Nghiên cứu xử lý TSS và độ màu trong nước rỉ rác bằng phương pháp keo tụ điện hóa (2018)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ===o0o=== KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA Sinh viên thực : Phạm Hà Phương Ngành học : Sư phạm Hóa học HÀ NỘI - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI ===o0o=== KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ TSS VÀ ĐỘ MÀU TRONG NƯỚC RỈ RÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ ĐIỆN HÓA Sinh viên thực : Phạm Hà Phương Ngành học : Sư phạm Hóa học Cán hướng dẫn GVC.ThS LÊ CAO KHẢI HÀ NỘI - 2018 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới ThS Lê Cao Khải định hướng cho em có tư khoa học đắn, tận tình bảo tạo nhiều thuận lợi cho em suốt trình xây dựng hoàn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học - trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô khoa, đặc biệt thầy cô tổ Hóa lý Cơng nghệ mơi trường giảng dạy, bảo tận tình, giúp em có học bổ ích tích lũy kiến thức quý báu để hồn thành khóa luận tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập Xin cảm ơn anh chị Phòng Cơng nghệ Hố lý Mơi trường thuộc Viện Cơng Nghệ Mơi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam số 18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình thực tập tốt nghiệp vừa qua để sẵn sàng kiến thức hồn thành khóa luận tốt nghiệp Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè bên cạnh ủng hộ, động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng năm 2018 Sinh viên Phạm Hà Phương MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan nước rỉ rác 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Thành phần, tính chất nước rỉ rác 1.1.2.1 Thành phần nước rỉ rác số BCL giới 1.1.2.2 Thành phần nước rỉ rác số bãi chôn lấp Việt Nam 1.1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến thành phần, tính chất nước rỉ rác 1.1.3 Bãi rác Nam Sơn .7 1.1.3.1 Bãi chôn lấp .7 1.1.3.2 Tính chất nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn 1.1.3.3 Thực trạng xử lý NRR Nam Sơn 1.1.4 Ảnh hưởng nước rỉ rác tới môi trường sức khỏe người 1.1.5 Các cơng trình nghiên cứu xử lý nước rỉ rác .9 1.1.5.1 Các cơng trình nghiên cứu nước 1.1.5.2 Các cơng trình nghiên cứu giới 10 1.2 Tổng quan tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 11 1.2.1 Khái niệm TSS 11 1.2.2 Ảnh hưởng TSS 11 1.2.2.1 Ảnh hưởng đến sinh vật 11 1.2.2.2 Ảnh hưởng đến môi trường .12 1.2.3 Các cơng trình nghiên cứu xử lý TSS .12 1.2.3.1 Các cơng trình nghiên cứu xử lý TSS giới 12 1.2.3.2 Các cơng trình nghiên cứu xử lý TSS Việt Nam .13 1.3 Tổng quan độ màu 13 1.3.1 Khái niệm 13 1.3.2 Ảnh hưởng độ màu 13 1.3.3 Các cơng trình nghiên cứu xử lý độ màu .14 1.3.3.1 Các cơng trình nghiên cứu xử lý độ màu giới 14 1.3.3.2 Các cơng trình nghiên cứu xử lý độ màu Việt Nam 14 1.4 Tổng quan keo tụ điện hóa 15 1.4.1 Khái niệm 15 1.4.2 Cơ chế .15 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế vận hành bể keo tụ điện hóa 17 1.4.4 Ưu, nhược điểm phương pháp keo tụ điện hóa .17 1.4.4.1 Ưu điểm 17 1.4.4.2 Nhược điểm .18 1.4.5 Các cơng trình nghiên cứu xử lý nước thải keo tụ điện hóa 18 1.4.5.1 Các cơng trình nghiên cứu nước 18 1.4.5.2 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 19 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu mục tiêu nghiên cứu 21 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu .21 2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu .21 2.2 Phương pháp nghiên cứu .21 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 21 2.2.2 Phương pháp phân tích 21 2.2.2.1 Phương pháp phân tích TSS 21 2.2.2.2 Phương pháp phân tích độ màu 22 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 22 2.2.3.1 Hệ keo tụ điện hóa 22 2.2.3.2 Phương pháp phân tích TSS 26 2.2.3.3 Phương pháp phân tích độ màu .30 2.2.4 Phương pháp phân tích, đánh giá, xử lý số liệu thực nghiệm 32 2.2.4.1 Phương pháp phân tích, đánh giá số liệu 32 2.2.4.2 Tính tốn, xử lý số liệu thực nghiệm 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 33 2.3.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý TSS độ màu trình điện hóa 33 2.3.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý hàm lượng TSS độ màu q trình điện hóa 34 2.3.3 Ảnh hưởng khoảng cách hai điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu q trình điện hóa 34 2.3.4 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu xuất xử lý TSS độ màu q trình điện hóa 34 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS độ màu 36 3.1.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS 36 3.1.2 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý độ màu .39 3.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS độ màu q trình điện hóa 40 3.3 Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu trình điện hóa 41 3.4 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu q trình điện hóa 42 3.4.1 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS q trình điện hóa 43 3.4.2 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu trình điện hóa 44 KẾT LUẬN .45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần nước rỉ rác số BCL quốc gia giới Bảng 1.2 Thành phần nước rỉ rác số quốc gia Châu Á Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác số bãi chôn lấp Việt Nam Bảng 1.4 Tính chất nước rỉ rác bãi chôn lấp Nam Sơn Bảng Ảnh hưởng thời gian hoạt động cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý TSS 49 Bảng Ảnh hưởng thời gian điện hóa cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý độ màu 49 Bảng Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS độ màu 49 Bảng Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu 50 Bảng Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS 50 Bảng Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu .50 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mặt cắt ngang bãi chôn lấp bãi rác Nam Sơn .8 Hình 1.2 Sơ đồ bể keo tụ điện hóa hoạt động theo mẻ 16 Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế bể keo tụ điện hóa 23 Hình 2.2 Hệ thống thí nghiệm bể keo tụ điện hóa 23 Hình 2.3 Điện cực sắt .24 Hình 2.4 Kẹp kết nối điện với điện cực 24 Hình 2.5 Máy khuấy từ gia nhiệt .25 Hình 2.6 Máy đo pH .25 Hình 2.7 Nguồn điện chiều (DC REGULATED POWER SUPPLY) 26 Hình 2.8 Các dây điện cực nối vào cực 28 Hình 2.9 Lấy mẫu mốc thời gian để lắng 60 phút 28 Hình 2.10 Định mức mẫu sau lắng bình định mức 25ml 29 Hình 2.11 Tiến hành lọc mẫu giấy lọc sau định mức 29 Hình 2.12 Phương trình đường chuẩn xác định độ màu 31 Hình 3.