Đang tải... (xem toàn văn)
Giới thiệu: Kỹ thuật lọc nano đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực làm sạch nước uống và cả trong công nghiệp xử lý nước thải như làm mềm nước, loại bỏ chất ô nhiễm hữu[r]
(1)Tiền ozone hóa phương pháp hóa lý xử lý nước thải dệt nhuộm
1.Khái qt:
Hóa lý q trình sinh học phương pháp phổ biến cho xử lý nước thải dệt may Tuy nhiên, nhiều trường hợp hiệu loại bỏ chất nhiễm tăng lên thông qua kết hợp phương pháp thông thường với
phương pháp tiên tiến Trong báo này, ban đầu ảnh hưởng ozon hóa q trình keo tụ tạo bơng nghiên cứu nước thải dệt nhuộm từ nhuộm, in hình thành nên ngành cơng nghiệp Do đó, thí nghiệm jar-test thực cách sử dụng nước thải trước sau q trình ozon hóa, với thời gian phản ứng 30 60 phút Nó nhấn mạnh ozon hóa thời gian ngắn tăng cường trình keo tụ đạt sau lắng COD giảm độ đục tương ứng 57% 95% Sau đó, hai màng NF (NanoFilatration) khác thử nghiệm sử dụng cho dịng nước thải sau ozone hóa giai đoạn hóa lý để giảm độ đục nước COD Thí nghiệm NF tiến hành máy phịng thí nghiệm có chứa mơ-đun mặt phẳng với diện tích tương ứng 120 cm2 Màng thử nghiệm Desal DK-5 từ Osmonics
NF-90 từ Dow Chemical Kết cho thấy COD độ dẫn màng lọc nano khoảng 100 mg/L 0,5 mS/cm, tương ứng với màng NF-90
2 Giới thiệu
Tác động môi trường ngành công nghiệp dệt may có liên quan tới việc tiêu thụ nước lớn màu sắc, đa dạng số lượng chất ô nhiễm thải vào nước Ngày nay, phương pháp xử lý hóa lý sinh học chủ yếu áp dụng cho chất thải Lượng nước thải thải mơi trường giảm xuống tái sử dụng sau xử lý Trong sản xuất tiết kiệm nước, hóa chất lượng Trong cách chất lượng nước thải xử lý cải thiện phương pháp xử lý thông thường kết hợp với quy trình tiên tiến (q trình oxy hóa tiên tiến, kích hoạt hấp phụ cacbon, trao đổi ion hay kỹ thuật màng…) [1]
Q trình oxy hóa hóa học làm giảm hợp chất hữu không sinh thêm chất thải Trong trình oxy hóa, chất oxy hóa phổ biến ozone, H2O2
sự kết hợp với xạ tia cực tím Ozone chất oxy hóa mạnh xử lý cho nước nước thải Khi hòa tan nước, ozone phản ứng với số lượng lớn hợp chất hữu theo hai cách khác nhau: q trình oxy hóa trực tiếp ozone phân tử, hay phản ứng gián tiếp thông qua việc hình thành chất oxy hóa thứ cấp chẳng hạn gốc tự đặc biệt gốc hydroxyl Với tính chất ozone, dự kiến đạt màu sắc, loại bỏ COD thúc đẩy trình phân hủy sinh học cacbon hữu giai đoạn sau sinh học [2]
(2)tối ưu hóa điều kiện hoạt động (pH, nồng độ chất kết tủa nồng độ chất tạo bông) [3,4]
Trong số trường hợp, tùy thuộc vào đặc tính nước độ cứng nước q trình ozon hóa ban đầu cải thiện đáng kể hiệu trình keo tụ [5-7] Trước thực q trình xử lí việc cải thiện xử lý hóa lý giảm liều lượng chất kết tủa cho phép lưu lượng dịng chảy lớn mà khơng cần tốn q nhiều ozone
Tác dụng làm đông ozone áp dụng cho tất tượng hóa lý để cải thiện kết lắng, tuyển lọc trực tiếp kết ozon hóa ban đầu Các tượng sản xuất mơ hình rộng thơng qua hiệu ứng gián tiếp tạo nhờ q trình ozon hóa ban đầu Những tác dụng thay đổi phân bố kích thước hạt có kích thước lớn, hình thành hạt keo từ chất hữu hòa tan, cải thiện việc loại bỏ TOC độ đục sau lắng, tuyển lọc tăng độ kết dính vi khuẩn với [8]
Về công nghệ màng, siêu lọc áp dụng để phục hồi hóa chất phụ trợ tác nhân từ rủ hồ nước thải chất có phân tử lượng cao thuốc nhuộm khơng hịa tan (ví dụ màu chàm) từ nước thải nhuộm Tuy nhiên, khơng loại bỏ thuốc nhuộm có trọng lượng phân tử thấp [9,10] Các phương pháp cho màng lọc xử lý lọc nano với lọc thẩm thấu ngược, kể từ màng siêu lọc khó loại bỏ COD độ dẫn, có tác động nhẹ vào màu sắc [11,12]
