Nghiên cứu Ảnh hưởng liều lượng hóa chất DT01 đến khả năng thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải .... Nghiên cứu xử lý và thu hồi bột giấy với nước thải của các Nh
TỔNG QUAN
Tng quan nước thải công nghiệp giấy
1.1.1 Thành ph n và t ính chất
Công nghệ sản xuất bột giấy và giấy tiêu tốn một lượng nước đáng kể, với mức nước cần thiết để sản xuất 1 tấn giấy dao động từ 80 đến 400 m³, tùy thuộc vào từng công nghệ và sản phẩm Nước được sử dụng trong các quy trình như rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản xuất hơi nước.
Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy và giấy bao gồm:
Nước thải trong quá trình khâu chuẩn bị nguyên liệu chủ yếu phát sinh từ việc rửa mảnh, chứa nhiều tạp chất và các chất hữu cơ tiêu thụ oxy như COD và BOD Ngoài ra, nước thải còn bao gồm các chất hữu cơ hòa tan, đất đá, và thuốc bảo vệ thực vật.
Nước thải từ quá trình nấu bột và rửa bột sau nấu chứa nhiều chất tiêu thụ oxi, cùng các hợp chất nitơ và phốt pho có nguồn gốc từ vật liệu sơ sợi Công đoạn này tạo ra dịch đen và khí thải nấu, với nồng độ BOD, COD và màu sắc trong dịch đen nấu bột rất cao, trong đó COD có thể đạt tới hàng nghìn mg/l.
Nước thải từ quá trình tẩy trắng bột giấy chứa clo nguyên tố và các hợp chất clo như hypoclorit natri và hypoclorit canxi, dẫn đến khoảng 8-10% khối lượng xơ sợi bị hòa tan và thải ra ngoài, làm tăng hàm lượng AOX trong nước thải Ngoài ra, nước thải còn chứa lignin, một hợp chất cao phân tử từ nguyên liệu trong quá trình nấu và tẩy trắng Quá trình tẩy trắng sản xuất ra các chất độc hại nhất trong nhà máy giấy.
Nước thải từ quá trình nghiền bột và xeo giấy thường có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao và lượng hợp chất hữu cơ (BOD) thấp hơn so với nước thải từ quá trình nấu bột Các thành phần ô nhiễm trong nước thải từ khâu xeo giấy bao gồm phế liệu, xơ sợi mịn, chất độn, bột giấy lơ lửng và các chất phụ gia như nhựa thông, phẩm màu, và cao lanh.
Nước thải từ ngành giấy chứa nhiều chất rắn lơ lửng, xơ sợi và hợp chất hữu cơ khó phân hủy Đặc điểm nổi bật của nước thải này là tỷ lệ BOD:COD thường nhỏ hơn hoặc bằng 0,55, trong khi hàm lượng COD thường cao hơn 1000 mg/l.
Nước thải trong ngành giấy chủ yếu phát sinh từ hai phân xưởng: xưởng xeo giấy và xưởng nấu bột giấy Trong đó, nước thải từ xưởng xeo giấy chiếm tới 90% tổng lưu lượng nước của nhà máy, mặc dù nồng độ ô nhiễm (COD) ở mức không đáng kể, dao động từ 140.
Nước thải từ quy trình sản xuất bột giấy có nồng độ ô nhiễm cao, với [SS] từ 210 đến 400 mg/l và pH dao động từ 6,7 đến 7,4 Đặc biệt, nước thải từ công đoạn nấu bột giấy, mặc dù chỉ chiếm 10% lưu lượng, nhưng gây ô nhiễm nghiêm trọng do chứa lượng lignin cao (22000 mg/l) và COD đạt 18000 mg/l Phương pháp sản xuất bột giấy bằng kiềm nóng tiêu tốn nhiều nước và có nồng độ chất ô nhiễm cao hơn so với phương pháp kiềm lạnh Nước thải nấu bột giấy thường có pH cao từ 12 đến 13 do sử dụng đến 12 kg xút cho mỗi tấn bột giấy.
1.1.2 Tác động của nước thải công nghiệp giấy đến môi trường
Nước thải từ nhà máy giấy chứa nhiều tác nhân ô nhiễm phức tạp, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường Nhiều nhà máy sản xuất giấy không xử lý nước
Nước có hàm lượng chất hữu cơ cao làm tăng BOD, dẫn đến giảm oxy hòa tan trong nước, gây chết vi sinh vật do thiếu oxy Fikret Berker chỉ ra rằng nước thải từ nhà máy giấy có thể gây hại cho hầu hết các loài sinh vật sống cách mặt nước khoảng 56 km Hệ quả là mật độ và chủng loại cá ở những khu vực này giảm, cùng với sự thay đổi và suy yếu trong hoạt động của cá.
