Nghiên cứu một sô phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm trong nước rò rỉ cũ từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA …………………………………………… HÀ THÙY DƯƠNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP OXY HÓA ĐỂ XỬ LÝ CHẤT Ô NHIỄM TRONG NƯỚC RÒ RỈ CŨ TỪ BÃI CHÔN LẤP CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC MÃ SỐ NGÀNH : 02 10 00 TP HỒ CHÍ MINH, năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN THỊ DUNG CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : PGS TSKH LƯU CẨM LỘC CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT : PGS TS NGUYỄN VĂN PHƯỚC Luận văn thạc só bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 11 năm2005 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên: HÀ THÙY DƯƠNG Ngày, tháng, năm sinh: 28-03-1970 Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – HÓA LÝ Phái : nữ Nơi sinh: Quy Nhơn Mã số : CNHH 13.006 I TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên Cứu Một Số Phương Pháp Oxy Hóa Để Xử Lý Chất Ô Nhiễm Trong Nước Rò Rỉ Cũ Từ Bãi Chôn Lấp Chất Thải Rắn Đô Thị II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tổng quan tài liệu có liên quan đến luận văn Xác định mục tiêu nghiên cứu xây dựng mô hình nghiên cứu Thực thí nghiệm mô hình xử lý amoniac, sinh học hiếu khí, oxy hóa Fenton, ozon, O3/H2O2 Xử lý kết thảo luận Viết báo cáo luận văn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11/1/2005 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/12/2005 V HỌ VÀ TÊN CÁC BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS NGUYỄN THỊ DUNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH PGS TS NGUYỄN THỊ DUNG Nội dung đề cương luận văn thạc só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua TRƯỞNG PHÒNG ĐT-SĐH Ngày tháng năm 200 TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS TS Nguyễn Thị Dung, Cô tân tình hướng dẫn em suốt trình thực luận văn Tôi xin cảm ơn Ban Giám Đốc Trung Tâm Công Nghệ Quản Lý Môi Trường CENTEMA, nơi làm việc, tạo điều kiện thuận lợi mặt suốt trình học thực luận văn Em xin cảm ơn Thầy, Cô Khoa Hóa trường Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh tận tình dạy dỗ Tôi xin cảm ơn người thân gia đình, đặc biệt Chị hai Chị chỗ dựa tinh thần em Tôi xin cảm ơn tất bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ nhiều thời gian học tập nghiên cứu Tp Hồ Chí Minh, năm 2005 Hà Thùy Dương Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị MỞ ĐẦU Hiện nay, địa bàn thành phố Hồ Chí Minh với dân số khoảng triệu người sinh sống, ngày đổ khoảng 4.500-5.000 chất thải rắn sinh hoạt lên hai bãi chôn lấp hợp vệ sinh Gò Cát, huyện Bình Chánh Phước Hiệp, huyện Củ Chi Trong tìm kiếm công nghệ khả thi, thành phố phải trì bãi chôn lấp để xử lý chất thải rắn việc nghiên cứu giảm thiểu ô nhiễm phát sinh từ bãi chôn lấp khí nước rò rỉ vấn đề cấp bách Mặc dù, hai năm trở lại công nghệ xử lý nước rò rỉ ứng dụng thực tế hai bãi chôn lấp Gò Cát Phước Hiệp với lưu lượng nước rò rỉ bãi chôn lấp khoảng 400 m3/ngày, với công nghệ có ưu nhược điểm khác cần phải hoàn thiện Lónh