Xử lý nước thải dệt nhuộm bằng ozon với quá trình lọc dị thể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN LÊ THƯNG MÃN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG OZON VỚI QUÁ TRÌNH LỌC DỊ THỂ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2008 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN - LÊ THƯNG MÃN XỬ LÝ NƯỚC THẢI DỆT NHUỘM BẰNG OZON VỚI QUÁ TRÌNH LỌC DỊ THỂ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI Mã số: 2.10.10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHAN MINH TÂN PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2008 -i- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nghiên cứu trình bày luận án tác giả thực phòng thí nghiệm Trung Tâm Đào Tạo Và Phát Triển Sắc Ký – Viện Phát Triển Công Nghệ Và Đào Tạo, Khoa Môi Trường – Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh Trung Tâm Công Nghệ Mới Alfa hướng dẫn tập thể nhà khoa học Tác giả luận án Lê Thượng Mãn TÓM TẮT Nước thải ngành dệt nhuộm có số lượng lớn có hàm lượng ô nhiễm cao Nhiều hợp chất có mặt nước thải ngành dệt nhuộm - ii - phân hủy xử lý sinh học thông thường Hai vấn đề tồn việc xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công nghệ xử lý chưa ổn đònh, nước thải sau xử lý tồn màu thuốc nhuộm dư Đối tượng nghiên cứu luận án công nghệ xử lý nước thải ngành nhuộm có chứa hợp chất hữu khó phân hủy họ anthraquinon Đã tiến hành phân hủy có hiệu thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa hợp chất họ anthraquinon với tác nhân oxy hóa ozon với có mặt chất xúc tác dò thể Fe2O3, mô hình phòng thí nghiệm Đã khảo sát ảnh hưởng yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình ozon hóa như: pH, COD, nồng độ thuốc nhuộm, độ màu thời gian phản ứng đến hiệu suất phản ứng oxy hóa phân hủy thuốc nhuộm, sở xác đònh điều kiện tối ưu phản ứng Trên sở kết thu được, đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải ngành nhuộm chứa thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa hợp chất họ anthraquinon với hai công đoạn xử lý hóa học ozon với xúc tác dò thể xử lý sinh học hiếu khí, đồng thời xác đònh thông số công nghệ cụ thể nhằm mục đích nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam Lần lựa chọn chất xúc tác Fe2O3 cho phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa hợp chất họ anthraquinon ozon thay sử dụng chất xúc tác chứa kim loại nặng khác công trình nghiên cứu nước trước công bố ABSTRACT The waste water of weaving and dyeing industry has been disposed in large quantity and highly polluted Many of the compounds present in the industry’s waste water cannot be decomposed by traditional biological treatment methods Two problems pervading in the treatment of the waste water from the weaving and - iii - dyeing industry include unstable treatment technologies and the color of surplus dyes The researched object of this thesis is technology for waste water treatment of dyeing industry that contains hard-disintegrate organic compounds have anthraquinone group We decomposed effectly active blue dye has anthraquinone group using ozone combining heterogeneous catalyst Fe2O3 in the laboratory scale, observed the effects of important factors to ozonating process such as pH, COD, dye