Khảo sát xử lý nước thải y tế bằng phương pháp keo tụ kết hợp quy trình fenton/ozone

Nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp hiệu quả để xử lý nước thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải. Trong nghiên cứu này, nước thải y tế trước tiên được xử lý qua bể keo tụ tạo bông, tiếp theo qua bể phản ứng Fenton/ozone; cả hai mô hình xử lý đều thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm.

AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 KHẢO SÁT XỬ LÝ NƯỚC THẢI Y TẾ BẰNG PHƯƠNG PHÁP KEO TỤ KẾT HỢP QUY TRÌNH FENTON/OZONE Nguyễn Võ Châu Ngân1, Lê Hoàng Việt1 Trường Đại học Cần Thơ Thông tin chung: Ngày nhận bài: 07/08/2018 Ngày nhận kết bình duyệt: 15/10/2018 Ngày chấp nhận đăng: 08/2019 Title: A study on health care wastewater treatment by a combination of coagulation method and Fenton/ozone process Keywords: Acting time, chemical dosage, coagulation tank, Fenton/ozone reactor, health care wastewater Từ khóa: Bể keo tụ tạo bơng, liều lượng hóa chất, nước thải y tế, phản ứng Fenton/ozone, thời gian phản ứng ABSTRACT The study was aimed to explore an efficient solution to treat health care wastewater so as to meet discharge standards In this study, health care wastewater was first treated by a coagulation - sedimentation process, then continuously treated by the Fenton/ozone reactor, and both of the reactors were tested at lab-scale models Applied PAC as coagulation chemical with the dosage of 100 mg/L, the hydraulic retention time was 27.5 minutes, the sedimentation time was 60 minutes, the recorded treatment efficiencies of SS and COD were 61.19 ± 0.94% and 59.49 ± 0.55% By continuously treating the wastewater by the Fenton/ ozone reactor with the acting time of 45 minutes, the dosage of Fe2+ and H2O2 were 200 mg/L and 159 mg/L, the treated wastewater reached discharge standard of QCVN 28:2010/BTNMT (A column) at all monitored parameters of pH, SS, BOD 5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, total Coliforms The chemical and electricity costs for the treatment of health care wastewater was acceptable, and the opreration process was simple It is therefore recommended that this health care wastewater treatment model could be applied for district hospitals TÓM TẮT Nghiên cứu thực nhằm tìm giải pháp hiệu để xử lý nước thải y tế đạt tiêu chuẩn xả thải Trong nghiên cứu này, nước thải y tế trước tiên xử lý qua bể keo tụ tạo bông, qua bể phản ứng Fenton/ozone; hai mơ hình xử lý thực quy mơ phòng thí nghiệm Nước thải y tế keo tụ PAC với liều lượng 100 mg/L, tổng thời gian lưu 27,5 phút, thời gian lắng 60 phút cho hiệu suất xử lý SS COD 61,19 ± 0,94% 59,49 ± 0,55% Tiếp theo nước thải đưa vào bể Fenton/ozone với thời gian phản ứng 45 phút, liều lượng Fe2+ 200 mg/L H2O2 159 mg/L cho nước