Khảo sát khả năng xử lí nước thải sinh hoạt bằng phương pháp sục không khí kết hợp xúc tác dị thể

Trang 1

TRƯỜNG ĐAI HOC SƯ PHAM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA HĨA

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN HĨA HỌC

KHAO SAT KHA NANG Xd Li NUGC THAI |

SINH HO@T BANG PHUONG PHAP SUC | KHƠNG KHÍ KẾT HỢP XúC Tác DỊ THỂ | |

Hướng dẫn -Th.s VO THI HONG TINH |

Trang 2

“O01 CAM ON

Luận văn là bước đầu nghiên cứu khoa học của sinh viên Để hồn thành một luận văn phải trải qua một thời gian khá dài và cĩ sự giúp đỡ của

nhiều người

Trước tiên, em xin gởi lời cảm ơn đến các bạn ngành trường Đạt học Sư

Phạm thành phố Hỗ Chí Minh và cơ sở bãi rác Gị Cát-huyện Bình Chánh đã

tạo điều kiện để em cĩ thể thực hiện được đẻ tài nghiên cứu này

Em cũng xin gởi lời cảm ơn đến các thầy cĩ trong khoa Hố, các thay cơ trong các tổ Hố đại cương và võ cơ, Hố hữu cơ, Hố phân tích đã giúp đỡ

em rất nhiều vẻ phương tiện vật chất trong quá trình nghiên cứu

Đặc biệt, em xin tỏ lịng cảm ơn sâu sắc nhất đến cơ Võ Thị Hỗng Tịnh- cơ đã tận tình giúp đỡ em từ những ngày đầu nghiên cứu và đã sữa chữa những thiếu sĩt, sai lầm của em trong suốt quá trình hồn thành luận văn này

Trang 3

Ý KIẾN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

*, “e #&@ 4w « 4 $

Trang 4

Y KIEN GIAO VIEN PHAN BIEN

see eee eee

Trang 5

MỤC LỤC TRANG Lavi cam om Muc luc Danh mực các bảng sổ liệu Danh muc cdc hinh vé Tom tat - 2 Chalten 't.c MO DAU ssicitiesesesses cece ae I Đặt vấn để

MỤC GEN B8INEN GÌ xu 2ccccas+cicbcGcvssogtb

Đổi tượng nghiÊn COW si c2 16 21266cae

Giới hạn của nghiên cứu 934443322/04)0iy92kb/Go0230/2337/0043/34G120036

Phương pháp nghiÊ€nN COU ciiiiccc icici cic ccc ik ea ee 1 x K a

Chương H1: CƠ SỞ LÍ LUẬN, "¬ 3

I Vấn để cơ bản về nhu cẩu nước . 72 2:222=2222 3

2 Các vấn để chất thải và ơ nhiễm mơi trường - 4 Ệ 2 XE NGHÀI lỗi kienaodeaeaiaseeesaixseoss

33, 'Ơshiên mơI NHƯ Ÿ 7c ct cerca

24: :Ơ NỀN NHIỆG¡G:2//00200266200202021000A20 00206 4

3 Phân loại nước thải —— li TINH oxcseoeesnnieeaassesaeossaaesezdg0051416666600401213) 5

3.2 Phân loại nước thải theo nguồn gốc phát sinh 3.3 Phân loại nước thải theo thành phần hĩa học T

Trang 6

4.3.3 Hàm lượng xi hồ tan DĨ 1)

4.3.3 Nhu cấu oxi sinh hố BOD txxeaeeeeeesesssssarasseeceE

4.3.4 Nha cầu 0xi hoa học CD ———————————12 5 Tiêu chuẩn chất lượng nước StG2:603G42Q22015G124A2620zg ĐỀ

6 Phương pháp lấy mẫu và Bềng quản sorties Bolitx02000300g20022)1

6.1 Phương pháp IV HIẾN eee tia eS

6.2 Bảo quản mẫu ^^ - 1 Giới thiệu phương pháp x xử ri nước thai bằng suc khơng khí = AS

7.1 Nguyén tac co ban 22961319) Xi to 6 octet a ES 7.2 Van dé suc khí rome qua š trình c OXI i hod Sey eae

& Sử dụng xúc tác dị thể + E7

"so CC THÊ s+ckses<= 9E209020003/290/01047006004000006 elt

8.2 CryO, được › sử duis như chất xúc tác của quá trình ¿ OXI i hod 18

Chương HI : PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU pares 19

Bs: IMs Tig ae CN ao cecccaoicioiGEES-obdesakeee I9

& 'CHỉ tiêU BNgRIÊN CỨNG02 222022 021/2020020020222022/22222/0022 19

2.1 Hiện trạng ơ nhiễm nước rác Gị Cát s22 19

2.2 Xử lí nước rác bằng phương pháp suc khơng khí L9

Phương pháp lấy HẦU 0.222 00200222.sceo 20 Chiên Bộ TIỂMW (1231000160 9/20140100A200A002001200010(110-020A) 20

"¬¬ .-.———————_—_ -.-——— 20

Chánh Đi XẾP LỄ 262cc CoGbbcGioeGiitccdeiacAoidginoost4sies 22

Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu S.< seo 22

7.1 Nhiệt độ 22

đĩ PER ner vanes — 1aauEE

7.3 Xác định DO và BOD bằng bƯớNG tiến shale: độ 2 2

lo -Ás: DÀNG NĨ Riles 22

1.3.2 Hố chất Sais a ie oa ie sees ote Be

7.3.3, Nguyén tắc —— Ly

1.3.4 Chuẩn bị thí nghiệm 24

134.1 Xác định etl x xúc thé tích chải BOD Mcs6a6(;sxásos "E10

Trang 7

136 Xác định BOU TH HT uug 3h Sie, FRE R0RN 1 No xexonnweenesesesseoseeesesvdeesep30010960001000n 26

Re BU Lo 32220200 202202616262162223668s6 26

T4.1: NPUYÊN T02 6ckcG201162062S66eGGoccScbsddxeckcCf

7.4.4 Tiền hành thi hy Bim‹ is a8

8 Xử ut nước thải bằng phương nhé + sục 'khơng khi kết 3i xúc tác

Chương IV : KẾT QUÁ VÀ BÀN LUẬN S.s.-.2 5 scS.<czt=rec=vzz 31

I Khảo sát độ lặp lại của phép đo COD AM

Xác định một số chỉ tiêu của nước rác ise xử FĂD 3I

24: NI? ( (VÀ De 00 020C edc 3)

2 DOvàBOD(gO/W<-:-:.-:: ⁄< : s 32

23 COD(mgO/l) ¬ ÁẢÁ ,

._ Xử lí nước thải bằng A suc c khơng khí khơng 50 xúc tác wae Xử lí nước thải bằng sục khơng khí cĩ xúc tác Cr;O, c¿c 6:36 Ác) MU 0524222120122 030221614 6622X662261402042000 35 42 Mẫu2 —_———— 35 43 Mẫu 3 _ epeeraneeeeantesenemtaateantdetbenstetteaeemennanatanes 36 CA TIẾN N con eceeeeeeaeaosdoreoevdokilesssolvosvsssssi CỀ tJ +

Chương V : KẾT LUẬN s “ ss sil

Ld Tình trạng ơ nhiễm nước thải 48

I.2 Xử lí nước thải siping phương pháp suc tớ: khí kết hợp ‘tie

tác dị thể RET PL MENTING OM REA 5 MOT a IDOE LEE ITE EEE

2 Hạn chế của để t tà! [ĂẲẮ.ễỶẳỶỶẳ 4

3 Ý nghĩa để tài và hướng nghiên ư GIẢN G2 Ÿxzbdavessekseszss S0

Trang 8

Bảng l : Tiêu chuẩn chất lượng nước mãt TCVN ŠS942-|995 L4 Bảng 2 : Tiêu chuẩn chất lượng nước thải cơng nghiệp Š5945-1995 14

Bảng 3: Điều hiện bảo quản bates an a atk ca a ene ite connec Le

Bảng 4 : Sai số của phép do COD SE eae a i a ai ae Bảng Š : Nhiệt độ và pH của nước thải chưa xử li b02026/203020iáxaiokiL035E

Bảng 6: Giá trị BOD của nước thải chưa xử i —

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ,

TRANG | Hinh | Hé thong sục khi pba bs(@GbkeGsdsSiz 3 denen

3 Hình 2: Thiết bị xác định đời cầu oxi ¡ hố eae COD Sait Bee oer

3 Hình 3: Ảnh hưởng của hàm lượng Cr,O, dén hiéu qua xử ri mau bi: äA„c30

4 Hình 4: Anh hưởng của hàm lượng Cr;O; đến hiệu quả xử lí mẫu 3 40

5 Hình 5: Ánh hưởng của hàm lượng Cr;O; đến hiệu quả xử lí mẫu 3 4l 6 Hình 6: Anh hưởng của hàm lượng Cr;O; đến hiệu quả xử lí mẫu 4 42 7 Hình 7 : Đơ giắm COD theo hàm lượng Cr;O; dùng để xử lí mẫu ! 43 x Hình Đ: Độ giảm COD theo hàm lượng CrạO, dùng để xử lí mẫu 2 44 9 Hình 9: Đơ giảm COD theo hàm lượng Cr;O; dùng để xử lí mẫu 3 AS