concentration, color and time of reaction, and determined the optimal conditions Putting forward the process of treatment waste water of dyeing industry that contains hard-disintegrate organic compounds have anthraquinone group includes two steps: ozonating process with heterogeneous catalyst Fe2O3 and after that, aerobic biological process; and determining concrete technical parameters for final purpose is the waste water after treated will reach the Vietnamese Environment Standard The first, the heterogeneous catalyst Fe2O3 was chosen for the reaction oxidation active blue dye has anthraquinone group by using ozone, instead of using catalysts contained other heavy metals, as proclaimed scientific researchs MỤC LỤC Trang Lời cam đoan .i Tóm tắt ii Abstract .iii Mục lục iv - iv - Danh mục từ viết tắt vii Danh mục bảng viii Danh mục hình vẽ, đồ thò x PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài .1 Mục đích luận án .2 Đối tượng nghiên cứu luận án Phạm vi nghiên cứu luận án Ý nghóa khoa học thực tiễn luận án CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm 1.1.1 Sơ lược công nghệ nhuộm nguồn gốc nước thải 1.1.2 Thành phần nước thải ngành dệt nhuộm .13 1.1.3 Đặc tính ô nhiễm nước thải ngành dệt nhuộm 14 1.1.4 Ảnh hưởng nước thải ngành dệt nhuộm đến môi trường 16 1.2 Tổng quan phương pháp xử lý nước thải ngành dệt nhuộm18 1.2.1 Phương pháp hóa lý 18 1.2.2 Phương pháp sinh học 23 1.2.3 Phương pháp hóa học 29 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA NÂNG CAO .33 2.1 Ozon 36 2.2 Phương pháp sử dụng tia cực tím UV .38 2.3 Phương pháp kết hợp ozon tia cực tím O3/UV 38 2.4 Quá trình Fenton H2O2/Fe2+ 39 2.5 Phương pháp kết hợp H2O2 tia cực tím H2O2/UV 43 2.6 Quá trình peroxon H2O2/ O3 .45 2.7 Quá trình catazon O3/ CAT 46 2.8 Phương pháp kết hợp H2O2, ozon tia cực tím H2O2/O3/UV .47 2.9 Phương pháp kết hợp H2O2, Fe2+ tia cực tím UV/H2O2/Fe2+ 48 -v- 2.10 Phương pháp kết hợp TiO2 tia cực tím TiO2/ UV 49 2.11 Quá trình oxy hóa điện hóa 50 2.12 Quá trình oxy hóa nâng cao kết hợp với xử lý sinh học 52 2.13 Cơ chế phản ứng với tham gia gốc tự OH* 53 CHƯƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM .58 3.1 Mục đích đối tượng nghiên cứu 58 3.1.1 Mục đích nghiên cứu 58 3.1.2 Đối tượng nghiên cứu 58 3.2 Sơ đồ bước nghiên cứu 58 3.2.1 Phản ứng ozon hóa với xúc tác dò thể (mô hình tónh) 58 3.2.2 Phản ứng ozon hóa kết hợp sinh học hiếu khí .58 3.2.3 Xây dưngï sơ đồ công nghệ 58 3.3 Dụng cụ hóa chất thí nghiệm 58 3.3.1 Mô hình phản ứng ozon hóa 58 3.3.2 Mô hình sinh học hiếu khí 59 3.4 Mô hình thí nghiệm 59 3.4.1 Mô hình phản ứng ozon hóa (mô hình tónh) 59 3.4.2 Mô hình sinh học hiếu khí 61 3.4.3 Mô hình 62 3.4.4 Mô hình 63 3.5 Phương pháp xử lý kết thực nghiệm 63 3.5.1 Sai số thí nghiệm 63 3.5.2 Xử lý kết thực nghiệm .64 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 67 4.1 Nghiên cứu phản ứng ozon hóa thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa hợp chất họ anthraquinon .67 4.1.1 Ảnh hưởng nồng độ ban đầu thuốc nhuộm đến độ giảm màu 67 4.1.2 Hiệu xử lý COD 68 4.1.3 Khảo sát thay đổi pH .69 4.1.4 Hiệu xử lý độ màu 70 4.1.5 Ảnh hưởng hàm lượng xúc tác 71 4.1.6 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ ozon 73 - vi - 