Luận án tiến sĩ nghiên cứu xử lý nâng cao nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính bằng phương pháp điện hóa với điện cực chọn lọc (tt)

MỞ ĐẦU Ứng dụng công nghệ điện hóa bước xử lý cấp để giảm độ màu nước thải dệt nhuộm thu hút quan tâm nhiều nhà khoa học giới năm gần ưu điểm trội phương pháp phạm vi áp dụng rộng, thiết bị đơn giản gọn nhẹ, dễ hoạt động, nhiệt độ xử lý thấp so với phương pháp khác không tạo bùn, sản phẩm phụ sau trình xử lý Nhược điểm lớn phương pháp điện hóa tiêu tốn lượng Tuy nhiên việc tìm tòi cải tiến vật liệu điện cực có xu hướng giảm thiểu chi phí lượng Trước thực trạng nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm vấn đề Việt Nam tìm phương pháp xử lý nước thải có chứa thuốc nhuộm hoạt tính cho đồng thời thỏa mãn hiệu xử lý phù hợp kinh tế Đề tài “Nghiên cứu xử lý nâng cao nƣớc thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính phƣơng pháp điện hóa với điện cực chọn lọc” thực nhằm góp phần xử lý triệt để chất ô nhiễm nước thải dệt nhuộm Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu tìm loại vật liệu điện cực sử dụng hệ thống điện hóa để xử lý nâng cao nước thải dệt nhuộm với chi phí điện cực chi phí lượng thấp - Xác định chế độ làm việc tối ưu trình xử lý điện hóa thuốc nhuộm hoạt tính khó phân hủy sinh học nước thải dệt nhuộm nhằm đạt hiệu suất xử lý cao mà lượng điện tiêu thụ thấp - Áp dụng phương pháp điện hóa với vật liệu điện cực xác định để xử lý nâng cao nước thải Công ty CP Dệt may 29/3 –Đà Nẵng Đối tƣợng nghiên cứu - Nước thải dệt nhuộm tự tạo chứa thuốc nhuộm hoạt tính - Nước thải thực tế Công ty Cổ phần Dệt may 29/3 – Đà Nẵng nhằm kiểm chứng Nội dung nghiên cứu - Xác định tính chất điện hóa số loại điện cực anot lựa chọn sử dụng nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố (pH, mật độ dòng điện, nồng độ chất điện ly, thời gian nồng độ thuốc nhuộm đầu vào) lên hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nước thải chứa TNHT vật liệu điện cực nghiên cứu - Lựa chọn vật liệu điện cực anot thích hợp sử dụng hệ thống điện hóa để xử lý nâng cao nước thải chứa TNHT với chi phí điện cực chi phí lượng thấp - Xây dưng phương trình động học trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT điện cực anot xác định Đánh giá hiệu phân hủy TNHT phương pháp điện hóa thông qua kết phân tích GC/MS, LC/MS, IR, XRD… - Xác định chế độ vận hành tối ưu trình xử lý nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với điện cực lựa chọn toán quy hoạch thực nghiệm Kiểm chứng phương pháp xử lý với nước thải thực công ty CP Dệt may 29/3 – Đà Nẵng Phạm vi nghiên cứu Đề tài sử dụng công nghệ điện hóa để xử lý nâng cao (xử lý bậc 3) thuốc nhuộm hoạt tính khó phân hủy sinh học nước thải dệt nhuộm quy mô phòng thí nghiệm Lựa chọn tiêu COD (mgO2/l) độ màu (Pt-Co) thông số để đánh giá hiệu xử lý phương pháp Ý nghĩa khoa học đề tài Kết nghiên cứu đề tài góp phần hoàn thiện công nghệ điện hóa sử dụng hệ điện cực đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, kết hợp với chế độ vận hành thích hợp xử lý nâng cao nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính với hiệu cao, tiết kiệm lượng giảm chi phí xử lý Những đóng góp đề tài - Xác định vật liệu điện cực anot thép Ferosilic (Fe-14Si-5Cr0,7Mn) sử dụng cho hệ thống xử lý điện hóa có khả xử lý độ màu phân hủy chất hữu khó phân hủy sinh học nước thải dệt nhuộm với lượng tiêu thụ thấp Điện cực Ferosilic chế tạo từ sắt nguyên tố hợp kim, hàm lượng nguyên tố Si 14% Đây loại vật liệu điện cực lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm với ưu điểm: có giá thành thấp, tan trình điện hóa nên không sinh nhiều bùn, có độ bền hóa bền điện hóa cao nên phải thay tiết kiệm chi phí đầu tư, có khả xúc tác điện hóa cao dẫn đến tăng hiệu suất xử lý cho trình - Xác định mô hình động học trình phân hủy TNHT Yellow 145 Red 198 phương pháp oxi hóa điên hóa với điện cực thép Ferosilic tuân theo phản ứng giả bậc có số tốc độ phản ứng tương ứng 68,2 10-3 phút-1 88,2.10-3 phút-1 - Xác định điều kiện vận hành tối ưu (mật độ dòng điện, pH, nồng độ chất điện ly, thời gian điện hóa, nhiệt độ, nồng độ thuốc nhuộm đầu vào, tỷ lệ diện tích điện cực anot catot) để xử lý điện hóa nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính với hiệu suất xử lý cao tiết kiệm lượng CHƢƠNG – TỔNG QUAN 1.1 Công nghệ dệt nhuộm đặc tính nƣớc thải 1.1.1 Quy trình công nghệ 1.1.2 Đặc tính nước thải dệt nhuộm 1.1.3 Tác động đến môi trường nước thải dệt nhuộm 1.2 Phân loại thuốc nhuộm đặc tính thuốc nhuộm hoạt tính 1.2.1 Phân loại thuốc nhuộm 1.2.2 Đặc tính thuốc nhuộm hoạt tính 1.3 Các phƣơng pháp xử lý TNHT nƣớc thải dệt nhuộm 1.3.1 Các phương pháp xử lý truyền thống 1.3.1.1 Phương pháp keo tụ 1.3.1.2 Phương pháp hấp phụ 1.3.1.3 Các trình màng 1.3.1.4 Phương pháp sinh học 1.3.2 Các phương pháp oxi hóa nâng cao 1.3.2.1 Các phương pháp nâng cao sở Ozon UV 1.3.2.2 Các hệ Fenton (H2O2/Fe2+) hệ kiểu Fenton (H2O2/Fe3+) 1.3.2.3 Phương pháp điện hóa 1.4 Xử lý nƣớc thải dệt nhuộm phƣơng pháp điện hóa 1.4.1 Cơ sở lý thuyết trình xử lý nước thải điện hóa 1.4.1.1 Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải phương pháp điện hóa 1.4.1.2 Các trình điện cực điện phân xử lý nước thải 1.4.1.3 Các phương pháp điện hóa xử lý nước thải 1.