ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC GÒ CÁT BẰNG QUÁ TRÌNH UVO 3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC GÒ CÁT BẰNG QUÁ TRÌNH UV/O3 Giáo viên hướng dẫn: Ks VŨ VĂN QUANG Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NHẬT NAM Lớp: DH07MT MSSV : 07127088 Tp.HCM, tháng năm 2011 LỜI CÁM ƠN Đầu tiên em xin trân trọng bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy KS.Vũ Văn Quang cô TS Nguyễn Thị Thanh Phượng tận tình dẫn kiến thức, phương pháp tư quý báu suốt trình thực luận án Ngày tháng học tập mái trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM trang bị cho em không kiến thức chuyên ngành quý nhiều kĩ sống làm việc để em có hành trang vững bước vào đời Xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Môi trường Tài nguyên tận tình truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em suốt trình thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn đến bạn học, bạn sinh viên lớp Kỹ thuật môi trường tiểu 2007 nhiệt tình giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Cuối cùng, xin chia sẻ niềm vinh dự gia đình, bạn bè xa gần động viên giúp đỡ suốt thời gian qua Với mong muốn kết đánh giá luận án áp dụng vào thực tế, đóng góp vào cơng bảo vệ mơi trường Việt Nam, thời gian đánh giá kinh phí thực hạn hẹp với kiến thức hạn chế nên chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô bạn để luận án hồn chỉnh Xin chân thành cảm ơn ! i TĨM TẮT KHĨA LUẬN Cho đến cơng nghệ xử lý nước rỉ rác vấn đề nan giải nước thải chứa thành phần hữu cao Sau xử lý phương pháp xử lý nước thải truyền thống như: lắng, lọc, keo tụ - tạo bơng sinh học (kỵ khí hiếu khí) chất lượng nước thải sau xử lý cao so với quy chuẩn cho phép Hiện nhiều nghiên cứu phải tiếp tục triển khai nhằm xử lý COD khó phân hủy sinh học màu nước thải đạt quy chuẩn thải cho phép Công nghệ oxy hóa nâng cao hệ UV/O3 có khả xử lý màu COD khó phân hủy sinh học nước thải đạt tiêu chuẩn môi trường nhiên chi phí xử lý cao Nghiên cứu thực nước rỉ rác lấy sau trình xử lý sinh học hệ thống xử lý nước thải bãi chơn lấp Gò Cát với chất lượng nước sau xử lý cao (độ màu khoảng 1.500 – 1.800 Pt – Co; COD: 400 – 600 mg/l) Kết nghiên cứu điều kiện phòng thí nghiệm xác định điều kiện tối ưu (pH 9,06 hàm lượng O3 sử dụng 18 mg/h với bước sóng đèn UV 254 nm) q trình xử lý màu COD nước thải hệ UV/O3 cho thấy: hiệu xử lý màu đạt tới 100% COD đạt tới 80% 120 phút Đề tài nghiên cứu bổ sung thêm xúc tác H2O2 vào q trình quang hóa nhằm nâng cao hiệu xử lý q trình quang hóa đồng thời rút ngắn thời gian phản ứng ii Bộ Giáo Dục & Đào Tạo CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ===oOo=== KHOA MÔI TRƯỜNG& TÀI NGUYÊN ************** PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN KHOA : MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HỌ VÀ TÊN SV: NGUYỄN NHẬT NAM MSSV: 07127088 KHÓA HỌC : 2007 - 2011 Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BÃI CHƠN LẤP GỊ CÁT BẰNG Q TRÌNH UV/O3 Nội dung khóa luận tốt nghiệp: - Khảo sát thành phần tính chất nước rỉ rác bãi chơn lấp Gò Cát - Bố trí tiến hành thí nghiệm xử lý nước rỉ rác trình UV/O3 - Đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác trình UV/O3 Thời gian thực hiện: từ tháng 03 năm 2011 đến tháng 07 năm 2011 Họ tên Giáo viên hướng dẫn:KS Vũ Văn Quang Nội dung yêu cầu KLTN thông qua Khoa Bộ môn Ngày Tháng Năm 2011 NgàyTháng Năm 2011 Ban chủ nhiệm Khoa Giáo Viên Hướng Dẫn KS Vũ Văn Quang iii MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC vii DANH MỤC HÌNH viii DANH MỤC BẢNG ix 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu khóa luận 1.3 Nội dung khóa luận 1.4 Phương pháp thực 1.5 Đối tượng phạm vi đề tài 2.1 Tổng quan nước rỉ rác 2.1.1 Đặc tính chung nước rỉ rác – Phân loại 2.1.2 Đặc tính nước rỉ rác Gò Cát 2.2 Tổng quan q trình oxy hóa nâng cao 2.2.1 2.3 Định nghĩa Tình hình đánh giá nước 2.3.1 Tình hình ngồi nước 2.3.2 Tình hình nước 3.1 Thành phần tính chất nước thải sử dụng nghiên cứu 10 3.2 Mơ hình nghiên cứu 10 Quy tắc hoạt động mơ hình 10 3.3 Hóa chất thiết bị phụ trợ 11 3.3.1 Hóa chất 11 3.3.2 Thiết bị phụ trợ 11 iv 3.4 Nội dung nghiên cứu 11 3.4.1 Đánh giá thực nghiệm khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ UV 11 3.4.2 Đánh giá thực nghiệm khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ Ozone (O3) 11 3.4.3 Đánh giá thực nghiệm khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ UV/O3 12 3.4.4 4.1 So sánh hệ oxy hóa 13 Đánh giá khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ UV 15 4.1.1 Đánh giá ảnh hưởng pH thời gian 15 4.1.2 So sánh hiệu xử lý hệ UV loại nước thải 16 4.2 Đánh giá khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ O3 17 4.2.1 Đánh giá ảnh hưởng pH 17 4.2.2 Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng O3 19 4.2.3 So sánh hiệu xử lý hệ O3 loại nước thải 20 4.3 Đánh giá khả xử lý nước rỉ rác sau trình xử lý sinh học hệ UV/O3 22 4.3.1 Đánh giá ảnh hưởng pH 22 4.3.2 Đánh giá ảnh hưởng hàm lượng O3 23 4.3.3 So sánh hiệu xử lý hệ UV/O3 loại nước thải 25 4.4 So sánh hệ oxy hóa 26 4.4.1 Màu 26 4.4.2 COD 27 4.5 Đánh giá tính khả thi trình quang hóa 29 4.6 Đề xuất mơ hình áp dụng q trình quang hóa cơng nghệ xử lý nước thải bãi chơn lấp Gò Cát 33 4.7 Hướng dẫn an toàn vận hành, bảo trì vệ sinh thiết bị UV 34 4.6.1 Hướng dẫn an toàn sử dụng 34 4.6.2 Hướng dẫn bảo trì đèn UV 35 5.1 Kết luận 37 5.2 Kiến nghị 38 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AOPs : Quá trình oxy hóa nâng cao – Advanced Oxidation Process BOD : Nhu cầu oxy sinh học - Biological Oxygen Demand BTNMT : Bộ Tài nguyên Môi trường COD : Nhu cầu oxy hóa học - Chemical Oxygen Demand HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SS : Chất rắn lơ lửng - Suspended Solids TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TOC : Tổng carbon hữu - Total Organic Carbon UASB : Bể bùn sinh học kỵ khí dòng chảy ngược - Upflow Anaerobic Sludge Blanket UV : Tử ngoại, cực tím - Ultraviolet VSV : Vi sinh vật vi DANH MỤC CÁC PHỤ LỤC Phụ lục 45 Phụ lục 49 Phụ lục 3…………………………………………………………………….77 vii DANH MỤC HÌNH Hình Chiều hướng biến đổi phần hữu nước rỉ rác tỷ lệ phần hữu không bị phân hủy sinh học so với phần bị phân hủy sinh học theo thời gian chôn lấp rác (tuổi bãi rác) Hình 1.Mơ hình oxy hóa nâng cao quang hóa – ozone 73 