Nghiên cứu tối ưu hóa công nghệ ô xy hóa tiên tiên AOPs xử lý nước rỉ rác

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi nằm đề tài nghiên cứu cấp nhà nước PGS.TS Đặng Xuân Hiển Các số liệu, kết nêu luận văn cho phép sử dụng PGS.TS Đặng Xuân Hiển trung thực chưa công bố cơng trình khác Học viên Lê Thị Thu Huyền i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, cố gắng nỗ lực thân, em nhận ủng hộ, giúp đỡ hướng dẫn thầy giáo, cô giáo, gia đình bạn bè Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy TS Vũ Văn Mạnh PGS.TS Đặng Xuân Hiển tạo điều kiện thuân lợi mặt để em hồn thành luận văn Trong khoảng thời gian qua, thầy người truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm vận hành hệ thống người theo sát trình thực nghiệm Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Viện Khoa Học Công Nghệ Mơi Trường, cán hướng dẫn thí nghiệm giúp đỡ nhiệt tình thời gian vừa qua Xin cảm ơn bạn lớp Kỹ thuật Môi Trường 2013B đồng hành thời gian thí nghiệm nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, 09/2015 Học viên Lê Thị Thu Huyền ii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ v DANH MỤC BẢNG BIỂU .vi MỞ ĐẦU vi TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RÁC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BẰNG Ơ XY HĨA NÂNG CAO .4 1.1 NƯỚC RÁC 1.1.1 Khái niệm nước rác 1.1.2 Đặc trưng trình hình thành nước rác 1.1.2.1 Đặc trưng nước rác 1.1.2.2 Quá trình hình thành nước rác 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC RÁC .7 1.2.1.Các phương pháp học 1.2.2 Phương pháp xử lý hóa - lý .7 1.2.3 Phương pháp xử lý sinh học 1.2.4 Phương pháp xử lý hoá học .9 1.3 THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ XỬ LÝ NƯỚC 1.3.1 Trên giới 1.3.2 Tại Việt Nam 11 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP Ô XY HÓA TIÊN TIẾN SỬ DỤNG TÁC NHÂN OZON 13 1.4.1 Cấu tạo tính chất O3 .13 1.4.2 Cơ chế oxy hóa Ozon .16 1.4.3 Các phương pháp xy hóa tiên tiến ozon 18 1.4.3.1 Ozon hóa điều kiện pH cao .18 1.4.2 Quá trình Perozon 19 1.4.3 Quá trình Catazone 20 1.4.4 Quá trình Ozon –UV (O3/UV) 25 1.5 Giới thiệu Mangan đioxit 26 1.5.1 Điều chế Mangan đioxit (MnO2) 26 1.5.2 Ứng dụng Mangan dioxit (MnO2) 28 1.5.3 Cơ chế q trình oxy hóa xúc tác mangan dioxit (MnO2) 28 1.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất q trình Ozon hóa 29 1.5.4.1 Nồng độ Ozon 29 1.5.4.2 Ảnh hưởng anion vô 29 1.5.4.3 Ảnh hưởng pH .30 iii 1.5.4.4 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 30 1.5.4.5 Ưu nhược điểm phương pháp Ozon hóa .30 1.6.2 Các nghiên cứu xử lý nước rác ozon giới 32 CHƯƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .36 2.1 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 36 2.1.1 Phạm vi nghiên cứu 36 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 36 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 2.2.1 Nguyên vật liệu nghiên cứu 36 2.2.2 Phương pháp phân tích COD 38 2.2.3 Phương pháp phân tích độ màu .39 2.2.4 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 39 2.2.4.1 Mơ hình thí nghiệm khảo sát 39 2.2.4.2 Xác định điều kiện thí nghiệm thích hợp cho q trình xử lý .41 2.2.4.3 Quy trình thí nghiệm 41 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 