Trang 10

TĨM TẮT

Nghiên cứu * khảo sát khả năngxử lí nước thải bằng phương pháp suc

khơng khí kết hợp xúc tác dị thể” lấy mẫu từ nước rỉ rác ở cơ sử Gị Cát, là mơi trong hai bãi rác đố thị chính ở thành phơ Hồ Chí Minh Nước rúc ở đầy cĩ

mức đĩ ơ nhiệm cao, tập trung nhiều chất hữu cơ và vơ cơ khĩ bị ðxi hố, Thời gian lấy mẫu từ ngày 29.03 2004 đến ngày 17.04.2004

Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát khả năng xử lí nước thải bằng phương pháp sục khơng khí với sự hiện điện của xúc tắc CryÕy,

Nghiên cứu đã khảo sát mức độ ơ nhiễm của nước rác chưa xử lí qua các chỉ tiêu: nhiệt đỏ, pH, nhú cấu ưxi vĩnh hố BOD như cầu oxi hod học COD Trong

đĩ thơng số chính tập trung nghiên cứu là COD vì giá trị COD thể hiện mức đỏ

ư nhiễm hữu cơ lẫn vơ cơ của nước thải, các thơng xố khác chỉ để tham khảo Nhu cầu oxi xinh hố BOD được xác định bằng phương pháp pha lỗng trong vác bình định phản Winkler nhu cấu oxi hố học COD được xác định bằng

phương pháp bicromat Kết quả cho thấy nhiệt đỏ và pH của các mẫu nước rác

tương đối ổn định, pH dau đơng từ 7 đến 8 Tuy nhiên, mức đĩ ư nhiễm hữu cơ năng, mẫu khơng cĩ oxi hồ tan, các giá trị BOD và COD xác định được đều

lớn Vì vậy, cần phải cĩ phương pháp xử lí để nâng cao lượng oxi hồ tan, đồng thời giám BOD, COD Ở đây đã thực hiện phương pháp sục khơng khí kết hợp

xúc tắc Cr,O, để xử lí nước thải Mẫu nước được sục liên tục bằng máy bơm ACO-003 Sau đĩ, đem xác định lại COD của mẫu nước thải sau thời gian sục

là 2 giờ, 4 giờ, 6 giờ với những lượng xúc tác CryO; khác nhau 3 gam, 5 gam 10

gam để tìm ra những điều kiện tối ưu nhất cho quá trình xử lí Kết quả thực

nghiệm trên 4 mẫu nước cho thấy, lượng xúc tác Cr;O; thích hợp nhất là 5 gam, làm gidm COD trong 2 giờ sục liên tục Trong khi đĩ, nếu khơng sử dụng xúc tác thì cần phải mất một thời gian sục là 6 tiếng Sau khi xử lí, pH của nước tăng lén, màu và mùi giảm rõ rệt,

Như vậy, phương pháp suc khơng khí đã phan nào làm giảm ư nhiệm của

nước thải Kết quả này giúp cải thiện phương pháp xử lí nước, cĩ thể áp dung

để nghiên cứu xử dụng xúc tác trong các quá trình xử lí khác nhằm thu được

Trang 11

Luận vấn tốt nghiệp

Chương: MỞ ĐẦU

1 DAT VAN DE

Hiện nay, ơ nhiễm mơi trường đang được xem là mối quan tâm hàng đầu

ở tất cả các nước trong đĩ đặc biệt là ơ nhiễm nước, do nước cĩ vai trị đặc

biệt quan trọng trong cuộc sống của con người, cũng như nước là mơi trường

sinh sống cho vơ số lồi đơng vật Ở Việt Nam, nhất là một thành phố dân

cư đơng đúc như Thành phố Hồ Chí Minh, ơ nhiễm nước đang ở mức báu

động vi phạm rất nhiều chỉ tiêu về " Tiêw chưđn chất lượng nước mặt TCVN 3945- 1995",

Do nhu câu sử dụng nước tảng chất lượng nước ngày càng địi hỏi cao hơn, các nguồn nước đủ tiêu chuẩn từ thiên nhiên ngày càng ít đi nên việc phải áp dụng các cơng nghệ xử lí nước nhằm thỏa mãn chất lượng nước cho mục đích sử dụng ngày càng cần thiết, Cơng nghệ xử lí nước đặt ra mục tiêu là loại bỏ thành phần tạp chất khơng phù hợp với mục đích sử dụng hoặc đưa tạp chất về dạng chấp nhận trong phạm vi cho phép Cơ sở khoa học cho cơng nghệ xử lí nước thải là sự chuyển hố của tạp chất và sự phân bố

chúng trong mơi trường nước Đĩ là đối tượng nghiên cứu và ứng dụng của

ngành khoa học “ Hĩa học trong mơi trường nước”

Hiện nay vấn để xử lí nước đã được nghiên cứu ở nhiều mức độ khác nhau với kĩ thuật khá phong phú như kết tủa, sa lắng, keo tụ, lọc hấp phu, sục khí, trao đổi ion màng, oxy hĩa nhưng qui trình và thiết bị xử lí rất phức tạp Trong tình hình đĩ, áp dụng cơng nghệ xử lí nước như thế nào để đạt hiệu quả cao và kinh tế nhất là rất cần thiết Với nghiên cứu “Khao sat khả năng xử lí nước thải bằng sục khơng khí kết hợp xúc tác dị thể”, hi

vọng cĩ thể cung cấp thêm một phương pháp xử lí nước thải với thiết bị

tương đối đơn giắn, nhằm thu được nước cĩ chất lượng an tồn cho mục đích

sử dụng, nhất là trong bối cảnh mơi trường nước ngày càng cĩ nguy cơ ơ nhiễm cao như hiện nay Vì những lí do đĩ, chúng tơi đã chọn để tài "Khảo

Trang 12

Luận vấn tốt nghiệp

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Mục đích của nghiên cứu này là khảo sát khá năng xử lí nước thải bằng phương pháp sục khơng khí với sự hiện diện của xúc tác

Nghiên cứu này nhằm thực hiện những mục tiêu sau :

®- Kháo sát mức đơ ơ nhiễm nước rác Gị Cát qua các chỉ tiêu nhit

độ, pH, như cầu oxi sinh hod BOD, va nhu cau oxi hod hoc COD

* Khao sdt chal lượng nước rác sau khi xử lí bằng phương pháp sục

khơng khí khơng cĩ xúc tác và cĩ xúc tác CryO:

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Nước rác được lấy từ bãi rác Gị Cát - huyện Bình Chánh - TP Hồ Chí

Minh là nơi thu gom rác xinh hoạt của thành phố

4 GIỚI HẠN CỦA NGHIÊN CỨU

Trong khuơn khổ của khố luận tốt nghiệp chúng tơi chỉ tập trung khảo

sát đến khả năng sử dụng Cr;O; làm xúc tác trong quá trình xử lí nước thải

bằng phương pháp sục khơng khí Chỉ tiêu chính để đánh giá hiệu quả xử lí

là thơng số COD Các thơng số khác như nhiệt độ, pH, BOD trong khố luận chỉ cĩ tính cách tham khảo thêm khả năng xử lí bằng phương pháp hố

học

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu g6m hai phan :

1, Khảo sát mức độ ơ nhiễm của nước thải, đánh giá các chỉ tiêu:

nhiét d6, pH, COD, BOD

2 Áp dung phương pháp suc khơng khí kết hợp xúc tác Cr;O: để xử lí nước, bao gồm :

o Lay mau nude thai, loc rac

Trang 13

Luận văn tốt nghiệp

Chương lÏ : CƠ SỞ LÍ LUẬN

1 VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ NHU CẦU NƯỚC

Tổng lượng nuớc tự nhiên trên Trái Đất là 1,386 triệu km`, trong đĩ

lượng nước ngọt chí chiếm 35 triệu km`, cịn lại đến 97,5% là nước mặn

Nhu cầu sử dụng nước trên thế giới là 3 900 triệu kmì

Mỗi người chúng ta cắn trung bình 2 lít nước mỗi ngày cho việc ăn uống

và nấu thức ăn Lượng nước này tuỳ thuộc vào các điểu kiện khí hâu và cĩ thể lên đến 3-4 lít nước ở các nước nhiệt đới Nước giúp con người trao đổi

và vận chuyển thức án Nước rất cẩn cho tất cả các sinh vật, động vật và

COn người

So với nhiều nước Việt Nam cĩ nguồn nước khá dỗổi dào Hằng nâm

trên lãnh thổ Việt Nam tiếp nhận một lượng mưa trung bình là 1900mm (634 ti m') Ngồi ra, Việt Nam cịn thu thêm nguồn nước ngoại lại từ Trung Quốc, Lào và Campuchia là 132,8 tỉ m`/năm Như vậy, lượng nước

bình quân đầu người là 17000 m”/năm Hệ số đảm bảo nước là 68, lớn gấp 3

lần hệ số đảm bảo nước trên thế giới

Nước đĩng vai trị rất quan trọng đối với sự phát triển kinh tế và mọi mặt trong xã hội Nước ta chủ yếu sản xuất nơng nghiệp, vì vậy nước cần

cung cấp cho lĩnh vực này rất lớn Hiện nay phải dành 80% lượng nước ngot cho sản xuất nơng nghiệp

