Nghiên cứu động học phản ứng fenton trong xử lý nước rò rỉ từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ∗∗ ∗∗∗∗ ∗∗∗∗∗ ∗∗∗∗ ∗ VÕ CHÍ CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG FENTON TRONG XỬ LÝ NƯỚC RÒ RỈ TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ Chuyên ngành : Công nghệ Môi trường Mã số : 60 85 06 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - THÁNG 12 - 2006 i LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến thầy PGS TS Nguyễn Văn Phước hết lòng hướng dẫn giúp đỡ cho hoàn thành luận văn cao học Xin chân thành cảm ơn thầy, cô đồng nghiệp thuộc Khoa Môi trường, Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho suốt trình học tập nghiên cứu Xin cảm ơn bạn lớp, bạn sinh viên Khoa Môi trường khoá 2002 nhiệt tình giúp đỡ có đóng góp lớn trình thực thí nghiệm Cuối cùng, xin chia sẻ niềm vinh dự gia đình, bạn bè xa gần động viên giúp đỡ suốt thời gian qua VÕ CHÍ CƯỜNG ii TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn gồm nội dung sau : • Nghiên cứu động học phản ứng Fenton oxy hóa chất hữu khó phân huỷ sinh học nước rò rỉ từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị • Nghiên cứu sử dụng hiệu oxy già dư nhằm điểu khiển nâng cao hiệu xử lý COD trình oxy hóa Fenton nước rác • Nghiên cứu khả xử lý sinh học nước rác sau oxy hóa Kết nghiên cứu động học phản ứng Fenton xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác cho thấy : COD giảm nhanh thời gian đầu phản ứng tạo thành tức khắc gốc oxy hóa mạnh hydroxyl OH*; sau phản ứng Fenton không diễn ra, dù nồng độ oxy già cao tốc độ xử lý COD thấp Phương pháp sinh học hiếu khí không hiệu việc xử lý nước rác sau oxy hóa Fenton Đề tài nghiên cứu bổ sung xúc tác Fe2+ theo bậc giúp sử dụng hiệu oxy già dư, nâng cao hiệu xử lý COD trình Fenton rút ngắn thời gian phản ứng iii ABSTRACT This thesis contains the following contents : • Research on the kinetics of Fenton process to oxidate non-biodegradable organic substances in municipal landfill leachate • Research on utilizing H2O2 residual to control Fenton process and to enhance COD removal efficiency • Research on biological treatment ability of leachate after Fenton oxidation Some results of the kinetics of Fenton process in laboratory condition show that : COD of leachate is rapidly reduced because of instant hydroxyl (OH*) generation; After that, OH* generation almost does not happen, COD removal efficiency is low although hydrogen peroxide concentration is still high Aerobic biological process is not effective in treating leachate after Fenton process The application of three-stage Fe2+ catalysis utilizes H2O2 residual, enhances COD removal efficiency and shortens reaction time iv MỤC LỤC LỜI CẢM ÔN I TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN II ABSTRACT III MUÏC LUÏC IV DANH MỤC BẢNG BIỂU .VII DANH MỤC HÌNH ẢNH IX DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT X CHƯƠNG MỞ ÑAÀU 1.1 GIỚI THIỆU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.4.1 Phương pháp tham khảo, tổng hợp tài liệu 1.4.2 Phương pháp phân tích 1.4.3 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa 1.4.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mô hình 1.