Hình Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất khử màu hệ UV 15 Hình 2Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất xử lý COD hệ UV 16 Hình 3So sánh hiệu suất khử màu hệ UV với loại nước thải 17 Hình 4 So sánh hiệu suất xử lý COD hệ UV với loại nước thải 17 Hình Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất khử màu hệ O3 18 Hình Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất xử lý COD hệ O3 18 Hình Ảnh hưởng hàm lượng O3 đến hiệu suất khử màu hệ O3 20 Hình Ảnh hưởng hàm lượng O3 đến hiệu suất xử lý COD hệ O3 20 Hình So sánh hiệu khử màu hệ O3 loại nước thải 21 Hình 10 So sánh hiệu xử lý COD hệ O3 loại nước thải 21 Hình 11 Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất khử màu hệ UV/O3 22 Hình 12 Ảnh hưởng pH thời gian đến hiệu suất xử lý COD hệ UV/O3 22 Hình 13 Ảnh hưởng hàm lượng O3 đến hiệu suất khử màu hệ UV/O3 24 Hình 14 Ảnh hưởng hàm lượng O3 đến hiệu suất xử lý COD hệ UV/O3 24 Hình 15 So sánh hiệu khử màu hệ UV/O3 với loại nước thải 25 Hình 16 So sánh hiệu xử lý COD hệ UV/O3 với loại nước thải 25 Hình 17 So sánh hiệu xử lý màu hệ mơ hình với nước thải sau lắng 26 Hình 18 So sánh hiệu xử lý màu hệ mơ hình với nước thải sau kị khí 26 Hình 19 So sánh hiệu xử lý màu hệ mơ hình với nước thải sau hiếu khí 27 Hình 20 So sánh hiệu suất xử lý COD mơ hình với nước thải sau lắng 28 viii DANH MỤC BẢNG Bảng Đặc trưng nước rỉ rác bãi chôn lấp với thời gian khác Bảng 2 Thành phần tính chất nước rỉ rác Gò Cát Bảng Khả oxy hóa số tác nhân oxy hóa 49 Bảng 6.Các vùng phổ ánh sáng sử dụng q trình quang hóa 54 Bảng Hóa chất sử dụng 75 Bảng 2.Thiết bị phụ trợ 75 Bảng 1.Tóm tắt thơng số vận hành q trình quang hóa UV/O3 chế độ thời gian quang hóa khác 30 ix màu kaki dung dịch chuyển thành màu đỏ nâu Khi có diện Cu2+ hay Mn2+ tốc độ phân hủy khơng thay đổi  Đề tài đánh giá“Đánh giá thông số hoạt động cho trình khử màu nước thải dệt nhuộm hoàn tất hệ O3/UV” thực B.W Liu cộng sự, Trung tâm Khoa học kỹ thuật Ozone (trực thuộc Hiệp hội Ozone Quốc tế), 2004 [19] Một vấn đề nước thải cần nhắc đến nước thải tạo từ nhà máy dệt nhuộm có cơng đoạn hồ sợi hóa chất Một số thuốc nhuộm nước thải gây dị ứng, độc hại chí gây ung thư cho người Nguy hiểm hợp chất thuốc nhuộm khó loại bỏ hồn tồn phương pháp xử lý nước thải truyền thống phương pháp sinh học, keo tụ - tạo Mức độ màu đo phân tích theo đơn vị ADMI (American Dye Manufacturer Institute) Công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm hệ thống O3/UV làm giảm lượng thuốc nhuộm có nước thải tới 95%, từ 4000 ADMI xuống 200 ADMI, vòng Không hệ thống O3/UV cho thấy làm tăng khống hóa làm giảm độ độc thuốc nhuộm Ngoài hiệu trên, hệ thống xử lý O3/UV tiết kiệm 30% chi phí xử lý nước thải tháng (đối với hệ thống có lưu lượng 800 m3/ngày) Trong điều kiện mơi trường acid, q trình khử màu hệ O3/UV diễn dễ dàng  Đề tài đánh giá“Đánh giá trình phân hủy chất hoạt động bề mặt nước thải Quá trình Oxy hóa nâng cao” thực Ikehata Gamal El-Din, Trung tâm Khoa học kỹ thuật Ozone (trực thuộc Hiệp hội Ozone Quốc tế), 2004 [20] Một số thành phần khác có nước thải cơng nghiệp chất hoạt động bề mặt chất nhũ hóa chất tẩy rửa hiệu hoạt động cấu trúc hóa