45 3.1 KẾT QUẢ CÁC THÍ NGHIỆM KHẢO SÁT 45 3.1.1 Ảnh hưởng pH tới hiệu xử lý .45 3.1.2 Ảnh hưởng khối lượng xúc tác sử dụng tới hiệu suất xử lý .47 3.1.3 Ảnh hưởng thời gian sục khí tới hiệu suất xử lý 51 3.1.5 Ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm đầu vào tới hiệu qủa xử lý 54 3.2 Kết thí nghiệm cột hấp phụ 56 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 63 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Các thành phần hình thành nước rác ô chôn lấp [4] Hình 1.2: Cơ chế Crigge 15 Hình 1.3: Sự cơng vào vịng thơm electrophine .16 Hình 1.4: Mơ hình oxy hóa trực tiếp gián tiếp [5] .17 Hình 2.1: Mơ hình thí nghiệm khảo sát 39 Hình 2.2: Sơ đồ thí nghiệm cột hấp phụ 40 Hình 3.1: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất xử lý COD 45 Hình 3.2: Ảnh hưởng pH tới hiệu suất xử lý độ màu 46 Hình 3.3: Ảnh hưởng khối lượng xúc tác tới hiệu suất xử lý COD 48 Hình 3.4: Ảnh hưởng khối lượng xúc tác tới hiệu suất xử lý màu .48 Hình 3.6: Cơ chế hấp phụ chất xúc tác xy hóa chất hữu hấp phụ O3 OH 50 Hình 3.7: Hiệu suất xử lý COD độ màu phụ thuộc thời gian phản ứng .52 Hình 3.8: Hiệu suất xử lý COD độ màu phụ thuộc loại xúc tác sử dụng .54 Hình 3.9:Hiệu suất xử lý COD độ màu phụ thuộc nồng độ chất nhiễm 55 Hình 3.10: Nước rác sau xử lý thí nghiệm khảo sát 55 Hình 3.11: So sánh hiệu xử lý mơ hình thí nghiệm 58 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần nước rác theo độ tuổi [12] Bảng 1.2: Quy định nước rác quốc gia khác [12] Bảng 1.3: Độ hòa tan theo nhiệt độ 13 Bảng 1.4: Mức độ loại bỏ Clorobenzen áp dụng hệ O3/xúc tác đồng thể 22 Bảng 1.5: Sự hình thành OH từ quang phân O3 H2O2 [13] 25 Bảng 1.6: So sánh chi phí vận hành q trình AOP [4] 26 Bảng 3.1: Tổng hợp kết thí nghiệm khảo sát pH 45 Bảng 3.2: Hiệu suất xử lý COD độ màu phụ thuộc lượng xúc tác .47 Bảng 3.3: Hiệu suất xử lý phụ thuộc thời gian sục khí .52 Bảng 3.4: Hiệu suất xử lý phụ thuộc loại xúc tác sử dụng .53 Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý mơ hình thí nghiệm cột hấp phụ .57 vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT TT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hóa học BOD Biological oxygen demand Nhu cầu oxy sinh hóa TP Total phosphase Tổng photpho TKN Total Kjeldahl nitrogen Tổng nitơ Kendan SS Suspended solid Chất rắn lơ lửng AOPs Advanced oxidation Phương pháp oxy hóa nâng cao processes UV Vis QCVN BTNMT Ultraviolet radiation Máy quang phổ tử ngoại khả kiến Visible Quy chuẩn Việt Nam Bộ Tài nguyên Môi trường vii MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Chơn lấp giải pháp phổ biến xử lý chất thải rắn đô thị Việt Nam kỹ thuật đơn giản chi phí xử lý thấp Các bãi chơn lấp chất thải rắn Việt Nam phát sinh lượng nước rác lớn độ ẩm tự nhiên cao, nước mưa q trình hóa sinh, chứa loại chất hữu độc hại cao khó phân hủy sinh học Nước rác chứa nhiều mầm bệnh nguy hiểm, chứa nhiều chất ô nhiễm độc hại, tích đọng lại gây nguy ô nhiễm nguồn nước, đất không khí quanh khu vực cơng trường chơn lấp, nước rác lại có mùi hôi thối, độc hại, lan toả thường trực không khí với bán kính đến vài km, khiến dân cư quanh bãi chôn lấp rác không chịu nổi, nhiều lần u cầu quyền tìm giải pháp khắc