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 1.5 TÍNH MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Tính 1.5.2 YÙ nghóa khoa học 1.5.3 Ý nghóa thực tiễn CHƯƠNG TOÅNG QUAN 2.1 TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÁC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 2.1.1 Thành phần tính chất nước rác 2.1.2 Tổng quan công nghệ xử lý nước rỉ rác v 2.1.2.1 Tình hình xử lý nước rác giới 2.1.2.2 Tình hình xử lý nước rác Việt Nam 12 2.2 TỔNG QUAN VỀ PHẢN ỨNG FENTON 18 2.2.1 Cơ chế phản ứng Fenton 18 2.2.2 Các ứng dụng phản ứng Fenton xử lý ô nhiễm 25 2.2.3 Các nghiên cứu động học phản ứng Fenton 26 2.3 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 27 2.3.1 Tốc độ phản öùng 27 2.3.2 Xử lý kiện động học 28 2.3.3 Một số lưu ý nghiên cứu động học phản ứng thực nghiệm 30 CHƯƠNG 32 NỘI DUNG VÀ MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 32 3.1 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 32 3.1.1 Nghiên cứu xây dựng phương trình động học 32 3.1.1.1 Xác lập phương trình động học 32 3.1.1.2 Xaùc định vùng nghiên cứu động học phản ứng 33 3.1.1.3 Tổ chức thí nghiệm, xử lý số liệu động học 34 3.1.2 Giải thích động học phân huỷ COD nước rác phản ứng Fenton 36 3.1.3 Nghiên cứu sử dụng hiệu oxy già dư 38 3.1.4 Nghiên cứu khả xử lý sinh học nước rác sau oxy hóa 39 3.1.4.1 Quy hoạch thực nghiệm 40 3.1.4.2 Tối ưu hóa thực nghieäm 41 3.2 CHUẨN BỊ MẪU 42 3.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 44 3.3.1 Mô hình nghiên cứu phản ứng oxy hóa 44 3.3.2 Mô hình nghiên cứu động học phản ứng 45 3.3.3 Mô hình lọc sinh học hiếu khí xơ dừa 46 3.3.4 Các phương pháp phân tích 47 3.4 THÍ NGHIỆM KHỬ OXY GIÀ DƯ BẰNG NATRI BISUNPHIT 48 3.4.1 Khử oxy già dư natri bisunphit 48 3.4.2 Khử natri bisunphit dö 49 CHƯƠNG 51 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 51 4.1 KEÁT QUẢ THÍ NGHIỆM TÌM ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG PHÙ HP 51 4.1.1 Xác định pH tối ưu cho phản ứng Fenton 51 4.1.2 Xác định liều lượng oxy già tỷ lệ phèn sắt/oxy già phù hợp 52 vi 4.2 KẾT QUẢ XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 56 4.2.1 Xác định thông số động học CODvào=905 mg/l 56 4.2.2 Xác định thông số động học CODvào=750 mg/l 59 4.2.3 Xác định thông số động học CODvào=618 mg/l 61 4.3 GIẢI THÍCH ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG FENTON XỬ LÝ NƯỚC RÁC 63 4.3.1 Kết thí nghiệm trình tiêu hao oxy già 63 4.3.2 Kết thí nghiệm đo nồng độ nitrat theo thời gian 64 4.3.3 Kết thí nghiệm động học trình oxy hóa bậc 65 4.3.4 Giải thích động học phản ứng Fenton phân huỷ nước rác 66 4.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HIỆU QUẢ OXY GIÀ DƯ 67 4.4.1 Nghiên cứu phương án xúc tác phản ứng Fenton theo bậc 67 4.4.1.1 Xúc tác bậc 67 4.4.1.2 Xúc tác bậc 69 4.4.1.3 Xúc tác baäc 72 4.4.1.4 Nghiên cứu liều lượng sắt (II) thích hợp cho trình xúc tác bậc 74 4.4.2 So sánh hiệu xử lý phương án oxy hóa 75 4.