thải sau xử lý đạt QCVN 28:2010/BTNMT (cột A) thông số pH, SS, BOD5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms Chi phí xử lý nước thải y tế nghiên cứu phù hợp, đồng thời công tác vận hành đơn giản đề xuất áp dụng vào thực tế xử lý nước thải bệnh viện tuyến huyện 81 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 có khả phân hủy sinh học, dư lượng tác nhân Fenton gây nguy hại cho mơi trường (Lê Hồng Việt & Nguyễn Võ Châu Ngân, 2016) Bên cạnh việc sử dụng ozone - chất oxy hóa mạnh - xử lý nước giúp gia tăng phản ứng với thành phần hữu ô nhiễm Các nghiên cứu Lucas et al (2010) Tizaoui et al (2007) xác định việc kết hợp phản ứng Fenton công đoạn xử lý ozone - quy trình Fenton/ozone - sản sinh ion hydroxyl gia tăng khả xử lý thành phần hữu nước thải Một số nghiên cứu thử nghiệm phản ứng Fenton quy trình Fenton/ozone xử lý nước thải y tế để loại bỏ chất ô nhiễm tiêu diệt mầm bệnh (Lê Hoàng Việt et al., 2018; Umadevi, 2015; Coelho et al., 2009) Tuy nhiên xử lý nước thải Fenton sử dụng lượng hóa chất cao làm tăng chi phí xử lý (Trần Mạnh Trí & Trần Mạnh Trung, 2006) GIỚI THIỆU Nước thải y tế nước thải phát sinh từ sở y tế, bao gồm sở khám bệnh - chữa bệnh, sở y tế dự phòng, phòng khám, bệnh viện đa khoa nha khoa… Trong nước thải y tế, yếu tố ô nhiễm thông thường chất hữu cơ, dầu mỡ động - thực vật, có chất bẩn khoáng chất hữu đặc thù, vi khuẩn gây bệnh, dư lượng chất khử trùng, thuốc kháng sinh đồng vị phóng xạ sử dụng q trình chẩn đốn điều trị bệnh (Lin et al., 2015; Santos et al., 2013) Nếu lượng nước thải xả thải môi trường mà chưa xử lý phù hợp gây ô nhiễm nguồn nước trầm trọng, gây mùi hôi thối, phú dưỡng hóa… Do nước thải y tế cần thu gom xử lý đảm bảo đạt tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải y tế Ở nước ta nhiều sở y tế chưa lựa chọn loại hình cơng nghệ xử lý nước thải phù hợp, đặc biệt bệnh viện tuyến huyện chưa có đủ điều kiện để áp dụng cơng nghệ xử lý nước thải đại nên hệ thống xử lý nước thải sở chưa đáp ứng quy chuẩn môi trường hành (Nguyễn Thanh Hà, 2015) Trong xử lý nước, công đoạn keo tụ - tạo bơng đưa hóa chất vào nước để phá vỡ độ bền hạt keo liên kết hạt keo lại với nhau, tạo thành cụm cặn lớn giúp trình lắng tốt hơn, giảm chi phí hóa chất cho công đoạn xử lý Từ định hướng trên, quy trình xử lý nước thải y tế kết hợp công đoạn keo tụ Fenton/ozone nghiên cứu nhằm tìm giải pháp xử lý nước thải y tế có cơng nghệ vận hành đơn giản, chi phí xử lý tiết kiệm phù hợp với bệnh viện tuyến huyện Nước thải sau xử lý đạt yêu cầu xả thải theo QCVN 28:2010/BTNMT (loại A) Theo hướng dẫn áp dụng công nghệ xử lý nước thải y tế Bộ Y tế (2015), nước thải y tế sau xử lý sơ qua bể điều lưu bể lắng sơ cấp thường tiếp tục xử lý công đoạn sinh học Tuy nhiên dư lượng kháng sinh từ nước thải y tế ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật làm giảm hiệu suất xử lý công đoạn xử lý sinh học Ngồi việc áp dụng quy trình xử lý sinh học cho nước thải y tế bệnh viện tuyến huyện gặp khó khăn cơng tác vận hành hệ vi sinh vật khó kiểm sốt khơng có nhân chun mơn Vì quy trình xử lý nước thải y tế với cơng đoạn lý - hóa nên ưu tiên nghiên cứu ứng dụng PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Nước thải Bệnh viện Đa khoa huyện Châu Thành - tỉnh Hậu Giang thu thập để thực nghiên cứu Để xác định nồng độ số chất ô nhiễm chủ yếu định hướng cho thí nghiệm, nước thải lấy từ cống thu gom nước thải ngày liên tiếp Mẫu lấy từ sáng đến 11 trưa (thời gian diễn nhiều hoạt động khám chữa bệnh) theo kiểu lấy mẫu Trong xử lý nước thải, phản ứng Fenton ứng dụng để chuyển hóa thành phần nhiễm thành chất không nguy hại hay thành chất 82 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 tổ hợp theo tỉ lệ lưu lượng 10 - 200 vòng/phút Nước thải dùng để vận hành mơ hình thu thập theo kiểu lấy mẫu đơn vào lúc sáng hàng ngày o Chức hẹn từ - 999 phút hoạt động liên tục Mơ hình bể keo tụ tạo kết hợp lắng: Chế tạo thủy tinh dày mm bố trí hệ thống cánh khuấy với motor cơng suất 125 W, số vòng quay motor 160 vòng/phút, hệ thống sử dụng đĩa xích dây xích để truyền động Mơ hình gồm phần kết hợp với - phần bể keo tụ (gồm ngăn: ngăn khuấy nhanh 1, ngăn khuấy chậm 3) phần bể lắng học theo phương ngang Mơ hình thiết kế với lưu lượng nước thải Q = 0,4 L/phút tương ứng với thời gian lưu nước ngăn bể keo tụ 1,5 phút, 13 phút, 13 phút, bể lắng 60 phút 2.2 Phương tiện, thiết bị thí nghiệm Nghiên cứu thực mơ hình bố trí Phòng thí nghiệm Xử lý nước - Khoa Môi trường Tài nguyên thiên nhiên - Trường Đại học Cần Thơ - Bộ Jartest: o Phần chứa mẫu: beaker L o Hệ thống khuấy trộn: gồm cánh khuấy điều chỉnh vận tốc khuấy từ Hình Mơ hình bể keo tụ - lắng o Ngăn khuấy nhanh [1]: = 0,06 m Ngăn thiết kế dạng hình vng cạnh 0,1 m Vận tốc khuấy: 150 vòng/phút Thời gian lưu: t1 = 1,5 phút o Ngăn khuấy chậm [2, 3]: Thể tích ngăn khuấy nhanh: V1 = 0,4 L/phút × 1,5 phút = 0,6 L Ngăn khuấy chậm gồm ngăn có kích thước thời gian lưu Vận tốc ngăn khuấy Chiều cao mực nước ngăn khuấy: H1 83 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 chậm [2, 3] 80 vòng/phút 40 vòng/phút o Ngăn lắng [4]: Thời gian lưu ngăn: t2 = 13 phút Thời gian lưu ngăn: t3 = = 60 phút Thể tích ngăn khuấy chậm: V2 = 0,4 L/phút × 13 phút = 5,2 L Thể tích: V4 = 0,4 L/phút × 60 phút = 24 L Chiều cao mực nước ngăn khuấy chậm: H2 = 0,2 m Chiều cao mực nước: H3 = 20 cm Ngăn thiết kế dạng hình vng cạnh 0,1 m Chiều dài ngăn: L3 = 80 cm Chiều rộng ngăn: B3 = 15 cm Chiều cao mặt thoáng bể: Ht = 10 cm Chiều rộng ngăn: B2 = 0,15 m Chiều dài ngăn: L2 = 0,175 m Hình Ảnh chụp (phải) sơ đồ cấu tạo bể phản ứng Fenton/ozone (trái) 84 