Nghiên cứu công nghệ xử lý flo có nồng độ cao trong nước thải sản xuất thuốc trừ sâu

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ XUÂN HÙNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành : Công nghệ môi trường Mã số: 60 85 06 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ FLO CÓ NỒNG ĐỘ CAO TRONG NƯỚC THẢI SẢN XUẤT THUỐC TRỪ SÂU Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Tp Hồ Chí Minh, 10/2006 i LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn chân thành em xin gởi đến thầy Nguyễn Văn Phước cô Nguyễn Thị Thanh Phượng tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn Xin cảm ơn thầy cô khoa Môi Trường trang bị cho em kiến thức quý báu bổ ích suốt thời gian học tập Đồng thời, xin cảm ơn Ban Giám Đốc anh Tổ Kỹ thuật Nhà máy Supephosphate Long Thành tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện để em hồn thành tốt luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn đến gia đình động viên, tạo điều kiện tốt cho suốt trình học tập Xin chân thành cảm ơn Tp.Hồ Chí Minh, 10/2006 Hồ Xuân Hùng ii Tóm tắt Trong luận văn này, nghiên cứu tập trung vào việc xác định khối lượng hóa chất, giá trị pH thời gian phản ứng thích hợp lọai hóa chất khác quy mơ phịng thí nghiệm để xử lý nước thải có nồng độ flo cao đạt tiêu chuẩn cho phép xả thải TCVN 5945 – 1995 mg/l Một số kết đạt trình nghiên cứu tổng hợp sau: Xử lý flo giai đọan CaCO3 cho thấy hiệu xử lý đạt từ 96 – 99% với thời gian phản ứng thích hợp sau Khối lượng CaCO3 sử dụng thực tế cao so với lượng lý thuyết từ 10 – 20 % khối lượng Hiệu xử lý flo sử dụng CaCO3 cao so với sử dụng Ca(OH)2 Nồng độ flo sau xử lý đạt từ khoảng – 20 mg/l Đối với mơ hình hấp phụ Ca3(PO4)3 nồng độ F- sau xử lý đạt giá trị CF < mg/l với lương Ca3(PO4)2 sử dụng khoảng 0,2g/300 ml tương ứng với nồng độ F- đầu vào dao động từ 6,6 – 9,3 mg/l 0,34g/300ml nồng độ đầu vào 13,7 mg/l Đối với nồng độ đầu vào 19 mg/l liều lượng hóa chất sử dụng 0,4g/300 ml đầu chưa đạt yêu cầu Khoảng pH thích hợp cho phản ứng nằm từ 6,5 – 7,5 Mơ hình thí nghiệm xác định thơng số cho mơ hình Langmuir với qo= 22,72 mg/g b = 0,47l/g Từ kết đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải có nồng độ flo cao sau: Sơ đồ công nghệ NTSX Nước sau xử lý 60m /ngđ Cặn Cặn : Thiết bị phản ứng CaCO3 : Thiết bị ly tâm : Thiết bị hấp phụ flo Ca3(PO4)2 : Thiết bị ly tâm iii MỤC LỤC Trang tiêu đề i Lời cảm ơn ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh mục hình viii Danh mục bảng x Danh mục từ viết tắt, kí hiệu xi Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu luận văn 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Phương pháp tham khảo, tổng hợp tài liệu 1.5.2 Phương pháp phân tích 1.5.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm mơ hình 1.