4.1.7 Khảo sát ảnh hưởng giá trò pH ban đầu 74 4.1.8 Sự tạo thành hợp chất trung gian .76 4.1.9 Cơ chế phản ứng 82 4.1.10 Tối ưu hóa thông số phản ứng ozon hóa thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa hợp chất họ anthraquinon 85 4.1.11 Thí nghiệm kiểm chứng 92 4.1.12 Nhận xét chung 94 4.2 Phản ứng ozon hóa nước thải nhuộm thực tế 94 4.3 Khảo sát hiệu xử lý kết hợp ozon hóa sinh học hiếu khí 96 4.3.1 Ozon hóa trước, xử lý sinh học hiếu khí sau 97 4.3.2 Xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon hóa sau 98 4.4 Đề xuất quy trình xử lý nước thải 101 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 5.1 Kết luận 103 5.2 Kiến nghò 104 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 107 PHỤ LỤC 119 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AJ BOD C ClCMC COD EDTA FAS H Hp KCN KHP L Đơn vò đo lượng (Ampe.Jun) Nhu cầu oxy sinh hóa (Biological Oxygen Demand), mg/l Nồng độ, mg/l Hàm lượng clorua, mg/l Cacboxyl Metyl Cellulose Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand), mg/l Ethylene Diamine Tetra Acetic Ferrous Ammonium Sulfate, Fe(NH4)(SO4)2 6H2O Chiều cao chi tiết thiết bò, mm Công suất điện (Horse Power) Khu công nghiệp Kali Hydro Phthalate Chiều dài chi tiết thiết bò, mm - vii - m/giờ MLSS NTA P PAN PES PSI PVA PVC Þ Q RO SO42SS SVI TCVN TDS Tp.HCM V Tốc độ lọc (mét dài giờ) Nồng độ bùn lơ lửng dung dòch, mg/l Nitrilotriacetate Áp suất, kg/cm2, bar Polyacrylonitrin Polyester Đơn vò đo áp suất theo hệ Hoa Kỳ (Pound Per Square Inch) Polyvinyl Alcohol Polyvinyl Chloride Đường kính chi tiết thiết bò, mm Lưu lượng, l/giờ, m3/giờ, m3/ngày đêm Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis) Hàm lượng sulphat, mg/l Chất rắn lơ lửng (Suspended Solid), mg/l Phần thể tích bò chiếm chỗ 1g bùn khô, ml Tiêu chuẩn Việt Nam Tổng chất rắn hòa tan (Total Dissolved Solid), mg/l Thành phố Hồ Chí Minh Thể tích, lít, m3 - viii - DANH MỤC CÁC BẢNG Stt Ký hiệu 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 10 2.1 11 2.2 12 2.3 13 14 15 16 17 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 18 4.2 19 20 4.3 4.4 Tên bảng Trang Phân loại thuốc nhuộm Phần màu không gắn vào sợi Các thông số trình nhuộm vải tổng hợp Thành phần nồng độ chất nước thải ngành dệt nhuộm phía Nam Tính chất nước thải số nhà máy dệt nhuộm với nguyên liệu khác Các loại thuốc nhuộm gây dò ứng da Độ giảm màu, BOD, COD đối tượng thuốc nhuộm Navy 106 Ảnh hưởng than hoạt tính thêm vào trình xử lý bùn hoạt tính Giảm thiểu thuốc nhuộm azo natri borohydride xúc tác bisunphit (quy mô phòng thí nghiệm) Thế oxy hóa tác nhân oxy hóa truyền thống Các hợp chất bò oxy hóa gốc hydroxyl (Bigda, 1995) Các trình oxy hóa nâng cao dựa vào gốc hydroxyl Đặc tính bùn hoạt tính Giá trò chuẩn Student t Kiểm dòch Q chuẩn DIXON Kiểm đònh T Sự phụ thuộc độ giảm màu vào nồng độ ban đầu đối tượng thuốc nhuộm xanh hoạt tính Sự phụ thuộc hiệu suất xử lý COD vào thời gian phản ứng đối tượng thuốc nhuộm xanh hoạt tính Sự biến thiên pH theo thời gian phản ứng Sự biến thiên độ giảm màu theo thời gian phản 10 13 15 16 17 26 27 31 34 34 35 61 65 66 66 67 68 69 70 Dung dòch KI 1%, ml 5,0 4,8 4,6 4,4 4,2 4,0 5,0 Dung dòch dimetyl pphenylendiamin,ml 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 