phục Điển hình thành phố Hà Nội khu xử lý rác Nam Sơn- Sóc Sơn Người dân gần khu vực coi trang vật bất ly thân, họ thường xuyên phải mang lúc ngủ khơng chịu mùi thối phát sinh từ khu xử lý Nước rác đối tượng khó xử lý, việc sử dụng phương pháp đơn lẻ không đạt kết tốt nên cần nhiều giai đoạn với nhiều biện pháp xử lý phù hợp Xử lý nước rác phương pháp oxy hóa nâng cao (AOPs) thực chất tiến hành phân hủy thành phần khó xử lý nước rác tác nhân oxy hóa mạnh thơng thường gốc hydroxyl, đủ khả phá hủy liên kết hóa học bền vững, đưa chúng sản phẩm cuối cacbon dioxit nước Phương pháp oxy hóa ozon quan tâm nghiên cứu l nh vực xử lý nước nước thải Khí Ozon có khả loại bỏ hồn tồn nấm, mốc, virus, vi trùng, vi khuẩn, làm màu nước, kết tủa ion kim loại nặng nước, giảm BOD, COD… mà không gây ô nhiễm thứ cấp Ozon hòa tan vào nước diệt vi khuẩn, oxy hóa tạp chất vơ cơ, hữu cơ, thành phần kim loại, nông dược chất độc khác bị nhiễm người đưa vào; khử mùi, khử màu tạo thành hợp chất không độc, hại, chất kết tủa… làm cho nước trong, an toàn Trong xử lý nước rác, sử dụng Ozon kết hợp với công nghệ khác đưa lại hiệu cao Với tính oxy hố mạnh chất hữu khó phân huỷ sinh học, bền vừng mơi trường nước việc dùng Ozon để oxy hố chất khó hữu khó phân huỷ thành hợp chất có khối lượng phân tử thấp dễ phân huỷ sinh học hồn tồn có tính khả thi cao Đó lý thực đề tài “Nghiên cứu công nghệ ô xy hóa tiên tiến sử dụng tác nhân Ozon mangan dioxit xử lý nước rác” MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đánh giá ảnh hưởng thông số: pH, thời gian sục khí, khối lượng xúc tác, loại xúc tác, nồng độ chất ô nhiễm đầu vào đến hiệu suất xử lý thành phần hữu nước rỉ rác bãi chôn lấp chất thải rắn ozon kết hợp xúc tác MnO2 - Xử lý làm giảm nồng độ COD độ màu nước rác Ozon kết hợp xúc tác MnO2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tiến hành phân tích pH, nồng độ COD, độ màu nước rác rỉ rác (trước sau xử lý ph ng thí nghiệm để đánh giá hiệu xử lý thành phần hữu cơ: + Phân tích COD: Phương pháp Bicromat (dùng tác nhân oxy hoá K2Cr2O7) Theo phương pháp này, mẫu phân tích với lượng dư bicromat đun hồi lưu 1500C môi trường H2SO4 đặc có Ag2SO4 làm xúc tác + Xác định pH máy đo pH/ quỳ tím + Xác định màu nước máy đo UV-vis - Bố trí thí nghiệm xử lý thành phần hữu nước rỉ rác ph ng thí nghiệm Ozon: + Xác định ảnh hưởng thời gian sục khí Ozon đến hiệu suất xử lý + Xác định ảnh hưởng pH đến hiệu suất xử lý + Xác định ảnh hưởng khối lượng xúc tác sử dụng tới hiệu suất phản ứng + Xác định ảnh hưởng nồng độ chất ô nhiễm đầu vào tới hiệu suất phản ứng Các thí nghiệm nhằm tìm điều kiện phản ứng phân huỷ tối ưu chất hữu nước rỉ rác, giảm COD, độ màu xuống mức thấp - Đánh giá hiệu xử lý PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Phương pháp nghiên cứu tổng quát: thu thập tài liệu nước rác phương pháp xử lý áp dụng giới Việt Nam  Phương pháp phân tích: phân tích COD độ màu nước rác đầu vào đầu  Phương pháp thực nghiệm Ozon: bố trí thí nghiệm xử lý COD độ màu nước rác phương pháp Ozon hóa  Phương pháp xử lý số liệu: hiệu suất phản ứng tính tốn phần mềm Microsoft Excel Các thí nghiệm tiến hành Phịng thí nghiệm R&D- Viện Khoa học Công nghệ môi