Do đó, một quá trình kết hợp giữa lý thuyết và thực tế, bao gồm KMnO4 tiền oxy hóa, vôi và kết tủa tạo màu, hấp phụ FMBO và đông đặc PACl, được thực hiện trong nghiên cứu này để xử lý[r]
(1)BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ NHÓM 8
XỬ LÍ NƯỚC THẢI CĨ HÀM LƯỢNG ASEN CAO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HĨA_LÍ KẾT HỢP
GVHD: HUỲNH TẤN NHỰT DANH SÁCH THÀNH VIÊN
1 Phan Trọng Nghĩa - 13149258 2 Ngô Hải Đằn - 13149083
3 Bùi Thị Hồng Nhung - 13149283 4 Tràn Thị Mến - 13149234
5 Y Win Niê - 13149602
6 Nguyễn Thành Nam - 13149244 7 Lê Hoài Nam - 13149241
8 Nguyễn Văn Bảo - 13149017
9 Nguyễn Thụy Mỹ Hạnh - 13127063 10 Ngyễn Thụy Thanh Quyên - 13127209 11 Trần Mỹ Nương - 121149348
12 Lê Hồ Nguyên Ngọc – 12149324 13 Đinh Đặng Hoàng Sơn – 11149045 14.Nguyễn Tấn Tài – 13149337
15 Trần Minh Công - 13149036
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN
(2)Tóm tắt
Xử lý nước thải hàm lượng Asen cao trình vật lý-hóa học kết hợp
Hiệu suất q trình kết hợp, bao gồm tiền oxy hóa, đồng kết tủa, hấp phụ đông tụ điều tra để xử lý asen nước thải công nghiệp hàm lượng cao KMnO4 sử dụng để ôxi hóa As (III) As (V), trước tiên, tổng nồng độ asen giảm khoảng 9% Sau vơi kim loại màu đồng kết tủa thực nồng độ asen giảm từ 423 mg / L đến 6,8 mg / L Tiếp theo oxit sắt mangan nhị phân (FMBO) hấp phụ polyaluminum clorua (PACl) q trình đơng tụ xử lý cuối loại bỏ 99,88% asen resid-ual Khoảng 5.000 m3 nước thải cơng nghiệp, tập trung asen trung bình 465 mg / L, an toàn xử lý loại bỏ hệ thống quy mơ thí điểm kết hợp Nồng độ nước thải trung bình hệ thống 0,008 mg / L đáp ứng giới hạn xả 0,05 mg / L, tổng hiệu loại bỏ 99,998% Kết thí điểm q trình kết hợp có lợi thực tiễn xử lý nước thải có hàm lượng arsen cao, đặc biệt xử lý tai nạn khẩn cấp ô nhiễm asen
1 Giới thiệu
Hầu hết vấn đề mơi trường thạch tín kết vận động điều kiện tự nhiên Tuy nhiên, nước thải từ ngành cơng nghiệp q trình khai thác mỏ, luyện kim, dầu khí có hàm lượng arsen cao Văn học trước cung cấp mô tả gen-Eral độc asen sức khỏe nguy hiểm, chẳng hạn bệnh da, thần kinh hệ tim mạch, ung thư da, bàng quang, thận, da, phổi, nhiễm độc thạch tín mối quan tâm đến mơi trường tồn giới
Nhiều kỹ thuật khác nhau, chẳng hạn trao đổi ion, màng, đông tụ, làm mềm vôi, lượng mưa hấp phụ, phát triển cho loại bỏ asen từ nước Trong năm gần đây, quan tâm nhiều trình hấp phụ để xử lý asen loạt vật liệu hấp phụ, chẳng hạn vật liệu sinh học, oxit khống sản, than hoạt tính, nhựa polymer, phát triển tồn giới q trình hấp phụ xem xét việc công nghệ hứa hẹn Trong hầu hết kỹ thuật hấp phụ có hiệu cho As (V) loại bỏ, không thành công trường hợp As (III) Lý As (III) tồn chất trung lập với lực thấp Gần đây, vật liệu Fe-Mn-khoáng sản, chẳng hạn sắt mangan oxit kim loại nhị phân (FMBO), nghiên cứu từ q trình oxy hóa As (III) hấp phụ As (V) đồng thời Tuy nhiên, nước thải có nồng độ arsenic cao (> 400 mg / L), phương pháp điều trị không đủ để làm cho nước thải phù hợp với giới hạn thải (ít 0,05 mg / L)
