Nghiên cứu xử lý màu azo hoạt tính nước thải nhuộm bằng công nghệ lọc sinh học

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA DƯƠNG THỊ GIÁNG HƯƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU AZO HOẠT TÍNH NƯỚC THẢI NHUỘM BẰNG CƠNG NGHỆ LỌC SINH HỌC Chun ngành : Cơng nghệ mơi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2008 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn thạc sĩ bảo vệ tại: HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Tp.HCM, ngày 10 tháng 12 năm 2008 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: DƯƠNG THỊ GIÁNG HƯƠNG Phái: Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 09 - 10 - 1974 Nơi sinh: QUẢNG NGÃI Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG MSHV: 02506576 I- TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU AZO HOẠT TÍNH NƯỚC THẢI NHUỘM BẰNG CÔNG NGHỆ LỌC SINH HỌC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Nhiệm vụ: Nghiên cứu tập trung vào xác định hiệu xử lý màu azo hoạt tính COD từ nước thải sau công đoạn nhuộm phối trộn với nước thải sinh hoạt công nghệ lọc sinh học dính bám kỵ khí – hiếu khí liên tục quy mơ phịng thí nghiệm - Nội dung: + Thiết lập chạy mơ hình + Khảo sát khả xử lý màu COD nước thải với tỉ lệ pha nước thải dệt nhuộm 10%; 20%; 30%; 40%, 50% + Đề xuất mơ hình cho điều kiện tự nhiên III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/12/2008 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC TS ĐẶNG VIẾT HÙNG Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua Ngày TRƯỞNG PHỊNG ĐT-SĐH tháng năm 2008 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH i LỜI CẢM ƠN Luận văn thực với giúp đỡ nhiệt tình thầy Khoa Mơi trường Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Tơi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Phước tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt trình học tập nghiên cứu phịng thí nghiệm Mơi trường, Trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Cảm ơn gia đình bạn bè động viên giúp đỡ chặng đường học tập nghiên cứu Tp Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2008 Dương Thị Giáng Hương ii TÓM TẮT LUẬN VĂN Hỗn hợp nước thải nhuộm chứa ba màu azo hoạt tính Reactive Yellow 25, Reactive Red 195 Reactive Blue 76 lấy sau công đoạn nhuộm vải Cotton nhà máy Dệt Kim Minh Anh, Khu Công Nghiệp Lê Minh Xuân, Thành phố Hồ Chí Minh Nước thải nhuộm lấy từ nhà máy có độ màu 4.400 Pt – Co, COD = 2.000 mg/l pha loãng với nước thải sinh hoạt xử lý mơ hình lọc sinh học dính bám kỵ khí kết hợp với hiếu khí liên tục Cột kỵ khí tích 20 lit, cột hiếu khí tích 15 lit Sau thời gian lưu 48 cột kỵ khí màu loại bỏ 93,5 %; 90,7 %; 84,3 %; 67,9 % 64,3 %; hiệu suất xử lý COD 76,7 %; 63,6; 59,9%; 56,7 % 50%; tiếp tục qua cột hiếu khí với thời gian lưu 36 hiệu suất xử lý màu đạt 95,3 %; 95,4 %; 87,7 %; 73,7 % 68 %; hiệu suất xử lý COD đạt 97,1 %; 96,8 %; 95,4 %; 87,5 % 82,3 % tương ứng với tỉ lệ pha loãng nước thải nhuộm với nước thải sinh hoạt 10 %, 20 %, 30 %, 40 % 50 % Kết cho thấy điều kiện kỵ khí hiệu việc loại bỏ màu xử lý COD đồng thời cải thiện khả phân huỷ sinh học điều kiện hiếu khí Qua nghiên cứu thấy hiệu xử lý màu COD pha kỵ khí tăng thời gian lưu tăng, nồng độ chất ban đầu cao, độ màu dòng vào thấp Các amin thơm tạo thành trình cắt mạch màu nhuộm cột kỵ khí khống hố cột hiếu khí Do kết hợp q trình kỵ khí – hiếu khí liên tục để xử lý nước thải dệt nhuộm mang lại