Xơ sợi, hợp chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng trong nước thải có thể gây ngộ độc cho cá trong sông Khi con người tiêu thụ những con cá này, họ cũng có nguy cơ bị ngộ độc.
Sự phân hủy các xơ sợi và hợp chất hữu cơ bởi vi khuẩn gây ra thối rữa, làm thay đổi màu sắc và mùi của nước, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển
Mức độ ô nhiễm nước thải từ các nhà máy giấy rất cao, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người Vì vậy, việc xử lý nước th
1.1.3 Chất lignin trong nước thải giấy
Lignin và các dẫn xuất của nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như phân bón vi lượng, thuốc kích thích tăng trưởng thực vật và phụ gia bê tông Gần đây, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng lignin có khả năng trao đổi ion với một số kim loại, đặc biệt khi được gắn thêm nhóm sulfuanat.
Cơ sở hóa lý và các phương pháp tuyển ni áp dụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy
Để giải quyết vấn đề khó lọc lignin, nghiên cứu đã sử dụng các chất trợ lọc giúp lignin kết tụ thành hạt Chất trợ lọc được sử dụng là chất kết tụ hữu cơ và canxi hòa tan trong cồn Hiệu quả của quá trình kết tủa lignin bằng axit sẽ tăng khi pH giảm.
1.2 C s h lý và cơ ở óa ác phương pháp tuy nển i dáp ụng trong xử lý nước thải công nghiệp giấy
1.2.1 Cơ sở hóa lý của quá trình tuyển nổi [2]
Tuyển nổi là phương pháp hiệu quả để loại bỏ các tạp chất không tan trong nước và khó lắng, đồng thời cũng được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề mặt Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải của nhiều ngành sản xuất, bao gồm chế biến dầu mỡ, tơ sợi nhân tạo, giấy, da, hóa chất, cao su và thủy sản.
Quá trình tuyển nổi diễn ra khi các phần tử có bề mặt kỵ nước bám dính vào bọt khí Khi bọt khí và các phần tử phân tán chuyển động trong nước, các phần tử tự do sẽ tập trung ở bề mặt bọt khí, làm giảm tỷ trọng của hợp cặn khí và tạo ra lực đẩy nổi Khi lực đẩy này đủ mạnh, các bọt dính sẽ được đẩy lên bề mặt, trong khi các phần tử không dính sẽ vẫn ở lại trong nước thải Quá trình này có thể được áp dụng để loại bỏ dầu mỡ, cặn lơ lửng và nén bùn sinh học như bùn hoạt tính và màng vi sinh vật.
Hiệu quả của quá trình phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bọt khí Kích thước tối ưu của bọt khí là từ 15 đến 30 micromet Để duy trì kích thước bọt khí ổn định trong quá trình tuyển nổi, người ta sử dụng các chất tạo bọt như dầu thông, phenol, ankyt, sunfat natri và cresol (CH3C6H4OH).
1 2.2 Các phương pháp tuyển ổi trong x lý n n ử ướcthải công nghiệp giấy a) Tuyển ni với sự tách không kh từ dung dịch [2]
Phương pháp làm sạch nước thải ô nhiễm này sử dụng dung dịch bão hòa không khí Khi giảm áp suất, các bọt không khí sẽ tách ra khỏi dung dịch, giúp loại bỏ các chất bẩn hiệu quả.
Tùy thu c vào bi n pháp t o ra dung dộ ệ ạ ịch quá bão hòa người ta chia ra các loại tuy n n i sau: ể
Trong tuy n n n i chân không, nước thải được bão hòa với không khí dưới áp suất khí quyển, rồi được đưa vào buồng tuy n n i với áp suất giữ ở mức 225-300 mmHg nhờ bơm chân không Tại buồng này, các bọt khí sẽ thoát ra, giúp làm giảm nồng độ chất bẩn trong nước thải.
* Tuy n nể ổi bơm dâng : Thi t b ế ị bơm dâng đượ ử ụng để ử lý nước s d x c thải trong công nghi p hóa h c Bu ng tuy n n i phệ ọ ồ ể ải được b trí cao ố
Hình 1.1: Sơ đồ ệ h thống tuy n nể ổi bơm dâng
* Tuy n n i áp l c (tuy n n i khí hòa tan)ể ổ ự ể ổ : [2]
Tuyển nổi áp lực là phương pháp phổ biến nhất trong các loại tuyển nổi, nhờ khả năng tạo ra các bọt khí có kích thước nhỏ (40-70 µm) và phân phối đồng đều trong toàn bộ khối lượng nước cần xử lý.