Tuy nhiên, nhược điểm q trình suy giảm tốc độ dịng chảy gây tích tụ phân tử bề mặt màng [13,14]
3 Mục tiêu:
Mục tiêu đề xuất hệ thống xử lý nước thải để tái sử dụng nước nhà máy dệt may Để giảm mức độ tắc nghẽn nghiêm trọng qua màng, hiệu xử lý hóa lý tăng cường biện pháp ozone hóa ban đầu ảnh hưởng đến dịng chảy vào màng mơ-đun chứa nồng độ COD thấp
Để thực mục tiêu này, trước hết nghiên cứu ảnh hưởng giai đoạn ozon hóa nước thải, thứ hai đánh giá hiệu xử lý hóa lý theo thời gian ozon hóa cuối thử nghiệm màng lọc nano COD hấp phụ
4 Vật liệu phương pháp:
Theo mục tiêu trên, công việc chia thành bốn bước sau: phân tích đặc tính nước thải, thí nghiệm ozon hóa, xử lý hóa lý, thí nghiệm lọc nano (NF)
4.1 Đặc tính nước thải:
Các thơng số phân tích COD, pH, độ đục dẫn điện COD xác định máy Spectroquant Nova 60 từ công ty Merck, độ đục máy D-112 từ Dinko, độ dẫn pH đo dụng cụ CRISON
(3)Các thí nghiệm ozon hóa thực nhà máy phịng thí nghiệm từ nhiều Ozone trang bị với bồn chứa, lò phản ứng 25L ba máy phát điện ozone cho sục oxy tinh khiết Nồng độ ozone thiết lập từ đến 12gO3/h
Thể tích nước thải oxy hóa 50L thí nghiệm Nước thải bơm từ bể chứa cho hệ thống phản ứng với tốc độ dịng chảy 1000L/h sau quay trở lại bể chứa q trình oxy hóa Trong tất thí nghiệm nồng độ ozone thiết lập 1gO3/h suốt thời gian thí nghiệm 30 60 phút
4.3 Thí nghiệm hóa lý:
Thí nghiệm hóa lý thực máy khuấy jar-test từ Cipecma S.A. Thí nghiệm sử dụng chất kết tủa UPAX-33 (12,8% Al2O3) từ Kemira, S.A hai chất
tạo (ion âm ref 77.171 ion dương ref 77.155) NALCO
Các nguyên liệu bao gồm 900 ml mẫu lọ, sau chất kết tủa thêm vào trộn nhanh (180 vòng/phút) thời gian phút Sau đó, vận tốc giảm (30 vịng/phút) chất tạo bơng thêm vào trộn 15 phút Sau đó, mái chèo thu hồi để hạt cố định (khối lượng bùn, V60) Các thông số nghiên cứu nước thải thêm vào pH (PHAD), nồng độ chất kết tủa nồng độ chất tạo
Để nghiên cứu ảnh hưởng thông số khác nhau, nồng độ chất kết tủa thay đổi từ 100 đến 1000mg/L & nồng độ chất tạo từ 0,5 đến 2mg/L theo kết thu trước [3] Các giá trị PHAD sửa đổi từ đến 10 tùy thuộc vào kinh nghiệm Thay đổi pH cách thêm HCl 0,1N dung dịch NaOH 0,1N
4.4 Thí nghiệm lọc nano (NF):
Giới thiệu: Kỹ thuật lọc nano ứng dụng rộng rãi lĩnh vực làm nước uống công nghiệp xử lý nước thải làm mềm nước, loại bỏ chất ô nhiễm hữu cơ, lọc phân tử muối có hóa trị thấp chất khống Lọc nano ngày có khả ứng dụng cho nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt công nghiệp dệt nhuộm để xử lý tái sử dụng nước thải Màng lọc nano ứng dụng phổ biến để xử lý muối hịa tan chất nhiễm có kích thước nhỏ, làm mềm nước xử lý nước thải Màng lọc nano đóng vai trị rào cản vật lý, ngăn chặn hạt vi sinh vật lớn lỗ màng lọc loại bỏ có chọn lọc chất nhiễm
Vật liệu thí nghiệm: Các màng lọc thí nghiệm (NF-90 DK-5) màng lọc polyme mỏng có thị thường có khả hoạt động nhiệt độ cao
Thí nghiệm màng thực cách sử dụng máy lọc nano phịng thí nghiệm Cấu hình máy quan sát hình NF mơ-đun mặt phẳng hiệu diện tích màng 0.012m2 Màng thử nghiệm DL-5 từ
(4)Hình 1: Máy lọc nano phịng thí nghiệm
Điều kiện hoạt động cho màng áp lực xuyên màng 0.20MPa tốc độ dòng chảy nguồn cấp liệu 0.4m3/h 25oC Thời gian hoạt động máy 10 tiếng.
