Nghiên cứu xử lý nước thải của hoạt động phân tích kiểm nghiệm thuốc dược liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - LƯƠNG THỊ THANH THỦY NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA HOẠT ĐỘNG PHÂN TÍCH, KIỂM NGHIỆM THUỐC, DƯỢC LIỆU Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN NGỌC LÂN Hà Nội - 2013 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành Viện Khoa học công nghệ môi trường Trường Đại học Bách Khoa Hà nội, Viện Y học lao động Vệ sinh môi trường Bộ Y tế, Viện nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật Bảo hộ lao động - Bộ Công thương, với hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân Lời xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu, thực luận văn cho định hướng, ý kiến nhận xét, góp ý q báu Tơi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo sau đại học, thầy cô giáo, cán nhân viên Viện Khoa học Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đặc biệt cảm ơn lãnh đạo nhân viên phịng thí nghiệm C5-10 quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho q trình thí nghiệm, nghiên cứu học tập Tơi xin cảm ơn gia đình bạn bè ln bên tôi, động viên, giúp đỡ vượt qua khó khăn để hồn thành luận văn Hà Nội, tháng 01/2013 HỌC VIÊN Lương Thị Thanh Thủy i Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ khoa học: “Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu” thực với hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Ngọc Lân Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, nguồn thông tin Luận văn tơi điều tra, trích dẫn, tính tốn đánh giá Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày Luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2013 HỌC VIÊN Lương Thị Thanh Thủy ii Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG I – TỔNG QUAN I.1 Hiện trạng hoạt động phân tích kiểm nghiệm thuốc, dược liệu nước ta I.1.1 Mạng lưới đơn vị kiểm nghiệm thuốc thuộc hệ thống nhà nước I.1.2 Mạng lưới phòng kiểm nghiệm thuốc thuộc doanh nghiệp I.1.3 Cấu trúc, tổ chức khoa phòng sở kiểm nghiệm thuốc I.2 Đặc điểm q trình phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu vấn đề nước thải I.2.1 Sơ đồ q trình phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu I.2.2 Đặc trưng nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 10 I.2.3 Nguy gây độc cho hệ sinh thái nước thải hoạt động phân tích, kiểm 16 nghiệm thuốc, dược liệu I.2.4 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm ban đầu hoạt động phân tích, kiểm 18 nghiệm thuốc, dược liệu I.2.4.1 Giảm tiêu thụ nước 18 I.2.4.2 Lựa chọn sử dụng hóa chất, quy trình thích hợp 19 I.2.4.3 Thu hồi sử dụng lại hóa chất 19 I.3 Các biện pháp xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược 19 liệu I.3.1 Phương pháp đông keo tụ 20 I.3.1.1 Cấu tạo hạt keo chế q trình đơng keo tụ 20 I.3.1.2 Phương pháp keo tụ dùng hệ keo ngược dấu 22 iii Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 I.3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình keo tụ dùng hệ keo ngược dấu 24 I.3.2 Phương pháp oxy hoá 25 I.3.2.1 Phương pháp oxy hóa thơng thường 25 I.3.2.2 Q trình ơxy hố nâng cao (Advanced Oxidation Processes – AOPs) 27 I.3.2.3 Q trình oxi hóa nâng cao dựa sở O3 31 I.3.2.3.1 Quá trình Ozon hóa 31 I.3.2.3.2 Quá trình perozon (O3/H2O2) 40 