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC RÁC SAU OXY HÓA 78 4.5.1 Kết xử lý sinh học nước rác sau oxy hóa 78 4.5.2 Tối ưu hóa thực nghiệm 79 CHƯƠNG 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 5.1 KẾT LUẬN 82 5.2 KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 PHUÏ LUÏC A 85 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC PHẢN ỨNG 85 PHUÏ LUÏC B 92 XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ĐỘNG HỌC 92 PHUÏ LUÏC C 108 XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC RÁC SAU OXY HÓA 108 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 112 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Thành phần tính chất nước rác điển hình Bảng 2.2 Thành phần tính chất nước rác bãi chôn lấp Gò Cát Đông Thạnh Baûng 2.3 Mối liên hệ tỷ số COD/TOC, BOD/COD, COD tuổi bãi rác với hiệu khử chất hữu từ nước rác 10 Bảng 2.4 Mối liên hệ tính chất nước thải giải pháp xử lý 10 Bảng 2.5 So sánh phương pháp xử lý nước rác 11 Bảng 2.6 Các phản ứng chủ yếu trình Fenton 19 Bảng 2.7 Năng lực oxy hóa tương đối số chất 20 Bảng 2.8 Hằng số tốc độ phản ứng (mol-1s-1) gốc OH* so với ozon 27 Bảng 3.1 Bảng số liệu để xây dựng phương trình hồi quy 35 Baûng 3.2 Baûng tóm tắt thông số phương án thực nghiệm 41 Bảng 3.3 Phương án thực nghiệm yếu tố toàn phần 41 Bảng 3.4 Tính chất nước rác trước sau chuẩn bị mẫu 44 Bảng 3.5 Thí nghiệm khử oxy già dö 48 Bảng 3.6 Thí nghiệm sục khí khử NaHSO3 dư 50 Baûng 4.1 Thí nghiệm xác định pH tối ưu trình oxy hóa 51 Bảng 4.2 Biến thiên COD thay đổi liều lượng hóa chất CODvào=905mg/l 52 Bảng 4.3 Kết khảo sát liều lượng oxy già phù hợp CODvào=750 mg/l 54 Bảng 4.4 Kết khảo sát liều lượng oxy già CODvào=750 mg/l 55 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm động học phản ứng CODvào=905 mg/l 56 Bảng 4.6 Động học giai đoạn đầu CODvào=905mg/l 57 Bảng 4.7 Số liệu xây dựng phương trình hồi quy CODvào=905mg/l 58 Bảng 4.8 Tổng hợp giá trị thông số động học phản ứng CODvào=905mg/l 59 Bảng 4.9 Kết thí nghiệm động học phản ứng CODvào=750 mg/l 60 Bảng 4.10 Tổng hợp giá trị thông số động học phản ứng CODvào=750mg/l 61 Bảng 4.11 Kết thí nghiệm động học phản ứng CODvào=618mg/l 62 viii Bảng 4.12 Tổng hợp giá trị thông số động học phản ứng CODvào=618mg/l 63 Bảng 4.13 Thí nghiệm xác định tiêu hao oxy già pH = 3,5 64 Bảng 4.14 Biến đổi nồng độ nitrat theo thời gian oxy hóa 64 Bảng 4.15 Kết khảo sát động học trình oxy hóa bậc 65 Bảng 4.16 Khảo sát thời gian xúc tác phản ứng Fenton bậc 68 Bảng 4.17 Kết thí nghiệm trình xúc tác phản ứng Fenton bậc 69 Bảng 4.18 Khảo sát thời gian xúc tác phản ứng Fenton bậc 70 Bảng 4.19 Kết khảo sát trình xúc tác phản ứng Fenton bậc 71 Bảng 4.20 Khảo sát thời gian xúc tác phản ứng Fenton bậc 73 Bảng 4.21 Kết khảo sát trình xúc tác phản ứng Fenton bậc 74 Bảng 4.22 Nghiên cứu liều lượng sắt (II) thích hợp cho trình xúc tác bậc 75 Bảng 4.23 Tổ chức thí nghiệm khảo sát phương án oxy hóa 77 Bảng 4.24 Kết thí nghiệm khảo sát phương án oxy hóa 77 Bảng 4.25 Ưu điểm công nghệ xúc tác phản ứng Fenton bậc 78 Bảng 4.26 Kết xử lý sinh học nước rác sau oxy hóa 79 Bảng 4.27 Kết thực tối ưu hóa 80 Baûng 4.28 Các số liệu thí nghiệm tối ưu hóa 80 ix DANH MUÏC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Công nghệ xử lý nước rác bãi rác Tam Tân 13 Hình 2.2 Công nghệ xử lý nước rác (Viện Kỹ thuật Nhiệt đới) 14 Hình 2.3 Công nghệ xử lý nước rác (Khoa môi trường) 15 Hình 2.4 Công nghệ xử lý nước rác cũ (Khoa Môi trường) 17 Hình 3.1 Mô hình sục khí kéo dài 42 Hình 3.2 Sơ đồ bước chuẩn bị mẫu 43 Hình 3.5 Mô hình lọc sinh học xơ dừa 46 Hình 4.1 