(3)Nghiên cứu chia thành ưu hai giai đoạn thử nghiệm Giai đoạn nghiên cứu phịng thí nghiệm bao gồm việc tối hóa q trình tiền oxy hóa, kết tủa , hấp phụ đông đặc, tiến hành cách sử dụng máy khuấy sáu mái chèo Những ảnh hưởng liều lượng chất oxy hóa, kết tủa, hấp phụ chất kết tủa thời gian phản ứng loại bỏ asen nghiên cứu chi tiết Dựa hàng loạt kết thực nghiệm, giai đoạn thứ hai hệ thống thí điểm quy mơ xây dựng áp dụng để xử lý khoảng 5.000 m3 nước thải công nghiệp, tập trung asen trung bình 465 mg / L
2 Vật liệu phương pháp 2.1 vật liệu
Thuốc tím (KMnO4, 99%), canxi hypoclorit(Ca (ClO) 2, 70%), vôi (CaO, 90%), sắt sulfat ngậm phân tử nước (FeSO4 • 7H2 O, 95%), PACl sử dụng thí nghiệm FMBO tổng hợp kết hợp dung dịch KMnO4 FeSO4 • 7H2 O stoichio-metric
(4)
Hình ảnh minh họa vơi FeSO4.7H2O
Nước thải chứa asen lấy từ nhà máy sản xuất axit sunfuric miền trung Trung Quốc Tổng nồng độ asen 450-480 mg / L As (III) nước thải khoảng 120-150 mg / L Độ pH nước thải thấp từ 2,31-2,62
Trong nước thải giới hạn xử lý asen 0,05 mg / L pH khoảng 6-9
2.2 Các thí nghiệm:
Để nghiên cứu trình tiền oxy hóa, đồng kết tủa, hấp phụ keo tụ, thí nghiệm thực với máy Jar-test mái chèo thông thường Số lượng KMnO4 Ca (ClO)2 thêm vào 500 ml nước thải asen hỗn hợp pha trộn liên tục khoảng 2h 150 rpm nhiệt độ phòng (250 thay đổi không 50C) kết thúc q trình
tiền oxy hóa, vơi bổ sung chất pha trộn loãng( bùn )được trộn khoảng 1h Sau phản ứng nữa, sau FeSO4.7 H2O thêm vào mặt tiếp
tục phản ứng với pha trộn nhanh (200 rpm) 10 giây, trộn chậm phút để lắng 30 phút Sau FMBO thêm vào để kết thúc trình hấp phụ với tốc độ pha trộn 150 rpm 30 phút chất lơ lửng ổn định nhiều Cuối cùng, số lượng khác PAC đưa vào hệ thống để thực trình keo tụ Q trình đơng tụ bao gồm q trình trộn nhanh phút (200 rpm) trộn chậm 15 phút (50 rpm), hoàn thành khoang thời gian 30-120 phút
Tổng số nồng độ asen As (III) xác định phép đo quang phổ ngun tử.cịn nồng độ Mn (II) phân tích máy quang phổ phát xạ plasma Kích thước hạt FMBO đo thời điểm kết thúc khác sử dụng máy đo pH để đo PH
(5)Hình ảnh máy Jartest ( vị trí)và máy quang phổ phát xạ plasma (ICP-OES).
Máy đo PH máy đo quang phổ nguyên tử
2.3 Mơ tả hệ thống quy mơ thí điểm
(6)PACL(200mg/l) phun lắng nồng độ Asen phù hợp với mức xả thải Cuối xả thải bề mặt xử lý chất thải rắn phương pháp keo tụ
3 Kết thảo luận.
3.1 Tiền oxy hóa KMnO4:
Trong thí nghiệm sơ bộ, KMnO4 Ca (ClO)2 sử dụng để oxy hóa As (III)
thành As (V) Kết cho thấy KMnO4 có hiệu cao q trình oxy hóa As (III) so với Ca (ClO)2 Vì vậy, KMnO4 chọn tiền oxy hóa Ảnh hưởng nồng độ
KMnO4 trình oxy hóa As (III) điều tra biến đổi tổng As, As (III) Mn (II) thể hình Với việc bổ sung KMnO4, nồng độ As (III) giảm đáng kể As (III) chuyển thành As (V) hoàn toàn KMnO4 liều 350 mg / L, tổng nồng độ asen giảm khoảng 9%
Hình 1: Sự thay đổi lượng As, As(III) Mn(II) q trình tiền oxi hóa.