I.4 Một số công nghệ xử lý nước thải sử dụng vài sở phân tích, 43 kiểm nghiệm thuốc, dược liệu I.4.1 Công nghệ xử lý phương pháp hóa lý 43 I.4.2 Cơng nghệ xử lý phương pháp hóa lý kết hợp với sinh học 44 I.4.3 Xử lý nước thải trung hịa sữa vơi 44 CHƯƠNG II - CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 46 II.1 Mục đích, đối tượng, nội dung nghiên cứu 46 II.2 Hóa chất, thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 47 II.3 Các phương pháp đo phân tích kết 48 II.4 Sơ đồ nghiên cứu phương pháp tiến hành thí nghiệm 49 II.4.1 Phương pháp tiến hành thí nghiệm xử lý keo tụ 49 II.4.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm xử lý ozon perozon 50 CHƯƠNG III - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 52 III.1 Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược 52 liệu phương pháp keo tụ (xử lý bậc 1) III.1.1 Nghiên cứu lựa chọn chất keo tụ 52 III.1.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả xử lý Hg COD 56 nước thải phương pháp keo tụ với FeSO4.7H2O III.1.2.1 Ảnh hưởng pH 56 III.1.2.2 Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ 60 III.1.2.3 Ảnh hưởng thời gian keo tụ 61 III.2 Nghiên cứu xử lý COD C6H6 nước thải hoạt động phân tích, kiểm 63 nghiệm thuốc phương pháp oxi hoá nâng cao sở ozon (xử lý bước 2) III.2.1 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý COD nước thải 64 iv Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 sau keo tụ q trình ozon hóa III.2.1.1 Sự tiêu thụ chuyển hóa ozon nước thải 64 III.2.1.2 Ảnh hưởng pH, thời gian xử lý đến hiệu suất xử lý COD nước thải 66 III.2.2 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý nước thải 70 phương pháp perozon III.2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng pH thời gian xử lý đến trình perozon 70 III.2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng tỉ lệ r = [H2O2]/[O3] đến trình perozon 75 III.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng cách cấp H2O2 đến hiệu trình perozon 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 PHỤ LỤC v Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT TT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt AOPs Advanced oxidation processes Các q trình oxy hóa nâng cao BOD Biological oxygen demand Nhu cầu oxy sinh hố CBCNV - Cán cơng nhân viên COD Chemical oxygen demand Nhu cầu oxy hoá học CPDP - Cổ phần dược phẩm GMP Good Manufacturing Practices Thực hành tốt sản xuất thuốc GLP Good Laboratory Practices Thực hành tốt phịng thí nghiệm ISO/IEC International Standard Organization/Internationnal Electrotechnical Commission Yêu cầu chung lực phòng thử nghiệm hiệu chuẩn KN - Kiểm nghiệm 10 POPs Peristent organic pollutions Các chất ô nhiễm hữu khó phân hủy 11 PTKNTDL - Phân tích kiểm nghiệm thuốc dược liệu 12 QCVN National Technical Regulation Quy chuẩn Kỹ thuật quốc gia 13 SMEWW Standard methods for examination of Các phương pháp chuẩn xác water and waste water định nước nước thải 14 SS Suspended Solid Chất rắn lơ lửng 15 TB - Trung bình 16 TTKNT - Trung tâm kiểm nghiệm thuốc 17 THM Trihalomethane - 18 USEPA United states environmental Cơ quan bảo vệ Môi trường Mỹ protection Agency 19 η Hiệu suất xử lý - vi Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng I.1 Thông tin tổ chức hoạt động số sở kiểm nghiệm thuốc, dược liệu………………………………………………………………… … Bảng I.2 Các công đoạn q trình phân tích kiểm nghiệm thuốc, dược liệu Bảng I.3 Lượng nước thải ngày sở kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 11 Bảng I.4 Đặc trưng dòng thải chất ô nhiễm nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 12 Bảng I.5 Đặc trưng nước thải số đơn vị phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 13 Bảng I.6 Biến thiên nồng độ chất hữu nước thải phịng phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 14 Bảng I.7 Cấu trúc hóa học số loại dược chất dung mơi điển hình sử dụng hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 15 Bảng I.8 Thế oxi hóa số tác nhân oxi hóa 25 Bảng I.9 Các q trình oxi hóa nâng cao khơng nhờ tác nhân ánh sáng… …… 28 Bảng I.10 Các q trình oxi hóa nâng cao nhờ tác nhân ánh sáng 28 Bảng I.11 Độ hòa tan ozon vào nước phụ thuộc nhiệt độ 32 , CO 32  với gốc OH• 39 Bảng I.12 Hằng số tốc độ phản ứng HCO  • Bảng I.13 Hằng số tốc độ phản ứng DOC với gốc OH 40 Bảng III.1 Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến nồng độ Hg COD nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 54 Bảng III.2 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý Hg COD nước thải 57 Bảng III.3 Ảnh hưởng hàm lượng FeSO4.7H2O đến hiệu xử lý Hg COD nước thải 60 Bảng III.4 Ảnh hưởng thời gian keo tụ đến hiệu xử lý Hg COD 62 Bảng III.5 Lượng Ozon thoát tiêu thụ nước deion nước thải pH khác 65 Bảng III.6 Ảnh hưởng pH thời gian xử lý tới giá trị COD 67 Bảng III.7 Hiệu suất xử lý COD nước thải phương pháp ozon hóa theo thời gian pH khác vii 68 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Bảng III.8 Ảnh hưởng pH thời gian xử lý đến khả xử lý COD C6H6 nước thải phương pháp perozon 71 Bảng III.9 Hiệu suất xử lý COD C6H6 theo thời gian pH khác trình perozon 73 Bảng III.10 Lượng O3 H2O2 cấp vào nước thải với r khác nhau……… 75 Bảng III.11 Ảnh hưởng tỉ lệ r đến kết xử lý COD C6H6 nước thải phương pháp perozon… .………………………………………………… 76 Bảng III.12 Hiệu suất xử lý COD C6H6 theo thời gian tỷ lệ r khác 77 Bảng III.13 Khả xử lý COD C6H6 thay đổi cách cấp H2O2………… 79 viii Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình I.1 Sơ đồ sở kiểm nghiệm thuốc, dược liệu thuộc hệ thống nhà nước Hình I.2 Sơ đồ hệ thống phòng kiểm nghiệm thuốc thuộc doanh nghiệp sản xuất dược Hình I.3 Sơ đồ cấu trúc khoa/phịng chun mơn sở kiểm nghiệm thuốc………………………………………………………………………………… Hình I.4 Sơ đồ trình kiểm nghiệm thuốc, dược liệu nguồn nước thải Hình I.5 Cấu tạo hạt keo nước thải Hình I.6 Cấu tạo ozon Hình I.7 Hai đường phản ứng oxi hố ozon nước Hình I.8 Phản ứng ozon với liên kết không no Hình I.9 Cơ chế Criegree Hình I.10 Sơ đồ phản ứng ozon hóa chất hữu thơm Hình I.11 Cơ chế khơi mào phản ứng gốc OH- Hình I.12 Cơng nghệ xử lý nước thải kết hợp trình keo tụ hấp phụ Hình I.13 Công nghệ xử lý nước thải kết hợp ozon hóa q trình sinh học Hình I.14 Xử lý nước thải sữa vôi Hình II.1 Thiết bị Jatest thí nghiệm đông keo tụ nước thải Hình II.