vực mẻ mang tính thời nóng hổi nước nói chung thành phố Hồ Chí Minh nói riêng mà đặc biệt với loại nước rò rỉ cũ khó xử lý triệt để phương pháp xử lý sinh học thông thường Việc quan trắc thành phần nước rò rỉ thực hồ chứa nước rò rỉ bãi chôn lấp vừa vào hoạt động, nồng độ chất ô nhiễm cao số COD dao động từ 50.574-57.325 mgO2/L, BOD5 dao động từ 39.000-48.462 mgO2/l chiếm tỷ lệ 77,1-84,5% so với COD Các thông số cho thấy công nghệ sinh học kỵ khí kết hợp với hiếu khí thích hợp để xử lý loại nước rò rỉ Tuy nhiên, sau tháng hoạt động, nồng độ chất ô nhiễm giảm nhanh sau ổn định, tỷ số BOD5/COD khoảng 0,26-0,4, trình xử lý sinh học ít/không 13 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị hiệu với đối tượng nước rò rỉ cũ (CENTEMA, 2004) Mặc dù phương pháp xử lý sinh học tốn kém, sử dụng hóa chất, vận hành đơn giản phương pháp xử lý hóa học áp dụng phương pháp vi sinh thông thường xử lý cách triệt phải kết hợp thêm phương pháp khác Một phương pháp phương pháp oxy hóa oxy hóa nâng cao (Advanced Oxidation Processes-AOP) Số lượng công trình nghiên cứu AOP ngày tăng, H Suty cộng sự, 2004 tổng hợp từ 1980 đến 2000 đưa số liệu đáng quan tâm mô tả Hình 1.1 Số lượng báo 1600 1400 1200 1000 800 1980-1985 600 1985-1990 400 1990-1995 200 1995-2000 Fenton O3 + H2O2 O3 + uv H2O2/uv TiO2/uv H2O2/xúc tác Tác nhân oxy hóa Hình 1.1 Số lượng nghiên cứu với tác nhân oxy hóa khác từ 1980 đến 2000 (H Suty cộng sự, 2004) Từ số liệu cho thấy trình oxy hóa nâng cao nghiên cứu nhiều Fenton (Fe2+/H2O2), ozon kết hợp với tia tử ngoại, H2O2 + xúc tác dị thể Trong tác nhân Fenton ứng dụng với quy mô công nghiệp nhiều tính khả thi (Trần Mạnh Trí, 2005) Phương pháp xử dụng để xử lý loại nước thải có COD khoảng 1.000-100.000 mgO2/l, đặc biệt với nước thải ngành dệt nhuộm, giấy, hóa chất,…Công nghệ phát triển IPPC, 2002 (European 14 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị comimission) Một số trình xử lý nước thải quy mô công nghiệp áp dụng trình bày phần tổng quan sau Việc xử lý chất ô nhiễm đặc biệt điển hình cho ngành hóa chất, khai thác khoáng sản xianua (CN-) công nghệ oxy hóa phát triển mạnh kết hợp tác nhân oxy hóa NaClO/H2O2 H2O2/uv (H Suty cộng sự, 2004) Ngoài trình H2O2/UV sử dụng để xử lý nước thải ngành sản xuất máy bay, thiết bị không gian chứa chất độc hại gốc Dimetyl hydrazin 6000 mg/l có hiệu (H Suty cộng sự, 2004) Từ số liệu tổng quan cho thấy chưa có công trình đề cập đến việc ứng dụng phương pháp oxy hóa nâng cao để xử lý nước rò rỉ từ bãi chôn lấp rác Kết phân tích thành phần nước rò rỉ bãi chôn lấp Phước Hiệp, huyện Củ Chi sau tám tháng hoạt động, chúng có nồng độ N-NH3 cao khoaûng 1000 mg/l, lignin, humic khoaûng 300-400 mg/l, COD khoaûng 1300-2700 mgO2/l Với nồng độ amoniac cao ức chế phát triển vi sinh vật trình xử lý sinh học Vậy liệu áp dụng phương pháp oxy hóa với tác nhân oxy hóa khác để xử lý amoniac hợp chất hữu nước rò rỉ hay không ? đạt hiệu tính kinh tế khả thi nào? Tất câu hỏi cần làm rõ sở khoa học nghiên cứu cụ thể 15 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Vì mục tiêu nội dung đề tài luận văn