Nghiên ứu sử dụng á hợp hất lo để xử lý á hất hữu ơ khó oxy hóa sinh trong nướ thải

Đc trưng của nước thải sản xuất dược phm .... Đc trưng của nước thải sản xuất cn sinh h c.... Phương pháp phân tch .... Phương pháp thực nghiệm .... Thông tin v mả ề ẫu nước thải th

CH T H U CƠ KH OXY H A SINH H  ỌC TRONG NƯ C THI

LUẬN VĂN THẠC SĨ K THU T Ậ NGÀNH: K  THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà N i- 2018 ộ

CH T H U CƠ KH OXY H A SINH H  ỌC TRONG NƯ C THI

LUẬN VĂN THẠC SĨ K THU T Ậ NGÀNH: K  THUẬT MÔI TRƯỜNG

PGS.TS V Đ C TH O 

LỜ I CM ƠN

Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ ủa thầ c y PGS TS V

Đ c Th o Thầ đã ận tình hướy t ng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình th c hi n ự ệcông trình nghiên cứu n y à

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô t i Vi n Khoa h c và Công ngh Môi ạ ệ ọ ệtrường, Trường Đạ ọi h c Bách khoa Hà Nội đã giúp đỡ và t o mạ ọi điều ki n thu n ệ ậ

l i cho em trong quá trình hợ ọc tập và nghiên c u ứ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các nghiên cứu và k t qu ế ả đạt được trong luận văn này là hoàn toàn trung th c, do tôi ti n hành nghiên c u Các s u, k t qu nghiên c u ự ế ứ ố liệ ế ả ứnêu trong luận văn chưa từng được ai công b trong bố ất kỳ công trình nào khác Các

t i li u tham khà ệ ảo đã được tr ch d ẫn đầy đủ trong ph n danh m c c c t i li u tham ầ  á à ệ

kh o ả

Hà N ngày 12 tháng 11 ội, năm 2018 Người viết cam đoan

Dương Văn Tuyền

M C L Ụ Ụ C

LỜI CM ƠN 3

LỜI CAM ĐOAN 4

DANH M C CHỤ  VI T T T, K   HI U 8 

DANH MỤC HÌNH 9

DANH M C B NGỤ  10

M Ở ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TNG QUAN V C C H P CH T CLO V C C LO I     À  Ạ NƯC THI ĐƯC S D NG NGHIÊN C U 4  Ụ  1.1 C C H P CH  T CLO 4

1.1.1 T nh ch ất Cl2 4

1.1.1.1 Một số nghiên c u v ng d ng c a Clứ à ứ  ủ 2trong x  nướ l c 5

1.1.2 M t s t nh ch t ClOộ ố  ấ 2 7

1.1.2.1 Khái quá ềt v ClO2 7

1.1.2.2 T nh ch t h a h ấ  ọc của ClO2 7

1.1.2.3 Một số nghiên c u v ng d ng c a ClOứ à ứ  ủ 2 trong x  nướ l c 9

1.1.3 M t s t nh ch t c a FeClộ ố  ấ ủ 3 11

1.1.3.1 Một số nghiên c u v ng d ng c a FeClứ à ứ  ủ 3 12

1.2 T NH CH T ĐC TRƯNG CA C C LO ẠI NƯC THI ĐƯC S  DỤ NG Đ  NGHIÊN C U 16

1.2.1 Đc trưng của nước r ác và ác phương phá r c p x l 16 

1.2.1.1 Đc trưng của nước r á r c 16

1.2.1.2 Các phương pháp x l nư c r rác 17 ớ  1.2.2 Đc trưng của nước thải dệt nhu m v cộ à ác phương pháp x l 18 

1.2.2.1 Đc trưng của nước thải dệt nhu m 18ộ 1.2.2.2 Các phương pháp x l   nước thả ệi d t nhu m 19ộ 1.2.3 Đc trưng của nước thải sản ấxu t dược ph m v c à ác phương pháp x l 20 

1.2.3.1 Đc trưng của nước thải sản xuất dược phm 20

1.2.3.2 Các phương pháp x l   nước thả ản dược phi s m 21

1.2.4 Đc trưng của nước thải sản xuất cn sinh học và ác phương phá c p x l 22 

1.2.4.1 Đc trưng của nước thải sản xuất cn sinh h c 22ọ 1.2.4.2 Các phương pháp x l   nước thả ải s n c n sinh h c 22 ọ CHƯƠNG 2: V T LI U V   À PHƯƠNG PHP NGHIÊN C U 26 

2.1 V t liu nghiên c u 26

2.1.1 L y mấ ẫu nước th i 26ả 2.1.2 H a ch t phân t ch COD 26 ấ  2.1.3 H a ch ất thực hiện th nghi m x l 27 ệ   2.1.4 D ng c nghi m 27 th ệ 2.2 Ph m vi nghiên c u  27

2.3 Phương php nghiên c u 27

2.3.1 Phương pháp phân tch 27

2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 27

CHƯƠNG 3: K T QU NGHIÊN C U V TH O LU N 36    À   3.1 K t qu thí nghi m x l ế ả    nưc r r c b i r c Kiêu K -      Gia Lâm H N i–   36

3.1.1 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 n hi u su t x lý COD v đế ệ ấ  à màu nước r á r c Kiêu K 37

3.1.2 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 v FeClà 3 n hi u su t x lý đế ệ ấ  COD và àu nướ m c r á r c Kiêu K 38

3.1.3 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 khi FeCl3= 0,6g đến hi u suệ ất x lý COD và à đố ớ m u i v i nước r á r c Kiêu K 40

3.2 K t qu thí nghi m x l i vế ả    đ  i nư c thả i ha dư 41 c 3.2.1 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 n hi u su t x lý COD v đế ệ ấ  à màu đối với nước thả i h a dược 42

3.2.2 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 v FeClà 3 n hi u su t x lý đế ệ ấ  COD và àu nướ m c thả i h a dược 43

3.3 K t qu thí nghi m x l i vế ả    đ  i nư c thả i dt nhu m 45

3.3.1 K t qu ế ả khảo sát ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 đến hi u su t x lý COD v ệ ấ  à

màu đối với nước thả ệt nhuộm.i d 463.3.2 K t qu ế ảkhảo sát ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u su t x lý ệ ấ COD và àu đố m i với nước thả ệi d t nhu m 47 ộ3.4 K t qu thí nghi m x l i vế ả    đ  i nư c thả i sản xu t cn sinh h c 49 3.4.1 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 n hi u su t x lý COD v đế ệ ấ  à

màu đối với nước sản xuất cn sinh h 50ọc.3.4.2 K t qu kh o sát ế ả ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 n hi u su t x lý COD v đế ệ ấ  à

màu đối với nước thả ải s n xuất cn sinh học 513.4.3 K t qu ế ảkhảo sát ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u su t x lý ệ ấ COD và àu đố m i vớ ối đ i với nướ ảc s n xu t c n sinh h c 52 ấ  ọ3.5 So s nh hi u qu x l gi a c c ngu  ả     n nưc thả i s  d ng trong nghiên c u

DANH M C CHỤ  VI T  TT, K HI U 

AOPs Advanced Oxidation Processes Các quá trình oxi hóa tiên ti n ếCOD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy h a học 

BOD Biological Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh h c ọ

APIs Active pharmaceutical ingredients Các chất dược ph m ho ạt tnh NOM Natural organic matter Chất hu cơ tự nhiên

AOX Adsorbable organic halogens Các chất halogen hu cơ  c

th ấ h p ph PVA Polyvinyl alcohol Chất k t dế nh PVA

TSS Total suspended solids T ng ch ất rn lơ lng

MBR Membrane Bio Reactor B ph n ng sinh h c k ả ứ ọ ết hợp

l c màng ọTOC Total organic carbon T ng c c bon h á u cơ

Việt Nam

Việt Nam

DOM Dissolved organic matter Chất hu cơ ha tan

EDC Electron donating cappacity Khả năng nhường electron

DANH MỤC HÌNH

H nh 1.1: Cì ác dạng khác nhau của clo trong nước tinh khiết ở 20oC [19 4]

H nh 1.2: Ph n ng cì ả ứ ủa các chất hu cơ ha tan trong nướ ớc v i HClO [17 5]