Lượng I2, µg 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10 - Lượng ozon tương ứng, µg 0,00 0,40 0,75 1,15 1,5 1,9 - Ống số mẫu phân tích dung dòch hấp thụ lấy để phân tích Sau cho hóa chất vào, để yên 15 phút đem đo màu bước sóng  = 540mm Kết đo mẫu so sánh với thang mẫu thực đồng thời * Tính toán: Nồng độ ozon (X) không khí (mg/m3) tính theo công thức: X  a  Vdd , mg / m V pt  V KK Trong đó: a : lượng ozon tương ứng thang mẫu Vdd : thể tích dung dòch hấp thụ, ml Vpt : thể tích dung dòch hấp thụ lấy phân tích, ml Vkk: thể tích không khí lấy quy điều kiện tiêu chuẩn, ml Hàm lượng thuốc nhuộm: 6.1 Xác đònh độ hấp thụ màu bước sóng đặc trưng nhóm mang màu Hàm lượng thuốc nhuộm dung dòch xác đònh giá trò hấp thụ cực đại vùng khả kiến phổ hấp thụ UV-Vis loại thuốc nhuộm khác [16, 92, 146] Độ hấp thụ dung dòch thuốc nhuộm xanh hoạt tính gốc anthraquinon đo quang phổ kế UV/Vis bước sóng 607 nm Độ hấp thụ tỉ lệ với hàm lượng thuốc nhuộm theo đònh luật Lambert Dựng đường chuẩn độ hấp thụ màu thuốc nhuộm với mẫu có nồng độ khác Bằng phương pháp đo độ hấp thụ ánh sáng bước sóng đònh, xác đònh hàm lượng thuốc nhuộm PL 13 Phổ UV – Vis dung dòch thuốc nhuộm 6.2 Xác đònh sắc ký lỏng cao áp (HPLC): Một phương pháp khác để xác đònh hàm lượng thuốc nhuộm dung dòch cách xác phân tích HPLC [150, 157, 173] Dung dòch thuốc nhuộm xanh hoạt tính gốc anthraquinon phân tích HPLC bước sóng 290 nm Thời gian lưu thuốc nhuộm 6,64 phút Thuốc nhuộm chuẩn bò với nồng độ khác để xây dựng đường chuẩn Đường chuẩn nồng độ thuốc nhuộm dựng theo diện tích đỉnh phổ đồ HPLC Dựa đường chuẩn tính hàm lượng thuốc nhuộm lại dung dòch phản ứng theo thời gian Phương pháp HPLC cho phép phân tích hàm lượng thuốc nhuộm trường hợp nước thải có chứa nhiều tạp chất, kết có độ tin cậy cao Cation anion dung dòch Các anion cation phân tích phương pháp chuẩn độ so màu * Cl-: chuẩn bò xử lý dung dòch mẫu Chuẩn độ dung dòch AgNO3 Chỉ thò K2CrO4 môi trường trung tính Phản ứng chuẩn độ: Cl- + Ag+ → AgCl ↓ trắng Phản ứng thò: CrO 24 + 2Ag+ → Ag2CrO4 ↓ đỏ gạch * NH 4 : chuẩn bò xử lý dung dòch mẫu Chưng cất hấp thu lượng NH3 sinh dung dòch axit boric Đònh lượng dung dòch hấp thu dung dòch HCl với thò hỗn hợp bromocresol xanh metyl đỏ * NO 2 : chuẩn bò xử lý dung dòch mẫu Thuốc thử Griess A (Axit sunphanilic/ axit axêtic) + thuốc thử Griess B (Naphtylamin/ axit axêtic) Đònh mức 50 ml Đo độ hấp thu Abs bước sóng 520 nm PL 14 * NO 3 : chuẩn bò xử lý dung dòch mẫu – qua cột Cd Thuốc thử Griess A (Axit sunphanilic/ axit axêtic) + thuốc thử Griess B (Naphtylamin/ axit axêtic) Đònh mức 50 ml Đo độ hấp thu Abs bước sóng 520 nm CO2 tự Chuẩn bò dung dòch mẫu, giữ lạnh Thêm dung dòch NaOH/ NaK tartrat + phenolphthalein Đònh mức 50 ml Lượng NaOH dư đònh phân HCl Các hợp chất trung gian Các axit cacboxylic, axit nhân thơm dẫn xuất amelin, amelit, 2cloro-4, 6-điamino-1, 3, 5-triazin (2-CDAT) tạo thành trình phản ứng phân tích sắc ký lỏng cao áp (HPLC), cột C18, đầu dò UV-Vis bước sóng 210 nm, đònh danh hợp chất trung gian chuẩn có thời gian lưu Rt trùng với thời gian lưu mẫu Hàm lượng axit đònh danh xác đònh đường chuẩn (hàm lượng theo diện tích đỉnh) axit chuẩn Hàm lượng chất trung gian tạo thành xác