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu phương pháp perozon Hình III.1a Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu xử lý Hg Hình III.1b Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ đến hiệu xử lý COD Hình III.2 Ảnh hưởng pH tới hiệu suất xử lý Hg COD nước thải Hình III.3 Giản đồ cấu tạo dạng phức thủy ngân với ion Cl- pH khác Hình III.4 Ảnh hưởng hàm lượng chất keo tụ tới hiệu xử lý Hg COD Hình III.5 Ảnh hưởng pH đến khả tiêu thụ ozon nước Hình III.6a Sự thay đổi giá trị COD nước thải theo thời gian pH xử lý phương pháp ozon hóa Hình III.6b Sự thay đổi COD nước thải theo thời gian pH xử lý phương pháp ozon hóa Hình III.7 Khả xử lý COD pH khác phương pháp perozon Hình III.8 Khả xử lý C6H6 pH khác phương pháp perozon Hình III.9 Khả xử lý COD phương pháp perozon r khác Hình III.10 Khả xử lý benzen phương pháp perozon r khác Hình III.11 Khả xử lý COD cấp H2O2 theo cách khác ix 6 10 21 31 33 34 34 35 36 43 44 44 50 51 55 55 57 59 61 65 67 68 72 72 76 77 80 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 100 phút xử lý; hiệu xử lý đạt thấp r = 0,7; hiệu suất xử lý đạt 57,1% COD 65,7% C6H6 Ở tỉ lệ r = 0,3; 0,5 0,6 hiệu suất xử lý COD đạt 64,3%; 75% 62,5%; hiệu suất xử lý với C6H6 đạt 65,7%; 95,1% 70,6% thời gian xử lý 100 phút  Thời gian xử lý nước thải thực vòng 120 phút, cho thấy hiệu xử lý trình perozon tốt 100 phút đầu, tăng thêm thời gian xử lý hiệu xử lý tăng lên khơng đáng kể, 100 phút thời gian tối ưu cho trình xử lý perozon nghiên cứu này, chí với r = 0,4; pH = cần thời gian xử lý 80 phút nước thải sau xử lý có COD đạt 90mg/l benzen 8,6 µg/l cần 40 phút xử lý COD đạt quy chuẩn thải mức B theo QCVN 40:2011/BTNMT  Giá trị COD sau xử lý trình perozon giá trị r = 0,5; 0,6; 0,7 thời gian xử lý 100 phút 70 mg/l; 105 mg/l 120 mg/l đạt tiêu chuẩn thải mức B theo QCVN 40:2011/BTNMT tiêu tốn H2O2 nồng độ COD cao nồng độ COD r = 0,4 65mg/l, hiệu suất xử lý không cao r = 0,4 điều lý giải phần dư thừa H2O2 chất tìm diệt gốc hydroxyl [9], làm cho hiệu suất xử lý giảm theo phương trình: H2O2 + •OH → H2O + •HO2 III.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng cách cấp H2O2 đến hiệu trình perozon Do thí nghiệm nghiên cứu q trình xử lý nước thải phương pháp perozon tiến hành gián đoạn theo mẻ, lượng Ozon cấp vào liên tục (từ máy phát) lượng H2O2 cấp theo cách Cấp H2O2 liên tục theo O3 cấp H2O2 lần ban đầu bắt đầu trình xử lý nước thải Vì nghiên cứu nhằm xác định cách đưa H2O2 để hiệu trình perozon cao Điều kiện ban đầu thí nghiệm bố trí:  Lưu lượng dịng khí vào Q: lít/phút, cơng suất 2g/h  pH nước thải: 78 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011  COD đầu vào: 280 mg/l  Nồng độ C6H6: 102 µg/l  Cấp H2O2 = 2,5 ml lần ban đầu cho lít nước thải  Cấp H2O2 = 2,5 ml liên tục 120 phút phản ứng  Tỷ lệ r = 0,4  Nhiệt độ nước thải: ≈ 28oC Nước thải điều chỉnh pH điều kiện tối ưu cho trình perozon (pH = 8) trước xử lý Một thí nghiệm thực với việc đưa H2O2 lần vào nước thải lúc trước xử lý thí nghiệm thực cách pha loãng H2O2 đưa liên tục vào hệ thống 120 phút phản ứng Kết thí nghiệm trình bày bảng III.13 Bảng III.13 Khả xử lý COD C6H6 thay đổi cách cấp H2O2 Thời gian xử Cấp H2O2 lần ban đầu Cấp H2O2 liên tục lý (phút) COD (mg/l) C6H6 (µg/l) COD (mg/l) C6H6 (µg/l) 280 102 280 102 20 248 83 215 60,0 40 185 60 130 45,0 60 155 60 118 12,5 80 120 42 90 8,6 100 98 37 65 5,0 120 95 37 63 5,0 Kết xử lý COD C6H6 thay đổi cách đưa H2O2 vào trình perozon biểu thị qua hai hình III.11 III.12 79 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Hình III.11 Khả xử lý COD cấp H2O2 