đặt sau: - Nghiên cứu áp dụng số phương pháp oxy hóa oxy hóa nâng cao để xử lý COD, amoniac chất hữu khó phân hủy sinh học lignin tanin với tác nhân oxy hóa khác kết hợp với xúc tác - Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình xử lý tác nhân Fenton, ozon xác định điều kiện tối ưu - Nghiên cứu so sánh quy trình xử lý tính hiệu chúng từ đưa lựa chọn thích hợp 16 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị TÓM TẮT Hiện nay, vấn đề gây ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ bãi chôn lấp chất thải rắn đô thị amoniac, COD hợp chất khó phân hủy sinh học humic, lignin tannin Đặc biệt hàm lượng N-NH3 cao (700-900 mg/l) chiếm đến 90% so với tổng lượng nitơ Việc sử dụng phương pháp sinh học hiệu để xử lý triệt để chất ô nhiễm với nồng độ cao, phương pháp oxy hóa khác áp dụng nhằm loại bỏ làm giảm cấp độ độc hại chúng để dùng phương pháp vi sinh cho xử lý Các trình oxy hóa khác tác nhân Fenton, ozon O3/H2O2 kết hợp với phương pháp thông thường đề xuất nghiên cứu để xử lý Kết cho thấy, nước rò rỉ chưa qua tiền xử lý amoniac xử lý sinh học phương pháp Fenton hiệu xử lý amoniac giảm 50% COD Do cần phải tiền xử lý amoniac xử lý sinh học trước thực trình oxy hóa Phương pháp sục khí để loại bỏ amoniac đạt hiệu > 90% sau ngày sục khí phương pháp kết tủa (H3PO4 + MgO) giảm 70% tốn hóa chất Phương pháp sinh học hiếu khí sử dụng tiếp theo, hiệu xử lý COD đạt khoảng 20% amoniac khoảng 77% Oxy hóa tác nhân Fenton, ozon O3/H2O2 sau tiền xử lý amoniac có hiệu xử lý COD, nitơ tổng có khả cắt mạch hợp chất hữu khó phân hủy sinh học với cấu trúc phân tử lớn, cồng kềnh lignin tannin thời gian ngắn Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Sử dụng H2O2 trình oxy hóa ozon ảnh hưởng đáng kể đến hiệu xử lý COD, nitơ tổng phân hủy lignin Hiệu xử lý COD tổng nitơ tác nhân Fenton cao so với trình oxy hóa ozon Tuy nhiên độ chuyển hóa lignin tanin lại thấp Sau trình oxy hóa khả phân hủy sinh học tăng lên khoảng lần tỉ lệ BOD5/COD thấp khoảng 0,26 Điều cho thấy hợp chất trung gian trình oxy hóa đối tượng nước rò rỉ phần lớn khó phân hủy sinh học Theo quy trình xử lý kết hợp nhiều giai đoạn với oxy hóa tác nhân Fenton, hiệu xử lý amoniac, nitơ tổng COD đạt cao > 90% Tuy nhiên N-NH3 (~ mg/l) COD (~ 300 mgO2/l) chưa đạt tiêu chuẩn xả thải nguồn cần phải nghiên cứu Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Ảnh hưởng pH Để khảo sát ảnh hưởng pH, thí nghiệm tiến hành điều kiện pH khác dao động từ 6-11 thời gian phản ứng khác từ 0-90 phút, nồng độ COD ban đầu khoảng 1000 mgO2/l Kết trình bày Bảng 6.8 Hình 6.13 Hiệu xử lý COD Kết cho thấy rằng, pH có ảnh hưởng đến trình oxy hóa ozon Khi tăng pH từ đến tương ứng thời điểm phản ứng, hiệu xử lý COD tăng lên Xét thời gian phản ứng 90 phút, hiệu xử lý COD tăng từ 21,5% lên đến 30,5%, sau lại giảm xuống pH tăng lên 10 11, khoảng 20% Theo nguyên tắc phản ứng môi trường có tính kiềm, pH lớn độ chuyển hóa chất hữu cao O3 tác dụng với nhóm OH- tạo gốc tự HOo O3o- Số lượng OHcàng cao, gốc tự HOo O3o- nhiều, gốc tự oxy hóa cao, tác dụng làm phân hủy mạnh hợp chất hữu Tuy nhiên, kết