trường- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Trần Khắc Chương, Mai Hữu Khiêm (200 , Động hoá học xúc tác, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM Nguyễn Ngọc Lân, Hoàng Ngọc Minh (2011 , Nghiên cứu xử lý nước rác Ozon, Tạp chí Mơi trường thị Việt Nam 5(71), Hà Nội Hoàng Ngọc Minh(2012 , Nghiên cứu xử lý nước thải chứa giàu hợp chất hữu khó phân hủy sinh học phương pháp xử lý nâng cao, Luận án tiến s , Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Văn Hữu Tập(2015), Nghiên cứu tối ưu hóa cơng nghệ Ozon hóa xử lý nước rác, Luận án tiến s , Viện Khoa học công nghệ môi trường, Hà Nội Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung(2006), Các q trình oxy hoá nâng cao xử lý nước nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh Adel A., Azni I., Katayon S., Chuah T (2004) Treatment of Textile Wastewater by Advanced Oxidation Processes – A Review, Global Nest: The International Journal – General Information 6, 222-230 Abdulhussain A Abbas (200 , “Review on Land ill Leachate Treatments”, American Journal of Applied Sciences (4), 672-684 Ernest C Lehmann (2007), Landfill research focus, Nova Sience Publisher New York, 14-21 Guo Y., Yang L., Cheng X., Wang X.(2012 , “ The application and reaction mechanism of catalytic ozonation in water treatment”, Journal of Environmental Analytical Toxicology 2(7), 2-7 10 Jerry J.Wu et al (2004) Treament of landfill leachate by ozone- based advanced oxidation proceses, Chemosphere 54, 997-1003 60 11 Jian Long Wang and Le Jin Xu (2012), Advantaced oxidation process for Wastewater treament: Formation of Hydroxyl radical and application, Critical review in environmental sience and technology, 251-325 12 Malato, S (2007): Waste Water Treatment by Advanced Oxidation Processes (Solar Photocatalysis in Degradation of Industrial Contaminants), Ankara University, Turkey 13 Mofidi A., Min J., Palencia L., Coffey B., Green J.(2002), Advanced Oxidation Processes and UV Photolysis for Treatment of Drinking Water California Energy Commission, California 14 Mukesh Kumar Choudhary (2005), Landfill leachate treatment using a thermophillic membrane bioreactor, Asian Institute of Technology School of Environment, Resources and Development, Thailand 15 Niloufar Mirsaexid Ghazi(2013), The use of O3 advanced oxidation process for landfill leachate pretreatment Floria State University College of Engineering, 4-25 16 Paulla Jelonek, Ewa Neczal (2012), The use of Advanced oxidation process (AOPs) for the treatment of landfill leachate Czestochowa University of Technology, Faculty of Environmental Engineering and Biotechnology, 203-217 17 Petrovic M., Radjenovic J., Barcelo D (2011), Advanced oxidation processes (AOPs) applied for wastewater and drinking water treatment Elimination of pharmaceuticals, The Holistic Approach to Environment 1, 63-74 18 Renoua, J.G Givaudan, S Poulain, F Dirassouyan, P Moulin(2008) Landfill leachate treatment: Review and opportunity, Journal of Hazardous Materials (150), 468–493 19 Salem S.Abu Amr et al(2013), Pretreatment of stabilized leachate using ozone/ persulfate oxidation process, Chemical Engineering Journal 221, 492-499 20 Selcuk H., Naddeo V., Belgiono V.