Biến thiên COD theo pH 52 Hình 4.2 Hiệu oxy hóa theo nồng độ oxy già CODvào=905mg/l 53 Hình 4.3 Hiệu oxy hóa theo nồng độ muối sắt CODvào=905mg/l 53 Hình 4.4 Hiệu xử lý COD theo liều lượng oxy già CODvào=750mg/l 54 Hình 4.5 Hiệu xử lý COD theo liều lượng oxy già CODvào=618mg/l 55 Hình 4.6 Biến thiên COD H2O2 CODvào=905 mg/l 57 Hình 4.7 Biến thiên COD H2O2 CODvào=750mg/l 60 Hình 4.8 Biến thiên COD H2O2 CODvaøo=618 mg/l 62 Hình 4.9 Biến thiên COD H2O2 trình oxy hóa bậc 66 Hình 4.10 Sơ đồ xúc tác phản ứng Fenton baäc 68 Hình 4.11 Sơ đồ xúc tác phản ứng Fenton baäc 70 Hình 4.12 Biến thiên COD oxy già dư trình xúc tác phản ứng Fenton bậc (CODvào = 665mg/l; H2O2 =2 ml/l) 72 Hình 4.13 Sơ đồ xúc tác phản ứng Fenton bậc 73 Hình 4.14 Phương án oxy hóa baäc 76 Hình 4.15 Phương án oxy hóa bậc cải tiến 76 Hình 4.16 Phương án xúc tác phản öùng Fenton baäc 76 Hình 5.1 Công nghệ xử lý COD khó phân huỷ sinh học nước rác 83 99 - dCOD/dt = 11,039 x 104 [COD]3,73466 [H2O2]0,908518 (Mô hình hồi quy tương quan với thực nghiệm với mức tin cậy 95%) b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phuùt) 1,42 [COD] (mol/l) 0,056563 0,026131 Suy phương trình động học : [COD] = 0,056563 – 0,021431 x t (Mức tin cậy 99%) Trong : k = 0,021431 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,49672 (Mức tin cậy 95%) B.2 XỬ LÝ CÁC SỐ LIỆU ĐỘNG HỌC KHI CODVÀO=750 mg/l B.2.1 Thí nghiệm lần : CODvào = 750 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : t (phuùt) [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,35 3,25 5,41 8,17 11 15,83 20,06 60 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,008426 0,006359 0,005176 0,004179 0,003479 0,002135 0,001591 0,000121 0,046875 0,024288 0,021431 0,019525 0,018094 0,017144 0,015713 0,015238 0,014763 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 0,016731 0,001503 0,000883 0,000519 0,000336 0,000296 0,000112 0,000012 0,0309618 0,0025016 0,0010858 0,0006642 0,0004008 0,0003209 0,0001691 0,0000497 0,0000035 100 - Kết phân tích hồi quy đa biến máy tính: - Phương trình hồi quy với mức tin cậy 99% : lg(dCOD/dt) = 4,2999 + 2,75357lg [COD] + 1,21124 lg[H2O2] - Với lgk = 4,2999 k = 104,2999 = 1,9948 x 104 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvào=750mg/l) : - dCOD/dt = 1,9948 x 104 [COD]2,75357 [H2O2]1,21124 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phuùt) 1,35 [COD] (mol/l) 0,046875 0,024288 Suy phương trình động học : [COD] = 0,046875 – 0,0167311 x t (Mức tin cậy 99%) 101 Trong : k = 0,0167311 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,49672 (Mức tin cậy 95%) B.2.2 Thí nghiệm lần : CODvào = 750 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : Bảng số liệu động học phản ứng sau : t (phuùt) [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,33 7,92 10,83 15,92 19 25,18 60 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,007950 0,005406 0,004491 0,003179 0,002135 0,001906 0,000621 0,046875 0,023825 0,020294 0,018531 0,017644 0,016319 0,015881 0,015444 0,017331 0,000962 0,000604 0,000305 0,000260 0,000142 0,000071 0,03127045 0,00252411 0,00069575 0,0004543 0,00029325 0,00016185 0,0000944 0,0000354 0,000062 0,015000 0,000013 0,00000345 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 