thí nghiệm pH > hiệu xử lý COD giảm xuống, điều điều chỉnh pH lên 10 11 xảy tượng tạo tủa ion đa hóa trị có nước rò rỉ Ca2+, Mg2+, Fe2+, Fe3+,… Các cặn làm giảm hấp thụ ozon vào dung dịch, dẫn đến làm giảm hiệu xử lý Kết cho thấy oxy hóa tác nhân Fenton đối tượng nước rò rỉ sau qua xử lý sinh học cho hiệu xử lý COD cao gấp 2,4 lần so với oxy hóa ozon 78 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Bảng 6.8 Độ giảm COD (αCOD (%)) pH khác nhau, COD ban đầu 1000 mgO2/l, nồng độ ozon cung cấp đầu vào 150 mg/l, nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng 0-90 phút pH Thời gian (phút) αCOD (%) 10 11 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 4,1 4,1 9,7 6,3 5,0 20 8,4 13,9 13,3 8,7 8,7 30 11,8 17,5 18,6 13,2 13,2 40 15,1 19,0 22,2 14,0 15,7 50 18,3 22,4 24,7 15,7 16,7 60 18,7 24,0 28,6 18,9 18,4 70 20,4 25,6 29,0 19,7 18,1 90 21,5 26,4 30,5 20,6 19,9 35 αCOD (%) 30 25 20 pH 15 pH 10 pH pH 10 pH 11 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Thời gian (phút) Hình 6.13 Độ giảm COD theo pH thời gian phản ứng khác oxy hóa ozon 79 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Độ chuyển hóa lignin tannin Kết khảo sát trình bày Bảng 6.9 cho thấy, độ chuyển hóa lignin tannin xảy nhanh từ 10 phút đạt 50% tăng pH từ đến 10 Sau độ chuyển hóa tiếp tục tăng lên theo thời gian phản ứng đạt cao pH khoảng 85% sau 90 phút Tuy nhiên độ chuyển hóa liginin tannin cao đạt tới khoảng 85% độ giảm COD đạt khoảng 30% (Hình 6.14) Điều chứng tỏ trình oxy hóa ozon tạo sản phẩm trung gian mà chưa oxy hóa hoàn toàn Vấn đề đặt liệu hợp chất trung gian có khả bị phân hủy sinh học hay không? điều đề cập đến phần thông qua việc xác định số BOD Độ chuyển hóa lignin tannin oxy hóa ozon cao oxy hóa tác nhân Fenton lignin tannin vừa bị ozon hóa trực tiếp ozon vừa bị ozon hóa gián tiếp gốc tự sinh ozon phân hủy nước Điều dẫn đến cắt mạch phân tử lignin tannin nhiều nên độ chuyển hóa cao Bảng 6.9 Độ chuyển hóa lignin tannin (αlignin tannin (%)) pH khác nhau, lignin tannin ban đầu 320 mg/l, nồng độ ozon cung cấp đầu vào 150 mg/l, nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng 0-90 phút pH Thời gian (phút) αlignin tannin (%) 10 11 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 10 60,6 57,5 72,7 58,2 34,6 30 67,5 68,7 79,3 76,2 61,5 90 75,2 76,2 84,9 81,8 77,9 80 αlignin tannin (%) Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 phuùt 30 phút 90 phút pH 10 11 Hình 6.14 Độ chuyển hóa lignin tannin pH khác theo thời gian oxy hóa ozon Hiệu xử lý amoniac Các kết phân tích sau 90 phút phản ứng pH dao động từ 6-9 nồng độ amoniac, nitơ hữu nitơ tổng cho thấy, trình oxy hóa ozon không làm giảm nồng độ amoniac mà có khuynh hướng tăng lên khoảng 1-2 đơn vị Điều xảy trình phân hủy nitơ hữu tác nhân oxy hóa mạnh Tuy nhiên phân hủy nitơ hữu xảy với cấp độ thấp so với oxy hóa tác nhân Fenton giảm từ 42,8 mg/l xuống 25,2-34,7mg/l, giảm nhiều pH tương ứng 25,2 mg/l Điều giải thích trình oxy hóa ozon xảy thích hợp môi trường kiềm ngược lại với môi trường axít phản ứng Fenton Nhìn chung nồng độ nitơ tổng sau oxy hóa ozon