Cũng như nơng nghiệp, nước đối với cơng nghiệp cũng rất quan trọng Nước được dùng cho các quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đề hộp, nước giải khát, rượu bia Mỗi ngành cơng nghiệp, mỗi khu sản xuất, mỗi cơng nghệ yêu cầu một lượng nước khác nhau

Trong lĩnh vực giao thơng đường thuỷ nước bế mặt là một yếu tổ tất yếu Sơng ngịi, kênh rạch, biển đều là những mơi trường thuận lợi cho

giao thơng vận tải Đối với phát triển du lịch, nước cũng đĩng một vai trị rất quan trọng

Ngồi ra nước cịn dùng để chữa bệnh Người ta chữa mơt số bệnh hằng

Trang 14

Luận van tot nghiép

Với sư phát triển của khoa học kĩ thuật trong quá trình cơng nghiệp hố,

hiện đại hố, nhu cầu nước của mỗi cá nhân, mỗi ngành sản xuất đều tăng

Trong quá trình sử dụng nước sách vào các mục đích sinh hoạt và sản xuất con người đã thải ra mơi trường xung quanh một khơi lượng nước gắn bằng

với lượng nước sạch được cấp Nước bẩn thải ra từ sinh hoạt và cơng nghiệp đã đưa vào nguồn nước một lượng khá lớn chất bẩn đa dang làm thay đổi bản chat co ban của nước tự nhiên, gây ra hiện tượng nước bị ơ

ahiém

2, CAC VAN DE CHAT THAI VA 6 NHIEM MOI TRƯỜNG 2.1 Chất thải

Chất thải là những vật chất trong một quá trình sắn xuất nào đĩ

khơng sử dụng được nữa bị loại ra từ quá trình sản xuất đĩ (nơng

nghiệp cơng nghiệp, du lịch, giao thơng vận tải ) Chất thải của quá trình sản xuất này chưa hẳn là chất thải của quá trình sản xuất khác

thâm chí cịn là nguyên liệu cho quá trình sản xuất tiếp theo Chất thải cĩ thể ở dang khí, lỏng hoặc rắn Chất thải rấn thường goi là rác

2.2 Xử lí chất thải

Xử lí chất thải là một quá trình sử dụng cơng nghệ, kĩ thuật để biến đổi chất thải, làm cho chúng mất đi hoặc biến đổi sang một dang khác khơng ơ nhiễm, thậm chí cịn cĩ lợi cho mơi trường và kinh tế xã hội Xử lí chất thải cĩ thể bằng phương pháp hố học, hố lí, sinh hoc

2.3 Ơ nhiễm mơi trường

Ơ nhiễm mơi trường cĩ thể thể hiện dưới các hình thức sau:

se Làm thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp các thành phan va đặc tính vật lí, hố học, sinh học trong bất kì thành phần

nào của mơi trường vượt quá mức cho phép đã được qui định

s_ Sự tăng của các chất lạ vào mơi trường, sư thay đổi các yếu

tố mơi trường gây tổn hại đến sức khoẻ, đến sự an tồn cho sự phát triển của người và sinh vật trong mơi trường đĩ Những tác nhân gây ơ nhiễm được gọi là "chất ơ nhiễm *,

Trang 15

Luận vấn tốt ngiuệp

Ĩ nhiễm nước là sự cĩ mắt của một xố chất ngoại lại trong mơi trường nước tự nhiên, khi vượt quá một ngưỡng nào đĩ thì chất đĩ trở

nên cĩ hại đổi với con người và sinh vật

Chất lượng nước thường thay đổi theo các khuynh hướng xau : Chẩm độ pH, tang hàm lượng sulfat va nitrảt trong nước ngot do GO ahiém bởi các axit sulfuric va axit nitne từ khi

quyền

Tăng hàm lượng các chất hữu cơ trong nước, nhất là các

chất bền sinh hục ( thuốc sát trùng, sẵn phẩm phân rã của chúng với các chất độc hại, gây ung thư, đột hiến gen )

Giim ham lượng oxi trong nước tự nhiên do các quá trình oxi hố, do nước nhiệm các chất kị nước

Giảm độ trong của nước

Tăng hàm lượng các ion Ca”*, MgŸ", SỈ”” trong nước ngắm và nước sơng

Tăng hàm lượng các tọn kim loại nặng như chì, cadmi, thuy

ngân, kẽm, arsen và cả phosphat, nitrat, nitrịt trong nước

tu nhién

Tăng hàm lượng muối do nước thải cơng nghiệp, nước mưa rác thải ( hàm lượng muối trong nước của nhiều sơng tăng hằng năm 30-50 mg/l; từ 1000 tấn chất thải thành pho cĩ

đến 8 tấn muối xâm nhập vào nước ngắm)

Nước tự nhiên nhiễm các đồng vị phĩng xa của các nguyên

tố hố học

3 PHÂN LOẠI NƯỚC THÁI 3.1 Khái niệm nước thải

Nước thải là tổ hợp hệ thống phức tạp các thành phần vat chat, trong đĩ chất nhiễm bẩn thuộc nguồn gốc hữu cơ hoặc vơ cơ thường tốn tại dưới dạng khơng hồ tan, dạng keo và dạng hồ tan Thơng thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh hoặc thành phần hố

học của chúng Đĩ là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc cơng nghệ xử li

Trang 16

Luàn văn tốt nghiện

s* Nước thải sinh hoạt :

Nguồn nước thải này cĩ nguồn gốc từ các hộ gia đình, bênh viền

khách sạn, trường học là kết quả của việc sử dụng nước trong đời

xơng sinh hoạt của con người,

Đặc điểm cơ bán của nước thải xinh hoạt là trong đĩ cĩ hàm lượng

cao của các chất hữu cơ khơng bền, dễ bị phân huỷ sinh học như cacbonhidrat, protein mỡ, chất dinh dưỡng (N, P) chất rắn và vi sinh

vật,

Theo SJ Acerala, khối lượng nước mỗi người thải ra trong mơi

ngày cĩ thành nhắn như sau:

> Téng sé chat ran: 176-220 my/I/ngay

BOD - 45-54 mg O,/l/ngay,

Theo Heukelekian va Balmat, trong nước thải sinh hoạt các chất dạng huyền phù chứa 80% chất hữu cơ

s Nước thải cơng nghiệp :

Nước thải cơng nghiệp là nước thải từ các cơ sở sản xuất cơng nghiệp tiểu thủ cơng nghiệp giao thơng vận tải Nước thải cơng

nghiệp khơng cĩ đặc điểm chung mà phụ thuộc vào đặc điểm từng ngành sản xuất Nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm chứa

nhiều chất hữu cơ với hàm lượng cao: nước thải của các xí nghiệp thuộc da ngồi chất hữu cơ cịn cĩ các kim loại nặng, xulfua Tải lượng BOD; trong một số ngành cơng nghiệp: chế biến sữa là I890, ngành thuộc da là 9000, trong lị mổ là 996 (mg/1)

Như vậy, một số loại nước thải cơng nghiệp ( chế biến thực phẩm, rượu bia ) cĩ chứa những tác nhân gây ơ nhiễm như trong nước thải

sinh hoạt nhưng với nổng độ cao hơn nhiều,

s+ Nước chảy tràn mặt đất

Nước chảy tràn mặt đất do nước mưa hoặc do thốt nước từ đồng

ruộng là nguồn gây ơ nhiễm cho nước sơng, hổ Khối lượng và đặc

điểm của nước chảy tràn phụ thuộc vào chất ơ nhiễm trên bể mặt vùng nước mưa chảy qua

+ Nước thải đơ thị

Nước thải đơ thị là hỗn hợp của các loại nước thải: nước thải cơng nghiệp nước thải sinh hoạt, nước chảy tran mặt đất

Trang 17

Tính gắn đúng nước thải đồ thì thường hao gốm khoảng S0 là

nước thải xinh hoạt, 36% là nước thải cơng nghiệp l4 là các loại

nước thấm

3.3 i c thải thà

+ Nước thải ơ nhiễm do các chất hữu cơ tổng hợp :