102 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvào=750mg/l) : - dCOD/dt = 3,1056 x 104 [COD]3,15624 [H2O2]1,00294 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phút) 1,33 [COD] (mol/l) 0,046875 0,023825 Suy phương trình động học : [COD] = 0,046875 – 0,0173308 x t (Mức tin cậy 99%) Trong : k = 0,0173308 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,2593 (Mức tin cậy 95%) B.2.3 Thí nghiệm lần : CODvào = 750 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : Bảng số liệu động học phản ứng sau : t (phút) [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,51 9,39 12,15 15,03 20,16 60 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,007409 0,005406 0,003976 0,003306 0,002224 0,001509 0,000062 0,046875 0,023381 0,020294 0,018088 0,017206 0,016319 0,015444 0,015000 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 0,015559 0,000885 0,000503 0,000319 0,000308 0,000171 0,000011 0,0295468 0,0015707 0,0006484 0,0003758 0,0003108 0,0002225 0,0000885 0,0000037 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvào=750mg/l) : - dCOD/dt = 1,1628 x 104 [COD]2,91159 [H2O2]0,993062 103 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phút) 1,51 [COD] (mol/l) 0,046875 0,023381 Suy phương trình động học : [COD] = 0,046875 – 0,0155589 x t (Mức tin cậy 99%) Trong : k = 0,0155589 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,19467 (Mức tin cậy 95%) B.3 XỬ LÝ CÁC SỐ LIỆU ĐỘNG HỌC KHI CODVÀO=618 mg/l B.3.1 Thí nghiệm lần : CODvào = 618 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : Bảng số liệu động học phản ứng sau : t (phuùt) [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,37 5,75 9,42 13,65 17,16 20 60 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,008426 0,005915 0,004324 0,002950 0,002418 0,001906 0,000094 0,038625 0,018969 0,016325 0,015000 0,013675 0,012794 0,012350 0,011913 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 0,014348 0,000604 0,000361 0,000313 0,000251 0,000156 0,000011 - Kết phân tích hồi quy đa biến máy tính : 0,0269948 0,0017006 0,0003978 0,0003330 0,0002837 0,0001844 0,0000909 0,0000039 104 - Phương trình hồi quy với mức tin cậy 99% : lg(dCOD/dt) = 4,26562 + 2,89532lg [COD] + 1,01247 lg[H2O2] - Với lgk = 4,26562 k = 104,26562 = 1,8434 x 104 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvaøo=618 mg/l) laø : - dCOD/dt = 1,8434 x 104 [COD]2,89532 [H2O2]1,01247 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phuùt) 1,37 [COD] (mol/l) 0,038625 0,018969 Suy phương trình động học : [COD] = 0,038625 – 0,0143474 x t Trong : k = 0,0143474 (mol/lít.phút) (Mức tin cậy 99%) 105 * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,24402 (Mức tin cậy 95%) Kết chạy hồi quy đa biến sau : B.3.2 Thí nghiệm lần : CODvào = 618 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : Bảng số liệu động học phản ứng sau : t (phút) [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,25 5,25 8,58 12 15,17 20,25 60 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,008997 0,006238 0,004535 0,003497 0,002685 0,001826 0,000094 0,038625 0,019356 0,016931 0,015481 0,014031 0,013063 0,012575 0,012094 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 0,015415 0,000606 0,000435 0,000424 0,000306 