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý TSS 37 Hình 3.2 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý độ màu 39 Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý TSS độ màu 40 Hình 3.4 Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu 41 Hình 3.5 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS .43 Hình 3.6 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu 44 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT BCL Bãi chơn lấp BOD Nhu cầu oxy sinh học BOD5 Nhu cầu oxy sinh học sau ngày COD Nhu cầu oxy hóa học NRR Nước rỉ rác SS Chất rắn lơ lửng TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TDS Tổng chất rắn hòa tan TN Hàm lượng Nitơ tổng TOC Tổng Cacbon hữu TSS Tổng chất rắn lơ lửng CTR Chất thải rắn MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Vấn đề rác thải nguy nghiêm trọng người, khơng có quốc gia tránh khỏi việc buộc phải đối mặt với nguy này, nước phát triển có Việt Nam Cùng với tốc độ tăng trưởng nhanh lượng rác thải ngày lớn, phải giải vấn đề rác thải nào? Câu hỏi bước trả lời, chưa đầy đủ mặt cho ta thấy nỗ lực xử lý rác thải nước ta Rác thải Hà Nội, trung tâm phát triển kinh tế nước bước giải cho ổn định phát triển kinh tế, ổn định xã hội - mơi trường Nhưng có thực trạng phát sinh từ khu chôn lấp rác Hà Nội tình trạng nhiễm nước rỉ rác, việc xử lý nước rỉ rác bãi rác mối quan tâm lo ngại hàng đầu hoạt động lĩnh vực mơi trường, thứ chất thải chứa đựng nhiều vi khuẩn độc hại, có nguy gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt lớn Hiện có nhiều nghiên cứu phương pháp xử lý cơng trình xử lý nước rỉ rác việc ứng dụng vào thực tế hạn chế Xuất phát từ lí trên, để góp phần nhỏ vào việc bảo vệ mơi trường, đặc biệt môi trường nước bước đầu em thực đề tài: “Nghiên cứu xử lý TSS độ màu nước rỉ rác phương pháp keo tụ điện hóa” Nội dung nghiên cứu - Thu thập tài liệu, số liệu thành phần nước rỉ rác, tìm hiểu cơng trình xử lý NRR Việt Nam giới - Nghiên cứu, tìm hiểu phương pháp keo tụ điện hóa xử lý nước thải - Nghiên cứu ảnh hưởng giá trị cường độ dòng điện (I) , độ pH, thời gian vận hành, vật liệu điện cực, khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý hàm lượng TSS nồng độ màu nước rỉ rác bãi rác Nam Sơn - Phân tích đánh giá số liệu thu thập trình nghiên cứu Lựa chọn giá trị tốt áp dụng cho phương pháp thực tế CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS độ màu Để nghiên cứu ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian đến q trình keo tụ điện hóa xử lý nước rỉ rác Thí nghiệm tiến hành với điện cực sắt Cường độ dòng điện dao động từ - 4A Thời gian lấy mẫu 0, 10, 20, 30, 40, 60, 80 phút pH = (pH nước rác đầu vào) Phân tích số TSS độ màu để đánh giá hiệu xử lý nước rỉ rác trình Ta thấy màu sắc nước rỉ rác thay đổi từ màu tối sẫm đến xanh sau điện hóa Tổng lượng kết tủa tăng nhanh theo thời gian biến thành màu vàng nâu Màu xanh vàng nâu kết sinh Fe2+ Fe3+ q trình điện hóa Ion Fe2+ tạo nhiều trình điện phân điện cực sắt Nó có độ tan tương đối cao điều kiện axit trung tính bị oxi hóa để tạo thành Fe3+ Kết q trình khảo sát phân tích loại bỏ TSS độ màu nước rỉ rác thu q trình thí nghiệm trình bày sau: 3.1.