giảm từ 56,5 mg/l xuống 42,6 mg/l (Hình 6.15) 81 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Nitơ tổng (mg /l) 60 40 Trước oxy hóa Sau oxy hóa 20 Hình 6.15 Nồng độ nitơ tổng trước sau oxy hóa ozon 6.3.6 Khảo sát trình xử lý nước rò rỉ oxy hóa ozon kết hợp với H2O2 (sau qua giai đoạn sục khí bùn hoạt tính lơ lửng hiếu khí) Thí nghiệm oxy hóa ozon kết hợp với H2O2 thực nhằm so sánh khả xử lý NH3, COD lignin so với oxy hóa ozon Fenton Cũng với ozon Fenton, câu hỏi đặt liệu sử dụng ozon kết hợp với H2O2 để xử lý cuối nước rò rỉ sau qua xử lý sinh học hay không? Tương tự với ozon, yếu tố pH chọn để khảo sát Ảnh hưởng pH Để khảo sát ảnh hưởng pH, thí nghiệm tiến hành điều kiện sau: pH = 6-11 Hàm lượng ozon mgO3/h cung cấp đầu vào với công suất máy 150 mg/h Hàm lượng H2O2 = 20 mmol/lít 82 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Thời gian phản ứng 0- 90 phút Nồng độ COD ban đầu 1100 mgO2/l Kết cho thấy ảnh hưởng pH tác nhân O3/H2O2 tương tự tác nhân O3 riêng lẻ thích hợp pH Sự kết hợp chưa thể rõ ràng cộng hưởng khả oxy hóa phân hủy chất hữu Điều giải thích sau: Trong môi trường nước, phản ứng phân hủy chất hữu tác dụng O3 H2O2 xảy theo chế: đường trực tiếp với O3 đường thông qua gốc tự HOo nhờ khơi mào H2O2 Tuy nhiên HOo gốc có tính oxy hóa mạnh thời gian tồn ngắn Đối với hệ phản ứng này, gốc HOo sinh chịu ảnh hưởng hai yếu tố pH nồng độ H2O2 Tuy nhiên theo kết (Bảng 6.10 6.11) ảnh hưởng nồng độ H2O2 đến hiệu xử lý COD (31,0%) hiệu suất chuyển hóa lignin tannin (85.5%) không đáng kể môi trường kiềm lượng OH- tồn nhiều dẫn đến phản ứng cạnh tranh O3 với OHmạnh O3 với H2O2, thời gian phản ứng từ 0-90 phút lượng HOo sinh chủ yếu phản ứng sau: O3 + OH- OHo + O3o- Ching-Rong Huang cộng (1995) đưa nhận định nghiên cứu oxy hóa phenol Ở pH kiềm, kết hợp O3 H2O2 chưa thể cộng hưởng mà chủ yếu vai trò ozon Độ giảm COD độ chuyển hóa lignin tannin tương ứng thể Hình 6.16 6.17 83 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Bảng 6.10 Độ giảm COD (αCOD (%)) pH khác nhau, nồng độ ozon cung cấp đầu vào 150 mg/h, nồng độ H2O2 20 mmol/lít, COD ban đầu 1100 mgO2/l, nhiệt độ phòng, thời gian phản ứng 0-90 phút αCOD (%) pH Thời gian (phút) 10 11 0 0 0 20 7,4 11,0 11,9 8,0 8,1 40 15,3 19,2 22,3 14,7 14,5 60 19,0 23,0 28,0 18,0 18,5 70 19,5 24,6 28,3 19,5 18,6 90 20,5 26,0 31,0 19,6 19,1 35 αCOD (%) 30 25 20 15 pH 10 pH pH pH 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 pH 11 Thời gian (phút) Hình 6.16 Độ giảm COD theo pH thời gian phản ứng khác oxy hóa O3/H2O2 84 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Bảng 6.11 Độ chuyển hóa lignin tannin pH khác nhau, nồng độ ozon cung cấp đầu vào 150 mg/h, nồng độ H2O2 20 mmol/l, lignin tannin ban đầu 315 mg/l, thời gian phản ứng 0-90 phút, nhiệt độ phòng αlignin tannin (%) pH Thời gian (phút) 10 11 10 60,0 56,8 72,1 50,2 33,7 40 66,5 64,6 82,2 78,2 62,5 70 74,7 76,2 84,0 79,9 75,8 90 75,7 78,7 85,5 81,0 78,6 αlignin vaø tannin (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 phuù t 40 phuù t 70 phuù t 90 phuù t 10 11 pH Hình 6.17 Độ chuyển hóa lignin tannin pH