hiệu xử lý trình kỵ khí iii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Những ưu nhược điểm chủ yếu màu nhuộm hoạt tính 13 Bảng 2.2 Đặc tính nước thải số nhà máy dệt nhuộm Việt Nam 20 Bảng 2.3 Các phân lớp màu nhuộm phần trăm màu vào dòng thải 21 Bảng 2.4 Một số thông số thành phần nước thải khu công nghiệp Long Thành ngày 25/1/2007 .53 Bảng 3.1 Thành phần tính chất hóa lý nước thải nhuộm 55 Bảng 3.2 Ba loại màu nhuộm sử dụng thí nghiệm 55 Bảng 3.3 Thành phần nước thải thị Bình Hưng Hồ 56 Bảng 3.4 Thành phần dinh dưỡng bổ sung vào dịng vào cột kỵ khí 57 Bảng 3.5 Thông số vật liệu đệm sinh học 58 Bảng 3.6 Các thông số thiết kế mơ hình 59 Bảng 3.7 Tỉ lệ tính chất nước thải dịng vào cột kỵ khí qua năm TN xử lý 60 Bảng 3.8 Thời gian lưu năm thí nghiệm .62 Bảng 3.9 Các tiêu phương pháp phân tích 65 Bảng 4.1 Hiệu xử lý màu tỉ lệ 1NTN:9NTSH 70 Bảng 4.2 Hiệu xử lý màu tỉ lệ 2NTN:8NTSH 72 Bảng 4.3 Hiệu xử lý màu tỉ lệ 3NTN:7NTSH 73 Bảng 4.4 Hiệu xử lý màu tỉ lệ 4NTN:6NTSH 75 Bảng 4.5 Hiệu xử lý màu tỉ lệ 5NTN: 5NTS 76 Bảng 4.6 Hiệu xử lý COD tỉ lệ 1NTN: 9NTS 80 Bảng 4.7 Hiệu xử lý COD tỉ lệ 2NTN: 8NTS 82 Bảng 4.8 Hiệu xử lý COD tỉ lệ 3NTN: 7NTSH 83 Bảng 4.9 Hiệu xử lý COD tỉ lệ 4NTN: 6NTSH 84 Bảng 4.10 Hiệu xử lý COD tỉ lệ 5NTN: 5NTSH 85 iv Bảng 4.11 Biến đổi tỷ lệ BOD5 hiệu suất xử lý BOD5 mơ hình 89 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1 Cơng thức cấu tạo hoá học nhân antraquinon Hình 2.2 Cơng thức cấu tạo hố học gốc mang màu Azin Tiazin Hình 2.3 Cơng thức cấu tạo hố học nhóm mang màu Phtaloxianin 10 Hình 2.4 Cấu tạo màu nhuộm Procion Yellow HER (CI Reactive Yellow 84) 12 Hình 2.5 Cấu tạo hoá học màu nhuộm dẫn xuất pirimidin .12 Hình 2.6 Cơng nghệ dệt nhuộm hàng sợi nguồn nước thải .17 Hình 2.6 Cấu tạo màng vi sinh vật 22 Hình 2.7 Hoạt động màng vi sinh vật 23 Hình 2.8 Các chế khử màu nhuộm azo .34 Hình 2.9 Sơ đồ cơng nghệ Hố lý – Sinh học hiếu khí 52 Hình 3.1 Cấu trúc mơ hình 59 Hình 3.2 Sơ đồ toàn thời gian tiến hành nghiên cứu………………………… 61 Hình 4.1 Kiểm tra độ hấp thu màu nước thải 69 Hình 4.2 Kiểm tra độ hấp thu màu nước thải nhuộm 69 Hình 4.3 Sự thay đổi độ màu hiệu suất xử lý tỉ lệ 1NTN:9NTSH 71 Hình 4.4 Sự thay đổi độ màu hiệu suất xử lý tỉ lệ 2NTN:8NTSH 72 Hình 4.5 Sự thay đổi độ màu hiệu suất xử lý tỉ lệ 3NTN:7NTSH 73 Hình 4.6 Sự thay đổi độ màu hiệu suất xử lý tỉ lệ 4NTN:6NTSH 75 Hình 4.7 Sự thay đổi độ màu hiệu suất xử lý tỉ lệ 5NTN:5NTSH 76 Hình 4.8 Biến thiên độ màu tỷ lệ nước thải dệt nhuộm khác 78 Hình 4.9 Biến thiên hiệu suất xử lý màu tỷ lệ nước thải dệt nhuộm khác 78 Hình 4.10 Phổ hấp thu đo máy UV-Vis với 20% nước thải dệt nhuộm 79 Hình 4.11 Phổ hấp thu đo máy UV-Vis với 30% nước thải dệt nhuộm 79 Hình 4.12 Phổ hấp thu đo máy UV-Vis với 50% nước thải dệt nhuộm 80 Hình 4.13 Sự thay đổi COD hiệu suất xử lý COD tỉ lệ 1NTN:9NTSH .81 Hình 4.14 Sự thay đổi COD hiệu suất xử lý COD tỉ lệ 2NTN:8NTSH .82 84 vi Hình 4.15 Sự thay đổi COD hiệu suất xử lý COD tỉ lệ 3NTN:7NTSH .83 Hình 4.16 Sự thay đổi COD hiệu suất xử lý COD tỉ lệ 4NTN:6NTSH .84 Hình 4.17 Sự thay đổi COD hiệu suất xử lý COD tỉ lệ 4NTN:6NTSH .86 Hình 4.18 Sự thay đổi COD tỷ lệ khác 87 Hình 4.19 Hiệu suất xử lý tỷ lệ khác 87 Hình 4.20 Biến đổi giá trị BOD5 mơ hình 88 vii DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Aerobic : Quá trình hiếu khí/điều kiện hiếu khí/bể xử lý hiếu khí Anaerobic : Q trình kị khí/điều kiện kị khí/bể xử lý kị khí AQDS : Anthraquinone-2,6-disulphonate AQS : Anthraquinone-2-sulphonate BOD : Biological Oxygen Demand: Nhu cầu oxy sinh hóa C.I : Colour Index: Danh mục màu COD : Chemical Oxygen Demand: Nhu cầu oxy hoá học CSTR : Completely Stirred Tank Reactors: Bể phản ứng khuấy trộn hoàn toàn DO : Dissolved Oxygen: Oxy hoà tan ED : Electron Donor: Chất nhường điện tử FAD : Flavin adenide dinucleotide FADH2 : Reduced FAD FMN : Flavin adenide mononucleotide FMNH2 : Reduced FMN F/M : Food/Microrganism: Tỷ lệ chất hữu cơ/lượng vi khuẩn HRT : Hydraulic Retention Time: Thời gian lưu nước thủy lực MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid: Hàm lượng chất rắn lơ lững hỗn dịch MLVSS : Mixed Liquor Volatiled Suspended Solid: Hàm lượng chất rắn bay hỗn dịch NAD : Nicotinamide adenine dinucleotide NADH : Reduced NAD NADP : Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate NADPH : Reduced NADP NTN : Nước thải nhuộm NTSH : Nước thải sinh hoạt 86 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ BOD5 Nói chung nước thải dệt nhuộm thuộc nhóm khó phân huỷ sinh học chất chất màu nhuộm có cấu tạo bền, nhiều chất có độc tính với vi sinh vật đặc biệt sau trình cắt mạch thường sinh nhóm amin làm phát sinh thêm chất có độc tính với mơi trường vi sinh vật Trên sở thí nghiệm tiến hành xem xét giá trị BOD5 đầu vào, đầu cột kỵ khí đầu cột hiếu khí BOD5 (mg/l) 700 600 582 540 501 500 485 440 10% 400 311 330 20% 344 30% 40% 300 250 50% 174 200 128 87 100 21 22 33 Đầu vào Đầu cột kỵ khí Đầu cột hiếu khí Hình 4.20 Biến đổi giá trị BOD5 mơ hình Từ hình cho thấy đầu vào giá trị BOD5 có xu giảm dần theo tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm Với tỷ lệ 10% nước thải dệt nhuộm cho thấy giá trị BOD5 582 mg/l; tỷ lệ BOD/COD 0,35 nâng lên đến tỷ lệ 50% giá trị BOD5 440 mg/l tỷ lệ BOD/COD 0,27 Điều chứng tỏ chất hữu nước thải dệt nhuộm thuộc nhóm khó phân huỷ sinh học nước thải dệt nhuộm kìm hãm ức chế phát triển vi sinh vật Tại đầu cột kỵ khí giá trị BOD5 lại có xu trái ngược với giá trị BOD5 đầu vào Khi tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm giá trị BOD5 đầu cột kỵ khí có xu gia tăng rõ rệt Điều giải thích yếu tố chính: tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm đầu vào kìm hãm phát triển vi sinh vật dẫn đến 87 tốc độ sử dụng chất hữu dễ phân huỷ sinh học giảm theo đồng thời q trình hoạt động vi sinh vật thích nghi có tác dụng chuyển hố phần chất hữu khó phân huỷ sinh học thành chất dễ phân huỷ sinh học Tương tự đầu cột kỵ khí giá trị BOD5 đầu cột hiếu khí có xu tăng tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm đặc biệt khác biệt thể rõ tỷ lệ nước thải dệt nhuộm tăng lên đến 50% Điều giải thích qua chế sau: Sau cột kỵ khí giá trị BOD5 có xu tăng lên tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm nhiên, sau qua cột kỵ khí giá trị BOD5 tỷ lệ pha lỗng 10% có sai khác rõ ràng với tỷ lệ khác nhiên, cột hiếu khí tỷ lệ 10%; 20% có khác biệt khác biệt so với 30% không cao, khác biệt thể rõ tỷ lệ nước thải dệt nhuộm 40 50% Sự khác biệt giải thích cột kỵ khí nước thải bắt đầu vào cột cần có thích nghi định để chuyển hố chất hữu khó phân huỷ sinh học thành chất dễ phân huỷ sinh học lần thay đổi tỷ lệ nước thải dệt nhuộm khác biệt thể rõ Sang cột hiếu khí sau có q trình cắt mạch cột kỵ khí q trình chuyển hố chất hữu cột hiếu khí dễ dàng ảnh hưởng chất kìm hãm đến phát triển vi sinh vật từ nước thải dệt nhuộm loại