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 1.6 Phạm vi nghiên cứu Chương 2: TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan nước thải ô nhiễm flo 2.2 Tổng quan ngành sản xuất phân lân 2.2.1 Một số quy trình sản xuất phân lân giới 2.2.1.1 Quá trình sản xuất supephosphate đơn 2.2.1.2 Quá trình sản xuất phân triplephosphate 2.2.1.3 Thành phần tính chất nước thải q trình sản xuất phân 2.2.2 Giới thiệu sơ lược nhà máy sản xuất phân lân Long Thành 2.2.2.1 Nguyên liệu sản xuất phân lân 2.2.2.2 Quy trình sản xuất iv 2.2.2.3 Nguồn phát thải ô nhiễm 2.3 Thành phần tính chất nước thải 10 11 2.3.1 Nước thải sinh hoạt 12 2.3.2 Nước thải sản xuất 12 2.4 Các phương pháp xử lý flo nước 12 2.4.1 Phương pháp học 13 2.4.2 Phương pháp hóa học - hóa lý 13 2.4.2.1 Phương pháp keo tụ - tạo bông, kết tủa 14 2.4.2.2 Phương pháp sinh học kết hợp với hoá lý 14 2.4.2.3 Phương pháp hấp phụ 18 2.4.2.4 Trao đổi Ion 18 2.4.2.5 Các phương pháp khác 22 2.4.2.6 So sánh ưu nhược điểm phương pháp 22 2.5 Cơ chế phản ứng 24 2.6 Các công nghệ xử lý flo giới 25 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26 3.1.Giới thiệu 28 3.2 Thành phần tính chất nước thải 28 3.3 Nội dung nghiên cứu 29 3.4 Mơ hình phương pháp nghiên cứu 30 3.4.1 Mơ hình xử lý giai đoạn 30 3.4.1.1 Thiết bị phản ứng 31 3.4.1.2 Phương pháp tiến hành 31 3.4.2 Mơ hình xử lý giai đoạn 31 3.4.2.1 Thiết bị phản ứng 32 3.4.2.2 Phương pháp tiến hành 32 3.4.3 Các phương pháp phân tích 33 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 34 4.1 Kết xử lý flo giai đoạn 35 4.1.1 Xử lý flo CaCO3 35 v 35 4.1.1.1 Ảnh hưởng pH đến trình xử lý flo 36 4.1.1.2 Liều lượng hoá chất sử dụng 37 4.1.1.3 Khảo sát khoảng thời gian phản ứng thích hợp 38 39 4.1.2 Xử lý flo Ca(OH)2 4.1.2.1 Ảnh hưởng pH đến xử lý flo 40 4.1.2.2 Ảnh hưởng liều lượng hoá chất sử dụng 41 4.1.2.3 Khảo sát thời gian phản ứng thích hợp 42 4.1.3 Nhận xét cho trình xử lý flo giai đoạn 43 43 4.2 Kết xử lý flo giai 4.2.1 Xử lý flo giai đoạn Ca3(PO4)2 43 4.2.1.1 Ảnh hưởng pH đến trình hấp phụ flo 43 Ca3(PO4) 4.2.1.2 Ảnh hưởng liều lượng hoá chất 44 4.2.1.3 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 45 4.2.1.4 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ 46 4.2.2 Xử lý flo giai đoạn Ca(OH)2 49 4.2.2.1 Ảnh hưởng pH đến hiệu xử lý 49 4.2.3.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng 50 4.2.3 Xử lý flo giai đoạn Mg(OH)2 51 4.2.3.1 Ảnh hưởng liều lượng Mg(OH)2 sử dụng 51 4.2.3.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy trộn 53 4.2.3.3 Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ 53 4.2.4 Quá trình xử lý giai đoạn Al2(SO4)3.6H2O 55 4.2.4.1 Xác định pH thích hợp 56 4.2.4.2 Xác định liều lượng hóa chất thích hợp 57 4.2.5 Kết luận cho q trình xử lý flo giai đoạn 58 4.3 Nhận xét chung cho trình xử lý 59 4.4 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất nhà máy Long Thành 60 vi Chương 5: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 61 5.1 Kết luận 61 5.2 Kiến nghị 62 Tài liệu tham khảo 63 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tên hình Trang 2-1 Sơ đồ quy trình sản xuất superphosphate đơn 2-2 Sơ đồ quy trình sản xuất triple phosphate 2-3 Sự tương quan lượng phèn nồng độ flo sau xử lý 15 2-4 Ảnh hưởng pH đến hiệu hấp phụ flo nhơm hoạt tính 19 