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý TSS Kết phân tích TSS thời điểm trước sau q trình keo tụ điện hóa giá trị TSS đầu vào nước rỉ rác thí nghiệm có khác biệt vào thời điểm khác thành phần nước rò rỉ phức tạp có đa dạng hóa theo thời gian Hàm lượng TSS mẫu phân tích giảm dần theo thời gian điện hóa Kết hiệu suất xử lý đánh giá dựa hiệu suất loại bỏ TSS trình bày qua hình 3.1: 36 45 40 Hiệu suất (%) 35 I=1 30 I=1,5 25 I=2 20 I=2,5 15 I=3 10 I=3,5 I=4 0 20 40 60 80 100 Thời gian (phút) Hình 3.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý TSS Thứ nhất, cường độ dòng điện đóng vai trò quan trọng trình điện phân Hình 3.1 cho thấy, hiệu suất xử lý TSS tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện hay hiệu suất xử lý TSS tăng cường độ dòng điện tăng Hiệu suất loại bỏ TSS cường độ dòng điện 1- 4A tăng từ 5,42% đến 39,44% thời gian xử lý 40 phút, hiệu suất không thay đổi rõ rệt mức cường độ dòng điện cao Con số cho thấy tỷ lệ loại bỏ TSS cường độ 3A hay 3,5A 4A không khác biệt đáng kể, hiệu suất xử lý 38,97%, 40,00% 41,11% tương ứng thời gian điện phân 80 phút Do đó, cường độ dòng điện 3A chọn cường độ tối ưu thiết lập cho thí nghiệm để tiết kiệm lượng Theo định luật Faraday: m = AIt/nF, cường độ dòng điện lớn chất bị điện phân điện cực nhiều dẫn đến gia tăng tốc độ keo tụ điện hóa Cụ thể, lượng ion sắt giải phóng cực dương (anot) tăng lên trình điện phân, ion vào nước thải kết hợp với nhóm hidroxyl kết lượng lớn hydroxit sắt tạo thành Lượng hydroxit sắt đóng vai trò 37 chất kết dính góp phần xử lý chất ô nhiễm nước rỉ rác Thêm vào đó, mật độ bọt khí (H2) sinh cực âm (catot) ngày tăng kích thước giảm xuống với gia tăng cường độ dòng điện mang lại tốc độ nhanh việc loại bỏ chất gây nhiễm bay lên khí H2 Ngồi ra, q trình điện ly tạo gốc tự oxy hóa mạnh OH − , H2O2 Những gốc tự có xu hướng oxy hóa hợp chất hữu tạo CO2 H2O, làm giảm TSS Khi cường độ dòng điện gia tăng, lượng lớn gốc tạo dẫn đến khả xử lý TSS trình dòng điện tăng nhanh Thứ hai, thời gian điện phân nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng Ta thấy qua hình 3.1, giá trị cường độ dòng điện từ đến 4A, tỷ lệ loại bỏ TSS tăng đột biến giai đoạn đầu khoảng 10 đến 60 phút thời gian điện phân, ví dụ I = khoảng thời gian từ 10 đến 60 phút hiệu suất xử lý tăng nhanh từ 9,83% đến 38,61% Tuy nhiên, có điểm đáng ý hiệu suất xử lý TSS có khuynh hướng ổn định sau 60 phút điện phân, chứng cụ thể với cường độ I = 3, khoảng thời gian 60 phút, 80 phút hiệu suất xử lý 38,61%, 38,97% hay với cường độ I = 1,5 khoảng thời gian 60, 80 phút hiệu suất xử lý 13,88%, 14,83%, thấy từ khoảng 60 phút trở hiệu suất khơng có thay đổi đáng kể Do đó, thời gian điện hóa 60 phút chọn thiết lập cho thí nghiệm để tiết kiệm thời gian lượng mà thời gian kéo dài lâu tiêu tốn lượng điện Rõ ràng, khoảng thời gian đầu nồng độ ion sắt, hydroxit chúng tốc độ hình thành bong bóng H2 tăng mạnh Q trình chất gây nhiễm nước rỉ rác loại bỏ ảnh hưởng kết tụ hydroxit sắt, H2 kéo theo tụ lên tăng nhanh Trong khoảng thơi gian tiếp theo, hydroxit sắt tạo bám bề mặt điện cực Các hydroxit ngăn cản giải phóng ion sắt cực anot Vì hiệu suất xử lý TSS tăng tăng chậm Vậy ta lựa chọn thời gian điện hóa cường độ dòng điện 60 phút 3A tương ứng 38 3.1.2 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện hóa đến hiệu suất xử lý độ màu Ta thấy độ màu mẫu phân tích giảm dần theo thời gian điện hóa Kết hiệu suất xử lý đánh giá dựa hiệu suất loại bỏ độ màu trình bày qua hình đây: 90 