bỏ dần cột kỵ khí Sự khác biệt lớn giá trị BOD5 đầu cột hiếu khí xuất nâng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm lên 40% chứng tỏ với tỷ lệ 40% chất độc nước thải dệt nhuộm hay độc tố phát sinh q trình cắt mạch thuốc nhuộm cột kỵ khí không ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật cột kỵ khí mà cịn tác động sang cột hiếu khí 88 Bảng 4.11 Biến đổi tỷ lệ BOD5 hiệu suất xử lý BOD5 mơ hình Tỷ lệ nước Tỷ lệ BOD5/COD thải dệt Đầu cột Đầu cột nhuộm Đầu vào kỵ khí hiếu khí 10% 0,35 0,45 0,44 Hiệu suất xử lý toàn hệ thống (%) Đầu cột Đầu cột kỵ khí hiếu khí 70,1 96,4 Hiệu suất xử lý cột hiếu khí (%) 88,0 20% 0,34 0,43 0,43 53,7 95,9 91,1 30% 0,31 0,48 0,45 37,9 93,4 89,5 40% 0,30 0,47 0,43 32,0 82,0 73,6 50% 0,27 0,42 0,44 22,0 70,9 62,7 Các số liệu bảng để đánh giá xu chuyển hoá chất hữu mơ hình cho thấy: Khi tăng dần tỷ lệ nước thải dệt nhuộm tỷ số BOD5/COD giảm dần từ 0,35 tỷ lệ 10% xuống 0,27 tỷ lệ 50% chứng tỏ chất hữu nước thải dệt nhuộm chủ yếu thuộc vào dạng khó phân huỷ sinh học Nước thải sau qua cột kỵ khí khơng có tác dụng giảm rõ rệt giá trị BOD5 mà cịn có tác dụng nâng cao tỷ lệ BOD5/COD lên dao động từ 0,42 – 0,48 điều chứng minh cho nhận định tác dụng cột kỵ khí khơng có tác dụng xử lý màu mà cịn có tác dụng chuyển hố chất hữu từ dạng khó phân huỷ sinh học sang dạng dễ phân huỷ sinh học nói trường hợp q trình cắt mạch chất màu nước thải dệt nhuộm Quá trình giải đồng thời yếu tố: Cắt mạch màu nhuộm làm màu thuốc nhuộm xử lý màu nhuộm nước thải trình cắt mạch làm tăng nhanh trình phân huỷ sinh học nước thải Với số liệu đầu cột hiếu khí cho thấy hiệu suất xử lý hệ thống lớn, tỷ lệ nước thải dệt nhuộm thấp hiệu suất xử lý cao tăng tỷ lệ nước thải dệt nhuộm hiệu suất giảm rõ rệt đặc biệt tăng tỷ nước thải dệt nhuộm lên 30% hiệu suất xử lý giảm lớn 89 4.6 ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM RA ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ Từ kết nghiên cứu mơ hình điều kiện phịng thí nghiệm ta nhận thấy số đặc điểm sau: Vi sinh vật xử lý màu hoạt tính nước thải dệt nhuộm với hiệu suất cao pha trộn với nước thải sinh hoạt Quá trình xử lý màu nước thải dệt nhuộm sinh học nhận thấy rõ ràng cột kỵ khí cịn cột hiếu khí khơng rõ ràng Cột kỵ khí khơng có tác dụng làm màu, xử lý chất hữu nước thải mà cịn có tác dụng hữu hiệu chuyển hố chất hữu khó phân phân huỷ sinh học thành chất hữu dễ phân huỷ sinh học Cột hiếu khí có hiệu cao việc xử lý chất ô nhiễm dạng hữu Với độ màu dòng 800 Pt-Co khả xử lý không cao hiệu xử lý có nhiên, dịng khơng đảm bảo tiêu chí mơi trường Từ kết nghiên cứu tác giả đề xuất mơ hình thử nghiệm điều kiện thực tiến để xử lý nước thải cho sở, nhà máy dệt nhuộm với đặc tính màu nhuộm hoạt tính sau: Phối trộn nước thải dệt nhuộm bể gom công đoạn qui trình dệt nhuộm với nước thải sinh hoạt với tỉ lệ 1NTN:4NTSH cho độ màu dòng vào khoảng 800 Pt – Co 90 Bể gom nước thải dệt nhuộm Rây lọc Nước thải sinh hoạt Bể điều hoà Bể trung hồ Lọc sinh học dính bám kỵ khí Lọc sinh học dính bám hiếu khí Xả nguồn tiếp nhận 91 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Trên sở kết tiến hành thử nghiệm mơ hình xử lý nước thải dệt nhuộm màu hoạt tính azo pha lỗng với nước thải sinh hoạt mơ hình sinh học kỵ khí – hiếu khí liên tục cho kết luận sau: Nước thải từ sở dệt nhuộm bao gồm màu hoạt tính Azo (Yellow25, Red 195, Blu 76) màu Blue màu chủ đạo sử dụng nghiên cứu mơ hình sinh học