H nh 1.3: Ph n ng cì ả ứ ủa các chất hu cơ ha tan trong nướ ớc v i ClO2 [17 8]

H nh 1.4ì : Sơ đ công ngh nh m y x l ệ à á   nước thải cn ethanol Dung Quất [ ].12 25 Hình 2.1: Sơ đ nghi m kh o sát th ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 n hi u suđế ệ ất x 33 lý Hình 2.2: Sơ đ nghi m kh o sát th ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng dd1 n hi u su t x đế ệ ấ  lý 34

H nì h 2.3: Sơ đ nghi m kh o sát th ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v ddà 1 đến hi u suệ ất x lý 35

H nh 3.1 Hi u suì ệ ất x lý COD và à ủ m u c a FeCl3 đối với nước r á r c Kiêu K 37 

H nh 3.2 ì Hiệu suất x  COD của dd l 1 v FeClà 3đối với nước r á r c Kiêu K 38

H nh 3.3 Hi u suì ệ ất x  à ủ l m u c a dd1 v FeClà 3đối với nước r á r c Kiêu K 39

H nh 3.4 Hi u su t x lý COD v m u c a ddì ệ ấ  à à ủ 1 khi FeCl3 = 0,6g/L, đố ới nướ i v c r rác Kiêu K 40

H nh 3.5 Hi u suì ệ ất x lý COD và à ủ m u c a FeCl3 đối với nước thải ha dược 42

H nh 3.6 Hi u suì ệ ất x  COD của dd l 1 v FeClà 3đối với nước thải ha dược 43

H nh 3.7 Hi u suì ệ ất x  à ủ l m u c a dd1 v FeClà 3đối với nước thải ha dược 44

H nh 3.8 Hi u suì ệ ất x lý COD và à ủ m u c a dd1 đối với nước thả ệi d t nhuôm 46

H nh 3.9 Hi u suì ệ ất x  COD củ l a FeCl3 v 1 àdd đối với nước thả ệt nhuộm.i d 47

H nh 3.10 Hi u suì ệ ất x  à ủ l m u c a FeCl3 v dd1 à đối với nước thải dệt nhuộm 48

H nh 3.11 Hi u su t x lý COD v m u c a FeClì ệ ấ  à à ủ 3 i vđố ới nước th i s n xu t cả ả ấ n sinh học 50

H nh 3.12 Hi u su t x lý COD v m u c a ddì ệ ấ  à à ủ 1 i vđố ới nước th i s n xu t c n sinh ả ả ấ  h 51ọc H nh 3.13 Hi u su t x l COD c a FeClì ệ ấ   ủ 3 v à dd1 đố ới nưới v c th i s n xu t cả ả ấ n sinh học 52

H nh 3.14 Hi u su t x l m u c a FeClì ệ ấ   à ủ 3 v à dd1 đối với nước s n xu t c n sinh ả ấ 

h 52ọc

DANH M C B NGỤ 

B ng 1.1: Kả ết quả   nước thải củ x l a một số nh m y d t nhuà á ệ ộm bng Cl2 [14 6]

B ng 1.2: Cả ác phả ứn ng ha học ch y u c a Clủ ế ủ 2 với các hợp chất vô cơ [19 6]

B ng 1.3: C c APIs b oxy hả á  a bởi ClO2 [15 10]

B ng 1.4: K qu x l COD v m u c a c c lo i phả ết ả   à à ủ á ạ n đố ới nưới v c th i s n xuả ả ất tiêu sọ [6 14]

B ng 1.5:Thành phả ần nước rác theo độ tui [ ].4 16

B ng 1.6: Nả ng độ ô nhim trong nước th i c a m t s nhà máy d t nhu m t i Hà ả ủ ộ ố ệ ộ ạ N i [3] 19ộ B ng 1.7ả : Đc trưng của nước thải dược phm đin hình [22 20]

B ng 1.8:Th nh phả à ần đc trưng của nước th i s n xuả ả ất cn sinh học từ  s n [12 22]

B ng 2.1 Thông tin v mả ề ẫu nước thải th nghiệm 26

B ng 2.2 C c thông s nghiả á ốth ệm khả át x  nước r áo s l r c 29

B ng 2.3 C c thông s nghiả á ốth ệm khả át x  nước thả o s l i h a dược 30

B ng 2.4 C c thông s nghiả á ốth ệm khả át x  nước thả ệt nhuộo s l i d m 31

B ng 2.5 C c thông s nghiả á ốth ệm khả át x  nước sảo s l n xuất cn sinh h c 32ọ B ng 3.1 K t qu thí nghi m kh o sát ả ế ả ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u suệ ất x lý m u v à à COD nước r á r c Kiêu K 36 

B ng 3.2 K t qu thí nghi m kh o sát ả ế ả ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u suệ ất x lý m u v à à COD đố ới v i nước th i hả a dược 41

B ng 3.3 K t qu thí nghi m kh o sát ả ế ả ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u suệ ất x lý m u v à à COD nước thải dệt nhuộm 45

B ng 3.4: K t qu thí nghi m kh o sát ả ế ả ệ ả ảnh hưởng c a liủ ều lượng FeCl3 v à dd1 đến hi u suệ ất x lý m u v à à COD đố ới v i nước s n xuả ất cn sinh học 49

B ng 3.5 Liả ều lượng h a ch t x l t ấ   ối ưu đối v i c c nguớ á n nước th i s d ng ả   trong nghiên cứu 53

M Ở ĐẦU Nước th i c a m t s ng nh s n xu t công nghiả ủ ộ ố à ả ấ ệp như nước thải dệt nhuộm, nước th i s n xu t hả ả ấ a dược, nước th i s n xuả ả ất c n nhiên li u sinh h c ệ ọ , nướ  ãc r b i chôn l p r cấ á … chứa nhiều hợp chấ u cơ và màt h u kh phân h y sinh h c C c lo i  ủ ọ á ạnước th i nả ày không đạt tiêu chu n x th i n u ch p d ng công ngh x l h a l  ả ả ế  á  ệ    

v sinh hà ọc thông thường

Đ x l nước thải ch a các h p ch t hứ ợ ấ u cơ và àu kh phân huỷ sinh họ m c, phả ế ợp nhiềi k t h u quá tr nh x l ì   như quá trình x l sinh h  ọc, quá trình l hoá x 

học, h a l Các q  uá trình hoá học, hoá l đượ ứng dng là các quá trình đông keo c t, tuyn ni, oxy hoá kh, hấp ph bng than hoạt tnh, trao đi ion, lọc màng Tuy nhiên, hiệu quả của các quá trình oxy hoá hoá học s dng các tác nhân oxy hoá thông thường c nhiều hạn chế, không x l được một số chất ô nhim u h

cơ trơ à à trong nướv m u c thải Do vậy đã  c nh ng công ngh m i  ệ ớ được nghiên cứu

và phát trin trong nh ng  năm gần đây như công nghệ oxy h a c c ch t  á ấ ô nhim

hu cơ kh phân h y sinh h c b ng quá trình oxy hóa nâng cao ủ ọ  Phương áph p n y à

hi n nay ệ đang rất được quan tâm trong l nh v c nghiên c u x l  ự ứ   nước th Tuy ải.nhiên phương pháp n y và ẫn đang gp ph i m t s r o c n trong qu tr nh p d ng ả ộ ố à ả á ì á 

v o quy mô x l công nghià   ệp, như giá thành x l t, th i gian x l k o d i, r  đ ờ    à ất

kh t o ra ngu n c p O ạ  ấ 3n đnh, thi t b ph c t p ế  ứ ạ …

Đ gi i quy t b i to n v gi th nh x l , th i gian x l , Quy mô p d ng ả ế à á ề á à   ờ   á trong công nghiệ à ếp l h t sức cần thi t Vế ới mong mu n tố ìm kiếm phương pháp x l  

m i, c hi u qu , t c gi ớ  ệ ả á ả xin đượ đềc xu t ấ thực hiện đề ài “ t nghiên c u s d ng cứ   ác

h p ch t ợ ấ clo đ   á x l c c ch t hấ u cơ kh oxy h a sinh h ọc trong nước th i H ả ” ệ

c c h p ch t cá ợ ấ ủa clo đượ  ng đc s d thực hi n qu nh nghiên c u x l c c hệ á trì ứ   á ợp chấ u cơ và àt h m u kh phân h y sinh h c trong nướ ủ ọ c th i g m c : FeClả   3, NaClO3, HCl