theo cách khác Hình III.12 Khả xử lý Benzen cấp H2O2 theo cách khác Kết nghiên cứu cho thấy cách cấp H2O2 liên tục lần cho hiệu xử lý khác Khi tất điều kiện khác tối ưu cho trình xử lý perozon pH, tỷ lệ số mol H2O2 O3 với cách cấp H2O2 liên tục cho hiệu xử lý COD đạt 76,8% C6H6 đạt 95,1 % vịng 100 phút xử lý, điều kiện với cách cấp H2O2 lần ban đầu cho hiệu xử lý đạt 65% COD 63,7% C6H6 Điều theo Trần 80 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Mạnh Trí Trần Mạnh Trung [9] dư thừa H2O2 chất tìm diệt gốc hydroxyl làm hiệu suất xử lý giảm cấp H2O2 lần ban đầu Tóm lại, từ kết nghiên cứu mục III.2.2 lựa chọn giá trị tối ưu cho trình xử lý nước thải hoạt động PTKNTDL sau keo tụ phương pháp perozon:  Thời gian xử lý: 100 phút  Công suất phát O3: 2g/h  pH nước thải:  Tỉ lệ số mol [H2O2]/[O3] = 0,4  Cấp H2O2 liên tục theo O3 Sản phẩm trình nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động PTKNTDL đáp ứng QCVN40:2011/BTNMT thể hình III.13 Nước thải ban đầu Nước thải sau keo tụ Nước thải sau trình perozon Hình III.13 Sản phẩm nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu Từ kết nghiên cứu trên, đề xuất sơ đồ xử lý nước thải hoạt động PTKNTDL phương pháp keo tụ (xử lý bậc 1) xử lý phương pháp perozon (xử lý bậc 2) hình III.14 81 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 H2O2 O3 Thuyết minh dây chuyền xử lý 1.Song chắn rác Bể điều hòa Bơm nước thải Ejector trộn hóa chất Bể phản ứng tạo bơng Bể lắng Bơm tuần hoàn Thiết bị oxy hóa (perozon) Máy phát Ozon 10 Bơm định lượng H2O2 Hình III.14 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu Mô tả nguyên lý làm việc: Nước thải tập trung từ hoạt động PTKNTDL chảy qua song chắn rác vào bể điều hịa điều chỉnh pH Sau nước bơm qua trộn Ejector (Bơm tuye) Tại chất keo tụ hút trộn phản ứng với nước thải Sau nước thải đưa vào bể phản ứng tạo bơng có bổ sung chất trợ keo tụ, chuyển qua ngăn lắng, nước thải sau lắng đưa sang thiết bị oxy hóa perozon, nước bơm tuần hoàn phần nhằm tăng hiệu phản ứng oxy hóa tận dụng Ozon chưa phản ứng hết Nước thải khỏi tháp perozon đạt tiêu chuẩn thải thải nguồn tiếp nhận 82 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Hoạt động PTKNTDL hoạt động quan trọng vừa mang tính khoa học, trách nhiệm cao vừa liên quan trực tiếp tới tính mạng người Do thực hoạt động sở phải tuân thủ quy định nghiêm ngặt chất lượng chuyên môn (GLP) Với đặc thù sử dụng nhiều loại hóa chất khác loại dung mơi hữu cơ, đa phần dược chất số chất hữu khó phân hủy vào nước thải Vì khn khổ luận văn thạc sỹ, lựa chọn nghiên cứu xử lý nồng độ Hg, COD C6H6 nước thải hoạt động PTKNTDL phương pháp keo tụ xy hóa nâng cao sở ozon, từ kết nghiên cứu đạt cho phép đưa số kết luận sau Đối với trình keo tụ (xử lý bậc 1) Khi lựa chọn ba chất keo tụ nghiên cứu Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O MgSO4.7H2O, nhận thấy cho hàm lượng chất keo tụ giống nhau, nước thải hoạt động PTKNTDL keo tụ Al2(SO4)3.18H2O, FeSO4.7H2O cho hiệu keo tụ tốt MgSO4.7H2O hàm lượng chất keo tụ 60 mg/l hàm lượng FeSO4.7H2O cho hiệu xử lý Hg COD tốt Al2(SO4)3.18H2O Do lựa chọn chất keo tụ thích hợp FeSO4.7H2O với điều kiện keo tụ tối ưu là: pH = 8, hàm lượng FeSO4.7H2O = 55 mg/l, thời gian keo tụ phút Với điều kiện keo tụ tối ưu nồng độ đầu hiệu suất xử lý Hg COD 1,5 