kỵ hiếu khí liên tục kết nghiên cứu cho thấy: Màu nước thải dệt nhuộm azo pha loãng với nước thải sinh hoạt xử lý tốt biện pháp sinh học kỵ khí Ở độ màu đầu vào 456 Pt-co sau thời gian lưu 10 độ màu giảm 179 sau thời gian lưu 48 độ màu 30 Pt-Co đạt tiêu chuẩn thải môi trường (TCVN 5945-2005) Ở độ màu đầu vào 892 Pt-Co sau thời gian lưu 10 độ màu giảm xuống 422 Pt-Co sau qua cột hiếu khí với thời gian lưu 36 độ màu giảm xuống cịn 41 đạt tiêu chuển xả thải mơi trường Khi độ màu tăng cao 900 hiệu suất xử lý hệ thống giảm dần tiêu chuẩn màu đầu cột khị khí hiếu khí không đạt tiêu chuẩn xả thải môi trường độ màu xả thải (TCVN 5945-2005 cột B) Cột kỵ khí khơng có tác dụng cắt mạch làm màu màu nhuộm, xử lý COD mà cịn làm tăng tỷ lệ BOD5/COD làm tăng nhanh trình phân huỷ sinh học Tuy nhiên nước thải sau qua cột kỵ khí giá trị COD chưa đạt tiêu chuẩn thải môi trường nên cần phải tiếp tục xử lý cột hiệu khí 92 Độ màu nước thải đầu vào có ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất xử lý COD hệ thống Ở độ màu thấp nhỏ 890 Pt-Co hiệu suất xử lý cột kỵ khí đạt 63% toàn hệ thống 96,8% độ màu tăng dần hiệu suất xử lý COD giảm dần Kết nghiên cứu cho thấy mơ hình kỵ khí hiếu khí liên tục có tác dụng xử lý màu hiệu độ màu nhỏ 892 Pt-Co với giá trị COD khoảng 1600 mg/l Nước thải sau qua mơ hình đạt tiêu chuẩn mơi trường xả thải Trên sở tác giả đề xuất mơ hình để xử lý nước thải sau công nghệ nhuộm kết hợp với nước thải sinh hoạt 5.2 KIẾN NGHỊ Khi áp dung mơ hình xử lý kỵ khí kết hợp với hiếu khí vi sinh vật dính bám cho kết khả quan hiệu xử lý màu COD nhiên khuân khổ luận văn nên chưa thể nghiên cứu quy mơ tồn diện độc chất phát sinh cột kỵ khí q trình cắt mạch hay trình biến đổi amin thơm cột hiếu khí, phần độc chất chưa xử lý cịn dịng xả, Vì để kết nghiên cứu ứng dụng thực tiễn cần tiến hành nghiên cứu sâu với nội dung sau: Nghiên cứu chế liên quan đến trình màu điều kiện kỵ khí, hiếu khí, q trình thích nghi màu nhuộm vi sinh vật kỵ khí, hiếu khí Nghiên cứu ảnh hưởng độc chất sinh pha kỵ khí phần độc chất cịn lại sau xử lý hiếu khí Nghiên cứu thử nghiệm mơ hình điều kiện thực tiễn sở sản xuất có dịng nước thải trì ổn định để kiểm chứng mơ hình trước đưa thiết kế cho sở sản xuất 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết Vi sinh vật môi trường, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2004 [2] Dự án xây dựng nhà máy Xử lý nước thải tập trung khu Công nghiệp Long Thành, 2007 [3] Lê Thanh Hải Nghiên cứu ứng dụng trình công nghệ để xử lý nước thải ngành dệt nhuộm thành phố Hồ Chí Minh, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật môi trường, ĐHBK Tp.HCM, 1996 [4] Tôn Thất Lãng Ứng dụng cơng nghệ xử lý kị khí sử dụng lớp bùn hạt mở rộng xử lý nước thải dệt nhuộm, Luận án tiến sỹ, Viện Môi Trường Tài Nguyên, 2006 [5] Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga Giáo trình Cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2002 [6] Huỳnh Tiến Phong Khảo sát trình nhuộm vải cotton 100% thuốc nhuộm hoạt tính họ Triazine Vinylsulfon theo phương pháp gián đoạn sử dụng siêu âm, Luận văn cao học, ĐHBK TP.Hồ Chí Minh, 2004 [7] Đặng Trấn Phịng Sổ Tay Tra Cứu Thuốc Nhuộm, Viện Cơng Nghiệp Dệt Sợi, NXB Hà Nội,1993 [8] Đặng Trấn Phòng Sinh thái môi trường dệt nhuộm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2003 [9] Nguyễn Cơng Tồn Cơng Nghệ nhuộm hồn tất, NXB Đại học Quốc Gia Tp HCM, 2005 [10] Lâm Minh