M c tiêu nghiên c u  

Nghiên c u hi u ứ ệ suấ   àt x l m u v COD kh phân h y sinh h c à  ủ ọ trong nước thả i b ng c c t c nhân NaClOá á 3, HCl v FeClà 3 c c d i liở á ả ều lượng ph n ng khả ứ ác nhau v kh à ả năng ứng dng trong đều ki n thệ ực tế

Ph m vi v   đi tưng nghiên c u

Phạm vi nghiên c u ch ti n h nh nghiên c u kh o s t kh ứ  ế à ứ ả á ả năng x  l COD v à

màu trong nước thải

Đối tượng nghiên c u: gứ m nước r r c t i b i r c Kiêu K Gia Lâm H  á ạ ã á  – – à

N i, n c th i hộ ướ ả a dược nh mà áy dược IMC - Khu công nghi p Quang Minh Mê ệ –Linh – à ội, Nướ H N c th i nh m y d t nhu m H ả à á ệ ộ à Đông – Khu công nghiệp Đng Văn II – à H Nam Nước th i nh m y c n sinh h c Dung Qu t ả à á  ọ ấ

N i dung nghiên c u  

- T ng quan v c c h p ch t oxy h a c a clo v  ề á ợ ấ  ủ à đc trưng của ác c ngun nước thải được s ng đ d nghiên c u ứ

- Tiến h nh à thực nghi m kh o sệ ả át ảnh liều lượng c c ch t NaClOá ấ 3, HCl, FeCl3

đến hi u su t x l COD v mệ ấ   à àu trong nước th i b ng thi t b jartest trong ph ng ả  ế  

Phương pháp phân tch: Phân tch COD và độ màu trong nước trư c v sau khi ớ à

th nghi m rệ ja test

Phương pháp thực nghi m: B trí thí nghi m x ệ ố ệ  l COD và độ màu của nước

th i bả ng phương pháp jartest

Phương pháp x lý s li u: Hi u su t ph n ố ệ ệ ấ ả ứng được tính toán b ng ph n m m  ầ ềMicrosoft Excel

Các thí nghiệm được ti n hành t i Phòng thí nghi m R&D-ế ạ ệ Viện Khoa h c và ọCông nghệ môi trường- Trường Đại học Bách Khoa Hà N ội

 ngh a c a đ t i    

p d ng th c ti n: S d ng NaClO ự    3, HCl v FeClà 3 đ x lý một s loố ại nước thải khó phân h y sinh hủ ọc như nướ  á , nước r r c c th i d t nhuả ệ ộm, nước th i hả a dượ , nước c th i c n sinh h c ả  ọ

Xác đnh được ều lượ li ng h a ch t th ch h p trong qu tr nh x l  ấ  ợ á ì  

Kết quả nghiên c u ứ Luận văn có th tham khảo như một gi i pháp ả đ x  l

c c loá ại nước th i c nả  ng độ chấ u cơ và àt h m u kh oxy h a sinh h c trong các   ọđiều ki n phù h p ệ ợ

CHƯƠNG 1:  T NG QUAN V C C H P CH T CLO V C C LO I     À  Ạ

h ng s cân b ng c nh trên cho ph p t nh to c t l

kh c nhau c a c c dá ủ á ạng clo trong nước tinh khi t, t l n y ph ế  ệ à  thuộc v o pH cà ủa nước như trong hình 1.1

H nh 1.1 : Cc d ng kh nhau ca clo trong nưc c tinh khi  20 ết oC 9 [1 ]

T biừ u đ trên cho th y pH cấ ủa nước quyết đnh đến c c d ng t n t i kh c nhau á ạ  ạ á

của clo trong nước

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-T nh ch ất ha học của clo v d n suà ẫ ất clo được quyế t đ nh bởi tnh oxy ha

m nh cạ ủa chúng thông qua th oxy hế a E0, gi Eátr 0 ph thuộ à ác dạc v o c ng hợp

chất của clo (E0 = 0,9-1,36 V) [19]

Trong kho ng pH g n v i trung t nh clo ả ầ ớ  trong nước chủ ế  ại ở ạ y u t n t d ng axit hypoclorơ và ion hypoclorit, liên k t gi a oxy v clo l liên k t phân c c (ế  à à ế ự  ởnguyên t Clo v  à  nguyên t oxy)ở  , do đ clo l t c nhân c à á  th oxy h a nhi ều

h p ch t hợ ấ u cơ theo cơ chế á ự i l c electron dẫn đến s h nh th nh c c s n phự ì à á ả m

ph n ng, cả ứ ác sản phm phản ứng n y không ch c h p ch t hà   ợ ấ u cơ clo ha m cà n

c  th ì h nh th nh c c s n ph m khà á ả  ác như ác c axit hu cơ Clo phản ứng r t nhanh ấ

v i c c ch t hớ á ấ u cơ đơn giản như phenol, axit amin,…Trong trường h p phợ ản ứng

v i c c ch t hớ á ấ u cơ c ấ c u tr c ph c t p v phân t ú ứ ạ à  lượng lớn như humic, protein… ợlư ng clo tham gia ph n ng gi m nhanh trong thả ứ ả ời gian đầu v à sau đchậm d n, th i gian ph n ng c th k o d i v i giầ ờ ả ứ    à à ờ sau đ [19]

Khi phản ứng ôxy h a c c h p ch t h á ợ ấ u cơ ha tan trong nước (DOM) HClO tham gia nh n c c eletron, l m suy gi m cậ á à ả ác electron chao đi (DEC) trong DOM [17]

H nh 1.2 : Phản ng c   a c c ch u cơ ha tan trong nư   t h c v i HClO [17] 1.1.1.1 M t s nghiên c u v  ng d ng c a Cl  2 trong x l   nưc

Trong x l   nước cấp clo được s d ng trong giai đoạn ti n oxy h a, oxy hề  a

c c ion kim loá ại Fe2+, Mg2+ v à NH4+ trong nước ạt o ra hidroxit kim lo i k t t a vạ ế ủ à

N2 Clo được s d ng ph bi n trong kh tr ng    ế   nước c p v ấ à nước th i v gi th nh ả ì á à

r , kh  ả năng oxy ha m nh [19].ạ

A K M A Quader đã kh o s t hi u qu x l COD v ả á ệ ả   à BOD trong nước th i ả

d t nhu m cệ ộ ủa ba nh mà áy b ng Cl2, k t qu x l i v c nh mế ả   đố ới ác à áy như trong

b ng 1.1 ả

B ng 1.1: K t qu x l ả ế ả   nưc th i c a m t s ả    nh  m y d t nhu m b  ng Cl2[1 ].4

Thông

s ố

Nhà á m y 1 Nhà á m y 2 Nhà á m y 3 Trước x l Sau x l     Trước x l Sau x l     Trước x l Sau x l    

K t qu x l cho th y s dế ả   ấ  ng clo đ   nướ x l c th i d t nhu m ch ph h p vả ệ ộ   ợ ới

nh ng ngu n nước thả  ng đội c n COD v à BOD ban đầu th p [14] ấ

Ngoài ra c clo n được nghiên c u s d ng x l c c ứ   đ   á chất vô cơ trong nước như, s t, mangan, amoni, nitrit, sulfua, cyanua K t qu nghiên c u th hi n ế ả ứ  ệtrong bảng 1.2

Bảng 1.2: C c ph ả n ng ha h c ch ếu c Cl y a 2 v i cc hp cht vô cơ 9] [1

 ệ vi t nam, Cl2đượ  c s d ng ch yủ ếu đ kh ng trong c c tr m x l tr á ạ   nước thả à nướ ấ , tuy nhiên khi đưa i v c c p Cl2 vào nước ch c m t ph n nh   ộ ầ Cl2 tham gia

v o vi c ph h y t b o vi sinh v t, c n ph n l n s tham gia v o ph n ng oxy hà ệ á ủ ế à ậ  ầ ớ  à ả ứ a

c c ch t há ấ u cơ Liều lượng Cl2 được  s d ng kh  trng nước thải đố ới v i m t s ộ ốngun nước th i sau x l theo nghiên c u ả   ứ Trần Đức H ạ như sau: đố ới nướ i v c thải sau x l   cơ học 10g/m3, i vđố ới nước th i sau x l sinh h c không ho n to n b ả   ọ à à ở aeroten hoc b biophin cao t i 5g/m ả 3, i vđố ới nước th i sau x l sinh h c hoả   ọ àn toàn 5g/m3[2]