Tuyển nổi áp lực (DAF) là quá trình loại bỏ các hạt lơ lửng trong chất lỏng bằng cách đưa chúng lên bề mặt chất lỏng, thường là nước thô, nước thải hoặc bùn lỏng Hệ thống tuyển nổi áp lực bao gồm bốn thành phần chính: cung cấp không khí, máy bơm áp suất cao, bình áp lực và buồng tuyển nổi Theo định luật Henry, áp lực càng tăng thì độ hòa tan của khí trong dung dịch nước càng tăng, giúp quá trình tuyển nổi hiệu quả hơn.
Không khí được hòa tan trong nước thải dưới áp suất cao trong bình áp lực, dẫn đến sự hình thành các bọt khí nhỏ khi áp suất giảm và nước xuất hiện bọt khí.
Nước sạch khí quyển Nguồn nước cung cấp đến có thể được nén bằng một máy bơm áp lực từ
Áp suất khí nén từ 172 đến 620 kPa được bơm vào bình chứa, giữ ở áp suất cao trong khoảng 0.5 đến 30 phút, giúp hòa tan không khí vào dòng nước thải hiệu quả.
Sau khi nước được đưa qua van giảm áp, nó vào buồng tuyển nổi, nơi áp lực giảm đột ngột tạo ra các bọt khí nhỏ Những bọt khí này bám vào các hạt cặn lơ lửng và hạt keo trong nước Khi lực đẩy nổi của nước tăng lên, hỗn hợp khí và cặn sẽ nổi lên bề mặt, hình thành một lớp váng.
Tỷ lệ tăng chiều dọc của bọt khí dao động từ 0.152 đến 0.061 m/phút Các thiết bị như máy cào tiếp tục loại bỏ váng bọt trên bề mặt Dòng thải của DAF được rút từ đáy bể tuyển để tái sử dụng hoặc thải bỏ.
Hình 1.2: Sơ đồ của quá trình tuyển nổi không khí hòa tan để xử lý nước b) Tuy n nể i với sự phân tán không khí bằng cơ kh [2]
Sự phân tán khí trong máy tuyền được thực hiện nhờ bơm tuabin cánh quạt, giúp xử lý nước có nồng độ các hạt keo cao (lớn hơn 2 g/l) Khi cánh quạt quay, các dòng xoáy xuất hiện và tạo ra các bọt khí Bọt khí càng nhỏ thì quá trình phân tán càng hiệu quả.
Thông thường máy tuy n n i g m m t s bu ng m c n i tiể ồ ộ ố ồ ắ ố ếp Đường kính cánh qu t 600-700mm ạ
Hiện nay, các máy tuyển nổi cơ khí được sản xuất đại trà trong tuyển nổi để xử lý nước thải, tuy nhiên thiết kế của các cánh khuấy và thông khí vẫn chưa tối ưu cho quá trình này Để cải thiện hiệu suất xử lý nước thải, cần thiết kế tuyển nổi mới, chú trọng đến những đặc điểm của quá trình như mức độ ô nhiễm phân tán, năng suất hoạt động thấp (1-5%) và khả năng loại bỏ hoàn toàn các thành phần ô nhiễm.
Khi cho khí qua các t m sấ ứ ố x p s ẽ thu được bọt khí có kích thước b ng: ằ
R=6 Trong : R, r: Bán kính bong bóng khí và l đó ỗ
ức căng bề ặ ủa nướ
Hiệu su t tuy n n i ph thu c vào l , áp suấ ể ụ ộ ỗ ất không khí, lưu lượng không khí, th i gian tuy n nờ ể i, mực nước trong các thiết bị tuy n n ể i.
Hình 3: 1 Sơ đồ tuy n n i nh các t m x p ể ổ ờ ấ ố d) C ác phương ph áp tuyển ổi n khác
Trong quá trình xử lý nước, các phản ứng hóa học diễn ra và sinh ra các khí như O2, CO2, Cl2 Bọt của những khí này có khả năng kết dính với các chất lơ lửng không tan, giúp đưa chúng lên lớp bọt Tuy nhiên, ứng dụng của quá trình này trong công nghiệp vẫn còn hạn chế.
Cơ sở phương pháp nghiên cứu
Có nhiều phương pháp thu hồi bột giấy từ quá trình xử lý nước thải giấy, mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng Trong ngành công nghiệp giấy, phương pháp tuyển nổi để thu hồi bột giấy đang được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là công nghệ tuyển nổi khí hòa tan (DAF) Công nghệ này đã được áp dụng phổ biến tại các nhà máy giấy để xử lý nước thải và thu hồi bột giấy Đặc biệt, phương pháp tuyển nổi hóa học, sử dụng hóa chất mới do tác giả đề xuất, không chỉ thu hồi bột giấy với độ tinh khiết cao mà còn không ảnh hưởng đến quá trình xử lý thứ cấp nước thải.