khác theo thời gian oxy hóa O3/H2O2 6.3.7 Khảo sát khả phân hủy sinh học nước rò rỉ sau oxy hóa tác nhân Fenton, ozon O3/H2O2 Như cho thấy, sau oxy hóa Fenton, ozon O3/H2O2 có xảy trình cắt mạch hợp chất hữu có cấu trúc cồng kềnh lignin tannin cụ thể hàm lượng lignin tannin giảm đáng kể, đạt độ chuyển hóa tới khoảng 66,6% với Fenton lên đến 85% với ozon O3/H2O2 Do để xác định chuyển hóa hợp chất hữu khó phân 85 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị hủy thành sản phẩm trung gian có khả phân hủy sinh học hay không, thí nghiệm tiến hành phân tích số BOD5 kết trình bày Bảng 6.11 Bảng 6.11 Chỉ số BOD5 tỉ lệ BOD5/COD nước rỏ rỉ sau oxy hóa tác nhân Fenton (pH 3,7, H2O2 210 mg/l, Fe2+ 180 mg/l, thời gian phản ứng 30 phút), ozon (pH 9, công suất cung cấp ozon 150 mg/h, thời gian phản ứng 90 phút) O3/H2O2 (pH 9, công suất cung cấp ozon 150 mg/h, H2O2 20 mmol/lít, thời gian phản ứng 90 phút) Tác nhân oxy hóa COD (mgO2/l) BOD5 (mgO2/l) BOD5/COD Trước oxy hoùa Fenton 1125 53 0,05 Sau oxy hoùa Fenton 305 87 0,28 Trước oxy hóa ozon 1000 45 0,05 Sau oxy hóa ozon 695 180 0,26 Trước oxy hóa O3/H2O2 1100 50 0,05 Sau oxy hóa O3/H2O2 759 190 0,25 Sau oxy hóa tỉ lệ BOD5/COD có tăng lên so vơiù trước oxy hóa gấp khoảng lần, nhiên tỉ lệ thấp khoảng 0,26 Điều cho thấy, hợp chất trung gian trình oxy hóa với đối tượng nước rò rỉ phần lớn khó phân hủy sinh học Mặt khác thành phần nước rò rỉ phức tạp, chất ô nhiễm điển hình với nồng độ cao tồn chất khác với hàm lượng cao có ảnh hưởng lớn đến khả phân hủy sinh học hợp chất hữu Độ kiềm, TDS, Cl-, Ca2+, Do việc kết hợp nhiều giai đoạn khác cần phải tiếp tục nghiên cứu để xử lý triệt để chất ô nhiễm nước rò rỉ 86 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị KẾT LUẬN Từ kết thu trình thí nghiệm, rút kết luận sau: Oxy hóa nước rò rỉ ban đầu chưa qua tiền xử lý amoniac sinh học hiếu khí tác nhân Fenton khả xử lý amoniac cho hiệu xử lý COD thấp khoảng 50% Do cần phải tiền xử lý amoniac chất hữu theo phương pháp khác Bằng trình sục khí hiệu xử lý amoniac cao 96% thời gian ngày tốc độ sục khí lít/phút Phương pháp kết tủa với MgO H3PO4 với tỉ lệ NH4+: MgO: H3PO4 = 1:1,5:1,5 cho hiệu xử lý amoniac khoảng 70% pH 10, tốn hóa chất Xử lý sinh học hiếu khí nước rò rỉ sau tiền xử lý amoniac cho hiệu xử lý COD khoảng 20% amoniac 77% thời gian 24h Đã xác định điều kiện tối ưu để oxy hóa nước rò rỉ sau tiền xử lý amoniac sinh học hiếu khí tác nhân Fenton theo phương pháp đơn sau: pH: 3,7 H2O2: 210 mg/l Fe2+: 180 mg/l Tại điều kiện trên, hiệu xử lý COD đạt 72,8% tổng nitơ đạt 37%, độ chuyển hóa lignin tanin đạt 66% thời gian phút 87 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị Quá trình oxy hóa nước rò rỉ sau tiền xử lý amoniac sinh học hiếu khí ozon thích hợp pH Phương pháp ozon cho hiệu xử lý COD khoảng 30%, tổng nitơ khoảng 25% độ chuyển hóa lignin tanin khoảng 85% Oxy hóa ozon kết hợp với H2O2 không làm tăng hiệu xử lý COD, nitơ không tăng độ chuyển hóa lignin tanin Phương pháp Fenton có hiệu xử lý COD tổng nitơ cao so với phương pháp ozon, nhiên độ chuyển hóa lignin tanin thấp Oxy hóa tác