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình điện hóa xử lý nước thải 1.4.2.1 Ảnh hưởng vật liệu làm điện cực 1.4.2.2 Ảnh hưởng mật độ dòng điện 1.4.2.3 Ảnh hưởng chất nước thải 1.4.2.4 Ảnh hưởng số thông số khác 1.4.3 Vật liệu điện cực xử lý điện hóa 1.4.3.1 Vật liệu điện cực anot 1.4.3.2.Vật liệu điện cực catot 1.4.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp điện hóa xử lý nước thải dệt nhuộm Các kết nghiên cứu giới cho thấy: - Quá trinh điện hóa xử lý tất loại thuốc nhuộm Tuy nhiên, hiệu xử lý thuốc nhuộm thấp hay cao phụ thuộc nhiều vào loại vật liệu làm điện cực áp dụng, loại thuốc nhuộm xử lý điều kiện vận hành (pH, chất điện ly, mật độ dòng…) - Hiệu xử lý thuốc nhuộm số vật liệu điện cực chưa cao hiệu dòng thấp, hoạt tính không cao không ổn định trình xử lý Ngoài ra, chi phí điện cực cao tiêu hao lượng lớn yếu tố gây hạn chế cho việc ứng dụng vào xử lý thực tế số loại vật liệu điện cực Pt BDD Hướng nghiên cứu xử lý điện hóa nước thải dệt nhuộm Việt nam ít, mang tính riêng lẻ Phần lớn nghiên cứu dừng lại trình xử lý chất ô nhiễm theo chế keo tụ điện hóa sử dụng điện cực hợp kim nhôm Trong trình xử lý, điện cực bị hòa tan nhiều dẫn đến hay phải thay làm tăng chi phí điện cực Một số nghiên cứu khác xử lý chất ô nhiễm theo hiệu ứng fenton điện hóa, thời gian xử lý lâu tốn lượng Ngoài ra, việc ứng dụng phương pháp xử lý thực tế hạn chế Các kết nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm loại vật liệu điện cực khác Thế giới Việt nam cho thấy, việc khảo sát để tìm vật liệu điện cực cho hiệu xử lý tốt, giá thành thấp, dễ chế tạo cho lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm cần thiết Do vậy, luận án tập trung vào việc nghiên cứu tìm loại vật liệu điện cực anot phổ biến, có giá thành thấp để xử lý nước thải dệt nhuộm chứa TNHT cho đồng thời thỏa mãn hiệu xử lý phù hợp kinh tế 1.5 Đặc tính số vật liệu lựa chọn làm điện cực anot sử dụng nghiên cứu Ở Việt nam, vật liệu composite sắt phổ biến loại vật liệu đáp ứng điều kiện để sử dụng làm điện cực xử lý nước thải dệt nhuộm Lựa chọn vật liệu điện cực thép SUS 304 thép Ferosilic (Fe-14Si-5Cr-0.7Mn) để nghiên cứu xử lý nước thải chứa TNHT loại vật liệu có độ bền hóa học, bền điện hóa, mật độ dòng cho phép cao giá thành thấp phù hợp với lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm quy mô công nghiệp Trong luận án sử dụng điện cực Pt để nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm nhằm khảo sát khả xử lý so sánh hiệu xử lý chất hữu khó phân hủy sinh học độ màu nước thải dệt nhuộm với vật liệu anot chế tạo từ thép hợp kim CHƢƠNG - PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Thiết bị, dụng cụ, hóa chất vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Thiết bị, dụng cụ Hệ thống nghiên cứu xử lý nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính phương pháp điện hóa theo sơ đồ nguyên tắc thể hình 2.1 2.1.2 Hóa chất Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý điện hóa xử lý nước thải 2.1.3 Vật liệu điện cực Các vật liệu điện cực sử dụng nghiên cứu thép Ferosilic (Fe-14Si-5Cr-0.7Mn) đặt chế tạo, thép SUS 304 mua thị trường Pt có diện tích bề mặt điện cực khoảng 13 cm2 Catot thép không gỉ với diện tích khoảng 6,5 cm2 2.2 Các phƣơng pháp thực nghiệm xử lý số liệu 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm 2.2.1.1 Sơ đồ tổng thể phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Quy trình thực nghiệm thực sơ đồ hình 2.3 2.2.1.2 Chuẩn bị nước thải Để thực nghiên cứu, pha dung dịch thuốc nhuộm hoạt tính (Yellow 145, Red 198 Blue 21) giống với nước thải thực từ máy nhuộm công ty cổ phần dệt may 29/3 (Đà Nẵng) - công ty dệt nhuộm có tính điển hình sử dụng loại thuốc nhuộm hoạt tính trình sản xuất Hình 2.3 Sơ đồ quy trình nghiên cứu thực nghiệm Trong thực tế, để tạo nhiều gam màu khác người ta thường dùng kỹ thuật phối ghép từ màu đỏ, vàng xanh với tỷ lệ khác Vì để việc nghiên cứu có ý nghĩa việc xử lý nước thải thực, bên cạnh mẫu đơn ( pha với TNHT Red 198, Yellow145 Blue 21) mẫu hỗn hợp dung dịch thuốc nhuộm hoạt tính chuẩn bị cách pha loại thuốc nhuộm theo tỷ lệ thể tích - Các mẫu nước thải thực lấy sau máy nhuộm Công ty CP Dệt may 29/3 - Đà Nẵng 2.2.1.3 Keo tụ nước thải chất keo tụ PAC 2.2.1.4.Xác định tính chất số vật liệu điện cực anot sử dụng nghiên cứu - Xây dựng đường cong phân cực - Xác định độ hòa tan vật liệu điện cực anot sử dụng nghiên cứu - Xác định đặc tính điện hóa điện cực nghiên cứu phương pháp đường cong phân cực 2.2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố đến hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với vật liệu điện cực khác 2.2.1.6 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố khác đến hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với điện cực lựa chọn – thép Ferosilic 2.2.2 Các phương pháp xử lý số liệu 2.2.2.