Triết, Nguyễn Phước Dân, Trần Mạnh Cường “Triển khai công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm điều kiện Việt Nam”, Báo cáo khoa học Hội nghị chuyên đề “Khoa học công nghệ quản lý môi trường TP.HCM”, Tp.HCM, 2000 94 [11] Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân Xử Lý Nước Thải Đô Thị Công Nghiệp, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2004 [12] Cao Hữu Trượng, Hồng Thị Lĩnh, Hố học thuốc nhuộm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2003 Tiếng Anh: [13] Abraham R., Freeman H S Environmental chemistry of dyes and Pigments, John Wiley & Sons, Canada, 1996 [14] American Public Health Association Standard methods for the Examination of water and wastewaters, APHA, Washington, 1995 [15] Bragger JL, Lloyd AW, Soozandehfar SH, Bloomfield SF, Marriott C, Martin GP Investigations into the azo reducing activity of a common colonic microorganism, International Journal of Pharmaceutics 157:61–71,1997 [16] C.B Shaw, C.M Carliell, A.D Wheatley Anaerobic/aerobic treatment of coloured textile effluents using sequencing batch reactors, Water Research 36 (2002) 1993–2001 [17] Carliell CM, Barclay SJ, Naidoo N, Buckley C, Mulholland DA, Senior E Anaerobic decolourisation of reactive dyes in conventional sewage treatment processes, Water SA, 20(4):341–4; 1994 [18] Chang J-S, Chou C, Chen S-Y Decolorization of azo dyes with immobilized Pseudomonas luteola, Process Biochemistry 2001;36:757–63 [19] Christie R Colour Chemistry, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2001 [20] D.T Sponza, M I¸sik Decolorization and azo dye degradation by anaerobic/aerobic sequential process, Enzyme and Microbial Technology 31 (2002) 102–110 [21] Easton G.A The dye maker’s view, in colour in effluent, CooperP., Editor., Society of Dyers and Colourists: Bradford, England, p.9-21, 1995 95 [22] Fatma Cicek, Dursun Ozer, Ahmet Ozer, Ayla Ozer Low cost removal of reactive dyes using wheat bran, Journal of Hazardous Materials 146 (2007) 408–416 [23] Francisco J Cervantes, Spyros G Pavlostathis and Adrianus C van Haandel Advanced biological treatment processes for Industrial wastewaters, 2006 [24] Gökce T G., Ince N H Dyes Pigm., 49, 145-153 (2001) [25] Gökce T G et al Color Technol., 119 (2003) [26] H Duygu Oăzsoy, Ali Uănyayar & M Ali Mazmanc Decolourisation of reactive textile dyes Drimarene Blue X3LR and Remazol Brilliant Blue R by Funalia trogii ATCC 200800, Biodegradation (2005) 16: 195-204 [27] Hitz HR, Huber W, Reed RH The absorption of dyes on activated sludge, Journal of the Society of Dyers and Colorists 1978;94(2):71–6 [28] Huren An, Yi Qian, Xiasheng Gu, Walter Z Tang Biological treatment of Dye wastewaters using an Anaerobic-Oxic system, Chemosphere, Vol 33, No 12, pp 2533 – 2542, 1996 [29] J.P Jadhav, G.K Parshetti, S.D Kalme, S.P Govindwar Decolourization of azo dye methyl red by Saccharomyces cerevisiae MTCC 463, Chemosphere 68 (2007) 394–400 [30] Katerina Svobodova, Marion Senholdt , Cenek Novotny, Astrid Rehorek Mechanism of Reactive Orange 16 degradation with the white rot fungus Irpex lacteus, Process Biochemistry 42 (2007) 1279–1284 [31] Kirk–Othmer Encyclopedia of chemical technology, 4th edited., Vol 8, John Wiley & Sons, New York, 1997 [32] Koichi Harazono, Kazunori Nakamura Decolorization of mixtures of different reactive textile dyes by the white-rot basidiomycete Phanerochaete sordida and