nhân Fenton ozon xảy trình cắt mạch hợp chất hữu khó phân hủy sinh học có cấu trúc lớn lignin 10 Khả phân hủy sinh học nước rò rỉ sau trình oxy hóa tác nhân Fenton ozon tăng lên lần mở triển vọng áp dụng phương pháp oxy hóa giai đoạn tiền xử lý chất hữu khó phân hủy 11 Cần phải kết hợp nhiều phương pháp khác bao gồm phương pháp hóa lý, hóa học, sinh học lựa chọn quy trình phù hợp để xử lý toàn diện số ô nhiễm có nước thải 88 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị KIẾN NGHỊ Từ kết thu trình thí nghiệm, đưa vài kiến nghị sau: - Đề xuất quy trình xử lý kết hợp ưu nhược điểm quy trình - Thay đổi thông số công nghệ nhằm nâng cao hiệu xử lý - Tìm kiếm áp dụng giải pháp để xử lý amoniac phương pháp vi sinh annamox 89 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT Bộ tài Nguyên & Môi trường-Cục Bảo Vệ Môi Trường (2003) Dự án triển khai thí điểm số mô hình trọng điểm – cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường bãi rác đóng cửa Đông Thạnh CENTEMA (2004) Báo cáo vận hành hệ thống xử lý nước rò rỉ bãi chôn lấp Phước Hiệp, huyện Củ Chi, Tp.HCM Nguyễn Thị Dung, Nguyễn Trường Duy, Nguyễn Văn Khoa Nguyễn Thị Thanh Cẩm (2004) Tìm điều kiện tối ưu cho phản ứng phân hủy phenol tác nhân Fenton Fe2+/H2O2 Tạp chí hóa học, T 39, số 4, Tr 57-62, 2001 Nguyễn Trường Duy (2004) Luận văn Thạc Só Hóa Học: Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa nâng cao để phân hủy chất ô nhiễm hữu Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Nguyễn Cảnh, Nguyễn Đình Soa (1994) Tối ưu hóa thực nghiệm hóa học kỹ thuật hóa học Trường đại học Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Hồng (người dịch) Quy hoạch thực nghiệm hóa học công nghệ hóa học Trường đại học Tổng Hợp thành phố Hồ Chí Minh Phòng Quản Lý Chất Thải Rắn - Sở Tài Nguyên & Môi Trường (2004) Chương trình giám sát chất lượng vệ sinh địa bàn TP HCM Sở Khoa Học Công Nghệ & Môi Trường (2002) Báo cáo đề tài: Nghiên cứu công nghệ xử lý nhanh nước rò rỉ từ bãi rác đông thạnh phương pháp hóa học Trần Mạnh Trí (6/2001) p dụng phương pháp oxy hóa nâng cao để xử lý chất hữu khó phân hủy sinh học chất hữu độc hại nước thải công nghiệp Hội Nghị Xúc Tác-Hấp Phụ Toàn Quốc Lần Thứ – Hà Nội 10 Trần Mạnh Trí (4/2005) Quá trình oxy hóa nâng cao xử lý nước nước thải Ngày Hóa Học TP.HCM-Lần IV 90 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị TIẾNG ANH 11 Andrew D A and Mary A H Franson, (1995) Standard Methods for the examination of water and wastewater American Public Health Association, 19 th Edition USA 12 Arnold, S C., A Puig and J.L Ovelleiro, (1997) Degradation of organochloride compounds by O3 and O3/H2O2 Water Research, Vol 31, No 9, pp 2387-2391 13 Ching H., Hung-Yee S., (1995) The reaction kinetics, decomposition pathways and intermediate formations of phenol in ozonation, UV/O3 and UV/H2O2 processes Journal of hazardous Materials 41, pp 47-64 14 EPA (2001) Handbook on advanced nonphotochemical oxidation process National Risk Management Reseach Laboratory NRMRL 15 E.P.A Van Langerak, H Ramaekers, J Wiechers, A.H.M Veeken, H.V.M Hamelers and