học chúng làm cho chúng khó bị xử lý, thường dẫn đến có phần bị phân hủy hầu hết dư lượng đề tồn nước thải, làm ảnh hưởng đến môi trường sống sức khỏe cộng đồng Áp dụng công nghệ 64 xử lý O3/UV chất hoạt động bề mặt cho thấy hiểu xử lý hẳn so với phương pháp xử lý sinh học thông thường Ở pH thấp, lực ozone công phân hủy hợp chất hữu tạo nhóm hydroxyl (*OH) phản ứng dây chuyền dẫn đến qúa trình khống hóa cuối Ta áp dụng cơng nghệ Oxy hóa O3/UV bước tiền xử lý trước áp dụng xử lý phương pháp sinh học  Đề tài đánh giá“Đánh giá trình phân hủy hợp chất Phenol nước thải Công nghệ O3/UV” thực Ku cộng sự, Trung tâm Khoa học kỹ thuật Ozone (trực thuộc Hiệp hội Ozone Quốc tế), 1996 [21] Phenols, thành phần có nước thải, độc khó bị phân hủy cấu trúc hóa học vòng benzene chúng Các hợp chất thơm Halogen bền khó xử lý phương pháp xử lý sinh học thơng thường, gây vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng với công nghệ xử lý O3/UV, yếu tố Clo Nitơ gắn vòng benzene loại bỏ cách nhanh chóng, làm cho phenols bị phân hủy hòan tồn Trong đánh giá mình, Ku Su 99% 2,4dichlorophenol, 2-chlorophenol and 2-nitrophenol xử lý hệ O3/UV 15 phút Trong trình xử lý phenol, tổng lượng cacbon hữu bị loại bỏ UV khơng đáng kể, q trình oxy hóa ozone loại bỏ 30%, Ozone kết hợp với UV xử lý tới 95%  Đề tài đánh giá“Đánh giá q trình ozon hóa xúc tác hợp chất hữu chịu nhiệt nước Al2O3” thực MathiasErnst, FranckLurot, Jean-ChristopheSchrotter; Cơ quan kiểm soát chất lượng nước, Đức, 2003 [22] Hàng loạt thí nghiệm trình ozon hóa có xúc tác dung dịch đệm hợp chất hữu chịu nhiệt axit oxalic, acetic, salicylic succinic trình bày Nồng độ COD thí nghiệm 60mg/l hàng loạt ứng dụng chứng tỏ khác biệt rõ ràng trình hấp thu phản ứng Các kết cho Al2O3 chất xúc tác hiệu cho chuyển 65 đổi hợp chất hữu hòa tan CO2; nồng độ hiệu suất chất xúc tác phụ thuộc trực tiếp vào hợp chất dung dịch đệm acid succinic với lực cao cho phản ứng - -Al2O3 chấp nhận Các vết bán liên tục dung dịch đệm acid succinic chứng tỏ hoạt tính chất xúc tác Al2O3 cho trình ozon hóa; thêm vào đó, cho hiệu chất xúc tác tăng với tăng liều lượng ozon Hiệu suất tốt trình peroxone dựa liệu lượng ozon Cơ chế phản ứng chất xúc tác dị thể đánh giá Hiệu suất trình ozon hóa cao tương tác ozon nhóm bề mặt OH oxit nhơm Phụ lục 2.2B: Một số đề tài đánh giá nước  Đề tài đánh giá“Đánh giá xử lý nước thải Ozone” thực Th.S Ngô Chỉnh Quân, thuộc Trung tâm Nhiệt đới Việt Nga – Chi nhánh phía Nam [5] Q trình ozone hóa tiến hành thí nghiệm số đối tượng sau: - Nước nhiễm 2,4 – Dichlorphenone ( 2,4 – DCP ) Tiến hành Ozone hóa với hệ xúc tác Fe2O3/ UV từ đèn Hg áp suất thấp - Khử màu nước thải nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp nấu kiềm không thu hồi kiềm ( ký hiệu N ) - Khử màu nước thải nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp hấp nhiệt kết hợp ép áp suất cao ( ký hiệu H ) - Nước nhiễm Dioxin Tiến hành ozone hóa Dioxin nước ozone kết hợp với tia UV, XTFe2O3 cột tiếp xúc Sau thời gian phản ứng Kết thí nghiệm sau: Hệ tác nhân Ozone – XT Fe2O3 – UV tỏ thích hợp oxy hóa hợp chất thơm dẫn xuất Clo hợp chất thơm Phản ứng ozone với 2,4 – DCP diễn theo chế