Bài tiểu luạn môn màng c78

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - BÀI TIỂU LUẬN MÔN:KỸ THUẬT MÀNG CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ MÀNG VÀ ỨNG DỤNG (MÀNG VÀ MODUL MÀNG) Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Đặng Xuân Hiển Người thực hiện: Nguyễn Mạnh Việt Ngành: Kỹ thuật môi trường Hà Nội, tháng 01 năm 2018 BÀI TIỂU LUẬN MÔN MỤC LỤC HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MÔN MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 8.1 Sơ đồ nhà máy xử lý nước thải thông thường H đồng hóa; C / F đơng tụ / kết tụ; PS lắng sơ cấp; Sấy bùn BD; xử lý thứ cấp ST; SS: lắng thứ cấp Hình 8.2 Các màng sử dụng thí nghiệm ED: màng mới, b dùng màng m màng sau 15 ngày Hình 9.1 Biểu đồ cân hóa học muối photphat canxi Hình 9.2 Biểu đồ cân hóa học ion phốt phát sắt HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MÔN CHƯƠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA XƯỞNG THUỘC DA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỆN PHÂN Kátia Fernanda Streit, Marco A S Rodrigues and Jane Zoppas Ferreira Tóm tắt :Q trình cơng nghiệp chế biến da thải khối lượng lớn nước tạo chất thải bị ô nhiễm cao,gây suy thối mơi trường.Các biện pháp xử lý thơng thường chất thải lúc có hiệu tn thủ quy định mơi trường để có nước với đặc điểm cần thiết để tái sử dụng trình sản xuất Vì việc tìm kiếm cơng nghệ để xử lý nước thải thuộc da điều cần thiết thách thức lớn cho ngành công nghiệp Chương trình bày việc áp dụng điện phân (ED) kỹ thuật thay góp phần tái sử dụng nước trình sản xuất thuộc da, giúp giảm thiểu tác động liên quan đến việc tiêu thụ nước tạo nước thải ngành công nghiệp da 8.1 Giới thiệu Công nghiệp chế biến da bao gồm bốn giai đoạn [9]: (a) nhà thuộc da, làm loại bỏ chất mà khơng cần cho da thuộc; (b) thuộc da, giai đoạn mà lớp da xử lý sơ trước biến đổi thành da thuộc; (c)giữ lại, bổ sung cho da thuộc mang lại số đặc tính vật lý lý cho da, màu đồng nhất, độ bền kéo độ mềm, (d) hoàn thiện, xác định sản phẩm cuối bề mặt Mỗi giai đoạn bao gồm số bước bao gồm trình hóa học học cần sử dụng lượng lớn nước hóa chất Nước sử dụng, với hóa chất khơng phản ứng hồn tồn tồn q trình, tạo nước thải bị ô nhiễm cao ảnh hưởng xuống cấp môi trường [27] Những chất thải chứa nhiều chất hữu cơ, muối, tannin, crom nitơ, số chất khác Việc xử lý phương pháp thông thường với chất thải lúc có hiệu việc tuân thủ quy định mơi trường để có nước với đặc tính cần thiết để tái sử dụng trình sản xuất Bên cạnh pháp luật, ngày trở nên nghiêm ngặt bảo vệ môi trường, chi phí thiếu hụt nguồn nước thơ mối quan tâm phần lớn nhà sản xuất da thuộc da thú tác động mơi trường gây chủ yếu lượng nước sử dụng tạo nước thải ngành da Các trình tách màng, chẳng hạn thẩm phân điện, lên giải pháp thay cho việc xử lý nước thải thông thường nhà máy HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MÔN thuộc da có lợi cho phép tái sử dụng nước hóa chất có nước thải, giảm nhu cầu nước thô lượng chất thải công nghiệp tạo 8.2 Nước thải tạo nhà máy thuộc da Quy trình thị trường da giới khoảng 300 triệu da / năm [1].Lượng nước tiêu thụ, lượng nước thải tạo trình chế biến da bò ướp muối khoảng 1m3 / lần rửa[20] Điều có nghĩa năm khoảng 300 triệu m3 nước sử dụng lượng nước thải tương đương tạo khắp nơi sản xuất da Xem xét mức tiêu thụ bình quân đầu người hàng năm 150 L.ngày-1 Brazil [6], lượng nước tiêu thụ nhà máy thuộc da tương đương với lượng nước sử dụng hàng năm dân số 5,5 triệu người, đại diện cho tác động môi trường ngành cơng nghiệp da 8.3 Đặc tính nước thải thuộc da Một báo tài liệu [3, 8, 11, 12, 22], IUE 6) hàm lượng vô nước thải thuộc da chủ yếu muối, magiê, crom, clorua, amoni, sulfat sulfua Mặt khác, phần hữu chư yếu bao gồm tannin