0,000096 0,000012 0,0287693 0,0020608 0,0005028 0,0004263 0,0003465 0,0002413 0,0000559 0,0000039 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvaøo=618 mg/l) laø : - dCOD/dt = 3,3076 x 104 [COD]3,01061 [H2O2]1,03534 106 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phuùt) 1,25 [COD] (mol/l) 0,038625 0,019356 Suy phương trình động học : [COD] = 0,038625 – 0,0154152 x t (Mức tin cậy 99%) Trong : k = 0,0154152 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,28882 (Mức tin cậy 95%) B.3.3 Thí nghiệm lần : CODvào = 618 mg/l a Xây dựng phương trình động học 60 phút : Bảng số liệu động học phản ứng sau : t phút [H+] (mol/l) [H2O2] (mol/l) [COD] (mol/l) 1,25 5,33 9,33 11,08 15 18,83 60 0,000316 0,000316 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,000398 0,017647 0,008891 0,006144 0,004324 0,003874 0,002797 0,002035 0,000065 0,038625 0,0192188 0,0164063 0,0145313 0,0140625 0,013125 0,0126563 0,0121875 ∆COD/∆t dCOD/dt (mol/lít.phút) (mol/lít.phút) 0,015525 0,000689 0,000469 0,000268 0,000239 0,000122 0,000011 0,0260301 0,0020520 0,0004928 0,0004036 0,0003545 0,0002147 0,0000850 0,0000042 - Phương trình động học 60 phút thí nghiệm lần (CODvào=618 mg/l) laø : - dCOD/dt = 2,4155 x 104 [COD]3,04898 [H2O2]0,939605 (Mức tin cậy 95%) 107 b Xây dựng phương trình động học giai đoạn phản ứng : * Giai đoạn đầu phản ứng Fenton : bước thực tương tự thí nghiệm lần Số liệu ban đầu : t (phút) 1,25 [COD] (mol/l) 0,038625 0,0192188 Suy phương trình động học : [COD] = 0,038625 – 0,0155525 x t (Mức tin cậy 99%) Trong : k = 0,0155525 (mol/lít.phút) * Giai đoạn sau phản ứng Fenton : Phương trình động học : –dCOD/dt = [H2O2]1,15004 (Mức tin cậy 95%) 108 PHỤ LỤC C XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM XỬ LÝ SINH HỌC NƯỚC RÁC SAU OXY HÓA 109 C.1 XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH HỒI QUY THỰC NGHIỆM : - Kết nghiên cứu mô hình lọc sinh học xơ dừa phương án thực nghiệm yếu tố toàn phần sau : Thí Z1 Z2 CODvào COD sau xử lý sinh CODra học nghiệm (mg/l) (giờ) (sinh (trung học) bình) h h 01 02 y (%) 150 577 542 507 521 514 514 10,92 150 570 535 507 514 514 512 10,18 600 260 199 206 199 - 201 22,69 600 260 192 199 199 - 197 24,23 - Chọn phương trình hồi quy có dạng sau : y = b0 + b1x1 + b2x2 - Nhập bảng số liệu sau vào chương trình STATGRAPHICS thực phép phân tích hồi quy : Thí nghiệm x1 x2 y (%) -1 -1 10,92 -1 10,18 -1 22,69 1 24,23 Trong : + Z1 : Nồng độ oxy già (mg/l) + Z2 : Thời gian phản ứng (giờ) + x1 : Biến mã hóa Z1 + x2 : Biến mã hóa Z2 + y : Hiệu xử lý theo COD 110 - Kết chạy máy tính sau : Từ bảng ước lượng hệ số hồi quy suy : bo = 17,005; b1 = 6,445; b2 = 0,2 - Dựa vào bảng ước lượng hệ số hồi quy thấy mức ý nghóa hệ số b2 = 0,7852>>0,05 (mức tin cậy 95%) : nên loại hệ số b2 khỏi mô hình hay nói cách khác không chấp nhận biến x2 vào mô hình * Sau loại bỏ biến x2 khỏi mô hình, thực phép phân tích hồi quy cho biến y x1 Kết sau : 111 - Từ bảng ước lượng hệ số hồi quy thấy mức ý nghóa hệ số b0=17,005 b1=6,445 0,0006 0,0044 nhỏ nhiều so với giá trị 0,01 Do đó, hệ số chấp nhận vào mô hình với mức tin cậy 99% - R-squared = 99,1319 > 99% Do phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm với mức tin cậy 99% Như : y = 17,005 + 6,455x1 