2-5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý flo nhà máy sản xuất phân lân Ai Cập 26 2-6 Sơ đồ công nghệ xử lý flo nhà máy Mỹ 27 3-1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm xử lý flo phương pháp hố học 28 3-2 Mơ hình Jartest 31 4-1 Khảo sát hiệu suất xử lý flo theo pH CaCO3 36 4-2 Hiệu xử lý flo thay đổi theo tỷ lệ khối lượng đá vôi sử dụng thực tế với lượng đá vôi lý thuyết 37 4-3 Sự ảnh hưởng pH đến thời gian phản ứng tương ứng với nồng độ flo đầu vào thay đổi 38 4-4 Hiệu xử lý flo theo pH Ca(OH)2 40 4-5 Hiệu xử lý flo thay đổi theo tỷ lệ khối lượng vôi sử dụng 41 4-6 Quá trình xử lý flo thay đổi theo thời gian Ca(OH)2 pH = 10 42 4-7 Hiệu suất hấp phụ flo tương ứng khối lượng Ca3(PO3)2 khác 44 4-8 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu suất xử lý flo 45 4-9 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Ca3(PO3)2 47 4-10 Đường thẳng xác định thơng số Langmuir cho q trình hấp phụ flo Ca3(PO3)2 48 4-11 Sự biến đổi nồng độ flo sau xử lý bước Ca(OH)2 theo pH 49 4-12 Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu qua xử lý flo Ca(OH)2 50 4-13 Nồng độ flo nước thải đầu tương ứng với khối lượng Mg2+ sử dụng điều chỉnh pH NaOH 51 4-14 Nồng độ flo nước thải đầu tương ứng với khối lượng Mg2+ 52 viii thay đổi điều chỉnh pH Ca(OH)2 4-15 Sự thay đổi nồng độ flo đầu theo thời gian phản ứng 53 4-16 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Mg(OH)2 54 4-17 Đường thẳng xác định thơng số Langmuir cho q trình hấp phụ flo Mg(OH)2 55 4-18 Sự thay đổi nồng độ flo đầu theo pH Al2(SO4)3 56 4-19 Sự thay đổi nồng độ flo đầu theo lượng phèn 57 4-20 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Mg(OH)2 Ca3(PO3)2 58 ix DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tên bảng Trang 2-1 Báo cáo nồng độ flo nước thải ngành cơng nghiệp 2-2 Tính chất nước thải từ trình sản xuất phân lân 2-3 Thành phần tính chất nước thải sinh hoạt 12 2-4 Thành phần tính chất nước thải sản xuất 13 2-5 Đặc tính nước thải xử lý bề mặt nước thải kim loại (thép không gỉ) 16 2-6 Kết xử lý flo vôi với nước thải xử lý bề mặt kim loại 16 2-7 Đặc tính nước thải xử lý bề mặt thủy tinh 17 2-8 Kết xử lý flo vôi với nước thải xử lý bề mặt thủy tinh 17 2-9 Một số phương pháp xử lý flo giới 23 3-1 Tính chất nước thải đầu vào q trình sản xuất thuốc trừ sâu 29 3-2 Các tiêu phương pháp phân tích 34 4-1 Sự thay đổi pH bổ sung Ca3(PO4)2 vào nước thải 43 4-2 Các số liệu tính tốn cho đường hấp phụ Langmuir Ca3(PO4)2 47 4-3 Các số liệu tính tốn cho đường hấp phụ Langmuir Mg(OH)2 54 4-4 Khả ứng dụng cho xử lý bước phương pháp Ca3(PO4)2, Mg(OH)2, Ca(OH)2 Al2(SO4)3 59 x 4.2.2.2 Ảnh hưởng thời gian phản ứng Từ kết nghiên cứu tiến hành theo dõi trình xử lý Ca(OH)2 với khối lượng Ca(OH)2 sử dụng 0,64 g/l cho thấy: 10.5 Nồng độ F- đầu (mg/l) 9.5 8.5 7.5 6.5 5.5 4.5 3.5 2.5 1.5 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 Thời gian (h) Nồng độ F- đầu Hình – 12: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến hiệu xử lý F-bằng Ca(OH)2 Theo hình – 12 cho thấy khoảng