Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ điện hóa tuyển nổi sử dụng điện cực hợp kim nhôm hòa tan (full)

LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình thực hiện bài báo cáo, tôi xin cam đoan những số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm là hoàn toàn chính xác và không sao chép từ bất kì đồ án, công trình nghiên cứu nào. Các phần trích dẫn nội dung từ các tài liệu tham khảo đã được ghi rõ trong phần Tài liệu tham khảo cuối báo cáo. Tôi xin cam đoan những điều trên là sự thật và chịu hoàn toàn trách nhiệm về lời cam đoan này. Sinh viên Hoàng Tuấn Anh LỜI CM ƠN Để hoàn thành tốt bài báo cáo này, không chỉ có sự nỗ lực của bản thân, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của thầy cô, bạn bè và gia đình, trong đó tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến: ThS. Nguyễn Quang Thái là giảng viên trực tiếp hướng dẫn và T.S Trần Thị Hiền đã định hướng cho quá trình nghiên cứu, tạo điều kiện thuận lợi và chỉ bảo ân cần để tôi có thể hoàn thành tốt bài báo cáo này. Xin gửi lời cảm ơn quý thầy, cô phụ trách phòng thí nghiệm đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành báo cáo này này. Cảm ơn quý thầy, cô Trường Đại hc Bà Rịa - Vng Tàu, Khoa Hóa Hc và Công nghệ Thực Phm đã dạy dỗ và truyện đạt những kiến thức quý báu để giúp tôi trang bị kiến thức cần thiết trong thời gian tôi hc tập tại trường. Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè và gia đình đã là chỗ dựa vững chắc về mặt tinh thần và vật chất, để tôi có thể hoàn thành bài báo cáo trong suốt thời gian vừa qua. Xin ghi lại đây lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất! Bà Rịa-Vng Tàu, ngày tháng năm 2015 Sinh viên Hoàng Tuấn Anh i MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BNG vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 4 1.1. Tng quan về ngành công nghiệp giấy 4 1.1.1. Lịch sử hình thành & phát triển 4 1.1.2. Nguyên liệu sản xuất giấy 5 1.1.3. Các sản phm giấy 6 1.2. Nước thải công nghiệp giấy 7 1.2.1. Khái niệm nước, nước thải 7 1.2.2. Thành phần và tính chất 8 1.2.3. Tác động của nước thải công nghiệp giấy đến môi trường 10 1.2.4. Chất lignin có trong nước thải 11 1.2.4.1. Giới thiệu chung về lignin 12 1.2.4.2. Các ứng dụng của lignin 14 1.2.4.3. Vấn đề xử lý lignin trong công nghiệp giấy 15 1.3. Chỉ tiêu cơ bản đánh giá nước thải công nghiệp giấy 16 1.3.1. Các chỉ tiêu vật lý 16 1.3.1.1. Độ pH 16 1.3.1.2. Nhiệt độ 17 1.3.1.3. Độ màu 17 1.3.1.4. Độ đục 17 1.3.1.5. Tng hàm lượng các chất rắn (TS) 17 1.3.1.6. Tng hàm lượng các chất lơ lửng (SS) 18 1.3.1.7. Tng hàm lượng các chất hòa tan (DS) 18 1.3.2. Các chỉ tiêu hóa hc 18 1.3.2.1. Độ kiềm toàn phần 18 1.3.2.2. Hàm lượng oxigen hoà tan (DO) 19 1.3.2.3. Nhu cầu oxigen hóa hc (COD) 19 ii 1.3.2.4. Nhu cầu oxigen sinh hóa (BOD) 20 1.3.3. Các chỉ tiêu vi sinh 20 1.3.4. Quy chun kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp giấy 21 1.4. Sơ lược về các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy 21 1.4.1. Phương pháp xử lý cơ hc 22 1.4.1.1. Song chắn rác 22 1.4.1.2. Bể điều hòa 23 1.4.1.3. Lắng cát 23 1.4.1.4. Lắng 24 1.4.1.5. Tuyển ni 24 1.4.2. Phương pháp xử lý hóa hc và hóa lý 24 1.4.2.1. Trung hòa 24 1.4.2.2. Keo tụ – tạo bông 26 1.4.3. Phương pháp sinh hc 26 1.4.3.1. Phương pháp sinh hc kỵ khí 27 1.4.3.2. Phương pháp xử lý sinh hc hiếu khí 28 1.4.4. Xử lý bùn cặn thải 29 1.4.4.1. Đặc tính của bùn 29 1.4.4.2. Các phương pháp xử lý 29 1.4.5. Phương pháp tiếp cận giải quyết vấn đề nước thải công nghiệp 30 1.5. Cơ sở hóa lý và phương pháp nghiên cứu 32 1.5.1. Sự hình thành keo trong quá trình hoà tan nhôm anode 34 1.5.2. Đặc tính chung của keo vô cơ 36 1.5.3. Quá trình keo tụ tạo bông của keo nhôm 36 1.5.4. Các dạng hydroxit và phương pháp điều chế 37 1.5.5. Động hc và chuyển khối của quá trình keo tụ 37 1.5.6. Vật liệu điện cực trong kỹ thuật xử lý nước thải 37 1.5.7. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện hóa xử lý nước thải 38 1.5.7.1. Ảnh hưởng của pH môi trường điện phân 38 1.5.7.2. Ảnh hưởng của mật độ dòng điện 39 1.5.7.3. Ảnh hưởng của khoảng cách giữa các điện cực 39 iii 1.5.7.4. Ảnh hưởng của thời gian điện phân 39 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 41 2.1. Thu thập mẫu 41 2.1.1. Địa điểm lấy mẫu 41 2.1.2. Thời gian lấy mẫu 41 2.1.3. Vị trí lấy mẫu 41 2.1.4. Dụng cụ và cách lấy mẫu 41 2.1.4.1. Dụng cụ 41 2.1.4.2. Cách lấy mẫu 41 2.2. Thiết bị, hóa chất và dụng cụ nghiên cứu 42 2.2.1. Các thiết bị và dụng cụ dùng để nghiên cứu 42 2.2.2. Hóa chất. 42 2.3. Vật liệu điện cực và kỹ thuật xử lý ban đầu 42 2.3.1. Điện cực 42 2.3.2. Dung dịch và kỹ thuật xử lý bề mặt điện cực 43 2.4. Xác định thông số đặc trưng chất lượng nước 43 2.4.1. Phân tích COD, độ màu 43 2.4.2. Xác định pH của nước thải 43 2.4.3. Xác định độ hoà tan của điện cực anode 43 2.5. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 44 2.5.1. Sơ đồ nghiên cứu sự keo tụ điện hóa. 44 2.5.2. Trình tự thực nghiệm 44 2.5.2.1. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý nước thải 44 2.5.2.2. Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải 45 2.5.2.3. Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý nước thải 45 2.5.2.4. Ảnh hưởng của NaCl đến quá trình xử lý nước thải. 46 2.5.2.5. Ảnh hưởng của thời gian đến nhiệt độ và hiệu quả xử lý độ màu 46 CHƯƠNG 3: KẾT QU VÀ THO LUẬN 47 3.1. Kết quả hàm lượng các chỉ tiêu môi trường tại vị trí lấy mẫu 47 iv 3.2. Kết quả ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất xử lý nước thải 47 3.3. Kết quả ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải 49 3.4. Kết quả ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý nước thải 50 3.5. Kết quả ảnh hưởng của NaCl đến quá trình xử lý nước thải. 52 3.6. Kết quả ảnh hưởng của thời gian đến nhiệt độ và hiệu quả xử lý độ màu 54 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHO 57 PHỤ LỤC 60 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Các nguyên liệu để sản xuất giấy hiện nay 5 Hình 1.2: Các sản phm giấy ph biến hiện nay 6 Hình 1.3: Nước thải tại nhà máy Giấy 9 Hình 1.4: Các đơn vị cơ bản của lignin. 12 Hình 1.5: Cấu tạo phân tử lignin 13 Hình 2.1: Mẫu nước thải nhà máy giấy 41 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên tắc hệ thống điện phân xử lý nước thải 44 Hình 3.1: Biểu đồ ảnh hưởng thời gian đến hiệu suất của xử lý nước thải. 48 Hình 3.2: Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải. 49 Hình 3.3: Biểu đồ ảnh hưởng của khoảng cách điên cực đến hiệu suất xử lý nước thải 51 Hình 3.4: Biểu đồ ảnh hưởng của NaCl đến hiệu suất xử lý nước thải. 53 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của thời gian đến nhiệt độ và khả năng xử lý màu của nước thải 54 vi DANH MỤC BNG Bảng 1.1: Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong nước thải giấy và bột giấy 21 Bảng 2.1: Hóa chất sử dụng 42 Bảng 3.1: Hàm lượng các chỉ tiêu tại vị trí lấy mẫu 47 Bảng 3.2: Ảnh hưởng thời gian đế hiệu suất của xử lý nước thải. 47 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất xử lý nước thải 49 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý nước thải 50 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của NaCl đến hiệu suất xử lý nước thải công nghiệp giấy. 52 Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của thời gian đến nhiệt độ và hiệu suất xử lý độ màu 54 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TS Total Solids – Tng hàm lượng các chất rắn SS suspended Slids – Tng hàm lượng các chất lơ lửng QCVN Quy chun Việt Nam DS Dissolved Solids – Tng hàm lượng các chất hòa tan DO Dissolved Oxygen – Hàm lượng oxigen hòa tan COD Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxigen hóa hc BTNMT Bộ tài nguyên môi trường BOD Biochemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxigen sinh hóa TCVN Tiêu chun Việt Nam Phòng NCKH Phòng nghiên cứu khoa hc Báo cáo nghiên cứu khoa học Trường ĐH BRVT Sinh viên: Hoàng Tuấn Anh 1 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài: Ô nhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm môi trường nước nói riêng đang là một vấn đề toàn cầu. Nguồn gốc ô nhiễm môi trường nước chủ yếu là do các nguồn nước thải không được xử lý thải trực tiếp ra môi trường bao gồm từ: các hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, vui chơi giải trí, Trong đó, nước thải từ các hoạt động công nghiệp có ảnh hưởng nhiều nhất đến môi trường do tính đa dạng và phức tạp. Trong nước thải công nghiệp, thành phần khó xử lý nhất là chất hữu cơ khó phân hủy sinh hc. Với bản chất khó phân hủy bởi vi sinh, tồn tại bền vững trong môi trường, chất hữu cơ khó phân hủy sinh hc sẽ là mối nguy hại lâu dài tới sức khỏe con người và môi trường. Trong giới hạn bài báo cáo này, tôi đã chn xử lý nước thải công nghiệp giấy, một nguồn thải tương đối ph biến ở Việt Nam hiện nay và đang có xu hướng tăng lên do nhu cầu của thị trường. Hiện nay, công nghiệp sản xuất giấy chiếm vị trí quan trng trong nền kinh tế nước ta. Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp, dịch vụ khác nhu cầu về sản xuất giấy ngày càng tăng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được ngành công nghiệp này cng phát sinh nhiều vấn đề về môi trường. Đặc biệt trong nước thải nhà máy giấy thường chứa nhiều lignin, chất này khó hòa tan và khó phân hủy, có khả năng tích tụ sinh hc trong cơ thể sống như các hợp chất Clo hữu cơ. Nguồn nước thải này nếu không xử lý triệt để và thải trực tiếp ra ngoài môi trường sẽ gây ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của sinh vật và sức khỏe của con người. Do đó ô nhiễm nước thải tại các nhà máy giấy đang được các nhà khoa hc và cơ quan quản lý nhà nước về môi trường đặc biệt quan tâm. Nhất là nước thải từ các quá trình sản xuất bột giấy. Vậy nên việc xây dựng và phát triển ngành công nghiệp phải đi đôi với xử lý ô nhiểm và thay đi công nghệ theo hướng thân thiện với môi trường. Góp phần hạn chế và khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải công nghiệp giấy. Trong đề tài này tôi sẽ trình bày nghiên cứu về phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ điện hóa – tuyển ni với điện cực hòa tan là hợp kim nhôm. Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này dựa trên cơ sở của [...]... giấy tôi đã chọn và nghiên cứu về đề tài này Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu các điều kiện xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ – tuyển nổi điện hóa với điện cực hợp kim nhôm hòa tan Đánh giá được hiệu suất xử lý nhu cầu oxy hóa học các loại nước thải công nghiệp giấy Đánh giá được chất lượng nước thải sau khi đã xử lý để thải ra môi trường Xây dựng được mô hình thí nghiệm trong... các phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy Sinh viên: Hoàng Tuấn Anh 21 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Báo cáo nghiên cứu khoa học Trường ĐH BRVT Nước thải ngành công nghiệp nói chung và nước thải ngành công nghiệp giấy nói riêng có chứa nhiều chất ô nhiễm khác nhau, đòi hỏi phải xử lý bằng những phương pháp thích hợp khác nhau Sau đây là tổng quan các phương pháp xử lý nước thải Các phương. .. thải Các phương pháp xử lý nước thải được chia thành các loại sau: Phương pháp xử lý cơ học Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý Phương pháp xử lý sinh học 1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học