Giai đoạn 1 của quá trình này liên quan đến việc cho hóa chất tuyển nổi vào dung dịch, nhằm thuỷ phân và ổn định keo trong dung dịch Kết quả của quá trình này là sự hình thành các hạt lớn, dẫn đến hiện tượng lắng xuống.
Trong giai đoạn 2, khi hóa chất tuyển nổi được đưa vào dung dịch, chúng có khả năng điện ly mạnh, giúp trung hòa điện tích và làm giảm thế điện động của hạt keo Quá trình này dẫn đến việc mất trạng thái cân bằng điện trong hệ thống.
Đặc điểm của nước thải giấy của Công ty TNHH Hoa Mỹ
Cơ sở sản xuất giấy đế (giấy vàng tiền) thuộc Công ty TNHH Hoa Mỹ, tọa lạc tại đường Tân Hà, phường Lãm Hà, quận Kiến An, Hải Phòng Chuyên sản xuất giấy đế xuất khẩu từ nguyên liệu tre, nứa, cơ sở áp dụng phương pháp kiềm nguội với công suất đạt 5.000 tấn sản phẩm mỗi năm.
Sơ đồ công nghệ sản xuất kèm theo dòng thải của Công ty như sau:
Hình 1.5: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất giấy đế
Nguyên li (ệu Tre, nứa đã băm)
Cắt S ảnphm (gi ) ấy đế
Công ty sử dụng tre nứa nhập từ Thanh Hóa, đã qua xử lý bằng dung dịch xút NaOH để giảm thể tích và chất lignin Nguyên liệu này được nghiền thô theo từng mẻ và sau đó chuyển sang máy nghiền tinh để tạo ra bột giấy mịn Tiếp theo, bột giấy được đưa vào máy xeo để tạo hình cuộn giấy, trong quá trình này phát sinh nước thải cần xử lý Sau khi sấy khô bằng nhiệt từ hai lò đốt, giấy được cuộn lại, in màu, cắt theo kích thước đơn đặt hàng, và sau đó được chia tập để đóng gói, lưu kho và xuất khẩu sang thị trường Đài Loan.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu
Báo cáo này nghiên cứu nước thải từ ngành sản xuất đế giấy vàng tiền, chủ yếu sử dụng nguyên liệu tre và nứa, tại nhà máy Giấy đế thuộc Công ty TNHH Hoa Mỹ, tọa lạc tại đường Tân Hà, phường Lãm Hà, quận Kiến An, thành phố Hải Phòng.
Tác giả đã tiến hành lấy hai mẫu nước thải từ hai đơn vị sản xuất giấy khác nhau Mẫu 01 nước thải đến từ Công ty TNHH HAPACO Hải Âu, tọa lạc tại xã Đại Bản, huyện An Dương, thành phố Hải Phòng, chuyên chế biến giấy từ nguyên liệu gỗ keo Mẫu 02 nước thải được lấy từ Công ty cổ phần giấy Hoàng Hà, nằm ở phường Đông Hải 2, quận Hải An, thành phố Hải Phòng, sử dụng nguyên liệu là các loại giấy tái chế.
- Thời gian và vị trí lấy mẫu:
Để đảm bảo tính chính xác cho nghiên cứu, tác giả đã chọn thời gian lấy mẫu từ 3h đến 4h chiều ngày 12/09/2017, khi các dây chuyền công nghệ hoạt động ổn định, dẫn đến tính chất dòng thải cũng ổn định Nhiệt độ môi trường trong khoảng 28 đến 32 độ C.
+ V l y m u: Mịtrị ấ ẫ ẫu đượ ấy ở ịc l v trí dòng ch y t h ả ừ ệthống gom nước thải t các khu v c s n xu t bao g m: Khu v c xeo gi y, khu v c v sinh các thùng ừ ự ả ấ ồ ự ấ ự ệ chứa, khu v c thùng tr n ự ộ
Để đánh giá hiệu quả thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm xử lý nước thải bằng các phương pháp hóa học Bên cạnh đó, nhóm cũng sử dụng phương pháp keo tụ để nghiên cứu xử lý nước thải giấy của Nhà máy sản xuất Giấy để thu hồi bột giấy Hai loại hóa chất chính được sử dụng là PAC và phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O) để làm mẫu đối chứng và so sánh hiệu quả xử lý COD, BOD cũng như thu hồi bột giấy.
Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Các thiết bị và dụng cụ dùng để nghiên cứu
Tại Trung tâm Nghiên cứu môi trường vi khí hậu, kiến trúc và năng lượng thuộc Viện kiến trúc nhiệt đới, Đại học kiến trúc Hà Nội, các thiết bị và dụng cụ thí nghiệm được sử dụng để phân tích các chỉ tiêu nước thải.