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 - Mô hình bể phản ứng Fenton/ozone: gồm bể có kích thước 0,1 m × 0,1 m × 1,5 m (dài × rộng × cao), chiều cao công tác 1,2 m Các bể trang bị hệ thống khuấy trộn (motor, cánh khuấy) gồm cánh khuấy đồng trục thay đổi vận tốc từ đến 200 vòng/phút Ngồi có máy tạo ơ-zon GENQAO FD 3000 II công suất 200 - 400 mg/giờ Bể vận hành theo nguyên tắc bể phản ứng theo mẻ được, chọn PAC cho thí nghiệm nghiên cứu Thí nghiệm định hướng tiến hành để chọn liều lượng PAC cho thí nghiệm thức Do nước thải y tế có thành phần tính chất tương tự nước thải sinh hoạt nên thí nghiệm thực liều lượng PAC xung quanh giá trị 150 mg/L (Metcalf & Eddy, 1991) Gồm thí nghiệm Jartest: a) Thí nghiệm định hướng xác định lượng PAC: Keo tụ nước thải y tế với liều lượng PAC biến thiên từ 50 mg/L đến 300 mg/L, khoảng biến thiên 50 mg/L Các hóa chất sử dụng thí nghiệm bao gồm: - Phèn PAC (Poly Aluminium Chloride): cơng thức hóa học Aln(OH)m Cl3n-m, xuất xứ Trung Quốc, nồng độ 30% - Phèn sắt: cơng thức hóa học FeSO4.7H2O, xuất xứ Trung Quốc, độ tinh khiết 99% b) Thí nghiệm chọn liều lượng PAC phù hợp: Thí nghiệm khoảng liều lượng xung quanh liều lượng PAC chọn thí nghiệm (a), khoảng biến thiên 20 mg/L - Hydro peroxid: cơng thức hóa học H2O2, xuất xứ Trung Quốc, nồng độ 30% Cả hai thí nghiệm tiến hành Jartest theo quy trình vận hành sau: - Đặt beaker nước thải vào Jartest khởi động máy - Châm chất keo tụ mức liều lượng định trước 2.3 Các bước tiến hành thí nghiệm - 2.3.1 Thí nghiệm định hướng 1: Chọn liều lượng chất keo tụ thích hợp Khuấy nhanh tốc độ 150 vòng/phút vòng phút - Để keo tụ nước thải sử dụng nhiều loại phèn khác nhau, phèn PAC hoạt động khoảng pH rộng từ đến 8, tạo bùn phèn nhơm sulfat sử dụng liều lượng (Gebbie, 2011) Thêm vào đó, PAC loại phèn phổ biến thị trường với giá thành chấp nhận Sau khuấy chậm hai tốc độ 80 vòng/phút 40 vòng/phút với thời gian khuấy trộn mức 13 phút Tắt máy khuấy để lắng 30 phút lấy phần nước phía beaker tiến hành phân tích COD, SS, đo pH độ đục nước thải trước sau xử lý liều lượng phèn khác Ngồi ra, nghiên cứu sử dụng số thiết bị phụ trợ để vận hành mơ máy thổi khí cung cấp oxy, bình Mariotte cung cấp nước thải lưu lượng ổn định 85 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 Nước thải y tế Phèn PAC Cốc 50 mg/L Cốc 100 mg/L Đo pH, độ đục, phân tích COD, SS Cốc 150 mg/L Cốc 200 mg/L Cốc 250 mg/L Cốc 300 mg/L Lấy phần nước đo pH, độ đục, phân tích COD Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh chọn mức liều lượng keo tụ thích hợp Tiến hành thí nghiệm với khoảng liều lượng PAC hẹp Lấy phần nước đo pH, độ đục, phân tích COD Vẽ đồ thị pH, độ đục, SS, COD để so sánh chọn mức liều lượng keo tụ thích hợp Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm chọn liều lượng PAC