80 Hiệu suất (%) 70 I=1 60 I=1,5 50 I=2 40 I=2,5 30 I=3 20 I=3,5 I=4 10 0 20 40 60 80 100 Thời gian (phút) Hình 3.2 Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân đến hiệu suất xử lý độ màu Nhìn hình 3.2 thấy phương pháp keo tụ điện hóa hoạt động tốt việc loại bỏ độ màu Hiệu suất xử lý tăng đáng kể cường độ dòng điện tăng dần Khi cường độ dòng điện từ đến 4A, tỷ lệ loại bỏ độ màu tăng từ 3,83% lên 33,87% 10 phút từ 47,83% lên 81,85% vào 80 phút cuối thời gian điện hóa Tuy nhiên, cường độ dòng điện ≥ 3A, suất xử lý độ màu không thay đổi đáng kể, ví dụ ta thấy khoảng thời gian 60 phút hiệu xuất xử lý độ màu cao tăng nhanh từ I = đến I = Từ I = đến I = hiệu suất xấp xỉ khơng có thay đổi lớn Do đó, cường độ I = 3A chọn 39 Cũng tương tự TSS hiệu suất xử lý đạt hiệu cao tăng đột biến giai đoạn đầu, có khuynh hướng ổn định từ khoảng thời gian 60 phút trở Kết luận, chọn thời gian điện hóa cường độ dòng điện 60 phút 3A tương ứng 3.2 Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS độ màu trình điện hóa Một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến việc điện hoá trình chắn pH Để kiểm tra hiệu nó, pH ban đầu điều chỉnh đến 5, 6, 7, Kết trình phân tích xử lý TSS độ màu khảo sát thời gian vận hành liên tục thời gian cường độ dòng điện 60 phút 3A 80 Hiệu suất (%) 70 60 50 40 TSS 30 Độ màu 20 10 pH Hình 3.3 Ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý TSS độ màu Rõ ràng q trình điện hóa hoạt động hiệu ổn định khoảng pH từ đến trình loại bỏ TSS độ màu, lớn 20% 50% tương ứng Hiệu suất loại bỏ TSS độ màu tối đa quan sát pH 8, hiệu suất xử lý TSS độ màu 38,61% 72,19% 40 Các loại hydroxit khác hình thành trình keo tụ điện hóa bị ảnh hưởng pH Lượng bề mặt hạt thay đổi thay đổi độ pH, điều chắn ảnh hưởng đến khả loại bỏ chất gây ô nhiễm Với độ pH nhỏ 7, lượng Fe2+ sản xuất khó tạo thành hydroxit dẫn đến giảm chất kết dính nước rỉ rác Do đó, hiệu suất loại bỏ có xu hướng giảm Mặt khác, độ pH cao 8, phần Fe2+ tạo nhanh chóng để lưu giữ bề mặt điện cực, gây trở ngại cho trình hình thành Fe2+ làm giảm hiệu suất xử lý Vì vậy, pH = (pH ban đầu nước rỉ rác) lựa chọn cho nghiên cứu 3.3 Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu q trình điện hóa Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất loại bỏ TSS, độ màu trình keo tụ điện hóa khảo sát loạt thí nghiệm với giá trị khoảng cách khác nhau: 1, 3, 7cm điều kiện khác pH ban đầu = 8, thời gian điện hóa 60 phút, cường độ dòng điện I = Hiệu suất (%) 3A Kết thu thể hình 3.4: 80 70 60 50 40 30 20 10 TSS Độ màu Khoảng cách (cm) Hình 3.4 Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu Từ hình 3.4 cho thấy: khoảng cách điện cực gần hiệu xử lý TSS độ màu tăng dần Hiệu suất xử lý TSS độ màu cao 41 khoảng cách điện cực 1cm tương ứng 39,70% 72,20% Ở khoảng cách điện cực 7cm hiệu suất xử lý TSS độ màu thấp 8,14 % 28,40% Nguyên nhân do: Khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng dung dịch nước rỉ rác dẫn điện kém, điện tăng dần theo khoảng cách điện cực dẫn đến tiêu hao lượng Sự thủy phân ion Fe2+ cực dương kết hợp với ion OH − cực âm để tạo thành phân tử keo tụ xảy theo phản ứng nối tiếp nên khoảng cách điện cực có vai trò quan trọng Mặt khác khoảng cách điện cực xa khả kết hợp hai ion khó, dẫn đến hiệu suất xử lý TSS độ màu thấp Kết