thời gian đầu từ 0,5- 12 h nồng độ flo đầu giảm nhanh từ 9,3 mg/l xuống 2,6 mg/l sau giảm chậm khoảng thời gian từ 12 – 24 h tiếp tục phản ứng nồng độ F- gần khơng đổi mức 2,2 mg/l Như với kết thí nghiệm thấy hấp phụ F- Ca(OH)2 không hiệu Do muốn sử dụng phải kết hợp với hóa chất khác để hiệu xử lý tốt 50 4.2.3 Quá trình xử lý flo giai đoạn Mg(OH)2 Flo hấp phụ Mg(OH)2 tạo nhờ trình nâng pH nước thải lên 10 Q trình chuyển hóa dạng muối Mg tan thành Mg(OH)2 sau Mg(OH)2 phản ứng với F- theo phản ứng sau: Mg(OH)2 + F- Ỉ MgF2 ↓ + OH4.2.3.1 Ảnh hưởng liều lượng Mg(OH)2 sử dụng, Thí nghiệm tiến hành mẫu nước có tính chất nước thải đầu vào sau: • pH = - • Nồng độ F- đầu vào = 9,3 mg/l • Độ kiềm HCO3- = 520 mg/l 10 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Hiệu suất xử lý (%) Nồng độ F- sau xử lý (mg/l) Sau cho MgSO4 vào mẫu nước thải nâng pH NaOH kết thu từ thí nghiệm biểu diễn hình – 13 sau: 0.6 2+ Khối lượng Mg sử dụng (g/100 ml nước thải) Nồng độ đầu vào 9,3 mg/l Hình – 13 Nồng độ flo nước thải đầu tương ứng với khối lượng Mg2+ sử dụng điều chỉnh pH NaOH 51 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 0.2 Khối lượng Mg 2+ 0.3 0.4 0.5 Hiệu suất xử lý (%) Nồng độ F- sau xử lý (mg/l) Theo kết cho thấy khối lượng magie sử dụng dao động từ khoảng 0,005 – 0,2 g/100 ml hiệu xử lý không cao khoảng từ 70 - 80 % nồng độ đầu cịn khoảng 2,6 – 3,1 mg/l, Khối lượng hoá chất sử dụng tăng hiệu xử lý cao Tuy nhiên thay NaOH Ca(OH)2 kết chất lượng nước đầu tốt nhiều thể hình – 14: 0.6 sử dụng (g/100 ml nước thải) Nồng độ đầu vào 9,3 mg/l Hình – 14 Nồng độ flo đầu tương ứng với khối lượng Mg2+ thay đổi điều chỉnh pH Ca(OH)2 Theo hình cho thấy hiệu xử lý 76% khoảng từ 0,005 – 0,2 g/100 ml với lượng Mg2+ sử dụng từ khoảng 0,5 g/100 ml trở lên hiệu xử lý tốt 80% nồng độ flo nước thải đầu đạt tiêu chuẩn mg/l Và theo kết thực nghiệm nội suy lượng hoá chất cần thiết 0,2 g/ 100 ml 52 4.2.3.2 Ảnh hưởng thời gian khuấy trộn, Kết khảo sát mẫu nước thải có nồng độ flo đầu vào 6,6 9,3 mg/l với lượng Mg2+ Ca(OH)2 sử dụng 0,25 g/100ml 0,064 g/100 ml thể hình – 15 cho thấy Nồng độ flo sau xử lý (mg/ 0 Thời gian (h) Nồng độ đầu vào 9,3 mg/l Nồng độ đầu vào 6,6 mg/l Nồng độ đầu vào 19 mg/l Hình – 15 Sự thay đổi nồng độ flo đầu theo thời gian phản ứng Theo kết nghiên cứu cho thấy nồng độ flo giảm theo thời gian, giai đoạn đầu nồng độ flo giảm nhanh sau giảm chậm Thời gian khuấy trộn thích hợp cho q trình xử lý khoảng tương ứng với hiệu suất 90% nồng độ đầu mg/l Tóm lại, trình xử lý flo muối Mg tốt với khối lượng Mg khoảng 0,2 g/100m l nước thải Ca(OH)2 khoảng 0,64 g/l nước thải Hiệu suất xử lý đạt khoảng 90 % thời gian khuấy trộn 4.2.3.3 Xây dựng đường đẳng nhiệt Từ kết nghiên cứu thực nghiệm dễ dàng xác định cân pha rắn pha lỏng thơng qua phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Phương trình đẳng nhiệt thường áp dụng phương trình Langmuir Từ số kiệu thí nghiệm xác định số liệu liên quan đến phương trình Langmuir sau: 53 Bảng – 3: Các số liệu tính toán cho đường hấp phụ Langmuir (C0 − C )V (mg/g) m Co (mg/l) Ce (mg/l) m Mg(OH)2 (g) V (l) 19 3,2 0,12 0,1 12,2 13,7 1,1 0,12 0,1 17,2 9,3 0,7 0,12 0,1 25,2 6,6 0,5 0,12 0,1 31,6 q= Biểu diễn đường đẳng nhiệt Langmuir theo q Ce 35 q (mg/g) 30 25 20 15 10 0 Ce (mg/l) Đường đẳng nhiệt Langmuir Hình – 16: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Mg(OH)2 Từ trình biến đổi phương trình 4.2.1 kết xác định từ số liệu thực nghiệm cho thấy: 54 0.25 y = 0.0731x + 0.0428 R2 = 0.9516 1/qe (g/mg) 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.5 1.5 2.5 1/Ce (l/mg) , Hình – 17: Đường thẳng xác định thơng số Langmuir cho q trình hấp phụ flo Mg(OH)2 Kết biểu diễn theo 1/q 1/Ce cho kết thông số phương trình Langmuir sau: q0 = 13,67 (mg/g) b = 1,707 (l/mg) Như khả hấp phụ Mg flo tốt so giá trị 6,6 – 10 mg/g so với số loại chất hấp phụ khác bùn nhôm, lignin cho kết thấp so với Ca3(PO4)2 tro bay khoảng 1,5 lần 55 4.2.4 Quá trình xử lý flo giai đoạn Al2(SO4)3.6H2O Nước thải sử dụng cho trình thí nghiệm có nồng độ F đầu vào 9,3; 13,7; 19 mg/l với pH đầu vào = 6,5 Theo số nghiên cứu sử dụng phèn nhôm trình xử lý F hiệu trình xử lý phụ thuộc chủ yếu vào pH liều lượng phèn nhôm sử dụng [4] 4.2.4.1 Xác định pH thích hợp Kết thí nghiệm xác định pH thích hợp phương pháp với liều lượng phèn nhôm 3000 mg/l với pH thay đổi từ – thể hình 4-18 cho thấy: Khoảng pH thích hợp cho q trình xử lý F- nằm khoảng từ 6,5 – 7, khoảng hiệu xử lý tốt với nồng độ F- đầu 3,23; 3,82; 7,56 mg/l nồng độ đầu vào 9,3 ; 13,7;19 mg/l Nống độ F- đầu (mg/l) 15.00 13.00 11.00 9.00 7.00 5.00 3.00 5.5 6.5 7.5 8.5 pH Nồng độ F- đầu vào: 13,7 mg/l Nồng độ F- đầu vào: 19 mg/l Nồng độ F- đầu vào: 9,3 mg/l Hình – 18: Sự thay đổi nồng độ F đầu theo pH Theo hình – 18 nồng độ F đầu giảm pH nước thải tiến gần khoảng pH 6,5 -7 56 4.2.4.2 Xác định liều lượng hóa chất thích hợp Các thí nghiệm xác định liều lượng hóa chất tiến hành pH 6,8 với liều lượng phèn nhôm sử dụng tương ứng 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 mg/l Kết thực mẫu nước thải cho thấy nồng độ F nước thải đầu phụ thuộc nhiều vào liều lượng hóa chất sử dụng biểu diễn hình – 19: Nồng độ F- đầu (mg/l 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Liều lượng phèn (mg/l) Nồng độ đầu vào 9,3mg/l Nồng độ đầu vào 19 mg/l Nồng độ đầu vào 13,7mg/l Hình – 19: Sự thay đổi nồng độ F đầu theo liều lượng phèn Kết cho thấy liều lượng phèn tăng hiệu xử lý tăng nồng độ F- đầu tốt khoảng 2,3 mg/l nồng độ phèn 6000 mg/l Và kết thí nghiệm cho thấy nồng độ F đầu vào không ảnh hưởng đến nồng độ F- đầu mà phụ thuộc vào liều lượng phèn sử dụng Tóm lại từ kết thí nghiệm cho thấy nồng độ F- đầu không phụ thuộc vào nồng độ đầu vào nồng độ F- thay đổi từ 9,3 – 19 mg/l Nồng độ đầu nước thải phụ thuộc vào pH liều lượng phèn 57 4.2.5 Nhận xét cho trình xử lý flo giai đọan Từ kết nghiên cứu rút số nhận xét sau: Khả xử lý flo Ca(OH)2 khoảng nồng độ flo thấp (CF = 9,3 mg/l), thời gian cho trình xử lý tương đối lâu (t > 24 giờ) Hiệu xử lý phèn nhơm khơng tốt q trình hấp phụ Ca3(PO4)2, Mg(OH)2 