1.1.2 M t s t nh ch t     ClO2

1.1.2.1 Khi qu t v ClO2

H p ch t chlorine dioxide (ClOợ ấ 2) lần đầu tiên được Humphrey Davy t o ra ạvào năm 1814 khi cho hydrochloric ph n ng vả ứ ới potassium chlorate; khi đ ClO2được đt tên là euchlorine” Watt và Burgess, nhà phát minh ra ch t t y ng b“ ấ  tr ột

giấy vào năm 1834, đã công bốchấ t t y euchlorine trong b ng sáng ch u tiên c ế đầ ủa mình Giai đoạn đ, chlorine dioxide được nhiều người biết đến là ch t t y tr ng ấ  

Đầu th k 20, lế ỷ ần đầu tiên đượ  c s d ng t i 1 spa Ostend B , mạ ở  ọi người m i bi t ớ ếClO2 là chất dng đkh trng nướ ực c c m nh Tuy nhiên, vi c s n xu t ra ClOạ ệ ả ấ 2 t ừkhoáng ch t chlorate l i không ấ ạ đơn giản M t khác ClO 2 là lo i khí gây n nên ạ không đượ ức ng d ng vào th c ti ự n cho đến khi công ty Olin Corporation s n xu t ả ấđược bột sodium chlorite vào năm 1940 Ngày nay, người ta có th t o ra chlorine  ạdioxide t ừ muối chlorite T i các nhà máy cạ ấp nước, người ta thường cho chlorine vào dung dch chlorite đ ạ t o ra ClO2 Trong phòng thí nghiệm, người ta gi i phóng ảClO2 b ng cách cho acid vào dung d ch chlora , sau khi ClO  te 2 được gi i phóng, n ả ch  ại đượ t n t c 1 gi Tuy nhiên ClOờ 2 có th t n t  ại lâu dướ ại d ng dung d ch hòa tan chứa trong thng kn và không c ánh sáng, đc biệt là trong trường h p h ợ ạnhiệ ột đ nước đ hòa tan ClO2 [16]

1.1.2.2 T nh ch  t ha h c ca ClO2

M c dù c chlorine và chlo ả dioxide đều là ch t oxy hóa mấ ạnh, nhưng 2 chất này ph n ng khác nhau v i các h p chả ứ ớ ợ ất vô cơ và hu cơ ClO2 không k t h p vế ợ ới

amoniac như Cl2 Ch dioxide kh trùng tlo  ốt hơn Cl2 khi có m t c a ch t h ủ ấ u cơ mà không làm thay đi độ pH Hypochlorite là ch t oxy hóa m nh ph n ng v i ch t ấ ạ ả ứ ớ ấ

hu cơ tạo ra hydrocarbon ch a chlorine b t lứ ấ ợi như chloroform và chlorophenol Ngượ ạc l i, chlo dioxide oxy hóa (lo i b ạ  điệ n t ) mà không t thêm 1 nguyên t c a ự  ủchính nó vào phân t ủ c a chất b oxy hóa [16]

Trong quá trình x  l nước, ClO2 ph n ng c c nhanh v i phenol b ng cách ả ứ ự ớ 

t n công các chu i benzene Các s n ph m không mùi, không v ấ ỗ ả   được hình thành trực ti p, không c n qua s n phế ầ ả m trung gian như trường h p x lý b ng chlorine ợ  Khi ClO2 oxy hóa ch t hấ u cơ, n thường nh n 1 electron và b ậ  kh thành ClO2- ClO2 có th oxy hóa 1 s  ốchất vô cơ như ferric oxide, nh n cùng lúc 5 electron và b ậ 

kh thành chloride S  ố lượng electron trao đi cho bi t tiế ềm năng oxy ha của ClO2 Với hầu hết các ợ chất hu cơ: h p ClO2(aq) + 1e- = ClO2- (E0 = 0,95V) Phả ứn ng mạnh hơn với 1 vài hợp chất: ClO2 + 5e- = Cl- + 2O2- (khoảng 1,5V) [16]

Khi ph n ng ôxy h a c c h p ch t hả ứ  á ợ ấ u cơ ha tan trong nước (DOM) clorine dioxide tham gia nh n c c eletron, l m suy gi m c c electron ậ á à ả á chao đi (DEC) trong DOM [1 ].7

H nh 1.3 : Phản ng c   a c c ch u cơ ha tan trong nư   t h c v i ClO2 7]

1.1.2.3 M t s nghiên c u v  ng d ng c a ClO  2 trong x l   nưc

ClO2 l àchất oxy h a m nh, l ạ ần đầu tiên được s d ng đ   nước ạ x l t i thác Niagara vào năm 1944 Ngày nay, ClO2 được s d ng x l     nướ ại hơn 500 nhà c tmáy cấp nướ ại Mc t , con s này t i Châu Âu còn lố ạ ớn hơn nhi u 6] ề [1

Trong x l   nước thải ClO2được  ng đ   ás d x l c c ch t hấ u cơ trong nước thải đc bi t l c c ch t ệ à á ấ dược ph m ho t t nh APIs (active pharmaceutical  ạ ingredients) trong nước th i nh m y hả à á a dược Trong s các ch t oxy hóa hóa h c ố ấ ọđược s d ng trong x    l nước thải như O3, H2O2…Chlorine dioxide là m t trong ộ

nh ng  chất đã được nghiên c u v kh ứ ề ả năng loạ  APIs trong nưới b c th i ả dược Kết

qu cho thả ấy tiềm năng trong ệ vi c lo i b ạ chất dược ph m ho t t ạ nh trong nước thả iThuốc ch ng viêm không steroid là m t trong nh ng h p chố ộ  ợ ất được phát hi n ệthường xuyên nhất trong nướ ở ng độ lên đếc n n m c µg/l v b phân h y hoàn ứ à  ủtoàn b ng ClO 2 trong quá trình x  lý nước u ng v ố à nước mt ở liều lượng th pấ Trong nước th i, estrogen steroid và các hóa ch t estrogen công nghi pả ấ ệ , đã được loạ  i b b ng ClO2 ở liều lượng th p 1,25 - 3,75 mg/L Trong m s nghiên cấ ột ố ứu

kh c ClOá 2 đượ ực l a chọn đ oxy h a c c  á chấ u cơ vi lượng trong nướt h c th i sau ả

qu nh x l sinh hátrì   ọc, người ta th y r ng v i ấ  ớ liều lượng nh  hơn 4 mg/L đã ảph n

ứng h t v i các thành phế ớ ần ha tan trong nướ trong vng chưa đầc y m t phút v ộ àloạ  đượi b c hoàn toàn nhi u ch t ho t t nh vi ô nhiề ấ ạ  m trong nước ClO2 c  th  s

d ng thay th  ế ozon đ loạ  ái b c c ch t hấ u cơ vi ô nhim trong nước Có th d  dàng đưa ra liều lượng ClO2 s d ng trong m t tr m x   ộ ạ  l nước th i vì ClOả 2 được

s n xuả ất như một dung dch trong nước b ng cách tr n các dung d ộ ch nước c a các ủchất ph n ng trong m t lò ph n ứng đơn giả Điều này đơn giản hơn nhiềả ứ ộ ả n u so v i ớ

x l b  ng ozon, đi hi điện năng lớn đ chạy m t máy tộ ạo ozone đ ềt ti n và phức

t p, t o ra h n h p kh ạ ạ ỗ ợ  ozon c năng suấ ạo ozone dướt t i 20% Sau khi t o ra ozon, ạ

kh ozon ph ải được h a tan v ào nước thông qua thiế  phả ứt b n ng ti p x c kh ế ú  nước

v i thớ ời gian lưu của nướ ừc t 5-20 ph t Khi ClOú 2 được s d ng đ oxy ha nước

có nng độ chấ u cơ tựt h nhiên (NOM) th p, h u h t ClOấ ầ ế 2 chuy n thành Chlorite ClO2- do ph n ng v i chả ứ ớ ất hu cơ [1 ] 5

ClO2 đã được nghiên c u ng d ng x l ứ ứ    nước th i t i nh m y hả ạ à á a dược Källby v Sjölunda à ở miền nam Thy Đin cho kết quả như bảng 3.1