KMnO4 đẩy xuống Mn (II) q trình oxy hóa As (III) Hình cho thấy nồng độ Mn (II) tăng lên với tăng KMnO4 liều lượng đạt tối đa liều 200 mg / L sau giảm với việc đưa thêm KMnO4 Các phản ứng xảy KMnO4 As (III) hiển thị theo phương trình hóa học sau
2MnO4- + 5As3+ + 16H+ 5As5+ + 2Mn2+ + 8H2O (ph.trình 1)
2MnO4- + 3As3+ + 8H+ 3As3+ + 2MnO2 + 4H2O (ph.trình 2)
(7)(ph.trình 1) (ph.trình 2) cho thấy KMnO4 giảm xuống Mn (II) MnO2 dung dịch axit Và phản ứng KMnO4 Mn (II), thể phương trình 3, dẫn đến hình thành MnO2 Các MnO2 hình thành hấp thụ thạch tín, tổng nồng độ As giảm nhẹ
3.2 Vôi – kết tủa.
Sau q trình tiền ơxi hóa, vơi đc xem chất kết tủa cho hình thành hợp chất canxi asen khó tan Kết việc xử lý asen vơi trình bày hình Có thể thấy hàm lượng asen giảm dần tăng lượng vôi sống Với 1200mg/l vôi, asen giảm khoảng 50mg/l dịch chuyển đạt hiệu đến 90%
Ở biểu đồ Sự thay đổi nồng độ Asen phân thành giai đoạn Giai đoạn đầu tiên, vơi trung hịa chất axit nước thải lượng Asen bị lọai bỏ Với việc tăng nồng độ vôi từ đến 390 mg/L, hiệu việc loại bỏ Asen đạt 12% đến 71% PH tăng đột ngột từ 2.43 đến 9.93
Ở giai đoạn 2, hiệu xử lý asen tăng đáng kể từ 12% đến 71% thêm vào vôi sống từ 390mg/l đến 862mg/l pH tăng đến 12.58 Tiếp tục thêm vào vôi, pH lẫn hiệu xử lý asen tăng nhẹ giai đoạn 2, hầu hết asen đc xử lý việc hình thành canxi asenate tan, Ca3(AsO4)2
Trong giai đoạn 3, với tỉ lệ Ca/As làm tăng nhiều kết tủa phức tạp asen canxi Mặc dù kết tủa vơi hiệu tính tan Ca3(AsO4)2 130mg/l, hàm
(8)Hình 2: Nồng độ asen bị loại bỏ phương pháp kết tủa vơi
(9)Hình 3: Sự biến thiên nồng độ Asen lắng đọng nhờ ion sắt
Khi thêm vào FeSO4.7H2O tăng thời gian lắng, hàm lượng asen mặt nước giảm
Khi thêm vào 180mg/l FeSO4.7H2O, hàm lượng asen đạt 7.98mg/l, 3.75mg/l 0.21mg/l
khi dung dịch làm lắng từ 2h, 5h 12h theo thứ tự Khơng có dấu hiệu gia tăng hiệu xử lý asen thêm dư ion sắt, lượng FeSO4.7H2O tốt
180mg/l
3.3 Hấp phụ FMBO kết hợp với keo tụ:
Sau trình tiền oxy hóa đồng kết tủa, nồng độ asen giảm xuống 8mg/l Sau hấp phụ cần thiết để xử lý thêm FMBO, chất hấp phụ trực tiếp tổng hợp thêm vào nước thải Các kết thể hình
Với việc bổ sung FMBO từ 20mg/l đến 300mg/l, nồng độ asen dư giảm liên tục Và thời gian lắng ảnh hưởng đến kết Hiệu loại bỏ asen tăng lên nhanh chóng lượng FMBO đạt 150mg/l nồng độ asen lại giảm tương ứng 0.23mg/l, 0.19mg/l sau lắng 2h 12h sau thể huyền phù lọc màng Teflon 0.45 µm , nồng độ asen lại dịch lọc thấp 0.08mg/l việc tăng thêm FMBO gây giảm nhẹ nồng độ asen nồng độ asen dư dịch lọc trì 0.08mg/l
(10)Hình Sự biến nồng độ Asen với việc sử dụng FMBO
Đường kính trung bình FMBO vừa hình thành khoảng 112 µm, sau lắng 2h đường kính trung bình FMBO mặt giảm xuống cịn 19.5 µm Vì lực mạnh mẽ keo FMBO với asen, nồng độ asen lại cao nhiều so với dịch lọc Kích thước hạt nhỏ , q trình tách chậm Vì vậy, nghiên cứu PACL sử dụng chất kết tủa cho việc tách hạt keo cho FMBO Kết hình cho thấy với việc bổ sung PACL nồng độ asen lại giảm đáng kể Với 100mg/l PACL 2h lắng nồng độ asen giảm xuống 0.05mg/l phù hợp với giới hạn xử lý Khi PACL tăng lên đến 150mg/l nồng độ asen giảm