Thấm loại bỏ dịng tái chế vào bể ni Sau thấm, dòng chảy loại bỏ tái trở lại bể chứa Các dòng chảy thấm JP (L/m2h) độ muối RSALT (%) xác định trong
các thí nghiệm Ngồi ra, phần cuối thí nghiệm COD phân tích 5 Kết thảo luận:
Bảng cho thấy đặc tính nước thải sau trung hịa với carbon
dioxit từ q trình kị khí tạo máy điện đồng phát Vì nhìn thấy nên nước thải phải xử lý trước xả vào cống Bên cạnh đó, cần trình xử lý nước thải hệ thống màng lọc để loại bỏ độ dẫn sau xử lý thơng thường để tái sử dụng
Bảng 1: Đặc tính nước thải
Tham số Nước thải
COD( mg/L) 1780
Độ đục( NTU) 100
(5)Ph 7.4
5.1 Xử lý hóa lý nước thải mà khơng ozon hóa:
*Ảnh hưởng pH: Thí nghiệm ban đầu thực với nồng độ chất kết tủa
500mg/L 1mg/L cation polyelectrolyte Giá trị pH mẫu nước thải sửa đổi từ đến 10 Kết cho thấy việc loại bỏ COD tốt đạt pH = vi khuẩn flocs không ổn định giá trị pH cao kích thước nhỏ (Bảng 2) Các vi khuẩn flocs nhỏ tác nhân làm gia tăng độ đục
Bảng 2: Ảnh hưởng độ pH độ đục nước thải COD
Ph 10
Nồng độ chất kết tủa( mg/L) 500 500 500 500 500 500
Nồng độ chất tạo (mg/L) 1 1 1
Độ dẫn (mS/cm) 4.6 4.3 4.2 4.0 4.2 4.1
Độ đục (NTU) 144 139 132 123 48.5 129
COD (mg/L) 1700 1640 1527 1490 1278 1525
Hiển thị pH 9.7 7.9 7.4 6.9 5.9 4.9
V60 (ml/L) 44 52 54 57 95 55
*Ảnh hưởng chất kết tủa: Giữ pH nước thay đổi liều lượng chất
kết tủa (100-1000 mg/L) quan sát thấy 750 mg/L giá trị COD độ đục thấp (Bảng 3)
Bảng 3: Ảnh hưởng nồng độ chất kết tủa COD độ đục pH =
Nồng độ chất kết tủa (mg/L) 1000 750 500 250 100
Nồng độ chất tạo (mg/L) 1 1
Độ dẫn (mS/cm) 4.4 4.3 4.2 4.2 4.1
Độ đục (NTU) 43.3 25.9 51.9 80 100
COD (mg/L) 1294 1135 1280 1390
-Hiển thị pH 4.8 4.9 5.0 5.2 5.4
V60 (ml/L) 85 100 60 48
*Ảnh hưởng polyelectrolyte: Một pH liều lượng chất kết tủa tối ưu
hóa, số thí nghiệm thực với anion khác nồng độ cation polyelectrolyte (0,5-2,0 mg/L) Trong trường hợp này, kết giống COD hiệu loại bỏ độ đục nồng độ polyelectrolyte (Bảng 4) Kết có chất kết tủa thêm vào jar-test sau
(6)Nồng độ chất tạo (mg/L) 2.0 Cation1.0 0.5 2.0 1.0Anion 0.5
Độ dẫn( mS/cm) 4.2 4.2 4.2 4.2 4.2 4.3
Độ đục (NTU) 26.3 26.0 26.1 26.0 25.7 25.9
COD (mg/L) 1200 1192 1185 1145 1155 1150
Hiển thị pH 4.9 4.9 5.0 4.9 5.0 5.0
V60 (ml/L) 90 96 100 108 110 105
Tóm lại, điều kiện hoạt động tối ưu cho nước thải dệt nhuộm pH = 750 mg/L UPAX-33 Các điều kiện dẫn đến hiệu loại bỏ COD độ đục tương ứng 36% 74%
5.2 Xử lý hóa lý ozon hóa nước (30 phút):
*Ảnh hưởng pH: Jar-test cho thấy COD độ đục loại bỏ tốt pH = 6,5 Như trường hợp trước, giá trị pH cao tránh giải vi khuẩn flocs hình thành Loại bỏ COD độ đục tăng lên đến 58% 95%