thích hợp 2.3.2 Thí nghiệm định hướng 2: Xác định liều lượng H2O2 phù hợp cho Fenton/ozone phút, lượng H2O2 chọn từ thí nghiệm 2, lượng Fe2+ biến thiên từ 50 - 300 mg/L, tăng dần mức 50 mg/L Do thí nghiệm định hướng nên quy trình thực thông số theo dõi tương tự thí nghiệm định hướng Thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng liều lượng H2O2 đến hiệu xử lý q trình Fenton/ozone Thí nghiệm tiến hành với mẫu nước thải sau keo tụ PAC, thời gian phản ứng 45 phút (Lê Hoàng Việt et al., 2018), liều lượng Fe2+ 200 mg/L với mốc liều lượng H2O2 biến thiên từ 42 mg/L đến 237 mg/L, khoảng biến thiên 39 mg/L 2.3.4 Thí nghiệm 4: Vận hành mơ hình keo tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone Thí nghiệm vận hành thức với liều lượng keo tụ tìm từ thí nghiệm Nước thải đưa vào bể phản ứng Fenton/ozone vận hành với liều lượng H2O2 Fe2+ rút từ kết thí nghiệm Nước thải sau xử lý thu thập phân tích thơng số pH, DO, SS, BOD5, COD, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms Do thí nghiệm thực lần mơ hình thí nghiệm nên mẫu nước thải thu thập ngày liên tiếp để đánh giá nhằm đảm bảo tính xác kết thực (Hình 3) Mẫu nước thải trước sau xử lý phân tích COD tổng Coliforms Do thí nghiệm định hướng để kiểm tra lại liều lượng H2O2 phù hợp nên thí nghiệm tiến hành lần tiêu theo dõi tương tự thí nghiệm định hướng 2.3.3 Thí nghiệm định hướng 3: Xác định liều lượng Fe2+ Thí nghiệm tiến hành nhằm đánh giá ảnh hưởng liều lượng Fe2+ đến hiệu xử lý trình Fenton/ozone Thời gian phản ứng 45 86 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 Nước thải y tế đo pH, độ đục, phân tích COD, SS phèn PAC Thí nghiệm xác định liều lượng chất keo tụ làm mốc thí nghiệm đo pH, độ đục, phân tích COD, SS Kết Thí nghiệm xác định liều lượng H2O2 Fe2+ phân tích COD, tổng Coliforms Kết Vận hành thức trình keo tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone SS, DO, COD, BOD5, N-NO3-, NNH3, P-PO43-, tổng Coliforms Nước sau xử lý Hình Sơ đồ xử lý nước thải trình keo tụ - lắng kết hợp Fenton/ozone 2.4 Phương pháp phương tiện phân tích mẫu Các thơng số nhiễm theo dõi thí nghiệm bao gồm pH, SS, COD, BOD5, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-, tổng Coliforms, thêm vào thơng số DO đo đạc để theo dõi việc cấp khí cho q trình xử lý sinh học Bảng Phương pháp - phương tiện phân tích thơng số nhiễm Thơng số Phương pháp phân tích pH, DO Đo trực tiếp điện cực SS TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) BOD5 SMEWW 5210 B COD TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) N-NO3- EPA-353.2 N-NH3 ASTM - D1426-92 P-PO43- SMEWW:4500-P Tổng Coliforms TCVN 6187-2:1996 (ISO 9308-2:1990) 87 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 2.5 Phương pháp xử lý số liệu 4,67 mg/L N-NH3 cao dao động từ 12,47 đến 15,87 mg/L