C.2 SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM TỐI ƯU HÓA ĐƯỜNG DỐC NHẤT : Số liệu thí nghiệm mô hình lọc sinh xơ dừa trình tối ưu hóa theo hướng Gradient cho bảng sau : Thí nghiệm Z1 Z2 CODvào CODra COD sau xử lý (trung sinh học (mg/l) (giờ) (sinh học) h h 01 ngày bình) y (%) 675 250 195 188 188 188 24,80 775 230 167 167 167 167 27,39 875 216 - 160 153 157 27,31 975 209 - 160 160 160 23,44 1.075 202 153 153 153 24,25 112 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Võ Chí Cường Ngày, tháng, năm sinh: 15/05/1979 Nơi sinh: Hội An, Quãng Nam Địa liên lạc: 23 Lê Xuân Trữ, Quy Nhơn, Bình Định Điện thoại: 0914034304 QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC Chế độ học: Chính quy Thời gian học: Từ 10/ 09/ 1997 đến 10/01 /2002 Nơi học : Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật môi trường Tên luận văn tốt nghiệp kỹ sư: Nghiên cứu xử lý nước rò ró từ bãi chôn lấp rác Ngày nơi bảo vệ luận văn: Khoa Môi Trường, Đại học Bách Khoa TP HCM Người hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Phước Trình độ ngoại ngữ :Bằng C Anh văn QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC Năm 20012002 Năm 2003 Cùng làm công tác nghiên cứu đề tài xử lý môi trường với thầy cô giáo Khoa Môi trường, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh : + Đề tài cấp thành phố “Nghiên cứu xử lý nước rị rỉ từ bãi rác Đơng Thạnh, TP Hồ Chí Minh” Đã nghiệm thu năm 2003 + Nghiên cứu chuyển giao công nghệ nhiều công trình cử lý nước thải, khí thải chất thải rắn Được Trường Đại học Quy Nhơn tiếp nhận phân công công tác giảng dạy khoa Công nghệ 113 Từ 2004 Hết thời hạn Hợp đồng làm việc Đại học Quy Nhơn với mong đến muốn nghiên cứu thêm môi trường điều kiện thực tiễn nên xin chuyển Công ty Tư vấn Khoa học Công nghệ Môi trường MTC Trong thời gian này, tham gia nghiên cứu, tư vấn dự án môi trường như: + Đề tài khoa học cấp tỉnh “Quy hoạch mạng lưới quan trắc mơi trường tỉnh Bình Định đến năm 2010” Đã nghiệm thu năm 2004 + Đánh giá tác động mơi trường (ĐTM) cho nhiều dự án ngồi tỉnh : ĐTM Nhà máy chế biến dứa rau xuất Hoài Nhơn; ĐTM Cảng Quy Nhơn; ĐTM nhà máy cồn Bình Định; nhà máy chế biến nông lâm sản khu công nghiệp Phú Tài + Lập dự án bãi chôn lấp chất thải rắn huyện Phù Cát, bãi rác Phú Yên + Thiết kế chuyển giao công nghệ hệ thống Xử lý nước thải nhà máy giấy Tân Bình, KCN Phú Tài; xử lý nước thải luộc gỗ, nước thải chế biến đá granit Tháng 5/2004, để học thêm nhiều lĩnh vực quản lý xử lý môi trường đồng ý Công ty MTC, đăng ký thi đậu vào lớp Cao học môi trường, Đại học Bách khoa TPHCM học ... nước rò rỉ từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị • Nghiên cứu sử dụng hiệu oxy già dư nhằm điểu khiển nâng cao hiệu xử lý COD trình oxy hóa Fenton nước rác • Nghiên cứu khả xử lý sinh học nước rác... nghiên cứu sâu động học nhằm điều khiển nâng cao hiệu xử lý phản ứng Fenton cần thiết 3 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu động học phản ứng Fenton oxy hóa chất hữu khó phân huỷ sinh học nước. .. rác từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị - Nghiên cứu sử dụng hiệu oxy già dư nhằm điểu khiển nâng cao hiệu xử lý COD trình oxy hóa Fenton - Nghiên cứu khả xử lý sinh học nước rác sau oxy hóa Fenton