inhibitory effect of polyvinyl alcohol, Chemosphere 59 (2005) 63–68 96 [33] Kumud Kumari, T Emilia Abraham Biosorption of anionic textile dyes by nonviable biomass of fungi and yeast, Bioresource Technology 98 (2007) 1704–1710 [34] Lawrence K W., Yung T H., Howard H L., Constantine Y Waste in the Process Industries, CRC Press, Taylor & Francis Group, New York, 2006 [35] Liu Jinqi & Liu Houtian Degradation of azo dyes by algae, Environmental Pollution 75 (I 992) 273- 278 [36] Lorenco ND, Novais JM, Pinheiro HM Effect of some operational parameters on textile dye biodegradation in a sequential batch reactor, Journal of Biotechnology 2001 [37] M.AM Martins, M.H Cardoso, M.J Queiroz, M.T Ramalho and A.MO.Campos Biodegradation of azo dyes by the yeast Candida zeylanoides in batch aerated cultures, Chemosphere, Vol 38, No 11, pp 2455-2460, 1999 [38] Mahdavi Talarposhti, T Donnelly and G K Anderson Colour removal from a simulated dye wastewater using a two-phase anaerobic packed bed reactor, PII: S0043-1354(00)00280-3 [39] Marit H., Ph.D thesis, Deparment of Biological and Environmental Science, University of Jyvaskyl, Findland, 2000 [40] Matthew A T Chemical Degradation Methods for Wastes and Pollutants, Marcel Deker, New York, 2003 [41] Mustafa Is ik, Delia Teresa Sponza, Effect of oxygen on decolorization of azo dyes by Escherichia coli and Pseudomonas sp and fate of aromatic amines, Process Biochemistry 38 (2003) 1183 -/1192 [42] Nigam P, Banat IM, Singh D, Marchant R Microbial process for the decolorization of textile effluent containing azo, diazo and reactive dyes, Process Biochemistry 1996; 31(5):43542 [43] Nilsson, A.Măoller, B Mattiasson , M.S.T Rubindamayugi, U Welander Decolorization of synthetic and real textile wastewater by the use of whiterot fungi, Enzyme and Microbial Technology 38 (2006) 94-100 97 [44] Rafii, F and Cerniglia, C.E Localization of the azoreductase of Clostridium perfringens by immuno-electron microscopy Curr Microbiol., 27: 143-145, 1993 [45] Sen S., Demirer G N J Environ Eng., ASCE, 129, 595-601, 2003 [46] Shih P T et al J Environ Eng Sci., 1, 237–246, 2002 [47] Tak – Hyun Kim, Yuri Lee Decolorization of dye solution by MBR, Desalination 168 (2004) 287-293 [48] The Society of dyes and Colourists Colour Index, 2th, Supplement, Lowell, Massachusetts, 1963 [49] Zee, F P van der Anaerobic azo dye reduction, Thesis Doctor, 2002 [50] Zimmerman T, Kulla HG, Leisinger T Properties of purified Orange II azoreductase, the enzyme initiating azo dye degradation by pseudomonas KF46, European Journal of Biochemistry 1982;129:197–203 98 CHƯƠNG 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU .1 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .2 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu .2 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .2 1.5 TÍNH MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1 Tính 1.5.2 Ý nghĩa khoa học 1.5.3 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 TỔNG QUAN VỀ MÀU NHUỘM 2.1.1 Phân loại 2.1.1.1 Phân lớp 2.1.1.2 Phân lớp kỹ thuật 2.1.2 DANH PHÁP 10 2.1.2.1 Tên hóa học .10 2.1.2.2 Tên thương mại 11 2.