đònh đường chuẩn với diện tích đỉnh phổ đồ Sắc ký đồ axit oxalic (1), axit tartaric (2), axit focmic (3) axit axetic (4) PL 15 Sắc ký đồ axit xyanuric Sắc ký đồ amelit amelin PL 16 TÍNH TOÁN CHỌN MÁY THỔI KHÍ PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM [9] Lượng oxy cần thiết: Chọn BOD =1.500mg/l Q: lưu lượng nước cần xử lý (m3/ngày) S0: hàm lượng BOD5 nước thải (mg/l) X : nồng độ bùn hoạt tính (mg/l) c: tuổi bùn (ngày) Kd : hệ số phân hủy nội bào(ngày-1) Y: hệ số sinh trưởng cực đại (mg bùn hoạt tính /mg BOD5 tiêu thụ) Q = 1m3/ngày đêm X = 2.500mg/l c : 10 ngày-1 Kd : 0,05ngày Y: 0,5 Hệ số tạo cặn từ BOD: yb  Y  K d C yb  0,5  0,33mg / l  0,05  10 Lượng bùn hoạt tính sinh khử BOD: Px  Yb  QS  S  10 3  0,33   (1500  50)  10 3  0,5 mg/ngày đêm Lượng oxy cần thiết điều kiện tiêu chuẩn: OC  QS  S   1,42 PX 1000 f OC0 : lượng oxy cần thiết theo điều kiện tiêu chuẩn phản ứng 200C Q : lưu lượng nước thải cần xử lý, Q = 1m3/ngày S0 : nồng độ BOD5 đầu vào, S0 = 1500 mg/l PL 17 S : nồng độ BOD5 đầu ra, S = 50mg/l f : hệ số chuyển đổi từ BOD5 sang COD hay BOD20 , f = 0,68 Px : phần tế bào xả ngày theo bùn dư, Px = 0,5kg/ngày 1,42 : hệ số chuyển đổi từ tế bào sang COD OC  11500  50   1,42  0,5  1,42 kg O2/ ngày 1000  0,68 Lượng oxy cần điều kiện thực 20oC: OCT  OC0 C 20o C 200 C  Cl CS20o: Nồng độ oxy bảo hòa nước 20oC CS20o = 9,08 (mg/l) Cl: Nồng độ oxy trì thiết bò sinh học hiếu khí Cl = 2mg/l OCT  1,42 9,08  1,82kg / ngày 9,08  Lượng không khí cần thiết để cấp cho thiết bò sinh học hiếu khí: QK  OCT f (m3/ngày) OU f : hệ số an toàn, f = OU = Ou x h: công xuất hòa tan oxy vào nước thải thiết bò phân phối tính theo gram oxy cho 1m3 không khí Ou: công xuất hòa tan oxy vào nước thải thiết bò phân phối tính theo gram oxy cho 1m3, độ sâu ngập nước h = Ou = 5,5g O2/m3 khí /mét sâu h: độ sâu ngập nước thiết bò phân phối khí, h=1m OU= 5,5 x 1= 5,5g O2/m3 QK  1,82  1000   661,8 m3/ngày = 0,5m3/phút 5,5 Lượng không khí cần cấp để xử lý 1m3 nước thải = 0,5m3/phút PL 18 Lượng không khí cần cấp để xử lý 10 lít nước thải là: 0,005 m3/phút = 5lít/phút Áp lực máy thổi khí: Hct=hd +hc +hf +H hf:tổn thất qua thiết bò phân phối = 0,5m hc:tổn thất cục bộ, hd+hc=0,4m H: chiều cao hữu hiệu bể, H = 1m Hct= 0,4 + 0,5 + = 1,9m Chọn áp lực tối thiểu cho máy nén H = 2m Với lưu lượng áp lực tính trên, tra bảng chọn máy thổi khí phục vụ thí nghiệm có công suất ½ Hp, pha TÍNH TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM Xác đònh giới hạn tin cậy e: Trong nội dung lý thuyết phương pháp xử lý kết thực nghiệm trình bày luận án, D^2 : phương sai, SD: độ lệch chuẩn, S : độ lệch chuẩn trung bình SD chưa phải sai số tuyệt đối phép đo, n tiến đến ∞ với xác suất 100% SD tiến đến S PL 19 Với n = Xác suất yêu cầu P = 95 % t = 0,94 (tra bảng phụ lục) Giới hạn tin cậy e xác đònh theo công thức sau: e tSD n Vài ví dụ tính toán: Trường hợp pH = 6, Fe2O3= 0,43mg/l, O3 = 6,32 g/ giờ: Stt Thời gian (phút) 15 30 45 60 75 90 x1 x2 x3 COD lại (mg/l) D^2 SD S 628 253 145,5 121 97 95 89,5 622 248,5 142,5 126 101 98 86,5 622 247 142,5 128 102 98 86,5 624 249,5 143,5 125 100 97 87,5 12 9,75 13 3 3,46 3,12 1,73 3,60 2,45 1,73 1,73 2,47 2,23 1,24 2,57 1,75 1,24 1,24  e =  9,68 PL 20 Trường hợp pH = 6, Fe2O3= 