Trong nước thải thường chứa các chất không tan ở dạng lơ lửng Để tách các chất này ra khỏi nước thải Thường sử dụng các phương pháp cơ học như lọc qua song chắn rác hoặc lưới chắn rác, lắng dưới tác dụng của trọng... các kim loại quý; Xử lý được nguồn nước thải nồng độ cao, đặc biệt là BOD, COD, SS… Nội dung nghiên cứu tập trung những vấn đề sau:  Tổng quan về nghành công nghiệp giấy  Nhu cầu nhiên, nguyên liệu trong sản xuất giấy  Tác động của nghành công nghiệp giấy đến môi trường  Phân tích các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào của nước thải  Nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải bằng Phương pháp keo tụ- điện hóa sử. .. học thực tiễn, việc xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ điện hóa – tuyển nổi với điện cực hòa tan hợp kim Al được các nhà nghiên cứu quan tâm rất nhiều Vì công nghệ này an toàn và triệt để, có hiệu quả xử lý cao Đảm bảo các tiêu chuẩn đầu ra của nước thải khi thải vào môi trường Góp phần bảo vệ môi trường, cải thiện tài nguyên nước ngày càng trong sạch hơn Hạn chế việc xả nước thải làm suy thoái...Báo cáo nghiên cứu khoa học Trường ĐH BRVT phương pháp điện hóa hòa tan điện cực anode được làm bằng nhôm nhằm tạo ra các hydroxit nhôm có hoạt tính cao để keo tụ các hợp chất gây ô nhiễm trong nước thải, đặt biệt là chất màu hữu cơ Vấn đề ô nhiễm môi trường đang được thế giới đặt lên hàng đầu, trên những ứng dụng thực tiễn và hiệu quả của việc xử lý nước thải giấy tôi đã chọn và nghiên cứu về đề... Công nghệ điện hóa là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành phần và tính chất nước thải, thuận tiện trong công tác vận hành và quản lý; Những chất không bị phân hủy trong nước thải giấy được tách triệt để đảm bảo phù hợp với TCVN; Sinh viên: Hoàng Tuấn Anh 2 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Báo cáo nghiên cứu khoa học Trường ĐH BRVT Các phương pháp khử kim loại nặng trong bùn vừa xử lý được... biện pháp hoặc công nghệ xử lý nước thải Người ta phân ra các loại nước thải dưới đây: Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại công sở, trường học Thường chứa nhiều tạp chất khác nhau trong đó khoảng 52% là các chất hữu cơ, 48% là các chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động Thành phần nước thải. .. sản xuất giấy từ bột tái sinh giảm được 74% khí thải và 35% nước thải so với sản xuất giấy từ bột nguyên (Tạp chí công nghiệp tháng 12/2008) 1.1.3 Các sản phẩm giấy Tùy theo mục đích sử dụng khác nhau sản phẩm giấy được chia thành 4 nhóm: • Nhóm 1: Giấy dùng cho in, viết (giấy in báo, giấy in và viết,…) • Nhóm 2: Giấy dùng trong công nghiệp (giấy bao bì, giấy chứa chất lỏng,…) • Nhóm 3: Giấy dùng... của nước (sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat,…), các quá trình sinh học trong nước Giá trị pH của nguồn nước góp phần quyết định phương Sinh viên: Hoàng Tuấn Anh 16 Khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm Báo cáo nghiên cứu khoa học Trường ĐH BRVT pháp xử lý nước pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ 1.3.1.2 Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ pH, đến các quá trình hóa . việc xử lý nước thải giấy tôi đã chn và nghiên cứu về đề tài này. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu các điều kiện xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ – tuyển ni điện hóa. nghiên cứu về phương pháp xử lý nước thải công nghiệp giấy bằng phương pháp keo tụ điện hóa – tuyển ni với điện cực hòa tan là hợp kim nhôm. Nguyên tắc hoạt động của phương pháp này dựa trên.  Nghiên cứu hệ thống xử lý nước thải bằng Phương pháp keo t - điện hóa sử dụng điện cực hòa tan là hợp kim nhôm. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp gồm có 4 chương: Chương 1: Tng quan lý thuyết