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NHUỘM .13 2.2.1 Công đoạn nhuộm hoàn tất 15 2.2.2 CÁC CÔNG NGHỆ NHUỘM .15 2.3 Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG NƯỚC CỦA NGÀNH DỆT NHUỘM 16 2.4 QÚA TRÌNH SINH HỌC DÍNH BÁM KỴ KHÍ, HIẾU KHÍ 19 2.4.1 Màng sinh học dính bám .19 2.4.1.2 Cấu tạo hoạt động màng vi sinh vật 19 2.4.1.3 Tính chất màng vi sinh vật 22 2.4.2 Lọc sinh học kỵ khí dính bám .25 2.4.3 Lọc sinh học hiếu khí dính bám 27 2.5 CƠ CHẾ LOẠI BỎ MÀU HOẠT TÍNH AZO TRONG ĐIỀU KIỆN KỴ HIẾU KHÍ LIÊN TỤC .29 2.5.1 Cơ chế phân hủy màu hoạt tính azo điều kiện kỵ khí 29 2.5.2 Oxy hố hiếu khí amin thơm 34 2.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến loại bỏ màu sinh học 35 2.6 CÁC NGHIÊN CỨU XỬ LÝ MÀU NHUỘM BẰNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC 40 99 2.6.1 Nghiên cứu nước 40 2.6.2 Nghiên cứu nước 49 CHƯƠNG 53 MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 53 3.1.1 Nước thải nhuộm 53 3.1.2 Nước thải sinh hoạt Bình Hưng Hồ .54 3.1.3 Thành phần dinh dưỡng nước thải trước đưa vào cột 55 3.1.4 Bùn kỵ khí 55 3.1.5 Vật liệu lọc 56 3.2 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU .56 3.2.1 Cấu tạo mơ hình thí nghiệm 56 3.2.2 Nguyên tắc hoạt động mơ hình .57 3.2.3 Các thông số vận hành mơ hình 58 3.3 NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 58 A) GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG: 59 B) GIAI ĐOẠN THÍCH NGHI: 60 C) GIAI ĐOẠN XỬ LÝ .61 3.4 CÁCH BẢO QUẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU 62 3.5 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ 64 3.5.1 Tính tốn thí nghiệm phân huỷ màu, COD BOD5 64 3.5.2 Xử lý số liệu 64 CHƯƠNG 65 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 65 4.1 MỘT SỐ KẾT QUẢ TRONG GIAI ĐOẠN KHỞI ĐỘNG VÀ THÍCH NGHI MƠ HÌNH 65 4.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỘ MÀU THỰC CỦA NƯỚC THẢI 66 4.3 HIỆU QUẢ XỬ LÝ MÀU 68 4.3.1 Hiệu xử lý màu với điều kiện pha loãng 10% nước thải dệt nhuộm 68 4.3.2 Hiệu xử lý màu với điều kiện pha loãng 20% nước thải dệt nhuộm 70 4.3.3 Hiệu xử lý màu với điều kiện pha loãng 30% nước thải dệt nhuộm 71 4.3.4 Hiệu xử lý màu với điều kiện pha loãng 40% nước thải dệt nhuộm 72 4.3.5 Hiệu xử lý màu với điều kiện pha loãng 50% nước thải dệt nhuộm 74 4.3.6 Nhận xét chung hiệu suất xử lý màu 75 4.3.7 Mối quan hệ độ màu độ hấp thu 76 4.4 HIỆU QUẢ XỬ LÝ COD 78 4.4.1 Hiệu xử lý COD tỷ lệ 10% nước thải dệt nhuộm 78 4.4.2 Hiệu xử lý COD tỷ lệ 20% nước thải dệt nhuộm .80 4.4.3 Hiệu xử lý COD tỷ lệ 30% nước thải dệt nhuộm .81 4.4.4 Hiệu xử lý COD tỷ lệ 40% nước thải dệt nhuộm .82 100 4.4.5 HIệU QUả Xử LÝ COD TạI Tỷ Lệ 50% NƯớC THảI DệT NHUỘM 83 4.4.6 NHậN XÉT CHUNG Về HIệU SUấT Xử LÝ COD 84 4.5 HIỆU QUẢ XỬ LÝ BOD5 86 4.6 ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM RA ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ 89 CHƯƠNG 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 5.1 KẾT LUẬN 91 5.2 KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 ... cơng nghệ để xử lý màu hoạt tính từ nước thải dệt nhuộm 1.3 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.3.1 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu tập trung vào xác định hiệu xử lý màu hoạt tính azo COD từ nước thải. .. HOẠT TÍNH NƯỚC THẢI NHUỘM BẰNG CƠNG NGHỆ LỌC SINH HỌC II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG - Nhiệm vụ: Nghiên cứu tập trung vào xác định hiệu xử lý màu azo hoạt tính COD từ nước thải sau công đoạn nhuộm. .. với mục tiêu sau: Xác định khả xử lý màu màu nhuộm hoạt tính azo (Reactive azo dye) COD từ nước thải trình dệt nhuộm trộn với nước thải sinh hoạt q trình lọc sinh học dính bám kỵ khí kết hợp với