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm xác định chế độ tối ưu cho trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT điện cực Ferosilic 2.2.2.2 Phương pháp xây dựng phương trình động học phản ứng oxy hóa điện hóa phân hủy thuốc nhuộm nước thải (động học hình thức) 2.2.3 Các phương pháp phân tích CHƢƠNG – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính chất loại vật liệu điện cực nghiên cứu 3.1.1 Đường cong phân cực vật liệu điện cực nghiên cứu Kết đo đường cong phân cực thể hình 3.1(a,b,c) (a) (b) (a) (c) Hình 3.1 Đường cong phân cực điện cực Pt (a) thép Ferrosilic (b), thép SUS 304(c) nước thải dệt nhuộm chứa TNHT Từ kết thu thấy Pt kim loại có độ bền điện hóa cao Nó loại điện cực trơ không tan phân cực anot, điều phù hợp với kết nghiên cứu trước kết luận Các điện cực thép SUS 304 thép Ferosilic bền phân cực anot Điện cực Ferosilic có điện ổn định dương (- 0,4V) so với điện ổn định thép SUS 304 (- 0,45 V) Khi vật liệu có điện âm lớn hoà tan điện cực anot tăng lên làm tăng tổn thất vật liệu điện cực Theo đồ thị hình 3.1 (b,c), dòng thụ động loại vật liệu hợp kim thép khoảng điện hẹp gần nhau, phân cực anot lớn đến +0,75 V dòng anot thép Ferosilic (khoảng 0,45 10-4 mA/cm2) nhỏ dòng anot thép SUS 304 (khoảng 1,7.103 mA/cm2 ) Điều có nghĩa tốc độ hòa tan thép SUS 304 lớn nhiều so với thép Ferosilic Với kết này, điện cực Ferosilic có độ bền điện hóa cao thép SUS 304 3.1.2 Độ hòa tan điện cực thép SUS 304 thép Ferosilic Tổn thất khối lượng loại vật liệu anot nghiên cứu thu từ thực nghiệm với điện cực thép SUS 304 9.10-3 g/dm2.h điện cực thép Ferosilic 1,25 10-3 g/dm2.h Như loai điện cực điện cực thép Ferosilic có độ hoà tan nhỏ 3.1.3 Đặc tính điện hóa điện cực anot Pt, thép Ferosilic thép SUS 304 dung dịch nghiên cứu 3.1.3.1 Các phản ứng điện cực Pt Từ kết đường cong phân cực anot điện cực Pt dung dịch NaCl (0,5 g/l) cho thấy tăng điện phân cực anot tới 0,5V/SCE dòng anot tăng nhẹ điện lớn 1V/SCE, dòng anot tăng vọt tương ứng với phản ứng oxy hoá nước điện cực Pt Từ đường cong phân cực anot điện cực Pt dung dịch NaCl (0,5 g/l) + TNHT màu hỗn hợp (0,6 g/l), cho thấy bổ sung thêm thuốc nhuộm dung dịch khảo sát, so với đường cong phân cực dung dịch vắng mặt thuốc nhuộm, dòng điện anot tăng nhẹ điện khoảng 0,9 V/SCE, cho phép dự đoán dung dịch NaCl thuốc nhuộm có khả xảy phản ứng oxy hóa trực tiếp TNHT điện cực anot Pt điện 0.9 V/SCE 3.1.3.2 Các phản ứng điện cực anot thép SUS 304 Từ kết đường cong phân cực anot điện cực thép SUS 304 dung dịch NaCl (0,5 g/l), cho thấy điện khoảng – 0,2V/SCE, kim loại bắt đầu bị ăn mòn theo phản ứng hòa tan kim loại, dòng anot tăng mạnh Theo lý thuyết, dung dịch NaCl, có phản ứng oxy hóa có phản ứng oxy hóa nước oxy hóa kim loại xảy Từ kết thu cho thấy điện anot tăng, mật độ dòng điện thu phản ứng hòa tan kim loại thép SUS 304 oxy hóa nước điện cực thép SUS 304 Từ kết đường cong phân cực anot điện cực SUS 304 dung dịch NaCl (0,5 g/l) + TNHT màu hỗn hợp (0,6 g/l), cho thấy bổ sung thêm thuốc nhuộm vào dung dịch khảo sát, điện 0,45V/SCE có tăng nhẹ mật độ dòng điện Điều tương ứng với oxy hóa thuốc nhuộm dung dịch khảo sát Như vậy, kết thu cho thấy thuốc nhuộm có khả bị oxy hóa trực tiếp điện cực anot thép SUS 304 điện khoảng -0,45 V/SCE dung dịch NaCl 3.1.3.3 Các phản ứng điện cực anot thép Ferosilic Từ kết đường cong phân cực anot điện cực thép Ferosilic dung dịch NaCl (0,5 g/l), cho thấy điện tăng dẫn đến mật độ dòng điện tăng điện đạt khoảng 0.35V/SCE mật độ dòng điện gần không tăng ổn định khoảng 2.10-4 mA/cm2 Điều cho phép dự đoán thép Ferosilic có khả bị thụ động Khi điện tăng đến giá trị 0.8V/SCE, dòng điện lại tiếp tục tăng tương ứng với phản ứng oxy hóa nước Quan sát độ lớn mật độ dòng điện anot thấy rõ, mật độ dòng điện hòa tan thép Ferosilic dòng oxy hóa nước điện cực thép Ferosilic nhỏ nhiều so với thép SUS 304 Từ kết đường cong phân cực anot điện cực thép Ferosilic dung dịch NaCl (0,5 g/l) + TNHT màu hỗn hợp (0,6 g/l), cho thấy bổ sung thêm thuốc nhuộm có tăng mật độ dòng điện điện -0.4 V/SCE, tương ứng với trình hòa tan thép oxy hóa thuốc nhuộm dung dịch khảo sát Kết thu cho thấy có mặt thuốc nhuộm dung dịch khảo sát, mật độ dòng điện tăng đáng kể so với trường hợp thuốc nhuộm Điều chứng tỏ phản ứng oxy hóa thuốc nhuộm xảy điện cực thép Ferosilic với tốc độ tương đối lớn Như vậy, kết thu từ mục 3.1 cho phép đến số kết luận tính chất điện hóa loại vật liệu thép Ferosilic thép SUS 304 sau : - Cả loại vật liệu điện cực thép Ferosilic thép SUS 304 có độ bền điện hóa tương đối cao, lượng sắt bị hòa tan trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT - Điện cực thép Ferosilic có độ bền điện hóa cao so với điện cực thép SUS 304 - Khi xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT vật liệu điện cực thép Ferosilic, TNHT bị phân hủy theo chế oxy hóa trực tiếp điện cực anot chủ yếu Thuốc nhuộm hoạt tính tách khỏi nước thải trình keo tụ điện hóa có lượng nhỏ sắt tan Tuy nhiên, trình keo tụ điện hóa trình phụ, trình xử lý chiếm vai trò chủ đạo 3.2 Ảnh hƣởng yếu tố lên hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nƣớc thải chứa TNHT phƣơng pháp điện hóa với loại vật liệu điện cực khác 3.2.1.