0,57mg/l, O3 = 0,62g/m3: Stt Thời gian (phút) 15 30 45 60 75 90 x1 x2 x3 COD lại (mg/l) D^2 SD S 627 282 216,5 171 136 120 112,5 623 276 219,5 178 133,5 123 117 622 276 219,5 176 134 123 117 624 278 218,5 175 134,5 122 115,5 12 13 1,75 6,75 2,45 3,46 1,73 3,60 1,32 1,73 2,60 1,75 2,47 1,24 2,57 0,94 1,24 1,86  e =  9,18 Trường hợp pH = 6, Fe2O3= 0,29mg/l, O3 = 0,62g/m3: Stt Thời gian (phút) x1 x2 x3 COD lại D^2 SD S 15 30 45 60 75 90 627 300,5 152 136,5 124 120,5 115 623 299 158 141,5 120,5 117,5 110,5 622 299 158 143,5 121,5 117,5 112 624 299,5 156 140,5 122 118,5 112,5 0,75 12 13 3,25 5,25 2,65 0,87 3,46 3,61 1,80 1,73 2,29 1,53 0,5 2,09 1,04 1,32  e =  8,92 PL 21 Trường hợp pH = 6, Fe2O3= 0,12mg/l, O3 = 0,62g/m3: Stt Thời gian (phút) x1 x2 15 30 45 60 75 90 627 441 374 322,5 276,5 219 185,5 623 444 380 325,5 273,5 214 188,5 x3 COD lại D^2 SD S 622 444 378,5 325,5 273,5 213,5 188,5 624 443 377,5 324,5 274,5 215,5 187,5 9,75 3 9,25 2,65 1,73 3,12 1,73 1,73 3,04 1,73 1,53 1,8 1 1,76  e =  8,55 Các thí nghiệm khác tính tương tự Dựa vào kết giới hạn tin cậy e tính được, ta thấy tất e nhỏ 50, chứng tỏ giá trò trung bình X kết thí nghiệm chấp nhận PL 22 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 1M3 NƯỚC THẢI Chất xúc tác đồng thể: Tính toán sở trạm xử lý nước thải công suất 30m3/ngày đêm 1.1 Tổng chi phí đầu tư: Stt 10 11 12 13 14 Tên hạng mục Đặc tính kỹ thuật S.lượng V=20m3, bê tông, xây chìm V= 3m3, thép tráng epoxy V=30m3, bê tông, xây chìm Thép tráng epoxy V=5m3, bê tông, xây chìm Bơm nước thải ½ Hp, H=9m bơm bùn Máy phát Ozon Linh kiện ngoại nhập, lắp ráp Việt Nam Bồn hóa chất + PE, V = 450l, mô tơ ½ Mô tơ khuấy + Hp Bơm đònh lượng Máy thổi khí Hp, H=5.000mm Aq, Q=1,7m3/phút Song chắn rác Thép không rỉ Tủ điện điều Điều khiển tự động khiển trung tâm toàn hệ thống + dây điện Đường ống Ống nhựa PVC hệ thống xử lý (nước), ống sắt tráng kẽm (khí) Bùn vi sinh nuôi cấy Vận chuyển, lắp Trong phạm vi đặt hướng TP.HCM dẫn vận hành Tổng chi phí đầu tư = Bể điều hòa lưu lượng Thiết bò phản ứng xúc tác Bể sinh học hiếu khí Thiết bò lắng Bể chứa bùn 01 Thực bêtông 20.000.000 01 01 01 01 Thực thép 25.000.000 30.000.000 20.000.000 5.000.000 06 15.000.000 01 15.000.000 03 24.000.000 01 21.000.000 02 01 2.000.000 8.000.000 8.500.000 2.000.000 10.000.000 205.500.000đ 1.2 Tính toán chi phí hàng năm (đ):  Tổng chi phí đầu tư ( ) 205.500.000 PL 23  Phần xây dựng (  ) 52.500.000  Phần thiết bò (  ) - Khấu hao xây dựng: 5%  2.625.000 - Khấu hao thiết bò: 11%  15.510.000 - Chi phí tu sửa hàng năm: 1%  2.055.000 - Điện năng: - Dầu mỡ: 5% điện - Nhân công: - Hóa chất điều chỉnh pH, dinh dưỡng: 3.600.000 - Chất xúc tác đồng thể: 13.500.000 Tổng chi phí hàng năm: Lưu lượng nước thải hàng năm: Chi phí xử lý 1m3 nước thải: 7.227đ/m3 141.000.000 15.000.000 750.000 12.000.000 65.040.000 9.000m3 Chất xúc tác dò thể: Tính toán sở trạm xử lý nước thải công suất 30m3/ngày đêm 2.1 Tổng chi phí đầu tư: 2.2 Tính toán chi phí hàng năm:  Tổng chi phí đầu tư ( ) 205.500.000  Phần xây dựng (  ) 52.500.000  Phần thiết bò (  ) - Khấu hao xây dựng: 5%  2.625.000 - Khấu hao thiết bò: 11%  15.510.000 - Chi phí tu sửa hàng năm: 1%  2.055.000 - Điện năng: - Dầu mỡ: 5% điện - Nhân công: - Hóa