- Tủ sấy, tủ ấm ULM400(Đức)
- Cân phân tích SN 27304923(Đức).
- Cân kỹ thuật TE212(Đức)
- Bộ phá mẫu COD DRD 200(HACH/MỸ)
- Máy đo pH (SHOTT-Đức).
- Tủ bảo quản lạnh (SANAKY Nhật Bản)-
- Pipet 5 ml, 2 ml, 10 ml, Buret, bình tam giác
Các loại hóa chất phục vụ cho quá trình nghiên cứu của đồ án bao gồm:
Bảng 2.1: Hóa chất sử dụng
Hóa chất DT01(Hóa chất do tự tác giả nghiên cứu phối trộn): Hóa chất có thành phần hóa học như sau:
- Và một số thành phần hóa học khác,
8 Các loại hóa chất và thiết bị cần thiết khác
Phương pháp xác định, phân tích các thông số đặc trưng
Do hạn chế về kinh phí và thời gian, nghiên cứu chỉ tập trung vào một số thông số quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả thu hồi bột giấy và xử lý nước thải, bao gồm pH, COD và BOD5.
Mẫu nước thải đã được phân tích chỉ số COD và BOD5 tại Trung tâm Nghiên cứu môi trường vi khí hậu, kiến trúc và năng lượng thuộc Viện kiến trúc nhiệt đới, Đại học Kiến trúc Hà Nội Việc phân tích COD trong nước thải là một bước quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm và khả năng xử lý nước thải.
Nguyên tắc xác định giá trị COD trong nước thải dựa vào lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ Lượng oxy này tương đương với lượng chất oxy hóa mạnh như Bicromat Kali (K2Cr2O7) được sử dụng K2Cr2O7 là một chất oxy hóa mạnh, cho phép oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước thải, và giá trị COD được xác định gián tiếp thông qua lượng K2Cr2O7 tiêu tốn trong quá trình phản ứng.
+ Hút 4ml hỗn hợp K2Cr2O7 0,25N và axit H2SO4đặc
+ Thêm 2ml mẫu đã pha loãng
+ Đặt vào thiết bị xử lý mẫu COD giữ nhiệt ở 150 0 C trong 2 giờ
+ Lấy mẫu ra và để nguội ở nhiệt độ phòng
+ Chuyển mẫu vào bình tam giác 100ml
+ Chun lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch muối Moore 0,025N với chỉ thị feroin
MT: Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chun độ mẫu trắng, mL
MPT: Thể tích dung dịch FAS tiêu tốn khi chun độ mẫu phân tích, mL
VM: Thể tích mẫu lấy ra phân tích, mL
8000: đương lượng gam của oxy
N: Nồng độ muối FAS, N. f: Hệ số pha loãng b) Phân tích BOD trong nước thải
- Nguyên tắc: Dùng vi sinh vật để chuyển hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước ở điều kiện dư oxy
Quá trình oxy hóa sinh học các chất hữu cơ trong nước diễn ra chậm, khiến việc xác định lượng oxy cần thiết cho việc oxy hóa hoàn toàn các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật trở nên khó khăn Thay vào đó, ta thường sử dụng chỉ số BOD5, xác định lượng oxy cần thiết khi ủ ở 20°C trong 5 ngày hoặc 30°C trong 3 ngày Trong quá trình ủ này, diễn ra trong bóng tối, khoảng 70-80% nhu cầu oxy sẽ bị tiêu thụ.
BOD5 được xác định thông qua phương pháp pha loãng không nuôi cấy, cho phép đo lường mức tiêu thụ oxy của vi sinh vật Sự giảm lượng oxy so với ngày đầu tiên phản ánh số mg oxy mà các vi sinh vật đã tiêu thụ trong quá trình phân hủy.
+ Chun bị mẫu nước pha loãng:
Dung dịch đệm photphat pH = 7,2 Cân 2,25g tinh thể MgSO4.7H2O sau đó định mức bằng nước cất lên 100 ml
Cân 2,75g tinh thể CaCl2 sau đó định mức bằng nước cất lên 100 ml
Cân 0,025g tinh thể FeCl3.6H2O và hòa tan trong nước cất để đạt thể tích 100 ml Sau đó, lấy 1 ml dung dịch đã pha và chuyển vào bình định mức 1 lít, tiếp tục định mức bằng nước cất Cuối cùng, ủ dung dịch ở nhiệt độ 20°C và sục khí trong 1 giờ.