Ảnh hưởng mật độ dòng điện Kết nghiên cứu cho thấy để trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp đạt hiệu xử lý độ màu hiệu suất giảm CODcao mà điện tiêu tốn ít, với điện cực Ferosilic sử dụng mật độ dòng điện 15,1 mA/cm2; với điện cực Pt sử dụng mật độ dòng điện 45 mA/cm2 với điện cực Pt sử dụng mật độ dòng điện 30 mA/cm2 3.2.2 Ảnh hưởng pH ban đầu Từ kết nghiên cứu thu được, lựa chọn giá trị pH thích hợp cho điện cực Pt 4, điện cực thép SUS 304 điện cực thép Ferosilic để trình xử lý đạt hiệu cao mà tiết kiệm lượng đồng thời tốn hóa chất để điều chỉnh pH sau trình keo tụ (pH sau trình keo tụ 4,8) 3.2.3 Ảnh hưởng nồng độ chất điện ly Từ kết nghiên cứu thu được, lựa chọn hàm lượng NaCl hợp lý 0,25 g/l điện cực SUS 304, 0,5 g/l với điện cực Pt thép Ferosilic xử lý điện hóa nước thải dệt nhuộm chứa TNHT màu hỗn hợp 3.2.4 Ảnh hưởng thời gian điện hóa Trong trình điện hóa xử lý nước thải dệt nhuộm chứa TNHT, với loại vật liệu điện cực ta cần chọn thời gian xử lý thích hợp để cho hiệu suất xử lý cao mà điện tiêu thụ nhỏ nhằm tiết kiệm chi phí xử lý Từ kết khảo sát thu được, lựa chọn thời gian xử lý thích hợp cho trình xử lý nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp với vật liệu điện cực thép SUS 304 15 phút, điện cực Pt 20 phút điện cực thép Ferosilic 30 phút 10 3.2.5 Ảnh hưởng nồng độ thuốc nhuộm đầu vào Các kết thu cho thấy, trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp vật liệu điện cực nghiên cứu đạt hiệu cao dải nồng độ COD đầu vào ≤ 345 mg/L điện cực thép Ferosilic thép SUS 304 CODv ≤ 300 mg/L điện cực Pt Như vậy, từ kết thu mục 3.2 đến số kết luận sau : - Hiệu suất xử lý độ màu độ giảm COD trình xử lý điện hóa nước thải dệt nhuộm với vật liệu điện cực nghiên cứu bị ảnh hưởng chủ yếu bới yếu tố: Mật độ dòng điện, pH, nồng độ chất điện ly, thời gian điện hóa nồng độ thuốc nhuộm đầu vào - Xác định điều kiện làm việc thích hợp cho hiệu cao mà tiết kiệm lượng vật liệu điện cực nghiên cứu bảng 3.7 Bảng 3.7 Một số điều kiện vận hành thích hợp trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp với vật liệu điện cực khác Thông số Thép SUS Thép Pt 304 Ferosilic Thể tích dung dịch (ml) 200 200 200 Khoảng cách điện cực (cm) 2 Diện tích điện cực anode (cm2) 13 13 13 Nhiệt độ (0C) 25 25 25 pH Mật độ dòng điện J (mA/cm2) 30 15,2 45 NaCl(g/l) 0,25 0,5 0,5 Thời gian (phút) 15 30 20 3.3 Lựa chọn vật liệu điện cực thích hợp để xử lý nƣớc thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính phƣơng pháp điện hóa Tiến hành xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp với vật liệu điện cực nghiên cứu Pt, thép Ferosilic thép SUS 304 điều kiện làm việc thích hợp xác định bảng 3.7 Kết hiệu suất xử lý độ màu độ suy giảm COD, lượng điện tiêu thụ điều kiện làm việc thích hợp cho hiệu cao tiết kiệm lượng vật liệu điện cực nghiên cứu xác định từ thực nghiệm trình bày bảng 3.8 Bảng 3.8 Hiệu xử lý độ màu, độ giảm COD lượng điện tiêu thụ trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp với 11 vật liệu điện cực khác TT Điện cực Nước thải trước xử lý Nước thải sau xử lý COD (mg/l) Độ màu (Pt-Co) COD (mg/l) Độ màu (Pt-Co) Hiệu suất xử lý (%) ηkCOD ηkmàu (%) (%) 66 79 Điện tiêu thụ (kWh/kg COD) 90,3 Fero/Fe 250 534 85 112 SUS 304/Fe 250 534 150 80 40 85 140 Pt/Fe 250 534 99 96 60,3 82 385 Từ kết thực nghiệm hiệu xử lý COD, độ màu tính toán lượng lượng tiêu thụ xử lý kg COD (bảng 3.9) cho thấy loại vật liệu điện cực anot sử dụng nghiên cứu, điện cực thép Ferosilic có độ bền điện hoá, không sinh nhiều bùn thải, tiêu tốn điện cực, chi phí lượng thấp, hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nước thải chứa TNHT cao nên dùng điện cực loại có nhiều lợi điện cực Pt điện cực thép SUS 304 Do lựa chọn thép Ferosilic làm vật liệu điện cực cho xử lý điện hóa nước thải dệt nhuộm 3.4 Ảnh hƣởng yếu tố khác lên hiệu xử lý độ màu độ giảm COD nƣớc thải chứa TNHT phƣơng pháp điện hóa với điện cực thép Ferosilic 3.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ Kết nghiên cứu cho thấy xử lý nước thải chứa TNHT trình điện hóa với điện cực thép Ferosilic, hiệu xử lý độ màu độ giảm CODcủa phương pháp không bị ảnh hưởng nhiều thay đổi nhiệt độ dung dịch nước thải khoảng từ 25°C ÷ 40 °C 3.4.2 Ảnh hưởng thành phần nước thải 3.4.2.1.