chất điều chỉnh pH, dinh dưỡng: 3.600.000 205.500.000đ 141.000.000 15.000.000 750.000 12.000.000 PL 24 - Chất xúc tác dò thể: 37.500 Tổng chi phí hàng năm: Lưu lượng nước thải hàng năm: Chi phí xử lý 1m3 nước thải: 5.731đ/m3 51.577.500 9.000m3 PL 25 SO SÁNH THỨ TỰ CỦA HAI GIAI ĐOẠN OZON HÓA VÀ XỬ LÝ SINH HỌC Thông số đầu vào: COD : Độ màu : Công suất xử lý : 1.920 mg/l 1.870 Pt-Co 30m3/ngày đêm *Quá trình ozon hóa trước xử lý sinh học hiếu khí: Quá trình ozon hóa Thông số tính Giá trò đầu vào Hiệu xử Giá trò đầu toán lý (% ) COD, mg/l 1.920 76 461 Độ màu, Pt-Co 1.870 74 486 Quá trình sinh học hiếu khí Thông số tính Giá trò đầu vào toán COD, mg/l 461 Độ màu, Pt-Co 486 Hiệu xử lý (% ) 75 10 Giá trò đầu 115 437 - Lượng hóa chất cần thiết trình ozon hóa để xử lý 1.459mg/l COD : Ozon cung cấp: 4,63 g/ x 24 giờ/ ngày đêm =111,12 g/ ngày đêm Xúc tác cung cấp: 0,43mg/l x 30m3/ngày đêm = 12,9 g/ngày đêm * Quá trình xử lý sinh học hiếu khí trước ozon hóa: Quá trình sinh học hiếu khí Thông số tính Giá trò đầu vào Hiệu xử Giá trò đầu toán lý (% ) COD, mg/l 1.920 75 480 Độ màu, Pt-Co 1.870 10 1.683 Quá trình ozon hóa Thông số tính Giá trò đầu vào toán COD, mg/l 480 Độ màu, Pt-Co 1.683 Hiệu xử lý (% ) 76 74 Giá trò đầu 115 437 - Lượng hóa chất cần thiết trình ozon hóa để xử lý 365 mg/l COD Ozon cung cấp: 1,53 g/ x 24 giờ/ ngày đêm = 36,72 g/ ngày đêm PL 26 Xúc tác cung cấp: 0,11mg/l x 30m3/ ngày đêm = 3,3g/ ngày đêm Tính toán cho thấy áp dụng trình xử lý sinh học hiếu khí trước trình ozon hóa lượng hóa chất tiêu tốn cho hệ thống thiết bò phản ứng thấp nhiều PL 27 [...]... khí (ozon hóa trước, xử lý sinh học hiếu khí sau) Hiệu suất xử lý COD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí (xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon hóa sau) Hiệu suất xử lý BOD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí (xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon hóa sau) Hiệu suất xử lý COD theo thời gian ở giai đoạn ozon hóa (xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon hóa sau) Hiệu suất xử lý BOD... nước thải nhuộm thực tế 95 40 4.23 Hiệu suất xử lý COD và BOD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí (ozon hóa trước, xử lý sinh học hiếu khí sau) 97 41 4.24 Hiệu suất xử lý COD và BOD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí (xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon hóa sau) 98 42 4.25 Hiệu suất xử lý COD và BOD theo thời gian ở giai đoạn ozon hóa (xử lý sinh học hiếu khí trước, ozon. .. thiện với môi trường, không gây ô nhiễm “thứ cấp”, đồng thời dễ dàng điều chế với chi phí thấp hơn, góp phần đáng kể giảm giá thành chi phí xử lý nước thải ngành nhuộm - Trên cơ sở các kết quả thu được, đã đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải ngành nhuộm chứa thuốc nhuộm xanh hoạt tính có chứa các hợp chất họ anthraquinon với hai công đoạn chính là xử lý hóa học bằng ozon với xúc tác dò thể và xử. .. còn lại trong nước thải trước và sau khi xử lý. Vấn đề xử lý màu của nước thải ngành dệt nhuộm đang đặt ra những bài toán khó khăn về mặt công nghệ Bảng 1.5: Tính chất nước thải của một số nhà máy dệt nhuộm với nguyên liệu khác nhau Quá trình và công đoạn pH SS, mg/l Sản xuất dệt len 6,0 Tẩy