So sánh khả hấp phụ Ca3(PO4)2, Mg(OH)2 Ca3(PO4)2 có khả hấp phụ cao biểu diễn hình - 18: 35 q (mg/g) 30 25 20 15 10 0 Ce (mg/l) Mg(OH)2 Ca3(PO4)2 Hình – 20: Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir flo Mg(OH)2 Ca3(PO4)2 Tuy nhiên thời gian hấp phụ sử dụng Ca3(PO4)2 cao so với sử dụng Mg(OH)2 khoảng lần Nhưng so sánh chi phí xử lý Ca3(PO4)2 tốn hơn, Kết so sánh khả ứng dụng loại hoá chất được tổng kết bảng – sau: 58 Bảng 4-4 Khả ứng dụng cho xử lý bước phương pháp Ca3(PO4)2, Mg(OH)2,Ca(OH)2 Al2(SO4)3 Ca3(PO4)2 Mg(OH)2 Ca(OH)2 Al2(SO4)3 Phù hợp với trình xử lý flo bước 2: Khơng thích hợp cho q trình xử lý flo bước 2: Khơng thích hợp cho trình xử lý flo bước 2: Chưa phù hợp cho trình xử lý: - Đảm bảo sau xử lý CF < 2mg/l dù CF ban đầu sau xử lý bước thay đổi - Sau xử lý bước 2, pH >10 nên tăng chi phí q hóa chất - Sau xử lý kết chưa đạt tiêu chuẩn xả thải - Hiệu xử lý tốt đạt tiêu chuẩn xả thải chi phí cho hóa chất q cao - Chi phí hóa chất cao - Nồng độ Ftrong đầu chưa đáp ứng tiêu chuẩn - Hiệu xử lý không phụ thuộc pH sau xử lý bước1 - pH sau xử lý > 11 nên tăng chi phí hóa chất - pH sau xử lý bước đạt tiêu chuẩn xả thải - Chi phí hóa chất nồng độ Fđầu vào lớn tương đối cao Từ bảng so sánh trên, phương pháp Ca3(PO4)2, Ca(OH)2, Mg(OH)2 chọn xử lý flo bước phương pháp Ca3(PO4)2 4.3 Nhận xét chung cho trình xử lý Quá trình xử lý flo gồm bước: ¾ Giai đoạn 1: Xử lý flo CaCO3 Phương pháp cho phép giảm nhanh nồng độ flo từ 16,500 – 76,500 mg/l xuống 6,6 - 20 mg/l, với tỷ lệ lượng CaCO3 cần thiết / lượng đá vôi lý thuyết – 1,1 ứng với pH thích hợp trình nằm khoảng từ 5,5 – Hiệu xử lý cao đạt 99,95 – 99,99% ¾ Giai đoạn 2: Hấp phụ flo Ca3(PO4)2 Nước sau xử lý bước 1, flo tiếp tục hấp phụ Ca3(PO4)2 Phương pháp có hiệu xử lý cao (> 70%) đảm bảo nồng độ flo sau xử lý bước 59 nhỏ mg/l, đạt TCVN 5945 – 1995_loại B dù nồng độ flo ban đầu sau xử lý bước có thay đổi Đồng thời pH sau xử lý đạt TCVN 6984 – 2001 (pH = – 8,5) 4.4 Đề xuất công nghệ xử lý nước thải sản xuất nhà máy Long Thành Q trình xử lý nước thải có nồng độ flo cao nước thải nhà máy Long Thành phải sử dụng phương pháp hóa lý, gồm bước: Sơ đồ công nghệ NTSX Nước sau xử lý 60m3/ngđ Cặn Cặn : Thiết bị phản ứng CaCO3 : Thiết bị ly tâm : Thiết bị hấp phụ flo Ca3(PO4)2 : Thiết bị ly tâm Thuyết minh công nghệ Nước thải sản xuất từ phân xưởng tập trung bể chứa hữu (60m3), Bể chứa bố trí ngăn có hệ thống khuấy trộn Hố chất (CaCO3) cần thiết dạng bột đưa vào ngăn khuấy nhờ hệ thống nạp liệu Trong ngăn khuấy diễn phản ứng hoá học tạo kết tủa Hỗn hợp phản ứng với thời gian khoảng bơm qua bể trung gian Từ đây, nước thải đưa qua máy li tâm để tách cặn kết tủa (CaF2, SiO2, CaSiF6 …) Nước sau ly tâm tiếp tục xử lý Ca3(PO4)2 nhằm loại bỏ triệt để hàm lượng flo Kế tiếp ly tâm nước thải lần 2, tách cặn đưa đến bể chứa sau kết nối vào hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu Công nghiệp Bã rắn thu hồi sau ly tâm tận dụng làm chất độn cho thuốc trừ sâu nhà máy 60 Chương KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Từ yêu cầu thực tế đặt nước thải từ công nghệ sản xuất phân lân sinh nhiều chất nhiễm có hàm lượng flo cao tiêu chuẩn xả thải hàng ngàn lần, đồng thời hàm lượng flo cao thải môi trường ảnh hưởng lớn môi trường xung quanh Do nghiên cứu luận văn chủ yếu tập trung vào nghiên cứu xử lý flo đạt tiêu chuẩn cho phép, Các nghiên cứu nhằm đưa thông số vận hành hiệu kinh tế để xử lý flo có nồng độ cao Các kết tóm tắt thí nghiệm nêu phần kết luận sau: 5.1 Kết luận Nước thải từ công đoạn sản xuất thuốc trừ sâu nhà máy phân lân Long Thành có nồng độ F- đầu vào dao động khoảng 16 – 80 g/l Kết nghiên cứu mơ hình thu kết sau: Đối với mơ hình xử lý flo giai đọan ¾ Sử dụng CaCO3 hiệu xử lý flo đạt từ 96 – 99% với thời gian phản ứng thích hợp cho trình pH nằm khoảng – 6,5 tương ứng với khối lượng CaCO3 cao so với lượng lý thuyết khoảng 10% khối lượng Nồng độ flo đầu đạt giá trị từ – 20 mg/l ¾ Sử dụng Ca(OH)2 hiệu xử lý đạt từ 98 – 99% với thời gian phản ứng 24 pH phản ứng thích hợp 10 Tuy nhiên để đạt giá trị nồng độ flo đầu tương đương với mơ hình sử dụng CaCO3 khối lượng vôi sử dụng cao nhiều Mô hình xử lý flo giai đoạn ¾ Đối với mơ hình hấp phụ Ca3(PO4)3 nồng độ F- sau xử lý đạt giá trị CF < mg/l với lương Ca3(PO4)2 sử dụng khoảng 0,2g/300 ml tương ứng với nồng độ F- đầu vào dao động từ 6,6 – 9,3 mg/l 0,34g/300ml nồng độ đầu vào 13,7 mg/l Đối với nồng độ đầu vào 19 mg/l liều lượng hóa chất sử dụng 0,4g/300 ml đầu chưa đạt yêu cầu Khoảng pH thích hợp cho phản ứng nằm 61 từ 6,5 – 7,5 Mơ hình thí nghiệm xác định thơng số cho mơ hình Langmuir với qo= 22,72 mg/g b = 0,47l/g ¾ Đối với mơ hình hấp phụ muối magiê cho thấy: Với nước thải có nồng độ đầu vào dao động khoảng 6,6 – 9,3 mg/l để xử lý đạt nồng độ F- đầu CF < mg/l lượng hóa chất sử dụng 0,2 (g/100 ml) thời gian phản ứng h Với liều lượng Mg, mơ hình xử lý muối Mg kết hợp với Ca(OH)2 đầu đạt mg/l hiệu so với sử dụng kết hợp với NaOH có đầu mg/l Các số liệu thí nghiệm thu xác định thơng số động học mơ hình Langmuir q trình: qo= 13,67 mg/g b = 1,707 l/g ¾ Đối với mơ hình hấp phụ muối Ca(OH)2 cho thấy: Hiệu xử lý phụ thuộc nhiều vào pH, pH thích hợp cho q trình xử lý từ 11 – 12 Thời gian phản ứng khoảng 24 Tuy nhiên hiệu xử lý nước thải có nồng độ đầu vào 9,7 mg/l chưa đạt yêu cầu 2mg/l ¾ Đối với mơ hình hấp phụ muối Al2(SO4)3 cho thấy: Hiệu xử lý mơ hình đạt khoảng 50 – 80% với nồng độ flo đầu cịn khoảng – mg/l Kết thí nghiệm cho thấy nồng độ đầu phụ thuộc vào hàm lượng phèn pH trình xử lý Liều lượng phèn tăng hiệu xử lý tăng pH thích hợp cho q trình xử lý khoảng – 5.2 Kiến nghị Từ trạng thực tế nhà máy cần thiết phải có số biện pháp thiện mơi trương như: ¾ Đầu tư hệ thống xử lý nước thải ¾ Đây ngành sản xuất phát sinh nhiều chất ô nhiễm nên nhà máy cần tiến hành chương trình sản xuất nhằm làm giảm thiểu nhiễm ¾ Lượng bùn sinh q trình kết tủa lớn nên nghiên cứu tận dụng làm cho phân bón 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Min Yang cộng sự, Fluoride removal in a fixed bad packed with granular calcite, Was,Res Vol, 