Bảng 1.3: C c APIs b oxy h a b   i ClO2 [15]

B ng 1.3 cho th y tên và c u trúc hóa h c c a các API b oxy h a c c API tr ả ấ ấ ọ ủ   á liệu được x p x p theo chi u t d n kh oxy h a, nhóm ch ế ề ừ  đế   ức năng phả ứn ng được đưa ra trong ngoc đơn [15 ]

1.1.3 M t s t nh ch c a     t  FeCl3

FeCl3 l mà ột chất keo t được dng trong x l   nước, FeCl3 được s ng đ d

lo i bạ  SS, c c há ạt keo, các chấ u cơ mang àt h m u v c c chà á ất gây đc trong nước Khi cho FeCl3 vào nước xảy ra c c ph n ng sau: á ả ứ

-Fe(OH)3 → Fe(OH)2+ + OHFe(OH)3 + OH- → Fe(OH)4-2Fe(OH)3 → Fe(OH)24+ + 4OH-Sau khi ph n ng x y ra (1-3 ph t) nả ứ ả ú ng độ ác chấ c t điện li tăng lên nhanh chng (I= ∑ Ci Zi2 , Ci l nà ng độ, Zi l h a tr ) bên cà   ạnh cơ số á c c hạt keo dương Fe(OH)3 được h nh th nh, c c h t keo n y s ì à á ạ à  tương tác v i c c h t keo âm trong ớ á ạnướ ở ạc d ng c c ch t há ấ u cơ gây đc, ch t mang m u, c c h t keo n y vấ à á ạ à ừa  ất b m

-n đnh do b n n p l p khu ch t n b i c c ch   ớ ế á ở á ất điên li mớ ìi h nh th nh l m gi m à à ảđiện th Zeta c a c c h t keo âm, dế ủ á ạ ẫn đến hiện tượng keo t x y ra [2,5]  ả

1.1.3.1 M t s nghiên c u v  ng d ng c a FeCl  3

* Trong t ng hp ch t hu cơ:

FeCl3 l m Axit Lewis, FeClà ột 3 + Cl- > FeCl 4-, được s d ng l m ch t x  à ấ úc

t c cho ph n ng alá ả ứ kyl h X c t c ph n ng alkyl h a olefin, xa ú á ả ứ  ảy ra theo cơ chếion qua giai đoạn trung gian hình thành cacbocation Kh ả năng phả ứn ng c a các ủolefin được đánh giá bng m c đ t o ra cacbocation: ứ ộ ạ

ROH + FeCl3 ↔ ROFeCl2 + HCl

Xúc tác phản ứng alkyl ha vng benzen theo Friedel – Crafts:

Xúc tác phả ứn ng th ế:

R- Cl + FeCl3 R→ + + FeCl4[1,7,10,13 ]

-* Trong x l   nưc:

FeCl3 được nghiên cứ  u s d ng ch yủ ếu đloại b SS, các hạt keo, các chất

hu cơ mang màu, COD v cà ác chất gây đc trong nước thải

Trên th gi i, FeClế ớ 3 đã được nghiên cứu đ loạ  ài b m u v à COD trong nước

th i ả d t nhu m b i ệ ộ ở Seval Kutlu Akal Solmaz, As Birgul, Go khan Ekrem Ustun

and Taner Yonar (2016) i v i ngu c th i COD = 668mg/l, m u = Pt- Kco t qu nghiên c u cho th y hi u qu lo i b m u v C

c l t l 91% v 64% khi li3 =500 mg/l [26] ng FeCl

Monali Chirkut Likhar, Mayuresh Vinayakrao Shivramwar nghiên c u lođã ứ ại

b  COD và màu trong nước thải ngành công nghi p s n xuệ ả ất thuốc nhuộm

Bưc1:

Dưới tác d ng xúc tác acid Lewis liên k t C- ế

Cl trong d n xu t alkyl halide b phân c c m nh, ẫ ấ  ự ạ

hình thành phức chất R-Cl với Lewis acid

Bưc2:

Phức ch t này s phân ly thành các ấ 

carbocation R+là tác nhân ái điệ  ạn t m nh t n công ấ

vào nhân thơm, đng th i Hydro trên vòng benzene ờ

(COD = 2356mg/l, m u = 3320 Pt-co) b ng FeCl3 à  ở liều lượng tối ưu 6000mg/l

K t qu nghiên c u cho th y hi u su t lo i b COD v m u lế ả ứ ấ ệ ấ ạ  à à ần lượt 58% v 80% à[20]

Lee Mao Rui, Zawawi Daud, Abd Aziz Abdul Latif, đã nghiên c u x l COD ứ  

v mà àu trong nước r r c (COD = 2305mg/l, BOD á 5 132mg/l) b ng FeCl=  3 ở liều lượng tối ưu 3000mg/l, trong th i gian ph n ng 30 ph t K t qu nghiên c u cho ờ ả ứ ú ế ả ứ

thấy hi u suệ ất loạ  àu đại b m t 84%, hi u su t loệ ấ ại b COD đạt 37% [18 ]

Nitesh Parmar, Kanjan Upadhyay, đã nghiên c u x l ứ   COD trong nước th i ả

ha dược (COD = 1920 mg/l) b ng FeCl 3 ở liều lượng tối ưu 5g/l K t qu nghiên ế ả

c u cho th y hi u su t loứ ấ ệ ấ ại b COD đạt 85%, pH của nước sau x l = 4 3]   [2

 vi t nam, Nguy n V n Ngh a, Nguy n V n Ph c nghiên c u x l ệ  ă   ă ướ đã ứ  ngun nước th i sau qu nh x l sinh h c COD = 400mg/l v m u =1000 Pt-ả á trì   ọ à à co

c a ng nh s n xu t tiêu s bủ à ả ấ ọ ng phương pháp keo t v i c c lo i ph n kh c nhau,  ớ á ạ  á

Kết quả nghiên cứu như bảng 1.4

B ng 1.4: K t qu x l COD v m u c a c c lo i phả ế ả        n đ i nưi v c th i sả ản

K t qu nghiên c u cho th y hi u su t lo i b m u v COD kh cao, liế ả ứ ấ ệ ấ ạ  à à á ều lượng s 

d ng ph n s t FeCl   3 tối ưu thấp hơn và cho hi u qu x l ệ ả   cao hơn so vớ ái c c loại

ph n kh c ]  á [6

FeCl3 v àAl2(SO4)3 với t ệ l mol 1:2 đ nghiên c u x l ứ  COD và àu đối ớ m v i ngun nước th i d t nhu m v i c c thông s ả ệ ộ ớ á ố ban đầu pH=10, COD = 480mg/l, độ à m u =

1200 Pt-Co K t qu nghiên c u cho th y ế ả ứ ấ ởliều lượng FeCl3 50mg/l, Al= 2(SO4)3 = 210mg/l, hi u su t x l ệ ấ   COD đạt 85,7% v mà àu đạt 92,3% [11]

1.1.4 K t lu n v t nh h nh nghiên c u x l ế        nưc th i b ng c c h p ch t clo ả    

v  đnh hưng nghiên c u trong lu n văn.