và nhuộm vải len 4,5 120 Dệt vải cotton 4 – 11 30 - 300 Sản xuất và nhuộm vải polyeste tổng hợp Nhuộm và hoàn... thuốc nhuộm xanh hoạt tính tại điều kiện tối ưu Độ giảm màu trên đối tượng thuốc nhuộm xanh hoạt tính tại điều kiện tối ưu Hiệu quả xử lý COD trên đối tượng nước thải nhuộm thực tế Độ giảm màu trên đối tượng nước thải nhuộm thực tế Hiệu suất xử lý COD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh học hiếu khí (ozon hóa trước, xử lý sinh học hiếu khí sau) Hiệu suất xử lý BOD theo thời gian ở giai đoạn xử lý sinh... cho quá trình xử lý nước thải ngành công nghiệp dệt nhuộm, xét về phương diện kỹ thuật công nghệ, cũng như kinh phí đầu tư và chi phí xử lý Vì vậy, xử lý nước thải ngành dệt nhuộm vẫn là một vấn đề thu hút sự quan tâm của các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các nhà khoa học ở Việt Nam hiện nay, và có ý nghóa khoa học cũng như ý nghóa thực tế Bài toán đặt ra là phải xây dựng quy trình công nghệ xử lý nước. .. xuất nhuộm hiện nay ở Tp.HCM -4- - Công nghệ xử lý hóa học bằng ozon cũng có khả năng áp dụng cho các ngành sản xuất công nghiệp khác có chứa các tác nhân khó phân hủy như: sản xuất thuốc trừ sâu, giấy tái sinh, mực in,… CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Đặc tính của nước thải ngành dệt nhuộm: 1.1.1 Sơ lược về công nghệ nhuộm và nguồn gốc nước thải: ... cơ bản của quá trình nhuộm vải tổng hợp Thông số quá trình Tỷ lệ thuốc nhuộm (2% tương đương với 20 g thuốc nhuộm/ kg vật liệu) Dung tỉ nhuộm Nồng độ thuốc nhuộm Thời gian nhuộm Nhuộm gián đoạn Nhuộm liên tục 1:4 - 1:25 0,5 - 5 g/l 20 - 200 phút 0,4:1 17-50 g/l 0,6 – 2 phút (Nguồn: Hội đồng Năng suất Quốc gia Ấn Độ, 2002 [6]) b) Nguồn gốc nước thải: Công nghệ dệt nhuộm sử dụng một lượng nước thải rất... 1.1.1.3 Công nghệ nhuộm và nguồn gốc nước thải: a) Công nghệ nhuộm [6]: Quá trình xử lý vải chủ yếu bao gồm các công đoạn: - Tiền xử lý (làm sạch hóa học) - Nhuộm vải - In vải - Hoàn tất Công đoạn nhuộm nhằm tạo cho vải sợi có màu sắc Quá trình này liên quan đến sự khuếch tán của phân tử thuốc nhuộm vào trong vải, nhờ đó tạo cho vải màu sắc mong muốn Trong quá trình nhuộm, các phân tử thuốc nhuộm nhanh chóng... ra khỏi nước thải của nhiều ngành công nghiệp khác nhau, và trong xử lý nước ngầm [29, 47, 115] Sáng chế đầu tiên [161] liên quan đến việc sử dụng phương pháp điện hóa để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm đã được cấp cho Công ty Andco vào năm 1989, và được gọi là phương pháp Andco Trên cơ sở phương pháp Andco, Demmin và Uhrich [41] đã xử lý thuốc nhuộm có trong nước thải với điện cực sắt để xử lý BOD, ... đề tồn việc xử lý nước thải ngành dệt nhuộm công nghệ xử lý chưa ổn đònh, nước thải sau xử lý tồn màu thuốc nhuộm dư Đối tượng nghiên cứu luận án công nghệ xử lý nước thải ngành nhuộm có chứa... thuốc nhuộm lại nước thải trước sau xử lý. Vấn đề xử lý màu nước thải ngành dệt nhuộm đặt toán khó khăn mặt công nghệ Bảng 1.5: Tính chất nước thải số nhà máy dệt nhuộm với nguyên liệu khác Quá trình. .. QUAN VỀ NƯỚC THẢI NGÀNH DỆT NHUỘM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 1.1 Đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm 1.1.1 Sơ lược công nghệ nhuộm nguồn gốc nước thải 1.1.2 Thành phần nước thải