µg/l; 280 mg/l 93,1%; 31,7% Đối với thí nghiệm nghiên cứu oxy hoá nâng cao sở ozon (xử lý bậc 2) - Q trình oxy hố trực tiếp ozon cho hiệu xử lý COD không cao, điều kiện tối ưu pH = 10 thời gian xử lý 120 phút đạt hiệu xử lý COD 30,4%, giá trị COD đầu 195 mg/l chưa đáp ứng tiêu chuẩn xả thải mức B theo QCVN 40:2011/BTNMT 83 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 - Q trình perozon thực bổ sung H2O2 vào trình xử lý ozon, hiệu xử lý C6H6 đạt 95,1% hiệu xử lý COD tăng lên rõ rệt đạt 76,8% Nước thải sau xử lý có nồng độ C6H6 5µg/l COD 65 mg/l Hiệu suất xử lý đạt tốt q trình tạo gốc •OH điều kiện tối ưu trình perozon nghiên cứu sau: pH = 8; tỷ lệ số mol H2O2 O3 r = 0,4; thời gian xử lý: 100 phút với công suất phát ozon: 2g/h; cấp H2O2 liên tục theo O3 KIẾN NGHỊ Tất nước thải sở thực hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu trước thải vào nguồn tiếp nhận phải xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép Các cấp quản lý cần nghiên cứu, ban hành quy định riêng giới hạn nồng độ chất ô nhiễm đặc trưng nước thải hoạt động PTKNTDL giới hạn nồng độ chất gây độc tế bào, nồng độ kháng sinh, benzen loại nước thải 84 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Đặng Kim Chi (2001), Hóa học mơi trường, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Dự án Quy hoạch tổng thể xử lý chất thải rắn y tế (2003), Quy hoạch tổng thể hệ thống xử lý chất thải rắn y tế Việt Nam, Báo cáo tổng hợp, Bộ Y tế BURGEAP Hoàng Thị Hiền (2012), Nghiên cứu xử lý nước rác kỹ thuật xy hóa nâng cao kết hợp Ozon UV, Luận văn cao học, Đại học Bách Khoa Hà nội Hội đồng dược điển Việt Nam (2011), Dược điển Việt Nam, NXB Y học, Hà nội Nguyễn Đăng Lâm (2011), Nghiên cứu thực trạng đề xuất giải pháp quản lý chất thải sở kiểm nghiệm thuốc, Đề tài nghiên cứu cấp Bộ, Bộ Y tế Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Trần Hiếu Nhuệ (2001), Thoát nước xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Nguyễn Thu Thủy (2006), Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội Trần Mạnh Trí, Trần Mạnh Trung (2006), Các q trình oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 10 Lê Trung (2002), Bệnh nhiễm độc nghề nghiệp, NXB Y học, Hà nội Tiếng Anh 11 Anna Goi and Marina Trapido, Comparison of advanced oxidation processes for the destruction of 2,4 dinitrophenol, Department of Environmental Chemistry and Technology, Institute of Chemistry, Tallinn Technical University, Akadeemia tee 15, 12618 Tallinn, 17 October 2000 12 APHA, AWWA, WPCF (1998), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th edition, American Public Health Association, New York 85 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 13 British Pharmacopoeia (2003), British pharmacopoeia Version 7.0, Volume 1, the 4th Edition of the European pharmacopoeia, London 14 Brunet, R., Bourbigot, M.M and Dore, M (1984) “Oxidation of organic compounds through the combination ozone-hydrogen peroxide” Ozone Sci and Eng 6, pp.163-183 15 Clair N Sawyer, Perry L McCarty, Gene F Parklin,Chemistry for environmental engineering and science, 5th Edition, McGraw – Hill 2003 16 Do Manh Cuong, Kyoung – Woong Kim, Tran Quang Toan, Luong Thi Thanh Thuy, Investigation of pharmaceuticals in hospitals wastewater of Hanoi and some Northern