Trên th gi i v ế ớ à ởViệt Nam, đã  ấ c r t nhi u nghiên c u s d ng c c ch t Clề ứ   á ấ 2, ClO2, FeCl3 x l  chấ u cơ, COD, màu, trong nướt h c th i Tuy nhiên c c qu nh ả á átrìnghiên c u ch m d ng lứ  ới ừ ại ở ệ   vi c s d ng riêng r c c ch t Cl á ấ 2, ClO2, FeCl3 x l  COD, M u, Ch t hà ấ u cơ kh phân h y ủ trong nước th i K t qu nghiên c u cho ả ế ả ứ

thấy hi u suệ ất x  l không cao [6, 11, 14, 15, 18, 20, 23, 26]

c nghiên c u k t h p c c t c nhân oxy h a Cl

Việ ứ ế ợ á á  2, ClO2, FeCl3 x l   chấ u t h

cơ, COD, màu, trong nước thải, đã đượ ác t c gi nghiên c u v ng d ng lả ứ à ứ  ần đầ đu

x l COD v m u trong ngu  à à n nước th i sau qu nh x l sinh h c nh m y cả átrì   ọ à á n ethanol Dung Quất (COD =350-700mg/l, m u = 1500 -2500 Pt-Co) K t qu cho à ế ả

thấy hi u qu ạ ệ ả lo i b COD v m u kh phân h y sinh h c kh cao, à à  ủ ọ á nước th i sau ả

qu nh x l COD = 70-140mg/l, m u = 70-150 Pt-Co átrì   à

* Cơ s  c a qu tr nh nghiên c u k t h p c c t c nhân oxy h a Cl   ế     2, ClO2, FeCl3 x l   cht hu cơ, COD, mu, trong nưc thải như sau:

Thông thường c c ch t há ấ u cơ và à m u kh phân h y sinh h ủ ọc trong nước th i ả

t n t ại ở ạng đ d ng th , c l  ớp điệ n t ch b m t rề  ất n đnh, nên c c ch t n y r t kh á ấ à ấ tham gia v o c c phà á ản ứng oxy h a v keo t v i c c t c nhân riêng r  à  ớ á á  như Cl2, ClO2, FeCl3 Khi trong nước th i c mả  t đng th i c 3 ch t (Clờ ả ấ 2, ClO2, FeCl3) FeCl3 ng vai tr v a l đ  ừ àchất xú ác vừ à chất c t a l keo t , FeCl 3 l mà ột axit lewis úc x

tác cho Cl2, ClO2 ph n ng oxy h cả ứ a ác chất hu cơ

1.2 T NH  CH T Đ C TRƯNG CA C C LOẠI NƯC TH I ĐƯC S 

DỤ NG Đ  NGHIÊN C U 

1.2.1 Đc trưng ca nưc r r c v c   c phương php x l  

1.2.1.1 Đc trưng ca nư c r  r c

B i chôn l p l ã ấ à phương pháp ph bi n p d ng trong x l  ế á    chất th i r n sinh ả 

hoạt Nước r r c ph t sinh t b i chôn l p ch á á ừ ã ấ ứa lượng l n c c chớ á ất độc h i kh ạ phân h y sinh hủ ọc như hydrocacbon đa vng, h p chợ ất cơ – halogen, lignin, humic, fulvic…, gây m i v c m à  àu nâu đậm Nếu không được x l   trước khi th i ra môi ảtrường n s gây ô nhi  m môi trường nghiêm trọng Nướ  ác thườc r r ng c n ng độchất ô nhi m cao v thư à ờng xuyên thay đi theo th i gian phân hờ ủy Thông thường nước r r c c a c c b i chôn l p tr - á ủ á ã ấ  (1 5 năm) c ng độ n COD kh l n (> á ớ10.000mg/L), t l BODỷ ệ 5/COD > 0,5 Khi tu i c a b i r ủ ã ác tăng, quá nh phân htrì ủy

c c h p ch t há ợ ấ u cơ phầ ớn l n chuy n th nh CH à 4 v àCO2, dẫn đến COD gi m, COD ả

bãi rác c < 4.000mg/L v t l BODà  ệ 5/COD < 0,1 [4, 21]

Bảng 1.5:Thành phần nư c rc theo đ  tu [4]i

1.2.1.2 Cc phương php x l nưc r rc

a Phương php x l ha - lý

Phương pháp này dng đ tách các ch t hấ u cơ lơ lng v m u b ng c ch b à à  á sung vào nước th i c c lo i h a chả á ạ  ất đông keo t như phn Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3, FeCl3, polime PAA [4 ]

hi n bệ ởi các nhm vi sinh vật hiếu kh , y ếm kh à  v t y ti n [4 ệ ]

Ưu đim:

- Hiệu qu cao, ả n đnh v ềtính sinh học

- Thân thiện với môi trường

- Chi phí x lý th p ấ

- Ít tốn điện năng và hoá chất

- Thường không gây ra chất ô nhim thứ ấ c p

Nhược đim:

- Thời gian x lý lâu và ph i ho ả ạt động liên tc, ch ảnh hưởu ng b i nhiở ệt độ,

pH, DO, hàm lượng các chất dinh dưỡng, các ch t k m h m v c h i khác ấ ì ã à độ ạ …

- Hiệu qu x ả  l không cao khi trong nước thải chứa nhiều chấ u cơ và àu t h m

kh phân h y sinh h c  ủ ọ

- Yêu cầu di n tích khá lệ ớn đ xây d ng công trình x l ự  

- Phương pháp này hạn ch ế đối vớ nước thải c độc tính với i vi sinh v t ậ

1.2.2 Đc trưng ca nư c thải dt nhu m v c phương php x  c l

1.2.2.1 Đc trưng ca nư c thải dt nhu m 

Nước th i d t nhu m ả ệ ộ đượ c t ng h p t ợ ừ các công đoạn s n xuả ất như:  ợ h s i,

n u t y, t y tr ng, làm bóng s i, nhu m in và hoàn t t Các ch t ô nhi m ch y u có ấ    ợ ộ ấ ấ  ủ ếtrong nước th i d t nhu m là các h p ch t hả ệ ộ ợ ấ u cơ kh phân hủy, thu c nhu m, các ố ộchất hoạt động b m t, các h p ch t halogen hề  ợ ấ u cơ (AOX- Adsorbable Organohalogens), TSS cao, nhiệt độ cao (th p nh t là 40°C) và pH cấ ấ ủa nước thải cao t ừ 9 đến 12, do lượng kiềm trong nước th i l n Trong s các ch t ô nhi m có ả ớ ố ấ trong nước th i d t nhu m, thu c nhu m là thành ph n khó x lý nhả ệ ộ ố ộ ầ  ất, đc bi t là ệthuốc nhu m azo không tan l ạộ à lo i thu c nhuố ộm được s d ng ph bi n nh t hi n    ế ấ ệnay, chi m 60-70% th phế  ần Thông thường, các ch t màu có trong thu c nhuấ ố ộm không bám dính h t vào s i v i trong quá trình nhu m mà bao gi ế ợ ả ộ ờ cng cn lại một lượng dư nhất đnh t n t ại trong nước thải Lượng thu c nhuố ộm dư sau công đoạn nhu m có th ộ  lên đến 50% tng lượng thu c nhuố ộm được s d ng ban đầ Đây uchính là nguyên nhân làm cho nước th i d t nhuả ệ ộm c độ màu cao, và nng độchất

ô nhi m l n Thành ph n ô nhi m c ớ ầ  ủa nước th i ngành d t nhu m khá ph c t p và ả ệ ộ ứ ạ

không n đnh do trong qu nh s n xuá trì ả ất đã   s d ng nhi u nguyên li u, hóa chề ệ ất khác nhau 2,5, 25,27] [

B ng 1.6: Nả ng đ ô nhim trong nưc th i c a m t s nhà máy d t nhu m tả      i

Hà Ni [3]

Doanh

nghi p 

Lưu lưng (m3/ngày)

Thông s

pH (mg/L) COD BOD(mg/L) 5 (mg/L) TS (mg/L) TSS

Đ

màu (Pt-Co) Công ty Dệt

hu cơ, t ệ l thấp BOD/COD < 0,5 Điều n y cho thà ấy trong nước th i d t nhuả ệ ộm

ch a rứ ất nhiều th nh ph n chât hà ầ u cơ kh phân h y sinh hủ ọc

1.2.2.2 Cc phương ph p x  nưc thả  l i d t nhu m 

Các phương pháp được áp dng đ  l nướ x c th i d t nhu m có th ả ệ ộ  chia như sau:

Phương php cơ hc: Sàng, l c, lọ ng đ tách các t p chạ ất thô như chấ  , xơ sợt r n i, rác [2,5,8]

Phương php hóa h c và hóa lý: Trung hòa các dòng th i có tính ch t ki m v ả ấ ề ới dòng th i có tính axit, ả phương pháp oxy ha, phương pháp đông keo t ấ, h p ph và điện ha đ kh màu thu c nhu ố ộm; phương pháp màng đ thu h i hóa ch ất như PVA, thuốc nhuộm indigo b ng siêu l c [2,5,8  ọ ]

Phương php s h hin c: x lý các ch t ô nhi m hĐ  ấ  u cơ c khả năng phân hủy sinh học như một s lo i thuố ạ ốc nhu m, h tinh b t, hay các t p ch t tách t sộ  ộ ạ ấ ừ ợi 1.2.3 Đc trưng ca nư c thải sản xut dưc ph m v c  c phương ph p x  l 1.2.3.1 Đc trưng a nưc c thải sản xut dưc ph m 