chứng tỏ nước thải vừa thải Các số liệu thu thập kết phân tích mẫu nước tổng hợp xử lý phần mềm MS Excel 2007 - Nồng độ P-PO43- tương đối cao dao động khoảng 10,97 - 11,13 mg/L bệnh viện sử dụng nhiều chất giặt, tẩy trình vệ sinh khử trùng Tuy nhiên giá trị đạt yêu cầu xả thải quy định theo QCVN 28:2010/BTNMT - Tỉ lệ BOD5 : N : P 156,08 : 17,12 : 11,05 tương đương với 100 : 10,97 : 7,08, tỉ lệ đảm bảo dưỡng chất cho trình xử lý sinh học nhiên giá trị phốt-pho cao tạo dư lượng P gây ảnh hưởng cho nguồn tiếp nhận - Tổng Coliforms dao động khoảng từ 1,3×106 - 2,1×106 MPN/100 mL phù hợp với công bố Nguyễn Xuân Nguyên & Phạm Hồng Hải (2004) KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1 Thành phần tính chất nước thải Theo khảo sát thực tế Bệnh viện Đa khoa huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang có khoa 150 giường, nước thải có thành phần chủ yếu nước thải sinh hoạt, phát sinh từ bệnh nhân, người nuôi bệnh, nhân viên Nước thải thu gom dẫn cống dẫn nước thải tập trung Một ngày bệnh viện xả thải khoảng 55 - 60 m3, tập trung nhiều từ sáng đến 11 trưa khoảng thời gian diễn nhiều hoạt động khám chữa bệnh bệnh viện Về mặt cảm quan nước thải bệnh viện có cặn lơ lửng, dầu mỡ, màu trắng đục khơng có mùi - Nước thải từ bệnh viện có pH dao động từ 7,03 đến 7,10 nằm khoảng pH trung tính phù hợp với cơng bố Nguyễn Thanh Hà (2015) Nếu áp dụng biện pháp Fenton /ozone phải hạ pH  để tạo mơi trường thích hợp (Umadevi, 2015) - Nồng độ DO thấp dao động khoảng 0,77 - 0,97 mg/L chứng tỏ nước thải vừa thải có chứa nhiều chất hữu - Với đặc điểm trên, nước thải thí nghiệm cần phải qua cơng đoạn xử lý sơ cấp trước đưa sang xử lý sinh học đạt quy chuẩn xả thải Và nước thải xử lý trình Fenton/ozone ban đầu phải hạ pH  để tạo môi trường phản ứng thích hợp Trong nghiên cứu H2SO4 32% sử dụng để hạ thấp pH nước 3.2 Kết thí nghiệm chọn liều lượng chất keo tụ thích hợp Nồng độ chất rắn lơ lửng nước thải dao động khoảng 98 - 101,47 mg/L tương đối thấp nước thải chảy qua hệ thống nước có nhiều hố ga lắng cặn Tuy nhiên giá trị cao gấp đôi so với yêu cầu xả thải QCVN 28:2010/BTNMT - Nồng độ COD dao động tương đối thấp khoảng 256,67 - 266,47 mg/L nồng độ BOD5 khoảng 141,50 - 170,67 mg/L có ngày bệnh viện sử dụng hóa chất tẩy rửa, khử trùng Khi tỉ số BOD5/COD dao động lớn từ 0,55 đến 0,64; với tỉ số BOD5/COD > 0,5 đảm bảo hiệu công đoạn xử lý sinh học - Nồng độ N-NO3- thấp dao động từ 1,23 đến 3.2.1 Thí nghiệm định hướng [a]: Xác định lượng PAC Trong thí nghiệm PAC chọn làm chất keo tụ với liều lượng biến thiên từ 50 đến 300 mg/L, mức liều lượng cách 50 mg/L Kết thí nghiệm trình bày Hình Nồng độ chất rắn lơ lửng SS độ đục (đơn vị tính: NTU) giảm mạnh liều lượng PAC tăng từ đến 100 mg/L PAC tạo ion Al3+ có khả trung hòa điện tích hạt keo Bên cạnh PAC