm tra xác định màu sắc; - TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 1: Phương pháp pha lỗng cấy có bổ sung allylthiourea ; - TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 2: Phương pháp dùng cho m ẫu khơng pha lỗng; - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD) ; e - TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng cách lọc qua lọc sợi thuỷ tinh; - TCVN 6626:2000 Chất lượng nước - Xác định asen - Phương pháp đo ph ổ hấp thụ nguyên tử (kỹ thuật hydro); - TCVN 7877:2008 (ISO 5666:1999) Chất lượng nước - Xác định thuỷ ngân; - TCVN 6193:1996 Chất lượng nước - Xác định coban, niken, đồng, kẽm, cadimi chì Phương pháp trắc phổ hấp thụ nguyên tử lửa; - TCVN 6222:2008 Chất lượng nước - Xác định crom - Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử; - TCVN 6658:2000 Chất lượng nước – Xác định crom hóa trị sáu – Phương pháp trắc quang dùng 1,5 – diphenylcacbazid ; - TCVN 6002:1995 Chất lượng nước – Xác định mangan – Phương pháp trắc quang dùng formaldoxim; QCVN 40:2011/BTNMT; - TCVN 6177:1996 Chất lượng nước – Xác định sắt phương pháp trắc phổ dùng thuốc thử 1,10- phenantrolin; - TCVN 6665:2011 (ISO 11885:2007) Chất lượng nước- Xác định nguyên tố chọn lọc phổ phát xạ quang Plasma cặp cảm ứng (ICP-OES) ; - TCVN 6181:1996 (ISO 6703 -1:1984) Chất lượng nước - Xác định xianua tổng; - TCVN 6494-1:2011 (ISO 10304 -1:2007) Chất lượng nước – Xác định anion hòa tan phương pháp sắc k lỏng ion – Phần 1: Xác định bromua, clorua, florua, nitrat, nitr it, phosphat sunphat hòa tan; - TCVN 6216:1996 (ISO 6439:1990) Chất lượng nước - Xác định số phenol – Phương pháp trắc phổ dùng 4-aminoantipyrin sau chưng cất; - TCVN 6199-1:1995 (ISO 8165/1:1992) Chất lượng nước- Xác định phenol đơn hoá trị lựa chọn Phần 1: Phương pháp sắc ký kh sau làm giàu chiết; e - TCVN 5070:1995 Chất lượng nước - Phương pháp khối lượng xác định dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ; - TCVN 7875:2008 Nước – Xác định dầu mỡ – Phương pháp chiếu hồng ngoại; - TCVN 6637:2000 (ISO 10530:1992) Chất lượng nước-Xác định sunfua hoà tan- Phương pháp đo quang dùng metylen xanh; - TCVN 5988:1995 (ISO 5664:1984) Chất lượng nước - Xác định amoni Phương pháp chưng cất chuẩn độ; - TCVN 6620:2000 Chất lượng nước - Xác định amoni - Phương pháp điện thế; - TCVN 6638:2000 Chất lượng nước - Xác định nitơ - Vơ hóa xúc tác sau khử hợp kim Devarda; - TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004) Chất lượng nước - Xác định phôt Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat; - TCVN 8775:2011 Chất lượng nước - Xác định coliform tổng số - Kỹ thuật màng lọc; - TCVN 6187-1:2009 (ISO 9308-1: 2000) Chất lượng nước - Phát đếm escherichia coli vi khuẩn coliform Phần 1: Phương pháp lọc màng; - TCVN 6187-2:1996 (ISO 9308 -2:1990(E)) Chất lượng nước - Phát đếm vi khuẩn coliform, vi khuẩn coliform chịu nhiệt escherichia coli giả định Phần 2: Phương pháp nhiều ống (số có xác suất cao nhất); - TCVN 6225-3:2011 (ISO 7393-3:1990) Chất lượng nước - Xác định clo tự clo tổng số Phần – Phương pháp chuẩn độ iot xác định clo tổng số ; - TCVN 7876:2008 Nước – Xác định hàm lượng thuốc trừ sâu clo hữu Phương pháp sắc ký kh chiết lỏng-lỏng e Phụ ục Hình ảnh hệ thống xử ý nƣớc thải Vị tr xây dựng Hệ thống Xử ý nƣớc thải Lãnh đạo Ban Quản lý Đầu Tư Xây dựng Phú Yên (KS Nguyễn Văn Bình) TS Trương Minh Tr khảo sát vị tr thi công Hệ thống Xử lý nước thải trường Đại học Phú Yên e Thi công Hệ thống xử ý nƣớc thải Thi công Hệ thống Xử ý nƣớc thải e Hệ thống Xử ý nƣớc thải hồn thiện thơ Hệ thống Xử ý nƣớc thải hồn thiện thơ e Đƣờng ống dẫn nƣớc thải từ PTN đến Hệ thống thu gom nƣớc thải e Thiết bị bình ọc e Thiết bị pha chế hóa chất PAC, axit, kiềm, phèn e Tủ quản ý hệ thống vận hành e Tủ quản ý hệ thống vận hành e ... cơng nghệ hệ thống xử lý thải trung tâm thí nghiệm thực hành – Trường Đại học Phú Yên - Thiết kế, thi công, lắp đặt thiết bị vận hành hệ thống xử lý nước thải trung tâm th nghiệm thực hành? ?? Trường. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN THỊ XUÂN QUÝ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ ĐÁNH GIÁ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI CỦA TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH (10m3/ ngày. đêm) TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC... chọn xây dựng quy trình xử lý thải PTN quy trình cơng nghệ xử lý nước thải Hệ thống xử lý nước thải trung tâm th nghiệm thực hành, trường Đại học Phú Yên - Phân t ch mẫu đầu vào đầu trình khảo sát