Tất cả các chất hữu cơ cĩ trong nước thải đa số là các chất độc hại

và là những chất tiêu thụ oxi bởi vì chúng khơng bến và cĩ xu hướng

oxi hod thành các dang đơn giản hơn

Quá trình này được tiến hành đưới sự trợ giúp của các vì sinh vất

Những hoạt động đĩ sẽ làm giảm lượng oxi hồ tan trong nước

Lượng oxi cấn thiết cho quá trình đĩ gọi là như câu oxi sinh hod

BOD

Khi chỉ số DO trong nước nhỏ, chỉ số BOD cao chứng tỏ nước bi

nhiễm nẵng bởi các chất tiểu thụ oxi

% Nước thải ơ nhiễm do các hợp chất vơ cơ :

Các hợp chất vơ cơ cĩ nguồn gốc từ các loại phân bĩn vơ cơ các khống axit, các chất lắng cĩ mặt trong nước thải, là các chất gây

nhiễm độc, gây ảnh hưởng cho con người và các sinh vật

4 CÁC CHỈ TIÊU (THƠNG SỐ) ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

NƯỚC

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa các chỉ tiêu về chất lượng

nước như sau:

°o_ Các chỉ tiêu vật lí như : độ đục, độ màu, nhiệt độ, mùi, hàm lượng

chất rắn trong nước

e_ Các chỉ tiêu hố học : pH, lượng oxi hồ tan DO, nhu cấu oxi sinh

hố BOD, nhu cầu oxi hố học COD

s_ Các chỉ tiêu vi sinh : số vị trùng gây bệnh, các loại rong tảo

4.1 Ý nghĩa các chỉ tỉ lượng nước

- Là yếu tố duy nhất để đánh giá chất lượng nước nguồn và

Trang 18

Luận văn tốt nghiệp Một trong những yếu tổ quan trọng quyết định đến xơ đồ cơng nghệ xứ lí nước - - Xác định liều lượng hĩa chất sử dụng trong quá trình xứ lí nước

- _ Kiểm tra sự làm việc của các cơng trình và các trạm xử lí

- _ Yếu tố quan trong vẻ tính kinh tế trong quá trình xử lí

4.2 Các chỉ tiêu vật lí

4.2.1.Nhiệt độ

Nguồn gốc gây ơ nhiễm nhiệt chính là nước thải từ các bộ phận làm nguội của các nhà máy nhiệt điện thải trở lại vào các sơng hỗ ở

nhiệt độ cao hơn so với nước đưa vào làm nguội ban đấu

Một hệ phản ứng trong mơi trường nước bao gồm nhiều quá trình vật lí, quá trình hố học va quá trình vi sinh Khi tăng nhiệt độ 10°C, tốc

độ quá trình vật lí tăng 1,1 dén 1,4 lan: qua trinh hod hoc tang 1,5 dén 3

lan; qué trinh vi sinh tang khodng 2 lan,

Nhiệt độ là yếu tố tác đơng khơng nhỏ đến các quá trình xử li

Khi nhiệt độ của nước tăng thì hàm lượng oxi trong nước giảm Ơ

nhiễm nhiệt tác động trực tiếp đến các quá trình hơ hấp của các sinh vật

trong nước và làm phát triển các sinh vật phù du Trong nước xảy ra hiện

tượng “nd hoa” - các làm tảo phát triển dưới nước làm thay đổi màu sắc

và mùi vị của nước Nước nĩng cịn làm thay đổi thành phần thể động

vật và thực vật Nhiệt đơ chuyển từ thấp đến cao kéo theo sự chuyển từ

tao xanh sang tảo lam

Nhiệt độ của nước được đo bằng nhiệt kế bách phân

4.2.2 Màu

Nước cĩ màu là do các chất bẩn hồ tan trong nước tạo nên như

các axit fulvic (C¡H„Ưs) tan trong bất kì mơi trường nào, các axit humic (C,,H,O,,) chỉ tan trong mơi trường kiểm Các axit này thường gây ra màu nầu và màu vàng cho nước và đây là các màu thường gặp Các hợp

chất sắt khơng hồ tan làm cho nước cĩ màu nâu đỏ

4.2.3 Mùi

Nước cĩ mùi là do các chất oxi hố và các chất hồ tan trong

Trang 19

của các hố chất hồ tan, Các chất gây mùi cĩ thể cĩ nguồn gốc võ cu

như: muối đồng gây mùi tanh, mùi clo do Cl›, CIO;, mùi trứng thối do

H.-S: hoặc cĩ nguồn gốc hữu cơ trong cơng nghiệp: chất thải ma, dau mở,

phenol hode cĩ nguồn gốc từ các quá trình sinh hố, các hoạt động của

vị khuẩn rong tắuo như: CH¡-S-CH; gây mùi tanh cá, C,;H,¿O; gãy mùi tanh bùn Người ta khử mùi bằng cách làm thống khí hoặc sử dụng quá

trình oxi hố

4.3 Các chỉ tiêu hĩa học

4.3.1 pH

> Khái niệm

Độ pH là chỉ tiêu cơ bắn để đánh giá chất lượng của nước cấp và nước thốt, Nĩ là chỉ số quan trọng để biểu thị cho độ axit và độ kiểm của nước

Độ pH được tính theo cơng thức : pH - Ig[H”]

Thanh phan tạp chất hay gặp trong nước với hàm lượng khá

cao là khí CO; hồ tan, muối bicacbonat HCO, va mudi cacbonat

CO¿;* Nước tự nhiên với hệ cacbonic, bicacbonat, cacbonat là một

hệ đệm khổng lỗ của tự nhiên, nhờ nĩ mà mơi trường nước tự nhiên ít bị biến động pH nước tự nhiên thường nằm trong khoảng 6-8 thành phẩn tổn tại chủ yếu là HCO;, đây là thành phần chủ yếu gây ra độ kiểm của nước

pH càng giảm thi néng độ axit trong nước càng cao, làm ảnh

hưởng đến chất lượng nước và làm ăn mịn các thiết bị chứa cũng như đường ống dẫn nước pH càng tăng thì độ kiểm trong nước cao, ảnh hưởng đến sự sống các sinh vật trong nước và là nguyên

nhân gây độ cứng của nước Trong việc kiểm sốt ơ nhiễm nước

thì độ kiểm là chỉ tiêu cẩn biết để tính tốn cho quá trình trung hồ, quá trình làm mềm nước

> Ý nghĩa về chất lượng nước, xử lí nước và sức khoẻ

- _ Đối với nước uống, pH=6,0-8,Š (trích từ TCVN 5942- |995)

- pH co ¥ nghĩa quan trọng đối với tất cả các quá trình xử lí

Trang 20

luận văn tắt nghiệp

+ Cách xác định : dùng máy đo pH meter với điện cực chỉ thì là

điện cực thuỷ tình, điện cực so xánh là điện cực calomen

4.3.2 Hàm lượng oxi hồ tan DO ( Dissolved Oxygen) + Khái niệm

Ham lượng oxi hồ tần ĐĨ là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước Oxi duy trì quá trình trao đổi chất, xinh rà năng lượng cho sự sinh trưởng sinh xản và tái sản xuất lại, L.ưdng ðxi hồ tan lớn thì chất lượng nước tốt, độ oxi hồ tan nhỏ chứng

tỏ nước bị ơ nhiễm Trong nước thái hẩn thường khơng cĩ oxi hod

tan

Oxi là loại khí khĩ tàn trong nước, khơng tác dụng với nước vẻ

mặt hố học Đồ hồ tan của nĩ phụ thuộc vào áp suất, nhiệt đĩ và các đặc tính của nước ( thành phần hod hoe, vi sinh, thuy sinh sống trong nước ) Nơng độ hão hồ của oxi trong nước ở điều

kiện xác định được tính theo định luật Henry:

x, = kụ.P,

với x, : nổng độ phần mol của khí trong pha lỏng kạ, : hằng số Henry của khí ¡

P,: áp suất riêng phần của khí ¡ trong pha khí

Khi nhiệt độ tăng lượng oxi hồ tan giảm, lượng oxi tiêu tốn

cho các quá trình oxi hố sinh học tăng lên nên DO thường giảm đáng kể vào mùa hè Ở ấp suất thường, nỗng độ oxi bão hồ trong nước như sau: = - | 72 —h mee | g CC) 5 I0 | 15 | 2 | 25 | 30 l DO 1464 | 12/75 | 11.25 | 1006 | 908 | 825 | 1.55 _ (mgíl)

DO trong nước thường thay đổi do 3 quá trình:

- - Sự trao đổi tư do giữa nước và khơng khí - Oxi được giải phĩng ra do quá trình quang hợp

Trang 21

Ludn văn tốt nghiệp

- Phương pháp điện hố

Phương pháp quang trac pho

Phương pháp Winkler dưa vào quá trình oxv hố Mnˆˆ thành Mn”” trong mơi trường Kiểm và Ma” lại cĩ kha nang oxi hoa | thành l; trong mơi trường axit Lượng tọt được giải phĩng tướng đương với lương ðxi hồ tan cĩ trong nước Lượng tot được xác