gốc.Và vậy, H2O2 đóng vai trò quan trọng việc tăng tốc độ cho phản ứng 66 Khi oxy hóa 2,4 – DCP xạ UV đèn Hg áp suất thấp có bước sóng 253,7 nm tác nhân hỗ trợ cho phản ứng tốt bước sóng dài Về mặt cơng nghệ, phương pháp ozone hóa triển khai áp dụng vào thực tiễn xử lý chất độc sinh thái  Đề tài đánh giá“Đánh giá xây dựng mơ hình Oxy hóa hóa học (H 2O2) kết hợp với xạ tử ngoại (UV) dùng để xử lý nước thải chứa thuốc bảo vệ thực vật thành phố Hồ Chí Minh” thực TS La Thị Thái Hà, KS Lương Thành Nhơn, 2007 [3] Mơ hình xây dưng sở lý thuyết q trình oxy hóa nâng cao dùng tác nhân H2O2 có hỗ trợ xạ UV (UV – H2O2) Đối tượng đánh giá nước thải Công ty Cổ phần Thuốc Bảo vệ thực vật Hòa Bình với thành phần nhiễm cao COD = 770 mg/l, BOD5 = 290 mg/l, độ màu = 220 Pt – Co Hàm lượng thuốc BVTV gốc Clo = 154,2 µg/l Thí nghiệm thực nhằm xác định thông số tối ưu như: pH nước thải đem xử lý, liều lượng H2O2, thời gian tiếp xúc xạ tử ngoại hiệu xuất xử lý mong muốn Thí nghiệm tiến hành hai chế độ: dòng liên tục gián đoạn (từng mẻ) Vì trình xử lý thực theo phương pháp hóa học, tác nhân oxy hóa H2O2 bị quang phân trực tiếp xạ tử ngoại để hình thành gốc hydroxyl Các gốc tiếp tục phản ứng với hợp chất gây ô nhiễm (các hóa chất BVTV) có nước thải để tạo nên hợp chất đơn giản khống hóa hồn tồn cho sản phẩm cuối CO2, H2O Do đó, thơng số COD lựa chọn để quan sát suốt q trình Trong thí nghiệm mẻ gián đoạn với hiệu suất khử COD đạt 85%, BOD 95,8% thuốc BVTV gốc Clo 99 % (một số hợp chất tạo màu độ đục bị phân hủy) Sau phản ứng pH nước thải giảm chứng tỏ hợp chất hữu bị khống hóa thành acid đơn giản , muối CO2 H2O Mặt khác qua mô hình thí ngiệm nhận xét rằng: Xử lý nước thải chứa hợp chất nguy trình oxy hóa nâng cao với tác nhân (UV – H2O2) phụ huộc vào yếu tố sau: 67 - Phản ứng quang phân trực tiếp H2O2 để tạo gốc Hydroxyl tỷ lệ thuận với cường độ, bước sóng xạ chiếu vào thời gian tiếp xúc - Việc ngăn cản tia xạ vật dài chất như: vi khuẩn, chất hóa học dễ kết tủa, hợp chất tạo màu … làm giảm tốc độ sản sinh gốc hydroxyl - Nếu nước nước thải chứa nhiều hợp chất dễ hấp thụ xạ tử ngoại số lượng gốc hydroxyl tạo giảm - Khi áp dụng vào thực tế, trước cơng đoạn thực q trình oxy hóa nâng cao phải xử lý sơ trước như: song chắn rác, lắng sơ bộ, lọc nhằm nâng cao hiệu xử lý  Đề tài đánh giá“Khảo sát khả xử lý nước rỉ rác giai đoạn có COD xấp xỉ 400mgO2/l xúc tác quang TiO2/UV” thực Phan Kim Oanh – Đại học Bách khoa, 2007 [8] Tác giả sử dụng phương pháp biến để xác định điều kiện tối ưu cho hai phương pháp (O3 O3/H2O2) Các yếu tố khảo sát: thể tích nước thải, pH, thời gian xử lý, tỉ lệ thể tích H2O2/thể tích mẫu xử lý Yếu tố đầu sử dụng để đánh giá số COD, BOD pH Từ thực tế khảo sát khả xử lý nước rỉ rác có COD ≈ 400 O3 ta nhận thấy sử dụng ozon tác chất để xử lý hợp chất hữu độc khó phân hủy nước Dưới số kết đạt được:  Xác định giá trị mà hiệu suất xử lý chất hữu tính theo COD tốt theo phương pháp biến sau: - Phương pháp ozon hóa ( Hiệu suất: 66,67%)  Đề tài đánh giá“Đánh giá xử lý nước rỉ rác tác nhân UV – Fenton thiết bị gián đoạn” thực Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khắc Liệu, Trường đại học Khoa học – Đại