Ảnh hưởng nồng độ Na2SO4 Kết nghiên cứu thu cho thấy xử lý nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với điện cực Ferosilic, nồng độ Na2SO4 khoảng 0,005M ÷ 0,05 M không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất xử lý độ màu độ giảm CODcủa phương pháp 3.4.2.2.Ảnh hưởng nồng độ Na2CO3 Kết nghiên cứu cho thấy xử lý nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với điện cực thép Ferosilic, hàm lượng 12 Na2CO2 dung dịch nước thải cao 0,005M làm giảm hiệu suất xử lý độ màu độ giảm CODcủa phương pháp 3.4.3 Ảnh hưởng tỷ lệ diện tích điện cực Kết nghiên cứu cho thấy trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp đạt hiệu suất xử lý độ màu, độ giảm CODcao với lượng điện tiêu thụ nhỏ tỷ lệ Sa/Sc = Do lựa chọn tỷ lệ diện tích điện cực anot catot Sa/Sc = để thiết lập hệ thống xử lý 3.5 Động học trình phân hủy TNHT phƣơng pháp oxi hóa điện hóa với điện cực thép Ferosilic Phản ứng tổng quát trình oxy hóa thuốc nhuộm gốc hydroxyl xảy sau : Dye + OH nCO2 + mH2O + chất khoáng hóa (3-14 ) (Dye: Phân tử thuốc nhuộm) Tốc độ phản ứng oxi hóa thuốc nhuộm hoạt tính biểu diễn phương trình động học hình thức sau : v = k.[Dye]x.[OH]y (3.1) Trong đó: v: tốc độ phản ứng, k: số tốc độ phản ứng, x y: bậc riêng phần phản ứng Với phương trình tốc độ phản ứng gốc OH thuốc nhuộm trên, nồng độ gốc OH không thay đổi phương trình (3.1) đưa dạng phương trình tốc độ phản ứng giả bậc Trong trình điện hóa nước thải chứa TNHT, tốc độ hình thành gốc OH* kiểm soát dòng điện áp vào hệ điện cực Khi tiến hành xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT, giả thiết điều kiện vật liệu điện cực, mật độ dòng điện, pH, nồng độ chất dung dịch xử lý, nhiệt độ…nồng độ gốc OH* tạo dung dịch không thay đổi Giả thiết sử dụng công bố quốc tế lĩnh vực nghiên cứu xử lý điện hóa nước thải dệt nhuộm Với giải thiết này, phương trình (3.1) chuyển thành dạng : (3.2) Với số tốc độ phản ứng giả bậc (phút-1) Sự phân hủy thuốc nhuộm nước thải giả thiết tuân theo quy luật động học phản ứng giả định bậc 1, x = : v = k’.[Dye] (3.4) 13 Tích phân từ đến t phương trình 3.4, ta có: (3.6) Trong trình phân hủy thuốc nhuộm, số COD dung dịch nước thải xử lý tỷ lệ với nồng độ thuốc nhuộm dung dịch, nghĩa [Dye] ~ COD nước thải Từ phương trình (3.6) ta có (3.8) Với CODo giá trị COD ban đầu nước thải; CODt giá trị COD thời điểm t Tiến hành thí nghiệm xác định biến thiên COD nước thải chứa TNHT màu đỏ màu vàng theo thời gian điện hóa Vẽ đồ thị hàm số - ln(CODt /CODo )= k’.t từ kết thực nghiệm thu Các giá trị k’ trình phân hủy thuốc nhuộm màu đỏ màu vàng xác định từ hệ số góc đồ Hình 3.27 Đồ thị xác định số tốc độ phản ứng biểu kiến giả bậc trình khoáng hóa thuốc nhuộm màu đỏ màu vàng Hình 3.28 Đồ thị động học xử lý thuốc nhuộm hoạt tính màu vàng màu đỏ trình xử lý điện hóa Quan sát đồ thị hình 3.27 cho thấy với màu vàng màu đỏ, đồ thị đường thẳng Điều chứng tỏ biến thiên số COD theo thời gian khoáng hóa tuân theo quy luật phản ứng giả bậc Kết tính toán số tốc độ phản ứng giả bậc trình khoáng hóa thuốc nhuộm màu vàng màu đỏ mô tả bảng 3.9 Bảng 3.9 Hằng số tốc độ biểu kiến k* trình phân hủy TNHT màu vàng màu đỏ phương pháp xử lý điện hóa Thuốc nhuộm hoạt tính Giá trị k*(phút-1) Giá trị R2 -3 Màu vàng 68,2 10 0.985 Màu đỏ 88,2 10-3 0.997 - Phƣơng trình tốc độ biểu kiến phản ứng giả bậc phân hủy thuốc nhuộm hoạt tính màu đỏ màu vàng phƣơng pháp xử lý điện hóa Bảng 3.10 Phương trình tốc độ biểu kiến phản ứng giả bậc 14 Thuốc nhuộm Màu Vàng Phương trình tốc độ phản ứng phân hủy thuốc nhuộm Phương trình động học Màu Đỏ - Xác định sai số kiểm định tương hợp mô hình động học Kêt tính sai số mô hình so với thực nghiệm màu vàng bảng 3.11 màu đỏ bảng 3.12 Bảng 3.11 Bảng tính sai số mô hình động học phản ứng phân hủy thuốc nhuộm màu vàng nước thải trình oxi hóa điện hóa với bậc phản ứng n = t yi ŷi Si =│yi- ŷi │ 70 70 59 57 47 49 10 34 36 13 29 29 15 26 25 Bảng 3.12 Bảng tính sai số mô hình động học phản ứng phân hủy thuốc nhuộm màu đỏ nước thải trình oxi hóa điện hóa với bậc phản ứng n = t 11 yi 60 47 43 25 20 ŷi 60 50 45 32 22 Si =│yi- ŷi │ Cả hai mô hình động học có sai số trung bình ≤ 10% nên mô hình động học phản ứng giả bậc chấp nhận 3.6 Đánh giá hiệu phân hủy TNHT trình xử lý điện hóa điện cực thép Ferosilic Trong trình oxy hóa điện hóa nước thải chứa TNHT màu đỏ màu vàng, tác nhân oxi hóa OH* Cl2 tạo từ trình điện hóa phản ứng với phân tử thuốc nhuộm tạo sản phẩm trung gian theo phản ứng OH* + Thuốc nhuộm → hợp chất trung gian OH* + hợp chất trung gian → CO2 + H2O + sản phẩm Như phản ứng phân hủy thuốc nhuộm phản ứng nối tiếp phức tạp Thuốc nhuộm biến hóa thành sản phẩm phản ứng qua nhiều giai đoạn nối tiếp Một số sản phẩm trung gian bền có đời sống ngắn Các sản phẩm trung gian phản ứng phân 15 hủy thuốc nhuộm xác định định lượng với lượng nhỏ bị biến hóa thành sản phẩm cuối điều kiện phản ứng Kết phổ UV vis theo thời gian xử lý nước