(11)Hình Hiệu thời gian lắng động việc loại bỏ Asen sử dụng FMBO
(12)3.4 Giải quy mơ thí điểm đánh giá mặt kinh tế trình kết hợp
Kiểm tra hàng loạt cho thấy q trình, bao gồm q trình oxy hóa KMnO4, vôi kết tủa màu đồng, FMBO hấp phụ PACl đơng kết bơng, làm giảm nồng độ asen từ 462 mg / L đến 0,05 mg / L Giải quy mơ thí điểm cho nước thải hàm lượng arsen cao tiến hành với q trình kết hợp Các thơng số hệ thống dựa kết xét nghiệm có chút thay đổi để thích ứng với ứng dụng thực tế, mức thấp: KMnO4, 350 mg / L, thời gian lưu nước (HRT), tiếng; vơi, g / L, HRT, 15 h; FeSO4 • 7H2 O, 200 mg / L, HRT, 15 h; FMBO, 200 mg / L, HRT, 15 h; PACl, 200 mg / L, HRT, tiếng Kết giai quy mơ thí điểm q trình kết hợp thể Bảng
Q trình oxy hóa đồng kết tủa chứng minh có hiệu việc loại bỏ asen (hiệu xử lý cao so với 98%) sau hấp phụ q trình đông tụ bước xử lý cuối có hiệu loại bỏ asen cịn lại Hiệu loại bỏ nồng độ Asen ệ thống quy mơ thí điểm kết hợp 99,998% cho nước thải có nồng độ Asen trung bình 0,008 mg / l, phù hợp giới hạn xả thải (<0,05 mg / L)
Bảng 1: X lý nước thải quy mơ thí điểm asen cao
Q trình Nồng độ (mg / L) Hiệu xử
lý (%)
Phạm vi Trung bình
Nước thơ 450-480
Q trình oxy hóa 426-430 423 9.03
Vôi – kết tủa 18-26 24 94.33
FeSO4 –kết tủa 6-7.6 6.8 71.67
FMBO + PACl
0.002-0.013 0.008 99.88
Tổng hiệu xử lý 99.998
Bảng 2: Cho thấy việc đánh giá hiệu kinh tế q trình kết hợp Do KMnO4 có giá đắt, chi phí q trình oxy hóa 60% tổng chi phí
Mặc dù hầu hết hàm lượng asen loại bỏ vôi kết tủa, chi phí vơi ion kim loại kết tủa 2,7% tổng chi phí Dường q trình hấp phụ FMBO tốn
(13)bảng 2:Đánh giá kinh tế trình kết hợp quy mơ thí điểm
Thuốc thử hóa học liều lượng Giá (Yên
/ kg) Quy trình chi phí (¥ / m
KMnO4, 0,30 kg/m3 12.00 3.60
Vôi, kg/m3 0.10 0.10
FeSO4 • 7H2 O, 0,2 kg/m3 0.30 0.06
FMBO, 0.2 kg/m3 10.00 2.00
PACl, 0.2 kg/m3 1.00 0.20
TỔNG CHI PHÍ 5.96
4 Kết luận:
Asen nước thải có tính axít cao với nồng độ trung bình 465mg/l an toàn hiệu xử lý theo trình kết hợp tiền oxy hóa, vơi kết tủa màu, hấp phụ FMBO bơng PACl Qúa trình oxy hóa cần thiết 120 - 150 mg/l As (III) nước thải có tính axít KMnO4 hồn tồn ơxi hóa As (III) sản phẩm phụ MnO2 hấp thụ asen Hiệu loại bỏ trước trình oxy hóa khoảng 9% Trong q trình vơi hóa kết tủa màu tạo loạt hợp chất khó tan Nồng độ asen giảm từ 423 mg/l xuống 6,8 mg/l FMBO sử dụng để tiếp tục loại bỏ asen cách hấp phụ lượng asen cịn lại hấp thụ gần hồn tồn
FMBO Nhưng thật khó giải triệt để FMBO tạo keo thực tế PACl thực cần thiết
Khoảng 5000m3 nước thải cơng nghiệp với nồng độ asen trung bình 465 mg / L, xử lý hiệu quả, kinh tế phù hợp xử lý cách an toàn Hàm lượng asen nước thải cuối 0,013 mg/l Kết đánh giá kinh tế cho q trình kết hợp thuận lợi khả thi để xử lý nồng dộ asen cao nước thải
*******Lời cảm ơn