Các quy trình s n xuả ất dược ph m bao g m quá trình lên men, t ng h p hóa    ợ

h c, tr ch ly thu h i t tài nguyên thiên nhiên ho c k t h p c ba S lên men và ọ   ừ  ế ợ ả ự

t ng h p hóa h ợ ọc đã ạo ra lượng nướ t c th i l n, vả ớ ới lượng ch t hấ u cơ cao Sự ện hi

di n c a các chệ ủ ất độc h i ho c c c ch t k m hạ  á ấ ì ãm trong nước th i làm gi m hi u qu ả ả ệ ảloạ i b COD v BOD bà ng phương ph p sinh h cá ọ Nước th i t ả ừ các cơ sở ả s n xu t ấdược ph m có ch a dung môi, ch t xúc tác, ch t ph gia, ch t ph n ng, ch t trung  ứ ấ ấ  ấ ả ứ ấgian, nguyên li u và cệ ác dược ph m ho t t nh  ạ  API Loạ ướs i n c th nải ày thường kh 

x l , có n  ng độ COD cao, BOD cao, có th gây c h i ho c có mùi khi th i ra  độ ạ  ảmôi trường 2, 24] [2

Bả ng 1 : Đc trưng ca nưc thả7 i dư c phm điển hình [22]

Thông số Mức giá tr Giá  tr trung b nh theo th ng ì á

1.2.3.2 Cc phương php x  nưc thả ả l i s n dư c ph m 

Các phương pháp x l sinh h  ọc đố ới v i loại nước thải này thường ph bi n và  ếkinh tế Tuy nhiên, các phương pháp sinh học không đủ kh ả năng loại b h t các  ếthành ph n kh phân h y v c hầ  ủ à độ ại trong nước th iả Đã c nhiều phương pháp tân tiến đ  l nướ x c thải như ozon ha, các quá trình oxy ha nâng cao, cho th y hiệu ấ

qu khác nhau trong viả ệc x l nước thải dược phm [22, 24]

Phương php x l sinh h c:   

Các phương pháp x  l sinh h c thưọ ờng đượ  ng đ  l nước s d x c th i dư c ả ợ

ph m g m c  , phương pháp x l sinh h c hi u kh v y m kh Tuy nhiên khi l  ọ ế  à ế  ựa chọn phương pháp n y c n xem xà ầ t đc trưng của nước thải dược ph m, s cho th y   ấ

s phù h p ho c không phù h p trong vi c l a ch n cự ợ  ợ ệ ự ọ ác phương pháp x lý sinh

h c V d ọ   như dung môi, APIs, các ch t trung gian, nguyên liấ ệu, đại di n cho các ệ

chất kìm hãm ảnh hưởng đến hi u suệ ấ  t x l sinh học [22, 24 ]

Phương php oxy hóa nâng cao:

Các phương pháp x lý sinh học đã  c nh ng h n ch trong vi c x  ạ ế ệ  l nước thải dược ph m Tuy nhiên v i s phát tri n c ớ ự  ủa phương pháp oxy ha nâng cao đã cho th y hi u qu x l ấ ệ ả   cao hơn các phương pháp x  l truy n thề ống Các ph n ng ả ứoxy hóa ch yủ ếu được s d ng đ  b sung cho các h th ng x l ệ ố   thông thường và tăng cường x lý các ch t gây ô nhi m h ấ  u cơ kh phân h y Công ngh ủ ệ này đã đượ ức ng d ng thành công trong x l    dược ph m [22, 24  ]

1.2.4 Đc trưng ca nư c thải sản xu t c n sinh h c v c    c phương php x l  

1.2.4.1 Đc trưng ca nư c thải sản xu t cn sinh hc

Nước th i s n xu t c n sinh h c t s n ph t sinh ch y u t cả ả ấ  ọ ừ  á ủ ế ừ ác công đoạn chưng cấ à ệt v v sinh c c trang thi t b á ế  như th ng lên men, lượng nước th i ra r t l n ả ấ ớkho ng 15 lả t nước th i trên 1 l t c n Th nh phả   à ần nước th i g m c c c ch t hả   á ấ u cơ như caramen, chấ u cơ gây màt h u, xenlulo, amin, axit glutamic, dextrin, tinh b t, ộhemixenlulo, pentoza, protein v … à ni tơ c trong nguyên liệu đầu v o v à à lượng ni

tơ b sung trong qu tr nh nuôi c y n m men d ng U [9, 12]á ì ấ ấ ở ạ rê Đc chưng nước thả ải s n xu t cấ n sinh h c t sọ ừ n thường c nhi ệt độc cao, COD cao, BOD cao, TSS cao, pH thấp, Độ à m u cao, tng ni tơ cao, th nh phà ần đc trưng nước th i s n xuả ả ất

1.2.4.2 Cc phương ph p x  nưc thả ản c l i s n sinh h c 

Phương p p đông keo th :

Phương pháp n y s d ng c c t c nhân keo t à   á á  như phn nhôm ph n s t đ ạ lo i

b TSS, m u v  à à chấ u cơ trong nướt h c thải, tuy nhiên phương pháp n y không c à 

hi u qu trong x l ệ ả   nước th i c n sinh h c t sả  ọ ừ n do nước th i c nhiả  ệt độ qu cao á

dạng lơ lng, không lo i b c c ch t h u h a tan v c c ch t hạ  á ấ   à á ấ u cơ gây màu phân

t n [2,5] á

Phương php sinh h c: 

Phương pháp x l sinh h c bao g m c   ọ   phương pháp x l sinh h c y m kh   ọ ế 

v à phương pháp x l sinh h c hi u kh  ọ ế , đây là hai phương pháp ch yủ ếu được áp

dng đ   nướ x l c th i c n, v ả  ì nước th i c nả  ng độ chấ u cơ cao vàt h nhiệt độcao rất th ch h ợp cho phương pháp x l y m kh b ng vi sinh v  ế   ật ưa nng, hi u qu ệ ả

x l c  ủa phương pháp n y kh cao, tà á ạo điều ki n t t cho qu nh x l sinh hệ ố á trì   ọc

hi u kh p theo Tuy nế  tiế hiên phương pháp sinh h c ch c hi u qu tọ   ệ á ốt đố ớ ác t v i cchấ u cơ ở ạt h d ng d phân h y, kh c kh  ủ   ả năng loạ  ái b c c ch t hấ u cơ và à m u phân t n kh phân há  ủy trong nước thải [2,5 ]

Phương php tuy n n i p l c: ể   

Phương áph p này được s d ng đ lo i b m t ph n ch t hạ  ộ ầ ấ u cơ ở ạng lơ d

l ng, t ạo điều ki n thu n lệ ậ ợi cho công đoạn x l hi u kh   ế  tiếp theo, Phương pháp

n y c hi u qu t t trong vi c lo i b à  ệ ả ố ệ ạ  TSS, nhưng lại kh c kh   ả năng loạ i b chất

hu cơ ha tan trong nước [2,5 ]

Phương php oxy h a nâng cao AOP: 

Phương pháp n y s d ng g c t à   ố ự do OH* đ ô xy h a c c ch t h á ấ u cơ trong nước th i th nh các h p ch t ít ô nhi m và d phân hu sinh h c ,28], tuy nhiên ả à ợ ấ   ỷ ọ [9phương pháp n y ch yà ủ ếu được nghiên c u trong ph ng th nghi m, kh p d ng x ứ   ệ  á  

l ngu n nước th i c ả  lưu lượng l n v nớ à ng độ chất ô nhim cao như nước thải

c n , hơn na chi ph  đầu tư vàchi ph   x l kh ácao

Phương php ph n ng Fenton: ả 

Phương pháp này đã đư c ng dợ ứ ng đ   nướ x l c th i sau qu tr nh x l ả á ì  sinh h c t i nh m y c n nhiên li u sinh h c ethanol Bọ ạ à á  ệ ọ ình Phước c a tủ ập đoàn dầu

kh qu c gia Vi ố ệt Nam, nước th i sau x l t tiêu chu n QCVN 40-2011/BTNMT ả   đạ 

c t B, c COD < 150mg/L v m u < 150 Pt- , Tuy nhiên th i gian ph n ng kộ  à à Co ờ ả ứ o

dài 2 ngày, chi ph h a ch  ất x  cao 50.000đ/m l 3 nước thải

Phương php cô đc v t  đ

Phương pháp n y n y s d ng ngu n nhi t nhià à    ệ ở ệt độ cao đ đ chưng bay hơi, cô đc dung d c r i đem đốt Phương pháp n y chi ph x l qu cao do tiêu t n à    á ốnhiều năng lượng:

Phương php oxy h a b ng t c nhân Cl   2, ClO2, kế t hp keo t b ng FeCl3

Cl2 v àClO2được tạo ra b ng c ch th á ực hiện ph n ng: ả ứ

2NaClO3 + 4HCl → Cl2 + 2ClO2 + 2H2O + NaCl2Phương pháp n y đư c t c gi nghiên c u v ng d ng x l à đã ợ á ả ứ à ứ    nước th i nh ả à

m y c n sinh h c ethanol Dung Quá  ọ ất – Quảng Ng i ã (năm 2013 – 2014) i vđố ới ngun nước th i sau x l sinh h c hi u kh c ả   ọ ế   chứa c c th nh ph n kh phân há à ầ  ủy sinh h c C c thông s c a nguọ á ố ủ n nước th i sau qu nh x l sinh h c, công suât ả á trì   ọQ=2500m3/ngày.đêm, COD = 350-700 mg/L, BOD5 = 20-50 mg/L, t l BOD/COD  ệ

< 0,1, m u = 1500-2500 Ptco, à nước th i sau x l b ng c c t c nhân ả    á á Cl2, ClO2, FeCl3, COD = 70-140 mg/L, BOD5 = 5-10 mg/L, m u = 70-150 Ptco, th i gian à ờ

ph n ng 1 gi , chi ph h a ch t x l ả ứ ờ   ấ   25.000 đ/1m3 – 30.000 đ/1m3 nước th i ả Sơ đ công ngh x l c a nh mệ   ủ à áy như sau:

CHƯƠNG 2: V T LI U V  À PHƯƠNG PHP NGHIÊN C U 

Nước th i hả a dược

nh mà áy dược IMC -

Khu công nghiệp

Quang Minh – Mê

4 Nướsinh học th i nh m y c n ảc Dung Qu t à á ấ

Nước th i ảsau b x l   

yếm kh

Mẫu nước thải phc v nghiên c u g m c N ứ  : ước r á ãi rá r c b c Kiêu K Gia  –Lâm H N– à ội, Nước th i hả a dược nh mà áy dược IMC - Khu công nghi p Quang ệMinh – Mê Linh H N– à ội, Nước th i d t nhuả ệ ộm à ánh m y d t nhu m H ệ ộ à Đông –Khu công nghiệp Đng Văn II – à H Nam, Nước th i nh mả à áy c n sinh h c Dung ọQuất đã qua qu ìá trnh x l y m kh T t c c c mẫu nước ả  ế  ấ ả á th i trên đượ ấc l y ực trtiếp v o can ch a 30 l t không châm h a ch t b o qu n, à ứ   ấ ả ả được v n chuy n ngay v ậ  ề

ph ng th nghi  ệm đ à l m nghiên c u, th i gian th c hi n nghiên c u ứ ờ ự ệ ứ tháng 4 năm

2018

2.1.2 H a ch t phân t ch COD   

Kali dicromat K2Cr2O7, axit sunfuric đc H2SO4, Mu i b c sunfat Agố ạ 2SO4, Muối thủy ngân sunfat HgSO4, Mu Fe(NHối 4)2(SO4)2 6H2O

2.1.3 H a ch  t thc hi n th nghi m  x l

Natri clorat NaClO3: S d ng h a ch   ất thương phm NaClO3 d ng tinh th ạ 

m u tr ng c ngu n gà    ốc xuất xứ Trung Qu c, c ố  độtinh khi t 99% ế

S d ng h a ch m HCl d ng dung d ch 32%

ngu n g c xu ố ất xứ Việt Nam

Ph n s t 3 clorua FeCl3: S d ng h a ch t t   ấ hương phm FeCl3 d ng tinh th ạ 

màu nâu đ độ, tinh khiết 96% , c ngu n g c xu ố ất xứ Trung Qu c ố

S d ng h a ch

Cht tr keo polime PAA (Polyacrylamide):    ất thương phm

d ng tinh th m u ạ  à trng tinh khi t 99%, c ngu n g c xuđộ ế   ố ất xứ Trung Qu c.ố 2.1.4 D ng c th nghi m 

D ng c   th nghi m s d ng g m c : B m y khu y b nh jartest, c c thệ     ộ á ấ ì ố ủy tinh, pipet, b nh chuì n độ, máy đo pH, cân đnh lượng, m y so m u, gi y l c, bá à ấ ọ ếp nung…

2.2 Ph m vi nghiên c u  

Phạm vi nghiên c u ch ti n h nh nghiên c u đ nh gi kh ứ  ế à ứ á á ả năng x  l COD v à

màu trong nước thải bng các tác nhân NaClO3, HCl v FeClà 3

Phả ứn ng (1) được ph t hi n vá ệ ào năm 1814 bởi nh h a hà  ọc người anh Sir Humphrey Davy, s n ph m sau ph n ng ả  ả ứ chứa c c t c nhân oxy h a m nh Clá á  ạ 2 v àClO2, ClO2 được coi l s n ph m ch nh c n Clà ả    2 l s n ph m ph à ả   Ban đầu sản phm dung dch sau ph n ả ứng (1) đượ  c s d ng ch yủ ếu đ  t y tr ng b t gi ộ ấy, đến đầu th ế

k 20 mỷ ới được ứng d ng trong x l    nướ ạc t i thác Niagara, ngày nay đã đượ c s

d ng r ng r i trong x l  ộ ã   nước cấp v à nước thải, đc bi t hi u qu trong việ ệ ả ệc loạ i b

các thành phần dược ph m ho ạt tnh trong nước thải ha dượ [1 ].c 6

T nh to n t l ph á  ệ ản ứng theo l thuy  ết:

- Dung d ch HCl 32% 25 ở oC, 1atm c kh ối lương riêng 1,160kg/l → ng n

độ HCl = 1,160 x 0.32 = 0.37kg/l 4mol HCl ↔ 146g ↔ 394ml dung d ch HCl 32%

- Dung d ch NaC lO3 c n ng 0,5g/ml, 2 mol   độ NaClO3 213g 426ml ↔ ↔dung d ch NaC lO3 c n ng độ 0,5g/ml

- T l  ệ th ch t ph n ng theo l thuy t: I = ả ứ  ế 

 =  1,08(ml/ml) Đ đơn giản cho vi c ệ điều ch , ti n h nh th c hi n ph n ng theo t l I =1, ế ế à ự ệ ả ứ  ệ

   Dung d ch sau ph n ng (dd ả ứ 1) g m c NaCl,   ClO2, Cl2 , H2O N ng 

độ á c c ch t oxy h a trong dd1, ClOấ  2 = 135:(426+426) = 0,158g/ml, n ng  Cl2 = 71: (426+426) = 0,083g/ml

Bưc 3: Th c hi n c c ph n ng x l b ng thi t b jarTest    ả     ế 

Theo t i li u nghiên c u tham kh o s [6, 11, 14, 15, 18, 20, 23, 26], c c th à ệ ứ ả ố á nghiệm jartest sơ bộ , t nh chất đc trưng của c c ngu n thá  ải đượ  ng đc s d nghiên

c u, thông s qu nh v n h nh tr m x l ứ ố á trì ậ à ạ   nước th i nh m y c n ethanol Dung ả à á Quất, tr m x l ạ   nước th i nh m y d t nhu m H ả à á ệ ộ à Đông khu công nghiệp Đng Văn – à H Nam C c thông s th nghi m kh o s t đư c l a chá ố  ệ ả á ợ ự ọn như sau:

Bảng 2.2 C c thông s nghi m kh o s t x l   th  ả    nư c r  r c

Th  t ch dd1 (ml)

Th  t ch dd PAA (ml)

Th  t ch dd1 (ml)

Th  t ch dd PAA (ml) liều lượng dd1

Th  t ch dd1 (ml)

Th  t ch dd PAA (ml)