thải màu đỏ màu vàng đưa đồ thị hình 3.30 (a,b) (a) (b) Hình 3.30 Phổ UV vis theo thời gian xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu đỏ (a), màu vàng (b) Nhìn vào đồ thị 3.30 (a,b) ta thấy có suy giảm cường độ hấp thụ cực đại bước sóng 516 nm 419 nm Khi tăng thời gian xử lý điện hóa cường độ peak giảm cuối biến tương ứng với liên kết azo bị phân hủy để tạo thành hợp chất hữu trung gian có cấu trúc phân tử đơn giản Để nhận danh chất hữu trung gian phức tạp hình thành trình xử lý thời điểm dung dịch nước thải màu đỏ màu vàng bắt đầu chuyển từ màu đậm sang màu nhạt (7 phút với màu đỏ 10 phút với màu vàng), tiến hành phân tích sắc ký khí ghép khối phổ GC-MS mẫu nước thải chứa TNHT sau xử lý điện hóa 10 phút (màu vàng) phút (màu đỏ) Kết đưa bảng 3.13 bảng 3.14 T T Bảng 3.13 Các hợp chất hữu chủ yếu nước thải sau phút xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu đỏ Hợp chất hữu Thời T Hợp chất hữu Thời Công thức phân tử gian T Công thức phân tử gian lưu lưu (Phút) (Phút) Phenol, 2,4 – Dichloro 5,01 14 2,4-Dichloro-6-methyl8,38 C6H4Cl2O 1,5-naphthyridine C9H6Cl2N2 Phenol, 4- Chloro 5,19 15 4-Phenyl-2,58,77 C6H5ClO dichloro(1H) imidazole C9H6Cl2N2 Phenol, 2,6-dichloro 5,3 16 2,4-Dichloro-6-methyl8,94 16 C6H4Cl2O 4-Chlorophenol, trimethylsilyl ether C9H13ClOSi Benzoic acid trimethylsilyl ester - C10H14O2Si, 5,48 17 5,56 18 Quinoline - C9H7N 5,61 19 1,3,5-Triazine-2,4Diamine, 6-Chloro-NEthyl - C5H8ClN5 Benzoic Acid, Phenyl Ester - C13H10O2 5,76 20 5,94 21 1 1 TT 1,5-naphthyridine C9H6Cl2N2 [1,1'-Biphenyl]-4carboxaldehyde - C13H10O 9,0 Benzenamine, 2,5 – Dichloro – - NotroC6H4Cl2N2O2 1,2-Benzenedicarboxylic axid, Bis(2-Methylpropyl) Ester - C16H22O4 Anthracene, 2,3-dichloro C14H8Cl2 9,03 Methanone, (4chlorophenyl)phenyl C13H9ClO 1H-Benzotriazole, 1phenyl - C12H9N3 Mordant yellow\xA012 C13H11N3O3 Botran - C6H4Cl2N2O2 9,57 9,26 9,42 à,à-Dichloroacetophenone 6,44 22 10,18 - C8H6Cl2O Phenol, 2,4,6-trichloro 6,47 23 10,25 C6H3Cl3O 2,4,6-Trichlorophenol, 7,4 24 10,96 trimethylsylil ether C9H11Cl3OSi 1H-Pyrazole, 4-chloro-17,46 25 Dibutyl phthalate 10,3 phenyl C16H22O4 C9H7ClN2 Phenol, 2,3,4,6-tetrachloro 7,92 26 1-Triazene, 3,3-dimethyl13,56 - C6H2Cl4O 1-phenyl -C8H11N3 Bảng 3.14 Các hợp chất hữu chủ yếu nước thải sau 10 phút xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu vàng Hợp chất hữu Thời TT Hợp chất hữu Thời Công thức cấu tạo gian Công thức cấu tạo gian lưu lưu (Phút) (Phút) Ethane, hexachloro 4,31 Methanone, Diphenyl - C13H10O 8,46 - C2Cl6 Benzeneacetonitrile 4,75 10 Heptadecane - C17H36 8,71 - C8H7N Ethanone, 1-(55,22 11 49,24 17 TT methyl-3indolizinyl)C11H11NO (2E)-3-Phenyl-2Propenenitrile C9H7N Nonanoic acid, trimethylsilyl ester C12H26O2Si 2-Propanone, 1,1,1,3,3pentachloro C3HCl5O Soquinoline, 1butyl - C13H15N Naphthalene, 2,3,6trimethyl - C13H14 Chlorophenylsulfonylacetonitrile - C8H6ClNO2S 5,64 12 9,73 13 1,2-Benzenedicarboxylic acid, bis(2-methylpropyl) ester C16H22O4 Dibutyl phthalate - C16H22O4 6,39 6,73 14 Botran - C6H4Cl2N2O2 10,96 7,18 15 Sulfisoxazole - C11H13N3O3S 11,41 7,38 16 10,3 Silane, [1,46,71 phenylenebis(oxy)]bis[trimethyl - C12H22O2Si2 Để đánh giá hiệu xử lý nước thải chứa TNHT phương pháp điện hóa với điện cực Ferosilic nhận danh sản phẩm tạo thành sau trình xử lý, tiến hành phân tích GC-MS mẫu nước thải sau trình xử lý Kết đưa bảng 3.15 Bảng 3.15 Các hợp chất hữu có nước thải chứa TNHT màu đỏ màu vàng sau xử lý điện hóa Hợp chất hữu Thời TT Chất hữu Thời gian gian lưu lưu (Phút) (phút) TNHT màu đỏ TNHT màu vàng 9-Octadecenamide, 24,3 Diisoamylene 20 (Z)Disulfide, (1,15-Chloro-25,1 dimethylethyl)(110,2 hydroxyaniline methylpropyl) Bis(2-ethylhexyl) 21,65 10,5 Tributyl phosphate phthalate Acetaldehyde, 4,6 8,3 5-Amino-2H-tetrazole chloro2-Butyn-1-al diethyl 11,6 11,1 2-Ethyl -isovaleraldehyde acetal 18 6 2-Ethyl-3-vinyloxirane 2-Butyn-1-ol, 4-methoxy4-Hydroxy-3-nitrobenzoic acid 9,8 17,1 18,41 Từ kết thu bảng 3.13 bảng 3.14 cho thấy TNHT ban đầu có cấu trúc cồng kềnh, nhiều vòng thơm bị tách thành hợp chất có phân tử lượng nhỏ hơn, số nguyên tử C sau phút xử lý nước thải chứa TNHT màu đỏ 10 phút xử lý nước thải chứa TNHT màu vàng Khi dung dịch nước thải chứa TNHT màu đỏ màu vàng bắt đầu chuyển từ màu đậm sang màu nhạt thời điểm liên kết mang màu cấu trúc thuốc nhuộm bị phá vỡ Các nhóm mang màu như: -N=N-, >C=CC=N- bị phá vỡ liên kết công nhóm OH* xử lý trình điện hóa Kết thu bảng 3.15 cho thấy phần lớn chất hữu trung gian phức tạp hình thành trình xử lý (bảng 3.13 bảng 3.14) biến lại với lượng nhỏ dạng vết sau trình xử lý điện hóa Như vậy, TNHT có cấu trúc phức tạp ban đầu bị phân hủy trình oxi hóa điện hóa để tạo thành chất hữu đơn giản CO2 Các sản phẩm sau xử lý phân hủy dễ dàng phương pháp sinh học Các kết phổ XRD cho thấy tỷ lệ muối Na2SO4 tăng lên kéo dài thời gian điện hóa chứng tỏ nhóm sulfonate – SO3Na phẩm màu bị phân