hình thành kết tủa Al(OH)3 hấp phụ hạt keo kéo theo chất rắn lơ lửng nước thải lắng xuống Sau tiếp tục tăng liều lượng PAC nồng độ SS độ đục có xu 88 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 hướng tăng trở lại, điều sử dụng chất keo tụ liều, lượng ion Al3+ nước tăng cao, hạt keo hút nhiều ion Al3+ tái ổn định không lắng tốt cặn Ở liều lượng PAC > 100 mg/L hạt keo tái ổn định trở lại, hiệu loại SS hạt keo giảm dẫn đến hiệu suất loại bỏ COD giảm theo Tương tự SS, nồng độ COD nước thải có giá trị trước xử lý 159,75 mg/L giảm xuống mức thấp 62,95 mg/L liều lượng PAC 100 mg/L COD giảm phần chất hữu nước thải nằm dạng SS hạt keo, SS giảm làm cho COD nước giảm theo, ngồi chất hữu dạng hòa tan bị hấp phụ lắng theo bơng Nước thải đầu vào có pH = 7,1 thích hợp cho q trình keo tụ phèn PAC Sau keo tụ giá trị pH giảm ion nhôm phèn phản ứng với độ kiềm nước thải tạo thành Al(OH)3 kết tủa, để lại nước gốc a-xít có phèn ion H+ làm cho pH nước giảm Từ kết trên, liều lượng PAC giá trị 100 mg/L chọn để tiếp tục thí nghiệm Hình Nồng độ ô nhiễm nước thải xử lý liều lượng PAC khác 89 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 3.2.2 Thí nghiệm định hướng [b]: Chọn liều lượng chất keo tụ thích hợp tiến hành với khoảng liều lượng xung quanh giá trị PAC = 100 mg/L chọn từ thí nghiệm định hướng [a] Ba ngưỡng liều lượng PAC lựa chọn để tiến hành thí nghiệm 80 mg/L, 100 mg/L 120 mg/L Thí nghiệm định hướng [a] tiến hành với khoảng liều lượng PAC biến thiên tương đối rộng Để xác định liều lượng PAC xác hơn, thí nghiệm Hình Các thông số ô nhiễm nước thải mức liều lượng PAC khác 90 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 Các tiêu nước thải bệnh viện trước sau xử lý cho thấy độ đục giảm từ 47 NTU xuống 6,3 NTU với hiệu suất xử lý 86,59% SS ban đầu 105,92 mg/L giảm xuống 39,49 mg/L với hiệu suất xử lý 62,71% Nồng độ COD giảm từ 325,42 mg/L xuống 128,57 mg/L, hiệu suất xử lý 60,49% Khi SS giảm làm cho COD nước giảm theo, chất hữu dạng hòa tan bị hấp phụ lắng theo cặn Ở liều lượng PAC > 100 mg/L hạt keo tái ổn định trở lại, hiệu loại SS hạt keo giảm dẫn đến hiệu suất loại COD giảm theo 45 phút, liều lượng Fe2+ 200 mg/L, thí nghiệm tiến hành lần Mẫu nước thải trước sau xử lý Fenton/ozone với liều lượng H2O2 khác thu thập xác định nồng độ COD Kết thí nghiệm thể Hình Khi liều lượng H2O2 biến thiên từ 42 đến 120 mg/L, hiệu xử lý COD thấp thiếu H2O2, liều lượng 159 mg/L hiệu xử lý COD cao đạt 78,48% Khi liều lượng H2O2 nằm khoảng 159 - 237 mg/L hiệu suất xử lý COD lại giảm xuống 65,63% Nếu nồng độ ban đầu H2O2 dung dịch cao tăng q trình ơxy hóa dẫn tới tăng nồng độ gốc HO đến giá trị định, H2O2 phản ứng với gốc HO làm giảm hiệu xử lý (Belgiorno et al., 2011; Al-Harbawi et al., 2013) Do mức liều lượng PAC 100 mg/L chọn cho trình keo tụ để