(2007): Advanced Treatment by Ozonation and Sonolysis for Domestic Wastewater Reuse, Proceedings of the 10th International Conference on Environmental Science and Technology 61 21 Stasinakis A.(2008): Use of Selected Advanced Oxidation Processes (AOPs) for Wastewater Treatment- A Mini Review, Global NEST journal 10, 376385 62 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các kết thí nghiệm Bảng 1: Kết thí nghiệm khoảng pH= 7.8-8.0 Mẫu (phút) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 COD (mg/L) 1765 1274.52 1078.44 882.36 730.28 735.30 686.28 HCOD (%) - 27.79 38.89 50.01 56.62 58.33 61.12 1.453 0.415 0.244 0.241 0.235 0.224 0.188 - 71.44 83.21 83.41 83.83 84.58 87.06 Độ màu (ABs) Hmàu (%) Bảng 1: Kết thí nghiệm khoảng pH= 8.0-9.0 Mẫu (phút) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 COD (mg/L) 1765 833.34 759.81 744.21 686.28 588.24 196.08 HCOD (%) - 52.79 56.95 57.84 61.12 66.67 88.89 1.453 0.378 0.222 0.219 0.213 0.201 0.171 - 73.98 84.72 84.93 85.34 86.17 88.23 Độ màu (ABs) Hmàu (%) Bảng 3: Kết thí nghiệm khoảng pH= 9.0-10 Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Ban 20 40 60 1765 1274.52 1176.48 1078.44 882.36 790.40 784.32 - 27.79 33.34 38.90 50.01 55.22 55.56 1.453 0.7521 0.4755 0.3566 đầu 63 80 0.3244 100 0.2685 120 0.2294 Hmàu (%) - 48.24 67.27 75.46 77.67 81.52 84.21 Bảng 4: Kết thí nghiệm khoảng pH= 11-12 Ban Mẫu (phút) đầu 20 40 60 80 120 980.4 784.32 COD (mg/L) 1765 HCOD (%) - 11.13 27.79 38.90 43.10 44.45 55.56 1.453 0.609 0.318 0.212 0.182 0.146 0.146 - 57.74 77.93 85.29 87.37 89.87 91.81 Độ màu (ABs) Hmàu (%) 1568.64 1274.52 1078.44 1004.21 100 Bảng 5: Kết thí nghiệm khơng sử dụng xúc tác Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Hmàu (%) Ban 20 40 60 80 100 120 1765 1666.68 1470.6 1372.56 1323.54 1274.52 1176.48 - 5.57 16.68 22.23 25.01 27.79 33.34 1.453 1.381 1.157 0.944 0.824 0.692 0.621 - 4.94 20.41 35.01 43.29 52.36 57.28 đầu 64 Bảng 6: Kết thí nghiệm sử dụng 25g xúc tác MnO2 Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Hmàu (%) Ban 20 40 60 80 100 120 1765 1127.46 1078.44 980.4 784.32 686.28 588.24 - 36.12 38.90 44.45 55.56 61.12 66.67 1.453 0.762 0.432 0.391 0.370 0.369 0.291 - 47.56 70.27 73.09 74.54 74.60 79.97 đầu Bảng 7: Kết thí nghiệm sử dụng 100g xúc tác MnO2 Mẫu (phút) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 COD (mg/L) 1765 913.03 858.67 839.08 753.83 665.23 332.70 HCOD (%) - 48.27 51.35 52.46 57.29 62.31 81.15 Độ màu (ABs) 1.453 0.476 0.334 0.302 0.268 0.257 0.215 Hmàu (%) - 67.25 77.02 79.21 81.58 82.34 85.21 Bảng 8: Kết thí nghiệm khảo sát thời gian sục khí Mẫu (giờ) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu(Abs) Hmàu (màu) Ban đầu 1765 - 1.453 - 0.5 490.2 72.23 0.7518 70.12 302.16 82.88 0.6615 79.15 1.5 294.12 83.34 0.6276 82.54 231.56 86.88 0.5677 88.53 2.5 201.38 88.59 0.5589 89.41 199.14 88.72 0.5502 90.28 3.5 199.14 88.72 0.5495 90.35 65 198.2 88.77 0.5463 90.67 4.5 198.2 88.77 0.5353 91.77 198.2 88.77 0.5213 93.17 Bảng 9: Kết thí nghiệm khảo sát với xúc tác cát Mn Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Hmàu (%) Ban 20 đầu 1765 40 60 80 100 120 1470.6 1372.56 1323.54 1274.52 1176.48 1078.44 - 16.68 22.23 25.01 27.79 