phù hợp với khoảng cách hệ chạy điện cực Mỗi điện cực cách 1cm Vì vậy, chọn điều kiện cho trường hợp khoảng cách cm 3.4 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu trình điện hóa Để khảo sát ảnh hưởng loại vật liệu điện cực khác nhau, thí nghiệm thực hai loại vật liệu nhôm sắt với điều kiện thí nghiệm pH ban đầu 8, cường độ dòng điện 3A, nhiệt độ phòng, khoảng cách điện cực 1cm, thời gian điện hóa 60 phút 42 3.4.1 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS q trình điện hóa 45 40 Hiệu suất (%) 35 30 25 20 Fe 15 Al 10 10 20 30 40 60 80 Thời gian (phút) Hình 3.5 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS Từ hình 3.5 ta thấy xử lý TSS phương pháp keo tụ điện hóa sử dụng điện cực sắt đạt hiệu suất cao nhiều điện cực nhôm Cụ thể, sau thời gian 80 phút điện phân hiệu suất xử lý TSS điện cực sắt điện cực nhơm 38,97%; 29,58% Ngun nhân lượng ion kim loại sinh cực dương kết hợp với gốc hidroxyl tạo Fe(OH)2 dễ dàng Al(OH)3 điều kiện Do điện cực sắt cho lượng chất kết dính bơng keo lớn so với điện cực nhôm Kết chất ô nhiễm chứa TSS dung dịch loại bỏ tốt với điện cực sắt Do đó, người ta thường sử dụng vật liệu điện cực sắt để tiến hành thí nghiệm 43 3.4.2 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu q trình Hiệu suất (%) điện hóa 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Fe Al 10 20 30 40 60 80 Thời gian (phút) Hình 3.6 Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu Từ hình 3.6 ta thấy hiệu suất xử lý độ màu với điện cực sắt tốt sử dụng điện cực nhôm trình điện hóa Sau 60 phút điện phân hiệu suất xử lý độ màu với điện cực sắt 71,59% so với 58,98% với điện cực nhôm điều kiện Tương tự xử lý TSS điện cực sắt cho lượng hydroxit kim loại nhiều điện cực nhơm, mà hydroxit kim loại chất kết dính đóng vai trò quan trọng việc xử lý chất ô nhiễm nước rỉ rác Do đó, thực tế người ta thường sử dụng vật liệu điện cực sắt để tiến hành thí nghiệm 44 KẾT LUẬN Sau trình làm thực nghiệm nghiên cứu xử lý TSS độ màu nước rỉ rác phương pháp keo tụ điện hóa thu kết sau: Đối với trình keo tụ điện hóa, đề tài xác định ảnh hưởng cường độ dòng điện, thời gian điện phân, độ pH, khoảng cách điện cực vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu: - Ảnh hưởng cường độ dòng điện thời gian điện phân: Khi tăng cường độ dòng điện thời gian điện phân hiệu suất xử lý TSS độ màu tăng Tuy nhiên, để tiết kiệm điện năng, cường độ dòng điện lựa chọn 3A thời gian điện phân 60 phút hiệu suất xử lý TSS độ màu là: 38,61%; 71,59% - Ảnh hưởng pH: Trong khoảng pH từ đến 8, hiệu suất xử lý TSS độ màu đạt giá trị cao Để phù hợp với pH ban đầu nước rỉ rác, chọn giá trị pH - Ảnh hưởng khoảng cách điện cực: Khi tăng khoảng cách điện cực từ 1cm lên 7cm hiệu suất xử lý TSS, độ màu giảm Hiệu suất xử lý TSS độ màu cao khoảng cách điện cực 1cm tương ứng 39,70% 72,20% Ở khoảng cách điện cực 7cm hiệu suất xử lý TSS độ màu thấp 8,14% 28,40% Chọn khoảng cách điện cực 1cm - Ảnh hưởng vật liệu điện cực: Hiệu suất xử lý TSS độ màu với điện cực Fe cao nhiều điện cực Al, ta chọn điện cực sắt 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN TIẾNG VIỆT [1] Hồ Công Danh Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp Phước Hiệp phương pháp keo tụ Đại học kỹ thuật công nghệ TP.HCM [2] Đào Sỹ Đức, Vũ Thị Mai, Đoàn Thị Phương