protein, thường biểu nhu cầu oxy hóa học (COD) nhu cầu oxy sinh học (BOD), chí tổng lượng cacbon hữu (TOC) Thành phần nước thải thuộc da sau đây: • Protein có nguồn gốc từ collagen, lơng protein liên kết, bên cạnh protein sử dụng việc hoàn thiện dựa casein albumin; •Chất béo da dầu sử dụng q trình bơi trơn; •Chất hoạt động bề mặt khơng ion, cation anion; •Tannin thực vật tổng hợp; •Thuốc trừ nấm thuốc diệt khuẩn dựa phenol, phenol halogen hóa dẫn xuất triazole; •Nhựa acrylic, polyurethane, urê melamine; •Thuốc nhuộm axit, bazơ phức hợp kim loại; •Amin enzim; •Clorua, sunfat, phosphat, cacbonat, cacbonat cacbonat, hỗn hợp, axetat, oxalat, citrat, lactat, sulfit metabisulfit; •Chromium, natri, canxi, magiê, nhôm, titan zirconi; HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MƠN •Dung mơi hữu cơ, chẳng hạn hydrocacbon béo,glycol, isopropanol, ethanol, axetat butyl axetat, methyl ethyl ketone hợp chất khác Điều quan trọng cần đề cập sau trình xử lý thơng thường, số thành phần giảm xuống mức tối thiểu Tuy nhiên, xem xét nhiều chất tan, tanin, nitơ số muối, tồn nước thải sau xử lý, gây tổn hại đến tuyến đường thủy mà chúng thải gây khó khăn việc tái sử dụng nước trình sản xuất Bảng 8.1 trình bày đặc điểm nước thải cơng nghiệp quy trình thuộc da chất thải cuối Có thể thấy, bước đóng góp lớn cho tải vơ hữu đến dòng thải nhà máy xử lý nước thải trình chế biến da thuộc da thú [3, 8, 11, 12, 22] Bảng 8.1 Các đặc tính nước thải thuộc da Tham số Beamhouse Tanni Duy trì (kg/t) n (kg/t) (kg/t) COD clorua Sulfate Tổng nitơ N-NH4+ 125 125 12 3.5 30 0.5 0.2 20 0.8 Tổng (kg/t) 160 167 13.5 4.5 Nước thải cuối (mg / L) 5330 5570 270 450 150 Nước thải xử lý quy trình thơng thường 20 ngành cơng nghiệp thuộc da Brazil thu thập phân tích phòng thí nghiệm cơng nhận ISO 17025 chuyên phân tích nước thải thuộc da Các thơng số phân tích nhu cầu oxy hoá học (COD), độ dẫn, tổng nitơ amoni nitơ Xử lý nước thải thông thường không hiệu việc xử lý số thông số, đặc biệt nitơ, trường hợp này, ngành công nghiệp thuộc da phải đối mặt với khó khăn để đạt giới hạn yêu cầu thiết lập quy định nước thải Brazil công bố năm 2005 [5] Các tham số độ dẫn COD phân tích để xác định thành phần vô hữu nước thải xử lý Phạm vi giá trị thu được trình bày Bảng 8.2 Bảng 8.2 Tính chất nước sau xử lý thông thường Braxin Thông số Nồng độ DQO 100–400 mgO2.L1 Tổng nitơ N-NH4+ HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT 20–300 mg.L-1 20–250 mg.L-1 BÀI TIỂU LUẬN MÔN Độ dẫn 1–12 mS.cm-1 8.4 Xử lý Nước thải Tẩy rửa thông thường Phương pháp xử lý thông thường nước thải thuộc da bao gồm hai bước: Xử lý sơ cấp, gọi xử lý đơng tụ hóa lý, xử lý thứ cấp, gọi xử lý sinh học [17] Hình 8.1 trình bày sơ đồ xử lý hầu hết ngành cơng nghiệp thuộc da Trong q trình xử lý sơ cấp, chất gắn kết thêm vào nước thải Muối nhôm Al 2(SO4)3 AlCl3 thường sử dụng Trong dung dịch, ion nhôm thủy phân tạo số loại ion tương tác với chất gây ô nhiễm nước thải, thúc đẩy kết hợp hạt keo lắng đọng chúng [7, 25] Phần bùn cát, bùn cặn đầu tiên, sau tách từ nước thải thải vào bãi chôn lấp công nghiệp Điều gây xuống cấp đất nước ngầm Bước thứ hai, xử lý sinh học, thúc đẩy q trình oxy hóa chất nhiễm hữu Tuy nhiên, khả số vi sinh vật để làm suy giảm số chất gây nhiễm có hạn, có nghĩa hợp chất khơng loại bỏ hồn tồn quy trình sinh học thơng thường Ví dụ, tannin sử dụng chủ yếu trình chế biến da có cấu trúc phức tạp khơng dễ bị phân hủy vi sinh vật [16, 28] Ngoài ra, biến đổi pH đặc tính nước thải, kiểu, cấu trúc nồng độ chất gây ô nhiễm, ức chế trao đổi chất vi sinh vật [4] Những hạn chế khác việc xử lý sinh học bao gồm thời gian dài cần cho trình hiệu hạn chế để loại bỏ màu [18] Ngoài ra, diện phổ rộng chất tiêu diệt vi sinh vật, sử dụng