Chun bị mẫu phân tích: Hút 70 ml nước thải cần phân tích + 30 ml nước pha loãng vào bình tam giác 100 ml rồi ủ ở nhiệt độ 20 0 C trong 5 ngày ———> D5
Hút 70 ml nước thải + 30 ml nước pha loãng vào bình tam giác sau đó hút 2,0ml MnSO4 45% + 2ml KI + KIO3/NaOH + 2ml HClđ cho vào bình tam giác rồi đậy nắp, lắc đều để trong bóng tối 5 phút ————> D1
Pha dung dịch Na2S2O3 để chun độ: Cân 0,158 tinh thể Na2S2O3 sau đó định mức bằng nước cất lên 100ml, ta được dung dịch Na2S2O3 0,02N
Sau khi để bình tam giác xác định D1 trong bóng tối trong 5 phút, tiến hành chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,02N cho đến khi đạt màu vàng rơm Tiếp theo, thêm 1 đến 2 giọt chỉ thị hồ tinh bột để chuẩn độ mất màu xanh.
2.3.2 Xác định pH của nước thải pH của máy được chu bằng các dung dịch chun n
Mẫu nước thải được đo trực tiếp bằng cách nhúng đầu đo pH ngập trong dung dịch nước thải Kết quả hiển thị trên máy sau khi định n
2.3.3 Xác định hàm lượng lignin có trong nước thải Đối tượng nghiên c u là n c th i gi y c a nhà máy giứ ướ ả ấ ủ ấy đế (gi y vàng ti n ấ ề
- Công ty TNHH Hoa Mỹ) để tách l y lignin ấ phục v cho quá ình nghiên c u ụ tr ứ chúng ta dáp ụng phương pháp kết tủa lignin b ng axit Hằ 2SO4
L 100ml dấ ịch đen có pH = 11 được đựng trong c c thố ủy tinh để ắ l ng qua đêm Sau đó, sử dụng dung dịch Hạ ạ ỏ ặ ị 2SO460% để điều chỉnh pH của dấ ịch đen xuống pH = 4 Tiếp theo, đun nóng dung dịch ở nhiệt độ 80°C trong 45 phút Sau khi hoàn thành, tiến hành ạ ấg n l y k t t a, ế ủ r a s ch axit vô ử ạ cơ kế ủt t a bằng nước nóng và s y khô ở nhiệt độ 70°C trong 24 giờ, thu được sản phẩm lignin Sản phẩm thu được từ quá trình ủt t a axit sẽ được cân xác định để biết lượng lignin có trong nước.
2.3.4 Xác định hàm lượng bột giấy có trong nước thải
- Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên độ cơ sở độ chênh lệch khối lượng
- Các bước tiến hành: Đầu tiên ta sấy khô giấy lọc sợi thủy tinh ở nhiệt độ
Để xác định khối lượng giấy ban đầu, chúng tôi đã thực hiện quy trình như sau: giấy được làm nóng ở nhiệt độ 103 độ C trong khoảng 1 giờ để bay hơi lượng nước có trong giấy, sau đó để giấy lọc trong bình hút ẩm khoảng 30 phút Tiếp theo, giấy lọc được mang đi cân bằng cân điện tử để xác định được khối lượng giấy ban đầu là m1 (gam).
Gập đôi tờ giấy lọc đã sấy khô, sau đó tiếp tục gập thêm 2 lần nữa để đảm bảo kích thước vừa với miệng bình chứa.
Để thu được bột giấy, trước tiên, tiến hành lọc hỗn hợp nước chứa bột giấy qua giấy lọc đặt trong phiễu, cho phép nước thấm qua và chảy xuống bình chứa Sau khi nước đã chảy hết, đặt miếng giấy lọc vào tủ sấy ở nhiệt độ 105°C cho đến khi đạt khối lượng không đổi Sau đó, lấy giấy lọc ra và để vào bình hút ẩm cho đến khi đạt nhiệt độ phòng (khoảng 30 phút) Khi mẫu giấy đã nguội, sử dụng cân điện tử để xác định khối lượng giấy sau sấy là m2 (g) Sự chênh lệch khối lượng (m2 - m1) chính là khối lượng bột giấy thu được.
2.4 Quá trình tiến hành thực nghiệm Để đánh giá hả năng thu hồi bột giấy và môi trường tối ưu khi sử dụng hóa k chất DT01 cũng như hiệu suất của việc xử lý COD, BOD chúng ta sẽ tiến hành nghiên cứu mẫu trong 0 trường hợp đó là trường hợp mẫu đã tách lignin và trường 2 hợp mẫu chưa tách lignin Trong 02 trường hợp đó chúng ta đánh giá ảnh hưởng của các tác nhân sau: ảnh hưởng của thời gian (2.4.1), ảnh hưởng của pH (2.4.2), ảnh hưởng của liều lượng hóa chất DT01 (2.4.3), So sánh hiệu quả thu hồi bột giấy và xử lý nước thải giấy khi sử dụng hóa chất DT01 và khi sử dụng Phèn nhôm (Al2(SO4)3.18H2O) và PAC (2.4.4), Nghiên cứu xử lý và thu hồi bột giấy với nước thải của các Nhà máy giấy khác nhau khi sử dụng hóa chất DT01 (2.4.5)
2.4.1 Nghiên cứu nh hưởng của thời gian phản ứng đến khả năng thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải
Lấy 4 lít mẫu nước thải từ Nhà máy sản xuất giấy Công ty TNHH Hoa Mỹ, chia thành 5 cốc thủy tinh 500 ml Mỗi cốc chứa 400 ml mẫu, với mẫu đã tách lignin ký hiệu là m A và mẫu chưa tách lignin ký hiệu là m B Tiến hành thí nghiệm trên từng mẫu và điều chỉnh pH cho phù hợp.