học Huế, 2009 [7] Nước rỉ rác phát sinh từ bãi chôn lấp Chất thải rắn Thủy Phương – tỉnh Thừa Thiên Huế có chứa lượng lớn hợp chất hữu bền vững (tỷ lệ BOD5 : COD = 0,16 – 0,02), nên cần xử lý trước thải môi trường xung quanh Đánh giá trình bày kết xử lý nước rỉ rác tác nhân Fenton có hỗ trợ xạ UV (UV – Fenton) Đèn tử ngoại UV – C (200 68 – 275 nm, 40W) bố trí ngập vào thiết bị phản ứng để sử dụng tối đa lượng xạ đèn Hiệu xử lý nước rỉ rác tác nhân UV – Fenton điều kiện gián đoạn xác định ảnh hưởng yếu tố vận hành thời gian lưu (HRT), pH, liều Fenton COD ban đầu đến hiệu xử lý COD màu nước rỉ rác đánh giá Quá trình UV – Fenton loại đến 71% COD 90% màu nước rỉ rác pH ~ 3,0, nồng độ H2O2 = 125 mg/l, nồng độ Fe2+ = 50 mg/l, sau thời gian lưu Ngoài ra, tính phân hủy sinh học nước thải sau trình xử lý tăng lên đáng kể, tỷ lệ BOD5 : COD tăng từ 0,15 đến 0,46 Đó sở để xét đến khả kết hợp q trình UV – Fenton sinh học Ngồi ra, hiệu sử dụng H2O2 Fe2+ cao ưu điểm lớn trình UV – Fenton Tuy nhiên, hạn chế lớn trình phải tiến hành môi trường pH thấp  Đề tài đánh giá“Đánh giá nâng cao hiệu xử lý COD khó phân hủy sinh học nước rác phản ứng Fenton” thực Nguyễn Văn Phước, Võ Chí Cường, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM, 2006 [4] Nước rác từ bãi chơn lấp chất thải rắn thị có chứa chất hữu khó phân huỷ sinh học Cho nên sau xử lý cơng trình sinh học khác COD nước rác cao, dao động từ 600-900 mg/l chưa đạt TCVN 5945:1995 Cho đến nay, công nghệ xử lý nước rác vấn đề nan giải nước ta Vẫn nhiều vấn đề phải tiếp tục đánh đặc biệt việc xử lý COD nước rác đạt tiêu chuẩn quy định Cơng nghệ oxy hóa Fenton có khả xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác đạt tiêu chuẩn môi trường nhiên chi phí xử lý cao Kết đánh giá động học phản ứng Fenton xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác cho thấy : COD giảm nhanh thời gian đầu phản ứng tạo thành tức khắc gốc oxy hóa mạnh hydroxyl OH*; sau dù nồng độ oxy già cao tốc độ xử lý COD thấp Đề tài đánh giá bổ sung xúc tác Fe2+ theo bậc giúp sử dụng hiệu oxy già dư, nâng cao hiệu xử lý COD rút ngắn thời gian phản ứng 69 Để nước rác chứa chất hữu khó phân huỷ sinh học yếu tố NO2-, TDS lần thí nghiệm phải chuẩn bị mẫu sau : nước rác lấy sau bể UASB bãi rác Gò Cát sục khí kéo dài để loại bỏ hầu hết chất hữu dễ phân huỷ sinh học; sau keo tụ phèn nhơm để giảm bớt COD khử nitrit oxy già Nước rác sau chuẩn bị mẫu có thành phần tính chất sau: pH = 4; COD = 1.173 mg/l; BOD5/COD = 0,017; TDS = 14 – 15 g/l Nước rác sau khử nitrit pha loãng đến giá trị COD đánh giá, bổ sung thêm muối (NaCl) để TDS giống nước rác ban đầu (TDS=12-13 g/l) Kết trình đánh sau: - Phản ứng Fenton tạo gốc OH* diễn mãnh liệt thời gian đầu phản ứng H2O2 xúc tác Fe2+ làm COD nước rác giảm nhanh - Giai đoạn sau trình phân huỷ COD nước rác chủ yếu H2O2 đảm trách Do H2O2 tác nhân oxy hóa yếu gốc OH* nên nồng độ H2O2 cao tốc độ xử lý COD thấp, H2O2 không sử dụng hiệu - Quá trình xúc tác phản ứng Fenton bậc giúp sử dụng hiệu oxy già dư, nâng cao hiệu xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác rút ngắn thời gian phản ứng Đây cải tiến cơng nghệ cho q trình oxy hóa