định bằng phép chuẩn đơ với dung dịch natri thiosulfat > Ý nghĩa

Việc xác định DO cĩ ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì

điều kiện hiểu khí của nước tự nhiên và quá trình phân huỷ hiểu

khí trong xử lí nước thái Mặt khác hàm lượng oxi hồ tan cịn là

cơ xở của phép phân tích xác định nhu cầu oxi sinh hố Ngồi ra

oxi cịn là yếu tổ quan trong trong kiểm sốt ăn mịn sắt thép đắc biệt là hệ thống phân phối đường ống nước

4.3.3 Nhu céu oxi sinh hod BOD (Biochemical Oxygen Demand)

~ Khái niệm

Nhu cdu oxi sink hod BOD là chỉ tiêu cơ bản và thơng dụng nhất để xác định mức độ ơ nhiễm của nước thải sinh hoạt và chất thải hữu cơ cơng nghiệp

BOD là lượng oxi cần thiết mà vi sinh vật (vi khuẩn, vi rút) sử dụng trong quá trình oxi hố các chất hữu cơ trong nước, đơn vị là

mẹ Oz⁄I

Chất hữu cơ +O,—**^>+ CO, +H;O

Vận tốc phản ứng phụ thuộc vào số vi khuẩn cĩ trong nước và nhiệt độ của nước

Hiên tượng oxi hố xảy ra khơng đồng đều theo thời gian Bước đầu quá trình xảy ra với cường độ mạnh, sau đĩ giảm dẫn

Vị dụ, đối với nước thải sinh hoạt ở 20C, I đến 2 ngày đầu tiên

hao 21% lượng oxi tổng cộng: qua 5 ngày hao 70-80%, qua 20

ngày hao 99% và qua 100 ngày là 100%

Trang 22

nước đước giữ trong sơng của nước Ảnh và 207C là nhiệt đĩ cao

nhất vẻ mùa hạ của nước sơng ở Anh

Khi biét BOD, vd thé tinh được BOD», :

BOD - BOD, ~ 0,684

+ Phương pháp vác định

BOD thường được xác đình theo piuớ¿ng pháp pha loang: dụng

các bình Winkler chứa đảy mẫu nước đã pha lỗng và xác định

oxi hồ tan DO theo một trong hai cách:

(1) Ở thời điểm bất đầu và thời điểm kết thúc giai đoạn õn

nhiệt trong tủ kính ở 30ˆC trong ngày đêm liên lục

(2) Trong bình chứa mẫu đã pha lỗng và trong bình chỉ chứa nước dùng để pha lỗng sau khi cả hai bình đã ổn nhiề! + Ý nghĩa

Thơng số BOD cĩ tầm quan trọng thực tế vì đĩ là cơ sở để thiết kế và vân hành hệ thống xử lí nước thải: BOD cịn là thơng xố cớ bản để đánh giá chất lượng nước: giá trị BOD càng cao

chứng tỏ lượng chất hữu cứ cĩ khả nãng phân huỷ sinh học trong

nước thải càng lớn Theo qui định của Bộ Y tế nước được dùng

trong sinh hoat cé gid tri BOD, < 4 mg/l

Trong kĩ thuật mơi trường chỉ tiêu BOD được dùng rộng rãi

để:

- - Xác định gắn đúng lượng oxy cần thiết để ổn định sinh học

các chất hữu cơ cĩ trong nước thải

- _ Xác định kích thước thiết bị xử lí

- - Xác định hiệu suất xử lí của mội số quá trình

Xác định sự chấp thuận theo những qui định cho phép chất

thải,

4.3.4 Nhu cầu oxi hố học COD ( Chemical Oxygen Demand)

~ Khái niệm

COD là lượng ðxi cần thiết (mự O2) để oxi hố hết các hợp

chất hữu cư cĩ trong nước thành CO; và HạO Lượng oxi này

Trang 23

sử dụng một tác nhân oxi hố mạnh trong mơi trường axiL Chất oxI hố thường dùng ở đây là KMnO, hoặc K;Cr;:O:

z Phương pháp xác định

Cĩ nhiều cách xác định COD Xác định COD bằng KMnO, là

phương pháp cũ dùng để kiểm tra các nguồn nước cần được bảu vệ Phương pháp này được tiến hành bằng cách sử dụng lượng dư

KMnO, trong mơi trường HạSO, đun sơi 1Ơ phút Nhưng phương

pháp này chỉ thích hợp cho các chất hữu cơ dễ bi oxi hố Lượng dư KMnO; được xác định bằng axit oxalic

Hiện nay phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là

phương pháp bicromat do K;Ct‡O; cĩ thể ðxi hố 95-00% chal

hữu cơ Phần lớn chất hữu cơ bị oxi hố triệt để trừ một số hợp

chất chứa nitởđ nhất định và một vài hidrocacbon khĩ tan Sai xố

tối đa của phép đo là 10%,

> Ý nghĩa

COD là mơi giá trị đặc biệt trong việc xác định mức đĩ ư

nhiễm của các hệ thống nước thải Nĩ thể hiện mức độ ơ nhiễm

vơ cơ lẫn hữu cơ bao gồm cả lượng chất hữu cơ khơng bị oxi hố

bởi các sinh vật

» Sự khác nhau giữa hai chi tiéu COD va BOD

Cả hai chỉ tiêu BOD và COD đều xác định lượng chất hữu cơ cĩ khả năng bị oxi hố trong nước thải nhưng chúng khác nhau vẻ ý

nghĩa BOD chỉ thể hiện lượng chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học,

con COD thể hiện tồn bộ các chất hữu cơ cĩ thể bị oxi hố bằng tác nhân hố học Vì vậy, tỉ số COD/BOB luơn lớn hơn |

Ngồi COD và BOD, người ta cịn dùng vài chỉ tiêu khác để đo hàm lượng chất hữu cơ trong nước :

- Tổng cacbon hữu cơ TOC( Total Organic Carbon)

- Nhu cấu oxi theo lý thuyết ThOD ( Theoretical Oxygen

Demand)

TOC chỉ được dùng khi hàm lượng các chất hữu cơ trong nước rất nhỏ Cịn ThƠD chính là lượng oxi cẩn thiết để oxi hố hồn tồn phần hữu cơ trong nước thải, chỉ tính được khi biết cơng thức hố hoe

hợp chất hữu cơ Thực tế cĩ thể tính gần đúng ThƠD trên cơ sở COD

Từ đĩ ta luơn cĩ ThOD>COD>BOD

Trang 24

Lidn tấn tốt nghtệp

5 TIEU CHUAN CHAT LƯỢNG NƯỚC

BẢNG 1 - Tiêu chuẩn chất lượng nước mặt TCVN 5942-1995 — STT -~ Thong so s | Đứn vị Giá trị tới hạn : = Bo Ba i pH | aus | _%,5-0 2 ) BODA2ŒC) _ mgí# <1 ‹.3s | 3 |COD | mg/l >10 >35 | 4 |Oxihồtlan - mg >6 >2 _ 5% | Chatrén isting | mg/l 20 8) 6 | Amoniae ( thea N) | mg/l 0,05 it |

sinh hoạt ( nhưng phải qua quá trình xử lí theo qui định) Cột A: ap dung voi nước mặt cĩ thể dùng làm nguấn nước cắp

Cột B: áp dung đối với nước mật dùng cho các mục đích khác

- - Nước thải đạt tiêu chuẩn loại A cĩ thể đổ vào các khu vực

nước dùng làm nguồn nước cấp sinh hoạt

Trang 25

Luận tận tốt nghiệp

- Nước thải đạt tiều chuẩn loại B chỉ cĩ thể thải vào các khu vực

nước dùng cho mục đích giáo thơng đường thuỷ, tưới tiêu, bơi lơi,

nuơi trơng thuy san trong trot

Nước thái cĩ các giá trị thơng xĩ lớn hen gia trị trong cĩt B nhưng nhỏ hin gia tr trong cĩt C thì chỉ được phép đổ vào các nơi qui định

Nước thải cĩ giá trị các thơng số lớn hơn cột C thì khơng được

phép thải ra mơi trường

6 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ BẢO QUẢN MẪU

6.1 Phương pháp lấy mẫu

Trong các cách lấy mẫu thì lấy mẫu tức thời là cách lấy mẫu

thường dùng nhất Nước được lấy vào bình chứa mẫu sao cho khơng hị

khuấy tron với khơng khí

6.2 Bảo quản mẫu

Một xố thơng số như pH nhiệt đơ cĩ thể biến đổi ngay khi vẫn chuyển mẫu về phịng thí nghiệm, do đĩ nên xác định chúng ngay tại

hiện trường Việc đo các thơng số này cho độ chính xác thấp hơn trong

phịng thí nghiệm nhưng cĩ ưu điểm là tránh được sự thay đổi các thơng số khi vận chuyển và trong lúc bảo quản tại phịng thí nghiệm

COD Can nhựa 2 ml H;SO, 7 ngày

Trang 26

Theo Eckenfeker W.W va Connon DJ, qua trinh phan huỷ cúc

chất hữu cơ trong điều kiện hiểu khí như sau:

3 -3

CH.O,N+tV +" -2- "90, oxCO, +2" H,O+ NH, + AH $3 ‹ ° Ee

Vii C\H,O,N là tồn bộ chất hữu co cua nude thai, OH là nhiệt phản ứng, Sản phẩm cuốt cùng cĩ thể là những chất khí sẽ được thốt ra

khỏi mơi trường nước hay trở thành những chất bến vững hơn Nhữ đĩ

nước sẻ khơng bi 6 nhiễm Quá trình oxi hố cĩ thể được hỗ trợ bằng

cách thêm các chất dinh dưỡng sinh học hoặc xúc tác

Các yếu tổ cần quan tâm trong quá trình xử lí như sau: Liên tuc cung cấp oxi cho hệ phản ứng

- - Duy trì pH và nhiệt đơ thích hợp cho quá trình oxi hố

- _ Cung cấp thêm các chất dinh dưỡng cho quá trình oxi hố

Nỗng đơ các chất hữu cơ trong nước thải phải thích hợp cho

quá trình oxi hố

7.2 Vấn đề sục khí trong quá trình oxi hố

Cơ sở của phương pháp sục khơng khí là hiện tượng khuếch tán tự nhiên của các phần tử khí từ mơi trường khí sang mơi trường nước và

ngược lại Quá trình khuếch tán xảy ra ở bẻ mặt tiếp xúc giữa pha lỏng

và pha khí khi áp suất riêng phần của một chất khí nào đĩ trong pha này

nhỏ hơn trong pha kia

Quá trình xảy ra mạnh mẽ với xúc tác : đổng-crom, kẽm-crom,

crom oxit Phương pháp xử lí đạt hiệu quả cao

Khi sục khí, người ta tạo điểu kiện để nước tiếp xúc với khơng khí

với mục đích sau:

- - Tăng nồng đồ oxi tan trong nước

- Giảm lượng khí CO; tự do, loại bỏ HạS, các chất hữu cơ bay

hơi, các chất gây mùi, vị khĩ chịu

- _ Thúc đẩy quá trình sinh sản của vi sinh vật

Hàm lượng oxi hồ tan được quyết định bởi lưu lượng khơng khí vào, chiều cao của lớp nước và diện tích đáy của bình chứa án suất

khơng khí, thể tích của bọt khí và mơi trường xử lí

Khi cho khơng khí vào hiệu quả của việc thơng khí phụ thuộc rất

nhiều vào bản chất của mơi trường Cĩ loại mơi trường trong đĩ bọt khí khơng cĩ khuynh hướng tập hợp lại Mơi trường loại này thường là mơi

trường chứa chất hữu cơ hồ tan Cĩ loại mơi trường trong đĩ bọt khí tắp

Trang 27

háp lai thành những bĩi khì lớn hơn Noi trường loại này thường cĩ đĩ

nhì cao,

8 SỬ DỤNG XÚC TAC DI THE

8.1 Xúc tác

Chất tức rác là chất cĩ khá năng thúc day hay kim ham mot phan ứng hố hoc nhưng bán thân nĩ giữ nguyên xau khi phản ứng hố học

hồn tồn két thúc Tính chất quan trọng của xúc tác là khơng cĩ kha

nàng thay đổi thể cân bằng của phản ứng nĩ chỉ thúc đẩy phản ứng nhanh đạt đến cân bằng Với phản ứng thuận nghịch, xúc tác thúc đấy

phản ứng thuận và phản ứng nghịch như nhau

Xúc tác được chia thành hai loại : xúc tác đồng thể và xúc tác di

thể N¿u chất xúc tác tốn tại cùng pha với chất tham gia phản ứng thì gĩi là xúc tác đồng thể nếu khác pha là dị thể

Trong thực tiẻn, xúc tác dị thể cĩ hai dang: xúc tác rắn, chất tham

gia phan ứng là pha lỏng hoặc khi Ở đây ta chỉ xét hệ xúc tác rắn-lỏng

Quá trình xúc tác chỉ xảy ra & bé mal phan cách pha, tức trên bẻ mái chất xúc tác Một quá trình xúc tác đị thể gồm 5 bước : - - Khuếch tán các chất tham gia phản ứng đến bé mật xúc tác Hấp phụ trên bề mặi - Phan ứng hố hoc trên bề mặt xúc tác - _ Giải hấp phụ sản phẩm và giải phĩng bể mật xúc tác - - Khuếch tán sản phẩm ra ngồi

Phụ thuộc vào bản chất hệ xúc tác và điều kiện thực hiện quá

trình, một trong nằm bước trên đều cĩ khả năng xảy ra chậm nhất, khi đĩ nĩ quyết định tồn bộ quá trình

Độ chọn lọc xúc tác là một yếu tố rất quan trọng vì cĩ nhiều phản ứng phu xảy ra đồng thời với phản ứng chính Hệ xúc tác cĩ tính chon

lọc cao mang lại hiệu quả kình tế lớn

Nhiều bằng chứng chủ thấy phản ứng xúc tác xảy ra khơng ở trên

lồn bỏ bé mặt xúc tác mà chỉ ở mơi sổ vị trí cĩ năng lượng tướng túc cao gọi là các trưng tâm feat động, Người ta giả thiết cĩ sư tạo phức

Trang 28

gain van tot nghiệp Vidu: A+BeC€ Phan ứng đước xúc tác tại hai tâm hoạt động X, X› nào đỏ: A+X + AX, B+ BX, AX, +BX, 49 C+X,+X,

Số lượng X, X: cĩ thể bị giảm sau mội thời gian hoại đồng và hoạt tính xúc tác giảm theo, Đĩ là quả trình piảm hoạt tính và cĩ thẻ bị

vác chất la tác đơng oi là đầu độc xúc tác

8.2 Cr;O; được sử dung như chất xúc tác của quá trình oxi

hố

Crom (HH) oxit CrsO¡ cịn gọi là oxid cromil, sesquioxid, hemitri oxid cromium., là một oxit lưỡng tính, khơng tan trong nước , tương đối

trở trong mơi trường axit và bazớ CryO) cĩ cấu trúc kiểu corundum, cĩ hai dang thd hinh la a-Cr,O, va B-Cr,O, No được tạo thành khi phần huy nhiét amoni dicromat (NH,),Cr,0, 3 300"C, Khi đĩ ta thu duge crom

(11) oxit & dang a-Cr,0, c6 d6 xdp cao, giúp nâng cao hiệu quả xúc tic của chúng

Oxit cromit cĩ tính dẫn điện và đưới sư hỗ trợ của các oxit khác

như Al;O; thường đĩng vai trị là chất xúc tác oxi hố-khử trong nhiều

phản ứng như phản ứng khử hidro, cracking, chuyển hố khí than, phản ứng trao đổi các nguyên tố đồng vị

Nguyên nhân xúc tác của Cr;O; cĩ thể được giải thích theo nhiều

quan điểm khác nhau nhưng đơn giản nhất là do sự hấp phụ hố học của

oxit nay với các chất tham gia phản ứng Ví dụ trong phản ứng oxi hĩa Fc(H) thành Fe(IIl) bằng oxi khơng khí, các ion Fe(II) bị bất giữ tại các

tâm xúc tác của các hạt Cr Oy, oxi dude sục liên tục vào nước đến phán

ứng với Fe(IL) tạo thành FeOOH drồi được giải hấp khỏi bể mặt chất xúc tác Tuy nhiên do cấu trúc xốp của Cr;O; nên nĩ cĩ khả năng hấp phụ bên cạnh khả năng xúc tác Chính vì CrạO; cĩ cấu trúc xốp và hoạt

tính xúc tác cao nên nĩ đã được sử dụng trong việc xử lí nhiều loại nước

thải từ các nguồn khác nhau

Trang 29

| uủn văn tốt nghiệp

Chương III: ` PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 MẪU NGHIÊN CỨU

Mẫu nước được sử dụng trong nghiên cứu này là nước rỉ rác được lấy từ bãi rác Gị Cát-huyện Bình Chánh-Thành phố Hồ Chí Minh Bãi

rác Gị Cát là mỗi trong hai bài rác đang hoạt động tập trung tồn bỏ lượng rác thải của thành phố Với một thành phố dân cư đơng đúc và cĩ

nhiều khu cơng nghiệp như thành phố Hồ Chí Minh, lượng rác thải ở đây

cĩ mức độ ơ nhiễm rất cao Nước rác rị rỉ làm ơ nhiễm các nguồn nước

ao hồ trong vùng, đồng thời gây ơ nhiễm cả mạch nước ngắm,

Rác Gị Cát là rác đơ thị nên phần lớn là rác hữu cơ Với điều kiện

độ ẩm cao và nhiệt độ tự nhiên 35”C đến 31C quá trình tự phân huy

xinh học và các quá trình oxi hố khác cĩ điều kiện phát triển, Vì vậy,

chúng tơi dự đốn nước rắc sẽ khĩ xử lí vì tập trung nhiều chất thải hữu

cơ và vơ cơ khĩ bị oxi hố

2 CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU

2.I Hiện trang ơ nhiễm nước rác Gị Cát

Nghiên cứu các chỉ tiêu sau:

- - Nhiệt độ

- pH

- Nhu cau oxi sinh hod BOD

- Nhu céu oxi hod hoc COD

Chỉ số chính đánh giá mức độ ơ nhiễm trong các khảo sát của

chúng tơi là COD vì COD cho biết mức độ ơ nhiễm tổng hữu cơ

lẫn vơ cơ Chỉ số BOD chỉ được xác định để tham khảo thêm

Xác định COD của nước thải sau khi sử dụng phương pháp sục

khơng khí trong trường hợp khơng sử dụng xúc tác và cĩ sử dụng xúc tắc

Trang 30

Các chỉ tiêu trên được xúc định tại nhàng thí nghiêm Hố đại cương

khoa Hố trường đại học Su phạm Thành phố Hồ Chí Minh

3 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU

Mẫu được lấy từ đường ống dẫn nước rỉ rác của bãi rác Gị Cát Nước rỉ rác chứa trong can nhựa 10 lít Chúng tơi đã lấy mẫu vàu các thời gian sau: Mẫu Ngày Giờ i l 29.03.2004 | Sh00 2 05.04.2004 1OhO00 3 12.04.2004 —— 15h00 | 4 17.04.2004 [ 10h00 4 CHUẨN BỊ MẪU

Sau khi lấy mẫu chúng tơi tiến hành lọc nước bằng giấy lọc đường kinh

15 cm để loại bỏ rác nhỏ lẫn trong nước Sau đĩ lấy một lượng nước đem

xác định các chỉ tiêu: nhiệt độ pH, BOD, COD và một lượng khác cho vào hệ thống xử lí

5, PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ

Quá trình xử lí nước rác được tiến hành trong ống nhựa cĩ đường kính

I4cm, chiều cao 0,5m Thể tích nước xử lí là một lít ( hình I )

Chúng tơi tiến hành sục khí liên tục trong khoảng thời gian xử lí bằng

máy bơn ACO-003, 35W lưu lượng khoảng 50-701/phút

Mẫu nước được lấy ra sau 24 6 giờ xử lí liên tục và được đem đi xác định COD

Trong quá trình xử lí, do tốc độ sục khí mạnh, hơi nước bị mất nhiều nên

luơn theo dõi để thêm nước vào cho bằng thể tích một lít ban dau

Trang 31

HÌNH I:HỆ THỐNG SUC KHÍ

Ơng nước nhựa @ 90 hay @ I20

Trang 32

hận văn tốt nghiệp 6 CHUAN BI XUC TAC Cr,0; - Điều chế xúc tác : (NH,).Cr,O.——>Cr,O,+N, +4H,O

- Cho (NH¿)›Cr›O+ vào một thau nhơm, đun trên bếp điện trong khoảng thời gian 3 phút, thu được Cr:O; cĩ dạng bột xốp màu xanh Khi đun phải sử dụng thùng giấy che phía trên thau nhơm để ngăn cần bột Cr:Oy bay ra

khắp phịng

XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU

7.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ mẫu nước thải được đo tại hiện trường và được đo khi

xác định các chỉ tiêu DO BOD, COD bằng nhiệt kế bách phân 72 pH

Đo pH mẫu nước thải bằng máy đo pH meter Máy luơn được chuẩn hố bằng các dung dịch đệm chuẩn pH=4,006; pH=6,865 và pH=I0,01 trước khi đo pH của mẫu

Trang 33

(3) dung dich MgSO, = hod tan 2.25 gam MgSO,.7H-O thành LOOm!

(4) dung dịch đệm photphat (pH=7,2) : hoa tan 0.85 vam KH,PO, vii 3.34 gam Na;HPO, thành 100ml

(5) dung dich MnSO, 36.4% : hồ tan 36 gam MnSO,.H,O

trong nước cất rồi định mức thành 100ml

(6) dung dịch azid : hồ tan 40 gam NaOH trong bcchctr

chịu nhiệt, làm lạnh, thêm vào 99,6 gam KI, khuấy đều Hồ tàn

3w NaN; trong 2ml nước cất trong một becher khác Trộn hai dung

dịch trên thành một hỗn hợp đồng nhất, thêm nước cất vào từ từ

đến khi hỗn hợp tan hồn tồn rồi định mức thành 200ml

Lưu +: Natri azit NaN; là chất rất độc, tránh tiếp xúc với da

va mat Pha các dung dich nay trong td Hood, tránh hít thủ

khi bay ra

(7) H;SO, đảm đặc

(R) dung dịch chỉ thị hồ tình bột 1% : hồ tan | gam hồ tình bột trong 100 mÌ nước nĩng, cho thêm vài hạt ZnCl; để bảo vệ

(9) dung dịch chuẩn Na;S;O, 0,IN : hồ tan 2,5 gam Na;S;O;.5H;O vào nước, định mức thành 100ml

Pha dung dịch chuẩn Na;S;O; 0,005N : lấy 5ml dung dịch

Na;§;O, 0.1N rối định mức thành 100ml dung dịch Na;S;O;

0,005N,

Vì dung dich Na,S,O, 0,005N thay d6i ndng độ theo thời

gian nên phải xác định lai nédng 46 dung dich Na7S,O, 0,005N

trước khi chuẩn độ

Phương pháp xác định lại nồng độ dung dịch Na)S,O, bang

dung dịch K;Cr;O; ().| N: hút Iml dung dịch KzCr;O; 0.IN pha từ

ống chuẩn cho vào crlen nút nhám, pha lỗng thành 20ml, thêm

2ml axit HạSO, đặc và 5ml dung dich KI 10%, Day nút, để yên

trong tối 15 phút sau đĩ chuẩn độ bằng dung dịch Na;S:O;

(0,005N đến màu vàng nhạt Thêm vài giọt chỉ thị hỗ tỉnh bột đến màu xanh chàm Tiếp tục chuẩn độ đến mất màu xanh Nơng độ

Trang 34

—

Thêm dung dich azid chifa todua va dung dịch Mn(lH) vào

mau nước sẽ thu được kết tủa trắng mangan hidroxit Kết tủa này

lập tức bị oxi hố thành hợp chất Mn(IV) kết tủa màu nâu Trong mơi trường axit hợp chất này cĩ khả năng oxi hod l; thành T Lượng l› tương đương với lượng ưxi hồ tan trong nước Lượng l› được xác định qua phép chuẩn độ với dung dich natri thiosulfat Na;S2O¡

Các phương trình phản ứng xáy ra như sau:

Nếu khơng cĩ oxi trong mẫu : Mn +2OH_ —› Mn(OH), ở trắng Nếu cĩ oxi trong mẫu : | Mn’ +20H + _ O, — MnO, + +H,O nau Hồ tan kết tủa bằng axit đặc : MnO,+2l +4H' => Mn” +1,+2H,O - _ Chuẩn độ I; bằng dung dịch Na;S:O::

I,+2Na,S,O, —”—”*— Na,S,O, + 2Nal

Các yếu tố ảnh hưởng:

Phương pháp Winkler bị giới hạn bởi các tác nhân oxi hố

khác như nitrit sắt(HI) các tác nhân này cĩ khả năng oxi hod I

thành I; đưa đến sai số đương Ngược lại, những tác nhân khử như sắt (II), sulfur lại khử l; thành I và cho sai số âm

Đặc biệt ion nitrit là một trong những ion ảnh hưởng thường

gap:

NO, +2l' +2H' 2 : |, +NO+2H,O

Sự hiện diện của NO, sẽ làm tăng kết quả DO

Cách loại trừ : thêm azid NaN) trước giai đoạn axit hố :

NO, +N, +2H' 2N,+N,O+H,O 7.3.4 Chuẩn bị thí nghiệm

Trang 35

Luận vấn tốt nghiện

Ding buret 50ml cho nước cất vào chai BOD cho Š lấn

Sau đĩ dùng buret cho từ từ nước đến cổ chai, đậy nút lại sau cho

khơng cĩ bọt khí hẻn trong

Thé tich chai BOD Vgup 14 tong thé tich nude trong chai

7.3.4.2 Chuẩn bị nước pha lỗng

Lắn lượt thêm vào mỗi lít nước cất Iml các dụng dich sau:

im! dung dich dém photphat, Im! dung dich FeCl,, Iml dung dich

CaCl, [ml dung dich MgSO,, lac déu, Sau d6 suc khí oxi liên tục

đến tận đáy hình trong 4 giờ để nước pha lỗng bão hồoxi Nước

pha lỗng chỉ dùng được trong vịng 24 giờ kể từ lúc bắt đấu

chuẩn bị

7.3.4.3 Pha lỗng và ủ mẫu

Dùng buret 50ml cho nước pha lỗng vào 2 chai BOD,

cho 5 lần, cho vào tiếp I0ml nước thải Sau đĩ dùng burct cho tiếp nước pha lỗng đến thể tích của chai BOD, đây nút lại sao cho khơng cĩ hot khí bên trong Mơi chai dùng để xác định DO tức

thời (DO,) Chai cịn lại đem ủ trong bĩng tối ở 20C trong 5 nưày xau đĩ đem xác định DO