provinces, Vietnam, Gwangju Institute of Science and Technology, Korea, Aug 2010 17 Ebru Acar, oxidation of acid red 151 solution by peroxon (O3/H2O2) process, thesis mater, the natural and applied sciences middle east technical university, September 2004 18 Eino Mvula and Clemens von Sonntag, Ozonolysis of phenol in aqueous solution, 14th April 2003 19 EPA, Ozone in detail, 2007 20 Glaze, W.H and Kang, J.W (1989) “Advanced Oxidation processes” Ind Eng Chem Res 28, 1573-1580, 1580-1587 21 Hoigne’, J and Barder, H (1977), The role of hydroxyl radical reactions in ozonation processes in aqueous solution Water Res 10,377-386 22 Masten, S.J., anh Hoigne’, J.(1992) Comparison of ozone and hydroxyl radical- induced oxidation of chlorinated hydrocarbons in water Ozone Science and Engineering, 14, 197-214 23 Tatyana Poznyak, Rocio Tapia, Juan Vivero and Issac Chairez, Effect of pH to the decomposition of aqueous phenols Mixture by ozone, Mexico, 2006 24 Urszula Kepa*, Ewa Stanczyk-Mazanek, Longina Stepniak, The use of the advanced oxidation process in the ozone + hydrogen peroxide system for the removal of cyanide from water, Technical University of Czestochowa, Institute of Environmental Engineering, January 2007 86 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Xác định nhu cầu oxy hóa hóa học Nguyên tắc: Xác định COD theo phương pháp hồi lưu đóng Lượng oxy tham gia phản ứng xác định gián tiếp phương pháp dùng chất oxy hóa mạnh K2Cr2O7 để oxy hóa chất hữu có nước thải Cơ chế phản ứng: H+ Chất hữu + Cr2O72Trong đó: Cr2O72- + 14H+ + 6e- Cr3+ + H2O 2Cr3+ + 14 H2O Phản ứng oxy hóa tiến hành nhiệt độ cao (150oC) môi trường axit H2SO4 với xúc tác Ag2SO4 thời gian h COD xác định lượng K2Cr2O7 tham gia phản ứng Cơng thức tính: COD nước thải đem phân tích tính tốn theo cơng thức COD = Trong đó: Vt: Thể tích dung dịch FAS chuẩn mẫu trắng (ml) Vnt: Thể tích dung dịch FAS chuẩn mẫu nước thải (ml) Vm: Thể tích mẫu nước thải (ml) N: Nồng độ đương lượng dung dịch FAS (N) 8: Đương lượng gam oxy f: hệ số pha loãng mẫu nước thải Phụ Lục 2: Phân tích nồng độ ozon khí Nguyên tắc Ozon dịng khí bơm hút vào dung dịch KI 2%, ozon phản ứng chuyển I- thành I2 Sau phản ứng dung dịch chuẩn độ I2 dung dịch chuẩn Na2S2O3 0,1M Cơ chế phản ứng O3 + 2KI + H2O 3O3 + KI I2 + 2KOH + O2 KIO3 + 3O2 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 KIO3 + 5KI + 3H2SO4 I2 + 2Na2S2O3 3K2SO4 + 3I2 + 3H2O Na2S4O4 + 2NaI Cách tiến hành  Ozon dịng khí sục qua bình hấp thụ mắc nối tiếp chứa dung dịch KI 2% thời gian phút  Mẫu dung dịch sau phản ứng điều chỉnh pH = 1-2 dung dịch H2SO4, chuẩn độ với dung dịch Na2S2O3 0,1M  Chuẩn độ đến màu vàng nhạt, thêm – giọt thị hồ tinh bột 1% tiếp tục chuẩn dung dịch màu Tính tốn kết (g/h) Trong đó: V1: Thể tích Na2S2O3 dùng để chuẩn độ (ml) V2: Thể tích mẫu dung dịch phản ứng (V2 = 100ml) 0.1: Nồng độ Na2S2O3 dùng để chuẩn độ (mol/l) f: hệ số f = 0.994 24: Đương lượng gam ozon (g/mol) t: Thời gian phản ứng (t = phút) 60: Quy đổi Phụ Lục 3: Xác định lượng H2O2 dư phương pháp chuẩn độ Iốt Nguyên tắc Lượng H2O2 chuẩn độ phương pháp chuẩn độ Iốt Xác định lượng Na2S2O3 tiêu tốn Cơ chế phản ứng H2O2 + KI + H2SO4 I2 + Na2S2O3 I2 + K2SO4 + 2H2O Na2S4O6 + 2NaI H2O2 mẫu phân tích phản ứng với KI mơi trường axit tạo I2 Lượng I2 tạo xác