ngành công nghiệp da để ngăn chặn nấm cơng, cản trở hiệu suất vi sinh vật [15] Do hạn chế việc xử lý nước thải thông thường ngành thuộc da, trình khác theo đuổi năm gần [2, 10, 11, 19, 24] Trong số này, trình tách màng điện phân lên thay Kỹ thuật tạo loại ion pha loãng tập trung , có ưu điểm là, ngồi việc cho phép tái sử dụng nước, cho phép tái sử dụng hóa chất có nước thải HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MƠN Hình 8.1 Sơ đồ nhà máy xử lý nước thải thơng thường H: đồng hóa; C / F:đơng tụ / kết tụ; PS: lắng sơ cấp; BD: Sấy bùn; xử lý thứ cấp ST; SS: lắng thứ cấp 8.5 Công nghệ sử dụng màng ion để xử lý nước thải Vào năm 1970, kỹ thuật điện phân tìm ứng dụng ngành da Mellon đồng nghiệp nghiên cứu q trình [14] sử dụng để tách chất điện phân muối da ngâm Được hỗ trợ thẩm tách điện, họ đo axit hàm lượng muối da Sau đó, điện phân đưa vào ngành công nghiệp thuộc da để phục hồi nước hóa chất để tái sử dụng q trình sản xuất Trong năm gần đây, nhu cầu tăng cao hậu với môi trường ngày gia tăng lo ngại kinh tế Raghava Rao đồng nghiệp [21] sử dụng phương pháp điện phân để thu hồi muối crom muối trung hòa khác sót lại bồn thuộc da Trong nghiên cứu họ, tỷ lệ thu hồi quan sát thấy khoảng 90% chloride 50% sulfat, hàm lượng crom không thay đổi Điều cho thấy phương pháp tách màng phân ly mở khả cho việc tái sử dụng nước, muối trung hòa chrome mà khơng có vấn đề việc kiểm sốt q trình xử lý chất thải Giới hạn kỹ thuật tách điện phân ô nhiễm, làm giảm hiệu trình theo thời gian Sự tắc nghẽn tích tụ lớp chất bẩn bề mặt màng, gây dạng dính bề mặt màng tế bào, làm giảm khả ion khuếch tán qua màng [13] HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT BÀI TIỂU LUẬN MƠN Tắc nghẽn tránh cách kiểm soát pH, giải pháp xử lý trước thải bổ sung chất diệt khuẩn Tuy nhiên, tác động làm tắc nghẽn tối thiểu, điều quan trọng phải xác định quy trình làm định kỳ để kéo dài tuổi thọ màng đảm bảo hiệu trình Các nghiên cứu Braxin tiến hành kiểm tra việc áp dụng phương pháp sử dụng màng ion để xử lý nước thải thuộc da cách sử dụng kỹ thuật PEO (electroelectrooxidation) tiền xử lý Hiệu hệ thống PEO/ED tích hợp đánh giá cách so sánh thông số nước thải trước sau xử lý Các kỹ thuật kết hợp loại bỏ 98% natri natri, magiê, clorua, sunfat amoni Ngoài ra, hiệu suất việc xử lý PEO/ED theo dõi giai đoạn thuộc lại da màu xanh ướt Các xét nghiệm so sánh thực cách giữ lại lớp vỏ da bị cạo, da màu xanh ướt với độ dày 1,2-1,4 mm mũ giày Sử dụng công thức, bên xử lý nước cấp thông thường mặt với nước thải sau xử lý PEO/ED Nước thu từ trình xử lý cho thấy đặc tính tương tự nước cấp dùng nhà máy thuộc da việc tái sử dụng q trình sản xuất da thuộc giống sản phẩm sản xuất với nước cấp, thể tính hiệu phương pháp lọc màng ion xử lý nước thải thuộc da Bảng 8.3 trình bày nước cấp đặc tính nước thải sau PEO xử lý màng ion (ED) Trong nghiên cứu khác thực Braxin Bồ Đào Nha [26, 27], việc áp dụng phương pháp dùng màng ion để xử lý nước thải từ trình thuộc da sử dụng kỹ thuật lọc nano (NF) tiền xử lý đánh giá Công việc thực với giải pháp mơ hình mơ nước thải sau xử lý thông thường Một quy trình làm màng NaOH Na2CO3 nghiên cứu thí nghiệm cho thấy trình làm 15 ngày lần đủ để đảm bảo hiệu suất màng Bảng 8.4 trình bày nội dung giải pháp mơ hình sử dụng trước sau áp dụng kỹ thuật màng ion với màng mới, sử dụng làm Mặc dù kỹ thuật cho thấy hiệu thấp màng sử dụng 15 ngày, màng làm cho kết tương tự với màng thí nghiệm ED Bảng 8.3 Nguồn nước cấp thông số đặc trưng [23] COD (mg O2L-1) 8.0 -1 BOD (mg O2L ) 6.0 pH 7.8 -1 Tổng chất rắn (mgL ) 142 HỌC VIÊN: NGUYỄN MẠNH VIỆT 19.0 4.0 5.5 128 BÀI TIỂU LUẬN MÔN Tổng nitơ (mgL-1) NH4+-N (mgL-1) Cl- (mgL-1) P (mgL-1) Tổng Cr Tổng Ca Tổng Mg Tổng natri 7.8 5.4 10.4 0.04