7.3.5 Xác định DO bằng phương pháp chuẩn độ

Lấy chai như đã chuẩn bị trong phan 3.3.4.3 Hút 4ml bỏ ra ngồi

Thêm lấn lượt 2ml dung dịch azid và 2ml dung dịch MnSO, Đậy nút lại

sao cho khơng cĩ bọt khí rồi lắc đều Chú ý rĩt hai dung dịch trên vào

chai BOD bên dưới bể mặt chất lỏng để tránh lượng khơng khí lọt vào

mẫu

Để yên cho kết tủa lắng xuống đáy chai Quan sát kết tủa Nếu cĩ

kết tủa trắng xuất hiện, chứng tỏ khơng cĩ lượng oxi hồ tan trong mẫu

Nếu cĩ kết tủa vàng nâu dạng bơng xuất hiện chứng tỏ cĩ oxi hoa tan trong mẫu

Dùng pipet hút 2ml dung dịch axit H;ạSO, đặc dọc theo thành

miệng chai Khơng rĩt axit bên dưới bể mặt chất lỏng, vì tương tác giữa axit và kiểm đặc trong chai cĩ thể gây nên phản ứng toả nhiệt mạnh

Lắc đều, để vào chỗ tối 5 phút cho axit hồ tan hồn tồn kết tủa vàu giải phĩng một mol I; ứng với mỗi mol oxi hồ tan

Nếu khơng cĩ oxi hồ tan thì dung dịch trong suốt Nếu mẫu sau khi hồ tan hết kết tủa cĩ màu vàng nâu chứng tỏ cĩ oxi hồ tan,

Lắc đều chai BOD trước khi chuẩn độ Lấy 50ml dung dịch trong chai cho vào crien để chuẩn độ lượng tod sinh ra bằng dung dịch

Trang 36

— —— = —— —-— —

Na;S;O; (),005N với chỉ thị hỗ tình hột Dung dịch từ màu xanh chuyển

sang màu trắng Lặp lại phép chuẩn độ 3 lần, lấy kết quả V trung bình

DO được tính theo cơng thức:

no - N-Y.8.1000.V,.,

(View ~4)50

— - nơng d6 dung luding dung dich Na»S,O, (0.005N) VÀ (ml) : thể tích dung dịch Na¿S¿O; khi chuẩn độ

8 : đương lượng gam của oxi

Veoo(ml) : thể tích chai BOD

SU(ml)] — : thể tích dung dịch cho vào erlen khi chuẩn đơ

Tính DO của mẫu nước thải:

Do đã pha lỗng mẫu nước thải ra “pen lần nên DO của mẫu nước thải là : ee (mg/l)

bub

7.3.6 Xac dinh BOD,

BOD‹ được tính theo cơng thức : BOD, = a DO, (mg O+⁄l) vii P= Mth wt Venn Iw ? 7.4 Xác định COD 7.4.1 Dụng cụ - Bình cầu chịu nhiệt 500m! - buret 25ml - pipet 5ml, I0ml - ống đong 50ml, ống hồn lưu, bếp điện - bình định mức 100m! 7.4.2 Hố chất

(1) dung dịch K;Cr:O; 0,25N: hồ tan 12/2575 gam K;Cr;Oh tình

khiết đã sấy khỏ trong 2 giờ ở 103°C trong nước cất, pha lỗng thành

1000m!

Trang 37

án văn tốt nghiệp

(2) dung dịch Ag›:SO, : cân 6 gam Aø›SO, hồ tan trong 500ml

HaSO, đặc, để trong một ngày cho Ag›:SO; tan hết

(3) dung dịch FAS 005N : hồ tan 19607 gam mudi Mohr

Fe(NH,)›(SO¿)›.6HạO pha thành 100ml Vì dung dich nay bị thay đổi nồng độ

nên phải chuẩn độ lại bằng dung dịch chuẩn K;Cr;O; 0,05N

(4) H;SO, đặc

(5) muối HgSO,

(6) chi thi feroin: hoa tan 0,5 gam 1,10-phenanthroline va 1.5 gam

FeSO,.7H;O trong 100ml nước cất

(7) đá bọt

7.4.3 Nguyên tắc

Hầu hết các hợp chất hữu cơ đều bị phân huỷ khi đun nĩng với

hỗn hợp K;Cr;:O trong mơi trường axit mạnh

Cho một lượng dư xác định dung dịch K;Cr;O; vào bình cầu, cho

thêm 10ml mẫu nước thải Đem đun hồn lưu ở 150C trong 2 giờ với sự

cĩ mặt của xúc tác Ag;SO;, thêm Hg” để ngăn cẩn sự oxi hố của các ion halogen trong mơi trường axII

Các phản ứng xảy ra như sau:

Chất hữu cơ +Cr,O,” +H* —-> CO, +Cr`* +H,O

Cr,O,” +14H* +6e > 2Cr`* +7H,O

Lượng dư bicromat được chuẩn độ bằng dung dịch muối Mohr với

chỉ thị feroin :

Cr,O„” +6Fe”' +I4H* ->2Cr”* +6Fe'* +7H,O

Chỉ thị chuyển từ màu xanh lam sang màu đỏ cam

Chú ý :

o_ Trong phản ứng , dùng Ag›;SO; để xúc tác quá trình oxi hĩa hidrocacbon thơm, hợp chất béo, dây thẳng

o Thêm Hg”” để hình thành phức bển HgCIl¿' với ion CT, do khi

cĩ mặt ion clorua với hàm lượng lớn hơn 2mg/1 thì sẽ gây ra

sai số dương, làm lệch giá trị COD

o_ Cách xác định lại nồng độ dung dich FAS: lay chính xác 10ml dung dịch K;Cr;O; 0,1N cho vào erlen 250ml, thêm 2ml H;SO, đặc vài giọt chỉ thị feroin, chuẩn độ dung dich Fe(II)

Trang 38

7.4.4 Tiến hành thí nghiệm

Cho vài viên đá bọt vào bình cầu 500ml chứa 0.5 gam HgSO,

Iml nước cất, 5ml H;SO, đặc đồng thời làm lạnh, lắc cho đến khi HgSO, tan hết

Cho thêm 20ml dung dịch K;Cr;O+; 0.25N, I0Omil nước thải rồi lắp

bình cầu vào hệ thống hồn lưu ( hình 2)

Cho từ từ 30ml Ag›SO, trong H;SO, đặc vào phần cuối ống hồn lưu rỗi lắc đều

Đun hồn lưu trên bếp trong 2 giờ Tắt bếp, làm nguội bình cấu đến nhiệt độ phịng, trắng ống hồn lưu bằng nước cất và chuyển tồn bộ dung dịch trong bình cầu vào bình định mức 100ml, định mức, lắc đều để nguội

Chuẩn độ lượng dư bicromat bằng dung dịch FAS với chỉ thị teroin Dừng chuẩn độ khi dung dịch trong erlen chuyển từ màu xanh

cham sang mau nau do Lap lại phép chuẩn độ 3 lấn rồi tính V trung

bình của dung dịch FAS

Làm lại thí nghiệm với mẫu nước cất tương tự vẻ cách thức và

lượng thuốc thử nhưng thay vì lấy I0ml nước thải thì ta lấy 10ml nước cất Khi chuẩn độ lượng dư bicromat bằng dung dịch FAS với chỉ thị feroin, dung dịch trong erlen chuyển từ mầu vàng cam sang màu nâu đỏ Thể tích dung dịch FAS tiêu hao ở đây là Vụ,

COD được tính theo cơng thức :

cop - (Ÿ, ~ VỆN.100.8.1000

V V,

Vụ (ml) : thể tích dung dịch FAS tiêu hao đối với mẫu nước cất

V (ml) : thể tích dung dịch FAS tiêu hao đối với mẫu nước thải V, (ml) : thể tích dùng để chuẩn độ ( =l0ml)

V, (ml) : thể tích nước thải ( =l0ml)

N : nẳng độ dung dịch FAS ( =0.05N) hoặc đã được xác định

lại bằng dung dịch K;Cr;O;

Trang 39

§ XỬ LÍ NƯỚC THÁI BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỤC KHƠNG KHÍ KẾT HỢP XÚC TÁC DỊ THÊ

Điều chế xúc tác :

(NH,),Cr,O,——>Cr,O,+N,+4H,O

Sử dụng xúc tác với lượng 3g 5g, IUg Cr;O\ cho mỗi lít nước thải

Sục liên tục oxi trong 2, 4, 6 giờ rồi xác định COD của mẫu nước đã sục

Trang 40

Luận văn tất nghiệp

HÌNH 2 : Thiết bị xác định nhu cầu oxi hố học COD