Xử lý amoni, nitrat trong nước thải bằng phương pháp trao đổi ion ở quy mô phòng thí nghiệm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XỬ LÝ AMONI, NITRAT TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM Giảng viên hướng dẫn: ThS Nguyễn Thị Ngọc Thanh Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Ngọc Mỹ Mã sớ sinh viên: 58132329 Khánh Hồ – 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XỬ LÝ AMONI, NITRAT TRONG NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI ION Ở QUY MƠ PHỊNG THÍ NGHIỆM GVHD: ThS Nguyễn Thị Ngọc Thanh SVTH: Phạm Thị Ngọc Mỹ MSSV: 58132329 Khánh Hòa, tháng /2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Xử lý amoni, nitrat nước thải phương pháp trao đổi ion quy mơ phịng thí nghiệm” cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn ThS Nguyễn Thị Ngọc Thanh chưa công bố cơng trình khoa học khác thời điểm Khánh Hòa, tháng 8, năm 2020 Sinh viên Phạm Thị Ngọc Mỹ i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập, rèn luyện thực đề tài tốt nghiệp, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Viện Công nghệ Sinh học Mơi trường tồn thể thầy Trường Đại học Nha Trang truyền đạt kiến thức môn đại cương môn chuyên ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô ThS Nguyễn Thị Ngọc Thanh quan tâm, động viên, tận tình hướng dẫn truyền đạt cho em kinh nghiệm quý báu, tạo điều kiện tốt để em hoàn thành đề tài Em xin cảm ơn thầy ThS.Trương Trọng Danh nhiệt tình giúp đỡ em khắc phục cố trình vận hành mơ hình Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, động viên, giúp đỡ em suốt trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế, luận văn khó tránh khỏi thiếu sót Em mong góp ý, đánh giá q thầy để để tài hồn chỉnh Khánh Hòa, tháng 8, năm 2020 Sinh viên Phạm Thị Ngọc Mỹ ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ix MỞ ĐẦU .1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .3 CHƯƠNG I TỔNG QUAN .4 Tổng quan amoni, nitrat phương pháp xử lý 1.1.1 Tổng quan amoni nitrat 1.1.2 Các phương pháp xử lý amoni, nitrat .7 Tổng quan phương pháp trao đổi ion 10 1.2.1 Giới thiệu 10 1.2.2 Cơ sở phương pháp 10 1.2.3 Nhựa trao đổi ion 15 1.2.4 Các phương trình đẳng nhiệt .23 1.2.5 Các nghiên cứu trao đổi ion nước 25 CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 iii 2.1 Đối tượng nghiên cứu 31 2.1.1 Mẫu nước 31 2.1.2 Mơ hình trao đổi ion quy mơ phịng thí nghiệm 32 2.1.2 Vật liệu trao đổi ion 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu .39 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin 39 2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm .39 2.2.3 Phương pháp lấy mẫu phân tích mẫu 48 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu 54 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58 Khả xử lý amoni 58 Thí nghiệm tĩnh .58 Thí nghiệm liên tục .65 Khả xử lý nitrat 77 Thí nghiệm tĩnh .77 Thí nghiệm liên tục .85 Khả xử lý amoni nitrat nước thải chế biến thủy sản nước thải sinh hoạt 94 Khả xử lý NH4+ 94 Khả xử lý NO3- .99 TÀI LIỆU THAM KHẢO .106 PHỤ LỤC BẢNG I iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BYT: Bộ y tế CBTS: Chế biến thủy sản KH&CN: Khoa học Công nghệ KS: Kỹ sư QCVN: Quy chuẩn Việt Nam TS: Tiến sỹ XLNT: Xử lý nước thải v DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Các tính chất nhựa trao đổi ion 18 Bảng Mối tương quan RL dạng mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 24 Bảng Khối lượng amoni, nitrat tính theo nồng độ pha lít 31 Bảng 2 