Để tiến hành thí nghiệm, cho 6,5 lít nước vào ống nghiệm, sau đó thêm 8 mg hóa chất DT01 dưới dạng bột Khuấy mạnh với máy khuấy cơ ở tốc độ 200 vòng/phút trong 1 phút, sau đó giảm tốc độ khuấy xuống khoảng 50-60 vòng/phút trong 5 phút để đảm bảo hóa chất hòa tan hoàn toàn Tiếp theo, để tĩnh các cốc phản ứng trong 1, 3, 5, 7 và 10 phút Sau khi tĩnh, tách phần bột giấy nổi phía trên Lượng bột giấy thu được sẽ được sấy khô, cân và lọc bỏ phần bông cặn để lấy phần nước trong, phục vụ cho việc phân tích hàm lượng COD và BOD có trong nước thải.
Thu nhận kết quả sau khi phân tích
2.4.2 Nghiên cứu nh hưởng của pH đến khả năng thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải
Kết quả của phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
3.2 1.Kết quả ảnh hưởng của thời gian phản ứng đến hiệu suất thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải
Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải
A Mẫu nghiên cứu đã tách lignin
B Mẫu nghiên cứu chưa tách lignin
Biểu đồ từ bảng kết quả cho thấy sự ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi bột giấy và xử lý COD, BOD5 khi sử dụng hóa chất DT01.
Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất thu hồi bột giấy
Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý COD
Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi bột giấy và khả năng xử lý nước thải được thực hiện ở các khoảng thời gian 1 phút, 3 phút, 5 phút, 7 phút và 10 phút Kết quả từ bảng 3.2 và biểu đồ cho thấy sau 1 phút, hiệu suất thu hồi bột giấy đạt 61,5%, trong khi hiệu quả xử lý COD chỉ đạt 32,72% và lượng BOD xử lý được là 22,02%.
Khi làm thí nghiệm ở thời gian phút thì hiệu suất ồi ộtgiấy ăng
5, %, hi 35 ệu quả xử lý COD tăng 43,85%, và lượng OD xử lý được cũB ng tăng theo 6,07 %
Khi thời gian tăng lên phút thì hiệu suất ồi ộtgiấy ă ọt ức21,73 %, hi ệuquả xử lý COD t ng lên 3,ă 98%, và lượng OD xử lý ăB t ng 22 71, %
Trong thời gian 7 phút, hiệu suất thu hồi bột giấy đạt mức tăng 3,27%, trong khi hiệu quả xử lý COD cải thiện 5,32% so với trước đó Đồng thời, lượng BOD cũng ghi nhận mức tăng 15,65%.
Khi thời gian tăng lên 1 phút, hiệu suất xử lý giấy giảm 2,5% Mặc dù vậy, hiệu quả xử lý COD vẫn tiếp tục tăng với tỷ lệ 1,25% Đồng thời, lượng COD xử lý cũng liên tục gia tăng ở mức 4,73%.
Thực nghiệm cho thấy, thời gian ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả xử lý
BOD và hiệu suất thu hồi bột giấy khi sử dụng hóa chất DT01 phụ thuộc vào thời gian thực hiện quá trình Nếu thời gian quá ngắn, quá trình tách cellulose sẽ không diễn ra đầy đủ, dẫn đến việc bột giấy chưa được thu hồi tối ưu Nguyên tắc là thời gian càng dài, hiệu quả thu hồi bột giấy càng cao do sự thay đổi đáng kể về trọng lượng dung dịch Tuy nhiên, đến một thời điểm nhất định, trọng lượng dung dịch không còn thay đổi, làm giảm lượng bột giấy thu hồi và ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý COD, BOD Dựa trên nghiên cứu, thời gian tối ưu cho quá trình phản ứng là từ 3-5 phút, vì vậy các nghiên cứu tiếp theo sẽ được thực hiện trong khoảng thời gian 5 phút.