*Ảnh hưởng chất kết tủa: Trong bước này, thí nghiệm thực pH = 6,5 khác liều lượng chất kết tủa (100-1000mg/L) Kết cho thấy nồng độ chất kết tủa tốt 400mg/L Theo kết thu được, điều kiện hoạt động tối ưu pH = 6,5 400mg/L UPAX-33
Bảng cho thấy cách kết hợp q trình oxy hóa q trình hóa lý làm tăng tổng số loại bỏ COD độ đục Trong thực tế, việc loại bỏ độ đục gần 100%
Bảng 5: Đặc tính nước hiệu sau kết hợp ozon hóa 30’ xử lý hóa lý
Tham số Ozon hóa 30’ +Xử lý hóa lý Loại bỏ (%)
COD (mg/L) 752 57.7
Độ đục (NTU) 5.0 95.0
Độ dẫn (mS/cm) 3.3
-Độ pH 5.0
-5.3 Xử lý hóa lý ozon hóa nước (60 phút)
Kết thực tế giống hệt độ pH tối ưu Tuy nhiên, nồng độ chất kết tủa tối ưu thấp so với jar-test trước Như vậy, điều kiện hoạt động tối ưu pH = 6,5 300 mg/L UPAX-33
Bảng cho thấy kéo dài thời gian ozon hóa thêm 30 phút khơng cải tiến hiệu loại bỏ COD độ đục
(7)Tham số Ozon hóa 60’ + xử lý hóa lý Loại bỏ (%)
COD (mg/L) 768 56.8
Độ đục (NTU) 5.0 95.0
Độ dẫn (mS/cm) 3.0
-Hiển thị pH 5.2
-Hình cho thấy hiệu xử lý COD độ đục thu theo q trình xử lý áp dụng Nó quan sát thấy ozon hóa tăng cường loại bỏ COD độ đục Tuy nhiên, xu hướng khơng xảy thời gian ozon hóa tăng lên đến 60 phút Liên quan đến độ đục, loại bỏ cải thiện đơi chút thí nghiệm ozon hóa
Hình 2: Hiệu suất loại bỏ COD độ đục
5.4
Thí nghiệm lọc nano:
Theo kết giải thích trên, gia tăng thời gian ozon hóa tiêu thụ lượng nhiều nên việc giảm nồng độ chất kết tủa khơng đủ cao Như vậy, thí nghiệm lọc nano thực với nước thải dệt nhuộm trước phải xử lý ozon hóa (30’) qua q trình xử lý hóa lý
(8)(9)Hình 4: Quá trình việc lưu giữ muối thời gian hoạt động
Trong hình 3, giá trị thơng lượng không đổi giai đoạn nghiên cứu hai trường hợp Tuy nhiên, màng DK-5 đạt giá trị cao thơng lượng gần lần Nó nhận thấy hình mà muối loại bỏ tốt với NF-90 đạt giá trị độ dẫn khoảng 1mS/cm Liên quan đến COD kết nhận với màng NF-90
Bảng COD giá trị độ dẫn phân tích màng thấm vào cuối thí nghiệm Chất lượng thấm màng NF-90 tốt đáng kể so với màng DK-5
Bảng 7: COD giá trị độ dẫn màng thấm cho màng DK-5 màng NF-90
Tham số DK-5 NF-90
COD 60.7% 218mg/L 87.0% 98mg/L
Độ dẫn 45% 1.8mS/cm 85.2% 0.48mS/cm
6 Kết luận:
Ozone hóa trước cải thiện xử lý hóa lý làm giảm hàm lượng chất hữu độ đục nước thải Nồng độ chất kết tủa theo yêu cầu giảm thay đổi bề mặt keo Sự gia tăng thời gian ozon hóa khơng cải thiện xử lý COD sau xử lý hóa lý
Liên quan đến thí nghiệm nano, NF-90 loại bỏ muối COD cao so với DK-5 Mặc dù tỷ lệ phần thông lượng thấm qua NF-90 thấp màng chọn lọc muối đáng kể cao cho màng khác Nước từ màng thấm NF-90 tái sử dụng nước rửa nhà máy dệt chất lượng nước đáp ứng tiêu chuẩn yêu cầu (COD <100 mg/l dẫn điện <1,0 mS/cm)