Nước thải thực dùng cho thí nghiệm .31 Bảng Các thông số mơ hình 35 Bảng Đặc tính kỹ thuật nhựa trao đổi ion Indion 220 Na 36 Bảng Khuyến cáo sử dụng nhựa trao đổi ion Indion 220 Na: 37 Bảng Đặc tính kỹ thuật nhựa trao đổi ion Indion ffip .38 Bảng Khuyến cáo sử dụng nhựa trao đổi ion Indion ffip 38 Bảng Thông số mơ hình trao đổi ion dạng tĩnh .39 Bảng Các phương pháp phân tích mẫu .49 Bảng 10 Các thông số xây dựng đường chuẩn amoni 50 Bảng 11 Kết xây dựng đường chuẩn amoni 51 Bảng 12 Các thông số xây dựng đường chuẩn nitrat 53 Bảng 13 Kết xây dựng đường chuẩn .53 Bảng Các thông số xây dựng đường đẳng nhiệt 61 Bảng Các thông số xây dựng đường đẳng nhiệt langmuir 62 Bảng 3 Giá trị ln Ce Ln qe nồng độ .63 Bảng Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mơ tả q trình hấp phụ NH4+ nhựa trao đổi ion Indion 220 Na 65 Bảng Hiệu suất xử lý amoni tốc độ bơm khác 68 Bảng Kết xử lý amoni nồng độ 20 mg NH4+/l 70 Bảng Kết xử lý amoni nồng độ 30 mg NH4+/l 70 Bảng Kết xử lý amoni nồng độ 40 mg NH4+/l 71 Bảng Kết xử lý amoni nồng độ 50 mg NH4+/l 72 Bảng 10 Kết xử lý amoni nồng độ 60 mg NH4+/l 73 Bảng 11 Hiệu suất xử lý nồng độ khác 73 vi Bảng 12 Kết xử lý amoni lần với nồng độ 20 mg/l 74 Bảng 13 Kết xử lý amoni lần trao đổi sau với nồng độ 20 mg NH4+/l 75 Bảng 14 Kết xử lý amoni sau tái sinh nồng độ 20 mg NH4+/l .75 Bảng 15 Kết xử lý amoni lần trao đổi với nồng độ 60 mg NH4+/l 75 Bảng 16 Kết xử lý amoni lần trao đổi ion sau với nồng độ 60 mg NH4+/l 76 Bảng 17 Kết xử lý amoni sau tái sinh nồng độ 60 mg NH4+/l .76 Bảng 18 Các thông số xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ .81 Bảng 19 Các thông số xây dựng đường đẳng nhiệt Langmuir 81 Bảng 20 Các tham số mơ hình đẳng nhiệt hấp phụ Langmuir 83 Bảng 21 Giá trị RL theo nồng độ nitrat đầu vào 83 Bảng 22 Các thông số xây dựng đường đẳng nhiệt Frendlich .84 Bảng 23 Các tham số đẳng nhiệt hấp phụ Freundlich mơ tả q trình hấp phụ nitrat nhựa trao đổi ion Indion ffip 85 Bảng 24 Hiệu xuất xử lý nitrat tốc độ khác .88 Bảng 25 Kết xử lý nitrat nồng độ 20 mg NO3-/l 88 Bảng 26 Kết xử lý nitrat nồng độ 30 mg NO3-/l 89 Bảng 27 Kết xử lý nitrat nồng độ 40 mg NO3-/l .90 Bảng 28 Kết xử lý nitrat nồng độ 50 mg NO3-/l 91 Bảng 29 Kết xử lý nitrat nồng độ 60 mg NO3-/l 92 Bảng 30 Kết xử lý nitrat nồng độ khác 93 Bảng 31 Kết xử lý amoni nước thải nhà máy XLNT phía Nam TP Nha Trang lọc qua lọc 94 Bảng 32 Kết xử lý amoni nước thải nhà máy XLNT phía Nam TP Nha Trang lọc qua giấy lọc 95 Bảng 33 Kết xử lý amoni nước thải nhà máy CBTS F17 lọc qua lọc .97 Bảng 34 Kết xử lý amoni nước thải nhà máy CBTS F17 lọc qua giấy lọc 98 vii Bảng 35 Kết xử lý nitrat nước thải nhà máy XLNT phía Nam TP Nha Trang lọc qua lọc 99 Bảng 36 Kết xử lý nitrat nước thải nhà máy XLNT phía Nam TP Nha Trang lọc qua giấy lọc .100 Bảng 37 Kết xử lý nitrat nước thải nhà máy CBTS F17 lọc qua giấy lọc 101 viii ... có nhiều phương pháp xử lý amoni, nitrat nước thải phương pháp sinh học, hóa học, hóa lý Trong phạm vi nghiên cứu này, tập trung vào xử lý amoni, nitrat nước thải phương pháp trao đổi ion Mục... cứu: - Nước dùng nghiên cứu nước bị nhiễm bẩn amoni, nitrat - Mơ hình trao đổi ion dùng xử lý nước quy mơ phịng thí nghiệm - Nhựa trao đổi ion Indion 220 Na xử lý amoni nhựa Indion Ffip xử lý nitrat. .. khả xử lý amoni, nitrat phương pháp trao đổi ion quy mơ phịng thí nghiệm Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập thông tin tài liệu - Phương pháp thực nghiệm: bố trí thí nghiệm - Phương pháp