Lan Xử lý màu nước thải giấy phản ứng Fenton Tạp chí phát triển khoa học cơng nghệ [3] Võ Anh Khuê (2014) “Nghiên cứu phương pháp keo tụ điện hóa kết hợp với vi điện hóa để xử lý ion kim loại nặng florua nước thải” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Đại học Đà Nẵng, số (80), 15 – 19 [4] Nguyễn Minh Kỳ, Trần Thị Tuyết Nhi Nguyễn Hoàng Lâm, 2017 Nghiên cứu xử lý nước thải dân cư công nghệ màng lọc sinh học MBR (Membrane bioreactor) Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ tập 52, phần A trang 7279 [5] Nguyễn Thị Tuyết Nam Nghiên khả xử lý độ màu nước thải dệt nhuộm TiO2 Trường đại học Sài Gòn [6] Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), “Quản lý chất thải rắn”, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội [7] Trẩn Hiếu Nhuệ (2001) Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật [8] Hoàng Minh Phương 2016, Nghiên cứu xử lý tiêu độ màu, TSS nước thải dệt nhuộm mơ hình phòng thí nghiệm Khoa Mơi trường, Đại học Tài nguyên môi trường [9] Văn Hữu Tập, Trịnh Văn Tuyên “Áp dụng trình ozon hóa làm giảm hàm lượng chất hữu khó phân hủy xử lý nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn” Tạp chí phân tích Hóa, Lý, Sinh học (2012), 65 – 69; [10] Văn Hữu Tập (2015), Nghiên cứu xử lý nước rỉ rác chôn lấp phương pháp Ozon hóa, Luận án Tiến sĩ Cơng nghệ Môi trường, Viện Hàn Lâm Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, Hà Nội 46 [11] Nguyễn Thu Thảo, báo cáo thu hoạch “Tham quan nhận thức khu liên hợp xử lý rác thải Nam Sơn”, Trường đại học tài nguyên môi trường Hà Nội [12] Trần Mạnh Trí (2007) Áp dụng q trình oxi hóa nâng cao (AOPs) để xử lý nước rỉ rác qua xử lý sinh học nhà máy xử lý Gò Cát, thực hệ pilot 15-20 m3/ngày, Báo cáo khoa học, Trung tâm cơng nghệ Hóa học Môi trường [13] Lê Thị Việt Trinh Khả xử lý COD TSS nước thải sinh hoạt hệ thống Đất ngập nước kiên tạo trồng cỏ Vetiver Đại học Cần Thơ [14] Đinh Tuấn (2011) “Nghiên cứu xử lý nước thải dệt nhuộm phương pháp keo tụ - tuyển điện hóa với anot hòa tan nhôm, sắt” Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng [15] Trương Quý Tùng, Lê Văn Tuấn, Nguyễn Thị Khánh Tuyền, Phạm Khác Liệu (2009), “Xử lý nước rỉ rác tác nhân UV-fenton thiết bị gián đoạn”, Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 53, tr 165–175 [16] Nguyễn Thùy Vân, Vũ Thị Xuân, Nguyễn Thị Hải Yến Báo cáo thực tế tham quan nhận thức “Công nghệ xử lý nước rỉ rác bãi rác Nam Sơn – Sóc Sơn – Hà Nội”, Trường đại học dân lập Phương Đơng [17] Lê Hồng Việt (2002), Giáo trình phương pháp xử lý nước thải, Đại học Cần Thơ [18] Tô Thị Hải Yến, Trịnh Văn Tuyên (2010) Thúc đẩy nhanh trình phân hủy vệ sinh rác nước rỉ rác thay đổi chế độ vận hành mơi trường hóa học bãi chơn lấp, Kỷ yếu Hội nghị mơi trường tồn quốc (lần thứ III), Hà Nội, 245-251 PHẦN TIẾNG ANH [19] Abu Amr S.S., Aziz H.A., Bashir M.J.K (2013), “Pretreatment of stabilized leachate using ozone/persulfate oxidation process”, Chemical Engineering Journal, Vol 221, pp 492-499 [20] Butler E., Hung Y.T., Yeh R.Y.L and Ahmad M.S.A (2011) Electrocoagulation in Wastewater Treatment Water, 3, 495-525 47 [21] Fajardo A.S., Rodrigues R.F., Martins R.C., Castro L.M., Quinta-Ferreira R M (2015) Phenolic wastewaters treatment by electrocoagulation process using Zn anode Chemical