tiến hành thí nghiệm 3.3 Kết thí nghiệm xác định liều lượng H2O2 Phương trình phản ứng H2O2 dư: HO + H2O2 → HO2 + H2O Thí nghiệm tiến hành nhằm đánh giá ảnh hưởng liều lượng H2O2 (theo khối lượng) đến hiệu xử lý q trình Fenton/ozone Thí nghiệm thực thời gian phản ứng Từ kết chọn liều lượng H2O2 159 mg/L để tiến hành thí nghiệm Hình Diễn biến nồng độ hiệu suất xử lý COD nước thải trình Fenton/ozone mức liều lượng H2O2 khác 3.3 Kết thí nghiệm xác định liều lượng Fe2+ trình Fenton/ozone Thời gian phản ứng 45 phút, liều lượng H2O2 chọn 159 mg/L (từ kết thí nghiệm 3.3), thí nghiệm tiến hành lần Thí nghiệm tiến hành nhằm đánh giá ảnh hưởng liều lượng Fe2+ đến hiệu xử lý 91 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 Mẫu nước thải trước sau xử lý Fenton/ozone với liều lượng Fe2+ khác thu thập phân tích COD Kết thí nghiệm thể Hình Khi lượng Fe2+ biến thiên từ 50 mg/L đến 200 mg/L, hiệu suất xử lý COD tăng lên nhanh, từ 200 mg/L đến 300 mg/L hiệu suất xử lý tăng chậm dần; chọn liều lượng Fe2+ lớn 200 mg/L hiệu suất xử lý không tăng lên đáng kể Khi liều lượng Fe2+ sử dụng 200 mg/L hiệu loại bỏ COD cao đạt 78,1%, COD sau xử lý 36,41 mg/L nằm khoảng cho phép QCVN 28:2010/BTNMT (cột A) Vì chọn liều lượng Fe2+ 200 mg/L để tiến hành thí nghiệm Hình Diễn biến nồng độ hiệu suất xử lý COD nước thải trình Fenton/ozone mức liều lượng Fe2+ khác 3.4 Kết thí nghiệm xử lý trình keo tụ kết hợp với Fenton/ozone Thí nghiệm tiến hành điều kiện cố định thơng số vận hành trình bày Bảng 92 AGU International Journal of Sciences – 2019, Vol 23 (2), 81 - 95 Bảng Các thông số vận hành bể keo tụ - lắng Thông số vận hành pH Liều lượng phèn PAC Lưu lượng nước thải vào bể Lưu lượng phèn PAC châm vào bể Giá trị 7,1 100 mg/L 0,4 L/phút mL/phút Ghi Lựa chọn từ thí nghiệm 3.2 phèn PAC pha thành phèn 1% Bảng Các thông số vận hành bể phản ứng Fenton/ozone Thông số vận hành pH Thời gian phản ứng Liều lượng H2O2 Liều lượng Fe2+ Giá trị 45 phút 159 mg/L* 200 mg/L** Ghi Umadevi (2015) Lê Hoàng Việt et al (2018) Lựa chọn từ thí nghiệm 3.3 Lựa chọn từ thí nghiệm 3.4 *: tương đương với 0,53 mL H2O2/L nước thải (30%) **: tương đương với g FeSO4.7H2O/L nước thải (độ tinh khiết 98 - 99%) Nước thải trước sau xử lý qua bể keo tụ kết hợp Fenton/ozone đo pH, sau phân tích tiêu SS, BOD5, COD, N-NO3-, N-NH3, P-PO43-, tổng Coliforms Kết thí nghiệm thể Bảng Bảng Nồng độ thông số ô nhiễm trước sau xử lý Chỉ tiêu Đơn vị Trước xử lý Sau keo tụ pH SS COD BOD5 N-NO3N-NH3 P-PO43Tổng Coliforms mg/L mg/L mg/L mg/l mg/L mg/L MPN/ 100 mL 7,06 ± 0,15 101,94 ± 7,19 391,28 ± 80,25 147,72 ± 16,63 0,9 ± 0,17 16,03 ± 2,87 8,8 ± 1,85 6,8×105 ± 7×104 6,7 ± 0,1 (3)1 39,51 ± 1,85 158,26 ± 30,98 - Ghi chú: Sau Fenton /ôzon 3,5 ± 0,1 (7,5) 5,31 ± 0,18 34,53 ± 5,75 24,76 ± 1,81 0,67 ± 0,12 3,7 ± 0,2 1,05 ± 0,05