33 No 16,1998, trang 3395 -3402 [2] Brett,D,Turner cộng sự, Fluoride removal by calcite: evidence for fluoride precipitation and surface adsorption, (Brett,Turner@newcastle,edu,au), [3] Nguyễn Kim Thiết, Nghiên cứu tính ổn định dung dịch H2SiF6,Tap chí Hóa hoc & Ứng dụng số 9/2003, trang 38 – 40, [4] James W,Patterson, Industrial Wastewater treatment, Second Edition [5] APHA –AWWA – WPCF , Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater , 18th edition , Washington DC , 1995 , [6] Nagendra Rao, Fluoride and Environment - A Review – Proceedings of the Third International Conference on Environment and Health, Chennai, India, 15-17 December, 2003 [7] M, Srimurali, A, Pragathi, J, Karthikeyan, A study on removal of fluorides from drinking water by adsorption onto low-cost materials, Department of Civil Engineering, College of Engineering, Sri Venkateswara University, Tirupati, 517 502, A,P,, India [8] R Piekos and S Paslawska, Fluoride uptake characteristics of fly ash, Conference of the International Society for Floide Research in Bellingham, Washington USA (24-27 August, 1998) [9] P,I,Ndiaye et al, Removal of fluoride from electronic industrial effluent by RO membrane separation – Desalination 173 (2005) Elseviser B,V [10] Lê Văn Cát, Hấp phụ trao đổi ion xử lý nước nước thải, Nhà xuất Thống kê, [11] HaroldG,McCann, Reactions of fluoride ion with hydroxyapatite, National Institute of Detal Research, trang 247 – 251 [12] M, Mahramanlioglu công sự, Adsorption of fluoride from aqueous sluorion by acid treated spent bleaching earth, Journal of fluorine chemistry 115,2002 Elseviser, trang 41-47 [13] H,Lounici cộng sự, Study of a new technique for fluoride removal for water, Desalination 114(1997) Elseviser, trang 241 -251, 63 [14] A,V,Jamode cộng sự, Defluoridation of water using inexpensive adsorbents, Journal of Indian Institute of Science, trang 163 – 171, [15] Sudhakar M,Rao công sự, Water quality in sustainable water management, Current Science,vol 87 No,7 10/10/2004, trang 942 -947, [16] A,Mekonen cộng sự, Integrated biological and physiochemical treatment process for nitrate and fluoride removal, Was,Res,Vol35, No3, Elsevier, pp 3127 – 3136 [17] Susumu Kawamura, Integrated design of water treatment facilities, Wiley – Interscience Publication [18] Environics, Inspection manual for fertilizers industry – Egypt [19] Các trang web khác: 64 ... tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu nước thải có nồng độ flo cao sản xuất thuốc trừ sâu Căn vào điều kiện thực tế, nước thải từ công đọan sản xuất chất khử trùng cấp nước (được gọi thuốc trừ sâu) ... dụng cho nghiên cứu luận văn 1.4 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu xử lý flo có nồng độ cao đồng thời tìm thông số vận hành công nghệ phù hợp cho loại nước thải sản xuất có nồng độ flo cao (1) Quá... định hiệu xử lý nước thải có nồng độ flo cao cơng nghệ hóa học ứng với hóa chất khác Đề xuất cơng nghệ xử lý nước thải có nồng độ flo cao có khả xử lý flo đạt tiêu chuẩn xả thải TCVN 5945-1995