G lettinga, (1998) Impact of location of CaCO3 precipitation the development of intact anaerobic sludge 16 Fenton H.J.H (1894) J Chem Science Vol 65, pp 899 17 http://www.lignin.info/01augdialogue.html (2001) Lignin and its properties Vol 9, No pp 1-3 18 H Suty, C De Travesay and M Cost (2004) Water Science and Technology, Vol 49, No 4, pp 227-233 19 Klieve J R and Semments M J (1980) An evaluation of pretreated natural zeolites for ammonium removal Water Research, Vol 14, pp 161-168 20 Laplanche A (1999) Les traitement de la pollution organique, Eùcole theùmatique surl’eau au Vietnam, CNRS-CNSTV, Doson 21 Luck F (1995) A review of industrial catalytic wet air oxidation processes: Environment catalysis, G Centi et., al (Editors), SCI, Rome, pp 125 22 J Lin, A Kawai, T Nakajima (2002) Effective catalysis for decomposition of aqueous ozon Applied Catalysis B: Environmental, Vol 39, pp 157 – 165 23 Jonh A B., Timothy P T (2004) Fenton’s oxidation of MTBE with zerovalent iron Water Research Vol 38, pp 327-334 91 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR đô thị 24 J R Klieve, M J Semmens (1979) An evalution of pretreated natural zeolites for ammonium removal Water Research Vol 14, pp 161-168 25 Munter, R (2001) Advanced oxidation processes, current status and prospects: Proc Estonian Acad Sci chem Vol 50 (2), pp 59-80 26 Metcalf & Eddy, Inc (1991) Wastewater Engineering treatment, disposal, and resuse, third edition McGraw-Hill International Edition New York 27 Metcalf & Eddy, Inc (1994) Chemical for environmental engineering Fourth edition McGraw-Hill, International Edition New York 28 Ori L and Michal G (1998) Ammonium removal ion exchange and biological regeneration Water Research Vol 32, No 7, pp 2019-2028 29 Rushborook P., and M Pugh (1999) Solid waste landfills in middle-and lower-income countries A technical guide to planning, design, and operation World Bank Technical pp 426 30 Tchobanoglous, Theisen and Vigil (1993) Integrated solid waste management McGraw-Hill Series in water resources and environmental 31 V Calderara, M Jekel, and C Zaror (2001) Kinetics of ozone reactions with 1-naphthalene, 1,5-naphthalene and 3-nitrobenzene sulphonic acids in aqueous solutions Water Science and Technology Vol 44, No 5, pp 7-13 32 Walling, C (1975) Fenton’ reagent revisted Accounts of Chemical Research Vol 8, pp 125-131 33 X.Z Lia,*, Q.L Zhaob, X.D Haoc (1999) Ammonium removal from landfill leachate by chemical precipitation Waste Management Vol 19, pp 409-415 92 ... cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR ? ?ô thị TỔNG QUAN Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR ? ?ô thị CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG... 35 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR ? ?ô thị Bảng 2.2 Thành phần nước rò rỉ BCL Đông Thạnh, Tp Hồ Chí Minh STT Chỉ tiêu Đơn vị Nước rò rỉ Nước rò rỉ. .. xử lý bùn thải phát sinh 18 Nghiên cứu số phương pháp oxy hóa để xử lý chất ô nhiễm nước rò rỉ cũ từ BCL CTR ? ?ô thị 1.2.3 Phương pháp hồ sinh học Xử lý nước thải hồ sinh học, chịu tải trọng chất