Fenton giúp giảm chi phí hóa chất chi phí đầu tư thiết bị xử lý - Dựa vào kết đánh giá đề xuất cơng nghệ xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác sau : 70  Đề tài đánh giá“Đánh giá xử lý màu nước thải giấy phản ứng Fenton” thực Đào Sỷ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN, 2009 [2] Ở Việt Nam, công nghiệp bột giấy giấy ngành giữ vị trí chiến lược quan trọng phát triển kinh tế quốc dân Tổng Công ty giấy Việt Nam đơn vị có cơng nghệ sản xuất đại ngành giấy nước ta lạc hậu so với khu vực giới tới vài chục năm Lượng nước thải sinh trình sản xuất bột giấy (dịch đen) xấp xỉ 15 -60 m3, chí lớn áp dụng cơng nghệ lạc hậu Tính cơng đoạn tẩy trắng, xeo giấy tùy theo trình độ cơng nghệ, lượng nước thải sinh sản xuất giấy thường dao động khoảng 100 - 200 m3 Ở Tổng Công ty giấy Việt Nam, dịch đen xử lý gần hồn tồn cơng nghệ đốt, thu hồi hóa chất Có khoảng 5% dịch đen đặc, với hàm lượng lớn lignin bị thất Đây thành phần gây màu nước thải cơng nghiệp bột giấy giấy, chúng khó bị xử lý kỹ thuật hóa lý sinh học thơng thường; tồn nước thải sau qua hệ thống xử lý kết hợp trình keo tụ bùn hoạt tính Mặc dù tiêu mơi trường đáp ứng TCVN 5945-2005, màu nước thải toán chưa giải vào thời điểm Tổng Công ty giấy Việt Nam Nước thải mang màu ngăn cản trình 71 quang hợp, làm giảm tầm nhìn, gây ảnh hưởng xấu tới sinh trưởng phát triển loài thủy sinh nguồn nước tiếp nhận Với thành phần phức tạp, khó xử lý lignin, kỹ thuật F-AOPs biết đến giải pháp phù hợp Mơ hình xây dưng sở lý thuyết q trình oxy hóa nâng cao dùng tác nhân Fenton để loại bỏ màu từ nước thải giấy sau xử lý kết hợp kỹ thuật keo tụ bùn hoạt tính Đối tượng đánh giá nước thải cống xả sông Hồng hệ thống xử lý sinh học Tổng công ty Giấy Việt Nam (Bãi Bằng, Phù Minh, Phú Thọ) với thành phần ô nhiễm sau: COD = 100 – 120 mg/l; BOD5 = 20 mg/l; Độ màu A465 = 0,251 (độ màu đo máy Spectro 2000 Spectrophotometer (USA), bước sóng 465 nm) Đánh giá nhằm đánh giá ảnh hưởng hàm lượng sắt (II) sunfat, hàm lượng hydro peoxyt, pH, ảnh hưởng ánh sáng xúc tác đến trình xử lý độ màu F-AOPs Qua trình đánh giá cho kết sau: Kỹ thuật oxy hóa tăng cường sử dụng phản ứng Fenton có khả xử lý màu nước thải giấy Kết quảđánh giá cơng trình cho thấy điều kiện phù hợp hàm lượng sắt (II) sunfat, hydro peoxit, thời gian pH tương ứng 0,1 g/L; 0,13 g/L; 40 phút Ánh sáng TiO2 có ảnh hưởng tích cực tới q trình xử lý; ánh sáng mặt trời cho hiệu xử lý cao so với ánh sáng đèn sợi đốt Hằng số tốc độ phản ứng điều kiện không chiếu sáng, chiếu sáng đèn sợi đốt, chiếu sáng ánh sáng mặt trời, chiếu sáng ánh sáng mặt trời + TiO2được xác định tương ứng 0,0283; 0,0504; 0,0602 0,1642 phút1 Ởđiều kiện phù hợp; hiệu xử lý màu có thểđạt 90% khơng sử dụng xúc tác, 100% có xúc tác TiO2 Phụ lục 2.3: Mơ hình oxy hóa nâng cao quang hóa - Ozon 72 Hình 1.Mơ hình oxy hóa nâng cao quang hóa – ozone Mơ hình thí nghiệm bao gồm: (1) thùng chứa nước thải vào; (2) máy bơm nước thải; (3) hệ thống phản ứng quang hóa; (4) máy phát ozone; (5) thiết bị hấp thu ozone  Thùng chứa nước thải vào (1) làm mica, hình trụ, bề dày mm, có kích thước d x H = 80 x 150 (mm);  Máy bơm nước thải (2) có lưu lượng 0,5 