hủy oxi hóa để tạo thành dạng sulfate –SO4Na dạng muối bền Sự hình thành muối bền Na2SO4 khẳng định phổ hồng ngoại phần cặn khô mẫu nước thải Như vậy, phương pháp xử lý điện hóa sử dụng điện cực thép Ferosilic có hiệu xử lý việc phân hủy chất ô nhiễm hữu phương pháp xử lý nước thải dệt nhuộm chứa TNHT có hiệu 3.7 Qui hoạch thực nghiệm xác định chế độ tối ƣu cho trình xử lý điện hóa nƣớc thải chứa TNHT điện cực thép Ferosilic 3.7.1 Phương trình hổi quy 3.7.1.1 Bố trí ma trận thí nghiệm Sử dụng kế hoạc trực giao bậc Box-Wilson với biến số độc lập mã hóa gồm mật độ dòng điện, thời gian, pH, NaCl 19 nồng độ thuốc nhuộm đầu vào Hàm mục tiêu hiệu suất xử lý màu (y1) lượng điện tiêu thụ (y2) Sử dụng phần mềm modde 5.0 nhập giá trị yếu tố chủ động thay đổi, phần mềm chạy ngẫu nhiên thu ma trận làm việc Tiến hành làm thí nghiệm điểm ma trận, thu giá trị hiệu suất xử lý màu lượng tiêu thụ tương ứng 3.7.1.2.Tính toán hệ số phương trình hồi quy hàm mục tiêu Sau tính toán hệ số phương trình hồi quy hàm mục tiêu, kiểm tra tính có nghĩa hệ số bj, phương trình hồi quy thu có dạng :  Hàm mục tiêu hiệu suất xử lý màu (y1) y1 = 67.7039 + 2.10077x1 - 4.65896x3 - 6.42296x5 + 8.68452 5.59072 + 6.78926x1x2 - 2.49663x1x4 +1.90142x1x5 – 1,70089 x2 x5 - 2.78626 x3x4 - 5.54339 x3x5 - 4.39133 x4x5  Hàm mục tiêu lượng tiêu thụ (y2): Y2 = 114.58 +14.805 x1 - 7.971x2 +11.418x3 - 21.96x4 - 11.211 16.48 +17.42 -8.79 x1x2 +11.021 x1x3 - 5.682 x1x5 +4.9209 x2x3 - 5.1172 x3x5 3.7.1.3 Kiểm định tương hợp phương trình hồi quy với thực nghiệm Kiểm tra tương hợp phương trình hồi quy với thực nghiệm theo tiêu chuẩn Fisher dựa vào giá trị phương sai Kết cho thấy phương trình hồi quy hàm hiệu suất khử màu phương trình hồi quy hàm lượng tiêu thụ tương thích với thực nghiệm 3.7.2 Điểm tối ưu hóa Sử dụng phần mềm Modde 5.0 quy hoạch thực nghiêm ta tìm điểm tối ưu trình với giá trị thông số : Mật độ dòng điện = 17.4 mA/cm2, Thời gian = 30 phút, pH= 3.0, Lượng NaCl = 0.64g/l, Nồng độ COD vào = 260 mg/l Ứng với giá trị hiệu suất xử lý độ màu đạt 85,7 % lượng tiêu thụ 72.33 kWh/kg COD Kiểm tra kết mô hình thí nghiệm với nước thải tự tạo điều kiện tối ưu cho thấy kết chạy từ mô hình phù hợp để sử dụng thực tế Như vậy, hàm mục tiêu xác định được, toán tối ưu phương án quy hoạch trực giao bậc phù hợp trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp điện cực thép 20 Ferosilic Các số liệu tính toán từ mô hình không sai lệch nhiều so với số liệu thu từ thực nghiệm 3.8 Xử lý nâng cao nƣớc thải dệt nhuộm Công ty CP dệt may 29/3 (Đà Nẵng) phƣơng pháp điện hóa với điện cực thép Ferosilic 3.8.1.Đặc tính nước thải Công ty CP dệt may 29/3 – Đà Nẵng Tiến hành lấy mẫu (3 đợt) số công đoạn : nước thải từ máy nhuộm, nước thải sau giặt, nước thải hố gom, nước thải dòng thải sinh hoạt công đoạn khác trước vào hố gom đem phân tích phòng thí nghiệm R&D Viện khoa học Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kết phân tích số thông số môi trường nước thải lấy từ Công ty CP Dệt may 29/3 – Đà Nẵng cho thấy nước thải đưa vào hệ thống xử lý (sau bể gom) có tỷ số BOD5/COD thay đổi tùy thuộc vào đơn hàng dao động khoảng từ 0,18 đến 0,42 Hệ thống xử lý nước thải sẵn có Công ty CP dệt may 29/3 bao gồm hạng mục hố gom, bể tách dầu, bể trung hòa, bể keo tụ kết hợp bể lắng, bể xử lý sinh học, bể lắng cấp bể khử trùng 3.8.2 Đánh giá trạng xử lý hệ thống xử lý nước thải Công ty CP Dệt may 29/3 – Đà Nẵng Để đánh giá trạng xử lý hệ thống xử lý nước thải công ty Cổ phần Dệt may 29/3 – Đà nẵng, tiến hành lấy mẫu nước thải số vị trí hệ thông xử lý gồm : nước thải bể gom ; nước thải sau bể xử lý vi sinh ; nước thải sau bể khử trùng Các kết phân tích thu cho ta thấy nước thải sau xử lý chưa đạt QCVN 13-MT:2015/ BTNMT độ màu Tiến hành keo tụ mẫu nước thải lấy từ bể gom phèn sắt theo lượng mà nhà máy sử dụng phòng thí nghiệm Viện khoa học Công nghệ môi trường Kết thu cho thấy hiệu suất giảm COD trình keo tụ dao động khoảng 16,8 ÷ 25,8% hiệu suất xử lý độ màu dao động khoảng 3,6 ÷ 28,4% tùy thuộc vào thành phần thuốc nhuộm sử dụng trình nhuộm Từ kết rút số vấn đề tồn trình xử lý hệ thống xử lý nước thải Công ty sau: - Tỷ lệ BOD5/COD nước thải sau bể keo tụ < 0,5 không phù hợp để tiếp tục cho nước thải vào hệ thống aerotank - Các kết cho thấy hiệu suất xử lý trình keo tụ không cao Với số loại thuốc nhuộm khó phân hủy sinh học độc hại 21 với vi sinh vật, nước thải sau keo tụ cho trực tiếp vào bể aerotank dẫn đến khả gây độc cho vi sinh vật hệ thống trình xử lý thuốc nhuộm không triệt để Vì để xử lý triệt để chất ô nhiễm dòng thải dệt nhuộm Công ty với thành phần dòng thải thay đổi cần phải hoàn thiện dây chuyền xử lý nước thải để xử lý triệt để chất ô nhiễm nhằm đảm bảo nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn xả thải ngành dệt nhuộm QCVN 13-MT: 2015/BTNMT 3.8.3 Đề xuất phương án xử lý nâng cao nước thải dệt nhuộm công ty CP Dệt may 29/3 - Đà Nẵng Tiến hành phân luồng dòng thải từ máy nhuộm, xử lý cục phương pháp keo tụ (dùng PAC) đến điện hóa Dòng thải sau điện hóa đưa thẳng vào bể xử lý sinh học sẵn có hệ thống xử lý nước thải công ty Với phương án này, tiến hành nghiên cứu xử lý điện hóa với nước thải thực từ máy nhuộm công ty pha loãng theo tỷ lệ 1:1 tỷ lệ 1:5 - Pha loãng theo tỷ lệ 1:1 (hình 3.40): Với phương án thể tích bể điện hóa keo tụ nhỏ, tiết kiệm chi phí xây dựng vật liệu làm điện cực Tuy nhiên, hàm lượng COD độ màu nước thải vào điện hóa không nằm dải khảo sát tối ưu phương pháp - Pha loãng theo tỷ lệ 1:5 để đưa hàm lượng chât ô nhiễm COD độ màu giải nồng độ nghiên cứu nhằm kiểm chứng hiệu suất xử lý phương pháp với nước thải thực điều kiện vận hành tối ưu tìm Lựa chọn phương án pha loãng 1:1 để hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải Công ty nhằm phân hủy thuốc nhuộm khó phân hủy sinh học thành chất đơn giản dễ phân hủy sinh học từ làm tăng tỷ số BOD/COD ≥ 0,5 thuận lợi cho xử lý sinh học phía sau Như việc áp dụng xử lý điện hóa cục dòng thải từ máy nhuộm Công ty CP dệt may 29/3 theo phương án pha loãng dòng thải sau máy nhuộm với dòng thải sau giặt (giặt đợt đợt 2) theo tỷ lệ 1:1 đáp ứng mục tiêu : xử lý triệt để chất ô nhiễm (thuốc nhuộm hoạt tính khó phân hủy sinh học) tăng tỷ lệ BOD5/ COD >0,5 thuận lợi cho khâu xử lý sinh học phía sau 22 Hình 3.40 Sơ đồ dây chuyền hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải Công ty CP dệt may 29/3 Đà Nẵng KẾT LUẬN Từ kết nghiên cứu xử lý độ màu độ suy giảm số COD nước thải chứa TNHT điều chế phòng thí nghiệm nước thải Công ty CP dệt may 29-3 – Đà Nẵng phương pháp điện hóa, rút số kết luận sau: Xác định vật liệu điện cực anot thép Ferosilic (Fe-14Si5Cr-0,7Mn) sử dụng cho hệ thống xử lý điện hóa có khả phân hủy chất hữu khó phân hủy sinh học nước thải dệt nhuộm Quá trình điện hóa với vật liệu điện cực xử lý độ màu làm suy giảm số COD nước thải với tiêu thụ lượng hợp lý Đây loại vật liệu điện cực lĩnh vực xử lý nước thải dệt nhuộm có số ưu điểm như: tan trình điện hóa nên không sinh nhiều bùn, có độ bền hóa bền điện hóa cao nên phải thay tiết kiệm chi phí đầu tư, có khả xúc tác điện hóa cao dẫn đến tăng hiệu suất xử lý cho trình có chí phí lượng thấp (73,2 kWh/kg COD xử lý), giá thành thấp Mô hình động học trình phân hủy TNHT màu vàng màu đỏ phương pháp oxi hóa điên hóa với điện cực thép Ferosilic tuân theo phản ứng giả bậc có số tốc độ phản ứng tương ứng 68,2 10-3 phút-1 88,2.10-3 phút-1 Bằng phương pháp phân tích phổ UV vis, GC-MS, IR, XRD mẫu 23 nước thải sau xử lý điện hóa cho thấy liên kết mang màu azo cấu trúc thuốc nhuộm bị phá vỡ công gốc OH* Sự cắt đứt mạch cacbon để tạo thành chất hữu đơn giản it độc hại tiếp tục bị phân hủy trình oxi hóa để tạo thành CO2 H2O Quá trình phân hủy không làm màu thuốc nhuộm mà góp phần làm giảm COD nước thải Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao bậc Box- Wilson, luận án xác định : - Hàm mục tiêu hiệu suất xử lý màu y1 y1 = 67.7039 + 2.10077x1 - 4.65896x3 - 6.42296x5 + 8.68452 5.59072 + 6.78926x1x2 - 2.49663x1x4 +1.90142x1x5 – 1,70089 x2 x5 - 2.78626 x3x4 - 5.54339 x3x5 - 4.39133 x4x5 - Hàm mục tiêu lượng tiêu thụ y2 y2 = 114.58 +14.805 x1 - 7.971x2 +11.418x3 - 21.96x4 - 11.211 16.48 +17.42 -8.79 x1x2 +11.021 x1x3 - 5.682 x1x5 +4.9209 x2x3 - 5.1172 x3x5 - Điều kiện tối ưu trình xử lý điện hóa điện cực thép Ferosilic nước thải chứa TNHT : Mật độ dòng điện = 17.4 mA/cm2 ; Thời gian = 30 phút; pH= 3.0, NaCl = 0,64g/l COD đầu vào 260 mg/l Đã tiến hành xử lý nâng cao nước thải công ty CP dệt may 29.3- Đà Nẵng phương pháp điện hóa với điện cực thép Ferosilic theo phương án phân luồng dòng thải từ máy nhuộm, xử lý cục phương pháp keo tụ dùng PAC kết hợp với phương pháp điện hóa Dòng thải sau xử lý cục phương pháp điện hóa nhập chung với nước thải từ công đoạn keo tụ sẵn có để vào bể xử lý sinh học hệ thống xử lý nước thải công ty Dòng thải đậm đặc từ máy nhuộm trước đưa vào xử lý cục pha loãng theo tỷ lệ 1:1 nước thải từ công đoạn giặt Như vậy, kết nghiên cứu chứng minh phương pháp điện hóa dùng điện cực thép Ferosilic áp dụng để xử lý nâng cao nước thải chứa thuốc nhuộm hoạt tính nhằm xử lý triệt để chất ô nhiễm và tăng tỷ lệ BOD5/ COD thuận lợi cho khâu xử lý sinh học với chi phí lượng hợp lý 24 ... trình xử lý nước thải điện hóa 1.4.1.1 Sơ đồ nguyên lý xử lý nước thải phương pháp điện hóa 1.4.1.2 Các trình điện cực điện phân xử lý nước thải 1.4.1.3 Các phương pháp điện hóa xử lý nước thải 1.4.2... đến điện hóa Dòng thải sau điện hóa đưa thẳng vào bể xử lý sinh học sẵn có hệ thống xử lý nước thải công ty Với phương án này, tiến hành nghiên cứu xử lý điện hóa với nước thải thực từ máy nhuộm. .. Hiệu xử lý độ màu, độ giảm COD lượng điện tiêu thụ trình xử lý điện hóa nước thải chứa TNHT màu hỗn hợp với 11 vật liệu điện cực khác TT Điện cực Nước thải trước xử lý Nước thải sau xử lý COD