Engineering Journal, 275, 331–341 [22] Holt, Peter K.; Barton, Geoffrey W.; Mitchell, Cynthia A, 2004 “The future for electrocoagulation as a localised water treatment technology” J of Chemoshpere 59 (3): 355-67 [23] Jerry J.W., Chih C.W., Hong-Wen M., Chia-Chi C (2004), “Treatment of landfill leachate by ozone-based advanced oxidation processes”, Chemosphere, Vol 54, pp 997-1003 [24] Shruthi M., Mahesh S and Sahana M (2013) Removal of Arsenic from Groundwater using Electrochemical Coagulation Process International Journal of Current Engineering and Technology, 9, 624-626 [25] Top S., Sekman E., Hosver S and Bilgili M S (2011), Characterization and electrocaogulative treatment of nanofiltration concentrate of a full-scale landfill leachate treatment plant, 268(1-3), pp 253 - 258 [26] Un U T., Koparal A.S., Ogutveren U.B (2013) Fluoride removal from water and wastewater with a bach cylindrical electrode using electrocoagulation Chemical Engineering Journal, 223, 110–115 [27] Zi Jun Yong, Mohammed J.K Bashir, Choon Aun Ng, Sumathi Sethupathi, Jun – Wei Lim A sequential treatment of intermediate tropical landfill leachate using a sequencing batch reactor (SBR) and coagulation 48 PHỤ LỤC Bảng Ảnh hưởng thời gian hoạt động cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý TSS Thời gian Đơn vị I=1A I=1,5 I=2 I=2,5 I=3 I=3,5 10 % 0,18 3,59 6,85 8,34 9,83 10,78 15,05 20 % 2,32 5,74 12,69 13,14 15,95 18,32 19,45 30 % 4,47 7,54 15,54 15,78 23,98 22,51 26,63 40 % 5,42 11,12 17,69 17,58 30,46 35,45 39,44 60 % 6,85 13,88 20,79 26,57 38,61 39,04 40,16 80 % 7,80 14,83 23,53 27,89 38,97 40,00 41,11 hoạt động I=4 Bảng Ảnh hưởng thời gian điện hóa cường độ dòng điện đến hiệu suất xử lý độ màu Thời gian hoạt động Đơn vị I=1A I=1.5 I=2 I=2.5 I=3 I=3,5 I=4 10 % 3,83 9,51 15,27 20,71 27,97 25,89 33,87 20 % 8,31 24,27 25,89 40,95 46,76 38,88 44,39 30 % 21,95 35,07 38,51 49,27 54,56 53,14 58,25 40 % 31,29 40,43 42,76 53,88 59,09 62,51 64,93 60 % 42,25 49,98 56,59 59,06 71,59 64,89 74,27 80 % 47,83 51,46 60,98 68,07 74,61 80,21 81,85 Bảng Ảnh hưởng pH ban đầu đến hiệu suất xử lý TSS độ màu pH TSS 13,44 15,75 28,29 38,61 13,40 Độ màu 24,11 25,33 59,25 72,19 58,52 49 Bảng Ảnh hưởng khoảng cách điện cực đến hiệu suất xử lý TSS độ màu Khoảng cách (cm) TSS 39,70 27,21 21,10 8,14 Độ màu 72,20 64,60 44,40 28,40 Bảng Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý TSS Thời gian 10 20 30 40 60 80 Fe 9,83 15,95 23,98 30,46 38,61 38,97 Al 6,71 9,12 14,28 23,44 27,10 29,58 (phút) Bảng Ảnh hưởng vật liệu điện cực đến hiệu suất xử lý độ màu Thời gian 10 20 30 40 60 80 Fe 27,97 46,76 54,56 59,09 71,59 77,80 Al 19,91 32,92 41,24 45,85 58,98 66,65 (phút) 50 ... xử lý trình keo tụ điện hóa 2.1.2 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu xử lý TSS độ màu nước rỉ rác BCL Nam Sơn quy mơ phòng thí nghiệm 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu... bể keo tụ điện hóa tiêu tốn lượng điện lớn 1.4.5 Các cơng trình nghiên cứu xử lý nước thải keo tụ điện hóa 1.4.5.1 Các cơng trình nghiên cứu nước Các cơng trình nghiên cứu phương pháp điện hóa. .. Keo tụ - Tạo phức - Fenton, nước rỉ rác tiếp tục xử lý Perozon xử lý 97% chất hữu nước rỉ rác 1.1.5.2 Các cơng trình nghiên cứu giới Shruthi cộng [24] nghiên cứu xử lý Asen nước ngầm phương pháp