định qua phản ứng với Na2S2O3 với thị hồ tinh bột Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Cách tiến hành  Cho vào bình tam giác thể tích 250 ml 50 ml nước cất, 10 ml axit H2SO4 1:4 15ml KI 0.06M  Để phút sau cho ml mẫu cần phân tích vào lắc  Thêm vài giọt dung dịch Amonium molydate Chuẩn độ dung dịch dung dịch thiosulfate (Na2S2O3 0,0125 N) tới dung dịch có màu vàng nhạt  Thêm ml hồ tinh bột vào dung dịch vừa chuẩn độ, dung dịch có màu tím đậm Chuẩn tiếp Na2S2O3 0,0125 N tới dung dịch vừa màu dừng lại Ghi lượng Na2S2O3 0,0125 N tiêu tốn Tính tốn kết Lượng H2O2 dư mẫu xác định theo cơng thức: Trong đó: A : Thể tích Na2S2O3 dùng để chuẩn mẫu (ml) B : Thể tích Na2S2O3 dùng để chuẩn mẫu trắng (ml) N : Nồng độ Na2S2O3 (N) 17 : Đương lượng gam H2O2 Vm : Thể tích mẫu dùng chuẩn độ (ml) Phụ Lục 4: Xác định nồng độ Thủy ngân nước thải Nguyên tắc Hg tất dạng nước thải gồm dạng hữu cơ, vô thêm hỗn hợp axit HCl HNO3 vơ hóa hồn tồn lượng vi sóng, sau chuyển phân tích quang phổ hấp thụ nguyên tử theo kỹ thuật hóa lạnh dựa SMEWW - 3114B xác định tổng nồng độ thủy ngân nước thải Cơ chế phản ứng Ở nhiệt độ phòng (25oC), Hg tồn thể lỏng với áp suất bão hòa cao 1,3.10-3 mm Hg Mặt khác, thể Hg tồn trạng thái đơn nguyên tử Vì Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 dùng chất khử mạnh NaBH4 để trực tiếp khử Hg2+ Hg0 để nguyên tử hóa thủy ngân đồng thời sử dụng dịng khí mang sục vào dung dịch lơi Hg đến cuvet thạch anh, tiến hành đo phổ hấp thụ sóng 253,7 nm 3.Cách tiến hành +) Phá mẫu: Lấy 10 ml mẫu, thêm 0,5 ml HCl 1ml HNO3, chờ 10 phút thêm vài giọt H2O2 , sau chuyển mẫu vào vi sóng phá mẫu theo chương trình phá mẫu USEPA vịng 30 phút +) Phân tích thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử: Mẫu chuyển vào hệ thống hố lạnh có chứa hỗn hợp hoá chất NaBH4 3% dung dịch NaOH 1% để phản ứng, tiến hành đo mật độ quang mẫu điều kiện đo (bước sóng 253,7 nm, khe đo 0,7 nm) Thiết bị tính tốn kết phân tích theo đường chuẩn xây dựng Phụ Lục 5: Xác định nồng độ Benzen nước thải Nồng độ Benzen nước thải xác định theo phương pháp USEPA 5021A theo kỹ thuật không gian (heat space) Nước thải đưa vào hệ thống thu benzen nhiệt độ 50oC, sau benzen bơm vào thiết bị sắc ký khí qua cột tách mao quản theo chương trình nhiệt độ chuẩn phát detector ion hóa lửa (FID) Một số hình ảnh nghiên cứu Thiết bị Jatest thí nghiệm đơng keo tụ nước thải Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Thí nghiệm xử lý nước thải Ozon xác định lượng Ozon ngồi dạng khí máy lấy mẫu khí Kimoto Thí nghiệm xử lý nước thải perozon Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh Thủy – Cao học KTMT.KH – Khóa 2011 Vi sóng vơ hóa Hg nước thải Thiết bị vi sóng vơ hóa Hg nước thải Thiết bị Quang phổ hấp thụ nguyên tử xác định nồng độ Hg Thiết bị sắc ký khí xác định nồng độ Benzen ... phẩm nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 81 Hình III.14 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc dược liệu ... học để áp dụng cho việc xử lý nước thải phịng phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh... chất dung mơi hữu thường có nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu 14 Đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải hoạt động phân tích, kiểm nghiệm thuốc, dược liệu HVTH: Lương Thị Thanh