lit/phút  Hệ thống phản ứng quang hóa (3) nhãn hiệu Sterilight hãng VIQUA cung cấp, sản xuất Canada, model #SC1 bao gồm phận sau:  Bình phản ứng - Chất liệu: Inox 304; - Đặc tính: Chịu nhiệt – 40 0C; - Kích thước: d x L = 60 x 270 mm; - Bề dày: mm; - Thể tích: 0,6 lít; - Áp suất làm việc lớn nhất: 8,62 bar  Đèn UV: - Model: S212RL - Bước sóng: 254 nm - Kích thước: d x L = 30 x 210 mm - Công suất tiêu thụ 12W; - Thời gian hoạt động: 9.000  Ống thủy tinh thạch anh: - Model: QS – 212D; 73 - Kích thước: d x L = 34 x 244 mm - Đặc tính: Chịu nhiệt  Bộ nguồn: - Model: BA – C2; - Tần số: 50 – 60 Hz - Nguồn điện: 200 – 250 V  Máy phát Ozone (4):  Nhãn hiệu Ozomax;  Xuất xứ: Canada;  Điện thế: AC 220 V/ 50Hz  Công suất: 54 W;  Lượng ozone sinh ra: – 100 mg/h Thiết bị hấp thu ozone làm thủy tinh có bề dầy mm, bên chứa dung dịch KI dùng để hấp thu ozone dư thoát từ bình phản ứng 74 Phụ lục 2.3A: Hóa chất sử dụng Loại Thiết bị phụ trợ Tên gọi Hãng sản xuất/xuất xứ Thiết bị đo pH Metrohm 744 Cân phân tích Adventurer – Ohaus Lò nung COD Nabertherm – Đức Máy đo độ màu Hach DR 2700 – Mỹ Tủ sấy Ecocell – Đức Bình ủ tủ ấm BOD Tintometer – Đức Phụ lục 2.3B: Thiết bị phụ trợ Loại Tên gọi Hãng sản xuất/xuất xứ Dung dịch FAS 0,1 M Acid H2SO4 98 % + Ag2SO4 Dung dịch K2Cr2O7 Trung Quốc Chỉ thị Feroin Dung dịch KI 10 % Na2S2O3 Axit H2SO4 0,025 N Acid HCl 2N NaOH 1N 75 Việt Nam Phụ lục 2.4: Hằng số tốc độ phản ứng (M-1s-1) OH O3 số hợp chất hữu môi trường nước Hằng số tốc độ phản ứng, M-1s-1 Hợp chất hữu O3 OH 103 – 104 10 - 1011 10 10 9-10 10 Các hợp chất hữu chứa Nitrogen 10 – 10 108 - 10 10 Các hợp chất chứa vòng thơm – 102 108 - 10 10 Các Ketones 109 - 10 10 Các Alcohols 10-2 - 108 - 10 10 Các alkenes chứa chlorin Các Phenols 76 Phụ lục MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG NGHIÊN CỨU Hình PL3.1 Hệ thống bình phản ứng quang hóa UV/O3 77 Hình PL3.2 Hệ thống bơm mơ hình quang hóa Hình PL3.3 Mẫu nước thải sau xử lý q trình oxy hóa UV, O UV/O3 pH Hình PL3.4 Mẫu nước thải sau xử lý q trình oxy hóa UV, O3 UV/O3 pH Hình PL3.5 Mẫu nước thải sau xử lý q trình oxy hóa UV, O UV/O3 pH Hình PL3.6 Mẫu nước thải sau xử lý trình oxy hóa UV, O3 UV/O pH Hình PL3.7 Mẫu nước thải sau xử lý q trình oxy hóa UV, O3 UV/O pH 11 Hình PL3.8 Mẫu nước thải sau xử lý q trình oxy hóa UV, O3 UV/O điều kiện tối ưu Ghi chú: từ trái qua phải theo thứ tự tương ứng : Mẫu nước thải, mẫu nước thải sau xử lý trình UV, mẫu nước thải sau xử lý trình O3, mẫu nước thải sau xử lý trình UV/O3 Riêng hình PL3.5 khơng có mẫu nước thải đầu vào 78 ... Demand HTXLNT : Hệ thống xử lý nước thải QCVN : Quy chuẩn Việt Nam SS : Chất rắn lơ lửng - Suspended Solids TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TOC : Tổng carbon hữu - Total Organic Carbon UASB : Bể bùn... hóa đồng thời rút ngắn thời gian phản ứng ii Bộ Giáo Dục & Đào Tạo CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ===oOo=== KHOA MÔI TRƯỜNG& TÀI NGUYÊN **************... NHIỆM VỤ KLTN KHOA : MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HỌ VÀ TÊN SV: NGUYỄN NHẬT NAM MSSV: 07127088 KHÓA HỌC : 2007 - 2011 Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC BÃI CHƠN