Theo phân tích từ bảng 3.2 và các hình 3.1, 3.2, 3.3, thời gian không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất thu hồi bột giấy Hiệu suất xử lý BOD giữa hai mẫu nghiệm (mẫu nước thải có lignin và mẫu nước thải không có lignin) cho thấy sự tương đồng Tuy nhiên, đối với hiệu suất xử lý COD, trong giai đoạn đầu, thời gian có ảnh hưởng rõ rệt, nhưng sau một thời gian nhất định, ảnh hưởng này không còn đáng kể giữa hai mẫu thí nghiệm (mẫu nước thải có lignin và mẫu nước thải không có lignin).
3.2.2 Kết quả ảnh hưởng của pH đến khả năng thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý COD, BOD trong nước thải
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH đến khả năng thu hồi bột giấy và hiệu suất xử lý
COD, BOD trong nước thải pH COD sau xử lý(mg/l) η COD
BOD 5 sau xử lý (mg/l) η BOD
A Mẫu nghiên cứu đã tách lignin
B Mẫu nghiên cứu chưa tách lignin
Bảng kết quả biểu đồ cho thấy sự ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi bột giấy, cũng như hiệu suất xử lý COD và BOD khi sử dụng hóa chất DT01.
Hình 3.4: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu suất thu hồi bột giấy trong nước thải mg/l
Hình 3.5: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý COD trong nước thải.
Hình 3.6: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu suất x lý BOD trong nử ước thải
Dựa trên biểu đồ, pH ban đầu có ảnh hưởng lớn đến quá trình thủy phân và hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ trong nước thải giấy Trong môi trường axit với pH từ 4 đến 5, ion Fe3+ và Al3+ sẽ bị hòa tan và tồn tại dưới dạng ion Al3+ và Al(OH)2+.
Ion Fe³⁺ và Fe(OH)₂ tham gia vào cơ chế hòa tan trong môi trường axit thông qua quá trình nén cấu trúc lớp kép Mối liên kết giữa xenlulose và hạt keo trong dung dịch bị phá vỡ, dẫn đến sự giảm trọng lượng riêng của dung dịch Cơ chế này diễn ra nhanh chóng và yêu cầu một lượng lớn ion với nồng độ mg/l.
Al 3+, Al(OH)2+, Fe 3+, và Fe(OH)2+ được hình thành trong quá trình tuyển nổi Việc bổ sung một số thành phần có trong hóa chất DT01 kết hợp với các cơ chế này giúp quá trình tuyển nổi diễn ra dễ dàng và đạt hiệu quả cao.
Trong khoảng pH từ 6,0 đến 7,0, ion Fe³⁺ và Al³⁺ bị hòa tan và tồn tại dưới dạng polymer như Al₃O₄(OH)₂⁷⁺ hoặc kết tủa Al(OH)₃, tạo ra các phức polymer và kết tủa hydroxit nhôm và hydroxit sắt Sự kết tủa này hình thành liên kết bám dính giữa hạt keo và cellulose, làm tăng trọng lượng của dung dịch và gây cản trở quá trình tuyển nổi Ở môi trường kiềm với pH từ 8,0 đến 9,0, kết tủa Al(OH)₄⁻ hoặc AlO₂⁻ xuất hiện, trong khi nồng độ kết tủa Al(OH)₃ giảm dần Tuy nhiên, hydroxit sắt vẫn kết tủa mạnh, dẫn đến sự giảm trọng lượng của dung dịch, và liên kết giữa hạt keo và cellulose không thay đổi nhiều, gây giảm hiệu suất quá trình tuyển nổi.
Biểu đồ cho thấy ở pH = 4, hiệu suất thu hồi bột giấy đạt 94,16%, hiệu quả xử lý COD đạt 87,1% và hiệu suất xử lý BOD cao đạt 70,4%.
Khi làm thí nghiệm tại pH = 5 thì hiệu suất thu hồi bột giấy giảm xuống,5 3,75
%, hiệu quả xử lý COD giảm xuống 1,02 %, và hiệu quả xử lý BOD giảm 3, % 84
Khi thực hiện quá trình xử lý tại pH = 6,5, hiệu suất thu hồi bột giấy giảm xuống còn 9%, hiệu quả xử lý COD giảm còn 0,31%, và lượng BOD xử lý cũng giảm 9%, đạt mức 46%.
Thí nghiệm tại pH = 7 cho thấy hiệu suất thu hồi bột giấy giảm, với tỷ lệ giảm là %, trong khi hiệu quả xử lý COD cũng tiếp tục giảm 1,97% Bên cạnh đó, lượng OD xử lý giảm 0,06%.
Khi thực hiện thí nghiệm tại pH = 8,5, hiệu suất thu hồi bồi ột giấy chậm đạt 1%, trong khi hiệu quả xử lý COD giảm mạnh xuống còn 3,76% Đồng thời, lượng BOD xử lý cũng giảm 5,8%.