33.34 38.90 1.453 1.1123 1.1015 0.9167 0.8762 0.7641 0.7214 - 23.45 24.19 36.91 39.70 47.41 50.35 Bảng 10: Kết thí nghiệm pha lỗng lần nước rác Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Hmàu (%) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 1038.24 576.71 490.20 461.36 432.53 403.69 346.02 - 44.45 52.79 55.56 58.34 61.12 66.67 0.7586 0.6555 0.4525 0.4327 0.3226 0.2159 0.121 - 13.59 40.35 42.96 57.47 71.54 84.05 66 Bảng 11: Kết thí nghiệm pha lỗng lần nước rác Mẫu (phút) COD (mg/L) HCOD (%) Độ màu (ABs) Hmàu (%) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 381.21 127.45 117.65 107.84 98.04 88.24 68.63 - 66.57 69.14 71.71 74.28 76.85 82.00 0.285 0.024 0.018 0.014 0.011 0.009 0.007 - 91.44 93.86 95.05 96.24 96.95 96.95 Bảng 12: Kết thí nghiệm pha lỗng nước rác 10 lần Mẫu (phút) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 COD (mg/L) 117.65 58.82 49.02 29.41 19.61 16.67 9.80 HCOD (%) - 50.00 58.33 75.00 83.33 85.83 91.67 0.146 0.028 0.013 0.006 0.005 0.004 0.003 - 81.18 91.03 96.17 96.71 97.06 98.15 Độ màu (ABs) Hmàu (%) Bảng 13: Hiệu suất xử lý thí nghiệm cột hấp phụ Mẫu (phút) Ban đầu 20 40 60 80 100 120 COD (mg/L) 1765 833.34 784.32 686.28 637.26 588.24 588.24 HCOD (%) - 52.79 55.56 61.12 63.89 66.67 66.67 1.453 0.748 0.645 0.643 0.639 0.632 0.612 - 70.54 80.77 80.97 81.36 82.15 84.12 Độ màu (ABs) Hmàu (%) 67 Phụ lục 2: Phương pháp phân tích COD Phương pháp xác định COD nước rác “Hồi lưu kín” Tiêu chuẩn trích dẫn TCVN 6491:1999: Chất lượng nước- Xác định nhu cầu oxy hóa hóa học TCVN 1609:1999: Dụng cụ đo dung tích thủy tinh dùng phịng thí nghiệm Buret, ISO 385-1: 1984: Dụng cụ thủy tinh phịng thí nghiệmBuret- phần 1: u cầu chung Nguyên tắc Đun hồi lưu mẫu thử với lượng kali dicromat biết trước có mặt thuỷ ngân (II) sunfat xúc tác bạc axit sun uric đặc khoảng thời gian định, q trình phần dicromat bị khử có mặt chất có khả bị oxy hố Chuẩn độ lượng dicromat lại với sát (II) amoni sunfat Tính tốn giá trị COD từ lượng dicromat bị khử, mol dicromat (Cr2O7-2 tương đương với 1,5 mol oxy (O2) Nếu phần mẫu thử có chứa clorua lớn 1000 mg/l cần phải áp dụng quy trình khác Thuốc thử nguyên liệu 3.1 Axit sunfuric, c(H2SO4) = mol/l Thêm từ từ cẩn thận 220 ml axit sunfuric (d = 1,84 g/ml) vào khoảng 500 ml nước cất Để nguội pha thành 1000 ml 3.2 Bạc sunfat - axit sunfuric Cho 10 g bạc sunfat (Ag2SO4 35 ml nước Cho từ từ 965 ml axit sunfuric đặc (d 1, g/ml Để ngày cho tan hết Khuấy dung dịch để tăng thêm nhanh hoà tan 3.3 Kali dicromat Dung dịch chuẩn có nồng độ 0,040 mol/l, chứa muối thuỷ ngân Hoà tan 80 g thuỷ ngân (II) sunfat (HgSO4 00 ml nước Thêm vào cách cẩn thận 100 ml axit sunfuric (d 1, g/ml Để nguội hoà tan 11,768 g 68 kali dicromat sấy khô 1050C vào dung dịch Chuyển tồn dung dịch vào bình định mức định mức đến 1000 ml Dung dịch bền tháng 3.4 Sắt (II) amoni sunfat, dung dịch chuẩn có nồng độ, c[(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O] ≈ 0,12 mol/l Hoà tan 9.8 g (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O nước Thêm 10 ml axit sun uric đặc (d = 1,84 g/ml) Làm nguội pha loãng nước thành 1000 ml Dung dịch phải chuẩn lại hàng ngày theo cách sau: Pha loãng 10,0 ml dung dịch kali dicromat (3.3 đến khoảng 30 ml với axit sunfuric (3.1) Chuẩn độ dung dịch dung dịch sắt (II) amoni sunfat nói sử dụng 1giọt feroin (3.6) Nồng độ FAS theo mol/L, tính theo cơng thức: N= Trong đó: V thể tích dung dịch FAS tiêu tốn tính ml 3.5 Kali hydro phtalat, dung dịch chuẩn, c(K1C8H5O4) = 2,0824 mmol/l Hoà tan 0,4251 g kali hidro phtalat sấy khô 1050C, vào nước định mức đến 1000 ml Dung dịch có giá trị COD lý thuyết 500 mg/l Dung dịch bền tuần bảo quản xấp xỉ 40C 3.6 Feroin- dung dịch thị Thiết bị, dụng cụ Các dụng cụ thơng thường phịng thí nghiệm, 4.1 Bộ chưng cất hồi lưu, gồm có bình ống phản ứng 250 ml có cổ nhám để nối với ống sinh hàn để tránh mát đáng kể chất bay Có thể phải làm mát sinh hàn nước lạnh khơng khí lạnh Làm dụng cụ cách tiến hành mẫu trắng mô tả 8.2 Làm dụng cụ dùng để xác định COD cách súc với với nước cất sau lần chuẩn độ Không sử dụng chất tẩy rửa 69 4.2 Bếp đun phương tiện đốt nóng khác, có khả đun sơi mẫu vịng 10 phút Phải bảo đảm dụng cụ làm việc khơng gây q nóng cục cho dung dịch đun 4.3 Buret xác, dung tích 10 ml, có vạch chia 0,02 ml phù hợp với TCVN 1609: 1988 (hoặc ISO 385 - 1) 4.4 Hạt sơi, hạt thuỷ tinh thơ đường kính mm đến mm loại hạt sôi khác, làm theo quy trình mơ tả 6.1 Cách tiến hành 5.1 Xác định Chuyển 2ml ± 0.1ml mẫu (pha loãng cần thiết) vào ống phản ứng, thêm 0.1g thủy ngân (II) sunfat (3.7) lắc Thêm 1.0ml±0.1ml dung dịch kali dicromat (3.3 )lắc trộn Thêm từ từ 3ml dung dịch axit sunfuric chứa bạc (3.2 , đậy nắp ống nghiệm lắc Đun hỗn hợp mẫu nhiệt độ 1500C 120 phút Làm nguội hỗn hợp nhiệt độ phòng chuyển vào bình chuẩn độ, tráng k nước cất Chuẩn độ lượng dư dircomat sắt (II) amoni sunfat (3.4) sử dụng giọt thị feroin 5.2 Phép thử trắng Tiến hành hai phép thử trắng song song cho lần xác định theo quy trình mơ tả 5.1, thay mẫu thử 2,0 ml nước 5.3 Thử kiểm chứng Mỗi lần xác định cần kiểm tra kỹ thuật độ tinh khiết hoá chất cách phân tích 2,0 ml dung dịch chuẩn (3.5) theo quy trình tiến hành với phần mẫu thử Biểu thị kết 6.1 Tính tốn Nhu cầu oxy hố học COD, tính mg O2/L, tính theo cơng thức: 70 *f COD= Trong đó: Vt: thể tích dung dịch FAS tiêu tốn chuẩn độ mẫu trắng, ml Vm: thể tích dung dịch FAS tiêu tốn chuẩn độ mẫu thực, ml N: nồng độ FAS dùng để chuẩn độ chuẩn độ lại hàng ngày, N : đương lượng gam O2, đlg VM: thể tích mẫu mang phân tích, ml f: hệ số pha loãng 71 Phụ lục 2: Thiết bị hóa chất Cân phân tích Libror AEG-220: Cân hóa chất Máy tạo khí O3 Lino 4.10L Bếp đun COD Pilot thí nghiệm xử lý nước rác O3 72 Cát Mangan Xúc tác bột MnO2 73 Thí nghiệm khảo sát Thí nghiệm cột hấp phụ 74 ... Trạm xử lý Liên hiệp khoa học sản xuất hóa học UC tiến hành với cơng nghệ xử lý chủ yếu hóa học hóa lý để oxy hóa keo tụ chất thải nước rỉ rác Công nghệ đề xuất để xử lý nước thải tồn đọng ô chôn... nghiệm sản xuất quy mô nhỏ Đến năm nước Đức có 32 nhà máy xử lý nước rác, nhà máy xử lý nước thải dệt nhuộm ozon Nước Anh có số nhà máy xử lý nước rác công nghệ ozon với công suất 200m3/ ngày... làm giảm hiệu xử lý 30 1.6 NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC RÁC BẰNG OZON 1.6.1 Ứng dụng ozon xử lý nước nước thải Trong năm gần đây, giới có nhiều nghiên cứu ứng dụng trình ozon xử lý nước nước thải bao